冲压工艺与模具设计2013年

本书是根据模具行业发展对人才的能力要求，以及材料成形与控制工程、模具设计与制造等专业的特点和要求，基于系统性和通俗性的思想编写而成的。

本书以培养学生从事模具设计与制造的工作能力为核心，将基本知识的掌握和综合设计技能的提高作为目标，将冲压的理论、设备、工艺、模具、材料等内容有机地融合，实现重组和优化，突出专业知识的连贯性、实用性、综合性和先进性。

全书共10章，系统介绍了冲压工艺及模具设计的相关知识，并适度地介绍了部分冲压新成果、新工艺。全书内容包括冲压加工设备、冲压成形理论基础、冲裁工艺、冲裁模具的设计、弯曲工艺、弯曲模具的设计、拉深工艺、拉深模具的设计、其他成形工艺、冲压模具设计内容及步骤等。主要章节配有大量例题和习题，并在第10章配有3个紧扣生产实际的冲压模具综合设计实例。为便于读者学习和掌握专业英语词汇，本书同时配有英文目录，并将专业术语以中英文对照形式附于书后以供参考。

本书可作为高等学校机械类、材料工程类专业的本科教材，亦可作为从事模具设计及制造的工程技术人员的参考书。

第1章 概述 1

1.1　冲压及冲模概念 1

1.2　冲压工艺的类型 2

1.3　冲压模具的类型 5

1.4　冲压加工设备 6

1.4.1　曲轴压力机 6

1.4.2　摩擦压力机 14

1.4.3　高速压力机 14

1.4.4　液压机 15

1.5　冲压加工的特点 16

1.6　冲压加工的重要地位 17

习题 19

第2章 冲压成形理论基础 20

2.1　基本概念 20

2.2　塑性力学基础 21

2.2.1　点的应力与应变状态 22

2.2.2　金属的塑性条件 26

2.2.3　塑性变形时应力与应变的关系 27

2.3　塑性变形的基本规律 28

2.3.1　加工硬化规律 28

2.3.2　卸载回弹和反载软化现象 31

2.3.3　最小阻力定律 32

2.4　冲压成形性能及冲压材料 33

2.4.1　冲压成形性能的概念 33

2.4.2　板料机械性能与冲压成形性能的关系 34

2.4.3　冲压材料 36

习题 40

第3章 冲裁工艺 41

3.1 冲裁变形分析 41

3.1.1　冲裁变形过程 41

3.1.2　冲裁力-行程曲线 43

3.1.3　冲裁过程受力分析 43

3.1.4　冲裁断面的特征 44

3.2 冲裁件质量的分析 45

3.2.1　冲裁件断面质量 45

3.2.2　冲裁件尺寸精度 46

3.2.3　冲裁件的形状误差 48

3.2.4　冲裁件的毛刺 49

3.3 冲裁间隙 49

3.3.1　间隙对冲裁件质量的影响 50

3.3.2 间隙对冲裁力的影响 51

3.3.3 间隙对模具寿命的影响 52

3.3.4 合理间隙的确定 53

3.3.5 冲裁间隙的取向 56

3.4 冲裁各工艺力的计算 56

3.4.1 冲裁力的计算 56

3.4.2 卸料力、推件力及顶件力的计算 58

3.4.3 压力机吨位的确定 59

3.4.4 降低冲裁力的措施 60

3.4.5 压力中心的确定 63

3.5　冲裁模刃口尺寸的计算 66

3.5.1　刃口尺寸的计算原则 67

3.5.2 凸、凹模刃口尺寸的计算方法 67

3.5.3　模具分别加工法及配作加工法对比 74

3.6 冲裁件的排样设计 75

3.6.1　排样的意义 75

3.6.2 材料的经济利用 76

3.6.3 排样方式 77

3.6.4　冲裁搭边 80

3.6.5 条料宽度和导料板间距离 82

3.6.6 排样图 84

习题 85

第4章 冲裁模具的设计 87

4.1　冲裁模的分类及组成 87

4.1.1 冲裁模的分类 87

4.1.2 冲裁模的组成 87

4.2　冲裁模的典型结构及特点 89

4.2.1 单工序模 89

4.2.2 复合模 97

4.2.3　连续模 100

4.2.4　三种模具的比较 104

4.3　冲裁模零部件的设计 104

4.3.1 工作零件 104

4.3.2 定位零件 118

4.3.3 卸料装置与推(顶)件装置 128

4.3.4　导向零件 133

4.3.5　固定零件 136

4.3.6　模具材料 140

4.4　冲裁模设计举例 142

习题 145

第5章 弯曲工艺 147

5.1　弯曲变形过程 147

5.1.1 弯曲基本概念 147

5.1.2 弯曲变形过程分析 149

5.1.3 弯曲变形特点 150

5.1.4 弯曲变形的应力应变状态 151

5.2　最小弯曲半径 153

5.2.1 弯曲变形程度 153

5.2.2 最小弯曲半径的计算及其确定方法 153

5.2.3 影响最小弯曲半径的因素 156

5.2.4 当r工件rmin时的解决方法 157

5.3　弯曲件毛坯尺寸的计算 157

5.3.1 应变中性层的位置 157

5.3.2 弯曲件展开长度的计算 158

5.4　弯曲力的计算与实例 160

5.4.1 弯曲力变化曲线 160

5.4.2 弯曲力的计算 161

5.4.3　弯曲力计算实例 162

5.5　弯曲时的回弹 163

5.5.1 回弹概念 163

5.5.2 回弹量的确定 164

5.5.3 影响回弹量的因素 167

5.5.4 减小回弹量的措施 168

习题 170

第6章 弯曲模具的设计 172

6.1 弯曲模具的典型结构 172

6.1.1 V形件弯曲模 172

6.1.2 U形件弯曲模 175

6.1.3 Z形件弯曲模 177

6.1.4 L形件弯曲模 178

6.1.5 形件弯曲模 180

6.1.6 圆形件弯曲模 183

6.1.7 铰链件弯曲模 188

6.1.8 其他弯曲模 189

6.1.9 通用弯曲模 192

6.2 弯曲模具的结构设计 193

6.2.1　结构设计应注意的问题 193

6.2.2 弯曲模工作部分尺寸的设计 193

6.2.3　斜楔滑块机构设计 195

6.3 弯曲模具设计实例 197

习题 200

第7章 拉深工艺 201

7.1 拉深变形过程的分析 203

7.1.1 拉深变形过程 203

7.1.2 拉深时的应力应变状态 205

7.2　拉深件的质量分析 208

7.2.1 起皱 208

7.2.2 破裂 212

7.3 拉深系数与拉深次数 215

7.3.1 拉深系数 215

7.3.2 极限拉深系数 216

7.3.3 拉深系数的确定 216

7.3.4 拉深次数的确定 218

7.4　旋转体拉深件尺寸的确定 219

7.4.1 拉深件板坯尺寸的计算 219

7.4.2 拉深件工序尺寸的计算 221

7.4.3 无凸缘圆筒形件尺寸计算举例 222

7.5 压边力和拉深力的确定 224

7.5.1 压边力的计算 224

7.5.2 拉深力与拉深功的计算 226

7.5.3 压力机的选取 227

7.6 其他形状零件的拉深 228

7.6.1 带凸缘圆筒形件的拉深 228

7.6.2 盒形件的拉深 231

7.6.3 阶梯形件的拉深 235

7.6.4 锥形件的拉深 237

7.6.5 球面零件的拉深 239

7.6.6 抛物面零件的拉深 240

7.7 变薄拉深 242

7.7.1 变薄拉深的特点 242

7.7.2 变薄系数 243

7.7.3 坯料尺寸的计算 243

习题 244

第8章 拉深模具的设计 247

8.1 拉深模的典型结构 247

8.1.1 首次拉深模 247

8.1.2 再次拉深模 252

8.1.3 落料拉深复合模 257

8.1.4 大型件拉深模 263

8.1.5 其他拉深模 265

8.2 拉深模工作零件的设计 272

8.2.1 凸、凹模的结构 272

8.2.2 凸、凹模间隙 275

8.2.3 凸、凹模圆角半径 276

8.2.4 模具工作部分的尺寸与公差 277

8.3 拉深模设计实例 278

习题 282

第9章 其他成形工艺 283

9.1　胀形 283

9.1.1　平板毛坯的起伏成形 284

9.1.2　空心板料毛坯的胀形 287

9.1.3　胀形模具结构 290

9.2　翻边 292

9.2.1　圆孔翻边 293

9.2.2　外缘翻边 301

9.2.3　变薄翻边 303

9.3　缩口 304

9.3.1　缩口工艺特点 304

9.3.2　缩口工艺计算 306

9.4　校形 309

9.4.1　校平 309

9.4.2　整形 311

9.5　旋压 313

9.5.1　普通旋压 314

9.5.2　强力旋压 316

习题 318

第10章 冲压模具设计内容及步骤 321

10.1 原始资料的收集和分析 321

10.2　冲压件加工工艺性的分析 321

10.2.1　冲压件的形状和尺寸 322

10.2.2　冲压件的尺寸精度 327

10.2.3　冲压件的尺寸标注 328

10.3　冲压工艺方案的确定 330

10.3.1　工序性质的确定 330

10.3.2　工序数目的确定 333

10.3.3　工序顺序及工序组合 334

10.4 模具类型及结构形式的确定 334

10.5 必要冲压工艺的计算 336

10.6 模具总装配图及零件图的绘制 337

10.6.1 模具总装配图的绘制 337

10.6.2　模具零件图的绘制 340

10.7 冲压设备的选择 340

10.8　冲压工艺文件和设计说明书的编写 341

10.9 冲压模具设计实例 342

10.9.1　冲裁模综合设计 342

10.9.2　弯曲模综合设计 354

10.9.3　拉深模综合设计 359

习题 368

附录A 英文目录 369

附录B 中英文专业术语(Terminology of　Stamping Dies) 375

参考文献 384

模具工业是重要的基础工业，已经成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，也是一个国家的工业产品保持国际竞争力的重要保证之一。模具是工业生产中极其重要的特殊基础工艺装备，在我国经济发展、国防现代化和高端技术服务中起到十分重要的支撑作用。冲压技术具有生产效率高、材料利用率高、产品一致性好、易于实现机械化与自动化等独特的优点，被广泛应用于机械、电子、汽车、航空、航天、通信、仪表、家电、医疗、生物、能源等制造领域。在我国模具总产值中，冲压模占百分之40以上，处于主导地位。近年来，汽车、家用电器、IT产品发展迅猛，更新换代频繁，大大促进了冲压技术和模具工业的发展。随着我国作为世界工厂地位的确立，产品更新换代的速度加快，模具产业有望迎来高速增长时期。据了解，我国模具设计制造专业人员短缺100多万，特别是既有扎实的理论，又有相当实践经验的技术人员。鉴于此，模具设计与制造方面人才的培养成为中国高等教育的紧迫任务之一。

冲压工艺与模具设计同其他设计、制造相比有其显著的特殊性，如它的综合性及实践性很强，涉及工艺、结构、设备、材料等诸多方面。要掌握和应用冲压工艺与模具设计知识，不仅需要有一定的实践经验，对初学者来说更重要的是要有一本通俗易懂、得心应手的教材。本书的编者来自两所不同的高校，在总结部分院校材料成形与控制工程专业、模具设计与制造专业教学改革成果的基础上，根据多年来的教学实践经验合作编写了这本书。

本书的主要特点是：

(1) 内容丰富、系统，涉及冲压技术的理论、设备、工艺、模具、装配等诸多方面内容。

(2) 精简了部分深奥、冗长的理论知识介绍，尽量避免纯理论、公式、规律等内容的简单堆砌，不仅注重知识的实用性，而且注重学生学习兴趣和学习效率的提高。

(3) 用简洁的文字对各知识点进行深入浅出的分析、介绍，并配以丰富的、直观的图表、照片和三维模型来表示各种成形理论、工作原理、模具结构等内容。尽量做到压缩文字而不压缩内容，使整本书的内容通俗易懂，方便讲授和学习。

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(5) 配备有大量的例题和实例，以突出本书的应用性和实用性。通过案例引导读者尽快掌握重点、难点内容。主要章节配有大量思考题、计算题和设计题，使读者尽快掌握冲压工艺计算和模具结构设计的基本知识，在第10章配有3个生产一线的综合设计实例，介绍冲压工艺及模具设计的内容及步骤，以提升读者综合运用专业知识进行模具设计的能力。

(6) 为便于读者学习和掌握专业英语词汇，本书附有英文目录，并将冲压词汇分类以中英文对照形式附于书后。

(7) 美化版面，便于阅读和学习。如配有大量二维图、三维图、渲染图来表示模具结构及工作原理；对模具结构图中的零件直接标注零件名称；以“扩展知识”方式增加相关知识点；各层次标题和内容、专业名称等以项目符号、醒目字型和字号等来表示。

本书对冲压工艺与模具设计的基本问题作了系统论述。全书共十章，介绍了冲压成形原理与成形极限、冲裁工艺与模具设计、弯曲工艺与模具设计、拉深工艺与模具设计、胀形工艺与模具设计、其他成形工艺与模具设计、冲压工艺过程设计、冲模结构与设计、特种冲压模具设计、冲模CAD/CAM及实验部分。每章后还附有习题。 本书是高等学校模具设计与制造专业和塑性成形工艺及设备专业本科、专科教材，也可供从事冲压工作的科技人员参考。

《高职高专模具设计与制造专业规划教材·冷冲压工艺与模具设计》取材广泛，内容丰富。 全书共11章，主要内容包括冷冲压加工概述与冲压设备、冷冲压变形基础知识、冲裁工艺与冲裁模设计、弯曲工艺与弯曲模设计、拉深工艺与拉深模设计、其他冲压成形工艺与模具设计、冷挤压工艺与冷挤压模设计、多工位级进模设计、冲压模具材料与寿命、冲模的安装使用及冲压生产自动化、冷冲压工艺设计及冷冲压模具设计实例等。

本书详细讲解了中、小型零件的冷冲压工艺及模具设计。内容包括概述、冲裁、弯曲、拉深、成形、覆盖件、冷挤压等工艺及模具设计。本书从内容上兼顾理论基础和设计实践两个方面，以冷冲压工艺与模具设计程序为主线进行编写。本书由设计程序引出基础理论，通过贯穿始终的案例讲解基础理论的实际应用，并附以丰富的图表说明。本书理论够用，案例讲解详尽，实用性强，便于教学和自学。