冲压工艺学第一章冲压工艺基础 13041字 投稿：黎踝踞

冲压工艺学第一章冲压工艺基础13041字投稿黎踝踞第一章冲压工艺基础11冲压工艺的分类、特点及应用12冲压模具13冲压模具常用材料14冲压常用材料15冲压设备与选用冲压工艺基础11冲压工艺的分类、特点及应用111冷冲压加工冲压加工是现代机械制造业中先进高效的加工方法之一，它是利用各种压力机和安装在压力机上的模具使材料在常温或高温状态下进行分离或塑性变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件的一种方法称为冲压加工。冲压加工是少无切削加工的一种主要形式。冲压工艺基础112冲压加工的特点（1）借助压力机的压力利用模具能获得壁薄、重量轻、刚性好、形状复杂的零件，这些零件用其他的方法难以加工甚至无法加工；（2）冲压加工的零件精度高、尺寸稳定，具有良好的互换性；（3）冲压加工是少无切削加工的一种，部分零件冲压直接成型，无需任何再加工，材料利用率高；（4）生产效率高，生产过程易实现机械化和自动化；（5）操作简单，便于组织生产。冲压工艺基础113冲压加工的基本工序由于冲压件的形状、尺寸和精度不同，因此，冲压所采用的工序种类亦各异。据其变形特点，可以分为两大类一类是分离工序，主要包括切断、冲裁、切口、切边等。其特点是板料所受外力超过抗剪强度，使其一部分与另一部分相互分离。冲压工艺基础另一类是变形工序，主要包括弯曲、拉深、成形等。其特点是板料受力超过屈服极限，小于强度极限，使其产生塑性变形得到一定形状。此外，为了提高劳动生产率，常将两个以上的基本工序合并成一个工序，如落料拉延、切断弯曲、冲孔翻边等，这称为复合工序。在生产实际中，对于批量生产的零件绝大部分是采用复合工序。冲压工艺基础1131分离工序分离工序是指材料在冲压力作用下，应力超过材料的强度极限，使材料发生剪断或局部剪裂，制件或坯料沿一定的轮廓相分离的冲压工序。分离工序主要为剪切或冲裁工序。常见分离工序见表11。表11分离工序工序名称落料工序简图工序特点与应用范围利用模具沿工件封闭轮廓曲线实施冲切，把工件从板料上分离下来，冲裁下来的部分是各种形状的平板零件，或用作拉延件的毛坯利用模具按封闭轮廓曲线冲裁，冲下的部分为废料冲孔冲压工艺基础表11分离工序（续）工序名称工序简图工序特点与应用范围利用剪切模或冲裁模沿不封闭曲线切断，常用于加工形状较为简单的平板零件切断修边将成形零件的边缘修切整齐或修切成其他形状剖切将冲压加工成的半成品零件剖切成两个或两个以上的零件，这种方法常用于对称零件或成组冲压的零件冲压工艺基础1132成形工序成形工序是指坯料依靠模具在压力机作用下，使应力超过坯料的屈服极限，坯料经过塑性变形后，使其成为所要求形状的加工工序。成形工序主要为弯曲、拉深、成形等工序。常见成形工序见表12。表12成形工序（一）工序名称弯曲工序简图工序特点与应用范围把板料按要求弯成各种形状，利用该工艺可以弯曲成形状复杂的零件把板料端部卷成接近封闭的半圆头，常用于加工类似铰链的零件及日用品部分零件卷圆冲压工艺基础表12成形工序（二）工序名称扭曲工序简图工序特点与应用范围使平板的一部分相对于另一部分产生扭转而形成空间曲面的形状把平板料变成各种空心零件或将空心零件变成更深的空心零件把拉深加工后的空心件半成品用减小直径与壁厚的方式来改变空心零件的尺寸拉深变薄拉深翻孔在预先冲孔的板料半成品上或未冲孔的板料上冲制成竖立的边缘冲压工艺基础表12成形工序（三）工序名称翻边工序简图工序特点与应用范围把半成品零件的外缘或内孔冲制成竖立的边缘在拉力与弯矩的共同作用下实现弯曲变形，可以制成精度较高的零件在双向拉应力作用下实现的变形，可以成形各种空间曲面形状的零件在板料毛坯或零件的表面上局部地方压制出各种突起或凹陷的形状拉弯胀形局部成形冲压工艺基础表12成形工序（四）工序名称扩口工序简图工序特点与应用范围在空心毛坯或管状毛坯的某个部位使其径向尺寸扩大的变形方法缩口在空心零件或管状零件的某位置使其尺寸减小的变形方法旋压在旋转状态下利用辊轮使毛坯逐步成形的方法为了提高已成形零件的尺寸精度或获得较小的圆角半径而采用的成形方法整形冲压工艺基础12冲压模具由于冲压模具的种类繁多，结构各异。按其用途可将模具分为冷冲压模、塑料模、压铸模、锻模、粉末冶金模、橡胶模、陶瓷模、玻璃模、铸造用金属模等。按成形原理又可分为冲裁模和型腔模两大类。冲裁模的分类按工序性质分有落料模、冲孔模、切边模、切断模、剖切模、整修模、精冲模等。按工序的组合分有单工序模和多工序模。多工序模又分为连续模和复合模等。冲压工艺基础按导向装置分有无导向的开式模和有导向的导板模、导柱模、导筒模等。按卸料装置分有刚性卸料板和弹性卸料板冲模。有固定挡料销、活动挡料销、导有钢质冲模、硬质合金冲模、按挡料或定位方式分正销和侧刃冲模。按制造凸、凹模的材料分橡皮冲模、锌基合金冲模等。冲压工艺基础按送料、出件等方法分等。按轮廓尺寸分有大型模、中型模、小型模。有手动模、半自动模、自动模（1）冲裁模将一部分材料与另一部分材料分离或部分分离的模具。下面列举几种一般中小型企业常见的冲裁模结构简图。冲压工艺基础A落料模B冲孔模C剪切模D修边模E切口模图11冲裁模常见结构F剖切模冲压工艺基础（2）弯曲模将坯料弯曲成一定形状的模具。1上模板；2凸模；3压边圈；4定位板；5凹模；6凹模固定板；7下模板图12弯曲模冲压工艺基础（3）拉深模将平板料变成一定形状的空心件的模具（如图13）。图13拉深模冲压工艺基础（4）冷挤模1下模座2、15、16、19螺钉3垫板4顶杆5导柱6导套7上模座8导向套9限位块10压杆11凸模12垫板14、17、20、26柱销18凸模固定板21导套22导柱23预应力套24凹模25凹模镶块27弹顶板28橡皮29螺母30双头螺杆31推杆32下垫板图14冷挤模冲压工艺基础13冲压模具常用材料131模具材料在模具工业中的地位模具材料是模具制造的基础，模具材料和热处理技术对模具的使用寿命、精度和表面粗糙度起着重要的甚至决定性的作用。因此，根据模具的使用条件合理选用材料，采用适当的热处理和表面工程技术以便充分发挥模具材料的潜力冲压工艺基础根据模具材料的性能特点选用合理的模具结构，根据模具材料的特性采用相应的维护措施等是十分重要的，只有这样，才能有效地稳定和提高模具的使用寿命，防止模具的早期失效。模具材料使用性能的好坏直接影响模具的质量和使用寿命；模具材料的工艺性能将影响模具加工的难易程度、模具加工的质量和加工成本。因此，在模具设计时，除设计出合理的模具结构外，还应选用合适的模具材料及热处理工艺，才能使模具获得良好的工作性能和较长的使用寿命。冲压工艺基础122冲模材料的选用原则制造冲压模具用的材料有灰铸铁、铸钢、钢、钢结硬质合金、硬质合金、低熔点合金、塑料、聚氨酯橡胶等。正确选用模具材料对于模具寿命和模具制造成本及模具总成本都有直接关系，在选择模具材料时应充分考虑以下几点冲压工艺基础（1）冲压零件的生产批量。对于大批量生产的零件，其模具材料应采用质量较好的、能保证模具耐用度的材料。反之，对于生产批量小则采用较便宜、耐用度较差的材料。（2）根据被冲裁零件的性质、工序种类及冲模零件的工作条件和作用来选择模具材料。如冲模工作零件的工作条件，是否有应力集中，冲击载荷等，这就要求所选用的模具材料具有较高的强度和硬度、高耐磨性以及足够的韧性；导向零件要求耐磨性和较好的韧性，一般常采用低碳钢，表面渗碳淬火。冲压工艺基础（3）根据冲压件的尺寸、形状和精度要求来选材。一般来说，对于形状简单、冲压件尺寸不大的模具，其工作零件常用高碳工具钢制造，形状较复杂、冲压件尺寸较大的模具，其工作零件选用热处理变形较小的合金工具钢制造；而冲压件精度很高的精密冲模的工作零件，常选用耐磨性较好的硬质合金等材料制造。（4）根据我国模具材料的生产与供应情况，兼顾本单位材料状况与热处理条件。冲压工艺基础123冲压模具常用材料及热处理要求1231凸、凹模常用材料及热处理要求。表15凸、凹模常用材料及热处理（一）零件名称模具类型凸、凹模工作情况形状简单、冲裁材料厚度T3毫米的凸模、凹模及凸凹模形状复杂的镶块要求耐磨的凸、凹模冲裁薄材料用的凹模选用材料牌号T8A、T10A淬火9MN2V、CR6WV9CRSI、CRWMN9MN2V、CR12、CR12MOV120CR4W2MOVCR12MOV、120CR4W2MOV、GCR15、YG15T8A淬火淬火586260626064626458626064热处理硬度/HRC凸模凹模冲压工艺基础表15凸、凹模常用材料及热处理（二）零件名称模具类型凸、凹模工作情况一般弯曲的凸、凹模及镶块要求高度耐磨的凸、凹模及镶块热处理淬火淬火硬度/HRC凸模凹模56606064选用材料牌号T8AT10A弯曲模形状复杂的凸、凹模及镶块。生产批量特别大的凸、凹模及镶块热弯曲的凸、凹模CRWMN、CR12、CR12MOV5CRNIMO、5CRNITI5CRMNMO淬火淬火52565862626460646264拉深模一般拉延的凸、凹模连续拉深的凸、凹模要求耐磨的凹模不锈钢拉深用凸、凹模热拉深用凸、凹模T8A、T10AT10A、CRWMNCR12、YG15、CR12MOV、YG8W18CR4V淬火YG15、YG85CRNIMO、5CRNITI淬火52565256冲压工艺基础1232冲模一般零件的材料和热处理表16冲模常用一般零件的材料及热处理要求（一）零件名称上、下模板选用材料HT200、HT250ZG270500、ZG310570厚钢板加工而成Q235Q255热处理硬度要求模柄导柱导套凸、凹模固定板托料板导尺挡料销导正销、定位销垫板45、Q25520、T10A20、T10AQ235、Q255Q235Q255或4545、T7AT7、T845、T8A20钢渗碳淬硬20钢渗碳淬硬淬硬淬硬淬硬淬硬6062576043484348（45钢）5257（T7A）52564348（45钢）5458（T8A）冲压工艺基础表16冲模常用一般零件的材料及热处理要求零件名称选用材料热处理硬度要求4348螺钉45头部淬硬6062销钉推杆、顶杆顶板拉深模压边圈定距侧刃、废料切刀45、T74545、Q255T8AT8A淬硬淬硬淬硬淬硬545858624348（45钢）5254（T7）4348侧刃挡板定位板斜楔与滑块弹簧T8A45、T7T8A、T10A65MN、60SIMNA淬硬淬硬淬硬淬硬54584348（45钢）5254（T7）60624045冲压工艺基础表17常用冷变形模具钢的预热和加热规范预热一次钢号空气炉温度/时间/MINMMT8AT10A9MN2VCRWMN9CRWMN9SICRGCR15CR12CR12MOVCR6WVW18CR4VW6MO5CR4V240050040050040050040050040050040050040050050055055060055060050060050055023232323232323232323800850800850800850800850800850050605060506040504051加热二次盐浴炉温度/空气炉盐浴炉时间/MINMM时间/MINMM11淬火后硬度/HRC温度/78080079081079081082084082084085087083085096098010801100980102010001200960980118012201180122010151015121812181218121812180405040505060506050605060506030403040304到温1520MIN到温1520MIN6265626562636366626462646163626440506264405061626060冲压工艺基础13冲压常用材料131冲压工艺对材料的要求选择冲压用材料时，首先应满足冲压件的使用要求。一般来说，对于机器上的主要冲压件，要求材料具有较高的强度和刚度；电机电器上的某些冲压件，要求有较好的导电性和导磁性；汽车、飞机上的冲压件。要求有足够的强度，并尽可能减轻重量；化工容器要求耐腐蚀等等。所以不同的使用要求就决定了应选用不同的材料。但从冲压工艺考虑，材料还应满足冲压工艺要求，以保证冲压过程顺利完成。冲压工艺基础对冲压所用材料的要求有（1）良好的冲压性能冲压性能是指板料对各种冲压加工方法的适应能力。冲压加工方法是以金属为塑性的加工方法，因此，要求材料具有良好的塑性。对变形工序，塑性好，要求材料允许的变形程度大，则可以减少冲压工序次数及中间退火次数。对于分离工序，也要求一定的塑性，同时要求材料的屈服极限稍高一些，以利于冲裁后获得较高的断面质量。材料塑性的高低，常用延伸率、屈服强度常用来表示。强度极限常用B来表示。S冲压工艺基础（2）良好的表面质量表面质量好的材料，冲压时工件不易破裂，废品减少；模具不易擦伤寿命提高，而且制件的表面质量好。所以一般要求冲压材料表面光洁、平整，无氧化皮、裂纹、锈斑、划痕等缺陷。（3）符合国标规定的厚度公差模具间隙是按材料厚度来确定的，所以材料厚度公差应符合国家规定的标准。否则厚度公差太大，将影响工件质量，并可能导致损坏模具和设备。冲压工艺基础142金属材料表18冲压常用材料的力学性能（一）材料名称电工用工业纯铁CDT1DT2DT3D11，D12D21，D31D32，D370D310340D4148Q195Q215Q235Q255Q275已退火电工硅钢已退火19023026普通碳素钢未经退火25531426533330437333341239249031439233341243246146151156960819521623525527528332631212519231519冲压工艺基础表18冲压常用材料的力学性能（二）材料名称牌号0505F08F0810F1015F15碳素结构钢20F2025303540455055606570已正火已退火供货状态力学性能抗剪强度/MPA196206294216304255353216333255333245363265373275383275392314432353471392511412530432549432569539639588588抗拉强度B/MPA225255273275383324441275412294432314451333471333471353500392539441588490637511657539686539716657686716745177196188206225225245275294314333353373383402412422屈服强度S/MPA延伸率102832323230282826262524222018161414131211194198196206198197197209200216204206186弹性模量3E/10MPA冲压工艺基础表18冲压常用材料的力学性能（三）材料名称牌号T7T12T7AT12AT13，T13AT8A，T9A优质碳素钢合金结构钢10MN265MN25CRMNSIA25CRMNSI30CRMNSIA30CRMNSI优质弹簧钢60SI2MN60SI2MNA60SI2WA1CR132CR133CR134CR131CR18NI9TI经过热处理已低温退火冷作硬化供货状态已退火冷作硬化已退火力学性能抗剪强度/MPA588706588932314451588392549432588706628941314373314392392471392471451511抗拉强度B/MPA736883736117739256973649068653973688378511773924613924904905884905885696284124414714901962253922212181610102120181535206206206206196196207207屈服强度S/MPA延伸率10弹性模量E/103MPA碳素工具钢已低温退火已退火不锈钢冲压工艺基础表19有色金属的力学性能（一）材料的力学性能指标材料名称牌号材料的状态抗剪强度抗拉强度屈服强度延伸率25419130铝1070AL1已退火、1060L2、冷作硬化1200L5已退火3A21LF215A02LF27A04LC4半冷作硬化已退火半冷作硬化已退火淬硬并经人工失效/MPA8010070100100140130160160200170350B/MPA75110120150110145155200180230230280250500S/MPA105080铝锰合金铝镁合金铝铜镁合金高强度的铝镁铜合金50130100210460冲压工艺基础表19有色金属的力学性能（二）材料名称牌号材料的状态抗剪强度材料的力学性能指标抗拉强度屈服强度延伸率0/MPA120240170190190200105150280310280320160240260300420240280400B/MPA170190220230240250150215400440400460200300300380420300350400S/MPA10981401603683407035121481012151030335镁锰合金MB1MB8已退火已退火半冷作硬化已退火淬硬并经自然失效硬铝（杜拉铝）紫铜淬硬后冷作硬化T1、T2、软的T3H62硬的软的半硬的硬的软的半硬的硬的2A12LY12200100250黄铜H682010402515冲压工艺基础143非金属材料表110非金属材料的力学性能（一）抗剪强度材料名称纸胶板布胶板玻璃布胶板金属箔布胶板金属箔纸胶板玻璃纤维丝胶板石棉纤维塑料用管状凸模冲裁981278898118137127147108127981087888/MPA用普通凸模冲裁137196118177157181157216137196137157118177未硝过的皮革云母厚05MM云母厚02MM人造云母桦木胶合板松木胶合板其他木版的胶合板材料名称抗剪强度用管状凸模冲裁781911814720101620/MPA用普通凸模冲裁789859985998137177冲压工艺基础表110非金属材料的力学性能（二）抗剪强度材料名称有机玻璃聚氯乙烯塑料赛璐珞氯乙烯石棉橡胶石棉板橡皮人造橡胶、硬橡胶柔软皮革硝过的及铬化的皮革用管状凸模冲裁697859783959293939394916396968/MPA用普通凸模冲裁889898127789849207829494454马粪纸硬马粪纸厚纸板绝缘纸板红纸板纸（普通）纸（硬质）漆布、绝缘漆布绝缘板材料名称抗剪强度用管状凸模冲裁20316929393969203929492959147157/MPA模冲裁295959983978599813719620292539177235用普通凸冲压工艺基础15冲压设备与选用151曲柄压力机1511主要技术参数曲柄压力机的主要技术参数综合反映设备的工艺能力相适用范围，以及有关生产率等指标。主要包括如下内容（1）公称压力曲柄压力机的公称压力是指滑块离下死点前某一特定距离或曲柄旋转到离下死点前某一特定角度时，滑块上所许可承受的最大作用力这个特定的距离常称为公称压力行程，特定的角度称为公称压力角。超过公称压力行程或公称压力角的范围时，滑块上所能承受的作用力都低于公称压力。冲压工艺基础公称压力在我国已经系列化。如630KN、1000KN、1600KN、2500KN、3150KN、4000KN、6300KN。（2）滑块行程滑块行程指滑块从上死点到下死点的距离。某些曲柄压力机的行程是可调节的，从而满足不同类型模具的需要。（3）滑块行程次数MIN1滑块行程次数是指滑块每分钟从上死点到下死点，然后再回到上死点所往复的次数。冲压工艺基础（4）闭合高度和装模高度闭合高度是指滑块在下死点时，滑块底面到工作台上表面的距离。当连杆调节装置将滑块调到下死点的最高位置（连杆调到最短）时，闭合高度达到最大，称最大闭合高度；当连杆调节装置将滑块调到下死点最低位置（连杆调到最长）时，闭合高度达到最小，称最小闭合高度。两者之差为闭合高度调节量。装模高度是指滑块在下死点时，滑块底面到工作台垫板表面的距离。闭合高度与装模高度之差为垫板的厚度。曲柄压力机上的垫板工作时一般不拆下。冲压工艺基础（5）工作台（垫板）、滑块底面尺寸曲柄压力机工作台（垫板）、滑块底面尺寸主要影响模具的安装以及废料、工件的排出。一般小型压力机是通过模柄与压力机滑块相连的。大中型压力机垫板和滑块底面设置有T型槽固定模具。1512主要技术规格（1）开式压力机主要技术参数开式压力机外型见图15。冲压工艺基础1电动机；2小带轮；3大带轮；4小齿轮；5大齿轮；6离合器；7曲轴；8制动器；9连杆；10滑块；11上模；12下模13垫板；14工作台；15机身图15JB2363压力机结构图与运动原理图冲压工艺基础开式压力机的基本参数见表111。表111开式压力机的基本参数（一）冲压工艺基础表111开式压力机的基本参数（二）冲压工艺基础2闭式压力机主要技术参数闭式压力机的外型见图16。1小带轮；3大带轮；4制动器；5离合器；6小齿轮1；7大齿轮；8小齿轮2；9偏心齿轮；10芯轴；11机身；12连杆；13滑块；14垫板；18气垫图16J31315压力机结构图冲压工艺基础闭式压力机参数见表112和表113。表112闭式单点压力机技术参数冲压工艺基础表113闭式双点压力机技术参数冲压工艺基础1513压力机型号的选取设计模具时合理选择压力机的规格型号，使设计的模具与设备有一个合理的匹配关系，这样可提高模具的使用寿命，保证模具的安装可靠性，提高产品质量、生产率和模具寿命。在选择压力机规格型号时，主要注意如下方面（1）公称压力压力机的公称压力与模具成形工艺力、辅助工艺力之间应符合下列关系一般情况下，压力机的公称压力应大于或等于成形工艺力和辅助工艺力总和的13倍；冲压工艺基础刚度对成形影响较大时，压力机的公称压力应大于或等于成形工艺力和辅助工艺力总和的3倍；总之，选用压力机时冲压的力行程曲线要落在压力机滑块许用负荷曲线范围内。图17压力机滑块许用负荷曲线冲压工艺基础表114不同装模方式的特点及校核公式装模方式模具直接安装在压力机工作垫板上装模简图特点1、支撑平稳，下模座受力条件较好2、适用能通过垫板孔下出料、或在模具上出件的模具校核公式HMAXH15MMHHMINH110MM利用等高块在压力机垫板上安装模具1、下模座的支承面较小，HMAXH15MM受力条件较差，对安装HHHMINH1人员水平要求高10MM2、适用于垫板上无漏料孔的大型压力机或者漏料孔较小等其他因素。一般模具闭合高度过大时才采用HMAX5MMHHMIN10MM拆除垫板模具安装在压力机台面上冲压工艺基础注HMAX压力机的最大封闭高度，MM；HMIN压力机的最小封闭高度，MM；H1压力机的电板厚度，MM；H模具的闭合高度，MM；等高块的厚度，MM。H2闭合高度压力机的闭合高度、装模高度应与模具的闭合高度相匹配，高度校核公式参见表114。冲压工艺基础3）滑块行程在保证完成冲压工序的前提下，压力机的行程要力求保持模具导向部分不致相互脱离。导板模的凸模与导板、滚珠导向模架的导柱、保持圈与导套不允许脱开，为此应采用行程较小或滑块行程可调节的压力机。成形工件高度较大时，为便于取件，宜选择行程较大的压力机。拉伸时，滑块行程应大于拉伸件高度的2倍，主要是便于拉深厚的脱料。4）工作台与滑块底面尺寸模具下模座的平面尺寸应小于压力机工作台垫板尺寸，以便固定下模座。模具的模柄尺寸、上模座的安装固定部位与压力机滑块的模柄孔尺寸、滑块底面T形槽尺寸相适应。冲压工艺基础152其他冲压设备1521摩擦压力机摩擦压力机适用于中、小型件的校正模、压印模和成形模。当超负荷时，只会引起飞轮与摩擦盘之间的滑动，而不致损坏机件。其缺点是飞轮轮缘磨损大，生产率比曲柄压力机低。冲压工艺基础表115双盘式摩擦压力机技术参数冲压工艺基础1522双动拉深压力机双动压力机适用于大量生产大型、较复杂拉深件的拉深模。模具结构简单，压料可靠，容易调节。表116底传动双动拉深压力机主要技术规格一）冲压工艺基础表116底传动双动拉深压力机主要技术规格二）冲压工艺基础1523液压机液压机适用于小批生产大型厚板件的弯曲模、拉深模、成形模和校平模。它不会因为板材的厚度