冲压工艺基础

1、冲压工艺根底 第一章.冲压工艺根底1.1 冲压工艺的分类、特点及运用 1.2 冲压模具1.3 冲压模具常用资料1.4 冲压常用资料1.5 冲压设备与选用 .冲压工艺根底1.1 冲压工艺的分类、特点及运用1.1.1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资料在常温或高温形状下进展分别或塑性变形，从而获得一定外形、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方式。 .冲压工艺根底1.1.2 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、分量轻、刚性好、外形复杂的零件，这些零件用其他的方法难以加工甚至

2、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，资料利用率高； 4消费效率高，消费过程易实现机械化和自动化； 5操作简单，便于组织消费。 .冲压工艺根底1.1.3 冲压加工的根本工序 由于冲压件的外形、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： 一类是分别工序，主要包括切断、冲裁、切口、切边等。其特点是板料所受外力超越抗剪强度，使其一部分与另一部分相互分别。.冲压工艺根底 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越屈服极限，小于强度极限，使其产生

3、塑性变形得到一定外形。 此外，为了提高劳动消费率，常将两个以上的根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。在消费实践中，对于批量消费的零件绝大部分是采用复合工序。 .冲压工艺根底1.1.3.1 分别工序 分别工序是指资料在冲压力作用下，应力超越资料的强度极限，使资料发生剪断或部分剪裂，制件或坯料沿一定的轮廓相分别的冲压工序。分别工序主要为剪切或冲裁工序。常见分别工序见表1-1。 工序名称 工序简图 工序特点与应用范围 落料 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 冲孔 利用模具按封闭轮廓

4、曲线冲裁，冲下的部分为废料 表1-1 分别工序 .冲压工艺根底工序名称 工序简图 工序特点与应用范围 切断 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 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 表1-1 分别工序续 .冲压工艺根底1.1.3.2 成形工序 成形工序是指坯料依托模具在压力机作用下，使应力超越坯料的屈服极限，坯料经过塑性变形后，使其成为所要求外形的加工工序。成形工序主要为弯曲、拉深、成形等工序。常见成形工序见表1-2。 工序名称 工序简图 工序特点与应用

5、范围 弯曲 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 卷圆 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 表1-2 成形工序一 .冲压工艺根底工序名称 工序简图 工序特点与应用范围 扭曲 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 拉深 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 变薄拉深 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 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 表1-2 成形工序二 .冲压工艺根底工序名称 工序简图 工序特点与应用范围 翻边 把半成品零件的外缘

6、或内孔冲制成竖立的边缘 拉弯 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 胀形 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 局部成形 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 表1-2 成形工序三 .冲压工艺根底工序名称 工序简图 工序特点与应用范围 扩口 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 整形 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 表1-2 成形工序四 .冲压工艺根底1.2 冲压模具

7、 由于冲压模具的种类繁多，构造各异。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。多工序模又分为延续模和复合模等。 .冲压工艺根底 按导向安装分 有无导向的开式模和有导向的导板模、导柱模、导筒模等。 按卸料安装分 有刚性卸料板和弹性卸料板冲模。 按挡料或定位方式分 有固定挡料销、活动挡料销、导正销和侧刃冲模。 按制造凸、凹模的资料分 有钢质冲模、硬质合金冲模、橡皮冲模

8、、锌基合金冲模等。.冲压工艺根底 按送料、出件等方法分 有手动模、半自动模、自动模等。 按轮廓尺寸分 有大型模、中型模、小型模。 1冲裁模 将一部分资料与另一部分资料分别或部分分别的模具。下面列举几种普通中小型企业常见的冲裁模构造简图。 .冲压工艺根底a) 落料模 b) 冲孔模 c) 剪切模 d) 修边模 e) 切口模 f) 剖切模 图1-1 冲裁模常见构造 .冲压工艺根底2弯曲模 将坯料弯曲成一定外形的模具。 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1-2 弯曲模 .冲压工艺根底 3拉深模 将平板料变成一定外形的空心件的模具如图1-3。 图1-3 拉深模.冲

9、压工艺根底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1-4 冷挤模 .冲压工艺根底1.3 冲压模具常用资料1.3.1 模具资料在模具工业中的位置 模具资料是模具制造的根底，模具资料和热处置技术对模具的运用寿命、精度和外表粗糙度起着重要的甚至决议性的作用。因此，根据模具的运用条件合理选用资料，采用适当的热处置和外表工程技术以便充分发

10、扬模具资料的潜力 .冲压工艺根底 根据模具资料的性能特点选用合理的模具构造，根据模具资料的特性采用相应的维护措施等是非常重要的，只需这样，才干有效地稳定和提高模具的运用寿命，防止模具的早期失效。 模具资料运用性能的好坏直接影响模具的质量和运用寿命；模具资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本钱。因此，在模具设计时，除设计出合理的模具构造外，还应选用适宜的模具资料及热处置工艺，才干使模具获得良好的任务性能和较长的运用寿命。 .冲压工艺根底1.2.2 冲模资料的选用原那么 制造冲压模具用的资料有：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

11、选用模具资料对于模具寿命和模具制造本钱及模具总本钱都有直接关系，在选择模具资料时应充分思索以下几点： .冲压工艺根底 1冲压零件的消费批量。对于大批量消费的零件，其模具资料应采用质量较好的、能保证模具耐用度的资料。反之，对于消费批量小那么采用较廉价、耐用度较差的资料。 2根据被冲裁零件的性质、工序种类及冲模零件的任务条件和作用来选择模具资料。如冲模任务零件的任务条件，能否有应力集中，冲击载荷等，这就要求所选用的模具资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，普通常采用低碳钢，外表渗碳淬火。 .冲压工艺根底 3根据冲压件的尺寸、外形和精度要求来选材。普通来说

12、，对于外形简单、冲压件尺寸不大的模具，其任务零件常用高碳工具钢制造，外形较复杂、冲压件尺寸较大的模具，其任务零件选用热处置变形较小的合金工具钢制造；而冲压件精度很高的精细冲模的任务零件，常选用耐磨性较好的硬质合金等资料制造。 4根据我国模具资料的消费与供应情况，兼顾本单位资料情况与热处置条件。 .冲压工艺根底1.2.3 冲压模具常用资料及热处置要求1.2.3.1 凸、凹模常用资料及热处置要求。 零 件 名 称 选用材料牌号 热处理 硬度/HRC 模具类型 凸、凹模工作情况 凸模 凹模 冲裁模 形状简单、冲裁材料厚度t 3毫米的凸模、凹模及凸凹模 9Mn2V、Cr12、Cr12MoV 形状复杂的

13、镶块 120Cr4W2MoV 淬火 6062 6264 要求耐磨的凸、凹模 Cr12MoV、120Cr4W2 MoV、GCr15、YG15 冲裁薄材料用的凹模 T8A 表1-5 凸、凹模常用资料及热处置一 .冲压工艺根底表1-5 凸、凹模常用资料及热处置二 零 件 名 称 选用材料牌号 热处理 硬度/HRC模具类型 凸、凹模工作情况 凸模 凹模 弯曲模 一般弯曲的凸、凹模及镶块 T8A T10A 淬火 5660要求高度耐磨的凸、凹模及镶块 CrWMn、Cr12、Cr12MoV 淬火 6064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 5CrNiMo、5CrNiT

14、i5CrMnMo 淬火 5256 拉深模 一般拉延的凸、凹模 T8A、T10A 淬火 5862 6064连续拉深的凸、凹模 T10A、CrWMn 要求耐磨的凹模 Cr12、YG15、Cr12MoV、YG8 淬火 6264不锈钢拉深用凸、凹模 W18Cr4V 6264YG15、YG8 热拉深用凸、凹模5CrNiMo、5CrNiTi 淬火52565256.冲压工艺根底1.2.3.2 冲模普通零件的资料和热处置： 零件名称选用材料热处理硬度要求上、下模板HT200、HT250ZG270-500、ZG310-570厚钢板加工而成Q235 Q255模柄45、Q255导柱20、T10A20钢渗碳淬硬606

15、2导套20、T10A20钢渗碳淬硬5760凸、凹模固定Q235、Q2554348板托料板Q235导尺Q255或45淬硬挡料销45、T7A淬硬4348（45钢）5257（T7A）导正销、定位销T7、T8淬硬5256垫板45、T8A淬硬4348（45钢）5458（T8A）表1-6 冲模常用普通零件的资料及热处置要求一 .冲压工艺根底零件名称选用材料热处理硬度要求螺钉45头部淬硬43486062销钉45、T7淬硬4348（45钢） 5254（T7）推杆、顶杆45淬硬4348顶板45、Q255拉深模压边圈T8A淬硬5458定距侧刃、废料切刀T8A淬硬5862侧刃挡板T8A淬硬5458定位板45、T7淬

16、硬4348（45钢） 5254（T7）斜楔与滑块T8A、T10A淬硬6062 弹簧65Mn、60SiMnA淬硬4045表1-6 冲模常用普通零件的资料及热处置要求 .冲压工艺根底表1-7 常用冷变形模具钢的预热和加热规范 .冲压工艺根底1.3 冲压常用资料1.3.1 冲压工艺对资料的要求 选择冲压用资料时，首先应满足冲压件的运用要求。普通来说，对于机器上的主要冲压件，要求资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，并尽能够减轻分量；化工容器要求耐腐蚀等等。所以不同的运用要求就决议了应选用不同的资料。但从冲压工艺思索，资料

17、还应满足冲压工艺要求，以保证冲压过程顺利完成。 .冲压工艺根底 对冲压所用资料的要求有： 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顺应才干。冲压加工方法是以金属为塑性的加工方法，因此，要求资料具有良好的塑性。 对变形工序，塑性好，要求资料允许的变形程度大，那么可以减少冲压工序次数及中间退火次数。对于分别工序，也要求一定的塑性，同时要求资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。 资料塑性的高低，常用延伸率()、屈服强度常用s来表示。强度极限常用b来表示。 .冲压工艺根底2良好的外表质量 外表质量好的资料，冲压时工件不易破裂，废品减少；模具不易擦伤寿命提高，而且制件的外

18、表质量好。所以普通要求冲压资料外表光洁、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 模具间隙是按资料厚度来确定的，所以资料厚度公差应符合国家规定的规范。否那么厚度公差太大，将影响工件质量，并能够导致损坏模具和设备。 .冲压工艺根底表1-8 冲压常用资料的力学性能一 1.4.2 金属资料 .冲压工艺根底 表1-8 冲压常用资料的力学性能二 .冲压工艺根底 表1-8 冲压常用资料的力学性能三 .冲压工艺根底表1-9 有色金属的力学性能一 .冲压工艺根底表1-9 有色金属的力学性能二 .冲压工艺根底1.4.3 非金属资料 表1-10 非金属资料的力学性能一 .冲压工艺根底表1-

19、10 非金属资料的力学性能二 .冲压工艺根底1.5 冲压设备与选用1.5.1 曲柄压力机1.5.1.1 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才干相适用范围，以及有关消费率等目的。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间隔或曲柄旋转到离下死点前某一特定角度时，滑块上所答应接受的最大作用力(这个特定的间隔常称为公称压力行程，特定的角度称为公称压力角)。超越公称压力行程或公称压力角的范围时，滑块上所能接受的作用力都低于公称压力。 .冲压工艺根底 公称压力在我国曾经系列化。如630kN、1000kN、1600 kN、2500kN、3150kN

20、、4000kN、6300kN。 2滑块行程 滑块行程指滑块从上死点到下死点的间隔。某些曲柄压力机的行程是可调理的，从而满足不同类型模具的需求。 3滑块行程次数(min-1) 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。 .冲压工艺根底 4闭合高度和装模高度 闭合高度是指滑块在下死点时，滑块底面到任务台上外表的间隔。当连杆调理安装将滑块调到下死点的最高位置连杆调到最短时，闭合高度到达最大，称最大闭合高度；当连杆调理安装将滑块调到下死点最低位置连杆调到最长时，闭合高度到达最小，称最小闭合高度。两者之差为闭合高度调理量。 装模高度是指滑块在下死点时，滑块底面到任务台垫板

21、外表的间隔。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任务时普通不拆下。 .冲压工艺根底 5任务台垫板、滑块底面尺寸 曲柄压力机任务台垫板、滑块底面尺寸主要影响模具的安装以及废料、工件的排出。普通小型压力机是经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。 1.5.1.2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1-5。.冲压工艺根底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任务台；15机身 图1-5 JB23-63压力机构造图与运动原理图 .冲压工艺

22、根底表1-11 开式压力机的根本参数一 开式压力机的根本参数见表1-11。 .冲压工艺根底表1-11 开式压力机的根本参数二 .冲压工艺根底 (2)闭式压力机主要技术参数 闭式压力机的外型见图1-6。 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1-6 J31315压力机构造图 .冲压工艺根底闭式压力机参数见表1-12和表1-13。 表1-12 闭式单点压力机技术参数 .冲压工艺根底表1-13 闭式双点压力机技术参数 .冲压工艺根底1.5.1.3 压力机型号的选取 设计模具时合理选择压力机的

23、规格型号，使设计的模具与设备有一个合理的匹配关系，这样可提高模具的运用寿命，保证模具的安装可靠性，提高产质量量、消费率和模具寿命。在选择压力机规格型号时，主要留意如下方面： 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以下关系： 普通情况下，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1.3倍； .冲压工艺根底 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1-7 压力机滑块许用负荷曲线 .冲压工艺根底表1-14 不同装模方式的特点及校核公式 装模

24、方式 装模简图 特点 校核公式 模具直接安装在压力机工作垫板上 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 Hmax-H1-5mmH Hmin-H1+10mm 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，受力条件较差，对安装人员水平要求高2、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。 Hmax-H1-5mm H+hHmin-H1+ 10mm 拆除垫板模具安装在压力机台面上 一般模具闭合高度过大时才采用 Hmax-5mmH Hmin+10mm .冲压工艺根底注： 压力机的最大封锁高度，mm； 压力机的最小封锁高度，mm； 压力机

25、的电板厚度，mm； 模具的闭合高度，mm； 等高块的厚度，mm。 (2)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1-14。 .冲压工艺根底 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坚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、坚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理的压力机。 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，主要是便于拉深沉的脱料。 4任务台与滑块底面尺寸 模具下模座的平面尺寸应小于压力机任务台垫板尺寸，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形槽尺寸相顺应。 .冲压工艺根底1.5.2 其他冲压设备1.5.2.1 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。其缺陷是飞轮轮缘磨损大，消费率比曲柄压力机低。 .冲压工艺根底表1-15 双盘式摩擦压力机技术参数 .冲压工艺根底1