冲压工艺与模具设计01课件

冲压加工及分类板料冲压成形性能冲压材料冲压设备

现代模塑产品举例：

汽车用品系列

家用产品系列

军工用品系列

工业产品系列冲压工艺是一种特殊的成形工艺，冲压模具是模具中的一种。

二、冲压加工的特点及应用

属少、无屑加工，能加工形状复杂的零件，零件精度较高，具有互换性，零件强度、刚性高而重量轻，外表光滑美观，材料利用率高，生产率高，便于实现机械化和自动化，操作方便，要求的工人技术等级不高，产品的成本低。缺点：模具要求高、制造复杂、周期长、制造费昂贵，因而在小批量生产中受到限制。生产中有噪声。冲压加工分类及概念

三、冲压工序的分类1.根据工艺性质分：分离工序、塑性变形工序2.根据工序组合程度分：单工序、复合工序、连续工序分离工序：指坯料在模具刃口作用下，沿一定的轮廓线分离而获得冲件的加工方法（如图）。

塑性变形工序：指坯料在模具压力作用下，使坯料产生塑性变形，但不产生分离而获得具有一定形状和尺寸的冲件的加工方法（如图）。

冲压加工分类及概念冲压加工分类及概念冲压加工分类及概念冲压加工分类及概念分离工序：冲孔、落料、切口、切断、切边成形：弯曲、拉深、起伏、锁扣、翻边、胀形

四、冲压技术的发展趋势冲压成形技术将更加科学化、数字化、可控化。注重产品制造全过程，最大程度地实现多目标全局综合优化。对产品可制造性和成形工艺的快速分析与评估能力将有大的发展，以便从产品初步设计甚至构思时起，就能针对零件的可成形性及所需性能的保证度，作出快速分析评估。冲压技术将具有更大的灵活性或柔性，以适应未来小批量、多品种混流生产模式及市场多样化、个性化需求的发展趋势，加强企业对市场变化的快速响应能力。重视复合化成形技术的发展。冲压加工分类及概念

冲压成形性能:板料对各种冲压成形加工的适应能力。抗破裂性、贴模性、定形性成形极限冲压件形状尺寸精度板料冲压成形性能

材料应具有良好的塑性

在变形工序中，材料的内应力分拉应力或压应力，其变形表现为伸长和压缩。当主要变形区的材料变形量超过材料的变形极限时，便会产生破裂或皱褶。因此，材料必须有良好的塑性和塑性变形的稳定性。影响材料塑性的主要因素是材料的化学成分、金相组织和机械性能。碳的质量分数低于0.05%-0.15%的低碳钢具有良好的塑性。硅的质量分数在0.37%以下，对材料塑性影响不大，但质量分数大于这一数值时，即使碳的质量分数很小也会使材料变得又硬又脆。硫在钢中与锰或铁相结合以硫化物的形态出现时，会严重地影响钢的热轧性能，硫化物促使条状组织产生，使钢的塑性降低。冲压成形性能基本要求

材料应具有良好的塑性金属材料的晶粒大小对塑性影响也很大。晶粒大，塑性差，变形时容易破裂，或在制件表面上呈现粗糙的“橘皮”，对制件以后的抛光、电镀、涂漆等工序均有影响；金属材料的品粒过细，则使材料的弹性回复现象增加，因而材料的晶粒大小要适中。材料塑性的高低，通常用延伸率、屈强比、冷弯试验中的弯心直径和杯突试验深度来表示。延伸率、杯突试验深度值越大，塑性就越好；屈强比、弯曲半径越小，则材料的塑性越好。冲压成形性能基本要求

材料应具有抗压失稳起皱的能力

在制件的变形区，当材料内部主要承受压缩应力时，如直壁零件的拉深、缩口及外凸曲线翻边等，其应变主要表现为缩短或厚度增加，这时就容易产生受压失稳起皱。材料应具有良好的表面质量材料表面如有划伤、麻点、气孔、缩孔，或材料断面上有分层现象时，则在冲压过程中，会在材料的缺陷部位造成应力集中而产生破裂；材料表面扭曲不平，会使剪裁或冲裁时定位不稳而造成冲压废品，或损坏模具。冲压成形性能基本要求

材料规格应符合标准金属板料厚度公差的大小是钢板轧制精度的主要标志，也是影响冲压加工质量稳定性的重要因素之一。模具间隙一经确定，所用材料的厚度公差就受到限制。冲压成形性能基本要求

板料冲压性能试验方法通常分为三种类型：力学试验、金属学试验（统称间接试验）和工艺试验（直接试验）。冲压成形性能测试实验

拉伸试验用的标准试样和拉伸曲线（图）

1.屈服极限

屈服极限小,材料容易屈服,则变形抗力小.2.屈强比

屈强比小,说明值小而值大3.总延伸率与均匀延伸率

拉伸实验中,试样拉断时的伸长率称总伸长率

板料冲压性能与力学性能关系拉伸试验用的标准试样和拉伸曲线板料冲压性能与力学性能关系4.硬化指数

单向拉伸硬化曲线可写成，其中为硬化指数。5.厚向异性指数

厚向异性指数是指单向拉伸试样宽度应变和厚度应变之比

6.板平面各向异性指数对拉深件质量的影响（如图）板料冲压性能与力学性能关系7.不同冲压工序对冲压性能要求（如表）△γ对拉深件质量的影响

1.冲压常用的材料

黑色金属金属材料冲压材料有色金属非金属材料2.冲压用新材料及其性能

1）高强度钢板2）耐腐蚀钢板3）双相钢板4）涂层板5）复合板材

常用冲压材料及力学性能黑色金属：黑色金属包括普通碳素结构钢、优质碳素钢、合金结构钢、碳素工具钢、不锈钢、电工硅钢等。对厚度在4mm以下的轧制薄钢板，按国家标准GB/T708-1991规定，钢板的厚度精度可分为A（高级精度）、B（较高级精度）、C（普通精度）级。对优质碳素结构钢薄钢板，根据GB/T710-1991规定，钢板的表面质量可分为I（特别高级的精整表面）、Ⅱ（高级的精整表面）、Ⅲ（较高的精整表面）、Ⅳ（普通的精整表面）四组。每组按拉深级别又可分为z（最深拉深）、s（深拉深）、p（普通拉深）三级。常用冲压材料及力学性能有色金属：有色金属包括铜及铜合金、铝及铝合金、镁合金、钛合金等。非金属材料：非金属材料包括纸板、胶木板、塑料板、纤维板和云母等。

该表给出了常用冲压材料的力学性能，根据表中数据可以近似判断材料的冲压性能。常用冲压材料及力学性能常用冲压材料及力学性能冲压成形设备的种类很多，以适应不同的冲压工艺要求，在我国锻压机械的八大类中，它就占了一半以上。而实际生产中，应用最广泛的是曲柄压力机、摩擦压力机和液压机。我国锻压机械的分类和代号见表1-4。由于采用现代化的冲压工艺生产产品具有效率高、品质好、能耗少和成本低等特点，所以，无切削加工的冷冲压工艺越来越多地代替切削、焊接和其他工艺，冲压设备在机床中所占的比例也越来越大。随着计算机技术的发展与应用，冲压设备的单机自动化（如数控冲床、数控剪床、数控折弯机等）和全自动生产线已应用得十分普遍，并实现了计算机控制的自动化生产车间。常用冲压设备常用冲压设备精密冲压方面，目前国外生产精冲压力机的公司就有20多家，主要集中在瑞士、德国和英国。精密冲裁可以部分代替铣削、滚齿、钻孔和铰孔等工序，特别是机械手表的精密齿轮，精冲后可直接使用。国际标准化组织(ISO)推荐的噪声标准，要求连续工作8h的工作环境中，操作者感受到的噪声声压级不得超过85~90dB，大部分国家规定为90dB，瑞典等少数国家甚至规定为85dB。因此许多国家冲压机械制造厂家都十分重视解决噪声问题。常见冲压设备常用冲压设备常用冲压设备常用冷冲压设备的工作原理和特点类型设备名称工作原理特点机械压力机摩擦压力机利用摩擦盘与飞轮之间相互接触并传递动力，借助螺杆与螺母相对运动原理而工作。结构简单，当超负荷时，只会引起飞轮与摩擦盘之间的滑动，而不损坏机件。但飞轮轮缘磨损大，生产率低。适用于中小型件的冲压加工，对于校正、压印和成形等冲压工序尤为适宜。曲柄压力机利用曲柄连杆机构进行工作，电机通过皮带轮及齿轮带动曲轴传动，经连杆使滑块作直线往复运动。曲柄压力机分为偏心压力机和曲轴压力机，二者区别主要在主轴，前者主轴是偏心轴，后者主轴是曲轴。偏心压力机一般是开式压力机，而曲轴压力机有开式和闭式之分。生产率高，适用于各类冲压加工高速冲床工作原理与曲柄压力机相同，但其刚度、精度、行程次数都比较高，一般带有自动送料装置、安全检测装置等辅助装置。生产率很高，适用于大批量生产，模具一般采用多工位级进模。液压机油压机水压机利用帕斯卡原理，以水或油为工作介质，采用静压力传递进行工作，使滑块上、下往复运动。压力大，而且是静压力，但生产率低。适用于拉深、挤压