冲压基础知识和品

冲压基础知识和品质缺陷Drafted:BeckYe2011.03/06冷冲压的基本概念•一、冷冲压的定义：是塑性加工的基本方法之一，它是利用安装在压力机上的模具，对板料施加压力使其变形和分离，从而获得具有一定形状、尺寸的零件的压力加工方法。由于在常温下进行的板料冲压称为冷冲压。•热成形工艺是将初始强度为500～600MPa的钢板加热到奥氏体温度范围（850℃），然后在压机上冲压成所需形状，同时以20～30℃/秒的冷却速度进行淬火，保压一段时间以保证充分淬透，最后零件随室温冷却，成形后的零件的强度可以达到1500MPa左右。落料预成形加热成形成形性评估预成形是否需要预成形钢板下料和冲孔在步进炉加热到Ac3左右，变为奥氏体钢板或预成形件快速移到压机抗拉强度为600Mpa左右抗拉强度为1500Mpa左右的零件随室温冷却，若采用裸板则进行喷丸处理以去除零件表面氧化皮快速合模、成形，保压冷却至组织全部为马氏体激光切边、冲孔•二、冲压的特点•1、能冲压出其他加工工艺难以加工或无法加工的形状复杂的制件。•2、冲压件质量稳定，尺寸精度高。•3、冲压件具有重量轻、强度高、刚性好和表面粗糙度小等特点。•4、生产率高。•5、材料利用率高。•6、操作简单，便于组织生产。•7、易于实现机械化与自动化生产。•8、冷冲压的缺点是模具制造周期长、制造成本高，帮不适于单件小批生产。三、冲压分类1、分离工序金属板料在冲压力的作用下，其应力超过强度极度限而沿一定的轮廓线断裂，称为分离工序。可分为落料、冲孔和切边等冲裁分离工序。2、变形工序金属板料在冲压力的作用下，其应力超过屈服极度限（但低于强度极度限）产生塑性变形，从而获得一定形状和尺寸要求的制件，称为变形工序。通常变形工序又分为弯曲、拉延、成形三种。工序英文简称工序名称拉延切边冲孔整形成形翻边侧切边代号DRTRPRCPIRSTFOFLCTR工序名称切角翻孔扣合落料弯曲分离侧冲孔代号CTBUHEMBLBESEPCAM-PRCC-PI应力应变曲线常见产品缺陷•拉延缺陷：破裂、起皱、扭曲、回弹表面拉伤、波浪、鼓包、凹坑、麻点等。圆周方向受压半径方向受拉一、破裂凸凹模R角半径过小；压边力过大；材料成形性能差或材料尺寸偏大；凸凹模间隙太小；润滑不良；定位不准；凸凹模R角或拉延筋不顺、拉伤等；形状复杂，局部胀形；如何解决破裂：？解决破裂的想法就是想办法让破裂部位走进充足的材料！破裂的特殊情况，转角及翻边破裂二、起皱•凸凹模R角半径过大；•压边力过小；•材料尺寸偏小；•研合不良；•定位不准；•工艺补充不合理；•拉延筋不良；圆周方向受压如何解决破裂：？半径方向受拉•对于高强板来说回弹扭曲已经成为难题金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。福特规定抗拉强度在300MPa以上的为高强度钢板。扭曲：材料塑性变形不均匀造成，现在的CAE分析也不能完全解决，影响因素很多，包括不能完全模拟真实的材料性能、制作误差等。需要钳工后期调试。•汽车覆盖件与一般冲压件相比，具有材料薄，形状复杂，多为空间曲面，结构尺寸大和表面质量要求高等特点。•覆盖件的缺陷：•表面质量好；外覆盖件（尤其是轿车的外覆盖件）表面不允许有波浪、皱纹、凹痕、划伤、擦伤、压痕等缺陷，棱线应清晰、平直、曲面应圆滑、过渡均匀。•刚性好；落料、冲孔、修边缺陷•缺陷：•毛刺过大；•变形；•表面划伤；•尺寸不符；•少孔等。刃口间隙对零件断面质量的影响分离工序缺陷及原因•(1)毛刺过大•凸凹模间隙过大或过小；•刃口磨损；•导向精度差；•凸凹模位置不同心等•（毛刺要考虑凸模（冲头）、模钮（凹模）、压料器，斜锲、导向，机床，缓冲等因素）(2)变形•压料板与凹模型面配合不好；间隙过大等•凹模或凸模缺损；•定位销造成（放偏或走料）(3)表面划伤•操作时有拖、拉等现象；•板料在剪切过程中划伤等；•(4)尺寸不符•上料不到位；•定位装置损坏或松动，位置窜动等•(5)少孔•冲头折断；•冲头长度不够；•行程不到位。翻边缺陷和原因•翻边缺陷：•翻边不垂直;•翻边高度不一致;•翻边拉毛;•翻边破裂等。翻边拉伤•刃口有伤痕；•零件表面有杂质；•刃口硬度太低•翻边间隙过小翻边破裂•修边时毛刺大；•凸凹模间隙太小；•翻边处形状有突变；•材料纤维方向的影响。常见冲压质量问题及解决——产生冲压件质量缺陷的分析培训内容一、冲裁件的常见缺陷及原因分析二、弯曲件的常见缺陷及原因分析三、大型曲面拉深件的常见缺陷及原因分析四、冲压件检验工具的使用冲裁是利用模具使板料分离的冲压工序。冲裁件常见缺陷有：毛刺、制件表面翘曲、尺寸超差。1、毛刺在板料冲裁中，产生不同程度的毛刺，一般来讲是很难避免的，但是提高制件的工艺性,改善冲压条件，就能减小毛刺。产生毛刺的原因主要有以下几方面：一、冲裁件的常见缺陷及原因分析1.1间隙冲裁间隙过大、过小或不均匀均可产生毛刺。影响间隙过大、过小或不均匀的有如下因素：a模具制造误差－冲模零件加工不符合图纸、底板平行度不好等；b模具装配误差－导向部分间隙大、凸凹模装配不同心等；c压力机精度差—如压力机导轨间隙过大，滑块底面与工作台表面的平行度不好，或是滑块行程与压力机台面的垂直度不好，工作台刚性差，在冲裁时产生挠度，均能引起间隙的变化；d安装误差—如冲模上下底板表面在安装时未擦干净或对大型冲模上模的紧固方法不当，冲模上下模安装不同心（尤其是无导柱模）而引起工作部分倾斜；e冲模结构不合理－冲模及工作部分刚度不够，冲裁力不平衡等；d钢板的瓢曲度大－钢板不平。1.2刀口钝刃口磨损变钝或啃伤均能产生毛刺。影响刃口变钝的因素有：a模具凸、凹模的材质及其表面处理状态不良，耐磨性差；b冲模结构不良，刚性差，造成啃伤；c操作时不及时润滑，磨损快；d没有及时磨锋刃口。1.3冲裁状态不当如毛坯(包括中间制件)与凸模或凹模接触不好，在定位相对高度不当的修边冲孔时，也会由于制件高度低于定位相对高度，在冲裁过程中制件形状与刃口形状不服帖而产生毛刺。1.4模具结构不当1.5材料不符工艺规定材料厚度严重超差或用错料（如钢号不对）引起相对间隙不合理而使制件产生毛刺。1.6制件的工艺性差－形状复杂有凸出或凹入的尖角均易因磨损过快而产生毛刺。小结：毛刺的产生，不仅使冲裁以后的变形工序由于产生应力集中而容易开裂，同时也给后续工序毛坯的分层带来困难。大的毛刺容易把手划伤；焊接时两张钢板接合不好，易焊穿，焊不牢；铆接时则易产生铆接间隙或引起铆裂。因此，出现允许范围以外的毛刺是极其有害的。对已经产生的毛刺可用锉削、滚光、电解、化学处理等方法来消除。孔毛刺，凸焊螺母困难孔变形，凸焊螺母后不易取出2、制件翘曲不平材料在与凸模、凹模接触的瞬间首先要拉伸弯曲，然后剪断、撕裂。由于拉深、弯曲、横向挤压各种力的作用,使制件展料出现波浪形状,制件因而产生翘曲。制件翘曲产生的原因有以下几个方面:2.1冲裁间隙大间隙过大,则在冲裁过程中,制件的拉伸、弯曲力大，易产生翘曲。改善的办法可在冲裁时用凸模和压料板紧紧地压住，以及保持锋利的刃口，都能受到良好的效果。2.2凹模洞口有反锥制件在通过尺寸小的部位时，外周就要向中心压缩，从而产生弯曲。2.3制件结构形状产生的翘曲制件形状复杂时，制件周围的剪切力就不均匀，因此产生了由周围向中心的力，使制件出现翘曲。解决的办法就是增大压料力。2.4材料内部应力产生的翘曲材料在轧制卷绕时产生的内部应力，在冲裁后移到表面，制件将出现翘曲。解决的方法时开卷时通过矫平机矫平。2.5由于油、空气和接触不良产生的翘曲在冲模和制件、制件和制件之间有油、空气等压迫制件时，制件将产生翘曲，特别是薄料、软材料更易产生。但如均匀的涂油、设置排气孔，可以消除翘曲现象。制件和冲模之间表面有杂物也易在、使制件产生翘曲。冲裁时接触面不良也会产生翘曲。3、尺寸精度超差3.1模具刃口尺寸制造超差3.2冲裁过程中的回弹、上道工序的制件形状与下道工序模具工作部分的支承面形状不一致，使制件在冲裁过程中发生变形，冲裁完毕后产生弹性回复，因而影响尺寸精度。3.3板形不好。3.4多工序的制件由于上道工序调整不当或圆角磨损，破坏了变形时体积均等的原则，引起了冲裁后尺寸的变化。3.5由于操作时定位不好，或者定位机构设计得不好，冲裁过程中毛坯发生了窜动。或者由于剪切件的缺陷（棱形度、缺边等）而引起定位的不准，均能引起尺寸超差。3.6冲裁顺序不对。二、弯曲件的常见缺陷及原因分析弯曲件常见缺陷有：形状与尺寸不符、弯裂、表面擦伤、挠度和扭曲等。1、形状与尺寸不符主要原因是会弹和定位不当所致。解决的办法除采取措施以减少回弹外，提高毛坯定位的可靠性也是很重要的，通常采用以下两种措施；1.1压紧毛坯采用气垫、橡皮或弹簧产生压紧力，在弯曲开始前就把板料压紧。为达到此目的，压料板或压料杆的顶出高度应做得比凹模平面稍高一些。1.2可靠的定位方法毛坯的定位形式主要有以外形为基准和以孔为基准两种。外形定位操作方便，但定位准确性较差。孔定位方式操作不大方便，使用范围较窄，但定位准确可靠。在特定的条件下，有时用外形初定位，大致使毛坯控制在一定范围内，最后以孔位最后定位，吸取两者的优点，使之定位即准确又操作方便。2.弯曲裂纹影响裂纹产生的因素是多方面的，主要有以下几个方面：2.1材料塑性差。2.2弯曲线与板料轧纹方向夹角不符合规定排样时，单向V形弯曲时，弯曲线应垂直于轧纹方向；双向弯曲时，弯曲线与轧纹方向最好成45度。2.3弯曲半径过小。2.4毛坯剪切和冲裁断面质量差——毛刺、裂纹。2.5凸凹模圆角半径磨损或间隙过小——进料阻力增大。2.6润滑不够——摩擦力较大2.7料厚尺寸严重超差——进料困难2.8酸洗质量差3、表面擦（拉）伤表面擦伤的主要原因是模具工作部分选材不当，热处理硬度低，凹模圆角磨损、光洁度差，弯曲毛坯表面质量差（有锈、结疤等），材料厚度超差，工艺方案选择不合理，缺少润滑等。4、挠度和扭曲1、大型曲面制件的拉深特点1.1变形特点大型曲面制件的变形特点是：周边为拉深，内部则有胀形成分。表面形状是靠压料面外部材料来补充，而内部则靠材料延伸来满足胀形的要求。同时由于拉深深度不一，形状复杂，变形部分周边分布不均。因此，控制材料的流向及流速极为重要。大型曲面制件的局部既易起皱，又易开裂。1.2要有足够稳定的压边力大型曲面制件不仅要求一定的拉深力，而且要求在其拉深过程中具有足够的稳定的压边力。此类制件往往是轮廓尺寸较大，深度较深的空间曲面，所以需用变形力和压边力都较大。在普通带气垫的单动压力机上，压边力只有名义吨位的1/6左右，而且压边力也不稳定，难以满足此类制件的工艺要求，因此三、大型曲面拉深件的常见缺陷及原因分析在大量生产中，此类制件的拉深均在双动压力机上进行。双动压力机具有拉深和压边的两个滑块，即内滑块和外滑块，压边力可达到总拉深力的40％－50％以上，能满足制件周边变形分布不均的要求，且压边力稳定，易得到刚度较好的拉深件。1.3拉深件必须有足够的刚度此类制件大多是作为机械的外壳，要求有足够的刚度（使用中不会发生颤抖和噪音）和尺寸稳定性（保证焊接、装配质量）。这就要求在拉深过程中使材料各部位受到均匀的拉应力（最理想的是双向拉应力状态），且使拉应力超过屈服极限，而低于强度极限，使制件的弹性回复减少到最低限度，使形状不致于产生畸变，同时也不致于破裂。2、常见缺陷及原因分析大型曲面拉深件常见的缺陷有：裂纹和破裂、皱纹和折纹、棱线不清、刚度差、表面划痕、表面粗糙和滑移线等。2.1裂纹和破裂裂纹和破裂产生的原因主要是由于局部毛坯受到的拉应力超过了强度极限所致。具体影响的原因有：2.1.1材料的冲压性能不符合工艺要求。2.1.2板料厚度超差－当板料厚度超过上偏差时，局部间隙小的区域进料时卡死，冲压变形困难，材料不易通过该处凹模内而被拉断。当板料厚度超过下偏差时，材料变薄了，横剖面单位面积上的压应力增大，或者由于材料变薄，阻力减小，流入凹模内的板料过多而先形成皱纹，这时，材料不易流动而被拉裂。2.1.3材料表面质量差－划痕引起应力集中、锈蚀增大后阻力。2.1.4压料面的进料阻力