冲压工艺学第一章冲压工艺基础

冲压工艺基础第一章冲压工艺基础1.1冲压工艺的分类、特点及应用1.2冲压模具1.3冲压模具常用材料1.4冲压常用材料1.5冲压设备与选用冲压工艺基础1.1冲压工艺的分类、特点及应用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、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1.1.3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1.1.3.1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曲线冲裁，冲下的部分为废料表1-1分离工序冲压工艺基础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分离工序（续）冲压工艺基础1.1.3.2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1-2。工序名称工序简图工序特点与应用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）冲压工艺基础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）冲压工艺基础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）冲压工艺基础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）冲压工艺基础1.2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。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、凹模的材料分有钢质冲模、硬质合金冲模、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f)剖切模图1-1冲裁模常见结构冲压工艺基础（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1-2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1-3）。图1-3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1-4冷挤模冲压工艺基础1.3冲压模具常用材料1.3.1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1.2.2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1.2.3冲压模具常用材料及热处理要求1.2.3.1凸、凹模常用材料及热处理要求。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Ⅰ形状简单、冲裁材料厚度t3毫米的凸模、凹模及凸凹模T8A、T10A淬火58～6260～64带台肩的、快换式的凸模、凹模和形状简单的镶块9Mn2V、Cr6WVⅡ形状复杂的凸模、凹模及凸凹模9CrSi、CrWMn淬火58～6260～64冲裁材料厚度t3毫米的凸模、凹模及凸凹模9Mn2V、Cr12、Cr12MoV形状复杂的镶块120Cr4W2MoV淬火60～6262～64Ⅲ要求耐磨的凸、凹模Cr12MoV、120Cr4W2MoV、GCr15、YG15———Ⅳ冲裁薄材料用的凹模T8A———表1-5凸、凹模常用材料及热处理（一）冲压工艺基础表1-5凸、凹模常用材料及热处理（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Ⅰ一般弯曲的凸、凹模及镶块T8AT10A淬火56～60Ⅱ要求高度耐磨的凸、凹模及镶块CrWMn、Cr12、Cr12MoV淬火60～64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Ⅲ热弯曲的凸、凹模5CrNiMo、5CrNiTi5CrMnMo淬火52～56拉深模Ⅰ一般拉延的凸、凹模T8A、T10A淬火58～6260～64Ⅱ连续拉深的凸、凹模T10A、CrWMnⅢ要求耐磨的凹模Cr12、YG15、Cr12MoV、YG8淬火－62～64Ⅳ不锈钢拉深用凸、凹模W18Cr4V62～64－ⅤYG15、YG8－－－热拉深用凸、凹模5CrNiMo、5CrNiTi淬火52～5652～56冲压工艺基础1.2.3.2冲模一般零件的材料和热处理：零件名称选用材料热处理硬度要求上、下模板HT200、HT250——ZG270-500、ZG310-570——厚钢板加工而成Q235Q255——模柄45、Q255——导柱20、T10A20钢渗碳淬硬60～62导套20、T10A20钢渗碳淬硬57～60凸、凹模固定Q235、Q255—43～48板托料板Q235——导尺Q255或45淬硬—挡料销45、T7A淬硬43～48（45钢）52～57（T7A）导正销、定位销T7、T8淬硬52～56垫板45、T8A淬硬43～48（45钢）54～58（T8A）表1-6冲模常用一般零件的材料及热处理要求（一）冲压工艺基础零件名称选用材料热处理硬度要求螺钉45头部淬硬43～4860～62销钉45、T7淬硬43～48（45钢）52～54（T7）推杆、顶杆45淬硬43～48顶板45、Q255—拉深模压边圈T8A淬硬54～58定距侧刃、废料切刀T8A淬硬58～62侧刃挡板T8A淬硬54～58定位板45、T7淬硬43～48（45钢）52～54（T7）斜楔与滑块T8A、T10A淬硬60～62弹簧65Mn、60SiMnA淬硬40～45表1-6冲模常用一般零件的材料及热处理要求冲压工艺基础预热加热一次二次时间/minmm－1空气炉盐浴炉钢号温度/℃时间/minmm－1温度/℃时间/minmm－1温度/℃空气炉盐浴炉淬火后硬度/HRCT8AT10A9Mn2VCrWMn9CrWMn9SiCrGCr15Cr12Cr12MoVCr6WVW18Cr4VW6Mo5Cr4V2400~500400~500400~500400~500400~500400~500400~500500~550550~600550~600500~600500~5502~32~32~32~32~32~32~32~32~32~3800~850800~850800~850800~850800~8500.5~0.60.5~0.60.5~0.60.4~0.50.4~0.5780~800790~810790~810820~840820~840850~870830~850960~9801080~1100980~10201000~1200960~9801180~12201180~12201.0~1.51.0~1.51.2~1.81.2