塑料成型钣金冲压知识

冲压工艺2011.10.18目录前言冷冲压生产流程冷冲压工艺冷冲压材料冷冲压模具冷冲压设备前言发达国家20世纪冲压技术发展的五个阶段第一阶段：50年代以前，采用一台双动拉伸压力机打头和数台单动压力机组成冲压流水线，手工上、下料完成大型覆盖件的冲压生产。生产效率低，人身安全环境差，冲压制件质量差；第二阶段：60年代，还是采用一台双动拉伸压力机打头和数台单动压力机组成冲压流水线。但为了降低体力劳动，减少操作人员人数，每台压力机都配备了下料机械手；第三阶段：70年代，为全自动冲压生产线，即多台压力机配备拆垛装置，上、下料机器人，压机中间翻转或穿梭传送装置等，再加上电控系统，就组成了1至2人操作的全自动冲压生产线；第四阶段：80年代，由于多工位压力机的出现，采用一台双动拉伸压力机和一台多工位压力机组成冲压生产线。多工位压力机的主夹板机械穿入双动压力机的模区，同时在双动压力机与多工位压力机之间配备有相应的翻转机械，以完成工件传递；第五阶段：进入90年代以来，数控液压气垫出现后，不再采用双动拉伸压力机作为冲压线的打头设备，而是将数控液压气垫装入大型多工位压力机的第一工位，只有一台大型多工位压力机械形成了柔性冲压生产单元。可进行柔性冲压生产的带数控的液压气垫的大型多工位压力机是大型轿车覆盖件的冲压成形发展方向，并具有最先进的技术水平，是当前世界大型轿车覆盖冲压技术的最高级发展阶段。冷冲压生产流程毛坯准备：生产过程：原材料入库卷料开卷剪切包料的开包表面覆盖件材料清洗（根据开卷设备）中小件剪切入毛坯库毛坯配送到生产线安装模具、调试首件合格批量生产检验入合格件库/不合格件返工冷冲压生产流程部分过程图片冷冲压生产流程图片2冷冲压生产流程图片3冷冲压生产流程图片3冷冲压生产流程冷冲压工艺1、冷冲压的定义冷冲压是指在常温下，利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需要零件的一种压力加工方法。冷冲压工艺2、冷冲压的特点•产品尺寸稳定•精度高•重量轻•刚度好•互换性好•高效低耗•操作简单•易于实现自动化冷冲压工艺3、冲裁的定义分普通冲裁及精密冲裁冲裁，在广义上讲，是分离工序的总称。它是利用模具使板料产生分离的冲压工序，简单的说它是利用冲模在压力机上使板料分离的一种冲压工序，它包括落料、冲孔、切断、修边、切口等多种工序，但一般来说主要是指落料、冲孔及修边工序。冷冲压工艺4、拉延的定义拉延是利用专门的模具将冲裁或剪裁后的平板坯料制成开口空心件的一种冲压工艺方法；用拉延工序，可以制成筒形、阶梯形、锥形、球形、方盒形和其他不规则形状的薄板工序。拉延所用的模具一般是由凸模、凹模和压边圈三部分组成。冷冲压工艺5、成形的定义•成形工艺是指用各种局部变形的方式来改变零件或坯料的形状的各种加工工艺方法。•成形工艺按塑性变形的特点，可分为压缩类成形与拉深类成形两类。压缩类成形工艺主要有缩口、外翻边；拉深类成形工艺主要有翻孔、内翻边、起伏、胀形、液压成形等。冷冲压工艺•6、冲孔的定义用冲模沿封闭曲线冲切，冲下部分是废料。用于制造各种形状的平板零件•7、落料的定义用冲模沿封闭曲线冲切，冲下部分是零件。用于制造各种形状的平板零件冷冲压工艺•8、切断的定义用冲模沿不封闭曲线冲切产生分离•9、修边的定义将成形零件的边缘修切整齐或切成一定形状•10、翻边的定义把板料或半成品的边缘沿一定的曲线按一定的曲率成形成竖立的边缘冷冲压工艺•10、整形的定义为了提高已成形零件的尺寸精度或获得小的圆角半径而采用的成形方法•11、翻孔的定义在预先冲孔的板料或半成品制成竖立的边缘冷冲压工艺•12、弯曲的定义？把板料沿直线弯成各种形状，可以加工形状极为复杂的零件。冷冲压工艺•冲压工序名称及代号表工序名称拉延修边冲孔整形成形翻边翻孔代号DRTRPRCRSTFOFLBUR工序名称切角翻口压合落料弯曲切开斜楔冲孔代号CTBUHEMBLBESEPCAM-PRC冷冲压工艺基础知识冲压件生产过程实例B11-行李仓盖外板材料：DC06O50.8*1235*1580OP10：拉延（压力机提供压力，模具工作部分形状，材料成形冷冲压工艺基础知识OP20修边冷冲压工艺基础知识OP30修边冲孔冷冲压工艺基础知识OP40翻边斜楔冲孔修边冷冲压工艺基础知识OP50翻边整形翻孔冷冲压工艺基础知识检验、装箱、入库冷冲压工艺•一、普通冲裁过程分析冲裁，在广义上讲，是分离工序的总称。冲裁过程：（精密冲裁：汽车车身冲压件的生产中因精度原因不使用,在此不做叙述）冷冲压工艺•1.冲裁变形过程分析•1.1冲裁过程（1）弹性阶段由于凸模所施加的压力，板料产生弹性弯曲，板料与凸凹模接触处形成很小的圆角，随着凸模继续压入，材料内的应力达到弹性极限。冷冲压工艺（2）塑性变形阶段部分材料被挤入凹模，板料内部应力达到屈服极限，凸、凹模刃口处出现细微裂纹，说明材料开始破坏，因而塑性变形阶段告终。冷冲压工艺（3）断裂分离阶段材料内部应力达到强度极限，凸凹模刃口处的裂纹不断向材料内部扩展，在凸、凹模间隙合理的情况下，上下裂纹重合，材料产生分离。冲裁的过程中，变形是很复杂的，除了剪切变形外，还存在拉深、弯曲、横向挤压等变形，所以，冲裁件及废料的平面不平整，常有翘曲现象。冷冲压工艺1.2冲裁断面与间隙•一般冲裁断面明显分为三个特征区：圆角带、光亮带、断裂带；•圆角带与材料的硬度有关，软材料的圆角带大光亮带与材料的塑性有关，塑性好的材料，光亮带大断裂带与材料的塑性有关，塑性差的材料，断裂带大；冷冲压工艺•间隙对制件断面质量的影响：冷冲压工艺可以从图中看出：•（1）间隙过小光亮带出现间断，且中间有毛刺出现，冲裁质量一般，严重时会在光亮带上产生撕裂；•（2）间隙过大光亮带很窄，严重时几乎消失，而断裂带很大，毛刺很大，极易产生撕裂。冷冲压工艺冲裁件的排样•在冲压零件的成本中，材料费用占50％以上，因此材料的经济利用是个重要问题。•冲裁件在条料或板料上的布置方法叫排样。排样不合理就会浪费材料，•衡量排样经济性的标谁是材料利用率，也就是工件的实际面积A0与板料面积A的比值，即A0材料利用率=--------------×100％A冷冲压工艺•其中板料面积A包括工件面积与废料面积，废料分为工艺废料和结构废料两种。搭边和余料属于工艺废料；冲孔废料属于结构废料，一般由工件的形状特点决定，不能改变。搭边：排样时工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料称为搭边。作用是补偿定位误差，保证冲出合格的样件；搭边还可以使条料具有一定的刚度，便于送料。冷冲压工艺•废料的分类冷冲压工艺排样的种类•（1）有废料排样。我们目前的落料件基本都属于此种排样。例如：S11后地板后横梁横臂板、S11后底板后横梁直臂板、S11左/右前纵梁本体Ⅰ、B11控制臂上/下体。•（2）少废料排样。沿工件部分外形冲裁，只局部有搭边和余料。•（3）无废料排样。无任何搭边。冷冲压工艺排样示意图冷冲压工艺冲裁工序易发生的主要质量缺陷•少边•少孔•毛刺长•孔边变形•孔错位•…冷冲压工艺•拉延成形1.1拉延用于型面复杂、质量要求高冲压件，我们车身冲压件大中件是拉延而成的。拉延分：单动双动三动三种拉延形式双动：侧围、内板、门外板等覆盖件单动：加强板等中小件三动：S11后地板等复杂形状件；冷冲压工艺•1.2拉延变形的特点（对轴对称的零件）(1)其凸模、凹模与冲裁时不同，它们工作部分没有锋利的刃口，而是做成一定的圆角半径，并且其间隙也稍大于板料的厚度。在凸模的作用下，毛坯在凹模两端面和压边圈之间的缝隙中变形，并被拉入凸凹模之间的间隙里形成开口空心零件。所以拉延时毛坯的外部环形部分是变形区，而底部通常是不参加变形的不变形区。冷冲压工艺(2)毛坯变形区在切向压应力和径向拉应力的作用下，产生切向压缩与径向伸长的变形。(3)变形程度主要受毛坯传力区的承载能力的限制。(4)厚度的变化，侧壁变厚，底部变薄。冷冲压工艺•拉延成形示意图冷冲压工艺拉延工序易产生的质量缺陷：1、外覆盖件：拉延不到底、起皱、缩颈、开裂、变形、叠料、棱线不清晰、冲击痕、划伤、拉毛、双棱线、压痕、反弹、刚度不足；2、内覆盖件及一般件：拉延不到底、起皱、缩颈、开裂、叠料、拉毛、少料、反弹；冷冲压工艺翻边（孔）成形•翻边是将坯料上的孔或曲线外缘翻出凸缘的成形方法，可以分为翻孔和外缘翻边两种形式，这两种形式在变形性质，应力状态及生产上的应用都有所不同。•孔的翻边是在预先冲好孔的基础上，依靠材料的拉伸沿一定的曲线翻成竖立凸缘的冲压方法。•外缘翻边是沿毛坯曲边，借材料的拉伸或压缩，形成高度不一的竖边冷冲压工艺1.翻孔工艺变形特点•在翻孔过程中，材料沿切线方向伸长，材料厚度变薄，孔口处的纤维拉伸变形程度最大，变形最明显。2翻孔间隙•翻孔过程中，材料沿周向伸长，其厚度沿翻孔的高度方向逐渐变薄，翻孔模凸、凹模之间的间隙应大于材料厚度，一般圆孔翻边凸、凹模之间的间隙（单边）可控制在（0.75-0.85）t，使直壁稍微变薄，以保证竖边成为直壁。冷冲压工艺3外缘翻边外缘翻边分为外凸轮廓和内轮廓的翻边，外凸轮廓轮廓的翻边也叫压缩类的翻边，其变形性质和应力状态类似于不用压边圈的浅拉深，内轮廓的翻边也叫伸长类的翻边和孔的翻边类似。4、翻边的常见的质量缺陷：翻边角度不到位、翻边高度不到位、翻边拉毛、翻边裂等冷冲压工艺整形是将以成形的工件校成准确的形状和尺寸的方法。1拉深件的整形带凸缘拉深件常因凸缘圆角半径（即凹模圆角半径）过小，拉伸时材料流动受阻而破裂，因此，拉深模需要加大凹模圆角半径，再通过整形减小圆角半径。2弯曲件的整形由于材料弯曲后产生回弹，影响了工件的形状和尺寸，对于精度要求很高的弯曲件，通过弯曲后再进行整形。3质量缺陷：整形不到位（型面达不到产品要求）冷冲压工艺汽车覆盖件的特点：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。在汽车覆盖件中，形状简单、深度浅的覆盖件一般采用单动压力机来成型；形状复杂、深度深的覆盖件必须采用双动压力机成型。这是因为单动压力机的压料力是靠机床下面的油缸或气垫获得的，油缸（或气垫）的压力和行程都比双动压力机小得多，它不能提供较大压料力和大行程的复杂深拉延件所需的成型力。其次，单动压力机所用拉延模的压料圈比较薄，刚性相对弱，亦不能适应复杂深拉延件的成型。冷冲压工艺轿车质量对覆盖件的要求：(1)尺寸和形状应符合检具和经过焊装合件匹配的样件。(2)表面质量好。外覆盖件（尤其是轿车的外覆盖件）表面不允许有波纹、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。(3)刚性好。覆盖件在成形过程中，材料应有足够的塑性变形，以保证零件具有足够的刚性。(4)良好的工艺性。覆盖件应具有良好的冲压工艺性能和焊接工艺性能，以降低冲压和焊装的生产成本。冲压工艺性，主要是看各工序，特别是拉深工序能否顺利进行、能否稳定生产。冷冲压材料一、车身材料种类现在汽车车身主要的原材料是钢板，无论是承载式车身，非承载式车身。按照钢板的生产工艺分主要可分为热轧钢板和冷轧钢板两大类。二、板材的分类和名称1、板材是指各种形状的半成品，如：薄板、中板、厚板、窄带材、带材等。2、按厚度分：厚板（4MM以上）、中板（3-4MM）、薄板（3MM以下）3、按轧制状态分：热轧钢板、冷轧钢板冷冲压材料三、材料的表面状态质量要求⑴材料的表面必须是没有分层现象，并且表面没有明显的力学性能损伤。⑵材料的表面必须是光洁平整、无划痕、无杂质、无气孔和缩孔。⑶材料表面应无锈斑、无氧化皮及其他附着物。在冷冲压生产中，选择表面质量好的材料，在变形过程中不易破裂，并且不易损伤模具和工具，可获得表面光洁，质量较好的冲压件。冷冲压材料四、表征钢板的主要力学性能指标强度:金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。屈服强度、抗拉强度是极为重要的强度指标，是金属材料选用的重要依据。强度的大小用应力来表示，即用单位面积所能承受的载荷(外力)来表示，常用单位为Mpa1、屈服强度：金属试样在拉力试验过程中，载荷不再增加，而试样仍继续发