第七章 冲压成形工艺概论

冲压：冲压成形特点1.基本概念冲压生产场景室温下压力机模具材料分离或塑性变形。第七章冲压成形概论冲压成形特点1.基本概念（续）合理的冲压工艺先进的模具高效的冲压设备冲压生产的三要素特别强调：冲压模具重要性冲模一种特殊工艺装备。冲模与冲压件有“一模一样”的关系。冲模没有通用性。冲模是冲压生产必不可少的工艺装备，决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。冲模的功能和作用、冲模设计与制造方法和手段，决定了冲模是技术密集、高附加值型产品。1.基本概念（续）2．冲压成形加工特点低耗、高效、低成本“一模一样”、质量稳定、高一致性可加工薄壁、复杂零件板材有良好的冲压成形性能模具成本高所以，冲压成形适宜批量生产。冲压及模具在工业生产中的地位和其他加工方法相比，冲压加工有如下特点：①可以冲压出其他加工工艺难以加工或无法加工的形状复杂的零件例如体积小、质量高的仪器仪表零件，汽车覆盖件，纵梁等。②产品具有足够的形状、尺寸精度，互换性能好，表面质量好，尺寸稳定。尺寸精度一般可达IT10-14级，精冲最高可达IT6级。③材料利用率高。冷冲压是少或无切屑加工，材料耗损少，材料利用率一般可达70%～85%。④操作简单，生产过程便于实现机械化与自动化，生产效率高，特别适合大批量生产。⑤冲压加工的缺点是模具制造周期长，成本高，且冲压过程中噪声很大，所以不适合单件或小批量生产。冲压加工应用范围十分广泛据统计，在汽车制造、机电和仪器、仪表生产中有60%～70%的零件是采用冲压加工制成的；在电子产品中，冲压件数量占零件总数的85%以上。据近年来的统计表明，美、日等国的模具工业年产值已经超过机床工业年产值的6%～12%；我国2003年模具工业总产值也已达450亿元左右，7.1冷冲压基本工序的分类冷冲压基本工序按材料的变形性质分为:分离工序和变形工序分离工序指板料受力后其变形部分的应力达到剪切强度极限τ的数值，致使材料按一定的轮廓线断裂而分离，如剪裁、落料、冲孔、修边等工序。变形工序指板料受力后其变形部分的应力超过屈服极限σs的数值（但未达到强度极限δb）而发生塑性变形，从而改变材料原有的形状和尺寸，转变成产品所要求的形状和尺寸，如弯曲、拉深、翻边、胀形等工序。常用冲压工序的分类及特征见表1.1:7.2冷冲压用材料7.2.1板料的冲压性能板料的冲压性能就是指板料对各种冲压加工方法的适应能力，包括便于加工、容易得到高精度和高质量的冲压件、生产率高（极限变形程度大）、模具消耗低、不容易冲出废品。这些机械性能数据可以分为以下两类：①强度指数即屈服极限（σs）、强度极限（σb）、屈强比（σs/σb）、硬度、弹性模数（E）。σs和σb数值越大，材料的变形抗力越大；σs/σb越大，表示材料许可加工的区间越大，成形过程中材料断裂的危险越小；硬度表示材料抵抗弹性变形、塑性变形和抵抗破坏的能力，一般用布氏硬度（HB）和洛氏硬度（HRC）来表示；E/σs越大，则E大而σs小，板料成形过程中的弹性恢复量越小，抗压失稳的能力越强。②塑性指数即试件总的延伸率（δ）、总的断面收缩率（ψ）等。板材力学性能与成形的关系（1）屈服极限σs。屈服极限σs小,材料容易屈服,则变形抗力小。（2）屈强比σs/σb。屈强比小，即σs值小而σb值大，容易产生塑性变形而不易产生拉裂。（3）伸长率δ。一般地说，伸长率或均匀伸长率是影响翻孔或扩孔成形性能的主要因素。（4）硬化指数n和弹性模量E硬化指数n即为硬化指数，表示在塑性变形中材料的硬化程度。n值大，说明在变形中材料加工硬化严重。弹性模量E愈大，材料抗失稳能力愈强，回弹小，冲压件质量影响较大。(5)厚向异性系数(r)(6)板平面个向异性系数Δγ影响较大。一般来说，延伸率大、屈强比小、弹性模数大、硬化指数高和厚向异性系数大有利于各种冲压成形工序。力学性能的指标很多，其中尤以：7.2.2冷冲压工件所用材料及要求（1）要求有好的冲压工艺性即要求工件材料有较高的延伸率（δ）和断面收缩率（ψ），较低的屈服极限（σs）和强度极限（σb）。1．对冷冲压工件所用材料的要求（2）要求有好的表面质量表面质量好的材料，冲压时工件不易破裂，制件的表面质量好，废品减少；而且模具不易擦伤，寿命提高。（3）材料厚度的公差符合国家标准的规定因为一定的模具间隙适应于一定厚度的材料，材料厚度太大，会导致废品率增加甚至损坏设备2．冷冲压工件所用材料的种类和规格冷冲压工艺能够加工的材料范围很广，其中最常用的是金属板料。金属板料分为黑色金属和有色金属。常用冲压材料有：（1）黑色金属（钢铁材料）普通碳素钢：普通碳素结构钢用Q表示，数字表示材料的σs值。如Q195、Q235等。优质碳素钢：优质碳素钢用两位阿拉伯数字表示。用于复杂变形的弯曲件和拉深件。常用的有08、08F、10、20、35、45、50、10Mn2等牌号的材料。F表示沸腾钢，镇静钢不标注一般用于拉深的钢板按表面质量分为三组：Ⅰ—高质量表面；Ⅱ—较高质量表面；Ⅲ—普通质量表面。每类按拉深级别又分为三组：Z—最深拉深；S—深拉深；P—普通拉深。冷轧钢板的规格尺寸见表1.4；冷轧钢板的厚度允许偏差见表1.5。（2）有色金属板料除钢铁之外的铝、镁、铜、铅等金属及其合金统称为有色金属黄铜板（带）：铜锌合金称黄铜，它有很好的塑性和较高的强度及抗腐蚀性，焊接性能优良。常用的有H68和H62，前者用于拉深，后者用于冲裁、拉深、弯曲。铝板（带）：该类材料比重小，导电、导热性和塑性好常用有L2、L3、L5等。（3）非金属材料非金属材料也是一种常用的冲压材料，一般有纸板、胶木板、橡皮、塑料板、纤维板等。7.2.3冷冲压模具所用材料及要求对各类模具材料提出的使用性能要求主要包括：硬度、强度、塑性、韧性等。凸模和凹模要求其材料有好的耐磨性和耐冲击性，在工艺方面则要求有好的热处理性和切削性；冷冲模所用材料主要有碳素工具钢如：T10A、T8；铸铁；合金钢，如Cr12MoV；聚氨脂橡胶等。冲压成形产品示例一——日常用品冲压成形产品示例二——高科技产品汽车覆盖件飞机蒙皮