冲压工艺知识

冲压工艺第一章冲压工艺基础3.1.1什么是冷冲压，它在汽车生产中有何意义？冷冲压加工是在常温下，利用冲压设备（压力机）和冲模，使各种不同规格的板料或坯料在压力作用下发生永久变形或分离，制成所需各种形状零件的一种加工方法。冷冲压可用于加工金属材料，也可以加工非金属材料。它同切削、铸造、电加工等加工方法一样，广泛地用于工业生产中。由于冷冲压是一种生产效率很高、少无切削的加工方法，它在航空、汽车、拖拉机、电机电器、精密仪器仪表等工业占有十分重要的加工地位。据初步统计，仅汽车制造业差不多有60%——75%的零件是采用冷冲压加工工艺制成的。其中，冷冲压生产所占的劳动量为整个汽车工业总劳动量的25%——30%。因此，研究和发展冷冲压生产技术，对发展汽车生产具有十分重要的意义。3.1.2冷冲压生产具有哪些优点？冷冲压加工与其他加工方法相比，无论在技术上或是经济效果上，都有很多优点：⑴冷冲压是一种高效（即高生产率）低耗（即材料利用率高）的加工方法：冷冲压工艺，适用于较大批量零件生产，便于实现机械化与自动化，有较高的生产效率。同时，冷冲压不仅能努力做到少废料和无废料生产，而且即使有边角余料，也可以充分利用，使之不致造成浪费；⑵压力机简单冲压下，可以获得用其他加工工艺难以加工的各种形状复杂的零件；⑶操作简单，便于组织生产。在大批量生产条件下，冲压件的成本较低；⑷冲压出的制品零件，一般不需做进一步机械加工，具有较高的尺寸精度；⑸冲压件有较好的互换性，冲压加工稳定性好，同一批冲压件可相互调换使用，不影响装配和产品性能；⑹由于冲压件大多用板材作材料，所以它的表面质量较好，为后续的表面处理工序（如电镀、喷漆等）提供了方便条件；⑺冲压加工可在耗费不大情况下，能获得强度高、刚度大而重量轻的零件。3.1.3冲压件一般有哪些技术要求？冲压件在生产、储运过程中具有以下技术要求：⑴形状和尺寸：冲压件的形状和尺寸需符合冲压件产品图和技术文件；⑵表面质量：除冲切外，冲压件表面状况要求与所用的板料一致。在成型过程中允许有轻微的拉毛和小的表面不平度，但不得影响下道工序及总成的质量；⑶毛刺：经剪切或冲裁的冲压件一般都有毛刺。毛刺的允许高可按EQY—85—88《冲压件毛刺高度》的规定；⑷冲切面：冲切面的状况一般不作规定；⑸热处理：冲压件在冲压成型和焊接后，一般不进行热处理；⑹供货状况：冲压件的供货应保证其基本的质量状态，符合冲压件产品图和检查卡。此外，冲压件还需满足其特有的防锈要求：厂内流通的冲压件，必须保证15天的防锈时间。3.1.4什么叫冲裁？利用冲模在压和机上把板料的一部分与另一部分分离的加工方法，称为冲裁。如我们常见的修边、切口、冲孔等。3.1.5冷冲压时，对于冲裁件的质量要求是什么？影响冲裁件表面质量的因素有哪些？冲裁时，在冲成零件的一定形状的同时，保证其尺寸符合精度要求，而冲切表面应该是光洁的，没有裂纹、撕裂和毛刺等缺陷。冲裁后对于冲裁件的质量要求，主要包括以下几个方面：⑴零件的表面质量；⑵零件的断面质量；⑶零件的尺寸精度；⑷零件的形状。对于影响冲裁件表面质量起决定作用的是冲模间隙数值。如果间隙值合理，冲裁时裂纹能重合，所得的断面略带锥度。间隙较小，上下裂纹就不重合。当金属昀后断裂时，在两缝之间形成了圆角以后，在冲裁件的边缘上也会发生很大的毛刺；间隙不均刀，也会产生单向毛刺，从而影响了零件的表面质量。除了间隙值以外，对冲裁件表面的质量有影响的还有冲模刃口的锋利程度、间隙的分布均刀性、模具和设备的情况等。3.1.6什么叫弯曲？弯曲是把平板坯料在冲模压力下或通过专用设备弯折成一定角度，制成各种形状零件的一种冲压工艺方法。3.1.7弯曲的方法有哪几种？通常采用的弯曲方法有如下几种：⑴用手工利用专用型胎在虎钳及弯板机等简单设备上用人力进行弯曲成形。这种方法多用于单件及少量零件的生产；⑵在普通压力机及液压机上，利用弯曲模对坯料进行弯曲。这种方法主要是用于大批量小型零件的生产；⑶用专用弯曲设备如折弯机、滚弯机等进行特殊形状的弯曲。这种方法主要是用弯曲大、中型零件的批量生产。3.1.8板料弯曲过程中，一般经过哪几个阶段？板料在弯曲时，一般经过以下几个阶段：⑴弹性弯曲阶段。板料在外加弯曲力矩的作用下，首先发生弯曲变形，即通过弹性弯曲阶段。在外加弯曲力矩消失的情况下，零件总会恢复到原来的形状；⑵塑性弯曲阶段。随着弯矩的增加，板料弯曲变形增大，板料内外层金属先达到屈服极限，板料开始由弹性变形阶段转入塑性变形阶段。随着弯矩的不断增加，塑性变形就由表向里扩展，昀后使整个断面进入塑性状态。3.1.9什么叫回弹？弯曲变形过程中，材料本身除了塑性变形外，必然同时伴有弹性变形的过程。当弯曲后去掉外力时，弹性变形部分将立刻恢复，使弯曲件的弯曲件的弯曲角与弯曲半径发生改变，而不再和模具形状一致，这种现象称为弯曲件的回弹。3.1.10造成弯曲件的形状和尺寸不准确是什么原因？造成弯曲的形状和尺寸不准确的原因很多，其中主要有：⑴模具对弯曲的影响：模具是弯曲工件的主要工具，通常弯曲件的形状和尺寸取决于模具工作部分的尺寸精度，模具制造的精度越高，装配越准确获得工件的尺寸精度也越高。此外，模具的结构对弯曲工件有很大影响.一般说来，有导向机构的弯曲模比无导向机构的弯曲模具在弯曲工件时形状与尺寸要准确精确的多，并且模具的压料装置和定位装置的可靠性及稳定性，对工件尺寸的精度都有较大的关系。⑵材料对弯曲件精度的影响：弯曲材料对弯曲件精度的影响主要表现在如下两个方面：①材料的力学性能、成分分布不均，则对于同一板料所弯曲的工件由于应力及回弹值不同，会造成一定的尺寸偏差。②材料的厚度不均，即使采用同一弯曲模进行弯曲，所得的工件尺寸与形状也有所差异。厚度大时，弯曲阻力大、回弹小；厚度小时，弯曲阻力小、回弹大，形状及尺寸均不准确，影响了工件的精度，并且易产生翘曲及扭弯现象。⑶弯曲工艺顺序对精度的影响：弯曲工件的工序增多时，由于各工序的偏差所引起的累积误差会增大。此外，工序前后安排顺序不同，也会对精度有很大的影响。例如，对于有孔的弯曲件，先弯曲后冲孔时，孔的精度比先冲孔后弯曲时孔的位置精度要高得多。⑷工艺操作对弯曲件精度的影响：冲模的安装、调整及熟练程度对工件精度高低是有影响的。如果安装的不准确，不仅使工件质量降低，而且会造成很多废品。另外，操作时的送料准确性及坯料定位的准确程度，都会对工件形⑸形状及尺寸精度产生影响。工件形状及尺寸对精度的影响：形状不对称和外形尺寸较大的弯曲件弯曲的偏差会明显增大。⑹压力机对工件精度的影响：在弯曲时，由于压力机吨位大小、工作速度等不同，都会使弯曲尺寸发生变化。此外，压力机本身精度不佳或压力机中心与模具压力中心不一致时，也会造成形状和尺寸的偏差。3.1.11在弯曲时，影响回弹的主要因素有哪些？在弯曲作业中，影响回弹的因素很多，其中主要有以下几方面：⑴材料的力学性能在弯曲精度比较高的零件时，为了减少回弹值，应选择力学性能分布较均刀的金属板料。⑵材料表面质量板材厚度上的精度、表面质量和平度，对回弹有较大影响。若板料厚度上公差范围大，其回弹角的波动就大；板料厚度越薄，受这方面的影响就越大。此外，若材料表面不平、凸起及有杂质，则在弯曲时将会产生应力集中，因而对回弹有较大的影响。⑶相对弯曲半径r/tr---指弯曲半径。t---指料厚。r/t越大，则回弹值越大。故为了减小回弹的影响，一般都选择小的相对弯曲半径。但过小的弯曲半径使弯曲处破裂。必须均衡考虑。⑷弯曲角弯曲角越大，表示变形区越大，但是弯曲角与弯曲半径的回弱值无关。⑸弯曲件的形状及模具工作部分尺寸弯曲件的几何形状及模具工作尺寸对回弹值有较大影响。例如，在糨曲过程中，U形件比V形件的回弹性要小些。这是因为U形件的底部在弯曲中有拉伸变形的成分，故回弹要小。⑹弯曲作用力的影响一般情况下，弯曲作用力小时，则回弹角大。增加作用力，实际上弯曲带校正基本上可以使回弹角减小或趋近于零。3.1.12为提高压弯时坯料定位的可靠性，应采取哪些措施？为提高压弯时坯料定位的可靠性，可采取以下方法：⑴采取压紧坯料的措施由气垫、橡皮、弹簧产生的压紧力，应在坯料预定位时起作用。因此，压料板或压料杆的顶出长度应比凹模平面稍高一些。还可以在压料杆顶面、压料板或凸模表面制出齿纹、麻点，以增加压紧定位效果。⑵选择可靠的定位形式坯料的定位形式主要以外形为基准和以孔为基准两种。外形定位操作方便，但定位可靠性较差。故在设计时尽量采用孔定位，能收到较好的定位效果。⑶选择合理的冲压方向在冲压生产中，改变压弯件的冲压方向，改善对坯料的压紧条件和改变定位形式，都能提高压弯件精度。3.1.13在设计弯曲模具时，怎样防止压弯过程中的偏移现象？在弯曲作业中，往往在弯曲时，坯料向一侧偏移，因而影响零件的压弯精度。防止偏移的主要方法有：形状不对称的弯曲件，尽量采用对称弯曲成形。在弯曲模上增加弹性压料装置，以便在弯曲时能部分地压住坯料，以防止坯料移动偏移。3.1.14弯曲件弯角处产生裂纹的原因及处理办法？弯曲件弯角处产生裂纹的原因及调整的方法是：⑴弯曲凸模圆角半径太小弯曲凸模圆角半径太小，在弯曲过程中造成弯角处内应力集中而产生裂纹。这时，可适当加大凸模圆角半径，使其大于材料允许的昀小弯曲半径。⑵坯料上的毛刺朝向凹模在弯曲时如果坯料上的毛刺朝向凹模，则易造成该处应力集中使弯角处裂纹。这时，应翻转坯料试一试，使毛刺朝向凸模，可以减少弯角处裂纹。⑶材料塑性较差材料的塑性较差，易使弯曲处产生裂纹。可更换塑性较好的材料，或将材料在弯曲前进行退火处理。⑷材料的轧制方向与弯曲线平行在弯曲时，若材料的轧制方向与弯曲线平行，很容易在弯角处产生裂纹。这时，应改变落料排样，尽量使弯曲线垂直于板料的轧制方向弯曲。⑸弯曲变形过大若弯曲变形过大，一次弯曲时也易产生裂纹。这时，可加大弯曲系数，分两次或多次弯曲，在首次弯曲时，应采用较大的弯曲半径。3.1.15弯曲件底面不平时怎么办？冲压件在弯曲后，若底面不平产生曲，可以采取如下的调整方法：⑴卸料杆的着力点分布不均刀或卸料时将卸料杆顶弯。此时，应增加卸料杆数量，使其均刀分布。⑵压料力不足，造成弯曲底面不平。在调整时，一方面要增加压料力，另一方面可在冲模中增加顶出器装置，并使顶出器有足够的弹顶力。3.1.16什么叫拉延？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的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具，拉延所用的模具一般是由凸模、凹模和压边圈三部分组成。3.1.17拉延过程中采用拉延油的目的有哪些？坯料在拉延时，有时需要对其润滑，其目的有以下几个方面：⑴降低材料与模具间的摩擦系数，从而使拉延力降低。经验证明：有润滑与无润滑相比，拉延力可降低30%左右；⑵提高材料的变形程度，降低了极限拉深系数，从而减少了拉深次数；⑶润滑后的冲模，易从冲模中取出冲压件；⑷保证了冲压件表面质量，不致使表面擦伤；⑸提高凸、凹模的寿命。3.1.18拉延油应刷在什么位置？为什么拉延油不能涂在材料中间？拉延油一般应刷在凹模和材料之间。其凸模可不必涂拉延油，这样对拉深工序是有好处的，有助于降低拉深系数。因为只有这样，才能减少毛坯与压料面的摩擦力，便于材料进入凹模，减少材料在危险断面变薄，同进对模具起到冷却作用。因为拉延油会局部封闭冲模出气孔，空气不能迅速排出，造成零件表面气泡，并且影响冲压件的帖模性，减少凸模与材料之间的摩擦力，以至于工件产生滑动、延展和变薄。3.1.19拉延件表面产生拉痕是什么原因？拉延件表面有时会产生拉痕，影响工件的表面质量，甚至造成废品。其主要原因是：⑴凸模或凹模表面有尖利的压伤，致使工件表面相应也产生拉痕。⑵凸模、凹模之间的间隙过小或都间隙不均刀，使其在拉延时工件表面被刮伤；⑶凹模圆角表面粗糙，拉延时工件表面被刮伤；⑷冲压时由于冲模工作表面或材料表面不清洁而混进杂物，从而压伤了工件表面；‘⑸当凸模、凹模硬度低时，其表面附有金属废屑扣产生沾接现象，也会使位延后的工件表面产生拉痕；⑹拉延油质量差，也会使工件表面光洁度降低。3