2、冲压工艺培训课件

冲压工艺基础知识及质量保证拖拉机工厂制造技术部门2014.11主讲人：孟浩亮1第一章冲压知识简介第一讲冲压工艺基础第二章冲压模具知识第一讲模具概述第三章冲压质量第一讲模具间隙第二讲模具失效形式2第一章冲压知识简介第一讲冲压工艺基础31.冲压生产技术的特点冲压加工是金属塑性加工的基本方法之一，它主要用于加工板料零件，所以也是常称为板料冲压。由于这种方法多在常温下进行，所以也叫做冷冲压。由于冲压加工具有突出的特点和在技术与经济方面的优越性，现在它在汽车与拖拉机工业、电机电器与仪表工业、航空与航天工业、国防工业、轻工业、家用电器制造业等部门占据十分重要的地位。据冲压工业界的统计，现在汽车工业中，冲压件的生产总值，约占59%左右，图1中可见的汽车外表面零件，几乎全部都是由冲压件所构成。从图2可明显地说明冲压件在日常家庭生活用具方面所处的地位。第一章冲压知识简介4图1轿车中的冲压件1-发动机罩前支撑板2-水箱固定框架3-前裙板4-前框架5-前翼子板6-地板总成7-门槛8-前门9-后门10-车轮挡泥板11-后翼子板12-后围板13-行李舱盖14-后立柱15-后围上盖板16-后窗台板17-上边梁18-顶盖19-中立柱20-前立柱21-前围侧板22-前围板23-前围上盖板24-前挡泥板25-发动机罩26-门窗框全承载式车身结构5第一章冲压知识简介图2冲压加工的家庭用品1-立体声音响装置2-电视机3-电冰箱4-电子灶5-热水器6-洗刷台7-荧光灯8-电饭锅9-换气扇10-煤气灶11-电烤箱12-洗衣机6第一章冲压知识简介冲压加工时，冲压设备给出的力（总体力）作用在模具上，继而通过模具的作用，把这个总体力按一定的顺序，根据冲压成型的要求分散地作用在板料毛坯的不同部位，使其产生必要的应力状态和相应的塑性变形。实际上，不但利用模具的工作部分对板料毛坯的作用使其产生塑性变形，而且也是利用模具工作部分对毛坯的作用，实现对其产生的塑性变形进行控制，达到冲压成型的目的。因此，可以认为冲压设备、模具和板料毛坯是构成冲压加工的三个基本要素（图3）。7第一章冲压知识简介冲压加工的特点：冲压加工是靠冲压设备和模具实现对板料毛坯的塑性加工过程。它利用冲压设备与冲模的简单的运动完成相当复杂形状零件的制造过程，所以冲压加工的生产效率很高，产品质量稳定，一般情况下，冲压加工的生产效率为每分钟数十件。操作十分简单，为操作过程的机械化与自动化提供了十分有利的条件，冲压效率可达到每分钟数百件，甚至超过一千件以上（如需要量很大的一些标准件）。冲压加工用的原材料多为冷轧板料和冷轧带料。在冲压加工中这些良好的表面质量又不遭到破坏，所以冲压件的表面质量好。这个特点，在各种车辆覆盖件的生产上表现的十分明显。利用冲压加工方法，可以制造形状十分复杂的零件，能够把强度好、刚性大、重量轻等相互矛盾的特点融为一体，形成十分合理的构造形式。图4既是这种合理结构形式的零件实例。它是用冲压制造的槽形带轮。8第一章冲压知识简介图4冲压加工方法制造的带轮冲压加工的质量与尺寸精度，都是有冲模保证的，基本上不受操作人员的素质与其他偶然性因素的影响，所以冲压产品的质量稳定冲压件的尺寸精度与表面质量好，通常都不需要后继的加工而直接用于装配或作为成品零件供直接使用。由于冲压加工方法具有前述的许多优点，现在它以经成为金属加工中的一种非常重要的制造方法。冲压加工时，一般不需要对毛坯加热，而且也不像切削加工那样把一部分金属切成切屑，造成原材料的损耗，所以它是一种节约能源和资源的具有环保意义的加工方法。9第一章冲压知识简介2.冲压生产概况在生产中，冲压加工的制品，在原材料种类、板材的厚度、零件的形状与尺寸大小、精度要求、批量大小等方面，在非常大的范围内变化，所以冲压加工方法、所用冲压设备与模具的种类繁多，而且各有特点。例如在航空、航天工业、在汽车制造业、电机制造业、电器与仪表制造业、化工与容器制造业等领域中的冲压加工都各具特点，所用冲压设备、模具各不相同。但是，概括所有的冲压加工方法，从工艺本质角度出发，仍然可以归纳为两大类：分离工序与成形工序。1、分离工序是使冲压件与板料，或者使冲压件与半成品的某个部分，沿一定的轮廓曲线实现相互分离的冲压加工方法。2、成型工序是使平板毛坯或冲压半成品的某个部分或整体改变形状的冲压加工方法。10第一章冲压知识简介1.1、分离工序包括剪切、落料、冲孔、修边、剖切、精密冲裁等，概况与特点如下：沿不封闭的直线分离，应用于冲压毛坯的下料、板料剪切成条料或形状简单零件的加工。落料是将材料沿封闭轮廓分离的一种冲压工序，被分离的材料成为工件或工序件，大多数是平面形的。冲孔是将废料沿封闭轮廓从材料或工序件上分离的一种工序。在零件上加工各种形状的孔。剪切（切断）落料（冲裁）冲孔11第一章冲压知识简介沿不封闭的轮廓曲线冲孔，同时也完成压弯的复合加工方法。冲孔（压弯）剖切剖切是将成形工序件一分为几的一种冲压工序。12第一章冲压知识简介1.2、成形工序包括弯曲、拉深、胀形、翻边、扩口、缩口、卷边、校平等，概况与特点如下：弯曲是利用压力使材料产生塑性变形，从而弯曲成有一定曲率、一定角度的形状的冲压工序。胀形是将空心件或管状件沿径向外扩张的一种冲压工序。翻边是沿外形曲线周围将材料翻成侧立短边的一种冲压工序。弯曲（压弯）胀形翻边翻孔翻孔是沿内孔周围将材料翻成侧立凸缘的一种冲压工序。13在毛坯或半成品的曲面部分翻成与曲面垂直的竖直边缘的成形方法。缩口是将空心件或管状件敞口处加压使其缩小的一种冲压工序。是在空心毛坯的一端缩小口部直径的成形方法。缩口曲面翻边扩口扩口是将空心件或管状件敞开处向外扩张的一种冲压工序。拖拉机后悬挂总成里的伸缩套管。14第一章冲压知识简介卷边是将工件边缘卷成接近封闭圆形的一种冲压工序。卷边圆形的轴线呈直线形。卷边校形用模具表面对毛坯的局部或整体施加法向接触压力的方法达到提高零件尺寸精度或获得细微而明显的过渡形状的目的。校平校平是提高局部或整体平面型零件平面度或直线度的冲压工序。15第一章冲压知识简介其他一些成形工序：用多对成形辊，沿纵向使带料逐渐弯曲的方法，用于型材、管材和各种异型管的加工。拖拉机驾驶室异型材管。在毛坯旋转的同时，用一定形状的辊轮施加压力使毛坯的局部逐步地扩展到整体，达到使毛坯全部成形的目的。纵向辊弯成形旋压卷弯用模具对毛坯的一端施加压力使之弯曲的加工方法，常用于铰链的制造等。16第一章冲压知识简介扭弯是将平直或局部平直工序件的一部分相对另一部分扭转一定角度的冲压工序。沿直线有辊子实现板料的逐步弯曲加工，常用于各种容器直筒部分的成形工序。滚弯扭弯拉弯拉弯是在拉力及弯矩的共同作用下实现弯曲变形，使整个弯曲横断面全部受拉伸应力的一种冲压工序。拉弯拉弯拉深拉深是将平直毛坯或工序件变为空心件，或者把空心件进一步改变形状和尺寸的一种冲压工序。拉深时主要依靠凸模以外的材料流入凹模而形成。17第一章冲压知识简介3．冲压技术的发展近数十年来，冲压生产技术取得了十分迅猛的发展。尤其是材料科学、计算机科学和现代力学的成果融入冲压技术之后，它们对冲压技术发展的促进作用十分强劲，以致于近期出现了许多崭新的技术成果。3.1冲压工艺理论工作的进展方面应用传统的塑性力学方法，对冲压加工中的各种成形工艺问题，在进行适当简化了的应力与应变分析的基础上，可以概略地完成为冲压工艺设计所必需的工艺参数（如力能参数、成形极限、最佳成形条件等）的确定工作。但是，由于传统的塑性力学在理论上的严密性和实际冲压加工中毛坯的受力与变形的复杂性之间，存在着很难克服的不相适应的问题。18第一章冲压知识简介传统的塑性力学不能精确地对变形参数与重要的工艺参数做出理论计算。另一方面，这种理论工作的不足，也阻碍了人们对冲压变形的本质与成形规律的深入认识。近期迅速发展的各种塑性变形有限元理论与计算方法，为冲压成形技术的发展起了很大的推动作用。利用有限元方法，得到相应的力学与变形有关的工艺参数，也可以总结出具有普遍意义的冲压成形规律。另外，通有限元计算，还可以使某些冲压变形问题的认识得到深化，使过去理论研究工作方法很难了解的问题，得到全新的认识。由于它在解决有关冲压技术的实际问题方面具有十分明确的针对性，使得它实用上收效较大。这是一种值得重视并致力发展的理论研究工作。19第一章冲压知识简介3.2冲压生产过程自动化冲压自动化可以提高劳动生产率，降低成本，还能够保证冲压生产中的人身安全，从根本上改变冲压生产貌。因此，多年来，冲压生产自动化一直被认为是冲压技术发展的重要方向。早期的冲压生产自动化，主要是在一台冲压设备上，实现带料或条料自动送料、自动出件和整理、废料的自动处理等。由于冲压设备是非常简单的直线往复运动，冲压件的复杂形状是靠模具实现的，所以为实现冲压生产过程自动化，提供了一个十分有利的条件。20第一章冲压知识简介在小型零件的大量生产条件下，主要采用专用压力机或专用的多工位自动化冲模。有自动送料装置、快换模装置（QDC）。压力机、模具、材料库、电子计算机和传送装置等构成一个完整的系统。在大量生产中，中型冲压件是应用可以自动送料和自动地完成工序间传送冲压半成品的多工位压力机。在大型零件（如汽车覆盖件）的大量生产中，由5-6台压力机组成的自动冲压生产线。冲压成形半成品利用机械手取出后，经传送带等装置实现工序间运送。并且装有活动工作台和快换模装置（QDC）。采用自动冲压生产线，可以实现大型薄板零件冲压加工的全面自动化。因此，它的生产效率很高。21第一章冲压知识简介3.3冲压设备方面冲压设备是保证实现先进冲压技术的基本条件。除在提高速度、精度和安全性方面有许多技术上的进步之外，在很多提高压力机使用性方面也有改进，如为保证冲模与压力机安全而设的滑块力给定装置、提高气垫功能的压力与行程调整装置、快换模装置等。另外，涌现出各种用途的专用压力机、适用各种生产部门特殊需要的压力机，带活动工作台与快换模装置的压力机、带有专用或通用自动送料（带料与条料）装置的压力机和适合于多品种小批量生产条件的回转头压力机等等。22第一章冲压知识简介3.4模具技术方面模具技术包括模具设计、模具制造和模具材料与热处理三个方面。在模具设计与制造方面，已成功地应用电子计算机技术、进行设计与制造工作的CAD/CAM方法。在模具材料方面，应用优质冲模合金钢和硬质合金。冲压变形过程分析方面应用，进行数值模拟，以判断复杂形状冲压件的形状与冲模设计（冲压方向、压料面形状、毛坯形状、拉深筋、凹模圆角半径等）的合理性。利用数值模拟方法也可以实现冲压件成形缺陷的预测，避免成形中产生的破坏、起皱和回弹引起的尺寸精度等问题。在汽车覆盖件的冲压生产中应用数值模拟法，不仅可以减少试模实验过程中的人力与物力的消耗，获得很大的经济效益，而且可以大幅度地缩短生产准备周期，使产品改型工作的速度加快、有利于市场竞争。234.冲压用原材料及其规格4.1冲压常用板材及标准4.1.1钢板、钢带（1）钢铁产品牌号表示方法国家标准规定，钢铁产品牌号表示方法总原则是：钢铁产品的命名采用汉语拼音字母、化学元素符号及阿拉伯数字结合的方法表示。下表为常用钢号表示方法的一些例子：24第一章冲压知识简介类别钢号举例类别钢号举例普通碳素结构钢Q195Q215A、Q215BQ235A、Q235DQ255A、Q255BQ275弹簧钢85、65Mn60Si2Mn50CrVA优质碳素结构钢08F、10F50Mn轴承钢GCr6、GCr9GCr15碳素工具钢T7、T8AT8Mn、T10A合金工具钢Cr06Cr12MoV3CrW8V合金结构钢12CrNi315Mn240CrNiMo不锈耐酸钢和耐热钢1Cr132Cr131Cr18Ni9Ti低合金高强度结构钢Q345Q390高速工具钢W18Cr4VW6Mo5Cr4V225第一章冲压知识简介（2）尺寸规格：类别品种名称厚度/mm普通钢板热轧普通厚钢板（t＞4mm）热轧普通薄钢板（t≤4mm）冷轧普通薄钢板（t≥4mm）汽车大梁用钢板锅炉钢板普通碳素钢钢板低合金钢钢板花纹钢板镀锌薄钢板桥梁用钢板造般用钢板