第一章 冷冲压成形工艺概论

1、1 1 第一章第一章 冷冲压成形工艺概论冷冲压成形工艺概论 一、冷冲压工艺概述一、冷冲压工艺概述 1 1、冷冲压工艺基本概念、冷冲压工艺基本概念 冷冲压工艺是靠冷冲压工艺是靠模具模具与与冲压设备冲压设备完成的加工完成的加工 过程。过程。 冷冲压是建立在冷冲压是建立在金属塑性变形金属塑性变形的基础上，在的基础上，在 常温下利用常温下利用冲模冲模和和冲压设备冲压设备对材料施加压力，使对材料施加压力，使 材料产生材料产生塑性变形或分离塑性变形或分离，从而获得一定形状、，从而获得一定形状、 尺寸、和性能的工件。尺寸、和性能的工件。 2 2 冷冲压的工艺特点：冷冲压的工艺特点： u 在在常温下常温下加工

2、，金属板料必须具有足够的塑性加工，金属板料必须具有足够的塑性 和较低的变形抗力。和较低的变形抗力。 u 金属板料经冷变形强化，并获得一定的几何形金属板料经冷变形强化，并获得一定的几何形 状后，结构轻巧，强度和刚度较高。状后，结构轻巧，强度和刚度较高。 u 冲压件尺寸精度高，质量稳定，互换性好，一冲压件尺寸精度高，质量稳定，互换性好，一 般不需机械加工即可作零件使用。般不需机械加工即可作零件使用。 u 冲压生产操作简单，生产率高，便于实现机械冲压生产操作简单，生产率高，便于实现机械 化和自动化。化和自动化。 u 可以冲压形状复杂的零件，废料少。可以冲压形状复杂的零件，废料少。 u 冲压模具结构复

3、杂，精度要求高，制造费用高，冲压模具结构复杂，精度要求高，制造费用高， 只适用于大批量生产。只适用于大批量生产。 3 3 2 2、冲压工序分类、冲压工序分类 分离工序和塑性成形工序分离工序和塑性成形工序 使坯料的一部分与另一部分分离的工序使坯料的一部分与另一部分分离的工序 分离工序分离工序 冲孔和落料、修整、切断、精密冲裁、切口冲孔和落料、修整、切断、精密冲裁、切口 （1 1）冲孔和落料（冲裁）冲孔和落料（冲裁 ） 冲孔是在板料上冲出孔洞冲孔是在板料上冲出孔洞 落料是得到与孔洞同样形落料是得到与孔洞同样形 状的板料状的板料 4 4 （2 2）修整）修整 利用修整模沿冲裁件的外缘或内孔，切去一薄

4、层金属，以利用修整模沿冲裁件的外缘或内孔，切去一薄层金属，以 除去塌角、剪裂带和毛刺，提高尺寸精度和降低表面粗糙度除去塌角、剪裂带和毛刺，提高尺寸精度和降低表面粗糙度。 指用剪刃或冲模将板料沿不封闭轮廓进行分离的工序。指用剪刃或冲模将板料沿不封闭轮廓进行分离的工序。 剪刃安装在剪床上，把大板料剪成条料或平板零件。剪刃安装在剪床上，把大板料剪成条料或平板零件。 （3 3）切断）切断 5 5 （4 4）精密冲裁）精密冲裁 （5 5）切口）切口 用压边圈使板料冲裁区处于静压作用下，抑用压边圈使板料冲裁区处于静压作用下，抑 制剪裂纹的发生，实现塑性变形分离的冲裁方法。制剪裂纹的发生，实现塑性变形分离的

5、冲裁方法。 目前已大规模采用。目前已大规模采用。 将材料沿不封闭的曲线部分地分离开，其分将材料沿不封闭的曲线部分地分离开，其分 离部分的材料发生弯曲的冲压方法。离部分的材料发生弯曲的冲压方法。 6 6 塑性成形工序塑性成形工序 （1 1）拉深）拉深 使坯料的一部分相对于另一部分产生相对位使坯料的一部分相对于另一部分产生相对位 移而不破裂的工序移而不破裂的工序 拉伸、弯曲、翻边、成形等拉伸、弯曲、翻边、成形等 是使平面板料变为开口的中空形状零件的冲压工序，是使平面板料变为开口的中空形状零件的冲压工序， 又称拉延。又称拉延。 7 7 （2 2）弯曲）弯曲 弯曲是将平直板弯曲是将平直板 料弯成一定角

6、度和圆料弯成一定角度和圆 弧的工序。弧的工序。 弯曲时应使实际弯曲半径弯曲时应使实际弯曲半径 大于材料允许的最小半径，并大于材料允许的最小半径，并 使拉应力方向和锻造流线方向使拉应力方向和锻造流线方向 一致。一致。 8 8 （3 3）翻边）翻边 使平板坯料上的孔（外圆）获得内、外凸缘的使平板坯料上的孔（外圆）获得内、外凸缘的 变形工步。变形工步。 （4 4）成形）成形 利用局部变形使坯料或半成品改变形状的工序。利用局部变形使坯料或半成品改变形状的工序。 胀 形压 肋收 口 翻 边 9 9 二、模具分类及结构二、模具分类及结构 冲压工序冲压工序 组合程度组合程度 模具模具 落料模、冲孔模、切断模

7、落料模、冲孔模、切断模 切边模、切断模、拉伸模切边模、切断模、拉伸模 翻边模等翻边模等 导向装置导向装置 简单模、级进模、复合模简单模、级进模、复合模 无导向模、导板导向模、无导向模、导板导向模、 导柱导向模、导套导向模导柱导向模、导套导向模 1 1、模具分类、模具分类 1010 1 1、模具结构、模具结构 (1) (1) 冲裁模冲裁模 1111 冲裁模部件的分类与功能冲裁模部件的分类与功能 工作工作 部件部件 冲裁模冲裁模 定位定位 部件部件 卸料卸料 压料压料 部件部件 导向导向 部件部件 支撑支撑 部件部件 连接连接 部件部件 1212 (2) (2) 弯曲模弯曲模 工作部件工作部件 定

8、位部件定位部件 卸料压料部件卸料压料部件 导向部件导向部件 支撑部件支撑部件 连接部件连接部件 1313 (3) (3) 拉伸模拉伸模 工作部件工作部件 定位部件定位部件 卸料压料部件卸料压料部件 导向部件导向部件 支撑部件支撑部件 连接部件连接部件 1414 三、冷冲压工艺常用材料三、冷冲压工艺常用材料 1 1、冲压常用材料、冲压常用材料 材料的特性材料的特性 金属材料、金属材料、 非金属材料非金属材料 分离与成形工序分离与成形工序分离工序分离工序 材料的形式材料的形式 板材、板材、 带材带材 1515 2 2、冲压材料的要求、冲压材料的要求 n材料的尺寸精度材料的尺寸精度 n材料的表面质量

9、材料的表面质量 n材料的冷冲压加工性材料的冷冲压加工性 冲剪性、成形性、定型性冲剪性、成形性、定型性 1616 3 3、新型冲压材料的展望、新型冲压材料的展望 n高强度钢板高强度钢板 屈服点高、抗拉强度高屈服点高、抗拉强度高 固溶、析出、结晶、组织、时效（添加合金成分和热处固溶、析出、结晶、组织、时效（添加合金成分和热处 理工艺）、加工强化等。理工艺）、加工强化等。 减轻冲压件的重量，节省能源和降低冲压产品成本减轻冲压件的重量，节省能源和降低冲压产品成本 n耐腐蚀钢板耐腐蚀钢板 抗腐蚀抗腐蚀 n双相钢板双相钢板 n涂层板涂层板 n复合板材复合板材 1717 图1.2.5单向拉应力应变曲线 1）

10、材料在）材料在a点点屈服后屈服后，应力应变不再是线，应力应变不再是线 性关系，继续加载，沿性关系，继续加载，沿abc线线变化；变化； 2）c点点卸载卸载时应力应变关系沿时应力应变关系沿cd线线变化变化 3）卸载后）卸载后再加载再加载，应力应变关系沿，应力应变关系沿dc线线 上升，与初始加载时上升，与初始加载时oabc路线不同，路线不同， 所以是不可逆的所以是不可逆的。 1818 4 4、冷冲压工艺中模具常用材料、冷冲压工艺中模具常用材料 （1 1） 选材原则选材原则 首先保证使用性能，兼顾工艺性和经济性首先保证使用性能，兼顾工艺性和经济性 （2 2） 模具选材时应考虑的因素模具选材时应考虑的因

11、素 n模具的工作条件模具的工作条件 n模具的工作性质模具的工作性质 n模具结构因素模具结构因素 n模具的加工手段模具的加工手段 n热处理要求热处理要求 1919 （3 3） 模具材料常见缺陷模具材料常见缺陷 u 模具材料的质量问题模具材料的质量问题 非金属夹杂物、碳化物偏析、非金属夹杂物、碳化物偏析、 中心疏松或白点中心疏松或白点 u 模具制造过程中的质量问题模具制造过程中的质量问题 模具毛坯成形方式、模具加工方式、模具毛坯成形方式、模具加工方式、 热处理热处理 2020 （4 4） 常见模具材料常见模具材料 2121 冷作模具钢的选用举例冷作模具钢的选用举例 2222 四、冲压设备四、冲压设

12、备 1 1、压力机的分类和型号、压力机的分类和型号 2323 压力机的结构形式压力机的结构形式 u 开式压力机开式压力机 jfjf系列开式压力机 系列开式压力机 u 闭式压力机闭式压力机 2424 u 双柱压力机双柱压力机 u 单柱压力机单柱压力机 2525 u 可倾式压力机可倾式压力机 u 固定台压力机固定台压力机 u 活动台压力机活动台压力机 2626 u 单点压力机单点压力机 u 双点压力机双点压力机 u 四点压力机四点压力机 2727 u 双动压力机双动压力机 u 单动压力机单动压力机 2828 2 2 常用压力机的结构形式常用压力机的结构形式 u 曲柄压力机组成曲柄压力机组成 n传动

13、系统传动系统 n工作机构工作机构 n操作系统操作系统 n支撑系统支撑系统 n辅助系统辅助系统 2929 n传动系统传动系统n工作机构工作机构 3030 n操作系统操作系统 n支撑系统支撑系统 n辅助系统辅助系统 离合器、制动器、离合器、制动器、 电气控制装置电气控制装置 床身、工作台等床身、工作台等 润滑系统、保护装润滑系统、保护装 置、气垫等置、气垫等 3131 曲柄压力机技术参数曲柄压力机技术参数 3232 u 双动拉伸压力机组成双动拉伸压力机组成 n传动系统传动系统 n工作机构工作机构 n操作系统操作系统 n支撑系统支撑系统 n辅助系统辅助系统 3333 双动拉伸压力机的工作特点双动拉伸

14、压力机的工作特点 n内外滑块的行程与运动相配合内外滑块的行程与运动相配合 n外滑块的压力可调外滑块的压力可调 n内外滑块的速度相互协调内外滑块的速度相互协调 3434 u 摩擦压力机摩擦压力机 利用摩擦盘与飞轮利用摩擦盘与飞轮 之间的相互接触，传动之间的相互接触，传动 动力，并根据螺杆和螺动力，并根据螺杆和螺 母的相互运动，使滑块母的相互运动，使滑块 产生上、下往复运动的产生上、下往复运动的 锻压机械。锻压机械。 n工艺适应性好工艺适应性好 n结构简单结构简单 n制造使用成本低制造使用成本低 3535 u 液压压力机液压压力机 n工作行程长工作行程长 n负荷稳定负荷稳定 n效率低效率低 3636 3 3 冲压设备的选择冲压设备的选择 压力机的类型、压力机的规格压力机的类型、压力机的规格 u 类型的选择原则类型的选择原则 n中小型冲裁件、弯曲件或拉伸件应采用开式机中小型冲裁件、弯曲件或拉伸件应采用开式机 械压力机械压力机 n大中型冲裁件多采用闭式机械压力机大中型冲裁件多采用闭式机械压力机 n小批量厚板件多采用液压压力机小批量厚板件多采用液压压力机 n小批量薄板件多采用摩擦压力机小批量薄板件多采用摩擦压力机 n大批量多采用高速压力机或多工位自动压力机大批量多采用高速压力机或多工位自动压力机 3737