冲压件设计培训

1、. . . . 冲压件设计培训一、 冲压的基本成型工艺、应用领域冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件（冲压件）的成形加工方法。冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。分离工序：冲裁（落料、冲孔）、剪切、切口、切边、剖切成形工序的目的是使板料在不破坏的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。成形工序：弯曲、卷圆、扭曲、拉深、变薄拉深、翻边（孔的翻边、外缘翻边）、缩口、扩口、起伏、卷边、涨形、旋压、整形、校平、压印、挤压

2、（正挤压、反挤压、复合挤压）冲压应用领域：（1）汽车行业的冲压。以拉深为主。在我国这部份主要集中在汽车厂、拖拉机厂、飞机制造厂等大厂，独立的大型冲压拉深厂还不多见。（2）汽车等行业零部件类冲压。主要是冲剪成形。这部分的企业有许多都归在标准件厂，也有一些独立的冲压厂，目前一些汽车厂或拖拉机厂的周围都有许多这样的小厂。（3）电器件冲压厂。这类厂是一个新的产业，随着电器的发展而发展起来，这部分厂主要集中在南方。（4）生活日用品冲压厂。做一些工艺品，餐具等，这些厂近几年也有大的发展。（5）家用电器部件冲压厂。这些厂都是在我国家用电器发展起来后才出现的，大部分分布在家电企业。（6）特种冲压企业。如航空件

3、的冲压等就属于这类企业，但这些工艺厂也都归在一些大厂。 二、 冲压模具的基本分类、特点冲压用的模具种类繁多，且变化无穷，由于生产成品的不同或使用冲床与材料的种类各异，则模具的设计构造、制造与使用变化随之而异，又模具几乎都只适于单一产品的加工，致使其分类极为困难，一般分类的方法是依模具的工作方式与依产品的加工方法。 依模具的工作方式分类依模具工作方式的不同而分类，是根据在一副模具所能完成的工序数目而定，分为单工序冲模和多工序冲模两种。 单工序冲模：冲床每一程仅能作一单独加工。 多工序冲模：将数个单工序冲模聚在一副模具，使冲床每一冲程能同时作多种单工序的工作，由于设计方式的不同又可区分为复合冲模、

4、组合冲模和连续冲模三种。 复合冲模：在不改变毛胚的位置，使冲床每一次冲压下，可同时完成两个或两个以上的不同工序，但仅限于剪切加工的工序。 （例如，垫圈的落料冲孔复合冲模）常见的复合模结构有正装和倒装两种。图82所示为正装复合模结构，图83所示为倒装复合模结构。复合模正装和倒装有缺点比较见表82 组合冲模：如果模具是由非剪切性的加工工序（如成形、弯曲、拉深、压印等）相互组成，或非剪切性的加工与剪切性的加工组合在一起，也是不改毛胚的位置，在冲床每一冲制下，可同时完成数种单工序的工作，此即称为组合冲模。（例如，落料拉深组合冲模）连续模：将各种作用的单工序冲模分级排列在冲床上，带料则依次通过每一级去施

5、行加工，一件完整的零件是在最后一级完成的。连续模也称级进模。（例如，连接器连续模） 连续模的排样依产品的加工方法分类 依产品加工方法的不同，可将模具分成冲剪模具、弯曲模具、拉深模具、成形模具和压缩模具等五大类。 冲剪模具：是以剪切作用完成工作的，常用的形式有剪断冲模、下料冲模、冲孔冲模、修边冲模、整缘冲模、拉孔冲模和冲切模具。 弯曲模具：是将平整的毛胚弯成一个角度的形状，视零件的形状、精度与生产量的多寡，乃有多种不同形式的模具，如普通弯曲冲模、凸轮弯曲冲模、卷边冲模、圆弧弯曲冲模、折弯冲缝冲模与扭曲冲模等。 拉深模具：拉深模具是将平面毛胚制成有底无缝容器。 成形模具：指用各种局部变形的方法来改

6、变毛胚的形状，其形式有凸成形冲模、卷缘成形冲模、颈缩成形冲模、孔凸缘成形冲模、圆缘成形冲模。 压缩模具：是利用强大的压力，使金属毛胚流动变形，成为所需的形状，其种类有挤制冲模、压花冲模、压印冲模、端压冲模。三、 冲压件设计的基本原则设计者在设计冲压件时,除了使所设计的产品零件能够满足产品使用和技术性能外,还应根据产品的工艺要求. 1.有利于简化工序和提高劳动生产率,用最少最简单的冲压工序来完成零件的加工 2.有利于减少废品,保证产品质量的稳定性. 3有利于提高材料的利用率,减少材料的规格尽可能减少材料的消耗. 4.有利于简化模具的结构.延长模具的使用寿命 5.有利于冲压操作,便于利用自动化生产

7、 6.有利于产品的通用性.互换性 7.尽可能使用现有设备.工艺工装和工艺流程 四、 冲压件设计的注意事项：冲裁件；弯曲件；拉深件冲压件的设计不仅应保证具有良好的使用性能，而且也应具有良好的工艺性能，以减少材料的消耗、延长模具寿命、提高生产率、降低成本与保证冲压件质量等。影响冲压件工艺性的主要因素有：冲压件的形状、尺寸、精度与材料等。冷冲压件的工艺性就是指冲压件对冲压工艺的适应性，一般对冲压件工艺影响最大的是几何形状尺寸和其精度的要求。其精度的设定可以参照具体的国家标准和国际标准，良好的冲压工艺性是应该能满足材料较省、工序较少、模具加工较易、寿命较高、操作方便以与质量稳定等要求。冲压常用公差配合

8、表1冲裁冲压件的工艺性：1）.尽量避免冲裁比料厚还要小的孔：例如：料厚是1.5mm的材料，最小的孔要大于或等于2.0。最理想的是要大于4mm，当然也包括方孔以与所有需要冲裁的封闭图形。冲孔的最小尺寸见下表。凸出和凹入的地方（如：悬臂和狭槽）的宽度和长度与材料厚度的比例要适当（如图2-1）；当冲压件为高碳钢的时候：b2t，当冲压件为黄铜、纯铜、铝、软钢时：b1.5t。对于材料厚度t1 mm的时候，按t=1mm计算；2）.孔与孔之间，孔与边缘之间的距离a,受模具强度和冲裁件质量的限制，其值不能过小，宜取a2t，并不得小于34mm。必要时可取a=(11.5)t,(t1mm时按t=1mm计算)。3）.

9、冷冲压件上尽量不要出现清角，线与线交接的地方要用圆弧过度，其半径R0.2。（切记）因为线切割一般加工的形腔拐角最小也要R0.2；4）.冲压件的形状包括折弯展开的形状要能符合材料合理排样，尽量减少废料。其中对称件的设计要能使两件可以排在一起有合理连料的搭边位置；5）.在弯曲和拉深件上冲孔时，其孔的边缘与冲压件的直壁的距离不能小于如图2-4所示，如果距离过小。则孔进入工件底部的圆角部分，凸模将受到水平的推力而且凹模也会没有强度。（切记）；6）.若用条料冲裁两端带圆弧的工件，其圆弧半径R应大于条料宽度的一半，否则会产生凸肩。见图2-4。7）.对于冲压件上重要的配合孔（包括圆孔和异形孔），不管是材料多

10、厚。其冲裁后的断面总归是有三带一毛刺（圆角带、光亮带、断裂带和毛刺），所以尽量避免全光亮带的要求。同时2/3光亮带也必须是产品需要的时候，才特殊指定。8).冲裁件的毛刺是和冲裁间隙有关，所以在设计冲裁件的时候要同时兼顾其毛刺的高度和其断面的光亮带。任意冲裁件的毛刺高度参照有关的国家国际标准；9).冲裁件的精度一般可以分为精密级和经济级两类，精密级是冲压工艺技术上所允许的精度，而经济级是指可以用较经济手段达到的精度。具体的精度数据可以参照有关的国家和国际标准。2弯曲件的冲压工艺性：1）.弯曲件的圆角半径（指的是R角）不要小于最小弯曲半径，每种材料根据厚度不同其最小弯曲半径也不一样。具体的可以参照

11、相关的手册，但是一般性的钣金材料弯曲的时候其R等于其材料的厚度。当然也要根据自己实际需要来设定，当材料软厚度小于0.5mm的时候也可以为R0即清角。当材料硬塑性不好的情况下尽量设定大一点的R角，但是R角的设定最好不要大于其自身1.5倍材料厚度。因为R角过大对于大多数的材料来讲，弯曲过后其回弹也很大；管料与杆料弯曲件的最小弯曲半径见下表2）.弯曲件的弯曲高度不要太长，同时H也不可以过小，特别是材料t2mm的时候h过小(切记)，会使弯曲困难很得到形状准确的零件。弯曲件弯角成90°时，为了便于成形应使弯曲件直边高度h2t，当h=1.3t2t时，应使R0或采用压凹槽等弯曲方法，见图2-25。

12、3).弯曲件的弯曲线尽量不要设计在宽度突变的地方（如图2-6），以避免撕裂。如果非要设计在宽度突变的地方可以在宽度突变处预先冲好工艺孔或工艺槽，当然也要根据实际情况来定；4）.对于有孔的弯曲件，如果孔位于弯曲的附近，弯曲的时候会使孔变形。为了避免这种状况发生，必须使这些孔分布在变形区域之外其具体的可参照第1点的第5条，图2-7对于弯曲件做一个补充。从孔边到弯曲半径R中心的距离取为：当t<2mm的时,lt；当t2mm的时，l2t；5）.当弯曲件由宽、窄两部分组成时，过渡处距离LR，见图2-28。6).对称件的弯曲，左右弯曲半径应该一致，以便保证弯曲过程中的受力平衡，以防止在弯曲过程中产生滑

13、动；（图2-8）7）.在设计弯曲件的时候，由于弯曲的形状和整体冲压件的形状不规则，所以就要在冲压件上设计基准孔或基准边以与标注公差的一些基准。如：面、边、孔等，但是尽量不要把基准设定在很难测量的地方如：空间的圆心、很难判定的元素等；（图2-9）8）.如果冲压件上切舌和弯曲同时进行时，所弯曲的小脚要略带斜度。这样就很容易从凹模中脱出如图2-10中a；9）.弯曲件的折弯角应该避免负角度的出现，给模具设计带来不必要的麻烦。同时应该避免一个冲压件过多的折弯，如果一个平面上有多个折弯出现。也要尽量使折弯朝一个方向；10）.在折弯边上尽量不要放置位置精度高的冲孔，如对称折弯的折弯边上的孔也是对称的话。那么

14、同轴度不要要求的很高（尽量按照有关冲压件的公差设定），同时在弯曲的侧边上也尽量不要出现翻孔、凸包等工序；11）.对于精度要求较高的弯曲件必须严格控制材料的厚度公差；12）.冷冲压件的工艺以与公差精度参照有关的国家国际标准。3. 拉深件的冲压工艺性：1）. 拉深件的结构形状应尽量简单、对称，由于轴对称拉深件在圆角方向上变形均匀，模具加工容易，因此工艺性最好，其他形状的拉深件，应尽量避免急剧的轮廓变化。2）.拉深件各部分尺寸比例要恰当，应尽量避免设计宽凸缘和深度大的拉深件（即d凸3d，h2d），因为这类工件需要较多的拉深次数。3）.拉深件的侧壁与底部或与凸缘处连接的圆角R1、R2（如图2-11所示

15、）在不关系产品性能的情况下，特别是R2应尽量放大。因为它们是最后拉深模的凹模圆角，放大这些圆角能够减少拉深次数。这样可以方便材料在拉深时候的流动使零件拉深成型容易.（图2-11）图中R1应取t，最好是R1=（3-5）t，R2应取2t，最好R2=（5-10）t；4）.带凸缘圆筒形件的凸缘直径D，最好取Dd+12，以便拉深时压边圈压紧毛胚，不致于起皱。5）.拉深件的壁厚一般允许在0.6t1.2t围变化。6）.拉深件侧壁允许有工艺斜度，但必须保证装配一端在公差围。7）.矩形拉深件四周的圆角和底部的圆角也应该要在不关系产品性能的情况下尽量的放大，如图2-12中所示的R3应该取3t，为了减少拉深的工序尽

16、可能的取R320h，其中图2-12中长边和短边的比例也应该注意，在不关系产品性能的情况下比例不要小于1/2；8）.拉深件的设计时，除非是结构上有特殊需要的。应尽量避免异常复杂以与非对称形状的拉深件，对于半敞开的的空心件，应该考虑设计成对的拉深，然后切开比较方便；9).对于需要有凸缘的拉深件，其凸缘的宽度应尽量一致，对于口部没有特别需要，最好设计成如图4-6a所示。这样有助于拉深件的展开和方便冷冲压工艺的编制；10）.在拉深件的平面部分，尤其是在距边缘较远的地方。局部凹坑的深度与突起的高度不宜过大；11).应尽量避免曲面空心件尖底形状（图4-1）、（图4-2），尤其在高度大时，其工艺性更差；12

17、）.拉深件材料的选取也很重要，一般的原则是在保证其强度的条件下，尽量选择塑性好，适合拉深工艺的材料，同时也要注意其拉深件的面积与料厚的比例；因为，材料相对厚度是m值的一个重要影响因素。t/D大，则m可小，反之，m值大，因愈薄的材料拉深时，愈易失去稳定而起皱。13）.拉深件的尺寸标注：不可以同时标注拉深的外尺寸，底部的圆角不可标注外半径（图2-14）。对于口部需要配合的，可标注其配合的高度h；（如图2-15）14）.对于阶梯拉深件，其高度的标注要以底部为基准往上标注；（如图2-16所示）15）.拉深件的尺寸精度不宜要求过高。4. 冷冲压件上翻孔、加强筋、凸包等工序的冲压工艺性：1）.对于翻孔，有

18、些钣金件需要用翻孔再攻丝，注意翻孔的高度不要过高。根据材料的厚度和材料的性能综合考虑其翻孔的高度，有些薄而且材料韧性好的材料可以考虑自攻螺丝，如果是不在外观时其翻孔端部要求可以放松；2）.如果翻孔的高度大于2倍的料厚时，要考虑翻孔的壁厚要变薄同时也可以考虑换种思路。比如利用拉深等等；3）.翻孔件一般要标注形尺寸（如图2-17所示）4）翻孔凹模入口圆角r与材料厚度t有关（图616）：t2，r（24）t；t2，r（12）t。5）.打凸一般在冷冲压件上的作用主要有：a.防转、b.定位、c.很少用于外观，当然也有像马达铁心里硅钢片的凸包用来代替铆钉不过很少。其中用于定位的时候形状和位置尺寸要求要高一点

19、，作为产品设计时标注应该标在外形上；（如图2-18所示）6）.坚强筋是起伏成形的一种，是依靠材料的延伸使工序件或工件形成局部凹陷或凸起，材料厚度的改变是非意图性的，即厚度改变是变形过程中自然形成的，不是设计指定的要求。加强筋的形式分为平面或曲面形式和直角形零件的形式。7）.加强窝可看成是带有很宽凸缘的低浅空心圆筒形件。由于凸缘很宽，在加强窝成形时凸缘部分不产生明显的塑性流动，主要在凸模下方与其附近的材料参与变形。总之，冷冲压件产品设计的时候在满足产品需要的情况下，尽量使模具设计简化。五、 冲压材料的选择与材料标准冲压用材料时，首先应满足冲压件的使用要求。一般来说，对于机器上的主要冲压件，要求材

20、料具有较高的强度和刚度；电机电器上的某些冲压件，要求有较高的导电性和导磁性；汽车、飞机上的冲压件，要求有足够的强度，并尽可能减轻质量；化工容器要求耐腐蚀等。同时，还应满足冲压工艺对材料的要求，以保证冲压过程顺利完成。即：应具有良好的塑性和表面质量，以与板料厚度公差应符合标准规定等。冷冲压用钢大多为板材，它与易切削钢一样，都是着重要求工艺性能的钢类。由于冲压工艺使材料利用率高，工艺流程简便，便于组织流水作业，能冲制出形状复杂互换性好的零件。冲压生产中常用的材料有金属板料和非金属板料。金属板料又分黑色金属板料和有色金属板料两种。何正确选用冲压材料1.冲裁工序不宜使用脆，硬性材料冲孔，落料与切边等冲

21、裁工序，不宜使用脆性与硬度过高的材料。材料越脆，冲裁中越易产生撕裂；材料过硬，例如高碳钢，冲裁断面平面度很大，对厚材料冲裁尤为严重。弹性好，流动极限高的材料，可以得到良好的断面。尤其像低锌黄铜等软材料，能冲裁出光滑而倾斜度很小的断面。2.弯曲工序不宜使用高弹性材料弯曲工序不宜使用高弹性的材料。材料的弹性越大，弯曲后成形件向原来状态方向的回弹越大，致使工件达不到预定形状，需要多次试模，修模。弯曲工序的材料，应具有足够的塑性，较低的屈服点和较高的弹性模量。前者保证不开裂，后者使工件容易达到准确的形状。最适于弯曲的材料有低碳钢，纯铜和纯铝。3.拉深工序不宜采用塑性差的材料由于低塑性材料允许的变形程度

22、小，需要增加拉深工序与中间退火次数。拉深用的材料要求塑性高，屈服点低和稳定性好。拉深材料的屈服点与抗拉强度的比值越小，则拉深性能越好，一次变形的极限程度越大。常用于拉深的材料有低碳钢，低锌黄铜与吕合金，奥氏体不锈钢。4.冷挤压工序不宜使用高强度，低塑性的材料冷挤压不宜使用机械强度高，塑性低的材料，以免增加变形抗力与产生裂纹。冷挤材料要求有高塑性，低屈服点与低的加工加工硬化敏感性。最适宜的材料有纯铝与铝合金，黄铜，锡磷青铜，镍，锌与锌镉合金，低碳钢等。材料牌号普通与机械结构用钢板中常见的日本牌号1、日本钢材（JIS系列）的牌号中普通结构钢主要由三部分组成：第一部分表示材质，如：S（Steel）表

23、示钢，F（Ferrum）表示铁；第二部分表示不同的形状、种类、用途，如P(Plate)表示板，T（Tube）表示管，K(Kogu)表示工具；第三部分表示特征数字，一般为最低抗拉强度。如：SS400第一个S表示钢(Steel)，第二个S表示“结构”（Structure），400为下限抗拉强度400MPa，整体表示抗拉强度为400 MPa的普通结构钢。2、SPHC首位S为钢Steel的缩写，P为板Plate的缩写，H为热Heat的缩写，C商业Commercial的缩写，整体表示一般用热轧钢板与钢带。3、SPHD表示冲压用热轧钢板与钢带。4、SPHE表示深冲用热轧钢板与钢带。5、SPCC表示一般用冷

24、轧碳素钢薄板与钢带，相当于中国Q195-215A牌号。其中第三个字母C为冷Cold的缩写。需保证抗拉试验时，在牌号末尾加T为SPCCT。6、SPCD表示冲压用冷轧碳素钢薄板与钢带，相当于中国08AL（13237）优质碳素结构钢。7、SPCE表示深冲用冷轧碳素钢薄板与钢带，相当于中国08AL（5213）深冲钢。需保证非时效性时，在牌号末尾加N为SPCEN。冷轧碳素钢薄板与钢带调质代号：退火状态为A，标准调质为S，1/8硬为8，1/4硬为4，1/2硬为 2，硬为1。表面加工代号：无光泽精轧为D，光亮精轧为B。如SPCC-SD表示标准调质、无光泽精轧的一般用冷轧碳素薄板。再如SPCCT-SB表示标准

25、调质、光亮加工，要求保证机械性能的冷轧碳素薄板。标准号Q/BQB 403-2003 EN 10130-1999 EN 10130-1991DIN 1623-(1)-1983 GB/T5213-2001 Q/BQB 403-1999 BZJ 407-1999 牌 号 DC01（St12）DC01 FeP01 St12 St12 DC03（St13） DC03 FeP03 RRSt13 St13 DC04（St14，St15） DC04 FeP04 St14 SC1 St14，St14F，St14HF， St14ZF， St15 DC05（BSC2） DC05 FeP05 SC2 BSC2 DC0

26、6（St16， St14 -T，BSC 3） DC06 FeP06 SC3 St16，St14 -T，BSC 3 常用材料标准：1.深冲压用冷轧薄钢板与钢带（GB/T5213-1985）2.深冲压用冷轧薄钢板与钢带（GB/T5213-2001）3.冷连轧低碳钢板与钢带（Q/QBQ403-2003）4.优质碳素结构钢冷轧薄钢板和钢带（GB/T13327-1991）5.优质碳素结构钢热轧薄钢板和钢带（GB/T1710-1991）6.优质碳素结构钢热轧钢带（GB/T8749-1988）7.优质碳素结构钢冷轧钢带（GB/T3522-1983）8.连续电镀锌冷轧钢板与钢带（GB/T15675-1995）

27、9.连续热镀锌薄钢板和钢带（GB/T3522-1983）六、 冲压件的表面处理：种类；应用围冲压产品的表面处理种类很多，其中包括电镀（锌镉铜铬锡镍金银等）、静电涂喷、喷漆、电泳、丝网印刷等处理方式。应用比较广泛的有喷塑、喷漆、发黑、电泳、镀锌、镀镍等。其中最为广泛的是电镀。按功能性分类，电镀可分为：1.装饰性电镀，如镀金，镀银，镀铜，镀镍，镀装饰铬等，例如：金属标牌2.功能性电镀，其中包括：防护性电镀，如镀锌；耐磨性电镀，如镀硬铬；提高可焊性电镀，如镀锡；增强导电性，如镀银、镀金。静电喷涂通常用于最外层的面漆与罩光漆以提高涂膜的光亮度与装饰性。最适宜大批量生产。广泛用于电视机、电冰箱等家电行业，轿车、客车等交通运输业与金属制品、家具、建材等行业。电泳涂装在汽车、建材、轻工、家用电器、灯饰等方面也得到了广泛的应用。粉末涂装随着涂装品种和涂装工艺的不断开发，应用围日趋广泛，在化学、电子、兵器、航天、汽车、轻工等众多领域得到应用。七、 冲压件的尺寸标注冲裁件的尺寸基准1. 零件结构尺寸的基准应尽可能与制造时的定