冲压工艺技艺技艺

1、衝壓工藝（一）第一章 簡述冲压是利用冲模在压力机上对板料施加压力使其变形或分离，从而获得具有一定形状、尺寸的零件的一种压力加工方法。冲压主要用于加工板料零件，所以有时好叫板料冲压。常温下进行的板料冲压叫冷冲压。第一節 衝壓加工的特點冲压与其它加工方法比较，具有下列优点： 应用范围广，可冲压金属材料，亦可冲压非金属材料；可加工小型制件，也可加工大型制件；可获得一般形状的零件，也可获得其它加工方法难以加工或无法加工的制件。 冲压是一种高效率的加工方法。大型冲压件的生产率可达每分种几件，高速冲压的小件可达每分钟百件。 冲压件不但能够满足使用要求，并且还具有重量轻、刚度好和外表光滑等特点。 冲压生产的

2、材料利用率高，一般可达70-85%。 操作简单，便于组织生产。 在大批量生产的条件下，冲压件的成本较低。 由于冲压所用毛坯是板料或卷料，一般又是冷态加工，所以在大量生产的情况下，较易实现机械化或自动化。国此，在现代的制造业中，冲压工艺被得到广泛的应用。板料冲压主要的缺点如下： 模具制造周期长，费用高。因此，在小批量生产中受到一定的限制。 冲压适于批量生产，且大部分是手工操作，这样如果不重视安全生产和缺乏必要的防护装置，就易发生事故。因此，提高冲压操作的机械化和自动化，减轻劳动强度，确保安全生产，是一个很重要的问题。第二節 衝壓工序的基本分類由于冲压加工零件的形状、尺寸和精度要求不同，各企业生产

3、规模和生产条件各异，因此，冲压的方法是多种多样的。根据材料的变形特点及工厂现行的习惯，冲压的基本工序可分为分离与塑性变形两类。分离工序是使冲压件与板料沿要求的轮廓线相互分离，并获得一定的断面质量的冲压加工方法。塑料变形工序是使冲压毛坯在不破坏的条件下发生塑料变形（通常又分为弯曲、拉深、成形三类），以获得要求的制件形状和尺寸精度的冲压加工方法。具体分类见下表。分離工序分類工序名称 特点及常用范围 实例 切断 用冲模切断板料，切断线不封闭。 桶箍截断 落料 用冲模沿封闭线冲切板料，冲下来的部分为制件。 桶盖落料 冲孔 用冲模封闭线冲切板料，冲下来的部分为废料。 桶口冲孔 切口 在毛坯或半成品上，沿

4、不封闭线冲缺口，切口部分发生弯曲。 桶底透气口 修边 将制件边缘部分切掉。 喷雾罐盖切边 剖切 把半成品切开成两个或几个制件。 桶箍分切 塑性變形工序分類工序类型 工序名称 特点及常用范围 实例 弯曲压弯把板料弯成一定角度和形状。桶口件 卷圆把板料端部卷圆。锁耳 扭曲把制件扭转成一定角度。折弯在折弯机上进行折弯成各种形状的弯曲件。滚压通过一系列轧辊把平板卷料滚弯成复杂形状。桶箍成形 曲弯把毛坯或半成品在曲弯机上弯成一定形状的制件。拉弯使毛坯在拉伸状态下进行弯曲，适用于曲率半径很大的弯曲件。拉深拉深把平板形毛坯或半成品件制成空心制件，壁部厚度基本不变。桶盖拉深 变薄拉深把空心制件拉深成侧壁比底部

5、薄的制件。成形翻孔把制件上孔的边缘翻出竖立的边缘。桶口翻孔 翻边把已成形的制件外缘，翻出圆弧或曲线状的竖立边缘。桶身翻边 扩口把空心制件的口部扩大。缩口把空心制件的口部缩小。桶口缩径 成形毛坯或制件局部产生拉伸或压缩变形，形成凸出或凹入的形状。提梁 卷边把空心件的边缘卷成一定形状。桶口卷管 胀形把制件的中部胀起，呈凸肚形。桶身胀形 旋压把平板形坯料用小滚轮旋压出一定形状。（分变薄与不变薄两种）桶盖预卷 整形把形状不大准确的制件校正成形。喷雾罐盖 校平校平制件的平直度。板料开平 压印在制件上压出文字或花纹，只在制件厚度的一个平面上有变形。桶盖压字 在实际生产中，为了提高生产效率和产品质量，往往以

6、复合工序的形式出现。如落料冲孔、落料拉伸、修边冲孔工序等。 第二章 衝壓的材料準備第一節 衝壓用材料一、概述冲压用材料与冲压工艺的关系非常密切。材料质量的好坏，将直接影响冲压工艺过程的设计和冲压件质量，甚至影响组织均衡生产。同时，冲压件材料的费用，约占冲压件成本的60-85%，从经济上看，正确地选择材料也是很重要的。冲压用材料，除了必须保证足够的强度以满足产品使用性要求外，还要满足冲压工艺的要求。因此，从工艺的角度出发，存在着一个材料选用问题。例如同是08钢，就有不同的拉深级别和精度等级。不同的拉深级别，表示不同的极限变形程度，它直接影响拉深成形等工序的质量；不同的精度等级，有不同的公差带。公

7、差带范围的大小与弯曲、校平等工序的质量密切相关。因此，这就存在着选用哪一级最合理的问题。综上所述可以看出，冲压用材料对于冲压工艺来说，是一个非常重要的因素。合理地选择材料，对提高产品质量，减轻零件重量，减少材料消耗，降低生产成本，保证均衡生产起到重要的作用。二、冲压工艺对材料的要求冲压工艺对材料的主要要求如下： 应具有良好的塑性材料塑性高低对完成冲压工艺过程有很大的影响。在变形工序中（如压弯、拉深、成形等），塑性好的材料，允许的变形程度大。这样可减少因材质不良而产生的废品。塑性指标一般常用冷弯试验（弯心直径）及杯突试验（杯突值），延伸率和屈强比来衡量。弯心直径越小，杯突值越大，延伸率越大，屈强

8、比越小，则塑性越好。 钢板应具有好的表面质量 表面无缺陷 钢板表面应光洁平整，无缺陷。如有擦伤、麻点、划痕等缺陷，在冲压过程中，有缺陷部位易产生应力集中而引起破裂。 表面平整 材料表面如翘曲不平，影响剪切。冲压时，也会由于定位不稳而造成废品，或因冲裁过程中钢板变形展开而损坏冲头。 表面无锈 如钢板表面有锈，不仅对冲压不利，并将严重地影响模具寿命，而且还影响后续焊接、涂漆工序的正常进行。 厚度公差应符合规定材料厚度公差应符合有关技术标准规定，因为一定的模具间隙，适应于一定的毛坯厚度。厚度超差则影响产品质量，过薄则回弹难以控制，过厚会拉伤制件表面，甚至会损坏设备和模具。三、材料的种类从工艺角度，习

9、惯上有以下几种分法。 按钢板的品质高低分 普通碳素钢板。这类钢板保证机械性能供应的叫A类钢，牌号有A1、A2A7等。保证化学成分供应的叫B类钢，牌号有B1、B2B7等。 优质碳素结构钢。同时保证化学成分和机械性能，牌号分为两组：第一组，普通含锰（Mn）量钢，牌号有05F、08F、10F、10、15F、15、20F、20、25、30、3585等；第二组，较高含锰量钢，牌号有15Mn、20Mn70Mn。另外还有塑性好的普通低合金高强度热轧、冷轧钢板，钢号有09Mn、09MnR、16Mn、16MnR、10Ti、13MnTi等。普通碳素钢，用于平板类零件或变形量小的简单零件。优质碳素结构钢板，主要用于

10、复杂的弯曲件、拉深件和成形件。普通低合金高强度钢多用于受力复杂的关键零件，它不仅能提高零件寿命，还能减薄零件厚度，减轻重量，节省材料和降低成本。按制造方法分 钢板一般分为热轧钢板和冷轧钢板。热轧钢板是坯料在加热状态下轧至所需要的尺寸；冷轧钢板是坯料在热轧状态下轧至一定厚度，然后再在常温状态下轧至所需尺寸。按轧制的形态分 钢板 为冲压使用最广泛的材料，规格尺寸按“GB”、“YB”标准规定，在大量使用钢板的单位，大多数按专用规格尺寸订货供应。 钢带（卷钢） 钢厂将钢板成卷成卷料直接供应，或将卷料纵向切成一定宽度的窄钢带供应。 扁钢 厚度多数为3-8毫米的热轧扁条料，其特点是两侧面为弧状。四、材料检

11、验为了保证产品质量和生产正常进行，进厂的材料必须按“GB”、“YB”及协议书进行复验。只有经复验合格的材料才允许投入生产。 冲压板料的主要检验内容 外观检验 检验表面有无缺陷、外廓尺寸、厚度公差、瓢曲度和侧弯等。 机械性能检验 主要进行拉伸试验，测定强度极限、屈服极限、延伸率等。 化学分析 分析钢中的碳、硅、锰、磷、硫等元素的含量。 金相分析 判定晶粒度大小和均匀程度；判定游离渗碳体和带状组织的级别；判定有无魏氏组织的存在；观察有无缩孔和杂质。 工艺性能检验 主要进行冷弯试验和杯突试验。 钢板标记方法钢板标记举例：钢号20，尺寸精度B，钢板尺寸7501500毫米，表面质量组别II，拉伸级别S级

12、，则标为：第二节 剪切下料在板料冲压中，剪切是最基础的工序之一。剪切的任务是根据冲压工艺的要求，将板料剪成适合冲压工序的片料、条料或其它形状的毛坯。合理地选择剪切设备，正确地排样以及提高剪切工作机械化、自动化程度，对提高剪切件质量、提高生产效率、改善劳动条件、提高材料利用率、降低生产成本都有着重要的意义。 剪切方式根据生产批量的大小、所剪的几何形状和尺寸大小的不同，板料剪切通常采用以下几种方式： 手剪与如剪 用于单件生产的下料或半成品的修整工作。手剪适用于1毫米以内厚的板料。台剪适用于-2.0毫米厚的板料。 卷钢比钢板料价格低。开卷线上的剪切，可根据工艺要求，采用不同形式的自动下料机组。例如，

13、纵向机组是将宽料剪成窄卷料。工艺流程为：宽卷料开卷多辊校平圆盘剪纵剪条料成卷。横剪机组是将宽卷料按工艺要求剪成不同形式的片料。一种是专用剪切机剪切成矩形片料，其工艺流程为：宽卷料开卷多辊校正剪断（专用剪切机或飞剪）；另一种是使用压力机落料，其工艺流程为：宽卷料开卷多辊校正压力机落料。在这种横剪机组上，通过更换冲模，可以冲压任何形状的毛坯，可以多排或混合下料。 剪切力在一般情况下，是不需要计算剪切力的。因为在剪床规格中，已给出最大剪切厚度，只要被剪料厚不超过允许最大板厚便可以了。但剪床允许的最大剪切板厚在设计中一般是以钢25-30（即b=50公斤/毫米2）的强度极限为依据计算出来的。如果被剪板料

14、的强度大于50公斤/毫米2，就需对剪切力进行核算，或选择功率大一档的剪床剪切。剪切力的计算较为专业，我们在此不再详细介绍。 剪切件常见缺陷及其原因分析剪切件常见缺陷及原因分析见下表。这些缺陷不仅引起材料消耗的增加，冲压工序废品的产生，同时还影响到成形、焊接、装配等工序质量。剪切件常见缺陷及原因分析剪切缺陷内容 产生的原因 解决方法 1、外形尺寸及形状超差1、定位和导板不准确2、操作时靠不到位3、板形翘曲度大，有侧弯、端头斜 1、重新调整定位2、认真操作3、采用临时工艺校直和先剪出一基准面 2、弯曲线与毛坯板料轧纹方向的夹角不对1、操作不认真2、管理不善3、工艺排样错误 1、认真按工艺要求操作2

15、、加强管理3、改进工艺排样 3、毛刺大1、剪切间隙过大2、剪刃钝 1、调整刃口间隙2、磨锋或更换刀片 4、扭曲1、剪床斜角过大2、剪切板料窄而厚 1、调整剪刃角度2、采取校平措施或使用平口剪床 第三章 衝壓工藝第一节 冲 裁冲裁是利用冲模使材料分离的一种冲压工艺方法，它是切断、落料、冲孔、修边、剖切、切口等工序的总称。根据材料分离形式不同，冲裁工序可分为两大类：以破坏形式实现分离的一般冲裁，简称冲裁；以变形形式实现分离的称精密冲裁。制桶冲压件多属一般冲裁。一、板料的冲裁过程及分析冲裁时，板料的分离过程，按其特点，可分为三个阶段。第一阶段：毛坯在凸模作用下，表面承受弹性压缩和弯曲，并略有挤入凹模

16、洞口的情况。板料与凸模、凹模接触处形成很小的圆角，此时材料内应力没有超过材料的屈服极限，所以这上阶段叫弹性变形阶段。第二阶段：凸模继续下降，材料内应力达到屈服极限，部分金属被挤入凹模洞口，产生塑剪变形，形成光亮带。由凸模与凹模之间存在着间隙，毛坯发生弯曲和轻微拉伸，材料在凸模和凹模刃口部分产生应力集中，一直到开始出现细微裂纹。这一阶段叫塑性变形阶段。第三阶段：随着凸模继续下行，已形成的上、下两面微裂纹将扩大，并向材料内部延伸。当上下两条裂纹相遇重合，材料便剪断分离，开成粗糙的断裂带，留在冲裁制件上。以后再向下行，可使已经开始形成的毛刺作不同程度的拉长，最后也留 在冲裁件上。这一阶段叫剪断阶段。

17、冲裁断面的这四个部分塌角、光亮带、剪裂带和毛刺在整个断面上所占的大小比例并非一成不变。它随材料的种类、状态、材料厚度和冲裁条件的不同而变化。对塑性差的材料，靠塑性流动而形成的光亮带和塌角的这两部分所占比例要小，断面大部分是剪断面。而塑性良好的材料，其光亮带所占比例大，它随冲裁条件（间隙、刃口形状和刃口状态等）的改变而改变。如间隙比较大时，光亮带就要小一些，剪裂部分要大一些，塌角、毛刺也都较大，且弓弯现象也显著。间隙较小时，光亮带变大，塌角、斜度、弓弯现象减小。二、冲裁间隙冲裁间隙就是凹模和凸模之间的尺寸差，通常用Z来表示直径（双边）上的间隙数值。 间隙的影响冲裁间隙的大小对冲裁件断面质量和尺寸

18、精度、冲裁力、卸料力、推件力以及模具寿命均有较大的影响。所以对冲裁工序来说，冲裁间隙是一个极为重要的工艺参数。 间隙对冲裁件断面质量的影响 如间隙合理，上下面出现的裂纹相互重合，所得断面光洁、略带斜度。如间隙过小，上、下面裂纹相互不重合，隔着一定距离，互相平行，最后在其间形成毛刺和层片，并产生两个光亮带。如间隙过大，会使薄料拉入间隙中，形成拉长的毛刺，对于厚料，则形成很大的塌角。如果间隙分布不均，则小的一边形成双光亮带，大的一边则形成很大的塌角。 间隙对尺寸精度的影响冲裁件的实际尺寸与公称尺寸的差别，反映了冲裁件的尺寸精度，差值越小则精度越高。这个差值包括两个方面的偏差，一是冲裁件与凸模或凹模

19、尺寸的偏差，一是凸模或凹模本身的制造偏差。冲裁件与凸、凹模尺寸的偏差，主要是制件从凹模内推出（落料）或从凸模上卸下（冲孔）时，由于材料的回弹造成的。偏差可能是正的，也可能是负的。影响这个偏差值的因素有：凸、凹模间隙板料性质制件形状与尺寸。而主要的则是凸、凹模间隙。若间隙过大，冲裁时材料的拉伸变形大，冲裁后的回弹会使落料件尺寸缩小，而使孔的尺寸增大。模具制造的精度及结构形式对尺寸精度也有很大的影响。 间隙对冲模寿命的影响冲裁时，板料对凸模与凹模刃口产生侧压力。间隙偏小，侧压力增大，摩擦力也增大，使刃口磨损加剧，使用寿命下降；间隙偏大，毛坯弯曲相应增大，使刃口端面上的压应力分布不均匀，容易崩刃或产

20、生塑性变形，降低使用寿命。 间隙对冲裁时各种力的影响间隙值增大时，冲裁力有一定程度的减小，卸料力和推料力也随之降低。反之，各种力均随之增加。 间隙的选择凸、凹模间隙对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命都有很大的影响。因此。在设计制造模具时，一定要选择一个合理的间隙。但是分别以断面质量、尺寸精度、冲裁力等方面的要求各自确定的鸽合理间隙并不是同一数值。同时，要考虑模具的制造偏差及磨损。所以设计制造时通常是选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内就可冲出良好的制件。这个范围的最小值称最小的合理间隙，最大值称最大合理间隙。考虑到模具在使用过程中的磨损，制造模具时，要采用最小合理间隙值。确定合理间

21、隙的方法有理论确定法，经验确定法。也可以直接查表来确定间隙。 间隙方向的确定间隙的方向是根据制件的要求和工序的性质来决定的。落料时，制件尺寸决定于凹尺寸，故应以凹模为基准，间隙取在凸模上。由于凹模在使用过程中会磨损，使落料尺寸增大，因此凹模公称尺寸应取制件尺寸公差范围内的较小尺寸，即取接近下偏差的尺寸。冲孔时，制件孔的尺寸决定于凸模尺寸，间隙取在凹模上。考虑使用过程中的磨损，凸模公称尺寸应取制件孔的尺寸公差范围内较大的尺寸，即取接近上偏差尺寸。三、冲裁时的各种力 冲裁力冲裁力是指材料分离时的最大抗剪能力。它是由制件的剪切长度、材料厚度、机械性能、冲模的间隙数值与凸、凹模刃口的利钝状况决定的。冲

22、裁力是选择压力机吨位的重要依据，也是检验模具强度所忙必需的数据。 退料力、推出力、顶出力在冲裁中，由于材料在冲裁后发生回弹及材料与凸、凹模间磨擦的存在，使得一部分材料梗塞在凹模洞口内，而余下的材料则紧箍在凸模上，为了退下包在凸模上的材料所需的力叫退料力。顺着冲裁方向推出卡在凹模里的料所需的力，叫推出力。逆着冲裁方向顶出卡在凹模时的材料所需的力叫顶出力。 减少冲裁力的方法 波浪刃口平刃口冲裁时，冲裁是同时进行的，工作负荷性质带有冲击性，振动大，噪声大。波浪刃口不是同时冲裁，材料是逐步分离的。因此能减少冲裁力和减少冲裁时的振动和噪声。采用波浪刃口的缺点是工作行程相对加长，刃口接触面大，要求垂直度高

23、，工作部分较易磨损。采用波浪刃口时，为了得到平整的制件，落料时，凸模要做成平的，波浪刃口作在凹模上。训孔时则相反，凹模做成平的，波浪刃口作在凸模上。 阶梯凸模在多孔冲裁时，为了减小冲裁力，使冲裁力不同时产生，可将凸模排列成阶梯式。阶梯式凸模不仅能减少冲裁力，而且在多个直径相差悬殊、距离又很近的凸模冲孔时，还能避免小直径凸模由于承受板料变形而产生的挤压力所造成的折断或倾斜，从而减少磨损、提高寿命。所以一般将直径小的凸模作成短的，但在边续模中，则将不带导正销的凸模作成短。各阶梯凸模的分布应注意对称，并使其各瞬时的冲裁合力接近压床的压力中心，以避免冲压过程中压力机械承受的偏载荷过大而引起不正常的磨损

24、。四、提高冲裁件质量的方法在一般冲裁中，由于间隙的作用，冲裁断面不可避免地存在着带有斜度的剪裂带。斜度的大小与间隙的大小成正比。在正常的情况下，冲裁断面只有三分之一厚度表面为光洁的剪切面，其余均为粗糙的断裂面。当冲裁件的剪切面作为工作表面或装配表面时，采用一般冲裁工艺就不能满足使用要求。因此，必须采用特种冲裁方法，以满足产品尺寸的精度和截面光洁度的要求。下面介绍几种提高冲裁件质量的方法。 整修整修的目的，就是切除带有斜度的剪裂带来代替切削加工，一般是采用小间隙或负间隙。整修的优点是可获得较高的精度和光洁度，制件的塌角和毛刺也小。缺点是定位要求高，切屑不易排除，效率低于精冲。 挤光挤光是一种无切

25、屑的加工方法，目的与整修相同。它是利用凹模上的反锥挤光制件断面。挤光后的质量低于整修和精冲，效率低于精冲。 小间隙圆角刃口冲裁采用小间隙圆角刃口的冲裁方法，冲孔时，凸模做成圆角；落料时，凹模做成圆角。小间隙圆角刃口冲裁的目的是增强压应力，减轻应力集中现象，提高材料塑性，抑制冲裁过程中的裂纹，使制件不产生撕裂带，从而获得光洁的断面。但塌角、毛刺较大。 负间隙冲裁负间隙冲裁是用比凹模直径大的凸模和采用直径大的凹模圆角半径的凹模进行冲压的方法。它带有正挤压的加工性质，所以又称挤压冲裁。 往复冲裁往复冲裁具有毛刺小、圆角带小、剪断带宽等优点。往复冲裁的过程：第一步冲裁深度一般为料厚的25%，第二步反方

26、向冲下制件。由于断面采到侧压力，成为压缩冲裁，所以能得到良好的断面。缺点是模具结构比较复杂。 精密冲裁精冲是提高制件质量经济而有效的方法。其工艺过程为：起始位置；模具闭合，压料圈、顶料器压紧毛坯；在压料力和顶料反力的作用下冲裁；冲裁完毕；模具开启，从凸模上卸下余料，从凹模内推出制件；取下次制件和余料，并送料，准备下一循环。精冲的要领是使毛坯在冲裁过程避免出现剪裂而产生塑性剪切，并使制件和板料在冲裁过程中始终保持为一个整体，直到终了才分离。在精冲模具上采用小间隙和带有小圆角的凹模刃口，并用V形环强力压料。这样，在冲裁过程中，在压料力、冲裁力和顶料反力的作用下，毛坯的变形区处于三向受压状态，提高了

27、冲裁周界材料的塑性，消除了材料剪切区的拉应力，避免了在冲裁结束前制件和板料的分离，防止材料在冲裁过程中的拉伸流动，从而达到了精冲的目的。五、冲裁件常见缺陷及其原因分析冲裁件常见的缺陷有：毛刺、制件表面翘曲不平，尺寸精度超差等。 毛刺在冲裁加工中，产生不同程度的毛刺，一般来讲是很难避免的。其影响因素有以下几方面。 间隙 冲裁间隙过大、过小或不均匀，均可产生毛刺。造成间隙过大、过小和不均匀的因素有： 模具工作部分的尺寸精度不符合冲模图纸的规定。 凸模或凹模有反梢（反锥），使冲裁过程中的间隙发生了变化。 导向部分间隙大。如导柱与衬套的配合间隙或斜楔冲裁的导向板间间隙过大均能引起冲裁过程中间隙的变化。 装配误差。如凸模与凸模固定板装配垂直，或者凸模与固定板孔配合部分已磨损，或者是固定凸模或凹模位置的定位销位置不准，都会造成凸模与凹模相对位置发生偏差而使间隙不均。 安装误差。如冲模上下底板表面在安装时未擦干净，或上模螺钉紧固不当而引起工作部分倾斜。 冲模结构不合理。如冲模或冲模工作部分刚度不够，在冲裁过