冲压工艺基础知识概述

1.1冲压工艺特点及应用1.2冲压工艺分类1.3冲压材料1.4冲压设备1.5冲压常用标准1.6冲压技术现状及发展第1章冲压工艺基础知识能力要求

了解冲压的应用，能根据冲压件的结构特征初步判断出该冲压件所需的基本冲压工序熟悉冲压材料的种类及供应规格熟悉常用冲压设备的类型及适应工艺冲压过程现场录像——普通冲压冲压过程现场录像——普通冲压冲压过程现场录像——自动冲压冲压过程现场录像——自动高速冲压1.1.1

冲压的概念日常生活用品1.1冲压工艺特点及应用食品行业电机行业仪器、仪表行业家用电器器、电脑脑行业空调背板洗衣机滚筒电子行业业接插件端端子电子行业业汽车行业业航空业及及军事苏33舰载战斗斗机美国F18战斗机什么是冲冲压？在常温下，利用用冲模在压力机上对金属属（或非非金属））板料施加压力力，使其其产生分离或塑性变形形，从而得得到具有有一定形形状、尺尺寸和性性能的零零件。分离塑性变形形冲压的概概念⑴冲压是在常温下进行的,即不需加热,故又叫冷冲压。⑵冲压加工的对象都是板料，故又称为板料冲压。⑶冲压是由设备和模具完成其加工过程的，需具备三个要素：冲床(设备）、模具、原材料。⑷冲压是塑性变形的基本形式之一。由冲压概概念可知知：⑴生产产率高，，操作简简单，便便于实现现机械化化和自动动化。1.1.2冲压的特特点及应应用⑶材料料利用率率高，一一般可达达70%~85%，有的高高达95%。⑷可得得到其它它加工方方法难以以加工或或无法加加工的形形状复杂杂的零件件，如薄壳拉深深件。⑸可得得到重量量轻，刚刚性好，，强度大大的零件件。⑹不需需要加热热，可以以节省能能源，且且表面质质量好。。(7)大量生产产时，产产品成本本低。⑵尺寸寸精度高高，互换换性好。。由此可见见，冲压压能集优质、高高效、低低能耗、、低成本本于一身，，这是其其它加工工方法无无法与之之相比拟拟的，因因此冲压压的应用用十分广广泛，如如汽车，，拖拉机机行业中中，冲压压件占60%~70%，仪器仪仪表占到到60~70%，还有日日常生活活中的各各种不锈锈钢餐具具等等。。从精细细的电子子元件，，仪表指指针到重重型汽车车的覆盖盖件和大大梁以及及飞机蒙蒙皮等均均需冲压压加工。。冲压加工工的缺点点传统加工工方法和和手段及及传统模模具材料料自动叠铆级进模：98万元模具制造造周期长长，成本本高。车门板修边冲孔模：98万元如采用低低熔点合合金材料料制造模模具采用快速速原型制制造技术术制造模模具采用经济济模具。。但随着先进的模模具加工工技术及非传统意意义上的的模具材材料的出现，，这种缺缺点也可可逐渐被被克服。。缺点将不不复存在在总之，模模具工业业是一一个国家家的基础础工业，，模具设设计与模模具制造造水平的的高低已已成为衡衡量一个个国家产产品制造造水平的的高低。。发达国国家非非常重重视模模具的的发展展，日日本认认为：：“模模具就就是进进入富富裕社社会的的原动动力””；德德国：：“金金属加加工业业中的的帝王王”；；罗马马尼亚亚：““模具具就是是黄金金”；；模具具在国国际上上被认认为是是点石石成金金的行行业。。不过过这里里的模模具还还包括括塑模模、锻锻模、、压铸铸模、、橡胶胶模、、食品品模、、建材材模等等等，，但目目前以以冷冲冲模和和塑料料模的的应用用最广广，各各占40%左右。。1.2冲压工工艺分分类1.按变形形性质质分类类分离工工序成形工工序（1）分离离工序序冲压成成形时时，被被加工工材料料在外外力作作用下下产生生变形形，当当变形形区材材料受受到的的剪切切应力力达到到材料料的抗抗剪强强度，，材料料便产产生剪剪切而而分离离，从从而形形成一一定形形状和和尺寸寸的零零件。分离工工序主主要有有剪裁裁、冲冲孔、、落料料、切切口、、剖切切等。。DDDD落料剪切分离工工序示示意有分离离现象象发生生，但但不改改变空空间形形状表1-1分离工工序表1-1分离工工序（（续））冲压成成形时时，被被加工工材料料在外外力作作用下下，变变形区区材料料所受受到的的等效效应力力达到到材料料的屈屈服极极限σs，但未未达到到强度度极限限σb，使材材料只只产生生塑性性变形形，从从而得得到一一定形形状和和尺寸寸的零零件。。成形工工序主主要有有弯曲曲、拉拉深、、翻孔孔、缩缩口、、胀形形等。。（2）成形形工序序D只改变变毛坯坯形状状，不不发生生分离离成形工工序示示意表1-2成形工工序表1-2成形工工序（（续））伸长类类成形形：变变形区区的最最大主主应力力为拉拉应力力，其其破坏坏形式式为拉裂裂，特特征是是厚度度减薄薄。压缩类类成形形：变变形区区的最最大主主应力力为压压应力力，其其特征征是厚厚度增厚厚，破破坏形形式为为起皱皱。2.按变形形区受受力性性质分分拉深——压缩类类成形形胀形——伸长类类成形形3.按基本本变形形方式式分冲裁弯曲拉深成形4.按工序序组合合形式式分单工序序冲压压复合冲冲压级进冲冲压1.3冲压材材料冲压对对板料料的基基本要要求满足使使用性性能要要求满足冲冲压工工艺的的要求求满足使使用性性能要要求是是第一一位的的，在在满足足使用用性能能要求的的前提提下尽尽可能能地满满足冲冲压工工艺要要求。。1.3.1冲压材材料的的工艺艺要求求1.冲压成成形性性能冲压成成形性性能是指板板料对对冲压压工艺艺的适适应能能力。两种失失稳：：拉伸失失稳—在拉应应力的的作用用下出出现局局部缩缩颈或或断裂裂；压缩失失稳—在压应应力的的作用用下失失稳起起皱。。前者如如低碳碳钢拉拉伸实实验中中的缩缩颈现现象，，后者者如压压杆失失稳现现象。。这样就就有了了成形极极限，有总总体成成形极极限和和局部部成形形极限限之分分，成成形极极限愈愈高说说明冲冲压成成形性性能愈愈好。。（1）抗破裂裂性是指板板料在在变形形中抵抵抗破破坏的的能力力。（2）贴模性性是指板板料在在冲压压成形形过程程中取取得与与模具具形状状一致致的的能力力。（3）定形性性是指零零件脱脱模后后保持持其在在模内内所得得形状状的能能力。。如何衡衡量板板料的的冲压压成形形性能能？板料的的冲压压成形形性能能可以以通过过板料料的力力学性性能指指标来来衡量量。力力学性性能指指标可可通过过试验验获得得。板料冲冲压成成形性性能试试验方方法：：直接试试验：采用用专用用设备备直接接模拟拟实际际冲压压工艺艺过程程进行行试验验。间接试试验：采用用通用用设备备，通通过拉拉伸、、剪切切、硬硬度度测试试、金金相试试验等等方法法获得得材料料的有有关性性能指指标。。（1）直接接试验验方法法如锥杯杯试验验（GB/T15825.6-2008)（2）间接接试验验方法法如低碳碳钢的的拉伸伸试验验等（1）总延延伸率率δ与均匀匀延伸伸率δbδ好→允许产产生较较大的的塑性性变形形（2））屈强强比σs/σbσs/σb小→抗破裂裂性、、定形形性、、贴模模性好好（3））弹性性模量量E弹性模模量E大→定形性性好影响冲冲压成成形性性能的的力学学指标标（4）硬化化指数数nn大→不易产产生裂裂纹（5）塑性性应变变比γγ=εεb/εt大→抗破裂裂性好好（6）塑性性应变变比各各向异异性系系数Δγ=（γ0+γ90-2γ45）/2大→各各相异异性愈愈严重重2.对化学学成分分的要要求钢中一一些元元素的的含量量不同同会导导致材材料的的塑性性、脆脆性不不同。。3.对金相相组织织的要要求不同的的金相相组织织会导导致材材料具具有不不同的的强度度，塑塑性等等力学学性能能。。4.对表面面质量量的要要求要求表表面光光滑、、无氧氧化皮皮、裂裂纹、、划伤伤等缺缺陷。。5.对材料料厚度度公差差的要要求一定的的厚度度对应应一定定的模模具间间隙，，材料料厚度度公差差应符符合国国标。。1．常用用冲压压材料料金属板板料：：黑色金金属；；有色色金属属非金属属板料料：胶胶木板板、橡橡胶板板、塑塑料板板等1.3.2常用冲冲压材材料及及下料料方法法金属板板料规规格：：钢带带、钢钢板、、纵切切钢带带等钢板和和钢带带的尺尺寸范范围（（GB/T708-2006）1）钢板板和钢钢带（（含纵纵切钢钢带））的公公称厚厚度为为0.3mm~4.0mm之间，，公称称厚度度在1mm以下的的钢板板和钢钢带有有按0.05mm倍数的任任何尺尺寸；；公称称厚度度在1mm以上的的钢板板和钢钢带有有按0.1mm倍数的的任何何尺寸寸。2）钢板板和钢钢带的的公称称宽度度在600mm~2050mm之间，，有按按10mm倍数的的任何何尺寸寸。3）钢板板的公公称长长度在在1000mm~6000mm之间，，按50倍数的的任何尺寸寸。4）根据据需方方要求求，经经供需需双方方协商商，可可以供供应其其他尺尺寸的的钢板板和钢带带。2.冲压材材料的的下料料方法法（1）剪板板机下下料（2）圆盘盘剪床床下料料（3）其他他下料料方法法激光切切割机机等离子子切割割机高压水水切割割机电火花花线切切割机机电冲剪剪等1.4冲压设设备冲压设设备的的选用用原则则：冲压工工序的的性质质：分分离或或成型型工序序冲压力力的大大小：：开式式、闭闭式模具结结构形形式模具闭闭合高高度、、轮廓廓尺寸寸生产批批量生产成成本产品质质量结合单单位现现有设设备条条件冲压设设备类类型按照滑滑块驱驱动力力不同同有机机械压压力机机、液液压机机和气气压机机等；；按照床床身的的结构构不同同有开开式和和闭式式压力力机等等；按照滑滑块数数量不不同有有单动动（一一个滑滑块））、双双动（（2个滑块）压压力机机等；；按照连连杆数数量不不同有有单点点（一一个连连杆））、双双点（（2个连杆）、、四点点（四四个连连杆））压力力机等等……开式曲柄压力机数控转塔冲床多工位压力机液压机闭式单点曲柄压力机闭式双点曲柄压力机1.曲柄压压力机机工作作原理理及主主要组组成曲柄连连杆机机构：：由曲曲轴，，连杆杆和滑滑块一一起组组成曲曲柄连连杆机机构，，其中中连杆杆长度度可调调节，，适合合不同同尺寸寸的模模具。。（1）工作作机构构（2）传动动系统统电动机机、皮皮带、、飞轮轮、齿齿轮等等组合合（3）操作作系统统空气分分配系系统、、离合合器、、制动动器、、电气控控制箱箱等（4）支支承承部部件件机身身：：开开式式、、闭闭式式（5）辅辅助助系系统统气路路系系统统、、润润滑滑系系统统（6）附附属属装装置置（1）型型号号1）锻锻压压机机床床类类别别：：J--机械械压压力力机机D--锻机机Y--液压压压压力力机机A--剪切切机机Z--自动动压压力力机机W--弯曲曲校校压压机机C--锤T--其它它2）曲曲柄柄压压力力机机代代号号说说明明JB23-63AJ--压力力机机类类别别B--变型型设设计计代代码码2--压力力机机的的列列别别3--压力力机机的的级级别别63--公称称压压力力A--改进进设设计计号号2.压力力机机的的型型号号和和技技术术参参数数63T开式式双双柱柱可可倾倾式式第第二二种种改改进进型型压压力力机机（2）技技术术参参数数1）公公称称压压力力F2）公公称称压压力力行行程程SF3）滑滑块块行行程程S上死死点点→→下下死死点点4）滑滑块块行行程程次次数数n上死死点点→→下下死死点点→→上上死死点点5）压力力机机的的闭闭合合高高度度6）工工作作台台板板及及滑滑块块底底面面尺尺寸寸7）喉喉深深C8）模模柄柄孔孔尺尺寸寸指滑滑块块在在下下死死点点前前某某一一位位置置滑滑块块所所具具有有的的压压力力。。公称称压压力力：压力力机机许许用用压压力力曲曲线线：：冲裁裁、、弯弯曲曲时时压压力力机机的的吨吨位位应应比比计计算算的的冲冲压压力力大大30%左右右。。压力力机机的的许许用用压压力力曲曲线线1──压力力机机许许用用压压力力曲曲线线2──冲裁裁工工艺艺冲冲裁裁力力实实际际变变化化曲曲线线3──拉深深工工艺艺拉拉深深力力实实际际变变化化曲曲线线滑块块下下滑滑到到距距下下极极点点某某一一特特定定的的距距离离Sp或曲曲柄柄旋旋转转到到距距下下极极点点某某一一特特定定角角度度α时，，所所产产生生的的冲冲击击力力称称为为压压力力机机的的公公称称压压力力。。实际际冲冲压压力力曲曲线线与与与压压力力机机许许用用压压力力曲曲线线不不同同步步。。拉深深时时压压力力机机吨吨位位应应比比计计算算出出的的拉拉深深力力大大60%～100%。压力力机机的的闭闭合合高高度度：压力力机机的的装装模模高高度度：模具具的的闭闭合合高高度度：理论论上上为为：实用用上上为为：模具具闭闭合合高高度度与与装装模模高高度度的的关关系系指滑滑块块在在下下止止点点时时，，滑滑块块底底面面到到工工作作台台上上平平面面（（即即垫垫板板下下平平面面））之之间间的的距距离离。。指压压力力机机的的闭闭合合高高度度减减去去垫垫板板厚厚度度的的差差值值。。指冲冲模模在在最最低低工工作作位位置置时时，，上上模模座座上上平平面面至至下下模模座座下下平平面面之之间间的的距距离离。。Hmin-H1≤H≤≤Hmax－H1Hmin-H１＋10≤≤H≤≤Hmax-H１－51.5冲模模常常用用标标准准1.国家家标标准准（（GB或GB/T，T为推推荐荐标标准准））2.机械械行行业业标标准准（（JB/T）冲模模部部分分标标准准名名称称及及代代号号1.6冲压压技技术术的的现现状状与与发发展展1.6.1冲压压技技术术的的现现状状1．冲冲压压模模具具市市场场情情况况2．冲冲压压成成形形工工艺艺与与理理论论研研究究3．冲冲压压模模具具设设计计与与制制造造4．冲冲压压技技术术的的数数字字化化与与信信息息化化5．冲冲压压设设备备及及自自动动化化6．冲冲压压模模具具标标准准化化及及专专业业化化1.6.2冲压压技技术术的的发发展展趋趋势势1．产产品品发发展展重重点点2．技技术术发发展展重重点点3．其其他他发发展展重重点点1.我国国冲冲压压技技术术现现状状技术术落落后后、、经经济济效效益益低低。。主要要原原因因：：①冲压压基基础础理理论论与与成成形形工工艺艺落落后后；；②模模具具标标准准化化程程度度低低；；③模模具具设设计计方方法法和和手手段段、、模模具具制制造造工工艺艺及及设设备备落落后后；；④模模具具专专业业化化水水平平低低。。所以以，，结结果果导导致致我我国国模模具具在在寿命命、、效效率率、、加加工工精精度度、、生生产产周周期期等方方面面与与先先进进工工业业发发达达国国家家的的模模具具相相比比差差距距相相当当大大。。五、、冲冲压压技技术术现现状状与与发发展展方方向向第一一章章冲压压模模具具设设计计与与制制造造基基础础1.6冲压压成成形形与与模模具具技技术术概概述述第一一章章冲压压模模具具设设计计与与制制造造基基础础2.冲压压技技术术发发展展方方向向产品品市市场场变变化化：：技术术发发展展：：牵引引推动动冲压压模模具具设设计计与与制制造造技技术术正正由由手手工工设设计计、、依依靠靠人人工工经经验验和和常常规规机机械械加加工工技技术术向向以以计计算算机机辅辅助助设设计计（（CAD）、、数数控控切切削削加加工工、、数数控控电电加加工工为为核核心心的的计算算机机辅辅助助设设计计与与制制造造（CAD/CAM）技技术术转转变变。。五、、冲冲压压技技术术现现状状与与发发展展方方向向（（续续））多品品种种、、少少批批量量，，更更新新换换代代速速度度快快计算算机机技技术术、、制制造造新新技技术术(1)冲压压成成形形理理论论及及冲冲压压工工艺艺加强强理理论论研研究究，，开开展展CAE技术术应应用用。开发发和和应