冲压材料性能要求
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（4）冲压加工的分类
▪ 1、分离工序 ▪ 定义：是在冲压过程中使冲压件与板料沿一定的
轮廓线相互分离的工序。如落料、冲孔、切断和 修整等。 ▪ 应用特点：多用于生产有孔的、形状简单的薄板 件（一般铝板≤3mm，钢板≤1.5mm）以及作为成 形过程的先行工序或者为成形过程制备料坯。
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实用文档Biblioteka （5）塑性应变比r▪ 是表示板材各向异性性能的参数。
▪ 由于板材在制造过程中要经历轧制与退火等工艺 ，结果使板材形成结晶方位趋于一致的结构组织 ，在宏观上表现为各向异性，即在不同的方向上 板材的性能有一定的差异。
▪ r值越大，拉伸性能越好。其值等于应变宽度与
应变厚度之比。
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对冲压材料的要求还有：
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（二）冲压常用材料
冲压最常用的材料是金属板料，有时也 用非金属板料，金属板料分黑色金属和有色金属 两种。黑色金属板料按性质可分为： ▪ 1)普通碳素钢钢板 如Q195、Q235等。 ▪ 2)优质碳素结构钢钢板 这类钢板的化学成分和 力学性能都有保证。其中碳钢以低碳钢使用较多 ，常用牌号有：08、08F、10、20等，冲压性能 和焊接性能均较好，实用用文以档 制造受力不大的冲压件
280～320
400～600
160
200
240
300
260
300
300
380
2实4用0 文档
300
280
350
伸长率δ/%
屈服强度σs / MPa
26
—
28～33 21～25 15～19
32 32 29 25 16 12 21 40 25 4 19 12
200 240 280 180 200 210 250 360 400 — 200 50～80 — 50 —
▪ 如果屈服强度高——影响冲压件的尺寸精度。
▪ 屈强比低。
▪ 一般的计算中，冲压材料的剪切应力τ=0.8*抗
拉强度σb。
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（2）延伸率
▪ 如果板材的延伸率大，对所有的伸长类冲 压成形都是有利的。
▪ 当延伸率大时，胀形、翻边的成形极限也 大。
▪ 大多数的优质冲压钢都具有较高的均匀延
伸率。
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▪ 分类：修整冲裁件的外形称外缘修整，修 整冲裁件的内孔称内孔修整。
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2、成型工序——使坯料发生塑性变形而成一定形状和尺
寸的工件。
名称 弯曲 拉深 翻边 胀形 缩口 挤压
卷圆 扩口 校形
工序特征 用模具将板料弯曲成一定角度的零件，或将已弯件再弯。 用模具将板料压成任意形状的空心件，或将空心件作进一步变形 用模具将板料上的孔或外缘翻成直壁 用模具对空心件施加向外的径向力，使局部直径扩张。 用模具对空心件口部施加由外向内的径向压力，使局部直径缩小。 把毛坯放在模腔内，加压使其从模具空隙中挤出，以成形空心或实心 零件。 把板料端部卷成接近封闭的圆头，用以加工类似铰链的零件。 在空心毛坯或管状毛坯的某个部位上使其径向尺寸扩大的变形方法。 将工件不平的表面压平；将已实用弯文曲档 或拉深的工件压成正确的形状
▪ 1）塌角带 ▪ 2）光亮带 ▪ 3）断裂带 ▪ 4）毛刺区
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③特征与材料（板料材料）塑性的关系
▪ 断面质量受冲裁条件的不同而不同，如刃口间隙 ，刃口形状，锋利程度，冲裁力、润滑条件，板 料质量（表面质量），板料种类（性能）。
▪ 冲压生产要求冲裁件有较大的光亮带，尽量减少 断裂区域的宽度。
工序名称 工序特征
应用范围
落料
用模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分 用于制造各种形状的
为工件。
平板零件
冲孔
用模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分 用于冲平板件或成形
为废料。
件上的孔
切断
用剪刀或模具切断板料，切断线不是封 多用于加工形状简单
闭的。
的平板零件
切边
用模具将工件边缘多余的材料冲切下来。主要用于立体成形件
▪ 材料塑性越好，光亮带越大，断裂带越小，同时 ，圆角毛刺亦增大。
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（2）修整
▪ 定义：利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄 层金属，以切掉冲裁件上的剪裂带和毛刺，从而 提高冲裁件的尺寸精度（IT6~IT7），降低表面 粗糙度值（Ra0.8~1.6um）。
▪ 机理：修整的机理与冲裁完全不同，而与切削加 工相似。 大间隙冲裁件——板厚10% 小实间用文隙档 冲裁件——板厚8%以下
10
340
30
7
3
35
—
20
200
40
100
25
—
三、冲压模具
（一）冲压模具工作零件材料的要求 ▪ 冲压模具工作时要承受冲击、振动、摩擦
、高压和拉伸、弯扭等负荷，甚至在较高 的温度下工作（如冷挤压），工作条件复 杂，易发生磨损、疲劳、断裂、变形等现 象。
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1、冲裁模材料的要求
▪ 对于薄板冲裁模具的工作零件用材要 求具有高的耐磨性和硬度，而对厚板冲裁 模具除了要求具有高的耐磨性、抗压屈服 点外，为防止模具断裂或崩刃，还应具有 高的断裂抗力、较高的抗弯强度（抵抗弯 曲不断裂的能力）和韧性。
（3）加工硬化n
▪ 定义：在拉伸加工过程中会使材料产生硬化现象 ，这种现象，一般称为加工硬化。
▪ 原因：材料承受一定塑性变形后，在于同方向施 加负荷力将使其降伏点上升，从而增加必要的变 形抵抗以对抗塑性变形之再产生。
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▪ n值高的材料会发生以下行为：
（1）继续进行加工会造成材料硬化，伸长量减少而 使加工不易；
▪ ①厚度精确、均匀。冲压用模具精密、间隙小， 板料厚度过大会增加变形力，并造成卡料，甚至 将凹模胀裂；板料过薄会影响成品质量，在拉深 时甚至出现拉裂。
▪ ②表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹 等。一切表面缺陷都将存留在成品工件表面，裂 纹性缺陷在弯曲、拉深、成形等过程可能向深广 扩展，造成废品。
（2）继续进行加工将会抑制局部变形，得到一致 的变形。
▪ n值低的材料会发生以下行为：
继续进行加工会引起局部的变形，弱的部分甚至破断。
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（4）硬度
▪ 一般来说，硬度越低，塑性越好。 ▪ 但是，材料的硬度偏高，弱碳化物球化率在90%
以上，也能得到良好的冲裁面。反之，材料的硬 度偏低，但球化不充分，也会使冲裁面撕裂。 ▪ 因此，硬度是判断是否适合剪切的宏观指标，而 金属组织（碳化物的均匀性和球化程度）是判断 是否适合冲裁的微观指标。
▪ 目前，可冲压的材料不仅是低碳钢，而且 还有不锈钢、铝及铝合金。
▪ 一般以含碳量≤0.25%及抗拉强度小于 650N/mm2的材料为主。
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冲压对金属材料的冲压性能要求：
▪ （1）具有良好的机械性能及较大的变形抗力 金属材料的机械性能是指抗拉强度、
屈服强度、延伸率、硬度、塑性、应变比等。 ▪ （2）具有理想的金相组织结构
（1）拉深 ①拉深过程
▪ 定义：利用模具使冲裁后得到的平板坯料变形成 开口空心零件的工序。
▪ 设备：液压机或者压力机。
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②拉深中的废品
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(2)弯曲
▪ 弯曲是将坯料弯成具有一定角度和曲率的 变形工序。
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二、冲压工件材料的力学性能要求
▪ 冲压材料是影响零件质量和模具寿命的重 要因素。
▪ 3)低合金结构钢板 常用的如Q345（16Mn ）、Q295（09Mn2）。用以制造有强度要求 的重要冲压件。
▪ 4)电工硅钢板 如DT1、DT2。 ▪ 5)不锈钢板 如1Cr18Ni9Ti，1Cr13等，用
以制造有防腐蚀防锈要求的零件。
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▪ 常用的有色金属有铜及铜合金（如黄铜） 等，牌号有T1、T2、H62、H68等，其塑性 、导电性与导热性均很好。
称锻压。
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（2）冲模
▪ 冲模是将材料（金属或非金属）批量加工 成所需冲件的专用工具。
▪ 冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构 成冲压加工的三要素，只有它们相互结合 才能得出冲压件。
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（3）冲压的优势 ▪ 生产效率高，操作方便，易于实现机械化与自动
化 ▪ 质量稳定，互换性好 ▪ 可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件 ▪ 省料，节能
冲压生产中对工件和模具材料 的力学性能要求
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一、冲压概论
（一）冲压定义
▪ 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，使之在模具里直接受到变形力并 进行变形（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 。
▪ 冲压和锻造同属塑性加工（或称压力加工），合
600 320～380 430～550
80
100 70～110 105～150
320～400 380～470 500～620 280～390 330～450 300～440 360～510 550～700
750 400～470 540～700 75～110 120～150 110～145 150～215
▪ 还有铝及铝合金，常用的牌号有L2、L3、 LF21、LY12等，有较好塑性，变形抗力小 且轻。
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材料名称
牌号
材料状态
电工用纯铁 DT1、DT2、
C<0.025
DT3
Q195
普通碳素钢 Q235
Q275
已退火 未退火
08
优质碳素结
10
已退火
构钢
20
45
65Mn
已退火
不锈钢
1Cr13
已退火
1Cr18Ni9Ti 热处理退软
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2、拉伸模材料的要求 ▪ 要求模具工作零件材料具有良好的抗粘附
性（抗咬合性）、高的耐磨性和硬度、一 定的强韧性以及较好的切削加工性能，而 且热处理时变形要小。
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（3）冷挤压模材料的要求
▪ 要求模具工作零件具有高的强度和硬度、 高的耐磨性，为避免冲击折断，还要求具 有一定的韧性。由于挤压时会产生较大的 升温，所以还应具有一定的耐热疲劳性和 热硬性。
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（二）冲压模具材料的种类及特性
▪ 1、碳素工具钢 ▪ 2、低合金工具钢 ▪ 3、高碳高铬工具钢 ▪ 4、高碳中铬工具钢 ▪ 5、高速钢 ▪ 6、基体钢 ▪ 7、硬质合金和钢结硬质合金
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铝
L2、L3、L5
已退火 冷作硬化
铝锰合金
LF21
已退火
已退火
硬铝
LY12 淬硬后冷作
硬化
纯铜
T1、T2、T3
软态 硬态
黄铜
H62
软态 半硬态
H68
软态 半硬态
表 1 部分常用冲压材料的力学性能
抗剪强度σc/ 抗拉强度σb/
Mpa
MPa
180
230
260～320 310～380 400～500 220～310 260～360 260～340 280～400 440～560
冲槽
在板料上或成形件上冲切出窄而长的槽
剖切
把冲压加工成的半成品切开成为两个或 多用于不对称的成双
数个零件。
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或成组冲压之后
（1）落料和冲孔 ▪ 落料和冲孔是使坯料按封闭轮廓分离。统
称为冲裁。
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①冲裁时材料 分离过程可 分为三个阶段：
弹性变形阶段 塑性变形阶段
断裂分离阶段
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②普通冲裁件的断面特征
金相组织是材料的微观质量特征。它 的主要标志是：渗碳体或碳化物的球化程度。
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（一）冲压材料性能
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（1）屈服强度、抗拉强度和屈强比
▪ 抗拉强度是计算冲压加工力的基本要素。
▪ 屈服强度均匀，无明显方向性。
▪ 当屈服强度和抗拉强度高时，冲压成形力大，成 形的难度加大，而且还会降低模具的寿命。
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（4）冲压加工的分类
▪ 1、分离工序 ▪ 定义：是在冲压过程中使冲压件与板料沿一定的
轮廓线相互分离的工序。如落料、冲孔、切断和 修整等。 ▪ 应用特点：多用于生产有孔的、形状简单的薄板 件（一般铝板≤3mm，钢板≤1.5mm）以及作为成 形过程的先行工序或者为成形过程制备料坯。
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实用文档Biblioteka （5）塑性应变比r▪ 是表示板材各向异性性能的参数。
▪ 由于板材在制造过程中要经历轧制与退火等工艺 ，结果使板材形成结晶方位趋于一致的结构组织 ，在宏观上表现为各向异性，即在不同的方向上 板材的性能有一定的差异。
▪ r值越大，拉伸性能越好。其值等于应变宽度与
应变厚度之比。
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对冲压材料的要求还有：
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（二）冲压常用材料
冲压最常用的材料是金属板料，有时也 用非金属板料，金属板料分黑色金属和有色金属 两种。黑色金属板料按性质可分为： ▪ 1)普通碳素钢钢板 如Q195、Q235等。 ▪ 2)优质碳素结构钢钢板 这类钢板的化学成分和 力学性能都有保证。其中碳钢以低碳钢使用较多 ，常用牌号有：08、08F、10、20等，冲压性能 和焊接性能均较好，实用用文以档 制造受力不大的冲压件
280～320
400～600
160
200
240
300
260
300
300
380
2实4用0 文档
300
280
350
伸长率δ/%
屈服强度σs / MPa
26
—
28～33 21～25 15～19
32 32 29 25 16 12 21 40 25 4 19 12
200 240 280 180 200 210 250 360 400 — 200 50～80 — 50 —
▪ 如果屈服强度高——影响冲压件的尺寸精度。
▪ 屈强比低。
▪ 一般的计算中，冲压材料的剪切应力τ=0.8*抗
拉强度σb。
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（2）延伸率
▪ 如果板材的延伸率大，对所有的伸长类冲 压成形都是有利的。
▪ 当延伸率大时，胀形、翻边的成形极限也 大。
▪ 大多数的优质冲压钢都具有较高的均匀延
伸率。
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▪ 分类：修整冲裁件的外形称外缘修整，修 整冲裁件的内孔称内孔修整。
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2、成型工序——使坯料发生塑性变形而成一定形状和尺
寸的工件。
名称 弯曲 拉深 翻边 胀形 缩口 挤压
卷圆 扩口 校形
工序特征 用模具将板料弯曲成一定角度的零件，或将已弯件再弯。 用模具将板料压成任意形状的空心件，或将空心件作进一步变形 用模具将板料上的孔或外缘翻成直壁 用模具对空心件施加向外的径向力，使局部直径扩张。 用模具对空心件口部施加由外向内的径向压力，使局部直径缩小。 把毛坯放在模腔内，加压使其从模具空隙中挤出，以成形空心或实心 零件。 把板料端部卷成接近封闭的圆头，用以加工类似铰链的零件。 在空心毛坯或管状毛坯的某个部位上使其径向尺寸扩大的变形方法。 将工件不平的表面压平；将已实用弯文曲档 或拉深的工件压成正确的形状
▪ 1）塌角带 ▪ 2）光亮带 ▪ 3）断裂带 ▪ 4）毛刺区
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③特征与材料（板料材料）塑性的关系
▪ 断面质量受冲裁条件的不同而不同，如刃口间隙 ，刃口形状，锋利程度，冲裁力、润滑条件，板 料质量（表面质量），板料种类（性能）。
▪ 冲压生产要求冲裁件有较大的光亮带，尽量减少 断裂区域的宽度。
工序名称 工序特征
应用范围
落料
用模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分 用于制造各种形状的
为工件。
平板零件
冲孔
用模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分 用于冲平板件或成形
为废料。
件上的孔
切断
用剪刀或模具切断板料，切断线不是封 多用于加工形状简单
闭的。
的平板零件
切边
用模具将工件边缘多余的材料冲切下来。主要用于立体成形件
▪ 材料塑性越好，光亮带越大，断裂带越小，同时 ，圆角毛刺亦增大。
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（2）修整
▪ 定义：利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄 层金属，以切掉冲裁件上的剪裂带和毛刺，从而 提高冲裁件的尺寸精度（IT6~IT7），降低表面 粗糙度值（Ra0.8~1.6um）。
▪ 机理：修整的机理与冲裁完全不同，而与切削加 工相似。 大间隙冲裁件——板厚10% 小实间用文隙档 冲裁件——板厚8%以下
10
340
30
7
3
35
—
20
200
40
100
25
—
三、冲压模具
（一）冲压模具工作零件材料的要求 ▪ 冲压模具工作时要承受冲击、振动、摩擦
、高压和拉伸、弯扭等负荷，甚至在较高 的温度下工作（如冷挤压），工作条件复 杂，易发生磨损、疲劳、断裂、变形等现 象。
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1、冲裁模材料的要求
▪ 对于薄板冲裁模具的工作零件用材要 求具有高的耐磨性和硬度，而对厚板冲裁 模具除了要求具有高的耐磨性、抗压屈服 点外，为防止模具断裂或崩刃，还应具有 高的断裂抗力、较高的抗弯强度（抵抗弯 曲不断裂的能力）和韧性。
（3）加工硬化n
▪ 定义：在拉伸加工过程中会使材料产生硬化现象 ，这种现象，一般称为加工硬化。
▪ 原因：材料承受一定塑性变形后，在于同方向施 加负荷力将使其降伏点上升，从而增加必要的变 形抵抗以对抗塑性变形之再产生。
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▪ n值高的材料会发生以下行为：
（1）继续进行加工会造成材料硬化，伸长量减少而 使加工不易；
▪ ①厚度精确、均匀。冲压用模具精密、间隙小， 板料厚度过大会增加变形力，并造成卡料，甚至 将凹模胀裂；板料过薄会影响成品质量，在拉深 时甚至出现拉裂。
▪ ②表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹 等。一切表面缺陷都将存留在成品工件表面，裂 纹性缺陷在弯曲、拉深、成形等过程可能向深广 扩展，造成废品。
（2）继续进行加工将会抑制局部变形，得到一致 的变形。
▪ n值低的材料会发生以下行为：
继续进行加工会引起局部的变形，弱的部分甚至破断。
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（4）硬度
▪ 一般来说，硬度越低，塑性越好。 ▪ 但是，材料的硬度偏高，弱碳化物球化率在90%
以上，也能得到良好的冲裁面。反之，材料的硬 度偏低，但球化不充分，也会使冲裁面撕裂。 ▪ 因此，硬度是判断是否适合剪切的宏观指标，而 金属组织（碳化物的均匀性和球化程度）是判断 是否适合冲裁的微观指标。
▪ 目前，可冲压的材料不仅是低碳钢，而且 还有不锈钢、铝及铝合金。
▪ 一般以含碳量≤0.25%及抗拉强度小于 650N/mm2的材料为主。
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冲压对金属材料的冲压性能要求：
▪ （1）具有良好的机械性能及较大的变形抗力 金属材料的机械性能是指抗拉强度、
屈服强度、延伸率、硬度、塑性、应变比等。 ▪ （2）具有理想的金相组织结构
（1）拉深 ①拉深过程
▪ 定义：利用模具使冲裁后得到的平板坯料变形成 开口空心零件的工序。
▪ 设备：液压机或者压力机。
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②拉深中的废品
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(2)弯曲
▪ 弯曲是将坯料弯成具有一定角度和曲率的 变形工序。
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二、冲压工件材料的力学性能要求
▪ 冲压材料是影响零件质量和模具寿命的重 要因素。
▪ 3)低合金结构钢板 常用的如Q345（16Mn ）、Q295（09Mn2）。用以制造有强度要求 的重要冲压件。
▪ 4)电工硅钢板 如DT1、DT2。 ▪ 5)不锈钢板 如1Cr18Ni9Ti，1Cr13等，用
以制造有防腐蚀防锈要求的零件。
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▪ 常用的有色金属有铜及铜合金（如黄铜） 等，牌号有T1、T2、H62、H68等，其塑性 、导电性与导热性均很好。
称锻压。
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（2）冲模
▪ 冲模是将材料（金属或非金属）批量加工 成所需冲件的专用工具。
▪ 冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构 成冲压加工的三要素，只有它们相互结合 才能得出冲压件。
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（3）冲压的优势 ▪ 生产效率高，操作方便，易于实现机械化与自动
化 ▪ 质量稳定，互换性好 ▪ 可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件 ▪ 省料，节能
冲压生产中对工件和模具材料 的力学性能要求
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一、冲压概论
（一）冲压定义
▪ 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，使之在模具里直接受到变形力并 进行变形（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 。
▪ 冲压和锻造同属塑性加工（或称压力加工），合
600 320～380 430～550
80
100 70～110 105～150
320～400 380～470 500～620 280～390 330～450 300～440 360～510 550～700
750 400～470 540～700 75～110 120～150 110～145 150～215
▪ 还有铝及铝合金，常用的牌号有L2、L3、 LF21、LY12等，有较好塑性，变形抗力小 且轻。
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材料名称
牌号
材料状态
电工用纯铁 DT1、DT2、
C<0.025
DT3
Q195
普通碳素钢 Q235
Q275
已退火 未退火
08
优质碳素结
10
已退火
构钢
20
45
65Mn
已退火
不锈钢
1Cr13
已退火
1Cr18Ni9Ti 热处理退软
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2、拉伸模材料的要求 ▪ 要求模具工作零件材料具有良好的抗粘附
性（抗咬合性）、高的耐磨性和硬度、一 定的强韧性以及较好的切削加工性能，而 且热处理时变形要小。
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（3）冷挤压模材料的要求
▪ 要求模具工作零件具有高的强度和硬度、 高的耐磨性，为避免冲击折断，还要求具 有一定的韧性。由于挤压时会产生较大的 升温，所以还应具有一定的耐热疲劳性和 热硬性。
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（二）冲压模具材料的种类及特性
▪ 1、碳素工具钢 ▪ 2、低合金工具钢 ▪ 3、高碳高铬工具钢 ▪ 4、高碳中铬工具钢 ▪ 5、高速钢 ▪ 6、基体钢 ▪ 7、硬质合金和钢结硬质合金
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铝
L2、L3、L5
已退火 冷作硬化
铝锰合金
LF21
已退火
已退火
硬铝
LY12 淬硬后冷作
硬化
纯铜
T1、T2、T3
软态 硬态
黄铜
H62
软态 半硬态
H68
软态 半硬态
表 1 部分常用冲压材料的力学性能
抗剪强度σc/ 抗拉强度σb/
Mpa
MPa
180
230
260～320 310～380 400～500 220～310 260～360 260～340 280～400 440～560
冲槽
在板料上或成形件上冲切出窄而长的槽
剖切
把冲压加工成的半成品切开成为两个或 多用于不对称的成双
数个零件。
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或成组冲压之后
（1）落料和冲孔 ▪ 落料和冲孔是使坯料按封闭轮廓分离。统
称为冲裁。
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①冲裁时材料 分离过程可 分为三个阶段：
弹性变形阶段 塑性变形阶段
断裂分离阶段
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②普通冲裁件的断面特征
金相组织是材料的微观质量特征。它 的主要标志是：渗碳体或碳化物的球化程度。
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（一）冲压材料性能
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（1）屈服强度、抗拉强度和屈强比
▪ 抗拉强度是计算冲压加工力的基本要素。
▪ 屈服强度均匀，无明显方向性。
▪ 当屈服强度和抗拉强度高时，冲压成形力大，成 形的难度加大，而且还会降低模具的寿命。