冲压工艺教案

冲压工艺培训教材魏龙2004-5第一章绪论冷冲压是一种先进的金属加工方式，它是成立在金属塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板料金属进行加工，以取得所需要的零件形状和尺寸。

冲压工艺应用范围十分普遍，在国民经济各个部门中，几乎都有冲压加工产品，如汽车、飞机、拖沓机、电机、电器、仪表、铁道、邮电、化工和轻工日用产品中均占有相当大的比重。

冷冲压和切削加工比较，具有生产率高、加工本钱低、材料利用率高、产品尺寸精度稳固、操作简单、容易实现机械化和自动化等一系列优势，专门适合大量量生产。

一、冲压工序的分类冷冲压工艺按其变形性质可分为分离工序和成形工序两大类。

分离工序又可分为落料、冲孔和切边等，如表1-1所示。

成形工序可分为弯曲、拉深、翻孔、翻边、胀形、扩口、缩口和旋压等，如表1-2所示。

依照产品零件的形状、尺寸精度和其他技术要求，可别离采纳各类工序对板料毛坯进行加工，以取得中意的零件。

表1-1 分离工序表1-2 成形工序第二章冲裁冲裁是利用模具使板料产生分离的冲压工序，包括落料、冲孔、切口、剖切、修边等。

用它能够制作零件或为弯曲、拉深、成形等工序预备毛坯。

一、落料从板料上冲下所需形状的零件（或毛坯）叫落料。

如图2-1所示。

图2-1 落料图2-2 冲孔二、冲孔在工件上冲出所需形状的孔（冲去的为废料）叫冲孔。

如图2-2所示。

三、冲裁的进程冲裁既是分离工序，工件受力时必然从弹、塑性变形开始，以断裂告终。

当凸模下降接触板料，板料即受到凸、凹模压力而产生弹性变形，板料产生弯曲，即从模具表面上翘起（图2-3-1）。

随着凸模下压，模具刃口压入材料，内应力状态知足塑性条件时，产生塑性变形（图2-3-2）。

塑性变形从刃口开始，随着刃口的深切，变形区向板料的深度方向进展、扩大，直到在板料的整个厚度方向上产生塑性变形，板料的一部份相关于另一部份移动。

当切刃周围材料各层中达到极限应变与应力值时，便产生微裂（图2-3-3），裂纹产生后，沿最大剪应变速度方向进展，直至上、下裂纹会合，板料就完全分离。

简而言之，即：弹性变形——塑性变形——裂纹产生——裂纹扩展——产生断裂。

图2-3-1 弹性变形图2-3-2 塑性变形图2-3-3 产生裂纹四、冲裁零件断面分析图2-4 冲裁零件的断面一、断面分析由于冲裁变形的特点，使冲出的工件断面明显的分成四个特点区，即圆角带、光亮带、断裂带与毛刺区域。

1）、圆角带圆角带俗称塌角，它是当凸模下降，刃口刚压入板料时，刃口周围产生弯曲和伸长变形，刃口周围的材料被带进模具间隙的结果。

2）、光亮带那个区域发生在塑性变性时期。

主若是由于金属板料产生塑性剪切的材料在和模具侧面接触中被模具侧面挤光而形成的光亮垂直的断面。

通常占整个断面的1/2～1/3。

3）、断裂带那个区域是在断裂时期形成的，是由刃口处的微裂纹在拉应力的作用下，不断扩展而形成的撕裂面，其断面粗糙，具有金属本色，且带有斜度。

4）、毛刺毛刺的形成是由于在塑性变形时期后期，凸模和凹模的刃口切入被加工材料必然深度时，刃口正面材料被紧缩，刃尖部份为高静水平压应力状态，使裂纹起点可不能在刃尖处发生，而是在模具侧面距刃尖不远的地址发生，在拉应力作用下，裂纹加长，材料断裂而产生毛刺。

裂纹的产生点和刃尖的距离成为毛刺的高度。

在一般冲裁中，毛刺是不可幸免的。

二、阻碍各断面区域的因素阻碍圆角带大小的因素有材料本身的性质，工件的轮廓形状，凸凹模的间隙等等；阻碍光亮带的因素有材料自身塑性的好坏，（塑性越好，光亮带越大），模具凸凹模间隙及刃口磨损程度等等；阻碍断裂带的因素有材料自身的塑性等等（塑性越差，断裂带越大）；毛刺是塑性变形后期的结果，一般冲裁中，毛刺是不可幸免的。

五、阻碍冲裁件质量的因素冲裁件质量是指其切断面质量、尺寸精度、及形状误差。

高质量的冲裁件应具有的条件有：切断面应平直、光洁，无裂纹、撕裂、夹层，毛刺尽可能小；零件表面应尽可能平整；零件尺寸应符合要求。

阻碍冲裁件质量的因素有：凸凹模的间隙大小及散布的均匀性；模具的刃口状态；模具的结构和制造精度；材料的性质（包括机械性能、化学成份等等）。

其中，凸凹模间隙的大小及散布的均匀性是阻碍断面质量的要紧因素。

六、冲裁件的简单排样1、排样在冲压零件本钱中，材料费占60％以上，因此材料的经济利用是一个重要问题。

冲裁件在条料或板料上的布置方式叫排样。

排样不合理就会浪费材料，衡量排样经济性的标准是材料利用率，也确实是工件的实际面积与板料面积的比值，即：材料利用率＝（工件实际面积/板料面积）x100％由材料利用率的计算公式可看出，假设能减少废料面积，那么可提高材料利用率。

废料分为工艺废料和结构废料两种。

搭边和余料属于工艺废料，这是与排样形式及冲压方式有关的废料；结构废料是由工件的形状特点决定的，一样不能改变。

因此只有设计合理的排样方案，减少工艺废料，才能提高材料利用率。

搭边：工件与工件及工件与板料侧边留下的余料称为搭边。

搭边取值过小，容易损伤模具，阻碍零件最终的断面质量。

2、排样例如1）、一般排样（如图2-6-2-1）图2-6-2-1 一般排样2）、对头排样（如图2-6-2-2）图2-6-2-2 对头排样3）、公司现生产零件（如图2-6-2-3）以下图为武汉东风冲压件有限公司现生产中的神龙富康轿车零件——螺母板（80）的落料冲孔工序示用意图2-6-2-3 对头排样公司现生产零件第三章弯曲一、弯曲将板料、棒料、管材、型材等弯成具有必然形状和角度的零件的成形方式。

如：V形件、U形件、L形件和其他形状的零件等等，（如图3-1所示）。

图3-1 弯曲件示用意二、中性层板料弯曲时，外层纤维受拉，内层纤维受压，在拉伸与紧缩之间存在着一个既不伸长也不紧缩的纤维层，称为中性层。

一样在计算压弯件毛坯时，都是依照中性层的不变来计算的。

三、简单弯曲件毛坯的计算咱们已知板料弯曲时，中性层的长度不变，因此，弯曲件工艺设计时，能够依照弯曲前、后中性层长度不变的原那么来确信弯曲件的毛坯展开长度和尺寸。

下面以“L”形弯曲件为例，简述展开长度的计算方式（如图3-3所示）：图3-3 L形弯曲件毛坯展开长度可按下式计算：L＝L1+L2+（π/2）*（r+x0*t）式中：L——弯曲件展开长度，单位为mm；L一、L2——弯曲件直边部份长度，单位为mm；r——弯曲件内弯曲半径，单位为mm；x0——中性层内移系数；t——弯曲件原始厚度（料厚），单位为mm；其中：中性层内移系数x0可依照有关资料查表取值。

四、弯曲回弹一、回弹板料在常温下弯曲老是伴有弹性变形的，因此在卸载以后，总变形中的弹性变形部份当即恢复，引发工件回弹。

回弹的结果表此刻弯曲件曲率和角度的转变。

2、阻碍回弹的因素弯曲件回弹值与材料的性能、弯曲角度、模具结构、弯曲方式（自由弯曲、校正弯曲）、弯曲件的形状等因素有着紧密的关系。

仅仅靠理论计算出的回弹量是不够精准的，在现生产中，往往是通过模具的调整和修磨，将回弹量操纵在许诺的范围之内。

3、减少回弹的方法1）、改良弯曲件局部结构和选用适合的材料例如，在弯曲件变形处压制增强筋，用以提高零件刚度减少回弹，如图3-4-3-1所示：图3-4-3-1 压制增强筋减少回弹2）、补偿法依照弯曲件的回弹趋势和回弹量的大小，修正凸模或凹模工作部份的形状和尺寸，使工件的回弹量取得补偿。

一样来讲，补偿法是排除弯曲件回弹最简单的方式，在现生产中取得普遍应用。

3）、校正法板料弯曲时，中性层外侧纤维拉长，内侧纤维被紧缩。

卸载以后，外侧纤维要缩短，内侧纤维要伸长，内外纤维的回弹趋势是将板料复制，因此回弹量较大。

若是在弯曲行程终了时，对板料施加必然的校正压力，迫使弯曲处内层的金属产生切向拉伸应变，那么板料经校正以后，内、外层纤维都被伸长，卸载后都要缩短，内、外层的回弹趋势相反，回弹量将会减小，从而达到克服或减小回弹的目的。

4）、拉弯法板料在拉力下弯曲，能够改变板料内部的应力状态，使中性层内侧的压应力转为拉应力状态，现在，板料整个剖面上都处于拉应力作用下，而卸载后，内、外层纤维的回弹趋势相互抵消，因此能够减小回弹。

第四章拉深一、拉深简介1、拉深是将板料在具有必然圆角半径的凸、凹模的作用下，加工成各类零件的一种成形方式。

它在汽车、拖沓机、飞机、电器、仪表等各行业均有普遍的应用。

2、几种简单拉深件例如（如图4-1-2-1和图4-1-2-2所示）：图4-1-2-1 带法兰边的直壁圆筒形零件图4-1-2-2 不带法兰边的直壁盒形零件二、拉深的要紧缺点及要紧避免方法1、起皱及其避免方法拉深进程中，毛坯法兰在切向压应力的作用下，可能产生塑性失稳而引发起皱，乃至使坯料不能通过凸凹模间隙而被拉断。

轻微起皱的坯料尽管能够通过间隙，但会在筒壁上留下痕迹，阻碍其表面质量。

起皱主若是由于法兰的切向压应力超过了坯料的临界压应力所引发。

起皱第一开始于毛坯法兰外缘处。

经常使用的避免起皱的方式有：加大压边力，采纳拉深筋，另外，还应从零件形状、模具设计、拉深工序的安排、冲压的条件及材料本身的特性等多方面考虑。

2、拉裂及其避免方法拉裂主若是因为材料流动的速度大于材料变形速度而产生的。

经常使用的避免拉裂的方式有：调整设备气垫压力（减小压边力），增加凸模表面的粗糙度，改善凸缘的润滑条件（涂抹润滑油），选用高性能的材料等。

三、公司现生产中典型拉深件例如1、油底壳图4-3-1 油底壳生产工艺流程油底壳属于较复杂的拉深件，它的要紧特点是材料变形量大，拉深深度大，法兰面平度要求高。

该零件采纳的是一次拉深成形的工艺（如图4-3-1所示）。

2、出水管接头图4-3-2 出水管接头生产工艺流程出水管接头为神龙富康轿车发动机出水室与出水管的联接接头，对法兰面的平整度有很高要求。

该零件经反复测算，最终定为三道拉深工序（如图4-3-2所示）。

第五章胀形、翻边与压印一、胀形利用模具强迫板料厚度减薄和面积增大，以取得零件的几何形状的冲压方式。

例如：压制增强筋、压制凸台等（如图5-1-1和图5-1-2所示）。

图5-1-1 增强筋图5-1-2 凸台二、翻边利用模具将板料上的孔缘或外缘翻直的冲压方式，称为翻边。

按其工艺特点能够划分为内孔（圆孔或非圆孔）翻边、外缘翻边和变薄翻边等。

按变形性质可划分伸长类翻边、紧缩类翻边及属于体积成形的变薄翻边等。

图5-2所示为内孔翻边（翻孔）。

图5-2 内孔翻边三、压印压印是使材料厚度发生转变，并使材料充满模腔，在零件表面上形成起伏花纹或字样的工序，压印属于体积变形。

压印应用最普遍和最典型的例子是用金属板来制造硬币、纪念章及在钟表业和餐具等的艺术压印。

我公司现生产中，除零件自身结构特殊性（例如零件过小）制约外，均要求压印标识。

公司现生产零件压印内容为厂标（DSC）、零件更改标记、生产批次代码、左右件标识等，若是有特殊要求，那么按特殊要求进行压印。