冲压工艺

冲压工艺

冲压是利用金属的塑性变形能力，通过安装在冲压设备的模具对金属板料进行加工，从而获得要求的形状和尺寸的零件。冲压的特点：产品尺寸稳定，互换性好，高效低耗，操作简单，易于实现自动化。

一、冲压工艺分类

按变形性质分为：分离工序和成型工序

被加工材料在外力作作用下产生变形，但作用在变形部分的应力达到材料的抗剪强度，材料便产生分离，形成一定形状和尺寸的零件。这些工序统称为分离工序（剪裁，冲孔，落料，切口等）。

表1 常用的分离工序

被加工材料在外力作用下，作用在变形部分的相当应力处于材料的屈服强度与抗拉强度之间，材料仅仅产生塑性变形，形成一定形状和尺寸的零件。这些工序统称为成型工序（弯曲，拉深，成形等）

表2 常用的成型工序

二、冲裁

冲裁是利用模具使板料产生分离的冲压工序（落料，冲孔，切口等）。其一般分为弹性变性阶段、塑性变形阶段和断裂三个阶段。剪切断面明显分为三个特征区：

表4 断面特征表

断层各带的大小随模具间隙、模具结构和刃口状态等因素有关。

1.断裂带

2.光亮带

3.圆角带

图1 间隙与断面关系图

可以从图中看出：

1.间隙过小光亮带出现间断，且中间有毛刺出现，冲裁质量一般，严重时会在光亮带上产生撕裂；

2.间隙过大光亮带很窄，严重时几乎消失，而断裂带很大，毛刺很大，极易产生撕裂。

根据经验方法可以确定最小合理间隙值：

软材料：t<1mm C=(6%-8%)t t为料厚，C为间隙

t＝1-3mm C=(10%-15%)t

t＝3-5mm C=(15%-20%)t

硬材料：t<1mm C=(8%-10%)t

t＝1-3mm C=(11%-17%)t

t＝3-5mm C=(17%-25%)t

设计和制造模具应注意几个基本原则：

⑴.设计落料模时，以凹模为准，间隙取在凸模上；设计冲孔模时，以凸模为准，间隙取在凹模上。

⑵.设计落料模时，凹模公称尺寸应取零件公差范围内的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模公称尺寸应取零件孔的尺寸范围内的较大尺寸。

⑶.一般模具的制造精度比冲裁件的精度高2-3级，对于非圆形件，冲模按IT9精度制造；对于圆形件，一般按IT6-7级精度制造。

三、弯曲

将板料，棒料，管料和型材等弯曲成一定形状及角度的冲压成型工艺叫弯曲。其中U型与V型弯曲是最基本的弯曲变形

㈠变形特点：（自由和校正弯曲）

（1）工件分直边和圆角两部分。

（2）边形区变形不均匀（外拉内压）。

（3）R/T较小时，厚度变薄。

（4）变形区内横截断面的变化可视为板料的宽窄有所不同。

㈡弯曲件的工艺性

1.最小弯曲半径

弯曲件的半径不宜过大活过小，过大容易收回弹的影响，精度难以保证；过小则容易产生裂纹，引起报废。表5列出了几种常用钢最小弯曲半径的数字.

表5 最小弯曲半径r min

2.弯曲件的直边高度

为了保证弯曲质量，当弯曲到90°时，弯曲件的直边高度必须满足H>2t，如果H<2t，必须先压槽后弯曲。如果侧边上有斜角的零件，侧边的最小高度H=(2-4)t>3mm。

3.弯曲件孔边距离

设计弯曲件时应保证孔在弯曲范围之外，一般情况下，从孔边到弯曲半径中心的距离为：

当t<2mm时，L≥t

t>2mm时，L≥2t

如果不能满足以上要求，必须先弯曲后冲孔，防止孔变形。

4.工艺孔和工艺槽

为了防止弯曲时把材料撕裂，通常在毛坯上预先冲出工艺孔或工艺槽，其槽深尺寸：

L=R+t+B/2

工艺孔的直径d≥t

式中B----槽宽（mm）；

R----弯曲圆角半径（mm）;

t----材料厚度（mm）。

㈢弯曲件的回弹

塑性弯曲总伴有弹性变形，容易引起弯曲件的曲率和角度发生改变，难以到达较好的尺寸精度。其防止措施主要有：

1.改进弯曲件的设计和合理选材可以在弯曲区域压制加强筋提高刚度，

防止回弹。

2.校正法在弯曲终了时，对板料施加一定的压力。

3.补偿法设计模具时根据回弹的趋势适当修正工作部分的形状和尺

寸。

4.采用拉弯工艺使毛坯从内到外都收到拉力作用，使内外层纤维回弹趋

势相互抵消，减小回弹。

四、拉深

拉深是利用拉深模具将冲裁好的平板毛佩压制成各种开口的空心工件，或将以制成的空心的开口空心件加工成其他形状空心件的一种冲压加工方法，又称拉延。其一般有圆筒形、球形、阶梯形、方盒形等形状。其拉深精度可达IT8～IT10级，板厚可达2～3mm。

㈠拉深的工艺性

1.拉深方向

相对对称面来说，拉深方向是以垂直于对称面的轴进行旋转来确定的。不对称件则是绕汽车位置相互垂直的两个坐标面进行旋转来确定拉深方向的。其拉深方向必须满足一下条件：

⑴工件相对拉深方向不能有负角度，一般希望零件侧边与拉深方向构成拔模角α>10°，保证工件能较好的成型。

⑵开始拉深时，凸模与坯料的接触面应均衡，防止坯料发生局部伸长。

Ⅰ.凸模与坯料的接触面尽量大，接触面位于冲模的中心；

Ⅱ.凸模与坯料的接触面要多而分散；

Ⅲ.拉深时，凸模的周围的包容角保持均匀为好。

⑶保持深度均匀合适。

2.拉深圆角半径

对于拉深件，底部和壁部间的圆角半径，一般取料厚的3～5倍；壁部和凸缘间的半径，取料厚的5～10倍。否则，就要增加整型工序。拉深高度应尽可能的小，以减少拉深次数，提高冲压质量。