冲压成形概述

由此可看出，要制造一个看似简单的饭盆，需经历： 矿石冶炼 → 钢锭→板料→ 条料 → 单个毛坯 → 饭盆等 多个工序，由板料到条料，由条料到单个毛坯，由单个 毛坯到饭盆均是一个冲压过程。
产生变形
圆形平板毛坯
空心件 (一次冲压——拉深）
条料
产生分离
圆形毛坯(一次冲压——冲裁）
产生分离
板料
条料(一次冲压——冲裁）
之所以产生了变形和分离是因为受到了力，而 只有当内力σ>σb 时才会分离，当 σs< σ < σb 时只会变形，并且整个过程均在常温下进行，由此 可得出冲压的概念：
在常温下，利用压力机传外力给模具，模具将 受到的力传给板料，板料的内部产生内力，当内力 的作用达到一定程度时，板料就会产生与内力的作 用性质相适应的变形，从而得到具有一定形状、尺 寸和性能的零件。
4.74万元
传统加车工门方板法修边自冲动孔叠铆级进 和手段模及：传9统8万元模：98万元
模具材料
但随着先进的模具加工技术及新型模具材料的出 现，这种缺点也可逐渐被克服。
如采用快速原型制造技术制造模具，采用低熔 点合金材料制造模具。
总之，模具工业是 一个国家的基础工业，模具设计与模 具制造水平的高低已成为衡量一个国家产品制造水平的高低。 据统计，到2000年，粗加工的75%，精加工的50%是由模具完 成。
Z--自动压力机 W--弯曲校压机 C--锤 T--其它
2.代号说明 JB23-63A J--压力机类别 B--变型设计代码 2--压力机的列别 3--压力机的级别 63--公称压力 A--改进设计号
2、真实应力-应变曲线 1）加工硬化
金属变形过程中随着塑性变形程度的增加，其变形抗力增加，硬度提高，而塑性和塑 性指标降低
2）真实应力、真实应变的概念 真实应力：材料上某点的瞬时载荷与试棒初始截面积之比。 真实应变：每一瞬间的长度增量与变形后总试棒长度的比值。
3、板料力学性能与冲压成形性能的关系
板料对冲压工艺的适应能力称为板料的冲压成形性能。
先进工业发达国家的模具相比差距相当大。
国内外模具制造精度比较
国外水平
1. 塑料模型腔精度 0.005-0.01mm；Ra0.10-0.05μm
2.压铸模型腔精度 0.01-0.03mm；Ra0.20-0.10μm
3.冷冲模尺寸精度 0.003-0.005mm；Ra0.20μm以下
4.锻模 0.01-0.03mm；Ra0.40μm以下
5.级进模步距精度 0.002-0.005mm
国内水平
0.02-0.05mm Ra0.20μm
0.02-0.05mm Ra0.40μm
0. 01-0.02mm Ra1.6－00.08μm 0.05-0.10mm Ra1.60μm 0.003-0.01 mm
国内外模具生产周期比较
国外水平 1、中型压铸模 1-2个月 2、中型塑料模 1个月左右 3、高精度级进模（较复杂）3-4个月 4、汽车覆盖件模具6-7个月
4.锻模：普通锻模2.5万次 精锻模1-1.5万次
5.玻璃模：寿命30-60万次
20-30万次 20万次 1万次 1500万次
10-30万次 50-100万次
100-400万次 1-2亿次 100-300万次/刃磨一次
1万次左右 0.5-1万次
10-30万次
2、存在的主要问题
• 设计方面：国内模具设计以二维CAD设计为主，近年采用3D 设计型腔模的要求越来越高，但是3D设计的能力普遍较低。
(二)σs /σb σs/σb ↓ →抗破裂性好
(三)伸长率 δ δ↑ →允许产生较大的塑性变形
(四)硬化指数n n↑ → 不易产生裂纹
(五)厚向异性指数γ γ = εb /εt↑ → 抗破裂性好
（六）板平面各向异性指数 Δγ =（γ0 +γ90 - 2γ45 ）/2 ↑→各相异性愈严重
第四节 冲压工艺用材料
是其它加工方法无法能与之相比拟的，因此冲压的应用十分广泛，如汽车，拖拉 机行业中，冲压件占60%~70%，电子仪表占到35%，还有日常生活中的各种不 锈钢餐具等等。从精细的电子元件，仪表指针到重型汽车的覆盖件和大梁以及飞 机蒙皮等均需冲压加工。
冲压加工的缺点： 模具制造周期长，成本高。
403×35 0
我国十一五模具发展重点
模具技术集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、 精密监测和信息网络等诸多学科，是一个综合性多学科的系统 工程。模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精 密、更复杂及更经济的方向发展，模具产品的技术含量不断提 高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、 精细化、自动化的方向发展，模具企业向着技术集成化、设备 精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。
简单的说，即是：常温下
压 力 机 传外力 模 具 传 力 板 料 变形 零件
（设备）
（工艺装备） （对象） 分离
由此概念可知： ⑴ 冲压是在常温下进行的,即不需加热,故又叫冷加工。 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。
发达国家非常重视模具的发展，日本认为：“模具就是进 入富裕社会的原动力”，德国：“金属加工业中的帝王”，罗 马尼亚：“模具就是黄金”，模具在国际上被认为是点石成金 的行业。不过这里的模具还包括塑模、锻模、压铸模、橡胶模 等，但目前以冷冲模和塑料模的应用最广，各占40%左右。
第二节 冲压工艺分类
一、按变形性质分类： 分离工序、成形工序
2）影响塑性变形的主要因素： 内因：金属材料本身的结构和组成 外因：变形温度、变形速度和应力状态
3）塑性条件： 在变形金属中某点处于单向应力状态时，只要该点达到材料的屈服强度，
该点就处于塑性状态，即开始产生塑性变形。
注：当材料处于两向或三向应力状态，材料产生塑性变形主要取决于最大主应力和最 小主应力之差，中间主应力对塑性影响不大。
四、按工序组合形式分
D
➢ 简单工序
➢ 组合工序 1、复合工序 2、连续冲压 3、连续－冲压复合
第三节 冲压技术的发展
1.我国冲压技术现状 技术落后、经济效益低。 主要原因：①冲压基础理论与成形工艺落后；
②模具标准化程度低； ③模具设计方法和手段、模具制造工艺及设备落后； ④模具专业化水平低。
所以，我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与
⑷ 冲压是塑性变形的基本形式之一。
二、冲压的特点
冲模与冲压件有
⑴ 生产率高，操作简单，便于实“现一机模械一化样和”自的动化。
⑵ 尺寸精度高，互换性好。
关系
⑶ 材料利用率高，一般可达70%~85%，有的高达95%，不需加热，可以节约能
源，且表面质量好。
一般冲床每分钟的行程次数是
几次到几十次，而高速冲床每
➢分离工序
冲压成形时，变形材料内部的应力超过强度极限 σ ，使材料的一部分与另一部分发生断裂而产生分
b
离，从而形成一定形状和尺寸的零件。分离工序主 要有剪裁、冲孔、落料、切口等。
D
D
D
D
表1.2 分离工序
➢成形工序
冲压成形时，变形材料内部应力超过屈服极限σs， 但未达到强度极限σ ，使材料产生塑性变形，从而得
b
到一定形状和尺寸的零件。成形工序主要有弯曲、拉深、 翻边等。
D
二、按变形区受力性质分
➢ 伸长类成形：变形区的最大主应力为拉应 力，其破坏形式为拉裂，特征是厚度减薄。
➢ 压缩类成形：变形区的最大主应力为压应力， 其特征是厚度增厚，破坏形式为起皱。
三、按基本变形方式分
➢ 冲裁 ➢ 弯曲 ➢ 拉深 ➢ 成形
冲压工艺与模具设计
第一章 冲压工艺概述
第一节 冲压工艺特点 第二节 冲压工艺分类 第三节 冲压技术的发展 第四节 冲压工艺用材料 第五节 冲压设备
第一节 冲压工艺特点
一、冲压的概念 二、冲压的特点
一、 冲 压 的 概 念
D
D
D
D
D
t
δ＝t
条料
下刀 板料
下刀
δ＝t
板料
剪板机
压力机 压力机
我国十一五模具发展重点
➢ 汽车覆盖件模具 ➢ 精密冲压模具 ➢ 大型及精密塑料模具 ➢ 主要模具标准件 ➢ 其他高技术含量的模具 ➢ 先进生产管理模式
第三节 冲压成形的基本理论
1、塑性、塑性变形与塑性条件
1) 塑性：固体材料在外力的作用下发生永久变形而不破坏其完整性的能力。 注： A.塑性和柔软性的比较： B.同一变形条件下不同的材料具有不同的塑性，同种材料在不同的变形条件下具 有不同的塑性。
国内水平 3-6个月 2-4个月 4-5个月 1年左右
国内外模具寿命比较
国外水平
国内水平
1.压铸模：锌锡压铸模100-300万次 铝压铸模100万次以上 铜压铸模10万次以上 黑色金属压铸模1-2万次
2.塑料模：非淬火钢模10-60万次 淬火钢模200-500万次
3.冷冲模：合金钢制冲模总寿命500-1000 万次 硬质合金制冲模总寿命2-4亿次 500-1000万次/刃磨一次
一、冲压设备类型的选择
液压机： 小批量，大型厚板冲压 曲柄压力机： 开式，适用于中小型冲压件
闭式，适用大型冲压件 双动压力机 高速压力机 多工位自动压力机
二、压力机主要部件的结构和作用
（一）工作机构 曲柄连杆机构：由曲轴， 连杆和滑块一起组成曲柄 连杆机构，其中连杆 长度可调节，适合不同 装模高度。
的塑性、脆性不同。 （三）对金相组织的要求
不同的金相组织会导致材料具有不同的强度， 塑性等力学性能的不同。
（四）对表面质量的要求 要求表面光滑、无氧化皮、裂纹、划伤等缺陷。 （五）对材料厚度公差的要求 一定的厚度对应一定的模具间隙，材料厚度公差 应符合国标。