第二章_冲压成形概述案例

四、冲压技术的发展方向
1、工艺分析计算方法的现代化 2、模具设计制造技术现代化 3、冲压生产的机械化与自动化 4、适应产品更新换代快和生产批量小的特点 5、改进板料性能，以提高其成形能力和使用 效果
1、工艺分析计算方法的现代化
近几年来国内外开始采用有限元法，对 复杂成形件（如汽车覆盖件）的成形过程进 行应力应变分析和计算机模拟，以预测某一 工艺方案对零件成形的可能性和会发生的问 题，将结果显示出来，供设计人员进行修改 和选择。
普通冲裁
* 落料 —— 用冲模沿封闭轮廓曲线冲切，冲 下部分是零件。用于制造各种形状的平板零 件 * 冲孔 —— 用冲模按封闭轮廓曲线冲切，冲 下部分是废料 * 切断 —— 用剪刀或冲模沿不封闭轮廓曲线 切断，多用于加工形状简单的平板零件
* 切边 —— 将成形零件的边缘修切整 齐或切成一定的形状 * 剖切 —— 把冲压加工成的半成品切 开成为二个或多个零件，多用于不对 称零件的成双或成组成压成形之后

黑色金属
– 碳素结构钢板如Q234 优质碳素的结构钢板如08F – 低合金结构钢板如Q345、Q295 电工硅钢板 如D12 D41 – 不锈钢板 如ICN18NI9TI

其他有色金属：
– – – – – 纯铜板 如T1、T2 黄铜板 如 H62，H68 铝板 如1050A（23）， 1035（L4） 钛合金板 镍铜全金板
一些压力机还设有顶出机构、压边装置
1、曲柄压力机

曲柄压力机
– 工作原理 – 模具安装 – 滑块往复运 动完成生产 所需的操作
1、曲柄压力机

曲柄压力机
闭式冲床
开式冲床
1、曲柄压力机

曲柄压力机

特点：
– 前后送料（操作与安 装模具都不方便） – 床身刚度大 – 适合：
精度要求高的轻型压 力机 一般要求的中、大型 压力机
3、复合工序
把两个或两个以上的基本工序合并成一 个工序，可以提高冲压生产的效率，降低工 件的成本，便于实现自动化生产。 如： —— 冲孔 – 落料 —— 落料 – 拉深 – 切边 —— 落料 – 冲孔 – 弯曲 ……
实现冲压的基本条件：
要实现冲压必须对材料施加作用力， 使得材料产生分离或塑性变形。所以要 具备以下两个条件： （一）冲压模具 冲压模具是实现冲压工艺的工具。 （二）冲压设备 冲压设备是实现冲压时提供外力的装 置。
2.1

冲压成形特点与分类


2.2 冲压模具设计与制造的内容 2.3 冲压常用材料 2.4 冲压设备简介
1、什么是冲压？
冲压是将各种不同规格的板料或坯料（金 属或非金属），在室温下对其施加压力（如 通过压力机及模具等），使之变形或分离， 以获得各种形状零件的一种加工工艺。 冲压工艺是塑性加工的基本方法之一。它主 要用于加工板料零件，所以有时也称之为板 料冲压。 冲压不仅可以加工金属板料，而且也可以加 工非金属板料。
1、曲柄压力机
1. 公称压力：
–定义：滑块离开下死点前某一距离 或曲柄旋转至下死点前某一特定角 度（公称压力角）时，滑块上所容 许的最大压力。 –滑块作用力随曲柄旋转角度而变化， 在下死点处为无穷大（时间极短） –许用压力曲线由公称压力来计算
1、曲柄压力机
1.公称压力：
–许用压力曲线：图中1 –冲裁工艺冲裁力实际曲线， 图中2 –拉深工艺拉深力实际曲线， 图中3
冲裁的内容包括
主要有： 落料 冲孔
blanking piercing
次要有： 切口 剖切或切断 修边
notching parting trimming
冲裁的作用及加工对象
作用有： 零件 毛料
part stock
加工对象非常广泛： 料厚： 0.01 ～ 20(40) 尺寸： 1 x 1 ～ 2000 x 3000 材质： 金属、非金属

其他非金属：
– 绝缘胶木板、纸板、橡胶板、有机玻璃层压板、纤维板、毛毡


2.1 冲压成形特点与分类 2.2 冲压模具设计与制造的内容 2.3 冲压常用材料
2.4
冲压设备简介

机械压力机：曲柄压力机和摩擦压力机 液压压力机 机械压力机应用最广泛
曲柄压力机最为常见
1、曲柄压力机
– 传动系统：电机、皮带、皮带轮、齿轮、 传动轴Leabharlann Baidu – 工作机构：曲柄、连轴、滑块等 – 机身：将所有部分联成一个整体

1、曲柄压力机
– 选用内容：

压力机类型选择：
– – – – – 中小型》开式机械压力机 大中型》闭式机械压力机 批量大》高速压力机或多工位自动压力机 薄板冲裁、精密冲裁》刚度高的精密压力机 大型、复杂件》双动、三动压力机
1、曲柄压力机
– 选用内容：

压力机规格选择：
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 公称压力》 滑块行程》 行程次数》 工作台面尺寸》 滑块模柄孔尺寸》 闭合高度》 电动机功率》
Special forming
* 缩口 —— 将空心件口部直径缩小 * 旋压 —— 毛料随旋压机主轴旋转，赶棒加 压于毛坯，使毛坯逐渐紧贴模具以获得所需 形状和尺寸的制件，有时也称为赶形
* 强力旋压 —— 在旋转状态下，用辊轮 使毛坯逐步成形的方法，有时也称为旋 薄 * 校平与整形 —— 为了提高成形零件的 平整度、尺寸精度或获得小的圆角半径 而采用的成形方法
2、成形工序
* 弯曲 —— 把板料沿直线弯成各种形状，可 以加工形状极为复杂的零件 * 拉深 —— 把平板毛坯冲制成各种空心的零 件，也有称之为拉延、压延、引伸
forming
* 变薄拉深 —— 把拉深加工后的空心半 成品进一步加工成底部厚度大于侧壁厚 度的零件 * 成形 —— 把弯曲和拉深以外的许多变 形类工序统称为成形。包括：翻边、局 部成形、胀形、扩口、缩口、旋压、强 力旋压、校平与整形等。
冲压成形概述



2.1 2.2 2.3 2.4
冲压成形特点与分类 冲压模具设计与制造的内容 冲压常用材料 冲压设备简介
在开始本章课程时让我们来看 看如下零件是如何加工的？
航天器发动机喷管
某导弹舵面零件
某导弹翼面零件
汽车发动机用垫圈：
汽车发动机支架：
普通垫片：
常用五金件：
汽车主要零件
目前世界各先进工业国不断研制出冲压 性能良好的板材，以提高冲压成形能力和使 用效果。例如，研制高强度钢板，用来生产 汽车覆盖件，以减轻零件重量和提高其结构 强度。

2.1 冲压成形特点与分类
2.2


冲压模具设计与制造的内容
2.3 冲压常用材料 2.4 冲压设备简介

包括：冲压工艺设计、模具设计、模具 制造 冲模设计与制造流程图2.swf

这样，不但可以节省模具试制费用，缩 短新产品的试制周期，还可以逐步建立 一套能结合生产实际的先进设计方法， 既促进了冲压工艺的发展，也将使塑性 成形理论逐步完善到对生产实际的指导 作用。
2、模具设计制造技术现代化
为了加快产品的更新换代，缩短模具设 计、制造周期，工业先进国家正在大力开展 模具计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）的 研究，并在生产中应用。采用这一技术，一 般可以提高模具设计制造效率2～3倍。
冷冲压基本工序分类图
•冷冲压工序
•分离工序 变形工序 复合工序 装配工序
•
剪 裁 落 料
冲裁
弯曲
拉延
成形
体积冲压
冲 孔
切 口
切 边
弯 曲
扭 曲
拉 延
起 伏
成 形
压 印
冲 眼
1、分离工序(shearing)
是指板料受力后，应力超过材料的强度 极限σ b ，而使板料产生剪裂或局部剪裂。 其目的是在冲压过程中，使冲压件与板 料沿一定的轮廓线相互分离，同时，冲压 件分离断面的质量也要满足一定的要求。
坯料 坯料
挤压件
气门顶杆
2、冲压加工的优点

经济方面 —— 原材料省，且利用率高 (一般可达70-90%) —— 操作工艺方便 —— 生产效率高，便于机械化与自动化 —— 成本低
汽车覆盖件
2、冲压加工的优点

技术方面 —— 可以获得用其他加工工艺难以加工 的各种形状复杂的零件与制品； —— 尺寸精度较高，质量稳定，互换性 良好（一般IT8～10,最高达IT7）； —— 在材料消耗不大的情况下，可获得 强度高、刚度大、重量轻的零件；
发展这一技术，最终是实现模具 CAD/CAM一体化。应用这一技术，不 仅可以缩短模具设计制造周期，还 可以提高模具质量，减少设计和制 造人员的重复劳动，使设计者有可 能把精力用在创新开发上。
3、冲压生产的机械化与自动化
为了满足大批量生产的需要，冲压设备 由低速压力机发展到高速自动压力机。国外 还加强了由计算机控制的现代化全自动冲压 加工系统的研究与应用，使冲压生产达到高 度自动化，从而减轻劳动强度和提高生产效 率。punch(500k).wmv

2.1 冲压成形特点与分类 2.2 冲压模具设计与制造的内容
2.3

冲压常用材料
2.4 冲压设备简介
1、冲压工艺对材料的要求

1.首先要满足冲压件的使用要求：强度、 刚度、导电性、导热性、重要性、耐腐 蚀等。 2.满足冲压工艺条件应具有良好的塑性 和表面质量、板料的厚度。
2、冲压常用材料的种类
精密冲裁
普通冲裁所得工件尺寸精度在IT11以下， 切断面表面粗糙度值Ra为12.5～6.3,且有 锥度。对于一些要求光洁和尺寸精度较高 的零件或要求剪切断面与工件表面垂直的 零件，一般的冲裁方法达不到要求，这样 就发展了精密冲裁工艺。
2、成形工序
是指板料受力后，应力超过了材料的屈 服极限σ s（但小于材料的拉伸强度极限 σ b ），经过塑性变形后，成为一定形状 的零件的加工工序。 其目的是使冲压坯料在不破坏的前提下， 发生塑性变形兵转化成所需要的成品形状。
3、冲压生产的局限性
—— 制模成本高； —— 技术要求高； —— 不适用于单件及小批量生产；
4、冲压工艺在工业生产中的地位和作用
在机械制造业中，冷冲压是一种生产 效率很高的加工工艺，它给生产提供了 及其方便及最有利的条件。冲压工艺的 应用范围很广，大到汽车的覆盖件，小 至钟表及仪器仪表的元件，
大多是冷冲压制成的。统计表明： —— 汽车制造业中，60～75％冲压件 —— 电机仪器仪表业中，60～70％ —— 国防工业中，冲压件的比重也相当大
冲压应用领域
—— 汽车行业的冲压 —— 汽车等行业零部件类冲压 —— 电器件冲压 —— 生活日用品冲压 —— 家用电器部件冲压 —— 航空航天工业、国防工业
航空航天制造业：

汽车制造业：
5、冲压成形分类
由于冲压加工的零件形状、尺寸、精度 要求、批量大小、原材料性能等地不同， 当前在生产中所采用的冲压工艺方法也 是多种多样的。但是，概括起来可以分 为两大类： —— 分离工序 (shearing) —— 成形工序 (forming )
forming
* 翻边 —— 把板料的边缘按曲线翻成竖立的 边缘，可分为内孔翻边和外缘翻边 内孔翻边 —— 圆孔翻边、异形孔翻边 外缘翻边 —— 凸曲线翻边、凹曲线翻边
forming
* 局部成形 —— 在板料或零件表面上制 成各种形状的凸起或凹陷，以提高零件 的刚性，也可称之为起伏、压梗、压筋 * 胀形 —— 将空心件或管状毛坯向外扩 张 * 扩口 —— 将空心件口部直径扩大
4、适应产品更新换代快和生产批 量小的特点
为了满足产品更新换代和小批量生产的 需要，发展了一些新的成形工艺（如高能成 形等）、简易模具（如软模和低熔点合金模 等）、数控冲压设备和冲压柔性制造系统 （FMS）等。这样，就使冲压生产既适合大 批量生产，也适合小批量生产。
5、改进板料性能，以提高其成形 能力和使用效果
选择公称压力时，一般冲裁、
弯曲时压力机的吨位比计算力 大30%左右；拉深时比计算力 大60~100%
1、曲柄压力机
2.滑块行程：
图中上死点和下死点的间距， 也是曲柄直径
选择原则：保证毛坯和冲压件
可以顺利地放入和取出。一般 取冲压件的2.5~3倍
1、曲柄压力机
3.行程次数：
滑块每分钟打击次数。

闭式冲床
1、曲柄压力机

曲柄压力机

特点：
– 前面、左右面敞开， 操作与安装模具都不 方便 – 床身刚度小，易变形 – 适合：

一般要求的中、小型 压力机
开式冲床
1、曲柄压力机

曲柄压力机的选用
– 选用原则：冲压工序性质、生产批量大小、 模具外形尺寸、现有设备等 – 选用内容：
压力机类型选择 压力机规格选择