薄板微冲压成形技术工艺解析【详情】

薄板微冲压成形技术工艺解析

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汽车零部件大多是通过薄板冲压成形生产出来的。薄板冲压成形是一个复杂的力学过程，在生产过程中，会受到各种因素影响。

1.薄板冲压成形性能的基本概念及其系统性质

薄板冲压成形性能指金属薄板对于冲压成形工艺过程及其模具结构的适应性，或将其视为金属薄板制品在其成形过程或冲压卸载时抵抗破裂、起皱和回弹等各种成形缺陷的能力，其技术物理状态终都要表现为冲压制品的形状结构、冲压板料的性质性能、冲压成形工艺条件以及模具技术结构等诸多设计变域之间的相互协调程度，因此从制造工程理论上讲，冲压成形性能是一种具有多种层级因素相互作用的系统，其总体状态可用图1表示，而系统的优劣终表现为金属薄板制品的冲压成形难易程度和冲压成形生产的质量好坏。

图1 冲压成形性能的系统状态

2 薄板冲压件的主要成型工艺特点

2.1 直接成形。金属薄板在各种冲压成形工艺过程或冲压成形试验中表现出的成形性能称为直接成形性能，其优劣程度或表征指标与冲压成形工艺或冲压成形试验设计的成形方式、工艺条件和模具结构等技术状态有关。

2.2 间接成形。利用非冲压成形或非冲压成形试验获取的与成形性能相关，或对成形性能具有影响的金属薄板性能或性质称为间接成形性能，它们的表征指标与冲压成形工艺或冲压成形试验设计的成形方式、工艺条件和模具结构等技术状态无关，主要被用来划分金属薄板的成形性能品级，或作为金属薄板订货和供货的依据。

间接成形性能主是冶金工业部门或材料工程行业对金属薄板所追求的产品性能性质指标，亦即金属薄板的各种本征性能和性质。常用的间接成形性能主要指各种拉伸试验性能（包括塑性应变比值、应变硬化指数值和应变速率敏感系数值）指标，以及晶粒度、硬度和表面状态等材料性质，它们亦被称作金属薄板的基本成形性能参数或特定的成形性能指标。

2.3 模拟成形。从成形几何条件与技术物理属性的相似性或近似性出发，对各种冲压成形方

式、各种冲压变形模式、冲压成形过程的各种工艺和模具状态，以及不同类别冲压成形制品的制造信息等技术对象所设计的典型化试验称为模拟成形性能试验。金属薄板在各种模拟冲压成形试验中，对其成形试验过程的适应能力称为模拟成形性能。

由于模拟成形试验的典型化意义，针对不同的模拟目标所设计的模拟成形试验及其性能指标，可以从普遍意义的层面上表征金属薄板对于典型化冲压成形方式、典型化冲压变形模式、典型化冲压成形技术或各种典型化的冲压制品类别的可加工性质，表征模拟成形性能的试验指标通常可用作评定或选用金属薄板冲压成形品级的工艺性依据。

2.4 实际成形。金属薄板对于实际冲压生产中个体制品成形过程的适应性，亦即个体制品的成形性能、冲压制品的成形难度，或称冲压成形制品的可制造性，这些概念均属于实际成形性能的技术范畴。

实际成形性能与模拟成形性能技术意义相对，前者包含个体冲压成形制品的全部制造信息（形状结构、尺寸大小、精度等级和表面状态等），是金属薄板成形性能对于冲压制品的个体化表现，是控斜冲压成形生产质量的依据；而后者则是把冲压制品的制造信息进行了典型化处理，属于金属薄板在普遍意义上面向某种典型技术目标的可加工性质。

3 薄板冲压件成型工艺的实现方法

3.1 断裂分离工序。断裂分离工序是在冲压过程中使冲压零件与板料沿一定轮廓线相互分离的工序，如落料、冲孔、修边、切口、剖切等等。

（1）落料：落料是在平板的毛坯上沿封闭轮廓进行冲裁，余下的就是废料。落料常用于工件的一工序。

（2）冲孔。冲孔是以落料件或其他成形件为工序件，完成各种形状孔的冲孔冲裁加工。（3）修边。修边是指对成形件边缘进行冲裁，以获得工件要求的形状和尺寸。

（4）切口。如下图所示，在材料上将局部材料切开并弯成一定的角度，但不与主体全分离，称为切口，也可称为冲切成形。

图5 切口示意图

3.2 塑性成形工序。塑性成形工序是材料在不破裂的条件下产生塑性变形，从而获得一定形状、尺寸和精度要求的零件，如弯曲、拉深、涨形、翻边、缩口、卷圆等。

（1）弯曲：如图6所示，用将平板毛坯压弯成一定角度或将已弯件作进一步成形。如：压弯、卷边、扭曲等。

（2）拉伸：如图7所示，将平板毛坯压延成空心件，或使空心毛坯作进一步变形。（3）缩口：如图8所示，在空心件外部施加压力，使局部直径缩小，例如：不锈钢盖、罐类产品等。

在实际零件成形过程中，应力和应变是非常复杂的，零件上每一点都在发生变化，因此，单纯根据应力和应变对零件进行成形分类是困难的。根据零件的外形特征，并结合实践与经验是重要的。

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