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冲压基础知识冲压基础知识第一章第一章冲压概述冲压概述一、冲压定义一、冲压定义 冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件和尺寸的工件(冲压件冲压件)的成形加工方法。的成形加工方法。又名又名 板金冲压加工板金冲压加工 定义为定义为 Sheet metal stampingSheet metal stamping。二、分类二、分类 冷冲压：金属在常温下的加工，一般板料厚度冷冲压：金属在常温下的加工，一般板料厚度4mm4mm；热冲压：将金属加热到一定的温度范围的冲压加工方热冲压：将金属加热到一定的温度范围的冲压加工方法。法。板料厚度板料厚度8 810mm10mm以上时，需加热后冲压。以上时，需加热后冲压。三、冲压的坯料三、冲压的坯料 主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。常用低碳钢、不锈钢、高塑性合金钢、铜、镁、常用低碳钢、不锈钢、高塑性合金钢、铜、镁、铝及其合金及等金属材料，非金属材料如胶木、铝及其合金及等金属材料，非金属材料如胶木、云母、纤维板、皮革等亦广泛地采用冲压。云母、纤维板、皮革等亦广泛地采用冲压。冲压加工要求被加工材料具有较高的塑性和韧冲压加工要求被加工材料具有较高的塑性和韧性，较低的屈强比和时效敏感性，一般要求碳性，较低的屈强比和时效敏感性，一般要求碳素钢伸长率素钢伸长率16%16%、屈强比屈强比s/b70%s/b70%，低合金高强度钢低合金高强度钢14%14%、s/b 80%s/b 80%。四、冲压特点 冲压特点是：1.制件复杂废料少；2.精细光滑互换好；3.刚强较高节省料；4.易于控制效率高；5.大批生产成本低.五、冲压用设备1.剪板机剪板机剪板机是剪切方法使板料分离的冲压剪板机是剪切方法使板料分离的冲压设备。设备。下料用设备，将板料剪成一定宽度的下料用设备，将板料剪成一定宽度的条料，以供冲压之用条料，以供冲压之用按传动形式分为按传动形式分为机械剪板机机械剪板机和和液压剪液压剪板机板机。2.压力机 压力机是一种能使滑块作往复运动，并按所需方向给模具施加压力的机器，是冲压的基本设备。按其床身结构不同有开式和闭式两种压力机。压力机使用千万、万千要注意安全！机械式冲压机：曲柄冲压机、连动冲压机、机械式冲压机：曲柄冲压机、连动冲压机、凸轮冲压机、螺纹冲压机等。凸轮冲压机、螺纹冲压机等。使用油压的为油压冲压机、使用油压的为油压冲压机、使用空气压力的为空压冲压机。使用空气压力的为空压冲压机。利用人力完成的有脚踏冲压机利用人力完成的有脚踏冲压机(俗称俗称:一脚踹一脚踹)、手动冲压机等种类。、手动冲压机等种类。冲压机的工作原理如下：六、六、冲压基本工序及模具冲压基本工序及模具1.1.冲压工序冲压工序分离工序：指冲压过程中使冲压件与板料沿一定分离工序：指冲压过程中使冲压件与板料沿一定 的轮廓相互分离的工序。的轮廓相互分离的工序。基本工序：冲孔、落料、切断、切口、切边、剖基本工序：冲孔、落料、切断、切口、切边、剖切、整修等。切、整修等。冲孔、落料冲孔、落料冲孔、剖切冲孔、剖切2 2、塑性成形工序：、塑性成形工序：指材料在不破裂的条件下产生塑性变形，从而指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。获得一定形状、尺寸和精度要求的零件。基本工序：弯曲、拉深、成形、冷挤压等。基本工序：弯曲、拉深、成形、冷挤压等。1 1）分离工序）分离工序 （1 1）冲孔）冲孔：用冲孔模沿封闭轮廓冲裁工件或毛坯，用冲孔模沿封闭轮廓冲裁工件或毛坯，冲下部分为废料。冲下部分为废料。（2 2）落料）落料：用落料模沿封闭轮廓冲裁板料或条用落料模沿封闭轮廓冲裁板料或条料，冲下部分为制件。料，冲下部分为制件。（3 3）切断）切断：用剪刃或模具切断板料或条料的部分用剪刃或模具切断板料或条料的部分周边，并使其分离。周边，并使其分离。（4 4）切口）切口：用切口模将部分材料切开，但并不用切口模将部分材料切开，但并不使它完全分离，切开部分材料发生弯曲。使它完全分离，切开部分材料发生弯曲。（5 5）切边）切边：用切边模将坯件边缘的多余材料冲切用切边模将坯件边缘的多余材料冲切下来。下来。（6 6）剖切）剖切：用剖切模将坯件用剖切模将坯件(弯曲件或拉深件弯曲件或拉深件)剖成两部分或几部分。剖成两部分或几部分。（7 7）整修：用整修模去掉坯件外缘或内孔的余）整修：用整修模去掉坯件外缘或内孔的余量，以得到光滑的断面和精确的尺寸。量，以得到光滑的断面和精确的尺寸。外缘整修外缘整修内孔整修内孔整修2）塑性变形工序）塑性变形工序（1 1）弯曲）弯曲：把平面毛坯料制成具有一定角度和把平面毛坯料制成具有一定角度和尺寸要求的一种塑性成形工艺。尺寸要求的一种塑性成形工艺。压弯：用弯曲模将平板压弯：用弯曲模将平板(或丝料、杆件或丝料、杆件)毛坯压弯毛坯压弯成一定尺寸和角度，或将已弯件作进一步弯曲。成一定尺寸和角度，或将已弯件作进一步弯曲。弯曲时的纤维方向坯料纤维方向：与弯曲线垂直（如图坯料纤维方向：与弯曲线垂直（如图）对板料进行弯曲要注意：对板料进行弯曲要注意：1.弯曲线力求与锻造流纹垂直，否则，弯曲半径要大；弯曲线力求与锻造流纹垂直，否则，弯曲半径要大；2.回弹角回弹角“矫枉过正矫枉过正”，因材因板厚而异，因材因板厚而异。卷边：用卷边模将条料端部按一定半径卷成圆形。卷边：用卷边模将条料端部按一定半径卷成圆形。扭弯扭弯：用扭曲模将平板毛坯的一部分相对另一部：用扭曲模将平板毛坯的一部分相对另一部分扭转成一定的角度。分扭转成一定的角度。（2）拉深）拉深：将一定形状的平板毛坯通过拉深模将一定形状的平板毛坯通过拉深模冲压成各种形状的开口空心件；或以开口空心件冲压成各种形状的开口空心件；或以开口空心件为毛坯通过拉深，进一步使空心件改变形状和尺为毛坯通过拉深，进一步使空心件改变形状和尺寸的冷冲压加工方法。寸的冷冲压加工方法。拉深中的废品 因“多余三角形”等,拉深中易产生缺陷：起皱与拉穿。造成拉穿现象的相关因素有：1)凸凹模的圆角半径守规范 即刃口不能是锋利的,为圆角；(尺寸规范见教材或手册)2)凸凹模间的间隙(C)适当 一般单边C(1.11.2)t；间隙(C)偏小，易拉穿工件，使模具加速磨损，降低寿命；间隙(C)偏大，拉深件精度变差，易起皱。3)拉深系数 m=d/D 0.50.8 许多工件要经过多次拉深;多次拉深造成加工硬化，穿插中间退火可消除硬化。4)充分润滑不可少 5)设置压边圈可防起皱 另外，起皱与相对板厚(t/D)和m有关。变薄拉深变薄拉深：用变薄拉深模减小空心件毛坯的直径：用变薄拉深模减小空心件毛坯的直径与壁厚，以得到底厚大于壁厚的空心件。与壁厚，以得到底厚大于壁厚的空心件。（3）成形）成形：通过板料的局部变形来改变毛坯的形：通过板料的局部变形来改变毛坯的形状和尺寸的工序的总称。状和尺寸的工序的总称。胀形胀形：指从空心件内部施加径向压力，强迫局部指从空心件内部施加径向压力，强迫局部材料厚度减薄和表面积增大，获得所需形状和尺材料厚度减薄和表面积增大，获得所需形状和尺寸的冷冲压工艺方法。寸的冷冲压工艺方法。起伏成形起伏成形：平板毛坯或制件在模具的作用下，产平板毛坯或制件在模具的作用下，产生局部凸起（或凹下）的冲压方法。生局部凸起（或凹下）的冲压方法。翻边翻边：指利用模具将工件上的孔边缘或外缘边缘指利用模具将工件上的孔边缘或外缘边缘翻成竖立的直边的冲压工序。翻成竖立的直边的冲压工序。缩口缩口：指将预先拉深好的圆筒或管状坯料，通过指将预先拉深好的圆筒或管状坯料，通过模具将其口部缩小的冲压工序。模具将其口部缩小的冲压工序。整形整形：利用模具将弯曲或拉深件局部或整体产生利用模具将弯曲或拉深件局部或整体产生不大的塑性变形的冲压工序。不大的塑性变形的冲压工序。校平校平：指利用模具将有拱弯、翘曲的平板制件压指利用模具将有拱弯、翘曲的平板制件压平的冲压工序。平的冲压工序。3、冲压模具的基本结构组成冲压模具的基本结构组成冲压模具的构造另一种划分大体上可分为刀具部、冲压模具的构造另一种划分大体上可分为刀具部、保持部和辅助部。保持部和辅助部。刀具部刀具部(打孔机、冲模打孔机、冲模)直接作用于材料的部分直接作用于材料的部分保持部保持部(打孔机盘、冲模盘、外套、挡板等打孔机盘、冲模盘、外套、挡板等)固定刀具固定刀具辅助部辅助部(脱模器、量计、衬垫、压力等脱模器、量计、衬垫、压力等)为是刀具发挥作用的辅助部分为是刀具发挥作用的辅助部分1 1）单工序模：在冲压的一次行程过程中，只能）单工序模：在冲压的一次行程过程中，只能 完成一个冲压工序的模具。完成一个冲压工序的模具。落料模落料模弯曲模弯曲模拉深模拉深模2 2）级进模：在冲压的一次行程过程中，在不同）级进模：在冲压的一次行程过程中，在不同 的工位上同时完成两道或两道以上的工位上同时完成两道或两道以上 冲压工序的模具。冲压工序的模具。3 3）复合模：在冲压的一次行程过程中，在同一）复合模：在冲压的一次行程过程中，在同一 工位上同时完成两道或两道以上冲工位上同时完成两道或两道以上冲 压工序的模具。压工序的模具。复合冲压模复合冲压模有正装式和倒装式两种结构。其中正装式有正装式和倒装式两种结构。其中正装式是凸模置于上模部分，倒装式则是凸模置于下模部分。是凸模置于上模部分，倒装式则是凸模置于下模部分。正装复合模正装复合模倒装复合模倒装复合模单工序模、复合模和连续模的特点比较单工序模、复合模和连续模的特点比较项目项目单工序模单工序模复合模复合模连续模连续模冲压精度冲压精度一般较低一般较低中、高级精度中、高级精度中、高级精度中、高级精度原材料要求原材料要求不严格不严格除条料外，小件也除条料外，小件也可用边角料可用边角料条料或卷料条料或卷料冲压生产率冲压生产率低低较高较高高高实现操作机械化实现操作机械化自动化的可能性自动化的可能性较易，尤其适合于较易，尤其适合于在多工位压力机上在多工位压力机上实现自动化实现自动化难，只能在单机上难，只能在单机上实现部分机械操作实现部分机械操作容易，尤其适合于在单容易，尤其适合于在单机上实现自动化机上实现自动化生产通用性生产通用性好，适合于中、小好，适合于中、小批量生产及大型件批量生产及大型件的大量生产的大量生产较差，仅适合于大较差，仅适合于大批量生产批量生产较差，仅适合于中、小较差，仅适合于中、小型零件的大批量生产型零件的大批量生产冲模制造的复杂冲模制造的复杂性和价格性和价格结构简单，制造周结构简单，制造周期短，价格低期短，价格低结构复杂，制造度结构复杂，制造度大，价格高大，价格高结构复杂，制造和调整结构复杂，制造和调整难度大，价格与工位数难度大，价格与工位数成比例上升成比例上升七、冲压加工分类七、冲压加工分类1、单发型、单发型每道工序都有独立的模具，模具是被单独使用的。每道工序都有独立的模具，模具是被单独使用的。由操作人员将材料装入、取出，一台冲压机上只装由操作人员将材料装入、取出，一台冲压机上只装一个模具，由人来操作完成作业。一个模具，由人来操作完成作业。单发型模具单发型模具(QDC)单发工序的实例单发工序的实例2 2 依次传递型依次传递型将复数的工序等距离地排放在单一的模具内部。将复数的工序等距离地排放在单一的模具内部。通过传送装置冲压机每旋转一次向前推进一定的距通过传送装置冲压机每旋转一次向前推进一定的距离，并将工件依次送至下一道工序。离，并将工件依次送至下一道工序。材料采取连续供应的方式，机器的运转也是连续且材料采取连续供应的方式，机器的运转也是连续且自动的，自动的，材料采用卷材，通过展卷机、校平器、供卷机等设材料采用卷材，通过展卷机、校平器、供卷机等设备连续供应。备连续供应。依次传送型模具依次传送型模具依次传送型的实例依次传送型的实例3、转移型、转移型将每一道工序的独立的模具排列在一台冲压机内部，将每一道工序的独立的模具排列在一台冲压机内部，通常是通过曲柄轴进行驱动，拥有与冲压机本身同通常是通过曲柄轴进行驱动，拥有与冲压机本身同步运行的搬运机构，进行连续性的自动加工。步运行的搬运机构，进行连续性的自动加工。一维移动 只有在传送方向上的往返运动只有在传送方向上的往返运动(前进回前进回车车)。没有功的保持及释放系统，需要另。没有功的保持及释放系统，需要另行配置。行配置。二维移动二维移动前进回车 功的保持及释放 (夹紧放开)夹紧前进放开回车三维移动 前进回车前进回车 功的保持及释放功的保持及释放(夹紧放开夹紧放开)功的上升功的上升下降下降(升降升降)夹紧夹紧上升上升前进前进下降下降放开放开回车回车材料、半成品的供应方法材料、半成品的供应方法材料为卷材，通过抓钳供应器材料为卷材，通过抓钳供应器(空压供应器空压供应器)连续供连续供应应半成品转入货架，通过推送器供应。半成品转入货架，通过推送器供应。将半成品架将半成品架(半成品冲压半成品冲压)移到冲压机主机的旁边，移到冲压机主机的旁边，供应半成品。供应半成品。与依次传送式相比产品的成品率高。与依次传送式相比产品的成品率高。由于搬运设备的惯量与刚性，不易实现高速化生产。由于搬运设备的惯量与刚性，不易实现高速化生产。通用型机器的生产程序改变起来较为困难。通用型机器的生产程序改变起来较为困难。转移型生产工序实例转移型生产工序实例4、多功能机器人型、多功能机器人型每一道工序都并排配置独立的模具，用独立的搬每一道工序都并排配置独立的模具，用独立的搬运设备与冲压机同步搬运工件，进行自动化加工。运设备与冲压机同步搬运工件，进行自动化加工。做功的保持采取真空式和磁性式。做功的保持采取真空式和磁性式。材料、半成品的供应方法材料、半成品的供应方法材料为卷材，通过抓钳供应器材料为卷材，通过抓钳供应器(空压供应器空压供应器)连续供连续供应应半成品转入货架，通过推送器供应。半成品转入货架，通过推送器供应。将半成品架将半成品架(半成品冲压半成品冲压)移到冲压机主机的旁边，移到冲压机主机的旁边，供应半成品。供应半成品。与依次传送式相比产品的成品率高。与依次传送式相比产品的成品率高。由于搬运设备的惯量与刚性，不易实现高速化生产。由于搬运设备的惯量与刚性，不易实现高速化生产。通用型机器的生产程序改变起来较为困难。通用型机器的生产程序改变起来较为困难。八、冲压件的结构工艺性八、冲压件的结构工艺性1.冲裁件的要求：1)简单对称不悬细；2)圆弧过渡防应力。3)板厚影响尺寸多；冲裁件的内、外形转角处，要尽量避免尖角，冲裁件的内、外形转角处，要尽量避免尖角，应以圆弧连接。以避免尖角处应力集中被冲模应以圆弧连接。以避免尖角处应力集中被冲模冲裂。冲裂。冲孔件尺寸与厚度关系合理冲孔件尺寸与厚度关系合理 冲裁件的形状应力求简单、对称，有冲裁件的形状应力求简单、对称，有利于材料的合理利用，同时应避免长槽利于材料的合理利用，同时应避免长槽与细长悬臂结构，否则制造模具困难。与细长悬臂结构，否则制造模具困难。对对冲冲裁裁件件的的要要求求2.弯曲件的要求 1)尽量对称弧宜大；2)曲边直部要留足；3)孔的位置有要求 3.对拉深件的要求 1)简单对称不宜深；2)弯曲半径有限制。弯曲件形状应尽量对称，弯曲半径不能小弯曲件形状应尽量对称，弯曲半径不能小于材料允许的最小弯曲半径，并应考虑材料于材料允许的最小弯曲半径，并应考虑材料纤维方向，以免成型过程中弯裂。纤维方向，以免成型过程中弯裂。弯曲边过短不易弯成型，故应使弯曲边高弯曲边过短不易弯成型，故应使弯曲边高度度H2s。若。若H2s，则必须压槽，或增加，则必须压槽，或增加弯曲边高度，然后加工去掉（如图）。弯曲边高度，然后加工去掉（如图）。弯曲带孔件时，为避免孔的变形，弯曲带孔件时，为避免孔的变形，孔的边缘距弯曲中心应有一定的距孔的边缘距弯曲中心应有一定的距离（如图）。图中离（如图）。图中L1.52s。当。当L过小时过小时,可在弯曲线上冲工艺孔可在弯曲线上冲工艺孔,如如对零件孔的精度要求较高，则应弯对零件孔的精度要求较高，则应弯曲后再冲孔。曲后再冲孔。对弯曲件的要求对弯曲件的要求对拉伸件的要求对拉伸件的要求拉深件外形应简单、对称，且不宜太高。以便使拉拉深件外形应简单、对称，且不宜太高。以便使拉深次数尽量少，并容易成型深次数尽量少，并容易成型。拉深件的圆角半径（如图示）应满足：拉深件的圆角半径（如图示）应满足：rdS，R2S，r（3-5）S。否则，应增加整形工序。否则，应增加整形工序。拉深件的壁厚变薄量一般要求不应超出拉伸工艺壁厚拉深件的壁厚变薄量一般要求不应超出拉伸工艺壁厚变化的规律（最大变薄率约在变化的规律（最大变薄率约在10%18%左右）。左右）。九、冲压工艺1、设计时的注意事项 1.简单分冲再焊合；2.冲孔工艺要用活；3.满足使用简为上。(1)对于有孔或有切口的平板零件，当采用单工序模冲裁时，对于有孔或有切口的平板零件，当采用单工序模冲裁时，一般应先落料，后冲孔（或切口）；当一般应先落料，后冲孔（或切口）；当采用连续模采用连续模冲裁时，则冲裁时，则应应先先冲孔冲孔（或切口）后（或切口）后落料落料。(2)对于多角弯曲件，当采用简单弯模分次弯曲成型时，应先对于多角弯曲件，当采用简单弯模分次弯曲成型时，应先弯外角，后弯内角。对于孔位于变形区（或靠近变形区）或孔与基弯外角，后弯内角。对于孔位于变形区（或靠近变形区）或孔与基准面有较高的要求时，必须先弯曲，后冲孔。否则，都应先冲孔，准面有较高的要求时，必须先弯曲，后冲孔。否则，都应先冲孔，后弯曲。后弯曲。(3)对于旋转体复杂拉深件，一般是由大到小的顺序进行拉深，对于旋转体复杂拉深件，一般是由大到小的顺序进行拉深，或先拉深大尺寸的外形，后拉深小尺寸的内形；对于非旋转体复杂或先拉深大尺寸的外形，后拉深小尺寸的内形；对于非旋转体复杂拉深件，则应先拉深小尺寸的内形，后拉深大尺寸的外形。拉深件，则应先拉深小尺寸的内形，后拉深大尺寸的外形。(4)对于有孔或缺口的拉深件，一般应先拉深，后冲孔（或缺对于有孔或缺口的拉深件，一般应先拉深，后冲孔（或缺口）。对于带底孔的拉深件，有时为了减少拉深次数，当孔径要求口）。对于带底孔的拉深件，有时为了减少拉深次数，当孔径要求不高时，可先冲孔，后拉深。当底孔要求较高时，一般应先拉深后不高时，可先冲孔，后拉深。当底孔要求较高时，一般应先拉深后冲孔，也可先冲孔，后拉深，再冲切底孔边缘达到要求。冲孔，也可先冲孔，后拉深，再冲切底孔边缘达到要求。(5)校平、整形、切边工序，应分别安排在冲裁、弯曲拉深之校平、整形、切边工序，应分别安排在冲裁、弯曲拉深之后进行。后进行。2.确定冲压工序的顺序与数目确定冲压工序的顺序与数目