冲压过程技术标准.docx

1、冲压过程技术标准冲压工艺培训教材魏龙2004-5第一章 绪 论冷冲压是一种先进的金属加工方法， 它是建立在金属塑性变 形的基础上， 利用模具和冲压设备对板料金属进行加工， 以获得 所需要的零件形状和尺寸。冲压工艺应用范围十分广泛， 在国民经济各个部门中， 几乎 都有冲压加工产品， 如汽车、 飞机、 拖拉机、电机、 电器、仪表、 铁道、邮电、化工以及轻工日用产品中均占有相当大的比重。冷冲压和切削加工比较，具有生产率高、加工成本低、材料 利用率高、产品尺寸精度稳定、操作简单、容易实现机械化和自 动化等一系列优点，特别适合大批量生产。一、 冲压工序的分类 冷冲压工艺按其变形性质可分为分离工序和成形工

2、序两大类。 分 离工序又可分为落料、冲孔和切边等，如表 1-1 所示。成形工序可分 为弯曲、拉深、翻孔、翻边、胀形、扩口、缩口和旋压等，如表 1-2 所示。根据产品零件的形状、尺寸精度和其他技术要求，可分别采用 各种工序对板料毛坯进行加工，以获得满意的零件。将成形零件的边缘修切整齐或切成一定形状。表 1-2 成形工序工序名称简图特点及应用范围将板料沿直线弯成各种形弯曲状，可以加工形状极为复杂的零件。将板料毛坯成形制成各种拉深空心的零件。翻孔在预先冲孔的板料半成品上或未经冲孔的板料冲制成竖立的边缘。第二章 冲 裁冲裁是利用模具使板料产生分离的冲压工序，包括落料、冲孔、 切口、剖切、修边等。用它可

3、以制作零件或为弯曲、拉深、成形等工 序准备毛坯。一、 落料从板料上冲下所需形状的零件（或毛坯）叫落料。如图 2-1 所示。图 2-1 落料图 2-2 冲孔二、冲孔在工件上冲出所需形状的孔（冲去的为废料）叫冲孔。如图 2-2 所示。三、冲裁的过程冲裁既是分离工序，工件受力时必然从弹、塑性变形开始，以断 裂告终。当凸模下降接触板料，板料即受到凸、凹模压力而产生弹性 变形，板料产生弯曲，即从模具表面上翘起（图 2-3-1 ）。随着凸模下 压，模具刃口压入材料，内应力状态满足塑性条件时， 产生塑性变形 （图 2-3-2 ）。塑性变形从刃口开始， 随着刃口的深入， 变形区向板料 的深度方向发展、扩大，直

4、到在板料的整个厚度方向上产生塑性变形， 板料的一部分相对于另一部分移动。 当切刃附近材料各层中达到极限 应变与应力值时， 便产生微裂（图 2-3-3 ），裂纹产生后，沿最大剪应 变速度方向发展，直至上、下裂纹会合，板料就完全分离。简而言之， 即：弹性变形塑性变形裂纹产生裂纹扩 展产生断裂。凸模板料凹模图 2-3-1 弹性变形图 2-3-2 塑性变形图 2-3-3 产生裂纹四、冲裁零件断面分析板料（零件）圆角带光亮带毛刺 断裂带毛刺断裂带光亮带 圆角带图 2-4 冲裁零件的断面1、断面分析由于冲裁变形的特点，使冲出的工件断面明显的分成四个特征 区，即圆角带、光亮带、断裂带与毛刺区域。1）、圆角带

5、圆角带俗称塌角， 它是当凸模下降， 刃口刚压入板料时， 刃口附 近产生弯曲和伸长变形，刃口附近的材料被带进模具间隙的结果。2）、光亮带这个区域发生在塑性变性阶段。 主要是由于金属板料产生塑性剪 切的材料在和模具侧面接触中被模具侧面挤光而形成的光亮垂直的 断面。通常占整个断面的 1/21/3 。3）、断裂带这个区域是在断裂阶段形成的， 是由刃口处的微裂纹在拉应力的 作用下，不断扩展而形成的撕裂面，其断面粗糙，具有金属本色，且 带有斜度。4）、毛刺毛刺的形成是由于在塑性变形阶段后期， 凸模和凹模的刃口切入 被加工材料一定深度时， 刃口正面材料被压缩， 刃尖部分为高静水平 压应力状态， 使裂纹起点不

6、会在刃尖处发生， 而是在模具侧面距刃尖 不远的地方发生， 在拉应力作用下， 裂纹加长，材料断裂而产生毛刺。 裂纹的产生点和刃尖的距离成为毛刺的高度。在普通冲裁中，毛刺是不可避免的。 2、影响各断面区域的因素影响圆角带大小的因素有材料本身的性质， 工件的轮廓形状， 凸 凹模的间隙等等；影响光亮带的因素有材料自身塑性的好坏， （塑性 越好，光亮带越大） ，模具凸凹模间隙及刃口磨损程度等等；影响断 裂带的因素有材料自身的塑性等等（塑性越差，断裂带越大） ；毛刺 是塑性变形后期的结果，普通冲裁中，毛刺是不可避免的。五、影响冲裁件质量的因素冲裁件质量是指其切断面质量、尺寸精度、及形状误差。高质量的冲裁件

7、应具备的条件有： 切断面应平直、 光洁，无裂纹、 撕裂、夹层，毛刺尽可能小；零件表面应尽可能平整；零件尺寸应符 合要求。影响冲裁件质量的因素有：凸凹模的间隙大小及分布的均匀性； 模具的刃口状态； 模具的结构和制造精度；材料的性质（包括机械性 能、化学成分等等）。其中，凸凹模间隙的大小及分布的均匀性是影 响断面质量的主要因素。六、冲裁件的简单排样1、 排样在冲压零件成本中， 材料费占 60 以上， 因此材料的经济利用 是一个重要问题。冲裁件在条料或板料上的布置方法叫排样。 排样不合理就会浪费材料，衡量排样经济性的标准是材料利用 率，也就是工件的实际面积与板料面积的比值，即：材料利用率（工件实际面

8、积 /板料面积） x100 由材料利用率的计算公式可看出，若能减少废料面积，则可提高材料利用率。 废料分为工艺废料和结构废料两种。 搭边和余料属于 工艺废料， 这是与排样形式及冲压方式有关的废料； 结构废料是由工 件的形状特点决定的， 一般不能改变。所以只有设计合理的排样方案， 减少工艺废料，才能提高材料利用率。搭边：工件与工件及工件与板料侧边留下的余料称为搭边。搭边取值过小，容易损伤模具，影响零件最终的断面质量。2、 排样示例1）、普通排样（如图 2-6-2-1 ）图 2-6-2-1 普通排样图 2-6-2-2 对头排样3）、公司现生产零件（如图 2-6-2-3 ）下图为武汉东风冲压件有限公

9、司现生产中的神龙富康轿车零件螺母板（ 7551725880 ）的落料冲孔工序示意图图 2-6-2-3 对头排样 公司现生产零件第三章 弯 曲弯曲将板料、棒料、管材、型材等弯成具有一定形状和角度的零件的成形方法。 如：V 形件、U 形件、L 形件以及其他形状的零件等等，（如图 3-1 所示）。图 3-1 弯曲件示意图二、中性层板料弯曲时， 外层纤维受拉， 内层纤维受压， 在拉伸与压缩之间 存在着一个既不伸长也不压缩的纤维层，称为中性层。一般在计算压弯件毛坯时，都是根据中性层的不变来计算的。三、简单弯曲件毛坯的计算我们已知板料弯曲时， 中性层的长度不变， 因此， 弯曲件工艺设 计时，可以根据弯曲前

10、、 后中性层长度不变的原则来确定弯曲件的毛 坯展开长度和尺寸。下面以“L”形弯曲件为例，简述展开长度的计算方法（如图 3-3所示）：图 3-3 L 形弯曲件毛坯展开长度可按下式计算：LL1+L2+ （/2）*（r+x0*t）r弯曲件内弯曲半径，单位为 mm ；x0中性层内移系数；t弯曲件原始厚度（料厚） ，单位为 mm ；四、弯曲回弹1、回弹板料在常温下弯曲总是伴有弹性变形的， 所以在卸载以后， 总变 形中的弹性变形部分立即恢复， 引起工件回弹。 回弹的结果表现在弯 曲件曲率和角度的变化。2、 影响回弹的因素弯曲件回弹值与材料的性能、 弯曲角度、模具结构、弯曲方式（自 由弯曲、校正弯曲）、弯曲

11、件的形状等因素有着密切的关系。仅仅靠理论计算出的回弹量是不够精确的， 在现生产中， 往往是 通过模具的调整和修磨，将回弹量控制在允许的范围之内。3、 减少回弹的措施1）、改进弯曲件局部结构和选用合适的材料 例如，在弯曲件变形处压制加强筋， 用以提高零件刚度减少回弹， 如图 3-4-3-1 所示：图 3-4-3-1 压制加强筋减少回弹2）、补偿法根据弯曲件的回弹趋势和回弹量的大小， 修正凸模或凹模工作部 分的形状和尺寸， 使工件的回弹量得到补偿。一般来说， 补偿法是消 除弯曲件回弹最简单的方法，在现生产中得到广泛应用。3）、校正法板料弯曲时，中性层外侧纤维拉长， 内侧纤维被压缩。 卸载以后， 外

12、侧纤维要缩短， 内侧纤维要伸长， 内外纤维的回弹趋势是将板料复 制，所以回弹量较大。如果在弯曲行程终了时，对板料施加一定的校 正压力，迫使弯曲处内层的金属产生切向拉伸应变， 那么板料经校正 以后，内、外层纤维都被伸长，卸载后都要缩短，内、外层的回弹趋 势相反，回弹量将会减小，从而达到克服或减小回弹的目的。4）、拉弯法板料在拉力下弯曲， 可以改变板料内部的应力状态， 使中性层内 侧的压应力转为拉应力状态， 此时，板料整个剖面上都处于拉应力作 用下，而卸载后，内、外层纤维的回弹趋势互相抵消，因此可以减小 回弹。第四章 拉 深拉深简介1、 拉深是将板料在具有一定圆角半径的凸、 凹模的作用下， 加 工

13、成各种零件的一种成形方法。它在汽车、拖拉机、飞机、 电器、仪表等各行业均有广泛的应用。2、 几种简单拉深件示例（如图 4-1-2-1 和图 4-1-2-2 所示）：图 4-1-2-1 带法兰边的直壁圆筒形零件图 4-1-2-2 不带法兰边的直壁盒形零件二、拉深的主要缺陷及主要防止措施1、 起皱及其防止措施拉深过程中， 毛坯法兰在切向压应力的作用下， 可能产生塑性失 稳而引起起皱， 甚至使坯料不能通过凸凹模间隙而被拉断。 轻微起皱 的坯料虽然可以通过间隙， 但会在筒壁上留下痕迹， 影响其表面质量。起皱主要是由于法兰的切向压应力超过了坯料的临界压应力所 引起。起皱首先开始于毛坯法兰外缘处。常用的防

14、止起皱的方法有：加大压边力，采用拉深筋，此外，还 应从零件形状、模具设计、 拉深工序的安排、冲压的条件及材料本身的特性等多方面考虑。2、 拉裂及其防止措施拉裂主要是因为材料流动的速度大于材料变形速度而产生的。常用的防止拉裂的方法有：调整设备气垫压力（减小压边力） ， 增加凸模表面的粗糙度，改善凸缘的润滑条件（涂抹润滑油） ，选用 高性能的材料等。三、公司现生产中典型拉深件示例1、 油底壳图 4-3-1 油底壳生产工艺流程油底壳属于较复杂的拉深件， 它的主要特点是材料变形量大， 拉 深深度大， 法兰面平度要求高。 该零件采用的是一次拉深成形的工艺 （如图 4-3-1 所示）。2、 出水管接头图

15、4-3-2 出水管接头生产工艺流程出水管接头为神龙富康轿车发动机出水室与出水管的联接接 头，对法兰面的平整度有很高要求。 该零件经反复测算，最终定为三 道拉深工序（如图 4-3-2 所示）。第五章 胀形、翻边与压印胀形利用模具强迫板料厚度减薄和面积增大，以获得零件的几何形 状的冲压方法。例如：压制加强筋、压制凸台等（如图 5-1-1 和图 5-1-2 所示）。图 5-1-1 加强筋图 5-1-2 凸台利用模具将板料上的孔缘或外缘翻直的冲压方法，称为翻边。 按其工艺特点可以划分为内孔（圆孔或非圆孔）翻边、 外缘翻边和变 薄翻边等。 按变形性质可划分伸长类翻边、 压缩类翻边及属于体积成 形的变薄翻

16、边等。图 5-2 所示为内孔翻边（翻孔） 。图 5-2 内孔翻边三、 压印压印是使材料厚度发生变化，并使材料充满模腔，在零件表面 上形成起伏花纹或字样的工序，压印属于体积变形。压印应用最广泛和最典型的例子是用金属板来制造硬币、纪念 章及在钟表业和餐具等的艺术压印。我公司现生产中，除零件自身结构特殊性（例如零件过小）制 约外，均要求压印标识。公司现生产零件压印内容为厂标（ DSC ）、 零件更改标记、生产批次代码、左右件标识等，如果有特殊要求，则 按特殊要求进行压印。第六章 冲压工艺设计主要内容简介冲压件的生产过程包括原材料准备、 冲压以及其他辅助工序 （如 退火、酸洗、表面处理等） 。冲压工艺

17、的编制设计，是根据本单位的 实际状况和生产条件， 对以上这些工序做出合理的安排， 找出一种技 术上可行、经济上合理的工艺方案。编制冲压工艺过程需要考虑的问题是多方面的，其主要内容有：1、 对冲压件进行工艺分析；2、 通过分析比较，确定最佳工艺方案；3、 确定模具结构形式；4、 合理选择冲压设备；5、 编写工艺文件。工艺文件根据各公司生产状况不同而不同， 我公司主要工艺文件 有：工艺卡、控制计划、作业指导书、过程潜在失效模式分析、过程 流程、场地平面物流图、特殊特性分类等等。各个零件不同， 因此在编制冲压工艺过程时， 要具体零件具体分 析。第七章 工艺文件介绍冲压工艺卡图 7-1-1 冲压工艺卡

18、（首页）如图 7-1-1 和图 7-1-2 所示为我公司冲压工艺卡的首页和续页， 下面就其内容简要介绍：车间栏填写该零件的具体生产车间，我公司为“冲压车间” ； 工艺路线栏填写该零件的具体制造流程，例如：剪切 /冲压 /成品 库；文件编号栏为公司文件管理的统一编号， 例如：DSC02-CY-100 ； 产品更改标记、材料牌号、规格、重量、尺寸、消耗定额、利用 率等栏目据实填写；工序号栏填写各工序的编号， 例如：我公司剪切工序为 M，各冲 压工序为 10 、20、30依此类推；检验工序为最终工序号加 J， 例如 40J ；工序名称及内容栏填写该工序的具体名称，操作内容及要点； 工序草图为该工序操

19、作示意图； 设备名称及型号、工装及量具、辅助材料、班产量、操作人数等 根据生产实际状况据实填写；另外， 模具所附带的打杆、 托杆及其它 辅助装置也填写在工装一栏，实际生产时按要求选用；签字栏为设计、校对等各个负责人员签名；二、 作业指导书如图 7-2-1 所示为公司现生产零件“齿轮室盖”的操作作业指导 书。它将该零件操作过程中一些细化的操作要点加以明确， 以方便生 产操作人员具体操作。如图 7-2-2 和图 7-2-3 所示为公司现生产零件“齿轮室盖” 的托杆安装作业指导书。图 7-2-2 中，规定了每套模具所用托杆尺寸及规 格，图 7-2-3 中，则对托杆的安装位置作出了具体要求。操作人员可

20、 以直接安图示位置装托杆，大大节省了辅助时间和提高了劳动效图 7-2-1 作业指导书图 7-2-3 作业指导书率。三、控制计划图 7-3-2 控制计划图 7-3-3 控制计划如图7-3-1 、图7-3-2 、图7-3-3 所示是公司现生产零件东风本田的一种支架的控制计划， 它是该零件整个制造过程的一个汇总式的流程， 同时也对该过程中的每一个环节进行了控制， 规定了相应 参数值，使用的相应设备工装、 各个环节的控制手段及检测频率等等。工艺文件是指导生产的重要工具， 也是现场培训的重要资料。 工 艺文件需要完整、统一、清晰、正确。工艺文件因零件不同而不同， 同时还要根据客户特殊要求， 增 加个别文件。参考文献：1、 肖景容、姜奎华， 冲压工艺学 ；