一米树

冷冲压工艺与模具设计 知识点

.冷冲压工艺可用于加工金属材料，也可用于非金属材料。

.冲裁的变形过程分为弹性变形、塑性变形和断裂分离三个阶段。

.在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具。俗称冷冲模。特点：冷冲模在实现冷冲压加工中是必不可少的工艺装备，与冲压件是“一模一样”的关系，若没有符合要求的冷冲模，就不能生产出合格的冷冲压件；没有先进的冷冲模，先进的冷冲压成形工艺就无法实现。

.拉深是利用拉深模在压力机的压力作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。

.压料力的作用是防止拉深过程中坯料的起皱。

.冷冲压工艺方法主要包括分离工序和成形工序两大类。

.圆筒形件的拉深变形程度一般用拉深系数表示。

.冷冲模上模座通过模柄安装在压力机的滑块上。

.常用胀形模具有刚体凸模胀形模和软凸模胀形模两种。

.弯曲是将板料、型材或管材等毛坯弯曲成一定曲率和一定角度，形成一定形状和尺寸的制件的冲压方法。

.冲压成形性能是一个综合性的概念，涉及的因素很多，但主要内容包括成形极限和成形质量两个方面。

.一般情况下，冲裁主要是指冲孔和落料两大工序。

.冲压工序按照变形性质可以分为分离工序和成型工序。

.模具失效的形式一般有磨损、变形、崩刃、折断和胀裂五种。

.镶拼结构的固定方法主要有平面式固定、嵌入式固定、压入式固定和斜楔式固定四种。

.降低冲裁力主要有斜刃冲裁法、阶梯凸模冲裁法和加热冲裁法三种。

.弯裂是指弯曲时，板料的外侧受拉伸，当外侧的拉伸应力超过材料的抗拉强度后，在板料的外侧.将产生裂纹，此种现象称为弯裂。

.模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。

.利用模具迫使板料厚度减薄和表面积增大，以获取零件几何形状和尺寸的冲压成形方法叫胀形。 

.冲裁件的切断面具有明显的区域性特征，主要由塌角、光面、毛面和毛刺四个部分构成。

.弯曲的回弹现象：在外载荷作用下，材料产生塑性变形的同时，伴随着弹性变形，当外载荷去掉后，弹性变形恢复，致使弯曲件的形状和尺寸都发生变化的现象叫回弹。

.弯曲工序中，冲压用材料厚度不会造成制件回弹加大。当弯曲模间隙过大时,对U形弯曲件的不利影响是回弹。

.冲裁是指利用模具在压力机上使材料与制件沿一定的轮廓线产生相互分离的工序。

. 冲模的压力中心，就是冲裁力合力的作用点。

.模具总寿命指模具失效为止的总的合格制件数。

.如果模具闭合高度大于冲床的最大闭合高度，就会使模具安装不上。

.对冲裁后得到的半成品进行弯曲时，应在弯曲前将毛刺清除掉，或将有毛刺及缺陷的一面朝向凸模，这样弯裂的危险性相对较小。

.为避免发生撕裂现象，弯曲线不应位于制件宽度的突变处。

.冲裁所产生的废料分为结构废料和工艺废料两类。

.与冲裁模相比，拉深模工作部分有较大的圆角，表面质量要求高，凸凹模间隙略大于板料厚度。

.用于拉深件的材料，要求具有较低的强度，较高的塑性。

.属于成形工序的是拉深。拉深系数越小，说明拉深变形越大。拉深变形时，润滑剂在毛坯与凹模接触的一面。润滑工序是拉深过程中必不可少的工序。

.一般情况下，拉深件的制造精度不宜要求过高，拉深件的尺寸精度应在IT13级以下，不宜高于IT11级。

.根据材料的合理利用情况，条料排样方法分为有废料排样、少废料排样和无废料排样三种。

.复合冲裁所得工件公差等级高，级进冲裁所得工件的尺寸公差较复合冲裁低，单工序冲裁的工件精度最低。

.拉深时，拉深件的壁厚是不均匀的，上部增厚，愈接近口部增厚愈多，下部变薄，愈接近凸模圆角变薄愈大。壁部与圆角相切处变薄最严重。

.坯料形状和尺寸确定的原则主要有形状相似性原则和表面积相等原则两个。

.在冲裁模的结构类型中精度最高是复合模。复合模与级进模比较则复合模冲制的工件精度较级进模高。冲裁模的间隙应当大于模具导向件的间隙。

.冷冲压：在室温下，利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力，使材料在冲模内产生分离或塑性变形，从而获得所需要零件的一种压力加工方法。

.当工件的弯曲线方向与板料的纤维方向垂直时，可具有较小的最小弯曲半径。

.分离工序：使板料按一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和切断面质量的冲压件的工序。

.曲柄压力机可分为曲柄压力机和偏心压力机，其中偏心压力机具有闭和高度可调，行程可调特点。

.排样：冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法称为排样。

.在连续模中，侧刃的作用是控制进距（送进时的距离）实现定位。在连续模中，条料进给方向的定位有多种方法，当进距较小，材料较薄，而产生效率高时，一般选用侧刃定位较合理。

.弯曲：将板料、型材或管材等毛坯弯曲成一定曲率和一定角度，形成一定形状和尺寸的制件的冲压方法。

.最小相对弯曲半径rmin/t表示材料的弯曲变形极限。

.拉深：利用拉深模在压力机的压力作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。

.影响拉深系数的因数较多，其中材料的相对厚度（t/D）×100大拉深系数值就可随之减少。

.胀形、翻边、缩口等成形工艺，其变形的共同特点是局部变形。

.为了避免弯裂现象的出现，弯曲线方向应与材料纤维方向垂直

.模具的合理间隙是靠凸模和凹模刃口尺寸及公差来实现。对于冲制小孔的凸模，应考虑其导向装置。在宽凸缘的多次拉深时，必须使第一次拉深成的凸缘外径等于成品零件的凸缘直径。

.冲孔属于成形工序

.冲裁间隙对冲裁件的尺寸精度有一定影响，一般情况下，若用间隙过大时，落料件尺小于凹模尺寸。

.冲裁模采用挡料销的目的是为了提高材料的利用率

.大批量生产基本上都采用模具，但模具的寿命不是越高越好。

. 拉深系数m一般小于1

.冷冲压加工是在室温下进行的，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。冷冲压加工与其它加工方法相比，无论在技术方面，还是在经济性方面都具有许多独特的优点。主要表现在：高生产效率、高复杂性、低消耗、高寿命。

.利用模具迫使板料厚度减薄和表面积增大，以获取零件几何形状和尺寸的冲压成形方法叫胀形。胀形模具主要有两种：刚体凸模胀形模和软凸模胀形模。

.一般情况下，从拉深变形的特点考虑，拉深模的凹模的圆角表面粗糙度应比凸模的圆角表面粗糙度小些。

.冷冲压的特点：（1）冷冲压所用原材料多是表面质量好的板料或带料，冲压件的尺寸精度由冲模来保证，所以产品尺寸稳定，互换性好。（2）冷冲压工艺不像切削加工那样大量切除金属，因此节省能源，节省原材料。（3）冷冲压生产便于实现自动化，生产率高，操作简便，对工人的技术等级要求也不高。（4）可以获得其他加工方法所不能或难以制造的薄壁、质量轻、刚度好、表面质量高、形状复杂的零件。（5）只有在产品生产批量大的情况下，才能获得较高的经济效益。

.拉深工序中产生起皱的原因有两个方面：一方面是切向压应力的大小，越大越容易失稳起皱；另一方面是凸缘区板料本身的抵抗失稳的能力，凸缘宽度越大，厚度越薄，材料弹性模量和硬化模量越小，抵抗失稳能力越小。防皱措施：主要方法是在模具结构上采用压料装置，加压边圈，使坯料可能起皱的部分被夹在凹模平面与压边圈之间，让坯料在两平面之间顺利地通过。采用压料筋或拉深槛，同样能有效地增加径向拉应力和减少切向压应力的作用，也是防皱的有效措施。   拉深工序中产生拉裂主要取决于两个方面：一方面是筒壁传力区中的拉应力；另一方面是筒壁传力区的抗拉强度。当筒壁拉应力超过筒壁材料的抗拉强度时，拉深件就会在底部圆角与筒壁相切处一一“危险断面”产生破裂。防止拉裂的措施：一方面要通过改善材料的力学性能，提高筒壁抗拉强度；另一方面是通过正确制定拉深工艺和设计模具，合理确定拉深变形程度、凹模圆角半径、合理改善条件润滑等，以降低筒壁传力区中的拉应力。

. 冲裁是指利用模具在压力机上使材料与制件沿一定的轮廓线产生相互分离的工序。冲裁变形过程主要包括三个阶段：（1）弹性变形阶段（2）塑性变形阶段（3）断裂分离阶段

.弯曲件的结构工艺性：弯曲件的工艺性是指弯曲变形区与零件的形状、尺寸、精度、材料以及技术要求等是符合弯曲加工的工艺要求.

.弯曲时，影响最小弯曲半径的因素有（1）材料的力学性能。材料的塑性越好，许可的最小弯曲半径就越小。（2）板料的纤维方向。当弯曲线与纤维方向垂直时，可具有较小的最小弯曲半径，反之，当弯曲件的弯曲线与板料的纤维方向平行时，其最小弯曲半径则大。（3）板料表面和侧面质量。板料表面和侧面质量较差时，极易造成应力集中而弯裂，这时应采用较大的弯曲半径。（4）弯曲角。弯曲中心角越小，减缓作用越明显，最小弯曲半径可以越小。

.搭边是排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料。影响搭边值的主要因素有（1）材料的力学性能（2）冲裁件的形状与尺寸（3）材料厚度（4）送料及挡料方式（5）卸料方式

.确定冲裁工艺方案的依据是劳动量和冲裁件成本。冲裁工艺的工序组合方式可根据以下因素来确定(1)生产批量  （2）冲裁件尺寸和精度等级   （3）冲裁件尺寸形状的适应性   （4）模具制造安装调整的难易和成本的高低 （5）操作是否方便和安全。

.弯曲变形的特点有（1）弯曲变形区域主要是在制件的圆角部分。（2）在变形区内，板料的外层纵向纤维受拉而伸长，内层纵向纤维受压而缩短。（3）在弯曲变形区内，板料厚度略有变薄。（4）弯曲变形横断面不同。

.凸模材料的选择：凸模的刃口要求有较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力，因此，凸模应该有较高的硬度与适当的韧性。一般，形状简单、模具寿命要求不高的凸模，可选用 T8A、T10A 等材料；形状复杂、模具寿命要求高的凸模，应该选用 Cr12、Cr12MoV、CrWMn 等材料；要求高寿命、高耐磨模具的凸模，可选用硬质合金制造。凸模的硬度，一般为 HRC58 ～ 62 。

. 在外载荷作用下，材料产生塑性变形的同时，伴随着弹性变形，当外载荷去掉后，弹性变形恢复，致使弯曲件的形状和尺寸都发生变化的现象叫回弹。影响回弹的因素有：（1）材料的力学性能（2）变形程度（3）弯曲角（4）弯曲件形状（5）弯曲方式和弯曲模（6）校正程度

.拉深工艺的辅助工序有（1）润滑。在拉深时采用润滑剂，不仅可以降低摩擦力，而且可以相对地提高变形程度，还能保护模具工作表面和冲压件表面不被损伤。（2）热处理。为了后续拉深或其他成形工序的顺利进行，或消除工件的内应力，必要时应进行工序间的热处理或最后消除应力的热处理。（3）酸洗。经过热处理的工件，表面有氧化皮，需要清洗后方可继续进行拉深或其他冲压加工。在冲压加工中，清洗的方法一般采用酸洗。

.降低冲裁力的措施有：当采用平刃冲裁冲裁力太大，或因现有设备无法满足冲裁力的需要时，可以采取以下措施来降低冲裁力，以实现“小设备作大活”的目的： 1、采用加热冲裁的方法：当被冲材料的抗剪强度较高或板厚过大时，可以将板材加热到一定温度（注意避开板料的“蓝脆”区温度）以降低板材的强度，从而达到降低冲裁力的目的。 2、采用斜刃冲裁的方法：冲压件的周长较长或板厚较大的单冲头冲模，可采用斜刃冲裁的方法以降低冲裁力。为了得到平整的工件，落料时斜刃一般做在凹模上；冲孔时斜刃做在凸模上。3 、采用阶梯凸模冲裁的方法：将多凸模的凸模高度作成高低不同的结构，由于凸模冲裁板料的时刻不同，将同时剪断所有的切口分批剪断，以降低冲裁力的最大值。但这种结构不便于刃磨，所以仅在小批量生产中使用。

.冷冲压是指在室温下，利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力，使材料在冲模内产生分离或塑性变形，从而获得所需要零件的一种压力加工方法。

冷冲压的特点是（1）冷冲压所用原材料多是表面质量好的板料或带料，冲压件的尺寸精度由冲模来保证，所以产品尺寸稳定，互换性好。（2）冷冲压工艺不像切削加工那样大量切除金属，因此节省能源，节省原材料。（3）冷冲压生产便于实现自动化，生产率高，操作简便，对工人的技术等级要求也不高。（4）可以获得其他加工方法所不能或难以制造的薄壁、质量轻、刚度好、表面质量高、形状复杂的零件。（5）只有在产品生产批量大的情况下，才能获得较高的经济效益。

.冲压材料的基本要求有（1）具有良好的冲压成形性能。（2）具有较高的表面质量。（3）材料的厚度公差应符合国家标准。正确选用冲压材料的方法有（1）按冲压件的使用要求合理选材。（2）按冲压工艺要求合理选材。（3）按经济性要求合理选材。常用冲压材料：最常用的是金属材料，如普通碳素钢钢板，Q235；优质碳素结构钢钢板，20钢；电工钢板，DT2；不锈钢板，如1Cr18Ni9Ti等。

.结合生产实际，叙述弯裂的解决办法有：弯曲过程中外层材料受拉，当相对弯曲半径小于最小相对弯曲半径时，外层材料会开裂的现象，叫弯裂。

解决办法：

（1）材料方面

1）选用塑性好的材料

2）板料表面不得有划伤、裂纹等缺陷

3）弯曲制坯前，注意识别板料或卷料的轧制方向

4）经冷变形硬化的材料，可采用热处理的方法恢复其塑性

5）对于低塑性材料或厚料，可采用加热弯曲

（2）弯曲工艺方面

1）剪切产生的毛刺在弯曲时会引起应力集中而使工件开裂，故应把有毛刺的一边放在弯曲内侧。

2）增加中间退火工序，采用局部加热弯曲等方法提高材料的弯曲加工极限。

3）采用两次弯曲的工艺方法。

4）对于较厚板料的弯曲，如果结构允许，课采取现在弯曲角内侧开出工艺槽后再进行弯曲的工艺。

5）模具方面可采用附加反压弯曲，或适当增大凸模圆角半径以改善弯裂的现象。

.偏移是指在弯曲过程中，坯料沿凹模边缘滑动时要受到阻力的作用，当坯料各边所受到的摩擦力不等时，坯料会沿长度方向产生滑移，从而使弯曲后的零件两直边长度不符合图样要求，这些现象称为偏移。解决偏移的方法有（1）在模具设计时采用压料装置。

（2）设计合理的定位板和定位销，保证毛坯在模具中定位可靠。

（3）拟定工艺方案时，可将尺寸不大的不对称形状弯曲件组合成对称的形状，弯曲后再切开。

（4）利用毛坯上的孔或弯曲前冲出工艺孔，用定位销插入孔中定位，使坯料无法移动。

（5）尽量采用对称的凸凹模。使凹模两边的圆角半径相等，凸凹模降息调整对称。