第1章 冷冲压成形工艺概论
冷冲压是塑性加工的基本方法之一，它是利用安装在压力机上的模具，在室温下对板料施加
压力使其变形或分离，从而获得具有一定形状、尺寸和精度的零件的一种压力加工方法。因为它主要用于加工板料零件，所以也称板料冲压。
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)。冷冲模在实现冷冲压加工中是必不可少的工艺装备，没有先进的模具技术，先进的冲压工艺就无法实现。
1.1 冷冲压加工的特点及在生产中的地位
1.1.1 冷冲压加工的特点
1.能冲压出其它加工工艺难以加工或无法加工的形状复杂的零件。例如，从仪器仪表小型零 件到汽车覆盖件、纵梁等大型零件，均由冲压加工完成。
2.冲压件质量稳定，尺寸精度高。由于冲压加工是靠模具成形，模具制造精度高、使用寿命长，故冲压件质量稳定，制件互换性好。尺寸精度一般可达到ITl0~IT14级，最高可达到IT6级，有的制件不需再机械加工，便可满足装配和使用要求。
3.冲压件具有重量轻、强度高、刚性好和表面粗糙度小等特点。
4.生产率高。例如，汽车覆盖件这样的大型冲压件的生产效率，可达每分钟数件；高速冲压小型制件，每分钟可达到上千件。
5.材料利用率高。一般为70%~85%，因此冲压加工能实现少废料，甚至无废料生产。在某些情况下，边角余料也可充分利用。
6.操作简单，便于组织生产。
7.易于实现机械化与自动化生产。由于冲压加工所用毛坯多为条料或带料，又是冷态加工，大批量生产时易于实现机械化和自动化。
8.冷冲压的缺点是模具制造周期长、制造成本高，故不适于单件小批量生产。另外，冷冲压生产多采用机械压力机，由于滑块往复运动快，手工操作时，劳动强度较大，易发生事故，故必须特别重视安全生产、安全管理以及采取必要的安全技术措施。
1.1.2 冷冲压加工在生产中的地位
冲压加工的应用范围十分广泛，不仅可以加工金属材料，而且也可以加工非金属材料，在汽 车、拖拉机、电机、电器、仪表、玩具以及日常生活用品的生产方面，都占有十分重要的地位。另外，在国防工业生产中，如飞机、导弹、各种枪弹与炮弹的生产，冲压加工也占有很大比例。例如某联合收割机有1613个零件，其中冲压件为1023个，占64.3%；某冲锋枪120个零件中有56个冲压件，占46.7%。
随着汽车和家用电器等行业的飞速发展，在工业发达国家，对发展冷冲压生产给予了高度重视。据近年来的统计表明，美、日等国的模具工业年产值已经超过机床工业年产值的6%~12%。冷冲压模具历史悠久、用途广、技术成熟，在各种模具中所占比例最大。汽车、摩托车、家电行业是模具最大的市场，占整个模具市场的60%以上。因此冷冲压加工在我国现代化建设中有着非常广阔的发展前景。
1.2 冷冲压工序的分类
由于冲压件的形状、尺寸和精度要求不同，因此，冷冲压加工的方法是多种多样的。根据材料的变形特点及企业现行的习惯，冷冲压的基本工序可分为分离工序与塑性变形工序两大类。
分离工序是使冲压件与板料沿要求的轮廓线相互分离，并获得一定断面质量的冲压加工方法。 成形工序是使冲压毛坯在不破裂的条件下发生塑性变形，以获得所要求的形状、尺寸的零件
的冲压加工方法。
为了提高劳动生产率，常将两个以上的基本工序合并成一个工序，称为复合工序。主要冲压工序的分类见表1.1。
1.3 冷冲压材料
1.3.1 对冷冲压材料的基本要求
冲压所用的材料，不仅要满足产品设计的技术要求，还应当满足冲压工艺的要求和冲压后的加工要求 (如切削加工、电镀、焊接等)。冲压工艺对材料的基本要求主要有：
1. 对冲压成形性能的要求
对于成形工序，为了有利于冲压变形和制件质量的提高，材料应具有：良好的塑性(均匀伸长 率δb高)、屈强比(σs/σb)小、板厚方向性系数大、板平面方向性系数小、材料的屈服强度与弹性模量的比值 (σs /E)小。不同冲压工序对板材性能的具体要求如表1.2所示。
对于分离工序，并不需要材料有很好的塑性，但应具有一定的塑性。塑性越好的材料，越不 易分离。
2. 对材料厚度公差的要求
材料的厚度公差应符合国家规定标准。因为一定的模具间隙适用于一定厚度的材料，材料厚 度公差太大，不仅直接影响制件的质量，还可能导致模具和冲床的损坏。
3. 对表面质量的要求
材料的表面应光洁平整，无分层和机械性质的损伤，无锈斑、氧化皮及其它附着物。表面质 量好的材料，冲压时不易破裂，不易擦伤模具，工件表面质量也好。
表1.1 主要冲压工序的分类
(续)
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选择材料时要认真考虑材料供应情况以及经济因素，应最大限度地利用材料的冲压性能。必 要时，应修改一些过高的设计要求和工艺要求，或采用代用材料。
表1.2 不同冲压工序对板材性能的具体要求
工序名称 冲裁 弯曲 拉深
性 能 要 求
具有足够的塑性，在进行冲裁时板料不开裂；材料的硬度一般应低于冲模工作部分的硬度 具有足够的塑性、较低的屈服极限和较高的弹性模量
高塑性、屈服极限低和板厚方向性系数大，板料的屈强比(σs/σb)小，板平面方向性系数小
1.3.2常用冷冲压材料
冷冲压用材料大部分是各种规格的板料、带料和块料。板料的尺寸较大，一般用于大型零件的冲压。对于中小型零件，多数是将板料剪裁成条料后使用。带料 (又称卷料)有各种规格的宽度，展开长度可达几十米，适用于大批量生产的自动送料，材料厚度很小时也可做成带料供应。块料只用于少数钢号和价钱昂贵的有色金属的冲压。
冷冲压常用材料有：
1.黑色金属 普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、不锈钢、电工 硅钢等。
对冷轧钢板，根据国家标准GB708-88规定，按轧制精度（钢板厚度精度）可分为A、B级： A──较高精度；
B──普通精度。
对厚度4mm以下的优质碳素结构钢冷轧薄钢板，根据GB13237一91规定，按钢板表面质量可分为I、II、III三组。按拉深级别又分为Z、S、P三级:
I ──高级的精整表面； II ──较高级的精整表面； III──普通的精整表面。 Z ──最深拉深级； S ──深拉深级；
P ──普通拉深级。
2.有色金属 纯铜、黄铜、青铜、铝等。
3.非金属材料 纸板、胶木板、橡胶板、塑料板、纤维板和云母等。
在冲压工艺资料和图样上，对材料的表示方法有特殊的规定。现以优质碳素结构钢冷轧薄板标记为例。
例如，08钢，尺寸1.0mm×l000mm×l500mm，普通精度，较高级的精整表面，深拉级的冷轧钢板表示为：钢板
关于材料的牌号、规格和性能，可查阅有关设计资料和标准。
1.4 冷冲压设备
用来完成冲压件各种冲压工艺的机床通称为冲压设备或压床。冲压设备与其它机械加工设备相比有以下几个特点：一是，在冲压生产中，制件的成形主要是由模具完成的，因此冲压设备的工作机构运动仅为简单的往复运动，这样机床的传动结构大为简单，且制造容易，操作简便，并具有很大的万能性；二是，冲压设备工作部分有良好的导向，故所冲压成的制件精度高，互换性较好；三是，冲压设备的传动系统灵敏可靠，具有规律的往复运动，因而易于实现机械化和自动化生产。
冲压设备种类很多，主要有以下几种。
1.机械压力机类 包括曲柄压力机、偏心压力机、拉深压力机、摩擦压力机、粉末制品压力 机、模锻精压机、挤压用压力机和专用压力机等。
2.液压机类 有冲压液压机、一般用途液压机、弯曲校正压紧用液压机、打包压块用液压机 和专门化液压机。
3.自动锻压机 如板料自动压力机。
4.弯曲校正机、校正弯曲机和板料凸缘折压机等。
1.4.1 常用冷冲压设备
1.曲柄压力机
曲柄压力机是主要的冲压设备。它能进行冲裁、弯曲、拉延和挤压等冲压工艺。曲柄压力机
图1.1 曲柄压力机结构 1—电动机 2—皮带轮 3—皮带 4—飞轮 5—离合器 6—轴承 7—曲轴 8—连杆 9—滑块 10—上模 11—下模 12—工作台 13—制动器 14—导块 15—床身
冲压 - 图文
