冲压基础知识与冲裁工艺，自学的小伙伴可以转发收藏下来

一.冲模有关术语

1.1 冲压工序术语

1. 下料:将材料沿封闭轮廓分离的一种冲压工序, 被分离的材料成为工件或工程料片.(图1-1)

2. 冲孔:将废料沿封闭轮廓从材料或工程料片上分离的一种冲压工序,在材料或工程料片上获得所需要的孔.(图1-2)

3. 切舌:将材料沿敞开轮廓局部而不是完全分离的一种冲压工序﹒被局部分离的材料,具有工件所要求的一定位置,不再位于分离前所处的平面上.(图1-3)

4. 切断:将材料沿敞开轮廓分离的一种冲压工序,被分离的材料成为工件或工程料片.即无废料下料(图1-4左边)

5. 切边:利用冲模修切工程料片的边缘,使之具有一定直径﹑一定高度或一定外形尺寸的一种冲压工序.包括平面切边(图1-4右上角)和旋切(图1-5和图1-6)

6. 冲裁:利用冲模使部分材料或工程料片与另一部分材料﹑工件或工程料片分离的一种冲压工序﹒包括下料﹑冲孔﹑切舌﹑切断﹑切边等工序.

7. 折弯:利用压力迫使材料产生塑性变形,从而被弯成有一定曲率,一定角度形状的一种冲压工序.(图1-7)

8. 压平:利用压力迫使材料产生塑性变形,从而使折弯的竪边反方向打平到折弯前的平行平面上,形成双层材料从而去除了鋭边.(图1-8)

9. 成形:依靠材料流动而不是依靠材料分离使工程料片改变形状和尺寸的冲压工序的统称﹒

10. 半剪:用冲子挤入工程料片一面,迫使材料流入对面凹坑以形成凸起的一种冲压工序.(图1-9)

11. 压线:强行局部排挤材料,在工程料片上面挤出一条沟槽,以利于折弯﹑成形确保工程料片精度的一种冲压工序.(图1-10)

12. 压毛边:强行局部排挤材料,从而使工程料片冲裁毛刺去除的一种冲压工序.(图1-11)

13. 抽牙:沿内孔周围将材料翻成侧立凸起的一种冲压工序.(图1-12)

14. 抽凸:强行局部材料参与变形,而其他材料不产生明显的塑性流动,从而成形出低浅的凸包的一种冲压工序.

15. 铆合:使两部分材料结合成一个整体的一种冲压工序(它包括工件自铆和多个工件对铆)

16. 压印:强行局部排挤材料,在工序件表面形成浅凹花纹﹑图案﹑文字或符号等的一种冲压工序,被压印表面的背面并无对应浅凹和凸起.

17. 整形:依靠材料流动,少量改变(工序件)形状和尺寸,以保证工件精度的一种冲压工序.

18. 回压:把前工程抽凸压到产品所需要的尺寸,以消除工序件的内应力,提高工序件的平整度,从而达到产品要求的一种冲压工序.

1.2 冲模和冲模零件术语

1. 冲模:安装在压力机上用于生产冲件的工艺装备,由相互配合的上下两部分组成.

2. 上模:整副冲模的上半部,即安装于压力机滑块上的冲模部分.

3. 下模:整副冲模的下半部,即安装于压力机工作台面上的冲模部分.

4. 气垫:以压缩空气为原动力的弹顶器.

5. 导正销:伸入材料孔中导正其在模具内位置的销形零件.

6. 导柱(导套):为上下模座相对运动提供精密导向的零件.

7. 导料板:引导条(带﹑卷)料进入凹模的板状零件.

8. 凸(凹)模:冲模中起直接形成冲件作用的工作零件.即以外形为工作表面的零件是凸模,以内形为工作表面的零件是凹模.

9. 冲孔模:指冲孔,落料,切边等一类模具的统称.(见图1.2-1)

图1-2.1 冲孔模结构示意图

10. 复合模:是在压力机一次行程中,在同一工位上完成两道或更多工序的冲模.(见图1.2-2)

图1-2.2 复合模结构示意图

11. 连续模: 是具有两个或更多工位的冲模,材料随压力机行程逐次送进一工位,从而使冲件逐步成形.连续模其结构与标准冲孔模具相同.

12. 成型(弯曲)模:利用压力使材料产生塑性变形,使工件弯曲成不同形状,从而达到客户所要求的产品.

1.3 冲压工艺术语

1. 下死点:压力机滑块上下运动的下端终点.

2. 上死点:压力机滑块上下运动的上端终点.

3. 行程:压力机滑块上下运动两端终点间的距离.

4. 闭模高度:冲模在工作位置下死点时上托板(或上模座)上平面与下托板下平面的距离.

5. 送料装置:利用机械﹑气压或液压机构的夹紧,放鬆的往复动作,将原材料送入冲模的装置.

6. 出料装置:使已冲过的工(序)件从模具中取出的装置.

7. 冲件:材料经过一道或多道冲压工序后的统称.也即工序件和工件的统称.

8. 间隙:相互配合的凸模和凹模相应尺寸的差值或其间的空隙.

9. 中性层:指弯曲冲件中应变为零的一层材料.

10. 中性层系数:用以确定中性层位置的系数.

11. 毛刺:冲裁后冲件断面边缘锋利的凸起.

12. 毛刺面:边缘有毛刺的冲裁件平面.

13. 回弹:分为两种,一是成形冲件从模具内取出后尺寸与模具相应尺寸的差值.对于弯曲件,一般以角度差或尺寸差来表示.二是从模具中逸出的冲裁件外形尺寸与凹模相应尺寸的差值,或内形尺寸与凸模相应尺寸的差值.

14. 寿命:指冲模每修磨一次能冲压的次数或模具报废前能冲压的次数.前者称为刃磨寿命,后者称为总寿命

15. 步距:可用于多次冲压的原材料每次送进的距离.

16. 条料:可用于多次冲压的条状原材料.

17. 卷料:可用于多次冲压的成卷原材料.

18. 试模:指模具初装完成后进行的试验性冲压,以考核模具性能及冲件质量.

19. 拉痕:冲件在成形过程中,材料表面与模具工作表面的摩擦印痕.

20. 弯曲半径:冲件材料受压弯曲处的内半径.

21. 最小弯曲半径:指能成功地进行弯曲的最小的弯曲半径.

22. 展开尺寸:与成形冲件尺寸相对应的平面工序件尺寸.

23. 展开图:与成形冲件相对应的平面工序件图形.

24. 跳料(屑):冲模工作表面与材料粘合,被带起的现象.

25. 排样图:描述冲件在条(带,卷)料上逐步形成的过程,最终占有的位置和相邻冲件间关係的布局图.

26. 排样:完成排样图的冲模设计过程.

27. 搭边:排样图中相邻冲件轮廓间的最小距离,或冲件轮廓与条料边缘的最小距离.

28. 崩刃:凸模或凹模刃口小块剥落的现象.

29. 塌角:一个指冲裁件外缘近凹模面或内缘近凸模面呈圆角的现象.另一指冲裁件断面呈塌角部分的高度.

30. 塌角面:边缘呈塌角的冲裁件平面,即毛刺面的对面.

二. 冲 裁

2.1 冲裁概述

1. 冲裁的定义

冲裁是利用冲裁模在压力机的作用下,使板料分离的一种冲压工艺方法.从广义上说,冲裁是冲孔、落料、切断、切口、割切等多种分离工序的总称.但一般讲来,冲裁主要指落料和冲孔工序

冲裁是冷冲压加工方法中的基础工序,应用极其广泛,它即可以直接冲制出所需的成品零件,也可以为其它冷冲压工序制备毛坯

板料经过冲裁后,被分离成两部分,即冲落部分和带孔部分,若冲裁之目的是为了制取一定外形的外形轮廊和尺寸的冲落部分;则这种冲裁工序称为落料工序,剩馀的带孔部分就成为废料.反之,若冲裁的目的是为了制取一定形状和尺寸的内孔.此时,冲落部分变成废料,带孔,部分即为工件,这种冲裁工序称之为冲孔工序.见下表2.1-1.

表2.1-1落料与冲孔

从冲裁变形本质上讲,落料和冲孔是一回事.但是在工艺上必须作为两个工序加以区分.因为在冲模设计中,当具体确定凸凹模刃口尺寸时,两者是不一样的.

2. 冲裁的分类

按照切断面的粗糙程度,或冲件的精度,冲裁分为普通冲裁和精密冲裁.

普通冲裁就是当工件分离时,由于受到冲模压力作用.在凸凹刃口之间的材料除了受剪切变形外,还存在著拉伸﹑弯曲﹑横向挤压等变形,材料最终以撕裂的形式实现分离.因此,普通冲裁工件的断面比较粗糙,而且有一定的锥度,其精度较低.精密冲裁由于采用了特殊的冲模结构,使凸、凹模刃口处的材料最终以塑性剪切变形形式分离.精密冲裁的零件,断面光洁且与板面垂直,精度较高.目前,一些精度要求高的冲裁零件,如仪器仪表﹑照像机﹑锺表等零件多数是用精密冲裁的方法加工的.冲裁若按分离部分与母材部分的使用要求又可分如冲孔,落料,切断,切口,半剪等.

3. 变形特点

根据金属塑性变形原理分析可知.塑性金属材料在变形过程中引起金属材料破坏的主要方式是拉断和剪断,这就是说拉应力及拉应变.剪应力及剪应变是造成金属材料断裂破坏的主要因素.而压应力和压应变只能引起塑性材料的形变,不会导致材料的破坏冲裁分离过程虽然是一瞬间完成的,但变形分离是很复杂的,冲裁时板料的变形分离分三个阶段:

a.弹性变形阶段.

板料在凸模压力的作用下,刃口处的材料首先产生弹性压缩﹑拉伸等变形,凸模略有挤入材料的内部,板料的下面也略微挤入凹模洞口内,凸模下面的材料略有弯曲. 凹模上面的材料开始上翘,如果凸凹模之间的刃口间隙越大,变曲和上翘越严重,但这时,材料内部应力尚未超过极限.当去掉外力后,材料仍可恢复原状.这一阶段称为弹性变形阶段(如图2.1-1

b.塑性变形阶段

随著凸模的下降,对板料的压力不断增加,材料内部的应力也随之加大.当内应力达到材料的屈服极限时,便开始进入塑性变形阶段,随著凸凹模刃口进一步挤入材料内部.由于凸凹模刃口之间的间隙存在,使材料内部的拉应力和弯曲成分增大,压应力成分减小,金属材料被进一步弯曲和拉伸,使变形区的材料硬化加剧.当冲裁力不断增大直到刃口附近的材料开始产生微裂纹时,冲裁力也达到最大值.微裂纹的出现说明有材料开始破坏,塑性变形阶段也告结束.(如图2.1-2)

c.分离阶段.

凸模继续下降,使板料产生上下裂纹不断扩大.并向材料内部延伸,如图2.1-3.当板料上下裂纹相重合时,说明材料纤维被全部撕裂拉断,零件断面开始分离.当凸模再往下降时,将板料的冲落部分推出凹模洞口,同时将初始形成的毛刺进一步拉长,如图2.1-4.至此,凸模回升完成整个冲裁过程.

4. 普通冲裁零件的断面特征

对普通冲裁件的断面分析,我们可发现这样的规律.零件的冲裁断面和零件的表面并非垂直,而是带有一定的锥度;除很窄一部分光亮带外,其馀均粗糙无光泽.并有毛刺和塌角.我们把冲裁件断面上的各区域分别称为塌角带(又称圆角带)﹑光亮带(又称剪切带)﹑断裂带和毛刺.(如图2.1-5)

高质量的冲裁件断面应该是:光亮带较宽,约占整个断面的1/3以上;塌角﹑断裂带﹑毛刺和锥度都很小,整个冲裁件平直无变弯现象,但是影响冲裁冲断面质量的因素十分复杂,它随材料的性能﹑厚度﹑刃口间隙﹑模具结构及冲裁速度的不同而变化.

2.2 冲裁件的工艺性

1. 冲裁件的形状和尺寸

(1) 形状尽可能设计成简单,对称,使排样时废料最少.

(2) 冲裁件的外形或内孔应避免尖角连接.除属于无废料冲裁或采用镶拼模结构外,宜有适当的圆角.其半径最小值参见下表2.2-1.

表2.2-1

(3) 冲裁件凸出臂和凹槽的宽度不宜过小.其合理数值参见下表2.2-2.

表2.2-2

(4) 冲孔时,孔径不宜过小.其最小孔径与孔的形状﹑材料的机械性能﹑材料的厚度等有关.见表2.2-3, 表2.2-4

表2.2-3用自由凸模冲孔的最小尺寸

表2.2-4采用精密导向凸模冲孔的最小尺寸

(5) 冲裁件的孔与孔之间,孔与边缘之间的距离不应过小.其许可值见下图2.2-1

(6) 在弯曲件或拉伸件上冲孔时,其孔壁与工件直壁之间应保持一定的距离.若距离太小冲孔时会使凸模受水平的推力而折断,见图2.2-2

2. 冲裁件精度和粗糙度

(1) 冲裁件的内外形经济精度不高于GB1800-86IT11级.一般要求落料件精度最好低于IT10级,冲孔件最好低于IT9级.公差值参见表2.2-5,2.2-6,2.2-7

表2.2-5冲裁件外形与内孔尺寸公差(单位:mm)

注: 1.表中“/”前为外形公差值,后为内孔公差