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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: 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。 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。 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) (续) 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 工序名称性能要求冲裁具有足够的塑性,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