金属冲压

金属冲压也叫板料冲压，一般是在常温下进行的，有时也叫冷冲压。它是利用冲压设备(压力机)和冲模使各种不同规格的板料或坯料在压力作用下发生永久变形或分离,制成所需各种形状零件的一种加工方法。冷冲压可用于加工金属材料,也可以加工非金属材料。它同切削、铸造、电加工等加工方法一样,广泛地用于工业生产中。由于冷冲压是一种生产效率很高、少无切削的加工方法,它在航空、汽车、拖拉机、电机电器、精密仪器仪表等工业占有十分重要的加工地位。据初步统计,仅汽车制造业差不多有60%到75%的零件是采用冷冲压加工工艺制成的。其中,冷冲压生产所占的劳动量为整个汽车工业总劳动量的25%到30%。在电机及仪器仪表生产中,也有60%到70%的零件是采用冷冲压工艺来完成的。特别是近些年来,由于冷挤压、精密冲裁技术的研制和发展,更扩大了冷冲压工艺的使用范围。此外,如电子工业、飞机、导弹和各种枪、炮等的零件加工中,冷冲压加工量也占有相当大的比例。

随着数控冲压设备的冲裁工艺向多元化方向发展，数控冲剪复合机床的出现是冲压工艺的一个新的突破，在冲压加工方面开创了一个崭新的领域，特别适合中小批量柔性要求。通过研究和分析传统工艺和数控冲剪复合机床工艺的特点，提出了在冲裁工艺中应如何合理地利用设备，和数控冲剪复合机床在工艺方面的发展前景。下面简单介绍下冲压工艺的特点有哪些：

一、冲压成型工艺定义

冲压工艺是通过模具对毛坯施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的工件的方法。冲压工艺的使用范围十分广泛，既可以是金属板料、棒料，也可以是多种非金属材料。由于通常是在常温下进行的，故又称为冷冲压。

二、冲压工艺的特点

（1）用冷冲压方法可以得到形状复杂、用其他方法难以制造的工件，如薄壳零件等。冷冲压件的尺寸精度是由模具保证的，因此尺寸稳定互换性好。

（2）材料利用率高，工件重量轻、刚性好、强度高、冲压过程耗能少。

（3）操作简单、劳动强度低、易于实现机械化和自动化、效率高。

（4）冲压加工中所用的模具结构一般比较复杂，生产周期较长。

三、冲压材料的基本要求：

冲压所用的材料不仅要满足设计的技术要求，还应当满足冲压工艺的要求和冲压后的工艺要求(如切削、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、屈强比小、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小。对于分离工序，并不需要材料有很好的塑性，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。

四、合理的排料方式

对于中小型零件的数控冲，为了缩短辅助工时节约时间提高材料的利用率，一般采用排版工艺，省时省力而且走刀路线、换模次序较为合理。

五、冲压油的对精度的影响

专用冲压油是数控冲压工艺必须采用的一种介质，在过程中主要起到润滑、冷却、清洗等作用。由于高速冲压对于模具、设备及工艺的不断提升，新型冲压油通常采用硫化极压抗磨添加剂作为其核心成分，可以在超高速冲压工艺中有效的保护模具，提高工艺精度。

冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件的成形方法。冲模是将材料制造成工件所需冲件的专用工具，冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。下面简单介绍下金属冲压工艺的优势和工艺流程的制定方案：

一、冲压工艺的优势

（1）工件质量可靠

冲压工件会有模具的制造和帮助，这样无论是形状还是大小都是很精准的，而且模具的使用寿命很长，能够在高负荷下长期使用。

（2）适用范围广泛

冲压件的尺寸都是不同的，而且零件尺寸非常精准，它能够被运用在我们的生活周围和工业当中，比如家用电子设备，汽车制造，大家所带手表上面都会有着深拉伸冲压件的存在，所以很多地方都会用到这种配置。

（3）节约能源保护环境

节能环保是深拉伸冲压件最好的优势，这主要来源于它具有特殊的制造工艺，在进行过程中，很多材料都会被合理的利用，而且不需要太多的能量消耗，这样可以有效节约能源。因此它能为很多的企业提升效率的同时，也追求了现代化社会当中的节能环保。

二、冲压工艺流程分析：

（1）分析根据冲压件图

分析冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求、原材料尺寸规格和力学性能，并结合可供选用的冲压设备规格以及模具制造条件、批量等因素，分析零件的冲压工艺性。良好的冲压工艺性应保证材料消耗少、工序数目少、占用设备数量少、模具结构简单而寿命高、质量稳定、操作简单。

（2）确定工艺方案

主要工艺参数计算在冲压工艺性分析的基础上，找出工艺与模具设计的特点与难点，根据实际情况提出各种可能的冲压工艺方案，内容包括工序性质、工序数目、工序顺序及组合方式等，确定出适合于现有条件的最佳方案。此外了解零件的作用及使用要求对零件冲压工艺与模具设计是有帮助的。

（3）工艺参数指制定

根据工艺方案所依据的数据，如各种成形系数、零件展开尺寸以及冲裁力、成形力等。计算有两种情况，第一种是工艺参数可以计算得比较准确，如零件排样的材料利用率、冲裁压力中心、工件面积等；第二种是工艺参数只能作近似计算，如一般弯曲或拉深成形力、复杂零件坯料展开尺寸等，确定这类工艺参数一般是根据经验公式或图表进行粗略计算，有些需通过试验调整。

（4）选择冲压设备根据要完成的冲压工序性质和各种冲压设备的力能特点，考虑冲压加工所需的变形力、变形功及模具闭合高度和轮廓尺寸的大小等主要因素，结合工厂现有设备情况来合理选定设备类型和吨位。

三、专用冲压油的选用

（1）硅钢板是比较容易冲切的材料，一般为了工件成品的易清洗性，在防止冲切毛刺产生的前提下会选用低粘度的冲压油。

（2）碳钢板在选用冲压油时首先应该注意的是拉伸油的粘度。根据难易和给拉伸油方法及脱脂条件来决定较佳粘度。

（3）镀锌钢板因为和氯系添加剂会发生化学反应，所以在选用冲压油时应注意氯型冲压油可能发生白锈的问题，而使用硫型冲压油可以避免生锈问题，但冲压后应尽早脱脂。

（4）不锈钢是容易产生硬化的材料，要求使用油膜强度高、抗烧结性好的拉伸油。一般使用含有硫氯复合型添加剂的冲压油，在保证极压性能的同时，避免工件出现毛刺、破裂等问题。

冲压工艺是通过模具对毛坯施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的工件的工艺方法。冲压工艺的使用范围十分广泛，既可以是金属板料、棒料，也可以是多种非金属材料。冲压工艺具有良好的经济适应性，在工业中占有相大高的份额。下面简单介绍下冲压工艺的特点和注意事项：

一、冲压工艺的特点：

（1）用冷冲压方法可以得到形状复杂、用其他方法难以制造的工件，如薄壳零件等。

（2）冷冲压件的尺寸精度是由模具保证的，因此尺寸稳定互换性好。

（3）材料利用率高，工件重量轻、刚性好、强度高、冲压过程耗能少。

（4）操作简单、劳动强度低、易于实现机械化和自动化。

（5）冲压中所用的模具结构一般比较复杂周期较长。

二、冲压材料的基本要求：

冲压所用的材料，不仅要满足设计的技术要求，还应当满足冲压工艺的要求和冲压后的工艺要求。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：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、屈强比小、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小。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。

三、精密冲压油的选用：

（1）硅钢板是比较容易冲切的材料，一般为了工件成品的易清洗性，在防止冲切毛刺产生的前提下会选用低粘度的冲压油。

（2）碳钢板在选用冲压油时首先应该注意的是拉伸油的粘度。根据工艺的难易和脱脂条件来决定较佳粘度。

（3）镀锌钢板因为和氯系添加剂会发生化学反应，所以在选用冲压油时应注意氯型冲压油可能发生白锈的问题，而使用硫型冲压油可以避免生锈问题，但冲压后应尽早脱脂。

（4）不锈钢一般使用含有硫氯复合型添加剂的冲压油，在保证极压性能的同时，避免工件出现毛刺、破裂等问题。

冲压工艺是通过模具对毛坯施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的工件的工艺方法。冲压工艺的使用范围十分广泛，包括金属板料、棒料，也可以是多种非金属材料。冲压拉伸工艺应结合设备、人员等实际情况，选择和设计出技术先进、经济上合理、使用安全可靠的工艺方案。

冲压工艺的技术特点：

一、冲压工艺的技术特点

（1）冲压方法可以得到形状复杂、用其他工艺方法难以制造的工件，如薄壳零件等。冷冲压件的尺寸精度是由模具保证的，因此尺寸稳定互换性好。

（2）材料利用率高，工件重量轻、刚性好、强度高，冲压过程耗能少，因此工艺大批量投入较低。

（3）操作简单、劳动强度低、易于实现机械化和自动化。

（4）冲压工艺中所用的模具结构一般比较复杂，研发周期较长投入较高。

二、冲压工艺的制造流程

（1）绘制零件工艺图纸

设计并绘出五金工件的零件三视图和工件展开图，其作用是用图纸方式将其钣金件的结构表达出来。分析零件图纸可以快速了解工件的尺寸、坐标点、直线、曲线以及切削面的位置关系，确定工件坐标原点并计算出每个折点的坐标以及曲线连接点的坐标。

（2）合理选择冲压材料

冲压所用的材料不仅要满足设计的技术要求，还应当满足冲压工艺的要求和后续工艺要求。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、屈强比小、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小等特点。

（3）分类使用冲压设备

根据要完成的冲压工序性质和各种冲压设备的力能特点，考虑冲压所需的变形力、变形功及模具闭合高度和轮廓尺寸的大小等主要因素，结合现有设备情况来合理选定设备类型和吨位。常用冲压设备有曲柄压力机、液压机等，冲裁类冲压工序多在曲柄压力机上进行，而成形类冲压工序可在曲柄压力机或液压机上进行。

（4）确定合理工艺方法

工件表面工艺方法的选择，就是为零件上每一个有质量要求的表面选择一套合理的方法。一般先根据表面的精度和粗糙度要求选定最终方法，然后再确定精工前的准备工序，即确定最终方案。

（5）选择专用冲压油品

由于高速冲切工艺的性较差，对冲压油的冷却、润滑、渗透及清洗性能有更高的要求，高端冲压油在冲切过程中能在金属表面形成高熔点硫化物，而且在高温下不易破坏，具有良好的润滑作用，并有一定的冷却效果，一般用于高难度不锈钢、钛合金等材质的冲压拉伸工艺。

冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求（表1）。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中,常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉伸、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。 （冲裁）

是使用模具分离材料的一种基本冲压工序，它可以直接制成平板零件或为其他冲压工序如弯曲、拉深、成形等准备毛坯，也可以在已成形的冲压件上进行切口、修边等。冲裁广泛用于汽车、家用电器、电子、仪器仪表、机械、铁道、通信、化工、轻工、纺织以及航空航天等工业部门。冲裁加工约占整个冲压加工工序的50%～60%。 弯曲：将金属板材、管件和型材弯成一定角度、曲率和形状的塑性成型方法。弯曲是冲压件生产中广泛采用的主要工序之一。金属材料的弯曲实质上是一个弹塑性变形过程，在卸载后，工件会产生方向的弹性恢复变形，称回弹。回弹影响工件的精度，是弯曲工艺必须考虑的技术关键。

拉深：拉深也称拉延或压延，是利用模具使冲裁后得到的平板坯料变成开口的空心零件的冲压加工方法。 用拉深工艺可以制成筒形、阶梯形、锥形、球形、盒形和其他不规则形状的薄壁零件。如果与其他冲压成形工艺配合，还可制造形状极为复杂的零件。在冲压生产中，拉深件的种类很多。由于其几何形状特点不同，变形区的位置、变形的性质、变形的分布以及坯料各部位的应力状态和分布规律有着相当大的、甚至是本质的差别。所以工艺参数、工序数目与顺序的确定方法及模具设计原则与方法都不一样。各种拉深件按变形力学的特点可分为直壁回转体（圆筒形件）、直壁非回转体（盒形体）、曲面回转体（曲面形状零件）和曲面非回转体等四种类型。

拉形是通过拉形模对板料施加拉力，使板料产生不均匀拉应力和拉伸应变，随之板料与拉形模贴合面逐渐扩展，直至与拉形模型面完全贴合。拉形的适用对象主要是制造材料具有一定塑性，表面积大，曲度变化缓和而光滑，质量要求高（外形准确、光滑流线、质量稳定）的双曲度蒙皮。拉形由于所用工艺装备和设备比较简单，故成本较低，灵活性大；但材料利用率和生产率较低。

旋压是一种金属回转加工工艺。在加工过程中，坯料随旋压模主动旋转或旋压头绕坯料与旋压模主动旋转，旋压头相对芯模和坯料作进给运动，使坯料产生连续局部变形而获得所需空心回转体零件。

整形是利用既定的磨具形状对产品的外形进行二次修整。主要体现在压平面、弹脚等。针对部分材料存在弹性，无法保证一次成型品质时，采用的再次加工。

胀形是利用模具使板料拉伸变薄局部表面积增大以获得零件的加工方法。常用的有起伏成形，圆柱形（或管形）毛坯的胀形及平板毛坯的拉张成形等。胀形可采用不同的方法来实现，如刚模胀形、橡皮胀形和液压胀形等。

翻边是沿曲线或直线将薄板坯料边部或坯料上预制孔边部窄带区域的材料弯折成竖边的塑性加工方法。翻边主要用于零件的边部强化，去除切边以及在零件上制成与其他零件装配、连接的部位或具有复杂特异形状、合理空间的立体零件，同时提高零件的刚度。在大型钣金成形时，也可作为控制破裂或折皱的手段。所以在汽车、航空、航天、电子及家用电器等工业部门中得到十分广泛的应用。

缩口是一种将已经拉伸好的无凸缘空心件或管坯开口端直径缩小的冲压方法。缩口前、后工件端部直径变化不宜过大，否则端部材料会因受压缩变形剧烈而起皱。因此，由较大直径缩成很小直径的颈口，往往需要多次缩口。

　冲中心孔

　是在工序件表面形成浅凹中心孔的一种冲压工序,背面材料并无相应凸起。

　精冲

　是光洁冲裁的一种,他利用有带齿压料板的精冲模使冲件整个断面光洁。

　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,从而使冲件逐步成形。

　单工序模

　是在压力机一次行程中只完成一道工序的冲模。

　组合冲模

　是按几何要素(直线、角度、圆弧、孔)逐步形成各种冲件的通用可调式成套冲模。平面状冲件的外形轮廓一般需要几副组合冲模分次冲成。

　压凸

　是用凸模挤入工序件一面,迫使材料流入对面凹坑以形成凸起的一种冲压工序。

　压花

　是局部强行排挤材料,在工序件表面形成浅凹花纹、图案、文字或符号的一种冲压工序。被压花表面的背面并无对应于浅凹的凸起。

　成形

　是依靠材料流动而不依靠材料分离使工序件改变形状和尺寸的冲压工序的统称。

　光洁冲裁

　是不经整修直接获得整个断面全部或基本全部光洁的冲裁工序。扭弯是将平直或局部平直工序件的一部分相对另一部分扭转一定角度的冲压工序。

　冲裁

　是利用冲模使部分材料或工件与另一部分材料、工件或废料分离的一种冲压工序。冲裁是切断、落料、冲孔、冲缺、冲槽、剖切、凿切、切边、切舌、切开、整修等分离工序的总称。

　切开

　是将材料沿敞开轮廓局部而不是完全分离的一种冲压工序。被切开而分离的材料位于或基本位于分离前所处的平面。

　切边

　是利用冲模修边成形工序件的边缘,使之具有一定直径、一定高度或一定形状的一种冲压工序。

　切舌

　是将材料沿敞开轮廓局部分离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。

　切断

　是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序件。

　扩口

　是将空心件或管状件敞开处向外扩张的一种冲压工序。

　冲孔

　是将多余材料沿封闭轮廓从材料或工序件上分离的一种冲压工序,在材料或工序件上获得需要的孔。

　冲缺

　是将多余材料沿敞开轮廓从材料或工序件上分离的一种冲压工序,敞开轮廓形成缺口,其深度不超过宽度。

　冲槽

　是将多余材料沿敞开轮廓从材料或工序件上分离的一种冲压工序,敞开轮廓呈槽形,其深度超过宽度。

　卷边

　是将工序件边缘卷成接近封闭圆形的一种冲压工序。卷边圆形的轴线呈直线形。