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1、冲压冲压工艺工艺及缺陷分析及缺陷分析 目录 冲压概述 一 冲压模具 三 冲压材料 五 缺陷及分析 六 冲压设备 四 冲压工序 二 一 冲压概述 1 什么是冲压 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 从而获得一定几何形状和尺寸精度的机械 零件或制品的一种压力加工方法 冲压通常在常温下进行 主要用于金属板料成型加工 故 又称为冷冲压 热成形工艺是将初始强度为500 600MPa 的钢板加热到奥氏体温度范围 850 然 后在压机上冲压成所需形状 同时以20 30 秒的冷却速度进行淬火 保压一段时间以 保证充分淬透 最后零件随室温冷却 成形 后的零件的强度可以达到1500M
2、Pa左右 落料预成形加热成形 一 冲压概述 一 冲压概述 冲压零件 设备 材料模具 冲压设备 机械压力机 液压机 冲压模具 冲压加工的主要工艺装备 冲压件质量与模具关系最大 冲压材料 板材 带材 管材及其他型材 2 冲压三要素 冲压概述 3 冲压加工特点 产品尺寸稳定 重量轻 刚度好 表面质量和精度较好 操作简单 易于实现自动化 生产效率高 适于大批量生产 大批量生产时加工费用较低 依赖设备与模具 投产周期较长 初始投入大 一 冲压概述 4 冲压能做什么 冲压成形产品示例一 日常用品 一 冲压概述 冲压成形产品示例二 高科技产品 汽车覆盖件 飞机蒙皮 二 冲压工序 分离工序 落料 冲孔 修边
3、分离 冲压工序 成形工序 拉延 翻边 整形 翻孔 弯曲 工序英文简称 工序名 称 拉延切边冲孔整形成形翻边侧切边 代号DRTR PRC PI RSTFOFLCTR 工序名 称 切角翻孔扣合落料弯曲分离侧冲孔 代号CTBUHEMBLBESEP CAM PRC C PI 二 冲压工序 二 冲压工序 1 分离工序 板料在外力作用下沿一定的轮廓线分离而获得一定形状 尺寸和切断面质量的成品和半成品 分离条件 变形材料内部的应力超过强度极限 b 二 冲压工序 1 1落料 用冲模沿封闭曲线冲切 冲下部分是零件 用于制造各种 形状的平板零件 二 冲压工序 1 2冲孔 用冲模沿封闭曲线冲切 冲下部分是废料 有正
4、冲孔 侧 冲孔 吊冲孔等几种形式 二 冲压工序 1 3修边 将成形零件的边缘修切整齐或切成一定形状 二 冲压工序 1 4分离 用冲模沿不封闭曲线冲切产生分离 左右件一起成形时 分离工序用得较多 二 冲压工序 2 成形工序 坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺 寸的成品和半成品 成形条件 屈服强度 S 材料内部应力 强度极限 b 二 冲压工序 2 1拉延 把板料毛坯成形制成各种开口空心零件 二 冲压工序 2 2翻边 把板料或半成品的边缘沿一定的曲线按一定的曲率成形成 竖立的边缘 二 冲压工序 2 3整形 为了提高已成形零件的尺寸精度或获得小的圆角半径而采 用的成形方法 二 冲压工序
5、 2 4翻孔 在预先冲孔的板料或半成品上或未经冲孔的板料制成竖立 的边缘 二 冲压工序 2 5弯曲 把板料沿直线弯成各种形状 可以加工形状极为复杂的零 件 二 冲压工序 3 冲压工艺流程图 二 冲压工序 冲压工艺流程图示例 F6左侧围外板 OP05 落料 OP10 拉延 二 冲压工序 冲压工艺流程图示例 F6左侧围外板 OP20 切边 冲孔 吊切边 整形OP30切边 吊切边 侧翻边 冲孔 整形 二 冲压工序 冲压工艺流程图示例 F6左侧围外板 OP40 切边 冲孔 吊冲孔 吊翻边OP50切边 冲孔 吊冲孔 吊翻边 三 冲压模具 模具在日本被誉为 进入富裕社会 的原动力 在德国被称为 金属加工
6、业中的帝王 模具设计与制造技术水平的高低 是衡量一个国家产品制造水平高低的重 要标志之一 模具基本结构 拉延模 切边冲孔模 翻边整形模 合边模 模具分类 三 冲压模具 1 模具分类 1 1按工作原理可以分为 拉延模 翻边整形模 冲压模具 切边冲孔模 三 冲压模具 1 2按生产方式可分为 工程模 级进模 多工位精密级进模 三 冲压模具 2 模具基本结构 冲模通常由上 下模 凸 凹模 两部分构成 2 1工作部分 2 2导向 2 3定位 2 4限位 2 5弹性元件 2 6起吊和翻转 2 7常见部件 三 冲压模具 3 拉延模 三 冲压模具 请单击开始播放 三 冲压模具 4 切边冲孔模 切边 翻边 三
7、冲压模具 正冲 侧冲孔 吊冲孔 三 冲压模具 请单击开始播放 三 冲压模具 5 翻边整形模 三 冲压模具 6 合边模 6 1工作步骤 三 冲压模具 预弯 采用侧向机构将制件的边弯成一定的角度 使之具 备压合条件 压合 预弯完成后侧向机构退回 上模固定模块下行将预 弯好的边压合 三 冲压模具 6 2结构 三 冲压模具 四 冲压设备 l 常见的冲压设备有机械压力机 双动拉深压力机 液压 机 锻锤 剪切设备等 l 大中型设备一般采用成线布置 一条生产线由若干台设备 组成 每台压机完成一个冲压工序 材料从生产线一端流 入 成品从生产线另一端流出 材料在压机之间的转动可 由自动化的机械手完成 也可由人工
8、完成 四 冲压设备 冲压生产线 四 冲压设备 1 压力机 1 1按床身结构 压力机可分为开式压力机和闭式压力机两 种 v 开式压机三面敞开 床身呈C型 刚性较差 一般用于小型压机 v 闭式压机前后二面敞开 床身封闭 刚性较好 一般用于大中型压机 四 冲压设备 1 1 1开式压力机 v 1 三面敞开 v 2 C型床身 v 3 刚性较差 v 4 适用于小型压机 四 冲压设备 1 1 2闭式压力机 v 1 前后敞开 v 2 结构封闭 v 3 刚性较强 v 4 大中型压机 四 冲压设备 1 2按驱动滑块力的种类 压力机可分为 机械压力机和液压 机 类 型 设备名 称 工作原理特点 机 械 压 力 机
9、摩擦压 力机 利用摩擦盘与飞轮之间相互接触并传 递动力 借助螺杆与螺母相对运动原 理而工作 结构简单 当超负荷时 只会引起 飞轮与摩擦盘之间的滑动 而不致 损坏机件 但飞轮轮缘磨损大 生 产率低 适用于中小型件的冲压加 工 对于校正 压印和成形等冲压 工序尤为适宜 曲柄压 力机 利用曲柄连杆机构进行工作 有开式 和闭式之分 生产率高 适用于各类冲压加工 液 压 机 油压机 水压机 利用帕斯卡原理 以水或油为工作介 质 采用静压力传递进行工作 使滑 块上 下往复运动 压力大 而且是静压力 但生产率 低 适用于拉深 挤压等成形工 序 四 冲压设备 机械压力机液压机 四 冲压设备 2 开卷线 四 冲
10、压设备 3 剪板机 剪板机主要用于剪裁各种尺寸金属板料的直线边缘 传动形式为机械和液压式两种 五 冲压材料 冲压材料是影响零件质量和模具寿命的重要因素 目 前 可冲压的材料不仅有低碳钢 而且还有不锈钢 铝及铝 合金 铜及铜合金等 钢板是目前汽车冲压中使用最多最广的原材料 目前随 着车身轻量化要求 高强度钢板 夹层钢板等新型材料在 汽车车身上使用日趋增多 1 钢板性能 要求 2 钢板分类 3 冷轧钢板 介绍 五 冲压材料 1 钢板性能要求 1 1具有良好的机械性能及较大的变形能力 金属材料的机械性能是指抗拉强度 屈服强度 延伸率 硬度 塑性应变比 高的塑性应变比r值 各向异性性能 高的加工硬化指
11、数n值 高的延伸率 低的屈强比 s b 低的时效指数 五 冲压材料 1 2良好的表面质量 钢板表面不得有结疤 裂纹 夹杂和划痕等明显缺陷 其 中车身内板允许存在不影响成型性及涂漆附着力的缺陷 如小气泡 小划痕 小辊印 轻微的刮伤及轻微氧化色等 外板须符合FD O5 的质量级别即两面中较好的一面不 得有任何缺欠 即不能影响涂漆后的外观质量或电镀后的 外观质量 另一面应达到FB O3 的要求 级别级别代号概述 较高级别的精整表面FB O3 表面允许有少量不影响成型性及 涂 镀附着力的缺陷 如轻微的划 伤 压痕 麻点 辊印及氧化色 等 高级的精整表面FC O4 产品两面中较好的一面无肉眼可见 的明显
12、缺陷 另一面必须达到FB的 要求 超高级的精整表面FD O5 产品两面中较好的一面不得有任何 缺陷 既不能影响涂 镀后的外观 质量 另一面必须达到FB的要求 五 冲压材料 1 3表面质量级别分类 五 冲压材料 2 钢板分类 2 1按厚度分 厚板 4mm以上 中板 3 4mm 薄 板 3mm以下 汽车车身冲压件主要以薄板为主 五 冲压材料 2 2按轧制状态分 热轧钢板 冷轧钢板 热轧就是在高于合金再结晶温度的温度中使其软化后用压轮把材料压 成薄片或钢坯的横截面 使材料形变 但材料物理性质并无变化 热轧 板韧性和表面平整性差 价格较低 热轧加工较粗糙 轧不出很薄的 钢 冷轧是对已经过热轧 除麻点除
13、氧化工序的材料在低于合金再结晶温 度的温度中用压轮进一步碾压材料以让材料有再结晶的过程 经过反覆 的冷压 再结晶 退火 冷压 反覆2 3次 过程 材料里的 金属发生分子级别的改变 再结晶 形成的合金物理性质发生改变 故其表面质量好 光洁度高 产品尺寸精度高 产品的性能和组织能满 足一些特殊的使用要求 五 冲压材料 冷轧钢板主要包括 冷轧碳素钢板 冷轧低碳钢板 冲压用冷轧钢板 高强度冷轧钢板等 3 1冷轧碳素钢板 牌号用途 SPCC一般用 SPCD冲压用 SPCE SPCEN深冲用 S为钢Steel的缩写 P为板Plate的缩写 第三个字母C为Cold的缩写 N表示需保证非时效性 五 冲压材料
14、3 2冷轧低碳钢板 牌号用途 DC01一般用 DC03冲压用 DC04深冲用 DC05特深冲用 DC06超深冲用 常见产品缺陷 拉延缺陷 落料 冲孔 修边缺陷 翻边缺陷 翻孔缺陷 弯曲缺陷 六 缺陷及分析 常见产品缺陷 拉延缺陷 破裂 起皱 扭曲 回弹 尺寸偏移 表 面拉伤 波 浪 鼓包 凹 坑 麻点等 六 缺陷及分析 圆周方向受压半径方向受拉 破裂 v凸凹模R角半径过小 v压边力过大 v材料成形性能差或材 料尺寸偏大 v凸凹模间隙太小 v润滑不良 v定位不准 v凸凹模R角或拉延筋 不顺 拉伤等 v形状复杂 局部胀形 六 缺陷及分析 如何解决破裂 解决破裂的想 法就是想办法让破 裂部位走进充足
15、的 材料 破裂的特殊情况 转角及翻边破裂 六 缺陷及分析 六 缺陷及分析 克服边缘破裂的方法 改善坯料边缘状态 利用冲裁的方法下料制 坯 从而保证坯料边缘断面的质量 对于内凹翻边坯料尺寸的确定 采用适当加大 材料尺寸等方法 毛坯尺寸太大或形状不当 板料质量以及冲压时润滑不好也会使 零件拉裂 对此应改变毛坯尺寸或形状 调整冲压工艺 克服剪切破裂的方法 将凸 凹模间隙调整均匀 适当加大凸 凹模圆 角 增加拉深工序或整形工序 控制各处材料进入凹模的阻力尽量挡于均匀一致 克服胀形破裂的方法 减小变形程度 扩大变形范围 在连接部位开工 艺切口或工艺减小径向拉应力 采用多道成形工序 克服拉伸破裂的方法 减
16、小凸缘变形区的变形阻力 加大凸 凹模圆角 半径 调整凸模与凹模的相对位置 增加拉深工序数 增加整形工序 适当调整压 边力 在不影响使用功能的情况下 适当减小局部成形深度 增大转角 在允许的 情况下 增加工艺切口或工艺孔 以增加局部形状内部材料的流动 减小变形区的 塑性变形量等 另外 拉伸温度和润滑状态对成形质量也有影响 如果温度较低 板料成形性 能较差 不利于拉出理想的拉伸件 在拉伸过程中 金属材料与模具的表面直接接 触 相互作用力很大 使材料在凹模表面滑动时产生根大的摩擦力 增加了拉伸所 需的压力和材料内的拉应力 这也是工件破裂的原因之一 造成零件开裂的原因很多 在调整时应仔细检查开裂状况 产生的部位 确定 产生开裂的拉伸行程 位置 根据具体情况分析判断产生开裂的原因 从而制定出 解决开裂的具体方案 起皱 v 凸凹模R角半径过大 v 压边力过小 v 材料尺寸偏小 v 研合不良 v 定位不准 v 工艺补充不合理 v 拉延筋不良 如何解决起皱 圆周方向受压 半径方向受拉 六 缺陷及分析 六 缺陷及分析 控制起皱的措施 1 查看起皱的状态 当皱纹在制件四周均匀产生时 应判断为压 料力不足
