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1、1前 言首先让我们了解一下冲压加工和模具这两个概念。冲压加工：借助于常规或专用设备的动力，使板料在模具里直接得到变形力并进行变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的产品零件的生产技术。冲压加工简称冲压，也称为冷冲压或板料冲压。模具：冲压加工中安装在设备上的专用模型、工具，能制造出一定数量的冲压件。冲压模具简称冲压模或冲模。冲模的功能是具有制造出一定数量的冲压产品的能力，且加工还有高效率、高精度、互换性好及节约原材料等功效。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和
2、关注。 “模具是工业生产的基础工艺装备”也已经取得了共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形。按照中国模具工业协会的划分，我国模具基本分为 10 大类，其中，冲压模和塑料成型模两大类占主要部分。按产值计算，目前我国冲压模占 50左右，塑料成形模约占 20，拉丝模（工具）约占 10，而世界上发达工业国家和地区的塑料成形模比例一般占全部模具产值的 40以上。我国冲压模大多为简单模、单工序模和符合模等，精冲模，精密多工位级进模还为数不多，模具平均寿命不足 100 万次，模具最高寿命达到 1 亿次以上，精度达到 35um，有 50个以上的级进
3、工位，与国际上最高模具寿命 6 亿次，平均模具寿命 5000 万次相比，处于 80 年代中期国际先进水平。改革开放 30 多年来，我国(除港台地区外，下同)的模具工业获得了飞速的发展，设计、制造加工能力和水平、产品档次都有了很大的提高。据不完全统计，全国现有模具专业生产厂、产品厂配套的模具车间（分厂）近 17000 家，约 60 万从业人员，年模具总产值达 200 亿元人民币。但是，我国模具工业现有能力只能满足需求量的 60左右，还不能适应国民经济发展的需要。目前，国内需要的大型、精密、复杂和长寿命的模具还主要依靠进口。据海关统计，1997 年进口模具价值 6.3 亿美元，这还不包括随设备一起
4、进口的模具；1997 年出口模具仅为 7800 万美元。1997 年中国模具工业协会对下属的 209 家骨干企2业（含产品厂的模具车间）的统计资料表明，其模具总产值 13.7 亿元人民币，进口模具大约为 336 万美元。目前我国模具工业的技术水平和制造能力，是我国国民经济建设中的薄弱环节和制约经济持续发展的瓶颈。因此作为新一代模具方面技术人员的我们有着振兴民族模具工业的重任。进入 21 世纪，在经济全球化的新形势下，随着资本、技术和劳动力市场的重新整合，我国装备制造业在加入 WTO 以后，将成为世界装备制造业的基地。而在现代制造业中，无论哪一行业的工程装备，都越来越多地采用由模具工业提供的产品
5、。为了适应用户对模具制造的高精度、短交货期、低成本的迫切要求，模具工业正广泛应用现代先进制造技术来加速模具工业的技术进步，满足各行各业对模具这一基础工艺装备的迫切需求。模具 CAD/CAE/CAM 正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展。表现为：模具软件功能集成化、模具设计、分析及制造的三维化、模具软件应用的网络化趋势。模具检测、加工设备向精密、高效和多功能方向发展。模具检测设备的日益精密、高效数控电火花加工机床、高速铣削机床(HSM)。模具材料及表面处理技术发展迅速。模具工业新工艺、新理念和新模式逐步得到了认同。快速经济制模技术也有了突飞猛进的发展。这些都是模具工业发展的新趋势。3第一章
6、 冲压件结构工艺性分析冲压件的工艺性是指冲压件的形状对冲压工艺难易程度的影响。冲压件工艺性的具体指标主要应该是：1）.耗材少，周期短；2）.工序数目少，劳动量，劳动强度低；3）.后机加工量及辅助工序少；4）.冲压工艺装备少，生产面积需要小；5）.操作简便；6）.提高模具寿命；7）.生产效率高、加工成本底。 首先应该充分了解产品的使用场合和使用要求。该支座用于温控器上，与另一弹片配合起到调节温度的作用，它要求有很好的弹性、韧性、抗疲劳弯曲折断性能，还要较高的硬度。为了使冲压件达到优良的工艺性指标，必须合理地确定其尺寸精度和具有良好的结构工艺性。冲压件的结构工艺性一般指其结构的几何形状。显然，其几
7、何形状越简单、越容易冲压，则其结构工艺性越好。因此要求：.原材料的选定不仅要能满足冲压件的强度与刚度要求，还应该要有良好的冲压性能。这是由于每一种板材都有自己的化学成分、力学性能以及与冲压性能密切相关的特征值。在生产实际中经常出现的这种情况，一个冲压件的加工能否顺利地、高质量的完成，直接取决于板材的冲压性能。所以，有必要根据冲压变形的特点与要求，正确地选用原材料。.冲压加工是一种冷变形加工方法，它与热变形加工方法最本质的特点是：有冷变形加工硬化效应。因此，应该充分利用这一特征，尽量选择软而塑性好的、避免过厚的金属材料。.当对产品零件要求重量轻而强度、刚度高时，可采用加强肋形式及翻边、卷圆等工序
8、来达到要求。对于冲压件工艺性影响最大的是几何形状尺寸和精度要求。4一.冲裁件的结构工艺性：1.冲裁件长度方向，宽度方向一致，无凸出或凹入部分，有利于排样和减少废料。2.冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小，其数值与孔形、材料的机械性能、材料的厚度等有关。选为：圆形：0.5t 即 0.15mm，矩形：0.4t即 0.12mm。3.弯曲件圆角半径不宜小于最小弯曲半径可，以免产生裂纹，但也不宜过大，因为过大时，受到回弹的影响，弯曲角度与圆角半径的精度都不易保证。4.弯曲线不应位于零件宽度突变处，以避免撕裂。5.孔槽距弯曲区有一定的距离，弯曲时会使孔变形，在中性层内侧为压变形，在中性层外侧
9、为拉变形，故孔发生了变形。6.弯曲件对称，左右弯曲半径和角度 5 和 6 中都一致，以保证弯曲过程中受力平衡，防止产生滑动。7.工艺孔定在工序 1 上，对于弯曲件毛坯的精确定位有利。8.切舌和弯曲同时进行时，所弯曲的小脚带有斜度就易于从凹模中脱出。9.弯曲部分弯曲半径应该大于等于最小弯曲半径弯曲毛刺的一面应该处于弯曲外侧，板材的塑性要求较好，否则会在弯曲部分出现裂纹，如果材料的塑性不够，则可考虑采用退火。10.弯曲高度的尺寸不能太小，弯曲凹模圆角应对称，弯曲高度如果小于最小弯曲高度，在最小的弯曲高度以下的部分出现张口，弯曲线与两孔中心线不平行。11.弯曲件的形状与尺寸应尽可能对称、高度也不应相
10、差太大。当冲压不对称弯曲件时，因受力不均匀，毛坯容易偏移，尺寸不易保证。而所给的工件是严格对称的因此这一点能够保证。12.部分边缘弯曲：当局部弯曲某一段边缘时，为了防止在交接处由于应力集中而产生撕裂，可预先冲裁卸荷孔或切槽，也可以将弯曲线移动一段距离，以离开尺寸突变处。给定的工件这一点也完全符合。二.分开工序各部分析：冲裁部分：冲裁件的形状应尽量简单、对称，应该避免过长的悬臂和狭槽，5其最小宽度要大于料厚 t 的两倍，即 b2t=0.6mm，现在该支座有过长的狭槽和悬臂但最小宽度都要大于 2t=0.6mm。该支座除有 6-0.05 外全为自由尺寸。对自由尺寸有两种方法确定其公差等级：按国标（G
11、B）IT12IT14 标准公差等级选取。冲压件中有的尺寸公差等级要求较高或允许比规定的数值更高与更低时应单独标注出来。经过选用国标后发现公差太大，所以采用行业标准，都采用 A 级精度。料厚 t=0.3mm。无同轴度公差要求。 查表可得如下的公差图：对称度公差为 0.24mm。因为较大尺寸为 32mm 其公差为0.12mm。带料与型材孔边距极限偏差为0.5mm。弯曲角度极限偏差为0.5mm。弯曲角度极限偏差为查中国模具设计大典表 18.2-14其他角度弯曲，精度等级为 A 级时，弯曲角度的极限偏差为100。带料与型材孔边距的极限偏差为.mm。三.所有的冲压件有一个共同性的要求：尽量避免有应力集中
12、的结构。对冲裁件，一般不应有平面尖角存在（对冲裁件的外轮廓可以用单边剪切的方法得到者例外） 。对于成形件不应有急剧的突变形状。1.冲裁件的外形和内孔都采用了圆角过渡，圆角半径也都符合圆角半径应大于或等于板厚 t 的一半，即 R=0.5t (t=0.3mm)即 R 都大于 0.15mm.2.凸出或凹入的部分的宽度 B 应取 B=1.5t (t=0.3mm)即 B=0.45mm.这也都是符合要求的。3.孔边距和孔间距孔与边径之间的距离 A，孔间距 B 应有 A=2t 和 B=2t（t 为 0.3mm） 。对于弯曲部分的结构性分析：（1）.弯曲件圆角半径应大于最小弯曲半径，对照支座零件图所有弯曲部分
13、都符合要求。（最小弯曲半径与轧纹垂直方向取为 1.0t=0.3，与轧纹平行方向取为2.0t=0.6）6（2）.弯曲件的边长不宜过小，弯边 5 的边长 L 为 11.8mm，t=0.3mm。满足LR=2t.否则当 L 过小时，直边（不变形区）在模具上不易形成足够的弯距，很难得到精确形状的零件。（3）.弯曲件上孔形的边缘离弯曲变形区应有一定的距离，以免孔因弯曲而变形。孔边离弯曲半径 R 中心的距离 a 应大于或等于板厚 t 的 2 倍，即a=2t=0.6mm。7 弯曲处冲方孔位 a=1.430.6mm，至于 1 冲圆孔则明显有a0.6mm。（4）.局部弯曲的零件，应该在弯曲与不弯曲部分之间先切槽，
14、以消除不弯曲根部的伸长变形和拉裂。对于 5 弯曲部分，边缘有切槽，而 6 没有，考虑选用强韧性材料可以解决因为弯边够长，弯曲线不应位于形状尺寸有突变的位置上，弯曲 5、6，都没有在尺寸突变的位置上，7 弯曲离突变处的距离 l 大于弯曲半径 R（R=0.6mm） ，8 弯曲离突变处 l 大于 R。（5）.弯曲线与板材纤维方向垂直时，弯曲件的结构工艺性好于其两者平行时，故应尽量避免弯曲线与板材纤维方向平行。弯曲圆角半径大，故与板材纤维方向平行。一个弯曲件有多处弯曲时，考虑 7、8 处弯曲。弯边小，而有尺寸突变，故与板材纤维方向垂直，弯曲圆角半径大，故与板材纤维方向平行，而 5、6 弯曲由于圆角半径
15、小，应该安排与材料纤维方向垂直。由上可知：该支座工件结构工艺性良好。第二章 卷材材料的选取板料的冲压性能是指板料对各种冲压加工方法的适应能力。它包括加工的简便程度，工件的质量、精度、强度、刚度、极限变形程度、冻结性、粘模性、模具寿命以及加工能量的消耗等。显然，这些指标好，表明板料的冲压性能高。冲压性能间存在着各种情况：有的相互一致，呈正相关关系；有的相互之间互为制约，表现出某种负相关关系；有的相互之间互不影响，表现为不相关关系。因此，不能期望板料的冲压性能高，则各种评价的指标同时都为最佳值。由于冲压加工分为分离加工和成形加工两大类别，而此两大类别的目的要求与变形机理有根本性的不同，因此，板料的
16、冲压性能应该有与之对应的两类性能构成，即板料分离性能和板料冲压成形性能。7我所设计的工件属于弯曲成形件因此重点看它的冲压成形性能。板料冲压成形性能是指板料对冲压成形加工的适应能力。它包括的内容要比冲压分离性能的更多、更为系统。不破裂是它的前提。通常，把材料开始出现破裂时的极限变形程度作为板料冲压成形性能的判定尺度，并用这种尺度的各种物理量作为评定各种冲压性能的材料特性（评定参数或性能指标） 。这可视为狭义冲压成形性能。不锈钢板按其含铬和镍元素的份量可以分为两类：铬钢和铬镍基钢。按其结晶组织的不同又可分为奥氏体钢、马氏体钢、铁素体钢、奥氏体-铁素体钢和析出硬化型钢。不锈钢的强度和硬度较普通软钢高。因此，其冲压加工力较大。其中，铬钢不锈钢的冲压加工力一般达到软钢的 1.41.6 倍。铬钢的各向异性系数 r 值比软钢小，它们属于铁素体型钢或马氏体型钢，是在软钢中添加了 12%以上的铬。不锈钢的表面很光洁，在冲压加工中容易划伤。而不锈钢零件冲压成形
