1、模具设计与制造学习目标第4章 冲压加工基础p掌握冲压加工与冲压模具的概念p熟悉冲压加工的基本工序p熟悉冲压加工的常用材料p熟悉冲压模具的常用材料p熟悉冲模材料的选用原则p熟悉曲柄压力机和液压机的原理与组成4.1.1 冲压加工与冲压模具的概念冲压加工是现代机械制造业中先进、高效的加工方法之一，它是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。冲压加工是少切削或无切削加工的一种主要形式。|4.1 冲压加工的分类、特点及应用|4.1.2 冲压加工的特点（1）可以获得其他加工方法不能或难以加工的形状复杂的零件，如汽车覆盖件、车门等。（2）由于
2、尺寸精度主要由模具来保证，所以加工出的零件质量稳定，一致性好，具有“一模一样”的特征。（3）冲压加工是少切削或无切削加工的一种，部分零件冲压直接成形，无须任何再加工，材料利用率高。（4）可以利用金属材料的塑性变形提高工件的强度、刚度。（5）生产率高、易于实现自动化。（6）模具使用寿命长，生产成本相对低。（7）冲压加工操作简便，但具有一定的危险性，生产中应注意安全。4.1.3 冲压加工的基本工序（1）分离工序。使板料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压件（俗称冲裁件）的工序。分离工序主要包括冲孔、落料、切边等工序。（2）成形工序。材料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得的一定形状
3、、尺寸和精度冲压件的加工工序。成形工序主要包括弯曲、拉深、翻边、胀形、缩口等。常用的冲压工序如表4-1所示。工工 序序 名名 称称简简 图图特点及应用范围特点及应用范围分分 离离 工工 序序落落 料料用冲模沿封闭轮廓线冲切，冲下部分是零件，或为其他工序用冲模沿封闭轮廓线冲切，冲下部分是零件，或为其他工序制造毛坯制造毛坯冲冲 孔孔用冲模沿封闭轮廓线冲切，冲下部分是废料用冲模沿封闭轮廓线冲切，冲下部分是废料切切 边边将成形零件的边缘修切整齐或切成一定形状将成形零件的边缘修切整齐或切成一定形状切切 断断用剪刀或冲模沿不封闭线切断，多用于加工形状简单的平用剪刀或冲模沿不封闭线切断，多用于加工形状简单的
4、平板零件板零件 剖剖 切切将冲压加工成的半成品切开成为两个或多个零件，多用于将冲压加工成的半成品切开成为两个或多个零件，多用于不对称零件的成双或成组冲压成形之后不对称零件的成双或成组冲压成形之后 成形工序成形工序弯弯 曲曲将板材沿直线弯成各种形状，可以加工形状复杂的零件将板材沿直线弯成各种形状，可以加工形状复杂的零件 表4-1常用的冲压工序工工 序序 名名 称称简简 图图特点及应用范围特点及应用范围成成 形形 工工 序序卷卷 圆圆将板材端部卷成接近封闭的圆头，用于加工类将板材端部卷成接近封闭的圆头，用于加工类似铰链的零件似铰链的零件拉拉 深深将板材毛坯拉成各种空心零件，还可以加工汽将板材毛坯拉
5、成各种空心零件，还可以加工汽车覆盖件车覆盖件翻翻 边边将零件的孔边缘或外边缘翻出竖立成一定角度将零件的孔边缘或外边缘翻出竖立成一定角度的直边的直边胀胀 形形在双向拉应力作用下的变形，可成形各种空间在双向拉应力作用下的变形，可成形各种空间曲面形状的零件曲面形状的零件起起 伏伏在板材毛坯或零件的表面上，用局部成形的方在板材毛坯或零件的表面上，用局部成形的方法制成各种形状的突起与凹陷法制成各种形状的突起与凹陷续表4.2.1 冲压加工对材料的要求（1）良好的塑性。（2）良好的表面质量。（3）符合国家标准的厚度公差。|4.2 冲压常用材料冲压常用材料|4.2.2 冲压加工常用材料及其力学性能常用的黑色金
6、属材料如下。（1）普通碳素钢钢板，如Q195、Q235等。（2）优质碳素结构钢钢板，如08、08F、10、20等。（3）低合金结构钢板，如Q345（16Mn）、Q295（09Mn2）等。（4）电工硅钢板，如DT1、DT2。（5）不锈钢板，如1Cr18Ni9Ti、1Cr13等。常用金属板料的力学性能见表4-2。材材 料料 名名 称称牌牌 号号材料状态材料状态及代号及代号力力 学学 性性 能能屈服点屈服点 s（MPa）抗剪强度抗剪强度（MPa）抗拉强度抗拉强度 b（MPa）伸长率伸长率（%）普通碳素钢普通碳素钢Q195未经退火未经退火1952553143153902833Q235235303372
7、3754602631Q2752753924904906101520碳素结构钢碳素结构钢08F已退火已退火1802303102753802730082002603602154102710F6902203402754102710210260340295430261523027038033547025202502804003555002435已退火已退火3204005204906351945360440560530685155038044058054071513不锈钢不锈钢1Cr13已退火已退火120320380440470201Cr18Ni9Ti经热处理经热处理20046052056064040铝
8、铝1060、1050A、1200已退火已退火508080701102028冷作硬化冷作硬化10013014034硬铝硬铝2A12已退火已退火1051251502201214淬硬并经自然时淬硬并经自然时效效3682803104004351013淬硬后冷作硬化淬硬后冷作硬化340280320400465810纯铜纯铜T1、T2、T3软软701602102948硬硬2403002540表4-2冲压常用金属材料的力学性能材 料 名 称牌 号材料状态及代号力 学 性 能屈服点s（MPa）抗剪强度（MPa）抗拉强度b（MPa）伸长率（%）黄铜H62软2602943003半硬20030034346020硬4
9、201210H68软10024029430040半硬28034044125硬25040039240013续表4.2.3 冲压加工常用材料在图纸上的表示在冲压工艺资料和图纸上，对材料的表示方法有特殊的规定，现举例说明。钢板表示：08钢板，板料尺寸为1.0mm1 000mm1 500mm，普通精度，较高级的精整表面，深拉深级的冷轧钢板。材料的牌号可查阅相关资料。1.0 1000 1500GB 708198808IIGB 132371991BS4.3.1 模具材料在模具工业中的地位模具材料是模具制造的基础，模具材料和热处理技术对模具的使用寿命、精度和表面粗糙度起着重要的甚至决定性的作用，因此，根据模
10、具的使用条件合理选用材料，采用适当的热处理和表面工程技术以便充分发挥模具材料的潜力，根据模具材料的性能特点选用合理的模具结构，根据模具材料的特性采用相应的维护措施等是十分重要的。模具材料使用性能的好坏直接影响模具的质量和使用寿命，模具材料的工艺性能将影响模具加工的难易程度、模具加工的质量和加工成本，因此，在设计模具时，除设计出合理的模具结构外，还应选用合适的模具材料及热处理工艺，这样才能使模具获得良好的工作性能和较长的使用寿命。|4.3 冲压模具常用材料冲压模具常用材料|4.3.2 冲模材料的选用原则模具材料与模具寿命和模具制造成本及模具总成本都有直接关系，在选择模具材料时应充分考虑以下几点。
11、（1）根据被冲裁零件的性质、工序种类及冲模零件的工作条件和作用来选择模具材料。（2）根据冲压件的尺寸、形状和精度要求来选材。（3）冲压零件的生产批量。（4）根据我国模具材料的生产与供应情况，兼顾产生单位材料状况与热处理条件选材。4.3.3 冲模常用材料及热处理模具模具类型类型冲件情况及对模具工作零件的要求冲件情况及对模具工作零件的要求选用材料及热处理选用材料及热处理热处理硬度（热处理硬度（HRC）材料牌号材料牌号热处理热处理凸凸 模模凹凹 模模冲冲 裁裁 模模形状简单、精度较低、冲裁材料厚度小形状简单、精度较低、冲裁材料厚度小于或等于于或等于3mm、批量中等、批量中等T8A、T10A、9Mn2
12、V淬火淬火56606064带台肩的、快换式的凹凸模和形状简单的带台肩的、快换式的凹凸模和形状简单的镶块镶块材料厚度小于或等于材料厚度小于或等于3mm、形状复杂、形状复杂9CrSi、CrWMn、Cr12、Cr12MoV淬火淬火58626064冲裁材料大于冲裁材料大于3mm、形状复杂的镶块、形状复杂的镶块要求耐磨、高寿命要求耐磨、高寿命Cr12MoV淬火淬火56626064YG15、YG20冲薄材料用的凹模冲薄材料用的凹模T10A弯弯 曲曲 模模一般弯曲的凹、凸模及镶块一般弯曲的凹、凸模及镶块T8A、T10A淬火淬火5662形状复杂、高度耐磨的凹、凸模及镶块形状复杂、高度耐磨的凹、凸模及镶块CrW
13、Mn、Cr12、Cr12MoV淬火淬火6064生产批量特别大生产批量特别大YG15加热弯曲加热弯曲5CrNiMo、5CrNiTi、5CrMnMo淬火淬火5256拉拉 深深 模模一般拉深一般拉深T10A淬火淬火56605862形状复杂、高度耐磨形状复杂、高度耐磨Cr12、Cr12MoV淬火淬火58626064生产批量特别大生产批量特别大Cr12MoV淬火淬火58626064YG10淬火淬火YG15变薄拉深凸模变薄拉深凸模Cr12MoV淬火淬火5862变薄拉深凹模变薄拉深凹模Cr12MoV、W18Cr4V淬火淬火6064YG10、YG15加热拉深加热拉深5CrNiTi5CrNiMo淬火淬火5256
14、5256表表4-3冲模工作零件常用材料及热处理要求冲模工作零件常用材料及热处理要求模具模具类型类型冲件情况及对模具工作零件的要求冲件情况及对模具工作零件的要求选用材料及热处理选用材料及热处理热处理硬度（热处理硬度（HRC）材料牌号材料牌号热处理热处理凸凸 模模凹凹 模模大型拉深模大型拉深模中小批量中小批量HT200QT600-2197269HB大批量大批量镍铬铸铁镍铬铸铁淬火淬火火焰淬硬火焰淬硬4045钼铬铸铁钼铬铸铁火焰淬硬火焰淬硬5055钼钒铸铁钼钒铸铁火焰淬硬火焰淬硬5055冷冷 挤挤 压压 模模挤压铝、锌等有色金属挤压铝、锌等有色金属T10A、Cr12、Cr12Mo淬火淬火61或更高或
15、更高5862挤压黑色金属挤压黑色金属Cr12MoV、Cr12Mo、W18Cr4V淬火淬火61以上以上5862续表零零 件件 名名 称称选选 用用 材材 料料热热 处处 理理硬度（硬度（HRC）上、下模板上、下模板HT200、HT250ZG270-500、ZG310-570厚钢板加工而成厚钢板加工而成Q235、Q255模柄模柄45钢、钢、Q255导柱导柱20钢、钢、T10A20钢渗碳淬硬钢渗碳淬硬6062导套导套20钢、钢、T10A20钢渗碳淬硬钢渗碳淬硬5760凸模、凹模固定板凸模、凹模固定板Q255、Q255托料板托料板Q235导尺导尺Q255或或45钢钢淬硬淬硬4348挡料销挡料销45钢钢
16、淬硬淬硬4348T7A5257导正销、定位销导正销、定位销T7、T8淬硬淬硬5256垫板垫板45钢钢淬硬淬硬4348T8A5458螺钉螺钉45钢钢头部淬硬头部淬硬4348销钉销钉45钢钢淬硬淬硬4348T75254推杆、顶杆推杆、顶杆45钢钢淬硬淬硬4348顶板顶板45钢、钢、Q255拉深模压边圈拉深模压边圈T8A淬硬淬硬5458定距侧刃、废料切刀定距侧刃、废料切刀T8A淬硬淬硬5862侧刃挡板侧刃挡板T8A淬硬淬硬5458定位板定位板45钢钢淬硬淬硬4348T75254斜楔与滑块斜楔与滑块T8A、T10A淬硬淬硬6062弹簧弹簧65Mn、60SiMnA淬硬淬硬4045表4-4冲模一般零件的材
17、料和热处理要求4.4.1 曲柄压力机1曲柄压力机的结构及工作原理|4.4 冲压设备与选用冲压设备与选用|图4-1JB2363曲柄压力机外形和工作原理图1电动机 2小带轮 3大带轮 4小齿轮 5大齿轮 6离合器 7曲轴8制动器 9连杆 10滑块 11上模 12下模 13垫板 14工作台2曲柄压力机的组成 如图4-1所示，曲柄压力机由工作机构、传动系统、操作系统、支撑部件和辅助系统等组成。（1）工作机构。（2）传动系统。（3）操作系统。（4）支撑部件。3曲柄压力机的型号曲柄压力机的型号用汉语拼音字母、英文字母和数字表示。例如JB2363型号的意义是：4曲柄压力机的主要技术参数（1）公称压力（kN）
18、。（2）滑块行程。（3）闭合高度。（4）模柄孔尺寸。（5）工作台尺寸和滑块底面尺寸。（6）滑块行程次数。5曲柄压力机的选用原则（1）压力机的公称压力不小于冲压工序所需的压力。图4-2为压力机滑块允许负荷曲线。（2）压力机滑块行程应满足工件在高度上能获得所需尺寸，并在冲压后能顺利地从模具上取出工件。（3）压力机的闭合高度、工作台尺寸和滑块尺寸等应能满足模具的正确安装。（4）压力机的滑块行程次数应符合生产率和材料变形速度的要求。图4-2 压力机滑块允许负荷曲线公称压力（公称压力（kN）631604006301 0001 6002 0002 5003 150达到公称压力时滑块离下止点的距离（达到公称
19、压力时滑块离下止点的距离（mm）3.55781012121313滑块行程（次滑块行程（次min1）5070100120140160160200200行程次数行程次数16011580706040403030最大封闭最大封闭高度（高度（mm）固定式和可倾式固定式和可倾式170220300360400450450500500活动台活动台位置位置最低最低300400460500最高最高160200220260封闭高度调节量（封闭高度调节量（mm）40608090110130130150150滑块中心到床身的距离（滑块中心到床身的距离（mm）110160220260320380380425425工作台尺
20、寸（工作台尺寸（mm）左右左右3154506307109001120112012501250前后前后200300420480600710710800800工作台孔尺寸（工作台孔尺寸（mm）左右左右150220300340420530530650650前后前后70110150180230300300350350直径直径110160200230300400400460460立柱间距离（立柱间距离（mm）150220300340420530530650650模柄孔尺寸（直径模柄孔尺寸（直径 深度）（深度）（mm）3050 5070 6075 7080T型槽型槽工作台板厚度（工作台板厚度（mm）406
21、08090110130130150150倾角（可倾式工作台压力机）（倾角（可倾式工作台压力机）（）303030302525表4-5开式可倾压力机的主要结构参数4.4.2 液压机1液压机的结构及工作过程液压机是根据帕斯卡原理制成的，它利用液体压力来传递能量，液压机的结构如图4-3所示。图4-3 液压机结构1充液罐 2上梁 3主缸及活塞 4活动横梁 5立柱 6下梁 7顶出缸2液压机型号的表示方法液压机的型号表示方法与曲柄压力机的型号表示方法相类似，其具体表示方法如下。其中通用特征代号如表4-6所示。通用特通用特性性自自动动半自半自动动数控数控液压液压缠绕结构缠绕结构高高速速精密精密长行程或长长行程
22、或长杆杆冷挤冷挤压压温热挤温热挤压压字母代字母代号号ZBKYRGMCLW表4-6通用特征代号3液压机的技术参数（1）公称压力（公称吨位）。公称压力是指液压机名义上能产生的最大压力，在数值上等于工作液体压力和工作柱塞总工作面积的乘积，它反映了液压机的主要工作能力。（2）最大净空距（开口高度）。最大净空距是指活动横梁停止在上限位置时，从工作台上表面到活动横梁下表面的距离，如图4-4中的H。最大净空距反映了液压机高度方向上工作空间的大小。图4-4 液压机基本参数示意图（3）工作台尺寸（长宽）。工作台尺寸指工作台面上可以利用的有效尺寸，如图4-4中的B与T。（4）最大行程。最大行程指活动横梁能够移动的
23、最大距离，如图4-4中的S。（5）允许最大偏心距。允许最大偏心距是指工件变形阻力接近公称压力时，所能允许的最大偏心值。（6）顶出器公称压力及行程。有些液压机下横梁装有顶出器，其压力和行程可按工艺要求确定。（7）回程力。回程力由活塞缸下腔工作面积或单独设置的回程缸来实现。（8）活动横梁运动速度（滑块速度）。可分为工作行程速度、空行程速度及回程速度。Y32系列通用液压机的主要技术参数如表4-7所示。名称名称位位 单单 型号型号公称力公称力滑块滑块行程行程滑块滑块开开口口高度高度滑块工作速度滑块工作速度工作台尺寸工作台尺寸液压液压垫垫力力液体液体工作工作压强压强电动机电动机功率功率kNmmmmmm/
24、smmkNMPakWYB32-4040032052010400460100255.5YC32-63B630400600610500570160255.5YF32-100A1 000500800610630720190257.5YB32-2002 0007101 120109009304002515.5YA32-315F3 1508001 250101 1601 2606302522.6YF32-4004 0008001 25081 2501 2606302530YF32-5005 0009001 5002.5101 4001 4001 2502544YF32-6306 3001 0001 6009121 6001 8801 2502560YF32-800A8 0001 0001 80081 6001 8001 2502560YF32-100010 0001 0001 600101 6002 0002 0002560表4-7通用液压机（四柱式）主要技术参数（湖州机床厂）
