沖壓基礎(chǔ)知識(shí)和品

1、沖壓基礎(chǔ)知識(shí)和品質(zhì)缺陷Drafted: Beck Ye2011.03/06冷沖壓的基本概念 一、冷沖壓的定義一、冷沖壓的定義：是塑性加工的基本方法之一，它是利用安裝在壓力機(jī)上的模具，對(duì)板料施加壓力使其變形和分離，從而獲得具有一定形狀、尺寸的零件的壓力加工方法。由于在常溫下進(jìn)行的板料沖壓稱為冷沖壓。 熱成形工藝是將初始強(qiáng)度為500600MPa的鋼板加熱到奧氏體溫度范圍（850），然后在壓機(jī)上沖壓成所需形狀，同時(shí)以2030 /秒的冷卻速度進(jìn)行淬火，保壓一段時(shí)間以保證充分淬透，最后零件隨室溫冷卻，成形后的零件的強(qiáng)度可以達(dá)到1500MPa左右。落料預(yù)成形加熱成形成形性評(píng)估預(yù)成形是否需要預(yù)成形鋼板下料和

2、沖孔在步進(jìn)爐加熱到Ac3左右，變?yōu)閵W氏體鋼板或預(yù)成形件快速移到壓機(jī)抗拉強(qiáng)度為600Mpa左右抗拉強(qiáng)度為抗拉強(qiáng)度為1500Mpa左右的零件左右的零件隨室溫冷卻，若采用裸板則進(jìn)行噴丸處理以去除零件表面氧化皮快速合模、成形，保壓冷卻至組織全部為馬氏體激光切邊、沖孔 二、沖壓的特點(diǎn)二、沖壓的特點(diǎn) 1、能沖壓出其他加工工藝難以加工或無(wú)法加工的形狀復(fù)雜的制件。 2、沖壓件質(zhì)量穩(wěn)定，尺寸精度高。 3、沖壓件具有重量輕、強(qiáng)度高、剛性好和表面粗糙度小等特點(diǎn)。 4、生產(chǎn)率高。 5、材料利用率高。 6、操作簡(jiǎn)單，便于組織生產(chǎn)。 7、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化生產(chǎn)。 8、冷沖壓的缺點(diǎn)是模具制造周期長(zhǎng)、制造成本高，幫不適于

3、單件小批生產(chǎn)。三、沖壓分類1、分離工序分離工序 金屬板料在沖壓力的作用下，其應(yīng)力超過(guò)強(qiáng)度極度限而沿一定的輪廓線斷裂，稱為分離工序?？煞譃槁淞?、沖孔和切邊等沖裁分離工序。2、變形工序、變形工序金屬板料在沖壓力的作用下，其應(yīng)力超過(guò)屈服極度限（但低于強(qiáng)度極度限）產(chǎn)生塑性變形，從而獲得一定形狀和尺寸要求的制件，稱為變形工序。通常變形工序又分為彎曲、拉延、成形三種。工序英文簡(jiǎn)稱工序名稱拉延切邊沖孔整形成形翻邊側(cè)切邊代號(hào)DRTRPRCPIRSTFOFLCTR工序名稱切角翻孔扣合落料彎曲分離側(cè)沖孔代號(hào)CTBUHEMBLBESEPCAM-PRCC-PI應(yīng)力應(yīng)變曲線常見(jiàn)產(chǎn)品缺陷 拉延拉延 缺陷：缺陷：破裂、起皺

4、、破裂、起皺、扭曲、回彈扭曲、回彈表面拉傷、表面拉傷、波浪、鼓包、波浪、鼓包、凹坑、麻點(diǎn)凹坑、麻點(diǎn)等。等。圓周方向受壓半徑方向受拉一、一、 破裂破裂v凸凹模凸凹模R角半徑過(guò)?。唤前霃竭^(guò)??；v壓邊力過(guò)大；壓邊力過(guò)大；v材料成形性能差或材料材料成形性能差或材料尺寸偏大；尺寸偏大；v凸凹模間隙太??；凸凹模間隙太??；v潤(rùn)滑不良；潤(rùn)滑不良；v定位不準(zhǔn)；定位不準(zhǔn)；v凸凹模凸凹模R角或拉延筋不角或拉延筋不順、拉傷等；順、拉傷等；v形狀復(fù)雜，局部脹形；形狀復(fù)雜，局部脹形；如何解決破裂：？ 解決破裂的想解決破裂的想法就是想辦法讓破法就是想辦法讓破裂部位走進(jìn)充足的裂部位走進(jìn)充足的材料！材料！破裂的特殊情況，轉(zhuǎn)角及

5、翻邊破裂二、起皺凸凹模凸凹模R角半徑過(guò)大；角半徑過(guò)大；壓邊力過(guò)??；壓邊力過(guò)小；材料尺寸偏?。徊牧铣叽缙?；研合不良；研合不良；定位不準(zhǔn)；定位不準(zhǔn)；工藝補(bǔ)充不合理；工藝補(bǔ)充不合理；拉延筋不良；拉延筋不良；圓周方向受壓如何解決破裂：？半徑方向受拉 對(duì)于高強(qiáng)板來(lái)說(shuō)回彈扭曲已經(jīng)成為難題 金屬材料在外力作用下抵抗永久變形和斷裂的能力稱為強(qiáng)度 。 福特規(guī)定抗拉強(qiáng)度在300MPa以上的為高強(qiáng)度鋼板。扭曲：材料塑性變形不均勻造成，現(xiàn)在的CAE分析也不能完全解決，影響因素很多，包括不能完全模擬真實(shí)的材料性能、制作誤差等。需要鉗工后期調(diào)試。 汽車覆蓋件與一般沖壓件相比，具有材料薄，形狀復(fù)雜，多為空間曲面，結(jié)構(gòu)尺寸

6、大和表面質(zhì)量要求高等特點(diǎn)。 覆蓋件的缺陷： 表面質(zhì)量好；外覆蓋件（尤其是轎車的外覆蓋件）表面不允許有波浪、皺紋、凹痕、劃傷、擦傷、壓痕等缺陷，棱線應(yīng)清晰、平直、曲面應(yīng)圓滑、過(guò)渡均勻。 剛性好 ；落料、沖孔、修邊缺陷落料、沖孔、修邊缺陷 缺陷：缺陷：毛刺過(guò)大；毛刺過(guò)大；變形；變形；表面劃傷；表面劃傷；尺寸不符；尺寸不符；少孔等。少孔等。刃口間隙對(duì)零件斷面質(zhì)量的影響刃口間隙對(duì)零件斷面質(zhì)量的影響分離工序缺陷及原因 (1)毛刺過(guò)大毛刺過(guò)大 凸凹模間隙過(guò)大或過(guò)??；凸凹模間隙過(guò)大或過(guò)??； 刃口磨損；刃口磨損； 導(dǎo)向精度差；導(dǎo)向精度差； 凸凹模位置不同心等凸凹模位置不同心等 （毛刺要考慮凸模（沖頭）、模鈕（

7、毛刺要考慮凸模（沖頭）、模鈕（凹模）、壓料器，斜鍥、導(dǎo)向，（凹模）、壓料器，斜鍥、導(dǎo)向，機(jī)床，緩沖等因素）機(jī)床，緩沖等因素）(2)變形變形 壓料板與凹模型面配合不好；間隙過(guò)壓料板與凹模型面配合不好；間隙過(guò)大等大等 凹?；蛲鼓Ｈ睋p；凹模或凸模缺損； 定位銷造成（放偏或走料）定位銷造成（放偏或走料）(3)表面劃傷表面劃傷 操作時(shí)有拖、拉等現(xiàn)象；操作時(shí)有拖、拉等現(xiàn)象； 板料在剪切過(guò)程中劃傷等；板料在剪切過(guò)程中劃傷等； (4)尺寸不符尺寸不符 上料不到位；上料不到位； 定位裝置損壞或松動(dòng)，位置竄動(dòng)等定位裝置損壞或松動(dòng)，位置竄動(dòng)等 ( 5)少孔少孔 沖頭折斷；沖頭折斷； 沖頭長(zhǎng)度不夠；沖頭長(zhǎng)度不夠； 行

8、程不到位。行程不到位。翻邊缺陷和原因 翻邊缺陷：翻邊缺陷：翻邊不垂直翻邊不垂直;翻邊高度不一致翻邊高度不一致;翻邊拉毛翻邊拉毛;翻邊破裂等。翻邊破裂等。 翻邊拉傷翻邊拉傷 刃口有傷痕；刃口有傷痕； 零件表面有雜質(zhì)；零件表面有雜質(zhì)； 刃口硬度太低刃口硬度太低 翻邊間隙過(guò)小翻邊間隙過(guò)小翻邊破裂翻邊破裂 修邊時(shí)毛刺大；修邊時(shí)毛刺大； 凸凹模間隙太??；凸凹模間隙太??； 翻邊處形狀有突變；翻邊處形狀有突變； 材料纖維方向的影響。材料纖維方向的影響。常見(jiàn)沖壓質(zhì)量問(wèn)題及解決 產(chǎn)生沖壓件質(zhì)量缺陷的分析培訓(xùn)內(nèi)容一、沖裁件的常見(jiàn)缺陷及原因分析二、彎曲件的常見(jiàn)缺陷及原因分析三、大型曲面拉深件的常見(jiàn)缺陷及原因分析四、

9、沖壓件檢驗(yàn)工具的使用沖裁是利用模具使板料分離的沖壓工序。沖裁件常見(jiàn)缺陷有：毛刺、制件表面翹曲、尺寸超差。1、毛刺 在板料沖裁中，產(chǎn)生不同程度的毛刺，一般來(lái)講是很難避免的，但是提高制件的工藝性,改善沖壓條件，就能減小毛刺。 產(chǎn)生毛刺的原因主要有以下幾方面：一、沖裁件的常見(jiàn)缺陷及原因分析一、沖裁件的常見(jiàn)缺陷及原因分析1.1 間隙沖裁間隙過(guò)大、過(guò)小或不均勻均可產(chǎn)生毛刺。影響間隙過(guò)大、過(guò)小或不均勻的有如下因素：a 模具制造誤差沖模零件加工不符合圖紙、底板平行度不好等；b 模具裝配誤差導(dǎo)向部分間隙大、凸凹模裝配不同心等；c 壓力機(jī)精度差如壓力機(jī)導(dǎo)軌間隙過(guò)大，滑塊底面與工作臺(tái)表面的平行度不好 ，或是滑塊行

10、程與壓力機(jī)臺(tái)面的垂直度不好，工作臺(tái)剛性差，在沖裁時(shí)產(chǎn)生撓度，均能引起間隙的變化；d 安裝誤差如沖模上下底板表面在安裝時(shí)未擦干凈或?qū)Υ笮蜎_模上模的緊固方法不當(dāng)，沖模上下模安裝不同心（尤其是無(wú)導(dǎo)柱模）而引起工作部分傾斜；e 沖模結(jié)構(gòu)不合理沖模及工作部分剛度不夠，沖裁力不平衡等；d 鋼板的瓢曲度大鋼板不平。1.2 刀口鈍刃口磨損變鈍或啃傷均能產(chǎn)生毛刺。影響刃口變鈍的因素有：a 模具凸、凹模的材質(zhì)及其表面處理狀態(tài)不良，耐磨性差；b 沖模結(jié)構(gòu)不良，剛性差，造成啃傷；c 操作時(shí)不及時(shí)潤(rùn)滑，磨損快；d 沒(méi)有及時(shí)磨鋒刃口。1.3 沖裁狀態(tài)不當(dāng)如毛坯(包括中間制件)與凸?；虬寄＝佑|不好，在定位相對(duì)高度不當(dāng)?shù)男捱?/p>

11、沖孔時(shí)，也會(huì)由于制件高度低于定位相對(duì)高度，在沖裁過(guò)程中制件形狀與刃口形狀不服帖而產(chǎn)生毛刺。1.4 模具結(jié)構(gòu)不當(dāng)1.5 材料不符工藝規(guī)定材料厚度嚴(yán)重超差或用錯(cuò)料（如鋼號(hào)不對(duì)）引起相對(duì)間隙不合理而使制件產(chǎn)生毛刺。1.6 制件的工藝性差形狀復(fù)雜有凸出或凹入的尖角均易因磨損過(guò)快而產(chǎn)生毛刺。小結(jié)： 毛刺的產(chǎn)生，不僅使沖裁以后的變形工序由于產(chǎn)生應(yīng)力集中而容易開(kāi)裂，同時(shí)也給后續(xù)工序毛坯的分層帶來(lái)困難。大的毛刺容易把手劃傷；焊接時(shí)兩張鋼板接合不好，易焊穿，焊不牢；鉚接時(shí)則易產(chǎn)生鉚接間隙或引起鉚裂。 因此，出現(xiàn)允許范圍以外的毛刺是極其有害的。對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生的毛刺可用銼削、滾光、電解、化學(xué)處理等方法來(lái)消除?？酌蹋?/p>

12、焊孔毛刺，凸焊螺母困難螺母困難孔變形，凸焊螺孔變形，凸焊螺母后不易取出母后不易取出2、制件翹曲不平 材料在與凸模、凹模接觸的瞬間首先要拉伸彎曲，然后剪斷、撕裂。由于拉深、彎曲、橫向擠壓各種力的作用,使制件展料出現(xiàn)波浪形狀,制件因而產(chǎn)生翹曲。 制件翹曲產(chǎn)生的原因有以下幾個(gè)方面:2.1 沖裁間隙大 間隙過(guò)大,則在沖裁過(guò)程中,制件的拉伸、彎曲力大，易產(chǎn)生翹曲。改善的辦法可在沖裁時(shí)用凸模和壓料板緊緊地壓住，以及保持鋒利的刃口，都能受到良好的效果。2.2 凹模洞口有反錐 制件在通過(guò)尺寸小的部位時(shí)，外周就要向中心壓縮，從而產(chǎn)生彎曲。2.3 制件結(jié)構(gòu)形狀產(chǎn)生的翹曲 制件形狀復(fù)雜時(shí)，制件周圍的剪切力就不均勻，

13、因此產(chǎn)生了由周圍向中心的力，使制件出現(xiàn)翹曲。解決的辦法就是增大壓料力。2.4 材料內(nèi)部應(yīng)力產(chǎn)生的翹曲 材料在軋制卷繞時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力，在沖裁后移到表面，制件將出現(xiàn)翹曲。解決的方法時(shí)開(kāi)卷時(shí)通過(guò)矯平機(jī)矯平。2.5 由于油、空氣和接觸不良產(chǎn)生的翹曲 在沖模和制件、制件和制件之間有油、空氣等壓迫制件時(shí)，制件將產(chǎn)生翹曲，特別是薄料、軟材料更易產(chǎn)生。但如均勻的涂油、設(shè)置排氣孔，可以消除翹曲現(xiàn)象。制件和沖模之間表面有雜物也易在、使制件產(chǎn)生翹曲。 沖裁時(shí)接觸面不良也會(huì)產(chǎn)生翹曲。3 3、尺寸精度超差、尺寸精度超差3.1 3.1 模具刃口尺寸制造超差模具刃口尺寸制造超差3.2 3.2 沖裁過(guò)程中的回彈、上道工序的

14、制件形狀與下道工序模具工沖裁過(guò)程中的回彈、上道工序的制件形狀與下道工序模具工作部分的支承面形狀不一致，使制件在沖裁過(guò)程中發(fā)生變形，沖作部分的支承面形狀不一致，使制件在沖裁過(guò)程中發(fā)生變形，沖裁完畢后產(chǎn)生彈性回復(fù)，因而影響尺寸精度。裁完畢后產(chǎn)生彈性回復(fù)，因而影響尺寸精度。3.3 3.3 板形不好。板形不好。3.4 3.4 多工序的制件由于上道工序調(diào)整不當(dāng)或圓角磨損，破壞了變多工序的制件由于上道工序調(diào)整不當(dāng)或圓角磨損，破壞了變形時(shí)體積均等的原則，引起了沖裁后尺寸的變化。形時(shí)體積均等的原則，引起了沖裁后尺寸的變化。3.5 3.5 由于操作時(shí)定位不好，或者定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)得不由于操作時(shí)定位不好，或者定位機(jī)構(gòu)

15、設(shè)計(jì)得不 好，沖裁過(guò)好，沖裁過(guò)程中毛坯發(fā)生了竄動(dòng)?；蛘哂捎诩羟屑娜毕荩ɡ庑味?、缺邊等程中毛坯發(fā)生了竄動(dòng)?；蛘哂捎诩羟屑娜毕荩ɡ庑味?、缺邊等）而引起定位的不準(zhǔn)，均能引起尺寸超差。）而引起定位的不準(zhǔn)，均能引起尺寸超差。3.6 3.6 沖裁順序不對(duì)。沖裁順序不對(duì)。 二、彎曲件的常見(jiàn)缺陷及原因分析二、彎曲件的常見(jiàn)缺陷及原因分析彎曲件常見(jiàn)缺陷有：形狀與尺寸不符、彎裂、表面擦傷、撓度和扭曲等。1、形狀與尺寸不符主要原因是會(huì)彈和定位不當(dāng)所致。解決的辦法除采取措施以減少回彈外，提高毛坯定位的可靠性也是很重要的，通常采用以下兩種措施；1.1壓緊毛坯 采用氣墊、橡皮或彈簧產(chǎn)生壓緊力，在彎曲開(kāi)始前就把板料壓緊。

16、為達(dá)到此目的，壓料板或壓料桿的頂出高度應(yīng)做得比凹模平面稍高一些。1.2可靠的定位方法 毛坯的定位形式主要有以外形為基準(zhǔn)和以孔為基準(zhǔn)兩種。外形定位操作方便，但定位準(zhǔn)確性較差 ?？锥ㄎ环绞讲僮鞑淮蠓奖?，使用范圍較窄，但定位準(zhǔn)確可靠。在特定的條件下，有時(shí)用外形初定位，大致使毛坯控制在一定范圍內(nèi)，最后以孔位最后定位，吸取兩者的優(yōu)點(diǎn)，使之定位即準(zhǔn)確又操作方便。2.彎曲裂紋 影響裂紋產(chǎn)生的因素是多方面的，主要有以下幾個(gè)方面：2.1材料塑性差。2.2彎曲線與板料軋紋方向夾角不符合規(guī)定 排樣時(shí)，單向V形彎曲時(shí)，彎曲線應(yīng)垂直于軋紋方向；雙向彎曲時(shí)，彎曲線與軋紋方向最好成45度。2.3彎曲半徑過(guò)小。2.4毛坯剪切

17、和沖裁斷面質(zhì)量差毛刺、裂紋。2.5凸凹模圓角半徑磨損或間隙過(guò)小進(jìn)料阻力增大。2.6潤(rùn)滑不夠摩擦力較大2.7料厚尺寸嚴(yán)重超差進(jìn)料困難2.8酸洗質(zhì)量差3、表面擦（拉）傷 表面擦傷的主要原因是模具工作部分選材不當(dāng)，熱處理硬度低，凹模圓角磨損、光潔度差，彎曲毛坯表面質(zhì)量差（有銹、結(jié)疤等），材料厚度超差，工藝方案選擇不合理，缺少潤(rùn)滑等。4、撓度和扭曲1、大型曲面制件的拉深特點(diǎn) 1.1 變形特點(diǎn) 大型曲面制件的變形特點(diǎn)是：周邊為拉深，內(nèi)部則有脹形成分。表面形狀是靠壓料面外部材料來(lái)補(bǔ)充，而內(nèi)部則靠材料延伸來(lái)滿足脹形的要求。同時(shí)由于拉深深度不一，形狀復(fù)雜，變形部分周邊分布不均。因此，控制材料的流向及流速極為重

18、要。大型曲面制件的局部既易起皺，又易開(kāi)裂。1.2要有足夠穩(wěn)定的壓邊力 大型曲面制件不僅要求一定的拉深力，而且要求在其拉深過(guò)程中具有足夠的穩(wěn)定的壓邊力。此類制件往往是輪廓尺寸較大，深度較深的空間曲面，所以需用變形力和壓邊力都較大。在普通帶氣墊的單動(dòng)壓力機(jī)上，壓邊力只有名義噸位的1/6左右，而且壓邊力也不穩(wěn)定，難以滿足此類制件的工藝要求，因此三、大型曲面拉深件的常見(jiàn)缺陷及原因分析三、大型曲面拉深件的常見(jiàn)缺陷及原因分析 在大量生產(chǎn)中，此類制件的拉深均在雙動(dòng)壓力機(jī)上進(jìn)行。雙動(dòng)壓力機(jī)具有拉深和壓邊的兩個(gè)滑塊，即內(nèi)滑塊和外滑塊，壓邊力可達(dá)到總拉深力的4050以上，能滿足制件周邊變形分布不均的要求，且壓邊力

19、穩(wěn)定，易得到剛度較好的拉深件。1.3拉深件必須有足夠的剛度 此類制件大多是作為機(jī)械的外殼，要求有足夠的剛度（使用中不會(huì)發(fā)生顫抖和噪音）和尺寸穩(wěn)定性（保證焊接、裝配質(zhì)量）。這就要求在拉深過(guò)程中使材料各部位受到均勻的拉應(yīng)力（最理想的是雙向拉應(yīng)力狀態(tài)），且使拉應(yīng)力超過(guò)屈服極限，而低于強(qiáng)度極限，使制件的彈性回復(fù)減少到最低限度，使形狀不致于產(chǎn)生畸變，同時(shí)也不致于破裂。2、常見(jiàn)缺陷及原因分析 大型曲面拉深件常見(jiàn)的缺陷有：裂紋和破裂、皺紋和折紋、棱線不清、剛度差、表面劃痕、表面粗糙和滑移線等。2.1裂紋和破裂 裂紋和破裂產(chǎn)生的原因主要是由于局部毛坯受到的拉應(yīng)力超過(guò)了強(qiáng)度極限所致。具體影響的原因有：2.1.1

20、材料的沖壓性能不符合工藝要求。2.1.2板料厚度超差當(dāng)板料厚度超過(guò)上偏差時(shí)，局部間隙小的 區(qū)域進(jìn)料時(shí)卡死，沖壓變形困難，材料不易通過(guò)該處凹模內(nèi)而被拉斷。當(dāng)板料厚度超過(guò)下偏差時(shí)，材料變薄了，橫剖面單位面積上的壓應(yīng)力增大，或者由于材料變薄，阻力減小，流入凹模內(nèi)的板料過(guò)多而先形成皺紋，這時(shí)，材料不易流動(dòng)而被拉裂。 2.1.3材料表面質(zhì)量差劃痕引起應(yīng)力集中、銹蝕增大后阻力。2.1.4壓料面的進(jìn)料阻力過(guò)大毛坯外形大、壓料筋槽間隙小、凹模圓角半徑過(guò)小、外滑塊調(diào)的過(guò)深、拉深筋過(guò)高、壓料面和凹模圓角半徑光潔度差。2.1.5局部拉深量太大，拉深變形超過(guò)了材料變形極限。2.1.6在操作中，把毛坯放偏，造成一邊壓料過(guò)大，一邊壓料過(guò)小。過(guò)大的一邊則進(jìn)料困難，造成開(kāi)裂；過(guò)小的一邊，進(jìn)料過(guò)多，易起皺，皺后進(jìn)料困難，引起破裂。2.1.7不按工藝規(guī)定涂潤(rùn)滑劑，后阻力增大，造成進(jìn)料困難而開(kāi)裂。2.1.8沖模安裝不當(dāng)或壓力機(jī)精度差，引起間隙偏斜，造成進(jìn)料阻力不均。2.2皺紋和折紋 皺紋產(chǎn)生的原因主要因?yàn)榫植棵魇軌阂鹗Х€(wěn)和材料流向不均引起局部材料堆積而產(chǎn)生皺紋。具體有下面幾個(gè)方面：2.2.1制件的沖壓工藝性差