第十章 板料冲压
板料冲压工艺
板料冲压工艺板料冲压是指用冲模使板料经分离或成形得到制件的工艺方法，它通常是在室温下进行，所以又称为冷冲压，简称冲压。
1、板料冲压的特点及应用冲压用原材料必须具有足够的塑性，广泛应用的金属材料有低碳钢、高塑性合金钢、铝、铜及其合金等；非金属材料有石棉板、硬橡皮、绝缘纸、纤维板等。
他广泛应用于汽车、拖拉机、航空、电器、仪表、国防等工业部门。
板料冲压具有以下特点：（1）冲压件的尺寸精度高，表面质量好，互换性好，一般不需切削加工即可直接使用，且质量稳定。
（2）可压制形状复杂的零件，且材料的利用率高、产品的重量轻、强度和刚度较高。
（3）冲压生产生产率高，操作简单，其工艺过程易于实现机械化和自动化，成本低。
（4）冲压用模具结构复杂，精度要求高，制造费用高。
冲压只有在大批量生产时，才能显示其优越性。
（5）冲压件的质量为一克至几十千克，尺寸为一毫米至几米。
2、冲压设备（1）剪床剪床的用途是把板料切成一定宽度的条料，以供下一步冲压工序之用。
（2）冲床冲床将完成除剪切以外的其他冲压工作。
右图为单柱式冲床的外形及其传动简图。
电动机5带动飞轮4转动，当踩下踏板6时，离合器3使飞轮与曲轴2连接，因而曲轴随飞轮一起转动，通过连杆8带动滑块7作上下运动，从而进行冲压工作。
当松开踏板时，离合器脱开，曲轴不随飞轮转动，同时制动闸1使曲轴停止转动，并使滑块7停在上面位置3、冲压模具（1）简单冲模简单冲模在冲床一次行程中只完成一道工序，见右图。
凸模1用压板6固定在上模板3上，通过模柄5与冲床滑块连接。
凹模2用压板7固定在下模板4上。
操作时，条料沿两导料板9之间送进，碰到挡料销10停止。
冲下部分落入凹模孔。
此时，条料夹住凸模一起返回，被卸料板8推下。
重复上述动作，完成连续冲压。
导柱12和导套11组成的导向机构可保证凸模、凹模的合模准确性。
简单冲模结构简单，容易制造，价格低廉，维修方便，生产率低，适用于小批量生产。
（2）连续冲模连续冲模在冲床一次行程中，按着一定顺序，在模具的不同位置上，同时完成数道冲压工序，见右图。
板料冲压工艺
板料冲压工艺板料冲压是指用冲模使板料经分离或成形得到制件的工艺方法，它通常是在室温下进行，所以又称为冷冲压，简称冲压。
1、板料冲压的特点及应用冲压用原材料必须具有足够的塑性，广泛应用的金属材料有低碳钢、高塑性合金钢、铝、铜及其合金等；非金属材料有石棉板、硬橡皮、绝缘纸、纤维板等。
他广泛应用于汽车、拖拉机、航空、电器、仪表、国防等工业部门。
板料冲压具有以下特点：（1）冲压件的尺寸精度高，表面质量好，互换性好，一般不需切削加工即可直接使用，且质量稳定。
（2）可压制形状复杂的零件，且材料的利用率高、产品的重量轻、强度和刚度较高。
（3）冲压生产生产率高，操作简单，其工艺过程易于实现机械化和自动化，成本低。
（4）冲压用模具结构复杂，精度要求高，制造费用高。
冲压只有在大批量生产时，才能显示其优越性。
（5）冲压件的质量为一克至几十千克，尺寸为一毫米至几米。
2、冲压设备（1）剪床剪床的用途是把板料切成一定宽度的条料，以供下一步冲压工序之用。
（2）冲床冲床将完成除剪切以外的其他冲压工作。
右图为单柱式冲床的外形及其传动简图。
电动机5带动飞轮4转动，当踩下踏板6时，离合器3使飞轮与曲轴2连接，因而曲轴随飞轮一起转动，通过连杆8带动滑块7作上下运动，从而进行冲压工作。
当松开踏板时，离合器脱开，曲轴不随飞轮转动，同时制动闸1使曲轴停止转动，并使滑块7停在上面位置3、冲压模具（1）简单冲模简单冲模在冲床一次行程中只完成一道工序，见右图。
凸模1用压板6固定在上模板3上，通过模柄5与冲床滑块连接。
凹模2用压板7固定在下模板4上。
操作时，条料沿两导料板9之间送进，碰到挡料销10停止。
冲下部分落入凹模孔。
此时，条料夹住凸模一起返回，被卸料板8推下。
重复上述动作，完成连续冲压。
导柱12和导套11组成的导向机构可保证凸模、凹模的合模准确性。
简单冲模结构简单，容易制造，价格低廉，维修方便，生产率低，适用于小批量生产。
（2）连续冲模连续冲模在冲床一次行程中，按着一定顺序，在模具的不同位置上，同时完成数道冲压工序，见右图。
板料冲压
(6) 修整 是利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层 金属，去掉剪裂带和毛刺，提高冲裁件的尺寸精度 和表面精度。
2. 变形工序
—— 是使坯料的一部分相对于另一部分产生
位移而不破坏的工序。
如:拉深，弯曲，翻边，胀形等。
(1) 弯曲 ——是将坯料的一部分相对于另一部分弯曲成 一定角度的冲压加工方法。被弯材料可是板料、型 材或管料。
可采用加强筋措施 以薄材代替厚材。
3. 冲压件的精度和表面质量
在满足需要的前提下，尽量降低精度要求，而且 一般不要超过原材料的表面质量。
4.
简化工艺、节约材料
(1) 采用冲—焊结构
用于复杂冲压件，可分别冲 压成几个简单件，然后焊接 成整体，简化工艺
(2) 采用冲口工艺 ——可以减少组合件数量
(3)在不改变使用性能的前提下，简化拉深件结构， 可减少工序并节约材料。
落料和冲孔的区别在于： 落料：冲落部分为成品，周边是废料； 冲孔：是为了获得带孔的冲裁件，冲落部分为 废料。
(1) 冲裁分离过程
冲裁时板料的变形和分离过程对冲裁件质量有 很大的影响。其过程可分为三个阶段。
弹性变形阶段→塑性变形阶段→断裂分离阶段
冲裁出的工件断面分为四个特征区，分别为圆 角带（塌角）、光亮带、剪裂带和毛刺。
板厚越大，m取 值应越大。
设计落料模时，取凹模作为设计基准，然后根 据间隙确定凸模尺寸。设计冲孔模时，取凸模作为 设计基准，然后根据间隙确定凹模尺寸。
(3) 凸凹模刃口尺寸的确定
落料件尺寸会随凹模刃口磨损而增大，因此，加
工凹模刃口时取落料件公差范围的最小尺寸；
冲孔件尺寸会随凸模刃口磨损而减小，因此，加
压边圈——防止工件起皱 压边力不能太 大，一般为 2~3MPa。
第10章 锻造成形
第一节 塑性成形理论基础
第一节 塑性成形理论基础
一、塑性变形机理
多晶体金属的塑性变形由晶内变形和晶间变形所 组成。 晶内变形是指晶粒内部的变形，主要方式为滑移和 孪生。滑移变形容易进行，是主要的变形方式；孪 生变形比较困难，是次要的变形方式。
晶间变形是指晶粒间的相对位移，包括晶粒间的 相对滑动和转动，如图5-2所示。
一、自由锻（Free Forging）
锻造是在加压设备及工（模）具的作用下，通过金 属体积的转移和分配，使坯料、铸锭产生局部或全部 的塑性变形，以获得具有一定几何尺寸、形状和质量 的锻件的加工方法。自由锻是在自由锻设备上利用简 单的通用性工具（如砧子、型砧、胎模等）使坯料变 形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件的加工方 法。
③板材冲压常用的原材料有低碳钢以及塑性高的合金钢和有 色金属，多是表面质量好的板料、条料或带料，产品重量轻、 材料消耗少、强度高、刚性好。
④冲压件的尺寸公差主要由冲模来保证，因此产品具有足够 高的精度和较低的表面粗糙度，尺寸稳定，互换性好。但冲模 制造复杂、成本高，只有在大批量生产条件下，其优越性才显 得突出。
第二节 金属塑性成形方法
(4)冲裁件的排样
排样是指落料件在条料、带料或板料上合理布置的方法。图5-31为 同一个冲裁件采用四种不同排样方式时材料消耗的对比情况。
第二节 金属塑性成形方法
（一）自由锻基本工序 4 错移
错移是指将坯料的一部分相对于另一部分平移错开，但 仍保持轴线平行的锻造工序。
5 锻接 锻接是指将坯料在炉内加热至高温后用锤快击，使两坯
料在固相状态下结合的方法。
6 弯曲 弯曲是指采用一定的工模具将坯料弯成规定外形的锻造
工序。
第二节 金属塑性成形方法
新版汽车车身制造工艺
=4～10t，D＝40～50mm
表10-9 工艺补充部分各部分旳作用及尺寸
表10-9 工艺补充部分各部分旳作用及尺寸
(四)压料面
(1)压料面旳作用与对拉深成形旳影响 压料面是指凹模上表面与压料圈下表面起压料作用旳那一部
分表面，其位置在凹模圆角部分以外。 (2)压料面设计原则
如上所述，压料面有两种情况：一种是压料面旳一部分就是 拉深件旳法兰面；另一种情况是压料面全部属于工艺补充部分。
汽车覆盖件冲模旳设计与制造是一项技术密集型 旳系统工程(6)覆盖件模具旳成套性
表10-8 模具旳成套性
三、覆盖件旳冲压工序
汽车覆盖件旳形状复杂、尺寸大、深度不均匀，所以一般不 可能在一道冲压工序中直接取得，有旳需要十几道工序才干取 得，至少旳也要三道基本工序：落料、拉深、修边。其他还有 翻边和冲孔等工序。也可根据需要将修边和冲孔合并、修边和 翻边合并。
第十章 汽车车身制造工艺
第一节 第二节 第三节 第四节
汽车车身冲压材料 汽车车身覆盖件冲压工艺 汽车车身装焊工艺 汽车车身涂装工艺
第一节 汽车车身冲压材料
一、汽车冲压用钢板旳特点 (1)质量要求高
1)汽车覆盖件旳轮廓尺寸、孔位尺寸、局部形状旳多种尺寸必须有很好旳尺 寸精度，确保装焊旳精确性、互换性，实现车身装焊旳自动化。 2)确保覆盖件具有足够旳刚性。 3)覆盖件在成形过程中，材料应能进行足够旳塑性变形，具有良好旳工艺性。 4)外覆盖件(尤其是乘用车)表面不允许有任何缺陷，曲线应圆滑，过渡应均匀， 具有极好旳表面质量。 5)对外覆盖件要求与车身造型设计一致，必须具有很高旳形状精度，与主模 型吻合。
板料冲压
板料的冲压成形
一、何谓冲压成形
板料冲压成形是利用冲模使板料产生分离或变形的加工方法，板料冲压 的坯料厚度一般小于4mm，通常是在常温下进行的，所以又叫冷冲压。
二、工艺分类
分离工序: 落料、冲孔、切断 变形工序：拉深、弯曲
三、板料冲压的特点
1、操作简单，加工效率高； 2、一般不需再进行切削加工，因而节约材料，节约能源消耗； 3、加工质量高，基本不需要后序加工； 4、对工人技术要求低； 5、灵活性差。
YQ32系列四柱液压机
拉深加工产品示例
1）拉深变形过程
使坯料在凸模的作用下压入凹模， 获得空心体零件的冲压工序。
h d d
Dd h 2
拉深过程示意图
2）拉深废品 ① 拉裂（拉穿） ② 起皱
3）拉深模设计及工艺特点 ① 凸凹模的工作部分必须具有一定 的圆角； r凹=(5~10)t r凸=（0.7-1）t ② 凸凹模间隙要合理 Z =（1.1-1.2）t ③ 控制拉深系数（m）
形状零件的工序。
弯曲过程示意图
1）弯曲的变形特点 ① 变形区域主要在圆角部位； ② 外层金属受拉应力，内层金属受压应力。 2）弯曲缺陷 弯裂 回弹 a）设计补偿角 b）对工件进行退火 c）设计加强筋
3）弯曲工艺特点 ①弯曲半径 r≥rmin=（0.25-1）t ；
② 毛刺应位于内侧；
③ 弯曲线应尽量与坯料纤维方向垂直；
3）液态模锻
原理：将液态金属直接注入模膛，施以静压力，使熔融
或半熔融态金属在压力下结晶凝固，并产生少量塑性变形。
特点：
与铸造比：无须浇注系统，节约金属；组织比压铸件细密。 与锻造比：成形压力小及能耗少2/3~~3/4；组织比一般模锻件差。
板料冲压
板料冲压一、板料冲压的特点及应用范围。
冲压加工技术应用范围十分广泛，在国民经济各工业部门中，几乎都有冲压加工或冲压产品的生产。
如汽车、飞机、拖拉机、电机、电器、仪表、铁道、电信、化工以及轻工日用产品中均占有相当大的比重。
冲压生产主要是利用冲压设备和模具实现对金属材料（板材）的加工过程。
所以冲压加工具有如下特点：（1）生产率高、操作简单、容易实现机械化和自动化，特别适合于成批大量生产；（2）冲压零件表面光洁，尺寸精度稳定，互换性好，成本低廉；（3）在材料消耗不多的情况下，可以获得强度高、刚度大、而重量小的零件；（4）可得到其他加工方法难以加工或无法加工的复杂形状零件。
由于冲压加工具有节材、节能和生产率高等突出特点，决定了冲压产品成本低廉，效益较好，因而冲压生产在制造行业中占有重要地位。
随着科学技术的进步和工业生产的迅速发展，模具已成为当代工业生产的重要手段，冲压生产和模具工业得到了世界各国的高度重视。
二、冲压的基本工序及各工序的特点。
冲压件的设计不仅应保证具有良好的使用性能，而且也应具有良好的工艺性能，以减少材料的消耗、延长模具寿命、提高生产率、降低成本及保证冲压件质量等。
影响冲压件工艺性的主要因素有：冲压件的形状、尺寸、精度及材料等。
一、冲压件的形状尺寸1．落料件和冲孔件的要求（1）料件的外形和冲孔件的孔形应力求简单、对称。
尽可能采用圆形或矩形等规则形状，应避免长槽或细长悬臂结构。
否则使模具制造困难，降低模具寿。
同时应使冲裁件再在排样时将废料降低到最小程度。
（2）冲裁件的结构尺寸（如孔径、孔距等）必须考虑材料的厚度。
（3）冲裁件上直线与直线、曲线与直线的交接处，均应用圆角弧连接。
以避免交角处应力集中而产生裂纹。
2．对弯曲件的要求(1）弯曲件形状应尽量对称，弯曲半径不能小于材料允许的最小弯曲半径.（2）曲边过短不易成形，故应使弯曲边的平直部分H>2δ。
如果要求H很短，则需先留出适当的余量以增大H，弯好后再切去所增加的金属。
板料冲压
4.1.2 模具 （1）单工序模：在冲压的一次行程过程中，只
能完成一个冲压工序的模具。
8
（2）级进模：在冲压的一次行程过程中，在不同 的工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。
9
电机转子多工位级进模
10
（3）复合模：在冲压的一次行程过程中，在同 一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的 模具。
冲模制造的复杂 性和价格
结构简单，制造周 期短，价格低
结构复杂，制造度 大，价格高
结构复杂，制造和调整 难度大，价格与工位数 成比例上升
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较高
连续模 中、高级精度 条料或卷料
高
实现操作机械化 自动化的可能性
较易，尤其适合于 在多工位压力机上 实现自动化
难，只能在单机上 容易，尤其适合于在单 实现部分机械操作 机上实现自动化
生产通用性
好，适合于中、小 批量生产及大型件 的大量生产
较差，仅适合于大 较差，仅适合于中、小
批量生产
型零件的大批量生产
2
1. 分类
按照冲压时的温度情况有冷冲压和热冲压两种方式。这 取决于材料的强度、塑性、厚度、变形程度以及设备能力等， 同时应考虑材料的原始热处理状态和最终使用条件。
① 冷冲压： 金属在常温下的加工，一般适用于厚度小于4mm的坯料。
优点为不需加热、无氧化皮，表面质量好，操作方便，费用 较低，缺点是有加工硬化现象，严重时使金属失去进一步变 形能力。冷冲压要求坯料的厚度均匀且波动范围小，表面光 洁、无斑、无划伤等。
板料冲压
1
利用装在冲床上的设备(冲模)使板料产生分离或变形的一 种塑性成形方法。它主要用于加工板料(10mm以下，包括金属 及非金属板料)类零件,故称为板料冲压。