冲压工艺讲义（2）

第二章 冲压的材料准备

第一节 冲压用材料

一、概述

冲压用材料与冲压工艺的关系非常密切。材料质量的好坏，将直接影响冲压工艺过程的设计和冲压件质量，甚至影响组织均衡生产。同时，冲压件材料的费用，约占冲压件成本的60-85%，从经济上看，正确地选择材料也是很重要的。

冲压用材料，除了必须保证足够的强度以满足产品使用性要求外，还要满足冲压工艺的要求。因此，从工艺的角度出发，存在着一个材料选用问题。例如同是08钢，就有不同的拉深级别和精度等级。不同的拉深级别，表示不同的极限变形程度，它直接影响拉深成形等工序的质量；不同的精度等级，有不同的公差带。公差带范围的大小与弯曲、校平等工序的质量密切相关。因此，这就存在着选用哪一级最合理的问题。综上所述可以看出，冲压用材料对于冲压工艺来说，是一个非常重要的因素。合理地选择材料，对提高产品质量，减轻零件重量，减少材料消耗，降低生产成本，保证均衡生产起到重要的作用。

二、冲压工艺对材料的要求

冲压工艺对材料的主要要求如下：

㈠ 应具有良好的塑性

材料塑性高低对完成冲压工艺过程有很大的影响。在变形工序中（如压弯、拉深、成形等），塑性好的材料，允许的变形程度大。这样可减少因材质不良而产生的废品。塑性指标一般常用冷弯试验（弯心直径）及杯突试验（杯突值），延伸率和屈强比来衡量。弯心直径越小，杯突值越大，延伸率越大，屈强比越小，则塑性越好。

㈡ 钢板应具有好的表面质量

⒈ 表面无缺陷 钢板表面应光洁平整，无缺陷。如有擦伤、麻点、划痕等缺陷，在冲压过程中，有缺陷部位易产生应力集中而引起破裂。

⒉ 表面平整 材料表面如翘曲不平，影响剪切。冲压时，也会由于定位不稳而造成废品，或因冲裁过程中钢板变形展开而损坏冲头。

⒊ 表面无锈 如钢板表面有锈，不仅对冲压不利，并将严重地影响模具寿命，而且还影响后续焊接、涂漆工序的正常进行。

㈢ 厚度公差应符合规定

材料厚度公差应符合有关技术标准规定，因为一定的模具间隙，适应于一定的毛坯厚度。厚度超差则影响产品质量，过薄则回弹难以控制，过厚会拉伤制件表面，甚至会损坏设备和模具。

三、材料的种类

从工艺角度，习惯上有以下几种分法。

⒈ 按钢板的品质高低分

⑴ 普通碳素钢板。这类钢板保证机械性能供应的叫A类钢，牌号有A1、A2……A7等。保证化学成分供应的叫B类钢，牌号有B1、B2……B7等。

⑵ 优质碳素结构钢。同时保证化学成分和机械性能，牌号分为两组：

第一组，普通含锰（Mn）量钢，牌号有05F、08F、10F、10、15F、15、20F、20、25、30、35……85等；

第二组，较高含锰量钢，牌号有15Mn、20Mn……70Mn。

另外还有塑性好的普通低合金高强度热轧、冷轧钢板，钢号有09Mn、09MnR、16Mn、16MnR、10Ti、13MnTi等。

普通碳素钢，用于平板类零件或变形量小的简单零件。优质碳素结构钢板，主要用于复杂的弯曲件、拉深件和成形件。普通低合金高强度钢多用于受力复杂的关键零件，它不仅能提高零件寿命，还能减薄零件厚度，减轻重量，节省材料和降低成本。

⒉按制造方法分 钢板一般分为热轧钢板和冷轧钢板。热轧钢板是坯料在加热状态下轧至所需要的尺寸；冷轧钢板是坯料在热轧状态下轧至一定厚度，然后再在常温状态下轧至所需尺寸。

⒊按轧制的形态分

⑴ 钢板 为冲压使用最广泛的材料，规格尺寸按“GB”、“YB”标准规定，在大量使用钢板的单位，大多数按专用规格尺寸订货供应。

⑵ 钢带（卷钢） 钢厂将钢板成卷成卷料直接供应，或将卷料纵向切成一定宽度的窄钢带供应。

⑶ 扁钢 厚度多数为3-8毫米的热轧扁条料，其特点是两侧面为弧状。

四、材料检验

为了保证产品质量和生产正常进行，进厂的材料必须按“GB”、“YB”及协议书进行复验。只有经复验合格的材料才允许投入生产。

㈠ 冲压板料的主要检验内容

⒈ 外观检验 检验表面有无缺陷、外廓尺寸、厚度公差、瓢曲度和侧弯等。

⒉ 机械性能检验 主要进行拉伸试验，测定强度极限、屈服极限、延伸率等。

⒊ 化学分析 分析钢中的碳、硅、锰、磷、硫等元素的含量。

⒋ 金相分析 判定晶粒度大小和均匀程度；判定游离渗碳体和带状组织的级别；判定有无魏氏组织的存在；观察有无缩孔和杂质。

⒌ 工艺性能检验 主要进行冷弯试验和杯突试验。

㈡ 钢板标记方法　

钢板标记举例：钢号20，尺寸精度B，钢板尺寸1.0×750×1500毫米，表面质量组别II，拉伸级别S级，则标为：

第二节 剪切下料

在板料冲压中，剪切是最基础的工序之一。剪切的任务是根据冲压工艺的要求，将板料剪成适合冲压工序的片料、条料或其它形状的毛坯。

合理地选择剪切设备，正确地排样以及提高剪切工作机械化、自动化程度，对提高剪切件质量、提高生产效率、改善劳动条件、提高材料利用率、降低生产成本都有着重要的意义。

㈠ 剪切方式

根据生产批量的大小、所剪的几何形状和尺寸大小的不同，板料剪切通常采用以下几种方式：

⒈ 手剪与如剪 用于单件生产的下料或半成品的修整工作。手剪适用于1毫米以内厚的板料。台剪适用于1.0-2.0毫米厚的板料。

⒉ 振动剪上的剪切 振动剪上剪刃紧靠着固定的下剪刃并作快速的往复运动，往复次数每分钟可达1200-2000次。振动剪可用来剪切厚达2毫米的直线或曲线轮廓的毛坯。振动剪的刃口易磨损，剪断面有毛刺，生产效率低，适用于单件或小批量生产。

⒊ 圆盘剪上的剪切 圆盘剪上下剪刀均为圆盘状，剪切时上下圆盘刀以相同的速度和相对的方向旋转。被剪切的板料靠材料本身与刀片之间的摩擦力进入刀片中，以完成剪切直线或曲线工作。

⒋ 龙门剪床上的剪切 按刀片安装形式可分为平刃剪床和斜刃剪床两种。

⑴ 平刃剪床上的剪切。平刃剪床的上下两刃是平行的，工作时板料在整个宽度上同时剪切。剪后毛坯平直度较好，但剪切力较大，一般多用于薄板料的剪切。

⑵ 斜刃剪床上的剪切。斜刃剪床的上下两刃交叉成一定角度。与平刃剪床相比，剪切力小，工作时较平稳。但由于上下剪刃的压力在剪切过程中会使剪下的毛坯向下弯曲，并从切口处挤开而产生扭曲现象，特别是剪裁厚而窄的条料时扭曲特别严重。往往事后必须校平。

⒌ 开卷线上的剪切 在大批量生产中，大量用宽卷板代替片料有很大的优越性。具体为：

⑴ 减少钢板订货品种、规格，便于管理。使用时，可自行剪成工艺要求的任何规格。

⑵ 减少钢材在生产过程中的损伤，保持材料表面清洁，保证冲压件表面质量；

⑶ 减少体力劳动，提高生产效率。与一般龙门剪床剪切相比较，可提高生产效率近10倍。

⑷ 便于合理排样，减少工艺废料，提高材料利用率。

⑸ 卷钢比钢板料价格低。开卷线上的剪切，可根据工艺要求，采用不同形式的自动下料机组。例如，纵向机组是将宽料剪成窄卷料。工艺流程为：宽卷料开卷→多辊校平→圆盘剪纵剪→条料成卷。横剪机组是将宽卷料按工艺要求剪成不同形式的片料。一种是专用剪切机剪切成矩形片料，其工艺流程为：宽卷料开卷→多辊校正→剪断（专用剪切机或飞剪）；另一种是使用压力机落料，其工艺流程为：宽卷料开卷→多辊校正→压力机落料。在这种横剪机组上，通过更换冲模，可以冲压任何形状的毛坯，可以多排或混合下料。

㈡ 剪切力

在一般情况下，是不需要计算剪切力的。因为在剪床规格中，已给出最大剪切厚度，只要被剪料厚不超过允许最大板厚便可以了。但剪床允许的最大剪切板厚在设计中一般是以钢25-30（即σb=50公斤/毫米2）的强度极限为依据计算出来的。如果被剪板料的强度大于50公斤/毫米2，就需对剪切力进行核算，或选择功率大一档的剪床剪切。

剪切力的计算较为专业，我们在此不再详细介绍。

㈢ 剪切件常见缺陷及其原因分析

剪切件常见缺陷及原因分析见下表。这些缺陷不仅引起材料消耗的增加，冲压工序废品的产生，同时还影响到成形、焊接、装配等工序质量。

剪切件常见缺陷及原因分析

剪切缺陷内容	产生的原因	解决方法
1、外形尺寸及形状超差	1、定位和导板不准确 2、操作时靠不到位 3、板形翘曲度大，有侧弯、端头斜	1、重新调整定位 2、认真操作 3、采用临时工艺校直和先剪出一基准面
2、弯曲线与毛坯板料轧纹方向的夹角不对	1、操作不认真 2、管理不善 3、工艺排样错误	1、认真按工艺要求操作 2、加强管理 3、改进工艺排样
3、毛刺大	1、剪切间隙过大 2、剪刃钝	1、调整刃口间隙 2、磨锋或更换刀片
4、扭曲	1、剪床斜角过大 2、剪切板料窄而厚	1、调整剪刃角度 2、采取校平措施或使用平口剪床