冲压加工的核心在于利用模具对板材施加外力,使其产生塑性变形或分离。最常见的分离工序是冲裁,包括冲孔、落料、切断和切口等。以冲孔为例,冲头与凹模的间隙通常控制在板厚的5%~10%之间,间隙过大会导致断面毛刺增大,间隙过小则加速模具磨损。落料与冲孔的动作机理相同,区别在于落料以获取外形为目的,冲孔以获取内孔为目的。实际生产中,冲裁力可按公式F=L·t·τ估算,其中L为剪切周长,t为板厚,τ为材料抗剪强度,这对选择压机吨位至关重要。
成形工序则涵盖弯曲、拉深、翻边、胀形、整形等。弯曲时,回弹是绕不开的问题,低碳钢的回弹角一般在2°~5°,而不锈钢可达8°~12°,因此模具设计阶段需预留回弹补偿量,或在工艺上增加校正弯曲。拉深工序中,拉深系数m=d/D(d为拉深后直径,D为毛坯直径)是关键参数,首次拉深系数一般取0.5~0.6,后续拉深可取0.7~0.8。若拉深系数过小,筒壁容易起皱或拉裂,此时需增加拉深次数或采用压边圈。翻边则要注意翻边系数Kf=d/D,低碳钢的极限翻边系数约为0.65,超过此值孔口易开裂。
除了上述基本工序,实际生产中还有压筋、压印、校平、旋压、缩口、扩口等25种常见工序。压筋和压印主要用于提高零件刚度或形成标识,校平则用于消除板材内应力。旋压适合小批量、大尺寸回转体零件,缩口和扩口多用于管件端部成形。需要提醒的是,工序排样直接影响模具寿命和材料利用率。例如,多工位级进模中,冲孔与落料的先后顺序会影响条料刚性,通常先冲孔后落料可减少变形。另外,润滑方式也需匹配工序类型,拉深用极压润滑油,冲裁可用普通机油。
掌握这些工序的技术要点,能帮助工程师在模具设计阶段预判风险,减少试模次数。实际生产中,建议结合材料性能、板厚和设备能力综合选择工序组合,并做好工艺参数记录,以便后续优化。