沖壓材料的選擇對(duì)沖壓工藝的影響

劉爽 張文浩

摘 要：沖壓所用材料的性質(zhì)與沖壓工藝的關(guān)系非常密切，其性質(zhì)直接影響沖壓工藝設(shè)計(jì)、五金沖壓件質(zhì)量和產(chǎn)品使用壽命，還影響組織件生產(chǎn)和沖壓件生產(chǎn)成本。在選定沖壓件的材料時(shí)，不僅要考慮使用性能，還應(yīng)滿足沖壓加工和后續(xù)工藝dk性能要求。除此之外，對(duì)于沖壓加工的工藝流程，也是有著一定的原則和要求的，只有遵守了這些，才能夠確保沖壓件產(chǎn)品的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：沖壓工藝;沖壓材料;材料選擇對(duì)沖壓工藝的影響

1 沖壓工藝簡介

沖壓是靠壓力機(jī)和模具對(duì)板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件（沖壓件）的成形加工方法。沖壓和鍛造同屬塑性加工（或稱壓力加工），合稱鍛壓。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。全世界的鋼材中，有60～70%是板材，其中大部分經(jīng)過沖壓制成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，容器的殼體，電機(jī)、電器的鐵芯硅鋼片等都是沖壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機(jī)械、生活器皿等產(chǎn)品中，也有大量沖壓件。

2 沖壓材料的基本要求

沖壓所用的材料不僅要滿足設(shè)計(jì)的技術(shù)要求，還應(yīng)當(dāng)滿足沖壓工藝的要求和沖壓后的要求（如切削、電鍍、焊接等）。沖壓工藝對(duì)材料的基本要求主要有：

（1）對(duì)沖壓成形性能的要求：對(duì)于成形工序，為了有利于沖壓變形和制件質(zhì)量的提高，材料應(yīng)具有良好的塑性、屈強(qiáng)比小、板厚方向性系數(shù)大、板平面方向性系數(shù)小、材料的屈服強(qiáng)度與彈性模量的比值小。對(duì)于分離工序，并不需要材料有很好的塑性，塑性越好的材料越不易分離。

（2）對(duì)材料厚度公差的要求：材料的厚度公差應(yīng)符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)橐欢ǖ哪＞唛g隙適用于一定厚度的材料，材料厚度公差太大，不僅直接影響制件的質(zhì)量，還可能導(dǎo)致模具和沖床的損壞。

（3）材料性能量化控制。物理模擬技術(shù)是掌握材料性能獲得量化規(guī)律的必要手段。較早的物理模擬技術(shù)是使用一些與成形材料性能相似的模擬材料和測(cè)試方法，主要用于解決工藝可行性問題。近年發(fā)展起來的一些試驗(yàn)設(shè)備為測(cè)試材料性能提供了更廣泛的可能性，可進(jìn)行壓縮扭轉(zhuǎn)等試驗(yàn)。

3 沖壓工藝材料的基本要求

從沖壓件加工工藝的角度考慮，沖壓材料的力學(xué)性能、表面質(zhì)量及厚度公差應(yīng)滿足以下基本要求：

（1）用于沖裁的材料，應(yīng)具有足夠的塑性、較低的硬度，以提高沖裁斷面質(zhì)量及尺寸精度。其中，軟料如黃銅的沖裁性能良好，硬料如不銹鋼、高碳鋼的沖裁斷面質(zhì)量較差，脆性材料在沖裁時(shí)容易產(chǎn)生撕裂等現(xiàn)象。

（2）用于彎曲的材料，應(yīng)具有足夠的塑性、較低的屈服強(qiáng)度、較高的彈性模量。其中，塑性好的材料不易彎裂，屈服強(qiáng)度較低、彈性模量較高的材料回彈較小。

（3）用于拉伸的材料，應(yīng)具有較好的塑性、較低的屈服強(qiáng)度和硬度、較大的板厚方向性系數(shù)。其中，硬度高的材料難以拉伸成型;屈強(qiáng)比小或板厚方向性系數(shù)大的材料，容易拉伸成型。

（4）材料表面應(yīng)平整光潔，無劃痕、擦傷等缺陷，以免影響產(chǎn)品的外觀質(zhì)量，并便于沖壓加工及焊接、噴涂等后續(xù)加工。

（5）材料的厚度公差應(yīng)滿足一定的要求：如果材料厚度超差，不僅直接影響產(chǎn)品的沖壓質(zhì)量和模具壽命，甚至還會(huì)產(chǎn)生廢品或破壞模具。

（6）毛坯材料選擇合理機(jī)械制造中毛坯料制備的方法，直接利用型材、鑄造、鍛造、沖壓和焊接等。毛坯的選擇與具體的生產(chǎn)技術(shù)條件有關(guān)，一般取決于生產(chǎn)批量、材料性能和加工可能性等。

（7）結(jié)構(gòu)簡單合理設(shè)計(jì)零件的結(jié)構(gòu)形狀時(shí)，最好采用最簡單的表面如平面、圓柱面、螺旋面及其組合，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)盡量使加工表面數(shù)目最少和加工面積最小。

（8）規(guī)定適當(dāng)?shù)闹圃炀燃氨砻娲植诙攘慵墓に嚕牧系倪x擇及費(fèi)用隨著精度的提高而增加，尤其在精度較高的情況下，這種增加極為顯著。

4 常用金屬材料對(duì)沖壓工藝會(huì)產(chǎn)生的影響

4.1 低碳鋼拉伸沖壓

（1）材料特性：具有極好的成型性（取決于材料等級(jí)），強(qiáng)度高、重量輕、性價(jià)比優(yōu)于其他拉伸材料、成型尺寸穩(wěn)定、防腐蝕性低、需要電鍍之類的后處理保護(hù)。常用于汽車制造中的各類零部件，特別是高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)件。

（2）對(duì)沖壓工藝的影響：材料采購資源豐富低噸位的機(jī)器即可（取決于材料等級(jí)）成型后尺寸具有良好的穩(wěn)定性特別適用于焊接原材料類別中有分不同的涂層，可省去后續(xù)表面處理，比如電鍍成型后的產(chǎn)品有一定的保存期限，取決于自身的防腐蝕性。

4.2 不銹鋼拉伸沖壓

（1）材料特性：強(qiáng)度高、重量輕、防腐蝕性高、適合熱處理、耐磨性好且不需要電鍍保護(hù)。常用于汽車制造中的燃油供給系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、排放系統(tǒng)、氧傳感器和裝飾部件等。

（2）對(duì)拉伸沖壓工藝的影響：與其他材料相比，需要大噸位的機(jī)器拉伸時(shí)對(duì)模具的磨損較大材料價(jià)格比較昂貴成型后尺寸具有良好的穩(wěn)定性（+/-0.02mm）拉伸時(shí)材料硬化快且具有回彈性拉伸時(shí)材料成型比較困難且對(duì)于產(chǎn)品壁厚的控制有一定的難度，需要經(jīng)驗(yàn)豐富的調(diào)模工。

4.3 鋁合金拉伸沖壓

（1）材料特性：重量輕（差不多是低碳鋼的1/3）、強(qiáng)度高、無磁性、不生銹、適合熱處理、可作陽極氧化以防腐蝕。常用于汽車制造和其他行業(yè)中散熱裝置、儲(chǔ)能裝置（如蓄電池），飲品容器和制藥業(yè)等。

（2）對(duì)拉伸沖壓工藝的影響：與其他材料相比，低噸位機(jī)器即可拉伸時(shí)對(duì)模具的磨損較大成型后尺寸具有良好的穩(wěn)定性（+/-0.04mm）材料易成形且回彈性低拉伸時(shí)材料不容易硬化對(duì)于壁厚不一致的成型，鋁合金拉伸是可實(shí)現(xiàn)的。

5 結(jié)語

文章對(duì)沖壓材料的基本要求進(jìn)行了簡單介紹，并對(duì)各個(gè)工序中選擇材料的機(jī)械性能對(duì)工藝加工造成的影響分別進(jìn)行了描述，最后對(duì)常用金屬材料對(duì)沖壓工藝的影響做了相應(yīng)的參考與借鑒。

參考文獻(xiàn)：

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