金属冲压是一种冷成型工艺,通过模具对金属板材施加高压,将其制成各种复杂几何形状的零件。该技术广泛应用于汽车、电子、家电和航空航天等行业,是实现高效、高精度、大批量生产的关键制造方法。
本文系统地介绍了金属冲压的主要类型、工艺流程、常用模具以及适用材料,并探讨了如何选择专业的金属冲压服务,帮助您在设计和制造过程中做出更明智的决策。
什么是金属冲压?
金属冲压是使用冲压机和专用模具对金属板材进行塑性加工,以生产出所需形状和尺寸零件的过程。冲压机利用机械力驱动模具执行各种操作,包括切割、弯曲、拉伸和冲孔。
冲压系统主要包括:
- 框架:支撑整个压机结构;
- 滑块:提供上下往复运动;
- 模具:决定零件形状的核心工具;
- 送料器:自动将物料送入工作站。
金属冲压工艺有哪些类型?
1. 级进模冲压
渐进式冲压涉及将金属板材送入压力机,然后通过单独的工位,每个工位执行特定的金属加工工艺,例如切割、弯曲和冲孔。在整个过程中,金属板材始终附着在其基带上,并通过模具中的传送系统移动。
在每个工位,工件通过模具成型,然后移至下一个工位。所有操作完成后,压力机升起,板材水平移动,逐渐成型零件。在最后一个工位,成品从板材上脱模。该工艺的特点如下表所示:
特征 | 描述 |
多任务冲孔模具 | 一套模具可以包括落料、弯曲、拉伸等多道工序,生产率较高。 |
操作安全 | 由于所有加工步骤都在模具内进行,因此操作员的直接干预更少,安全性更高。 |
材料利用率高 | 通过精确设计模具,可以减少材料浪费,提高材料利用率。 |
易于自动化 | 级进模冲压可与自动送料系统相结合,实现全自动生产。 |
2.传递模冲压
在多工位模冲压中,工件首先从金属板分离,然后从一个工位移动到另一个工位。这使得分离的材料能够被转移到不同的压力机,使制造商能够同时生产各种零件。
传递模冲压是大型零件成型的理想选择。由于零件与金属基材分离,冲头可以进行深度冲压而不会干扰其他操作,使其成为深拉伸应用的理想选择。此外,它也有利于具有多个中间步骤的工艺,因为及早分离组件可以提高整体效率。该工艺的特点如下表所示:
特征 | 描述 |
多工位加工 | 通过多个工位的配合,可以完成复杂的加工任务。 |
高精度 | 由于每个工位的模具都经过精密设计,因此可以保证加工零件的高精度。 |
灵活性 | 各工位的加工顺序、加工内容可根据需要进行调整,以满足不同的生产需要。 |
3. 四滑冲压
在四滑块或多滑块冲压中,滑块水平放置并朝工件方向移动。此工艺不同于使用压力机下行行程的传统冲压。多滑块压力机中的每个滑块都配备一个工具,可同时在水平方向上执行弯曲、扭转、切割或成型操作。多滑块压力机可配备四个以上的移动滑块。四滑块冲压特别适用于制造复杂、多角度的弯曲、大于 90 度的弯曲以及圆柱形零件的成型。四滑块冲压的特点包括:
特征 | 描述 |
多功能性强 | 每个滑轨上可安装不同的刀具,因此可适应各种不同的加工需求。 |
低成本 | 与其他复杂的冲压工艺相比,四滑冲压的成本较低。 |
生产速度快 | 由于同时使用多个滑块,生产速度可以显著提高。 |
4. 拉伸和冲压
深拉伸冲压是一种流行的金属成形工艺,特别适用于制造罐头、圆筒和其他深空间零件。在深拉伸冲压过程中,将金属板放置在模具的挡圈上,然后用冲头将其压入模具中,形成类似模具的形状。由于待成形零件的深度通常大于其直径(至少为其直径的两倍),因此这种工艺称为“深”拉伸。通过在工件上施加压力以及润滑剂的作用,可以控制材料流动和成形过程,从而获得所需的空间零件。深拉伸和冲压的特点如下表所示:
特征 | 描述 |
有效的 | 由于深空部件成型可一次性完成,生产效率高。 |
高精度 | 通过精确设计模具和工艺参数,可以保证加工零件具有较高的精度和光滑的表面质量。 |
材料利用率高 | 通过优化模具设计和工艺参数,可以减少材料浪费,提高材料利用率。 |
金属冲压工艺的关键步骤有哪些?
金属冲压工艺是一种通过模具对金属材料施加力,使其塑性变形,从而获得所需形状和尺寸的工艺。以下是金属冲压工艺的七个步骤:
步骤1:设计模具并制作原型
首先,根据产品的尺寸、形状、材质等因素,通过计算和仿真确定模具的结构和尺寸。模具的设计是冲压工艺的基础,决定了最终产品的形状和质量。然后,根据设计的模具图纸,制作实际的模具原型,以便进行后续的冲压生产。
第 2 步:切割金属毛坯
首先,选择适合冲压的金属材料,例如钢板、铝板等。接下来,将原始金属板或金属带切割成所需尺寸,以便进行后续加工。此步骤通常使用刀具或剪刀等工具完成。
步骤 3:将金属压成所需形状
切割好的金属毛坯被放入冲压机的送料装置,金属通过送料装置送入模具。然后,冲头的压力使金属通过冲头和凹模在模具上成形。这一步骤是冲压工艺的核心。通过模具的精确设计和冲压机的精确控制,可以获得所需形状和尺寸的金属零件。
步骤 4:修剪多余的材料
冲压件通常需要进行修整和成型,以去除毛刺、裂纹以及冲压过程中产生的其他缺陷。此步骤可以使用修整工具或磨床等设备完成。
步骤 5:对零件进行热处理(如果需要)
根据零件的材质和性能要求,可能需要进行热处理,如淬火、回火等。热处理可以提高零件的硬度、耐磨性和耐腐蚀性,以满足特定的使用要求。
步骤6:表面处理或涂层
为了提高零件的防腐性能或美观度,可能需要进行电镀、喷漆、涂层等表面处理。
步骤7:质量控制和检验
冲压生产完成后,对零件质量进行全面检测,确保零件尺寸、表面质量、物理性能符合设计要求,并针对不同的质量情况采取相应的改进措施,提高冲压过程的效率和质量。
使用哪些类型的金属冲压模具?
单冲模
单冲模由一个冲模与一个凹模或多个冲模与多个凹模组成。由于其结构和功能是为特定工艺而设计制造的,因此每个冲模只用一个冲头或一种形状完成成型,不能用于其他工艺。它通常用于中小规模生产,特别是需要频繁改变冲孔位置或形状的场合。它可在生产过程中灵活调整和更换,制造成本较低,适用于工艺相对简单的小批量金属冲压生产。
单冲模的优缺点
优势 | 欺诈罪 |
(1)制造和维护成本相对简单,成本较低 (2)适合小规模生产和灵活性要求 (3)灵活性相对较低,但易于调整 | (1)生产效率相对较低 (2)材料利用率相对较低 (3)自动化程度低 |
进步
级进模,又称渐进模,是一种冷冲压模具,它在一次冲压行程中使用一条冲压原材料,并使用几个不同的工位在一组模具上同时完成多道冲压工序。模具的每道冲压工序都是在某一点上完成的,料带以固定的距离移动,落料部分在连续的模具中逐渐成形。连续成型是一种工序密集的工艺方法,可以进行修边、切割、开槽、冲孔、塑性变形和落料等工序。这些工序都是在模具上完成的。
级进模的优缺点
优势 | 欺诈罪 |
(1)自动化程度高,适合大批量生产 (2)材料利用率高,废弃物产生量低 (3)适合生产形状复杂、多工序的工件 (4)效率高,提高生产速度 | (1)复杂程度高,设计和制造成本高 (2)柔性化程度一般,难以适应频繁变化的工件设计 (3)投资和维护成本大 |
复合模具
复合模具是指在模具的同一工位上同时加工内孔和外形的冲压模具(一次行程中可同时进行多道冲压工序)。一次冲压可完成多道工序,包括多次冲孔或成形。多工序设计在一定程度上兼具了单模和级进模的优点。
复合模具的优缺点
优势 | 欺诈罪 |
(1)复杂程度适中,设计和制造相对容易 (2)生产效率较高,适合中等批量生产 (3)材料利用率高,比较经济 | (1)不适合大批量生产 (2)材料去除困难 |
发送
传递模冲压类似于级进模,但零件通过机械传送系统从一个工位传送到另一个工位。它主要用于需要将零件从带材上取下以使其在自由状态下进行操作的情况。传递模可以是单个模具,也可以是多个模具或成排排列的机器,以形成生产线。它通常用于生产更复杂的零件,其中每个工位可以执行不同的操作,例如冲孔、弯曲、拉伸等。
传递模冲压的优缺点
优势 | 欺诈罪 |
(1)多道工序一次性完成,生产效率高 (2)适用于汽车车身部件等复杂零件 (3)材料利用率高,废弃物产生量低 (4)生产线自动化、集成化程度高 | (1)制造成本高,设备投资大 (2)适应性差,部件设计发生变化时可能需要进行较大的调整。 (3)由于系统复杂,维护困难。 (4)不适合小规模生产 |
哪些类型的金属最适合冲压?
钢
- 冷轧钢 (CRS)等级常见于 1018 和 1045 等钢材。CRS 以其强度高、表面光滑而闻名,非常适合制造公差要求严格的零件。
- 热轧钢 (HRS) :常见等级包括 A36 和 A572。HRS 更易于成型,适用于制造较大、精度要求较低的零件。
- 不锈钢:使用304和316等等级,以增强耐腐蚀性。它们是医疗、食品和船舶应用的首选。
铝
- 1100 铝:该等级以其灵活性而闻名,用于需要深拉的应用。
- 6061 铝:一种用途广泛的铝种,因其强度和耐腐蚀性而著称,适用于广泛的应用。
- 铝 5052 :适用于需要高疲劳强度的应用。
黄铜
- 盒式黄铜(C260) :由于其优异的导电性,常用于电子元件。
- 海军黄铜(C464) :以其耐腐蚀性而闻名,适用于海洋应用。
铜
- C110 铜:高导电性,非常适合用于电子元件。
- 铍铜(C17200) :兼具强度和导电性,常用于航空航天和电子应用。
钛
- 2 级钛:强度和柔韧性之间有良好的平衡,广泛应用于航空航天和医疗行业。
- 5 级钛(6Al-4V) :以其高强度和耐腐蚀性而闻名,是高性能应用的理想选择。
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常见问题解答
1.什么是金属冲压?
五金冲压是指将金属板料加工成所需形状的工艺过程。其原理主要是利用冲床的机械力将材料加工成所需的形状。压力机主要由机架、滑块、模具和传动装置组成。五金冲压机工作时,首先将金属板料放置在模具之间,在机械力的作用下,金属板料被加工成所需的形状。不同的冲压模具可以加工成不同形状的五金冲压件。
2. 金属冲压的7个步骤是什么?
金属冲压工艺的七个关键步骤包括:模具设计和原型制作、金属毛坯切割、将金属压制成所需形状、修剪多余材料、零件热处理(如有需要)、表面处理或涂层以及质量控制和检验。这些步骤相互关联,共同构成了整个金属冲压工艺。
3.冲压用什么钢材?
冲压主要使用的钢材等级有:冷轧钢 (CRS):常见的等级包括 1018 和 1045。CRS 以其强度和光滑的表面而闻名,非常适合制造需要严格公差的零件;热轧钢 (HRS):常见的等级包括 A36 和 A572。HRS 更易于成型,因此适用于制造更大、精度要求更低的零件;不锈钢:304 和 316 等等级用于增强耐腐蚀性。它们是医疗、食品和船舶应用的首选。
4. 什么金属最适合冲压?
金属冲压中最常用的金属包括铝、不锈钢、低碳钢、铜和黄铜。在实际应用中,需要根据产品的具体要求和加工条件选择合适的钢材和金属材料。
概括
金属冲压是一项集材料科学、模具工程和精密制造于一体的综合技术。从简单的落料到复杂的拉深,从单工序模具到高效的级进模具,每一个选择都会影响产品质量、成本和交付时间。无论您的需求是什么, LS 精密制造都致力于成为您最可靠的制造合作伙伴,以我们的专业知识和精湛工艺为您的产品赋能。
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