冲压材料的选择对冲压工艺的影响

刘爽 张文浩

摘 要：冲压所用材料的性质与冲压工艺的关系非常密切，其性质直接影响冲压工艺设计、五金冲压件质量和产品使用寿命，还影响组织件生产和冲压件生产成本。在选定冲压件的材料时，不仅要考虑使用性能，还应满足冲压加工和后续工艺dk性能要求。除此之外，对于冲压加工的工艺流程，也是有着一定的原则和要求的，只有遵守了这些，才能够确保冲压件产品的质量。

关键词：冲压工艺;冲压材料;材料选择对冲压工艺的影响

1 冲压工艺简介

冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件（冲压件）的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工（或称压力加工），合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。全世界的钢材中，有60～70%是板材，其中大部分经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，容器的壳体，电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。

2 冲压材料的基本要求

冲压所用的材料不仅要满足设计的技术要求，还应当满足冲压工艺的要求和冲压后的要求（如切削、电镀、焊接等）。冲压工艺对材料的基本要求主要有：

（1）对冲压成形性能的要求：对于成形工序，为了有利于冲压变形和制件质量的提高，材料应具有良好的塑性、屈强比小、板厚方向性系数大、板平面方向性系数小、材料的屈服强度与弹性模量的比值小。对于分离工序，并不需要材料有很好的塑性，塑性越好的材料越不易分离。

（2）对材料厚度公差的要求：材料的厚度公差应符合规定标准。因为一定的模具间隙适用于一定厚度的材料，材料厚度公差太大，不仅直接影响制件的质量，还可能导致模具和冲床的损坏。

（3）材料性能量化控制。物理模拟技术是掌握材料性能获得量化规律的必要手段。较早的物理模拟技术是使用一些与成形材料性能相似的模拟材料和测试方法，主要用于解决工艺可行性问题。近年发展起来的一些试验设备为测试材料性能提供了更广泛的可能性，可进行压缩扭转等试验。

3 冲压工艺材料的基本要求

从冲压件加工工艺的角度考虑，冲压材料的力学性能、表面质量及厚度公差应满足以下基本要求：

（1）用于冲裁的材料，应具有足够的塑性、较低的硬度，以提高冲裁断面质量及尺寸精度。其中，软料如黄铜的冲裁性能良好，硬料如不锈钢、高碳钢的冲裁断面质量较差，脆性材料在冲裁时容易产生撕裂等现象。

（2）用于弯曲的材料，应具有足够的塑性、较低的屈服强度、较高的弹性模量。其中，塑性好的材料不易弯裂，屈服强度较低、弹性模量较高的材料回弹较小。

（3）用于拉伸的材料，应具有较好的塑性、较低的屈服强度和硬度、较大的板厚方向性系数。其中，硬度高的材料难以拉伸成型;屈强比小或板厚方向性系数大的材料，容易拉伸成型。

（4）材料表面应平整光洁，无划痕、擦伤等缺陷，以免影响产品的外观质量，并便于冲压加工及焊接、喷涂等后续加工。

（5）材料的厚度公差应满足一定的要求：如果材料厚度超差，不仅直接影响产品的冲压质量和模具寿命，甚至还会产生废品或破坏模具。

（6）毛坯材料选择合理机械制造中毛坯料制备的方法，直接利用型材、铸造、锻造、冲压和焊接等。毛坯的选择与具体的生产技术条件有关，一般取决于生产批量、材料性能和加工可能性等。

（7）结构简单合理设计零件的结构形状时，最好采用最简单的表面如平面、圆柱面、螺旋面及其组合，同时还应当尽量使加工表面数目最少和加工面积最小。

（8）规定适当的制造精度及表面粗糙度零件的工艺，材料的选择及费用随着精度的提高而增加，尤其在精度较高的情况下，这种增加极为显著。

4 常用金属材料对冲压工艺会产生的影响

4.1 低碳钢拉伸冲压

（1）材料特性：具有极好的成型性（取决于材料等级），强度高、重量轻、性价比优于其他拉伸材料、成型尺寸稳定、防腐蚀性低、需要电镀之类的后处理保护。常用于汽车制造中的各类零部件，特别是高强度结构件。

（2）对冲压工艺的影响：材料采购资源丰富低吨位的机器即可（取决于材料等级）成型后尺寸具有良好的稳定性特别适用于焊接原材料类别中有分不同的涂层，可省去后续表面处理，比如电镀成型后的产品有一定的保存期限，取决于自身的防腐蚀性。

4.2 不锈钢拉伸冲压

（1）材料特性：强度高、重量轻、防腐蚀性高、适合热处理、耐磨性好且不需要电镀保护。常用于汽车制造中的燃油供给系统、制动系统、排放系统、氧传感器和装饰部件等。

（2）对拉伸冲压工艺的影响：与其他材料相比，需要大吨位的机器拉伸时对模具的磨损较大材料价格比较昂贵成型后尺寸具有良好的稳定性（+/-0.02mm）拉伸时材料硬化快且具有回弹性拉伸时材料成型比较困难且对于产品壁厚的控制有一定的难度，需要经验丰富的调模工。

4.3 铝合金拉伸冲压

（1）材料特性：重量轻（差不多是低碳钢的1/3）、强度高、无磁性、不生锈、适合热处理、可作阳极氧化以防腐蚀。常用于汽车制造和其他行业中散热装置、储能装置（如蓄电池），饮品容器和制药业等。

（2）对拉伸冲压工艺的影响：与其他材料相比，低吨位机器即可拉伸时对模具的磨损较大成型后尺寸具有良好的稳定性（+/-0.04mm）材料易成形且回弹性低拉伸时材料不容易硬化对于壁厚不一致的成型，铝合金拉伸是可实现的。

5 结语

文章对冲压材料的基本要求進行了简单介绍，并对各个工序中选择材料的机械性能对工艺加工造成的影响分别进行了描述，最后对常用金属材料对冲压工艺的影响做了相应的参考与借鉴。

参考文献：

[1]邓仕珍.汽车车身制造工艺学[M].北京：北京理工大学出版社.

[2]张敏中，贾海滨.精密成型工程[M].