緊固件沖壓加工特性與工藝要求

緊固件卡圈、墊圈、鎖片等的制造加工，一般采用冷沖壓加工的方法，用金屬板料或非金屬材料沖壓加工而成。冷沖壓加工是一種塑性加工的基本方法，應(yīng)用范圍廣泛。冷沖壓加工時(shí)，板料在模具的作用下內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生變形所需的應(yīng)力。當(dāng)應(yīng)力的作用達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)，板料毛坯或毛坯會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變形與分離斷裂，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件。

(1) 緊固件冷沖壓特點(diǎn)：

A. 生產(chǎn)效率高：緊固件冷沖壓生產(chǎn)靠模具與設(shè)備完成加工過(guò)程，生產(chǎn)率高，操作簡(jiǎn)便，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化。一般的沖壓加工，每分鐘一臺(tái)沖壓設(shè)備可生產(chǎn)零件的數(shù)目十幾件到幾十件，目前已有相當(dāng)數(shù)量高速?zèng)_床的生產(chǎn)率已達(dá)每分鐘數(shù)百件或千件以上。

B. 產(chǎn)品尺寸一致性好：緊固件冷沖壓產(chǎn)品的尺寸精度是由模具保證的，同一套沖模沖出零件尺寸一致，互換性好，質(zhì)量穩(wěn)定。

C. 材料利用率高：沖壓加工可以做到少?gòu)U料或無(wú)廢料，材料利用率一般可達(dá)到70%～80%，而材料費(fèi)一般占沖壓件成本的70%左右。

D. 產(chǎn)量越大，成本越低。

E. 可以獲得用其它方法難以加工或無(wú)法加工的形狀復(fù)雜的零件。

F. 在大批量生產(chǎn)中便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化或自動(dòng)化。

 沖壓加工的主要缺點(diǎn):沖模制造周期長(zhǎng)，制模技術(shù)高，費(fèi)用大，在小批量生產(chǎn)中受到一定限制。

(2) 沖壓加工的應(yīng)用

冷沖壓加工不需要加熱，也不像切削加工那樣在金屬切成大量碎屑消耗很大的能量，所以它是一種省能的加工方法；沖壓制品的表面質(zhì)量較好，原材料是冶金廠(chǎng)大量生產(chǎn)的廉價(jià)的軋制鋼板或鋼帶，在沖壓過(guò)程中材料表面不受破壞，能夠把表面質(zhì)量好、尺寸精和成本低等各種優(yōu)點(diǎn)集中在一起，這是任何其它加工方法所不能與之競(jìng)爭(zhēng)的。因此，冷沖壓在緊固件生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要的地位。緊固件冷沖壓加工在汽車(chē)、拖拉機(jī)、電器、電機(jī)、儀表、建筑、公路以及日常生活用品的生產(chǎn)方面十分重要的地位。另一方面，在國(guó)防工業(yè)生產(chǎn)中緊固件冷沖壓也是一個(gè)重要的加工方法，如在飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、導(dǎo)彈、各種導(dǎo)彈與炮彈的生產(chǎn)中冷沖壓加工量的比例也是相當(dāng)大的。

(3) 沖壓加工的基本工序

由于冷沖壓加工的零件形狀、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能等不同，當(dāng)前在生產(chǎn)中所采用的冷沖壓工藝方法也是多種多樣的。為了便于從變形的規(guī)律出發(fā)分析和研究各種實(shí)際問(wèn)題，把生產(chǎn)中出現(xiàn)的種類(lèi)繁多的各種沖壓加工方法，按其變形特點(diǎn)、變形性質(zhì)和變形規(guī)律等各方面的特點(diǎn)進(jìn)行分類(lèi)，可分為分離工序和成型工序。

A. 分離工序的目的：是在沖壓過(guò)程中使沖壓件與板料沿一定的輪廓線(xiàn)相互分離，沖壓件分離斷面的質(zhì)量要滿(mǎn)足一定的要求。

B. 成形工序的目的：是使沖壓毛坯在不破壞的條件下發(fā)生塑性變形，并轉(zhuǎn)化成設(shè)計(jì)要求的成品形狀，并同時(shí)滿(mǎn)足尺寸精度方面的要求。

冷沖壓生產(chǎn)技術(shù)是多方面的，但其中最為主要的基礎(chǔ)內(nèi)容是在充分地了解和掌握各種沖壓變形規(guī)律的基礎(chǔ)上解決沖壓加工中出現(xiàn)的各種實(shí)際問(wèn)題，確定最佳工藝參數(shù)，在消耗最低的條件下以最簡(jiǎn)便的方式完成沖壓加工過(guò)程，獲得高質(zhì)量的沖壓產(chǎn)品。根據(jù)各種板料毛坯的受力與變形特點(diǎn)、各種沖壓變形的共同規(guī)律和每種沖壓變形本身的規(guī)律，解決沖壓變形的控制、沖壓成型極限的確定與提高、沖模設(shè)計(jì)的基本原理等各種實(shí)際問(wèn)題。

（4） 沖壓加工的工藝要求

A. 沖壓工藝對(duì)材料的要求

a. 具有合適的材料強(qiáng)度

沖壓用料的表面狀態(tài)和強(qiáng)度應(yīng)滿(mǎn)足沖壓工藝的要求。

b. 具有良好的沖壓性能

   材料應(yīng)具有良好的塑性，既要有較高的伸長(zhǎng)率和斷面收縮率、較低的屈服點(diǎn)和較高的抗拉強(qiáng)度。使工件坯料在成形過(guò)程中，允許的變形程度大、需要的變形力小，可以減少加工工序以及中間退火的次數(shù)，或者不需要中間退火；有利于沖壓工藝的穩(wěn)定性和變形的均勻性，提高產(chǎn)品的成品尺寸精度和模具的使用壽命，降低產(chǎn)品的成本。

c. 具有較高的表面質(zhì)量

材料具有光潔平整無(wú)缺陷損傷的表面狀態(tài)，坯料加工時(shí)不易破裂，不容易擦傷模具，產(chǎn)品零件表面狀態(tài)好。

d. 材料厚度公差符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

一定的模具間隙應(yīng)該對(duì)應(yīng)使用一定厚度的材料，材料的厚度公差太大，不僅會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量，還可能導(dǎo)致產(chǎn)生廢品、模具損壞。

e. 有良好的工藝適應(yīng)性

材料應(yīng)對(duì)機(jī)械接合及繼續(xù)加工（如焊接、電鍍、拋光等工序）有良好的工藝適應(yīng)性能。

(5) 材料機(jī)械性能對(duì)沖壓工藝的影響

    金屬材料的沖壓工藝性主要決定于其機(jī)械性能，包括塑性、屈服極限、強(qiáng)度極限、彈性、冷作硬化性能、各項(xiàng)異性等。

A. 塑性

塑性是指金屬材料在外力作用下，產(chǎn)生永久變形而不破壞的能力，以斷面收縮率ψ和延伸率δ表示，ψ和δ的百分比越大，則塑性越好，沖壓性能也越好。

B. 屈服極限

金屬材料的試樣拉伸時(shí)，當(dāng)外力達(dá)到一定水平之后，雖然拉力不再增加，而試樣仍繼續(xù)發(fā)生塑性變形，這種現(xiàn)象稱(chēng)為屈服。產(chǎn)生屈服時(shí)的應(yīng)力稱(chēng)為屈服極限σs，是材料的本身特性。

C. 強(qiáng)度極限

 材料在外力作用下，能抵抗斷裂的最大應(yīng)力稱(chēng)為強(qiáng)度極限。當(dāng)外力是拉力時(shí)，稱(chēng)抗拉強(qiáng)度σb。

 材料的屈強(qiáng)比是指材料的屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度之比σs/σb，小的屈強(qiáng)比幾乎對(duì)所有的沖壓成形都有利。  

D. 彈性

   彈性是指材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后恢復(fù)原狀的能力。彈性高對(duì)沖壓成形不利，彈性越好回彈越大。

E. 冷作硬化

   金屬材料在塑性變形后，強(qiáng)度指標(biāo)（如σs、硬度HRC）增加，塑性指標(biāo)（ψ、δ）降低的現(xiàn)象稱(chēng)為冷作硬化。各種材料的冷作硬化性能不同，材料的冷作硬化特性，可用硬化指數(shù)N來(lái)衡量。N大表示硬化強(qiáng)度高，沖壓變形時(shí)硬化顯著。

F. 各向異性

金屬材料在板平面內(nèi)各方向的機(jī)械性能不同稱(chēng)為各向異性，各向異性對(duì)拉伸件質(zhì)量的影響表現(xiàn)為邊沿易形成凸耳、圓筒形易呈橢圓。各向異性越大，凸耳越大、橢圓度越明顯。