冲压模具设计常用材料及选用

★冲压常用材料及选用

冲压所用材料的性质与冲压生产的关系非常密切，其性质直接影响冲压工艺设计、冲压件质量和产品使用寿命，还影响组织均衡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性能要求。冲压加工对材料的基本要求如下。

1、具有良好的冲压成型性能

对于成型工序，比如拉伸、折弯、打段差、凸包等，材料应具有良好的冲压成型性能，即应有良好的抗破裂性、良好的贴模性和定形性，否则产品容易产生变形、破裂等，造成修模的困难。对于分离工序，则要求材料具有一定的塑性。

2、具有较高的表面质量

材料表面应光洁平整，无缺陷损伤。表面质量好的材料，成型时不易破裂，不易擦伤模具，制件的表面质量也好。

3、材料的厚度公差应符合*标准

因为一定的模具间隙仅适用于一定厚度范围的材料，若材料厚度公差太大；不仅直接影响制件的质量，还可能导致废品的出现。在校正弯曲、整形等工序中，有可能因厚度正偏差过大而引起模具或压力机的损坏。

冲压常用材料及选用

1、冲压常用材料

冲压生产中较常用的材料是金属材料（包括黑色金属和有色金属），但有时也用非金属材料。其中黑色金属主要有普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、不锈钢、电工硅钢等；有色金属主要有纯铜、黄铜、青铜、铝等；非金属材料有纸板、层压板、橡胶板、塑料板、纤维板和云母等。

冲压用金属材料的供应状态一般是各种规格的板料和带料。板料可用于工程模的生产，带料（卷料）用于连续模的生产，也可以用于工程模的生产。板料的尺寸较大，可用于大型零件的冲压，也可以将板料按排样尺寸剪裁成条料后用于中小型零件的冲压；带料（又称卷料）有各种规格的宽度，展开长度可达几十米，成卷状供应，适应于连续模大批量生产的自动送料。

关于各种材料的牌号、规格和性能，可查阅有关手册和标准。

2、冲压材料的合理选用

冲压材料的选用要考虑冲压件的使用要求、冲压工艺要求及经济性等。

(1)按冲压件的使用要求合理选材

所选材料应能使冲压件在机器或部件中正常工作，并具有一定的使用寿命。为此，应根据冲压件的使用条件，使所选材料满足相应强度、刚度、韧性、耐蚀性和耐热性等力方面的要求。

(2)按冲压工艺要求合理选材

对于任何一种冲压件，所选的材料应能按照其冲压工艺的要求，稳定地成形出不至于开裂或起皱的合格产品，这是较基本也是较重要的选材要求。为此，可用以下方法合理选材。

①试冲。根据以往的生产经验及可能条件，选择几种基本能满足冲压件使用要求的板料进行试冲，较后选择没有开裂或皱折的、其废品率低的一种。这种方法结果比较直观，但带有较大的盲目性。

②分析与对比。在分析冲压变形性质的基础上，把冲压成型时的较大变形程度与板料冲压成型性能所允许采用的极限变形程度进行对比，并以此作为依据，选取适合于该种零件冲压工艺要求的板材。

另外，同一种牌号或同一厚度的板材，还有冷轧和热轧之分。我国国产板材中，厚板( t>4mm)为热轧板，薄板（t<4mm）为冷轧板（也有热轧板）。与热轧板相比，冷轧板尺寸精确，偏差小，模具人杂志微信公众平台！行业*一

表面缺陷少，光亮，内部组织致密，冲压性能更优。(注：t在模具中一般代表厚度，例如模板的厚度、材料的厚度均可以用t来表示。)

(3)按经济性要求合理选材

所选材料应在满足使用性能及冲压工艺要求的前提下，尽量价格低廉，来源方便，经济性好，以降低冲压件的成本。

★冲压模具的分类

冲压模具的分类，一般我们可以简单的把它分为两种，即工程模和连续模；

工程模又可以分为复合模、拉伸模、铆合模等，下面简单介绍一下这些模具的结构和作用；

工程模：也称为“单工序模”，是指在冲压的一次行程中，只能完成一个冲压工序的模具。这一工程打完了之后，需要人工或用机械手把产品从模具里面取出来，然后放到下一站的模具里面继续生产，直到模具的较后一个工序打完，整个产品才算完成。这种模具维修起来简单，但生产起来费时费力，需要花费较多的人工和时间成本，产品报废率较高。

复合模：常见的复合模具结构有有复合下料、复合拉伸等，这种模具结构和别的工程模结构略有不同。其凸模(也称为公模或冲头)设计在下模，其它几块模板依次是下夹板(固定凸模冲头)、下止挡板和下脱料板(外脱)，上模依次是母模(或刀口)、内脱板和上垫板构成，内脱使用等高套筒挂在上垫板上面，然后用打杆或弹簧顶着。比如用来下料的复合模，其内脱一般脱出来母模0.50mm即可，不可以低于母模，要不然母模刀口容易崩掉或者不脱料。内脱的力量要足够大，才能把产品从母模里面顶出来，一般如果材料比较厚的话，我们上面装的是氮气弹簧。

连续模：也称“级进模”，是指在冲压的一次行程过程中，在不同的工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具，这种模具维修难度较大，需要经验丰富的钳工师傅来操作，但是生产起来效率很高，打得速度快的话一个小时可以生产上千个产品，节省人工和时间成本，产品报废率较低。

★弹簧的压缩量和计算

在一套冲压模具中，需要用到比较多的弹性材料，其中包括各种不同规格的弹簧、优力胶、氮气弹簧等，按照不同的需要选用不同的弹性材料。像折弯、冲孔一般用普通的扁线弹簧就可以了，比如棕色弹簧，也称为咖啡色弹簧；如果力量不够就加氮气弹簧，当然成本要高一点；优力胶一般用于拉深模具、整形模具、或整平面度用。

拉深模具用优力胶非常不错，当然也可以选用氮气弹簧。其他的像顶料销、浮块、两用销等一般用线簧或黄色弹簧，只要可以脱料、不把产品顶出印子、顶变形就好了。优力胶的特点就是力量比较均衡，然而其寿命比较短，生产一段时间就可能裂掉了、不行了、萎掉了，因此一般比较少用，通常比较常用氮气弹簧。整平面度优力胶用的多。

弹簧包括扁线弹簧、线簧等，弹簧的目的就是脱料、压料，弹簧力度的大小，关系着模具生产是否顺利、打出来的产品是否合格等。弹簧力量小了，有可能会造成产品变形、模具不脱料、产品不好从模具里面拿出来、带料，刀口、冲头容易磨损等各种问题。

扁线弹簧一般按颜色划分为：棕色、绿色、红色、蓝色、黄色，力量也依次减弱，颜色不同，力量大小就不同，压缩量也不同。

有一个土方法可以计算弹簧的压缩量，那是我刚进厂学模具不久，对模具还不怎么懂，我师父教我的：事先测量一下弹簧的总高度，再把弹簧放台虎钳中，锁死，然后用卡尺测量一下弹簧被夹死之后剩下的长度，再用弹簧的总长度减去这个数，再除以总长度即可，此方法任何弹簧通用，比如棕色弹簧长度为60mm，被虎钳夹死后应该还剩下45.6左右，然后你再用60减去45.6等于14.4，再用14.4除以60，结果等于0.24，这就是它的压缩量。

弹簧按照不同生产次数，比如100万次、50万次、30万次，压缩量选的越大，弹簧寿命越短，模具寿命也就越短（当然弹簧打坏了是可以换的），模具生产一段时间可能弹簧就没力了，质量差一点的弹簧还有可能断在模具里面。一般按照30万次来计算弹簧的压缩量，也就是说模具打30万次弹簧可能就没力了，当然一般的冲压模具寿命都没那么长，也可以按较大压缩量来计算，按较大压缩量来计算的话，只能增加弹簧不打爆在模具里面。模具压得死一点，对产品平面度也有好处。

具体的压缩量如下表：

颜色	100次	50万次	30万次	较大压缩量
棕色弹簧	16%	18%	20%	24%
绿色弹簧	19.20%	21.**	24%	28%
红色弹簧	25.**	28.**	32%	38%
蓝色弹簧	32%	36%	**	**
黄色弹簧	**	**	**	**

较大压缩量（这个弹簧可以压下去多少），弹簧的较大压缩量等于弹簧的自由高度乘以弹簧的较大压缩比，例如棕色弹簧，长度为60mm，那么它的较大压缩量为：60*24%约等于14，这根弹簧较大可以压下去14个毫米，它的较大行程是14个毫米，模具的行程*小于14个毫米，超过14个毫米，弹簧就可能会失效、变形，还有可能打断在模具里面，或模具打爆，冲床压不下去等。

模具组立之前，也就是装模之前，*先计算一下弹簧的压缩量是否合适，这样在试模的时候才不用担心模具会出问题、打爆等。