五金冲压件加工全解析

一、五金冲压件加工概述

五金冲压件加工是一种重要的金属加工方法，它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。冲压和锻造同属塑性加工，合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。 在全球的钢材中，有50 - 60%是板材制成的，其中大部分是经过冲压加工成的成品。在汽车行业，车身、散热器片等都是冲压加工的产物；在机械制造领域，锅炉的汽包、容器的壳体等也离不开冲压加工；电机、电器的铁芯硅钢片同样是冲压件的典型代表。此外，仪器仪表、家用电器、办公设备、保管器皿等产品中，也有大量冲压件。 冲压加工之所以受到众多加工厂的喜爱，是因为它具有高效的生产特点。采用复合模，特别是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压技术操作，实现材料的自动生成。生产速度快，通常每分钟可生产数百件，而且劳动时间长，生产成本低。

二、冲压件加工的一般原则

先加工基准面

零件在加工过程中，作为定位基准的表面应先加工出来，以便尽快为后续工序的加工提供精基准。例如在加工一个复杂的五金冲压件时，先确定好基准面，后续的加工就能更精准地进行定位，保证各个部分的尺寸精度和位置精度。

划分加工阶段

加工质量要求高的表面，一般会划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。粗加工主要是去除大部分余量，为后续加工奠定基础；半精加工则进一步提高精度和表面质量；精加工则使表面达到最终的质量要求。这样划分加工阶段，有利于保证加工质量，合理使用设备，便于安排热处理工序，也便于及时发现毛坯缺陷。比如对于一些高精度的五金冲压模具，就需要严格按照这三个阶段进行加工。

先面后孔

对于箱体、支架和连杆等零件，应先加工平面后加工孔。以平面定位加工孔，可以保证平面和孔的位置精度，而且对平面上的孔的加工带来方便。比如在加工一个五金支架时，先将支架的平面加工平整，然后再以平面为基准加工上面的孔，这样可以提高孔的加工精度和效率。

光整加工

光整加工后的工件主要表面的光洁度在Ra0.8um以上，轻微的碰撞都会损坏表面。光整加工（如研磨、珩磨、精磨、滚压加工等）应放在工艺路线最后阶段进行。在一些发达国家，如日本、德国等，在光整加工后，都要用绒布进行保护，不准用手或其它物件直接接触工件。例如一些精密的五金冲压件，经过光整加工后，表面非常光滑，如果不小心碰撞，就会影响其精度和使用性能。

三、冲压件设计原则

满足使用和技术性能

设计的冲压件要满足产品使用和技术性能，并能便于组装及修配。例如汽车发动机上的冲压件，必须要满足发动机的工作要求，同时在组装过程中要方便快捷，能够与其他部件良好配合。

提高材料利用率

要有利于提高金属材料的利用率，减少材料的品种和规格，尽可能降低材料的消耗。在允许的情况下采用价格低廉的材料，尽可能使零件做到无废料及少废料冲裁。比如在设计一个五金垫片时，可以通过优化设计，减少废料的产生，提高材料的利用率。

简化形状和结构

冲压件形状应简单，结构合理，以有利于简化模具结构、简化工序数量。用少、简单的冲压工序完成整个零件的加工，减少再用其他方法加工，并有利于冲压操作，便于组织实现机械化与自动化生产，以提高劳动生产率。例如设计一个简单的五金挂钩，通过合理的结构设计，只需要几道简单的冲压工序就能完成加工。

合理设置精度和粗糙度

在能正常使用情况下，尽量使尺寸精度等级及表面粗糙度等级要求低一些，这样有利于产品的互换，减少废品，保证产品质量稳定。比如对于一些普通的五金冲压件，不需要过高的精度和表面粗糙度要求，降低要求可以提高生产效率和降低成本。

适应现有设备和工艺

设计的冲压件应有利于尽可能使用现有设备、工艺装备以及工艺流程对其进行加工，并有利于冲模使用寿命的延长。例如在设计一个新的五金冲压件时，要考虑现有的冲压设备的能力和工艺水平，避免设计出无法用现有设备加工的零件。

四、冲压时常见问题及解决方法

翻料、扭曲问题

在级进模中，冲件产生翻料、扭曲的主要原因是冲裁力的影响。冲裁时，由于冲裁间隙的存在，材料在凹模的一侧受拉伸（材料向上翘曲），靠凸模侧受压缩。当用卸料板时，利用卸料板压紧材料，可防止凹模侧的材料向上翘曲。随着卸料板对其压料力的增加，靠凸模侧之材料受拉伸（压缩力趋于减小），而凹模面上材料受压缩（拉伸力趋于减小）。冲压件的翻转即由于凹模面上的材料受拉伸而致。所以冲裁时，压住且压紧材料是防止冲件产生翻料、扭曲的关键。例如在加工一些形状复杂的五金冲压件时，就容易出现翻料、扭曲的问题，通过合理调整卸料板的压料力可以有效解决。

模具失效问题

五金冲压件模具的使用寿命与冲压件模具结构设计、冲压件模具钢材选用、热处理、表面处理、机械加工研磨、线切割工艺，冲压设备、冲压材料及工艺，冲压件模具润滑、保养维护等诸多因素有关。其中，冲压件模具结构不合理、选材不当约占25%，热处理不当约占45%，工艺问题约占10%；设备问题、润滑问题等因素约占20%。为了提高模具的使用寿命，需要从各个方面进行优化。比如在模具钢材选用上，要根据冲压件的特点选择合适的钢材；在热处理方面，要严格控制工艺参数，确保模具的硬度和韧性符合要求。

五、铝制五金冲压件加工注意事项

选择合适硬度的铝板

如果选择的铝板硬度太高，就容易出现开裂。一般1系、3系、5系的硬度比较低，加工冲压件的时候比较常用。6、7系列的铝板硬度比较高，需要先做退火处理到O态后再冲压。同时，一定要选择比较正规的厂家生产的铝板，保证质量。例如在加工铝制垫片时，如果铝板硬度不合适，就容易在冲压过程中出现开裂现象。

控制材料厚度

在厚度方面，如果条件允许，尽量选择厚度比较小的材料。较薄的材料在冲压过程中更容易变形，而且可以降低成本。比如在制作一些小型的铝制冲压件时，选择较薄的铝板可以减少材料的使用量，提高生产效率。

合理选择冲压R角

冲压折弯时，R角的选择非常重要，如果R角过小也容易发生开裂。在设计模具和进行冲压操作时，要根据铝板的材质和厚度等因素，合理选择R角的大小。例如在加工一个铝制的弯曲件时，合适的R角可以保证弯曲处的质量，避免出现开裂等问题。

六、五金冲压件加工的未来发展趋势

自动化与智能化

随着科技的不断发展，五金冲压件加工将越来越多地实现自动化和智能化。自动化生产线可以提高生产效率，降低人工成本，减少人为因素对产品质量的影响。例如采用机器人进行上下料、模具更换等操作，实现冲压过程的全自动化。智能化则体现在通过传感器和控制系统对冲压过程进行实时监测和调整，保证产品质量的稳定性。比如实时监测冲压过程中的压力、速度等参数，一旦出现异常就及时调整。

高精度与高性能

市场对五金冲压件的精度和性能要求越来越高。未来的五金冲压件加工将朝着高精度、高性能的方向发展。例如在航空航天、电子等领域，对五金冲压件的尺寸精度、表面质量和力学性能都有极高的要求。为了满足这些需求，需要不断改进加工工艺和设备，提高模具的设计和制造水平。

绿色环保

在环保意识日益增强的今天，五金冲压件加工也将更加注重绿色环保。一方面，要减少加工过程中的能源消耗和废弃物排放；另一方面，要选择环保型的材料和工艺。例如采用节能型的冲压设备，推广使用可回收利用的材料，减少对环境的污染。

与其他技术的融合

五金冲压件加工将与其他技术如激光加工、数控加工等进行融合。激光加工可以实现高精度的切割和焊接，与冲压加工相结合，可以制造出更加复杂和精密的五金冲压件。数控加工则可以提高加工的灵活性和精度，实现个性化的生产需求。例如将激光切割技术应用于五金冲压件的下料工序，可以提高下料的精度和效率。