沖壓工藝基礎(chǔ)知識(shí)

1.1 沖壓工藝特點(diǎn)及應(yīng)用

1.2 沖壓工藝分類(lèi)

1.3 沖壓材料

1.4 沖壓設(shè)備

1.5 沖壓常用標(biāo)準(zhǔn)

1.6 沖壓技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展

→了解沖壓的應(yīng)用，能根據(jù)沖壓件的結(jié)構(gòu)特征初步

判斷出該沖壓件所需的基本沖壓工序

→熟悉沖壓材料的種類(lèi)及供應(yīng)規(guī)格

→熟悉常用沖壓設(shè)備的類(lèi)型及適應(yīng)工藝

一 沖壓工藝特點(diǎn)及應(yīng)用

沖壓的概念

生活用品以及汽車(chē)，高鐵，飛機(jī)，大炮

什么是沖壓？

在常溫下，利用沖模在壓力機(jī)上對(duì)金屬（或非金屬）板料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而得到具有一定形狀、尺寸和性能的零件。

由沖壓概念可知：

⑴ 沖壓是在常溫下進(jìn)行的,即不需加熱,故又叫冷沖壓。

⑵ 沖壓加工的對(duì)象都是板料，故又稱(chēng)為板料沖壓。

⑶ 沖壓是由設(shè)備和模具完成其加工過(guò)程的，需具備三

個(gè)要素：沖床(設(shè)備）、模具、原材料。

⑷ 沖壓是塑性變形的基本形式之一。

2 沖壓的特點(diǎn)及應(yīng)用

⑴ 生產(chǎn)率高，操作簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。

⑵ 尺寸精度高，互換性好。

⑶ 材料利用率高，一般可達(dá)70%~85%，有的高達(dá)95%。

⑷ 可得到其它加工方法難以加工或無(wú)法加工的形狀復(fù)雜的零件，如薄殼拉深件。

⑸ 可得到重量輕，剛性好，強(qiáng)度大的零件。

⑹ 不需要加熱，可以節(jié)省能源，且表面質(zhì)量好。

(7)大量生產(chǎn)時(shí)，產(chǎn)品成本低。

由此可見(jiàn)，沖壓能集優(yōu)質(zhì)、高效、低能耗、低成本于一身，這是其它加工方法無(wú)法與之相比擬的，因此沖壓的應(yīng)用十分廣泛，如汽車(chē)，拖拉機(jī)行業(yè)中，沖壓件占60%~70%，儀器儀表占到60~70%，還有日常生活中的各種不銹鋼餐具等等。從精細(xì)的電子元件，儀表指針到重型汽車(chē)的覆蓋件和大梁以及飛機(jī)蒙皮等均需沖壓加工。

總之，模具工業(yè)是 一個(gè)國(guó)家的基礎(chǔ)工業(yè)，模具設(shè)計(jì)與模具制造水平的高低已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平的高低。

發(fā)達(dá)國(guó)家非常重視模具的發(fā)展，日本認(rèn)為：“模具就是進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”；德國(guó)：“金屬加工業(yè)中的帝王”；羅馬尼亞：“模具就是黃金”；模具在國(guó)際上被認(rèn)為是點(diǎn)石成金的行業(yè)。不過(guò)這里的模具還包括塑模、鍛模、壓鑄模、橡膠模、食品模、建材模等等，但目前以冷沖模和塑料模的應(yīng)用最廣，各占40%左右。

二 沖壓工藝分類(lèi)

1.按變形性質(zhì)分類(lèi)

→分離工序

→成形工序

（1）分離工序

沖壓成形時(shí)，被加工材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)變形區(qū)材料受到的剪切應(yīng)力達(dá)到材料的抗剪強(qiáng)度，材料便產(chǎn)生剪切而分離，從而形成一定形狀和尺寸的零件。分離工序主要有剪裁、沖孔、落料、切口、剖切等。

2）成形工序

沖壓成形時(shí)，被加工材料在外力作用下，變形區(qū)材料所受到的等效應(yīng)力達(dá)到材料的屈服極限σs，但未達(dá)到強(qiáng)度極限σb，使材料只產(chǎn)生塑性變形，從而得到一定形狀和尺寸的零件。成形工序主要有彎曲、拉深、翻孔、縮口、脹形等。

2. 按變形區(qū)受力性質(zhì)分

→伸長(zhǎng)類(lèi)成形：變形區(qū)的最大主應(yīng)力為拉應(yīng)力，其破壞形式

為拉裂，特征是厚度減薄。

→壓縮類(lèi)成形：變形區(qū)的最大主應(yīng)力為壓應(yīng)力，其特征是厚

度增厚，破壞形式為起皺。

三 沖壓材料

沖壓對(duì)板料的基本要求

→ 滿(mǎn)足使用性能要求

→滿(mǎn)足沖壓工藝的要求

滿(mǎn)足使用性能要求是第一位的，在滿(mǎn)足使用性能要求的前提下盡可能地滿(mǎn)足沖壓工藝要求。

1 沖壓材料的工藝要求

（1）壓成形性能

沖壓成形性能是指板料對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)能力。

兩種失穩(wěn)：

拉伸失穩(wěn)— 在拉應(yīng)力的作用下出現(xiàn)局部縮頸或斷裂；

壓縮失穩(wěn)— 在壓應(yīng)力的作用下失穩(wěn)起皺。

前者如低碳鋼拉伸實(shí)驗(yàn)中的縮頸現(xiàn)象，后者如壓桿失穩(wěn)現(xiàn)象。

這樣就有了成形極限，有總體成形極限和局部成形極限之分，成形極限愈高說(shuō)明沖壓成形性能愈好。

如何衡量板料的沖壓成形性能？

（1）抗破裂性是指板料在變形中抵抗破壞的能力。

（2） 貼模性 是指板料在沖壓成形過(guò)程中取得與模具形狀一

致的能力。

（3）定形性是指零件脫模后保持其在模內(nèi)所得形狀的能力。

板料的沖壓成形性能可以通過(guò)板料的力學(xué)性能指標(biāo)來(lái)衡量。力學(xué)性能指標(biāo)可通過(guò)試驗(yàn)獲得。

板料沖壓成形性能試驗(yàn)方法：

→直接試驗(yàn)：采用專(zhuān)用設(shè)備直接模擬實(shí)際沖壓工

藝過(guò)程進(jìn)行試驗(yàn)。

→間接試驗(yàn)：采用通用設(shè)備，通過(guò)拉伸、剪切、

硬度測(cè)試、金相試驗(yàn)等方法獲得材

料的有關(guān)性能指標(biāo)。

（1）直接試驗(yàn)方法

如錐杯試驗(yàn)（GB/T 15825.6-2008)

（2）間接試驗(yàn)方法

如低碳鋼的拉伸試驗(yàn)等

影響沖壓成形性能的力學(xué)指標(biāo)

（ 1）總延伸率δ與均勻延伸率δb

δ好 →允許產(chǎn)生較大的塑性變形

（2）屈強(qiáng)比σs /σb

σs/σb 小 →抗破裂性、定形性、貼模性好

（3）彈性模量E

彈性模量E大 →定形性好

（4）硬化指數(shù)n

n大 → 不易產(chǎn)生裂紋

（5）塑性應(yīng)變比γ

γ = εb /εt大 → 抗破裂性好

（6）塑性應(yīng)變比各向異性系數(shù)

Δγ =（γ0 +γ90 - 2γ45 ）/2 大→各相異性愈嚴(yán)重

2.對(duì)化學(xué)成分的要求

鋼中一些元素的含量不同會(huì)導(dǎo)致材料的塑性、脆性不同。

3.對(duì)金相組織的要求

不同的金相組織會(huì)導(dǎo)致材料具有不同的強(qiáng)度，塑性等力學(xué)性

能。

4.對(duì)表面質(zhì)量的要求

要求表面光滑、無(wú)氧化皮、裂紋、劃傷等缺陷。

5.對(duì)材料厚度公差的要求

一定的厚度對(duì)應(yīng)一定的模具間隙，材料厚度公差應(yīng)符合國(guó)標(biāo)。

2 常用沖壓材料及下料方法

1．常用沖壓材料

金屬板料：黑色金屬；有色金屬

非金屬板料：膠木板、橡膠板、塑料板等

金屬板料規(guī)格：鋼帶、鋼板、縱切鋼帶等

鋼板和鋼帶的尺寸范圍（GB/T708-2006）

1）鋼板和鋼帶（含縱切鋼帶）的公稱(chēng)厚度為 0.3mm~4.0mm

之間，公稱(chēng)厚度在1mm以下的鋼板和鋼帶有按0.05mm倍

數(shù)的任何尺寸；公稱(chēng)厚度在1mm以上的鋼板和鋼帶有按

0.1mm倍數(shù)的任何尺寸。

2）鋼板和鋼帶的公稱(chēng)寬度在600mm~2050mm之間，有按

10mm倍數(shù)的任何尺寸。

3）鋼板的公稱(chēng)長(zhǎng)度在1000mm~6000mm之間，按50倍數(shù)的任

何尺寸。

4）根據(jù)需方要求，經(jīng)供需雙方協(xié)商，可以供應(yīng)其他尺寸的鋼板

和鋼帶。

四 沖壓設(shè)備

沖壓設(shè)備的選用原則：

沖壓工序的性質(zhì)：分離或成型工序

沖壓力的大?。洪_(kāi)式、閉式

模具結(jié)構(gòu)形式

模具閉合高度、輪廓尺寸

生產(chǎn)批量

生產(chǎn)成本

產(chǎn)品質(zhì)量

結(jié)合單位現(xiàn)有設(shè)備條件

沖壓設(shè)備類(lèi)型

按照滑塊驅(qū)動(dòng)力不同有機(jī)械壓力機(jī)、液壓機(jī)和氣壓機(jī)等；

按照床身的結(jié)構(gòu)不同有開(kāi)式和閉式壓力機(jī)等；

按照滑塊數(shù)量不同有單動(dòng)（一個(gè)滑塊）、雙動(dòng)（2個(gè)滑 塊）壓力機(jī)等；

按照連桿數(shù)量不同有單點(diǎn)（一個(gè)連桿）、雙點(diǎn)（2個(gè)連桿）、四點(diǎn)（四個(gè)連桿）壓力機(jī)等 ……

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