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1、沖壓基礎知識,第一章 沖壓概述,一、沖壓定義 沖壓是靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的成形加工方法。 又名板金沖壓加工定義為“Sheet metal stamping“ 。,二、分類 冷沖壓：金屬在常溫下的加工，一般板料厚度4mm； 熱沖壓：將金屬加熱到一定的溫度范圍的沖壓加工方法。 板料厚度810mm以上時，需加熱后沖壓。,三、沖壓的坯料 主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。 常用低碳鋼、不銹鋼、高塑性合金鋼、銅、鎂、鋁及其合金及等金屬材料，非金屬材料如膠木、云母、纖維板、皮革等亦廣泛地采用沖壓。 沖壓加工要求被加工材
2、料具有較高的塑性和韌性，較低的屈強比和時效敏感性，一般要求碳素鋼伸長率16%、屈強比s/b70%，低合金高強度鋼14%、 s/b 80%。,四、沖壓特點,沖壓特點是： 1.制件復雜廢料少； 2.精細光滑互換好； 3.剛強較高節(jié)省料； 4.易于控制效率高； 5.大批生產(chǎn)成本低.,五、沖壓用設備,1.剪板機 剪板機是剪切方法使板料分離的沖壓設備。 下料用設備，將板料剪成一定寬度的條料，以供沖壓之用 按傳動形式分為機械剪板機和液壓剪板機。,2.壓力機 壓力機是一種能使滑塊作往復運動，并按所需方向給模具施加壓力的機器，是沖壓的基本設備。 按其床身結構不同有開式和閉式兩種壓力機。 壓力機使用千萬、萬千要
3、注意安全！,機械式?jīng)_壓機：曲柄沖壓機、連動沖壓機、凸輪沖壓機、螺紋沖壓機等。 使用油壓的為油壓沖壓機、 使用空氣壓力的為空壓沖壓機。 利用人力完成的有腳踏沖壓機(俗稱:一腳踹)、手動沖壓機等種類。,沖壓機的工作原理如下：,六、 沖壓基本工序及模具 1.沖壓工序 分離工序：指沖壓過程中使沖壓件與板料沿一定 的輪廓相互分離的工序。 基本工序：沖孔、落料、切斷、切口、切邊、剖 切、整修等。,沖孔、落料,沖孔、剖切,2、塑性成形工序： 指材料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形，從而獲得一定形狀、尺寸和精度要求的零件。 基本工序：彎曲、拉深、成形、冷擠壓等。,1）分離工序 （1）沖孔：用沖孔模沿封閉輪廓沖裁工
4、件或毛坯， 沖下部分為廢料。,（2）落料：用落料模沿封閉輪廓沖裁板料或條 料，沖下部分為制件。,（3）切斷：用剪刃或模具切斷板料或條料的部分 周邊，并使其分離。,（4）切口：用切口模將部分材料切開，但并不 使它完全分離，切開部分材料發(fā)生彎曲。,（5）切邊：用切邊模將坯件邊緣的多余材料沖切 下來。,（6）剖切：用剖切模將坯件(彎曲件或拉深件) 剖成兩部分或幾部分。,（7）整修：用整修模去掉坯件外緣或內(nèi)孔的余 量，以得到光滑的斷面和精確的尺寸。,外緣整修,內(nèi)孔整修,2）塑性變形工序 （1）彎曲：把平面毛坯料制成具有一定角度和 尺寸要求的一種塑性成形工藝。 壓彎：用彎曲模將平板(或絲料、桿件)毛坯壓
5、彎 成一定尺寸和角度，或?qū)⒁褟澕鬟M一步彎曲。,彎曲時的纖維方向,坯料纖維方向：與彎曲線垂直（如圖） 對板料進行彎曲要注意： 1.彎曲線力求與鍛造流紋垂直，否則，彎曲半徑要大； 2.回彈角 “矯枉過正”，因材因板厚而異。,卷邊：用卷邊模將條料端部按一定半徑卷成圓形。,扭彎：用扭曲模將平板毛坯的一部分相對另一部 分扭轉(zhuǎn)成一定的角度。,（2）拉深：將一定形狀的平板毛坯通過拉深模 沖壓成各種形狀的開口空心件；或以開口空心件 為毛坯通過拉深，進一步使空心件改變形狀和尺 寸的冷沖壓加工方法。,拉深中的廢品 因“多余三角形”等,拉深中易產(chǎn)生缺陷： 起皺與拉穿。 造成拉穿現(xiàn)象的相關因素有： 1)凸凹模的圓角
6、半徑守規(guī)范 即刃口不能是鋒利的,為圓角；(尺寸規(guī)范見教材或手冊) 2)凸凹模間的間隙(C)適當 一般單邊C(1.11.2)t；,間隙( C)偏小，易拉穿工件，使模具加速磨損，降低壽命； 間隙(C)偏大，拉深件精度變差，易起皺。 3)拉深系數(shù) m=d/D 0.50.8 許多工件要經(jīng)過多次拉深; 多次拉深造成加工硬化，穿插中間退火可消除硬化。 4)充分潤滑不可少 5)設置壓邊圈可防起皺 另外，起皺與相對板厚(t/D)和m有關。,變薄拉深：用變薄拉深模減小空心件毛坯的直徑 與壁厚，以得到底厚大于壁厚的空心件。,（3）成形：通過板料的局部變形來改變毛坯的形 狀和尺寸的工序的總稱。,脹形：指從空心件內(nèi)部
7、施加徑向壓力，強迫局部 材料厚度減薄和表面積增大，獲得所需形狀和尺 寸的冷沖壓工藝方法。,起伏成形：平板毛坯或制件在模具的作用下，產(chǎn) 生局部凸起（或凹下）的沖壓方法。,翻邊：指利用模具將工件上的孔邊緣或外緣邊緣 翻成豎立的直邊的沖壓工序。,縮口：指將預先拉深好的圓筒或管狀坯料，通過 模具將其口部縮小的沖壓工序。,整形：利用模具將彎曲或拉深件局部或整體產(chǎn)生 不大的塑性變形的沖壓工序。,校平：指利用模具將有拱彎、翹曲的平板制件壓 平的沖壓工序。,3、 沖壓模具的基本結構組成,沖壓模具的構造另一種劃分大體上可分為刀具部、保持部和輔助部。 刀具部(打孔機、沖模) 直接作用于材料的部分 保持部(打孔機盤
8、、沖模盤、外套、擋板等) 固定刀具 輔助部(脫模器、量計、襯墊、壓力等) 為是刀具發(fā)揮作用的輔助部分,1）單工序模：在沖壓的一次行程過程中，只能 完成一個沖壓工序的模具。,落料模,彎曲模,拉深模,2）級進模：在沖壓的一次行程過程中，在不同 的工位上同時完成兩道或兩道以上 沖壓工序的模具。,3）復合模：在沖壓的一次行程過程中，在同一 工位上同時完成兩道或兩道以上沖 壓工序的模具。,復合沖壓模有正裝式和倒裝式兩種結構。其中正裝式是凸模置于上模部分，倒裝式則是凸模置于下模部分。,正裝復合模,倒裝復合模,單工序模、復合模和連續(xù)模的特點比較,七、沖壓加工分類 1、單發(fā)型 每道工序都有獨立的模具，模具是被
9、單獨使用的。由操作人員將材料裝入、取出，一臺沖壓機上只裝一個模具，由人來操作完成作業(yè)。,單發(fā)型模具(QDC) 單發(fā)工序的實例,2 依次傳遞型 將復數(shù)的工序等距離地排放在單一的模具內(nèi)部。 通過傳送裝置沖壓機每旋轉(zhuǎn)一次向前推進一定的距離，并將工件依次送至下一道工序。 材料采取連續(xù)供應的方式，機器的運轉(zhuǎn)也是連續(xù)且自動的， 材料采用卷材，通過展卷機、校平器、供卷機等設備連續(xù)供應。,依次傳送型模具 依次傳送型的實例,3、轉(zhuǎn)移型 將每一道工序的獨立的模具排列在一臺沖壓機內(nèi)部，通常是通過曲柄軸進行驅(qū)動，擁有與沖壓機本身同步運行的搬運機構，進行連續(xù)性的自動加工。 一維移動 只有在傳送方向上的往返運動(前進回
10、車)。沒有功的保持及釋放系統(tǒng)，需要另 行配置。,二維移動 前進回車 功的保持及釋放 (夾緊放開) 夾緊前進放開回車,三維移動 前進回車 功的保持及釋放(夾緊放開) 功的上升下降(升降) 夾緊上升前進下降放開回車,材料、半成品的供應方法 材料為卷材，通過抓鉗供應器(空壓供應器)連續(xù)供應 半成品轉(zhuǎn)入貨架，通過推送器供應。 將半成品架(半成品沖壓)移到?jīng)_壓機主機的旁邊，供應半成品。 與依次傳送式相比產(chǎn)品的成品率高。 由于搬運設備的慣量與剛性，不易實現(xiàn)高速化生產(chǎn)。 通用型機器的生產(chǎn)程序改變起來較為困難。 轉(zhuǎn)移型生產(chǎn)工序?qū)嵗?4、多功能機器人型 每一道工序都并排配置獨立的模具，用獨立的搬運設備與沖壓機同
11、步搬運工件，進行自動化加工。 做功的保持采取真空式和磁性式。,材料、半成品的供應方法 材料為卷材，通過抓鉗供應器(空壓供應器)連續(xù)供應 半成品轉(zhuǎn)入貨架，通過推送器供應。 將半成品架(半成品沖壓)移到?jīng)_壓機主機的旁邊，供應半成品。 與依次傳送式相比產(chǎn)品的成品率高。 由于搬運設備的慣量與剛性，不易實現(xiàn)高速化生產(chǎn)。 通用型機器的生產(chǎn)程序改變起來較為困難。,八、沖壓件的結構工藝性,1.沖裁件的要求 ： 1)簡單對稱不懸細；2)圓弧過渡防應力。 3)板厚影響尺寸多；,沖裁件的內(nèi)、外形轉(zhuǎn)角處，要盡量避免尖角，應以圓弧連接。以避免尖角處應力集中被沖模沖裂。,沖孔件尺寸與厚度關系合理,沖裁件的形狀應力求簡單、
12、對稱，有利于材料的合理利用，同時應避免長槽與細長懸臂結構，否則制造模具困難。,對沖裁件的要求,2.彎曲件的要求 1)盡量對稱弧宜大； 2)曲邊直部要留足； 3)孔的位置有要求 3.對拉深件的要求 1)簡單對稱不宜深； 2)彎曲半徑有限制。,彎曲件形狀應盡量對稱，彎曲半徑不能小于材料允許的最小彎曲半徑，并應考慮材料纖維方向，以免成型過程中彎裂。,彎曲邊過短不易彎成型，故應使彎曲邊高度H2s。若H2s，則必須壓槽，或增加彎曲邊高度，然后加工去掉（如圖）。,彎曲帶孔件時，為避免孔的變形，孔的邊緣距彎曲中心應有一定的距離（如圖）。圖中L1.52s。當L過小時,可在彎曲線上沖工藝孔,如對零件孔的精度要求
13、較高，則應彎曲后再沖孔。,對彎曲件的要求,對拉伸件的要求,拉深件外形應簡單、對稱，且不宜太高。以便使拉深次數(shù)盡量少，并容易成型。,拉深件的圓角半徑（如圖示）應滿足：rdS，R2S，r（3-5）S。否則，應增加整形工序。,拉深件的壁厚變薄量一般要求不應超出拉伸工藝壁厚變化的規(guī)律（最大變薄率約在10%18%左右）。,九、沖壓工藝,1、設計時的注意事項 1.簡單分沖再焊合； 2.沖孔工藝要用活； 3.滿足使用簡為上。,(1) 對于有孔或有切口的平板零件，當采用單工序模沖裁時，一般應先落料，后沖孔（或切口）；當采用連續(xù)模沖裁時，則應先沖孔（或切口）后落料。 (2) 對于多角彎曲件，當采用簡單彎模分次彎
14、曲成型時，應先彎外角，后彎內(nèi)角。對于孔位于變形區(qū)（或靠近變形區(qū)）或孔與基準面有較高的要求時，必須先彎曲，后沖孔。否則，都應先沖孔，后彎曲。 (3)對于旋轉(zhuǎn)體復雜拉深件，一般是由大到小的順序進行拉深，或先拉深大尺寸的外形，后拉深小尺寸的內(nèi)形；對于非旋轉(zhuǎn)體復雜拉深件，則應先拉深小尺寸的內(nèi)形，后拉深大尺寸的外形。 (4) 對于有孔或缺口的拉深件，一般應先拉深，后沖孔（或缺口）。對于帶底孔的拉深件，有時為了減少拉深次數(shù)，當孔徑要求不高時，可先沖孔，后拉深。當?shù)卓滓筝^高時，一般應先拉深后沖孔，也可先沖孔，后拉深，再沖切底孔邊緣達到要求。 (5)校平、整形、切邊工序，應分別安排在沖裁、彎曲拉深之后進行。,2.確定沖壓工序的順序與數(shù)目,
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