冲压基础知识

1、2022/2/19.1RD022022/2/19.2沖壓機械 (press) 又簡稱沖床。它使用兩對或兩對以上的工具(tool)，將欲加工的材料放置在工具間，進行相對運動，使材料依照工具形狀加工之機械。此工具為特定加工使用之工具，謂之沖模。2022/2/19.3沖床種類1. 依機架型式分：有C型沖床(C-frame press)、直立沖床 (Straight slided press) 中、小型機是採用C型，而中、大型則採用直立沖床。使用C型之框架時，模具之安裝、材料或製品之插入和取出較為容易。但其剛性較低，超過作業能加以上來加工時，會使角度掀開。2. 依加壓能力分：加壓能力為沖壓機在加工中能

2、安全產生的最大壓力，以噸 (Ton)為單位表示。有25噸、30噸、50噸.等3. 依傳動方式分：利用飛輪 (fly wheel) 之迴轉使滑件做往復運動之機構方式有：有螺旋式、摩擦式、凸輪式、曲軸柄、肘節式、齒輪式。( 曲柄機構以中小型使用最多，任何作業均適用 )2022/2/19.4沖床之規格1. 滑件之沖程長度(行程)：此長度決定加工製品之最大尺寸，作引伸加工 時，此長度要有製品兩倍以上之尺寸。滑件長度愈長，滑件精度維持有困難。因此剪切加工時，以選用沖程較短之沖床為宜。2. 每分鐘之沖程數 (SPM)：即連續生產時，每一分鐘間的沖程數，項數值愈大時，生產性愈佳。3. 模高 (Die hei

3、ght)：即可用於安裝模具的度。4. 滑件調整量 (Slide Adjustment)：用於改變滑件距離來符合模具高度。註：SPM ：Stroke Per Mintues2022/2/19.52022/2/19.6沖壓加工的特性沖壓加工始於世紀末期，此種生產方加工方式有其他加工方式無法兼顧優點，主要如下：1. 合乎經濟效益：生產量大，相對製造成本低縮短工作時間，節省勞力操作簡單，非熟練人員亦能操作。2. 材料使用率高：沖壓加工不但廢料較少，且幾乎可回收。3. 加工簡單：簡單沖壓即可得複雜零件。4. 生產效率高：應用自動機械設備，及多工程進給裝置提高生產效率。5. 精度高：同一模具生產出來產品具

4、有相同尺寸與形狀，可得互換性良好零件。2022/2/19.7沖壓模限制條件1. 零件形狀必須符合沖壓加工生產的形狀，才能加工2. 模具專用化，一副模具只能生產同一形狀的零件3. 生產量少的零件，較不適合模具加工，因為模具攤提費較高4. 模具製造需要相當時間，不能即時生產交貨5. 零件的形狀大小不同，則沖壓機械的選用亦不同。2022/2/19.8沖壓加工的種類1. 剪切加工(shearing)：金屬材料受到受沖頭刀口及下模之作用，互有拉伸與壓縮現象，產生破裂強度以上之應力，使材料分離，謂之剪切。a. 剪斷b. 剪缺口 (notching)c. 下料 (blanking)d. 沖孔 (pierci

5、ng)e. 剪邊 (trimming)f. 修邊 (shaving)g. 分割 (parting)2022/2/19.9沖壓加工的種類2. 彎曲加工 (bending)：金屬材料受到彎形加工後產生永久彎形的現象，這種加工謂之彎曲加工。彎形線形成直線者稱之彎形。彎形線形成弧線者稱之成形(forming)。a. 彎V型 (V-bending)b. 彎U型 (U-bending)c. 捲邊 (curling)d. 扭轉 (twisting)e. 彎形 (forming)2022/2/19.10沖壓加工的種類3. 引伸加工 (drawing)：從平的胚料利用塑性變形的原理，製作成沒有接頭的有底容器之加

6、工。4. 壓縮加工 ：對金屬胚料直接施以壓縮力，使其產生塑性變形而改變形狀之加工a. 壓型 (swaging)b. 壓印 (coining)c. 沖擠 (extrusion)2022/2/19.111. 單一工程沖模：沖床每一行程，模具只能作單一工程加工。2. 連續工程沖模：依自動化設計，將兩組以上的單獨工程沖模，數學計算方法將之排列在各工程站中而成為一個整體沖模。各工程站之間距皆相等，各工站之間的距離就是所需的送料長度，稱為進程(Progression)，或節距(pitch)。2022/2/19.122022/2/19.13模具組成的零件：一般沖模零件可分為兩大類：1. 工作用零件：加工中與

7、料條有接觸，而且有直接作用的零件，依作用方式可分為三種。a. 工作零件：達成加工要求的零件，如沖模及下模等b. 定位導料零件：Z在工程進行中，使工件料條正確導引，定位的零件，如先導桿 (pilot)，料寬導料板(front spacer)。c. 壓料及退料零件：如脫料板 (stripper plate)等。2022/2/19.142. 構造用零件：在模具結構上，有安置及作用零件，以其作用也可分為三種：a. 支持或夾持零件：安裝模具本身的工作零件，或用來傳遞工作壓力的零件，如沖頭固定板 (punch plate)、墊板等。b. 導向零件：引導上下模工作時運動定向的零件，如模座上的導桿及襯套c.

8、固定用零件：將模具各零件定位鎖緊的零件，如螺絲、定位銷。2022/2/19.152022/2/19.16沖壓模具加工法1. 切削加工：所謂切削加工，是使用鑽頭、銑刀等刄物來加工之方法，其優點為加工精度高，缺點為對複雜形狀物之加工速度很慢。2. 研磨加工：研磨加工除所用之刄物改為高速回轉之磨石外，其它均與切削加工相同，合研磨加工亦可用於淬火後之鋼或超硬合金之加工。2022/2/19.17磨床：有平面磨床、圓筒磨床、內圓磨床、萬能磨床、成型磨床等a. 平面磨床：除可用於模具加工之外，亦可用於下料沖模刄尖之再研磨，是模具保養不可或缺的工作機械。b. 成形磨床：成形磨床之種類很多，目前較常用的有光學投

9、影輪廓磨床(Optical ProfileGrinder)，其操作是將正確繪出之放大圖安放在銀幕上，然後操作把手，按照擴大圖之形狀來研磨工作物，而隨著電腦及數值控制(NumericalControl)的進步目前巳漸發展成CNC控制機械。註：CNC光學研磨其加工最小內R為0.05mm2022/2/19.18a. 放電加工(EDM)：放電加工之技術，在三十年前由蘇俄之拉薩連科夫婦開發成功。放電加工和機械的切削加工或研磨加工不同，它是使加工電極和工件間發生放電，而由於其熱和爆發的火花使工件之表面發生電氣腐蝕來進行加工b. 金屬線切割(WEDM)：金屬線切割是以約0.2mm左右的細銅或銅合金的金屬線替

10、代一般的放電加電之電極，而以它和工件間的放電，並利用NC裝置來控制加工，而得任意形狀的工件。註：線切割加工方線取決於線徑，目前最小徑為0.1mm，因此其加工最小內R角為0.07以上，一般定為0.1mm2022/2/19.19金屬材料，尤其是鋼材，經熱處理後，材料之性質會顯著地改變。如同樣一種鐵材，如經加熱處理或泠，其結晶會產生變化，即為熱處理。2022/2/19.20a. 正常化：將材料加熱至適當溫度後，放置在空中泠郤的處理法，以求取材料組織均一化、細微化、和改善機械性質為目的而施行。b. 退火：為使金屬軟化，或改善冷間加工性為目的，把金屬加熱到適當的溫度，保持一段時間後，在爐內慢慢地冷卻的熱

11、處理法。以加熱的溫度和目的分為完全退火、球狀化退火、軟化退火、和消除應力退火。c. 淬火：將鋼材加熱到變態點組織要變化的溫度以上後，放在冷卻劑中急冷，而使其變成特殊的硬組織(麻田散鐵)之處理叫淬火。冷卻劑的種類區分為水淬火、油淬火、空氣淬火。2022/2/19.21d. 回火：淬火後的材料雖有足夠的硬度但抗拉強度小並不符合實際用途。因此得把它再一次的加熱到較低的適當溫度停一段時間冷卻，使其具有必要的硬度和抗拉強度，這種處理叫回火。e. 深冷處理 (Sub Zero)：碳含有量多的鋼材或模具鋼等若施行淬火，則其在高溫下的組織沃期田鐵，在冷卻後還會殘留影響硬度不足或發生變形。這時候把淬火的鋼材立即

12、放以下的適當溫度 (-40-70)冷卻，而使其殘留的組織變成淬火的組織 (麻田散鐵) ，這種處理法叫深冷處。通常都在此後立即施行回火處理。2022/2/19.22沖壓加工使用的大部分都是板料，但也包含一部份棒料。其主要的有：(1) 熱間鋼板壓延鋼板(2) 冷間鋼板壓延鋼板(3) 矽鋼板(4) 不銹鋼板(5) 鋁板及鋁合金板(6) 銅板銅合金板連接器最常用的材質為銅合金板、不銹鋼板及工具碳鋼，銅及銅合金材料的熱和電氣的傳導度佳，是用於電線、電子、電氣零件最佳材料2022/2/19.23a. 銅鋅合金-黃銅 (BRASS)：比較有代表性的是7-3黃銅 (含鋅量25%35%)。JIS規格C2600C

13、2680系列。b. 銅鍚合金-青銅 (BRONZE)：比較有代表性的是含磷的磷青銅，其耐蝕性、耐疲勞性、耐磨耗性均佳，而彈性為最主要的特點。磷青銅的規格依含鍚量可分為：JIS 規格:C5101系列 (含鍚量 35.5%)C5191系列 (含鍚量 5.57.0%)C5210系列 (含鍚量 79%)c. 熱處理銅合金：具熱處理性，比較有代表性的是鈹銅，具耐蝕性佳於時效硬化處理前，富於展性，且於時效硬化處後，卻增加耐疲勞性導電性。2022/2/19.24 鋼鐵材料之鉻 (Cr)元素含量與其腐蝕率呈反比關係，當鉻含量達1112%以上時，此效果尤其顯著。所謂不銹鋼，一般上是指含鉻量達11%以上之高合金鋼

14、，其主要特徵是耐腐蝕性及耐熱性非常優越，具有不銹性及表面光輝性。沖壓加工用的不銹鋼板種類依製造方式可分為：熱壓不銹鋼板及冷壓不銹鋼板。依金相組織之分類有： a. 麻田散鐵系：不銹鋼之鉻含量約11.514.0%，含碳量一般小於0.15%，SUS410(13% Cr)為此系列材料之代表。有SUS410S、SUS420等 b. 肥粒鐵系：不銹鋼之鉻含量約18%，含碳量一般小於0.12%，SUS430(18%Cr)為此系列材料之代表。有SUS434、SUS429、SUS405等。 c. 沃斯田鐵系：不銹鋼之鉻含量約17%，含碳量一般小於0.15%，SUS304(18Cr-8Ni)是此系列代表。有SUS

15、201、SUS202、SUS301、SUS302等。2022/2/19.25 在JIS的記號為SK因此一般稱為SK材，依碳含量共分區為七種分別為SK1 (1.31.5% C)、SK2 (1.11.3%C)、SK3(1.01.1%C)、SK4 (0.91.0%C)、SK5 (0.80.9%C)、SK6(0.70.8%C)、SK7 (0.60.7%C)。2022/2/19.26 沖壓加工所用的被加工材，一般以金屬板材為多，其製造過程係採用壓延工程 (Roll Mills)，將塊狀金屬壓延至板狀，其加工溫度有熱間 (材料加熱，熱軋) 及冷間 (材料常溫，冷軋)兩種。塊狀金屬通過壓延機，金屬材料之壓延

16、方向與壓延滾筒之方向相同。壓延時金屬構成之結晶粒並列方向依滾筒轉動方向而延展之，同樣地其介在物亦被展延。壓延作用使金屬材料內部產生晶粒組織之變化，在展延方向產生如同木材紋路組織之纖維狀組織，此種纖維方向即是壓延方向。 依壓延工程所製造的金屬材料，其不同方向的材料性質將有所差異，這種現象在彎曲加工時影響最大。折彎方向垂直於壓延方向時 (Good way)，其材料伸長率較好，不易發生割裂，可容許較小的彎曲半徑。折彎方向平行於壓延方向時(Bad way)，其材料伸長率較好差，容易發生割裂，其彎曲半徑較大。2022/2/19.272022/2/19.28與壓延方向垂直與壓延方向平行與壓延方向垂直與壓延方向平行退火材SUS 3040.5 t1.0 t1.0 t1.8 t1/2HSUS 3043.0 t4.5 t4.5 t-退火材SUS 4100.7 t1.5 t1.5 t2.5 t1/2HSUS 4103.0 t5.0 t5.0 t-00.2 t1.0 t2.0 t00.5 t2.0 t12 t1.5 t11 t00.5 t2.0 t5 t鐵鋼SK41.2 t2.0 t2.0 t3.0 t加工硬化材彎曲方向彎曲方向13Cr