冲压概论与原理

沖壓概論與原理ByTTDC2008/07/04專業課程2衝壓與衝模概念衝壓：1.基本概念衝壓生產場景室溫下沖床模具量產材料分離或塑性變形。3衝壓與衝模概念1.基本概念（續）加工對象：主要金屬板材加工依據：板材衝壓成形性能加工設備：主要是沖壓成型機(沖床)加工工藝裝備：衝壓模具衝壓模具：在衝壓加工中，將材料加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為衝壓模具（俗稱衝模）。沖壓三要素4衝壓與衝模概念2．衝壓成形加工特點低耗、高效、低成本

“一模一樣”、質量穩定、高一致性可加工薄壁、複雜零件板材有良好的衝壓成形性能

大量生產開發合格精密模具、模具成本高

少量生產以NCT、簡易模開發（模具成本較低）

5沖壓流程範例閉模剪切開模6沖壓流程範例看動畫7沖壓成型模具8沖壓成型模具9沖壓成型模具10沖壓成型設備11沖壓成型設備12沖壓成型設備13沖壓成型設備14沖壓成型設備NCT15衝壓與衝模概念啥麼產品需要用到沖壓？16沖壓加工的應用

食（餐盤、微波爐內構件、、）衣（銘版、護肩、

、

）住（鷹架、圍牆、

、

）行（汽、機車、、）育樂（遊戲機、、）生活（手機、電腦、、）17沖壓加工的加工方法沖壓加工到底怎麼做？？如何做呢？？18沖壓加工的基本加工法

沖剪（Blanking、打鈑、下料）彎曲（Bending）抽製（Drawing）19衝剪變形原理一、衝剪時板料所受的力和變形區四對力衝剪時作用於板料上的力

1-凸模2-板料3-凹模了解和掌握衝剪變形規律，有利於衝剪與衝剪模具設計，控制衝剪件品質。凸、凹模間隙存在，產生彎矩。20間隙正常、刃口鋒利情況下，衝剪變形過程可分為三個階段：衝剪變形過程(1)彈性變形階段變形區內部材料應力小於屈服應力。(2)塑性變形階段變形區內部材料應力大於屈服應力。凸、凹模間隙存在，變形複雜，並非純塑性剪切變形，還伴隨有彎曲、拉伸，凸、凹模有壓縮等變形。(3)斷裂分離階段變形區內部材料應力大於強度極限。裂紋首先產生在凹模刃口附近的側面凸模刃口附近的側面上、下裂紋擴展相遇材料分離1.衝剪過程21衝剪變形過程衝剪與衝剪模具設計22沖剪加工（一）23沖剪加工（二）24衝剪與衝剪模具設計衝剪時，剪切區應力狀態如圖2－5所示，其中：

A點——凸模下壓引起軸向拉應力σ3，在徑向，板料內層彎曲與凸模側壓力引起徑向壓應力σ1；在切向，板料內層彎曲引起的壓應力與側壓力在該方向引起的拉應力的合成應力，即切向壓應力σ2。B點——凸模下壓及板料內層徑向、切向彎曲引起三向壓縮應力。

2．衝剪時的應力狀態2－5衝裁應力狀態圖25衝剪與衝剪模具設計D點——凹模端面擠壓板料，產生軸向壓應力σ3

，板料外層徑向、切向彎曲，引起徑向拉應力σ1和切向拉應力σ2。E點——凸模下壓，引起軸向拉應力σ3。外層板料彎曲，徑向、切向均引起拉應力，凹模側壓力在徑向、切向均引起壓應力，拉、壓應力合成就產生應力σ1

與σ2

，該合成應力可能是拉應力，也可能是壓應力，這與間隙大小有關。從以上各點的應力狀態可以斷定，凸模與凹模端面（B、D點處）的靜水壓應力比側面（A、E處）的高，且凸模刀口附近的靜水壓應力又比凹模刃口附近的高，這就是裂紋首先從凹模刃口側面（E處）產生的原因。C點——徑向板料被拉深，σ1為拉應力，板料沿剪切面相對錯移，引起壓應力σ326衝剪與衝剪模具設計3.衝剪時的F一h曲線衝剪變形過程中衝剪力與凸模行程關係曲線見圖。圖中OA段相當於彈性變形階段。AB段為塑性變形階段。切刃一旦擠入板料，力的上升就緩慢下來。這是由於承受力的板料面積雖然減少了，但是材料冷作硬化的影響超過了受剪面積減小的影響，衝載力仍然繼續上升。當硬化與受剪面積兩者影響達到相等時，衝剪力便達到最大值。BC為裂紋擴展直至材料斷裂階段。CD則是凸模的推料過程。衝剪力曲線27衝剪與衝剪模具設計斷面特徵：圓角帶a：刃口附近的材料產生彎曲和伸長變形。光亮帶b：塑性剪切變形。品質最好的區域。斷裂帶c：裂紋形成及擴展。毛刺區d：間隙存在，裂紋產生不在刃尖，毛刺不可避免。此外，間隙不正常、刃口不鋒利，還會加大毛刺。三、衝剪斷面分析衝剪斷面由圓角帶、光亮帶、斷裂帶和毛刺4部分組成。28衝剪與衝剪模具設計衝剪區應力、變形和衝剪件正常的斷面狀況a）衝孔件b）落料件三、衝剪斷面分析（續）29沖剪加工後之斷面圖30衝剪與衝剪模具設計無論是孔還是落下的料，其尺寸都有大小兩部分。小部分的尺寸等於凸模尺寸，而大的部分尺寸等於凹模尺寸。四、衝剪件的尺寸大小對於孔來說，小的部分尺寸是有用的，因為這部分尺寸能用量具測量得到。且這部分最光滑，孔與其他零件配合也是靠這部分尺寸，其大小與凸模尺寸一樣。因而得出：衝孔尺寸=凸模尺寸。對於落料件來說，大的部分尺寸是有用的，同樣也可以得到：落料尺寸=凹模尺寸的結論。五、剪切面周圍材料性能的變化衝剪後，剪切面周圍變形區域的材料產生加工硬化，隨著加工硬化的加劇，材料的強度、硬度上升，而塑性和韌性下降。31沖剪加工的種類分為以下幾種：32沖剪模具33沖剪加工與模具構造34固定式剝料沖剪模構造35可動式剝料沖剪模構造（一）此型式為現今泛用型看模具外觀36可動式剝料沖剪模構造（二）37衝剪件品質：影響衝剪件品質的因素垂直、光潔、毛刺小圖紙規定的允差範圍內外形滿足圖紙要求；表面平直，即拱彎小指斷面狀況、尺寸精度和形狀誤差。38１)材料性能的影響一、影響斷面品質的因素２)模具間隙的影響間隙小，出現二次剪裂，產生第二光亮帶間隙大，出現二次拉裂，產生二個斜度３)模具刃口狀態的影響當凸模刃口磨鈍時，則會在落料件上端產生毛刺；當凹模刃口磨鈍時，則會在衝孔件的孔口下端產生毛刺；當凸、凹模刃口同時磨鈍時，則衝剪件上、下端都會產生毛刺。a、b、d大，c小4）模具和設備的情況影響衝剪件品質的因素39二、影響衝剪件尺寸精度的因素衝剪件的尺寸精度：指衝剪件的實際尺寸與圖紙上基本尺寸之差。影響因素：该差值包括两方面的偏差：一是冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差；二是模具本身的制造偏差。（1）衝模的製造精度（零件加工和裝配）（2）材料的性質（3）衝剪間隙（4）零件形狀尺寸影響衝剪件品質的因素40三、衝剪件形狀誤差及其影響因素衝剪件的形狀誤差：翹曲：指翹曲、扭曲、變形等缺陷。衝剪件呈曲面不平現象。它是由於間隙過大、彎矩增大、變形拉伸和彎曲成分增多而造成的，另外材料的各向異性和卷料未矯正也會產生翹曲。扭曲：衝剪件呈扭歪現象。它是由於材料的不平、間隙不均勻、凹模後角對材料摩擦不均勻等造成的。變形：由於坯料的邊緣衝孔或孔距太小等原因，因脹形而產生的。影響衝剪件品質的因素41沖頭與沖模間隙之關係（一）42沖頭與沖模間隙之關係（二）間隙太小間隙太大43沖頭與沖模間隙之關係（三）材質精密（t×%）一般（t×%）軟鋼2~56~10硬鋼4~89~13矽鋼板4~67~12不銹鋼3~67~11銅1~34~7黃銅1~45~10磷青銅2~56~10銅鎳鋅合金2~56~10鋁（軟）1~34~8鋁（硬）2~56~10高導磁鐵鎳合金2~56~844沖剪加工間隙的重要性1.間隙對產品品質的影響 間隙是影響衝裁件品質的主要因素之一2.間隙對沖剪力的影響 間隙增大衝剪力降低（但影響不是很大）間隙增大模具脫料力減小（影響比較顯著）。3.間隙對模具壽命的影響 模具壽命分為刃磨壽命和模具總壽命。 模具失效的原因一般有：磨損、變形、崩刃、折斷和漲裂。 小間隙將使磨損增加，甚至使模具與材料之間產生粘結現象，並引起崩刃、凹模脹裂、小凸模折斷、凸凹模相互啃刃等異常損壞。

所以，為了延長模具壽命，在保證衝壓件品質的前提下適當採用較大的間隙值是十分必要的（間隙過大將造成較大毛邊／刺）。要如何解決毛邊問題45去除毛邊的方法（一）導角46去除毛邊的方法（二）拉削剪切拉削刀47去除毛邊的方法（三）上下剪切48沖剪成品設計注意事項（一）49沖剪加工注意事項（二）50沖剪加工注意事項（三）51沖剪加工注意事項（四）一般（t=鈑厚）精密（t=鈑厚）圓形方形圓形方形硬鋼1.3t1.0t0.5t0.4t軟鋼、黃銅1.0t0.7t0.35t0.3t鋁0.8t0.5t0.3t0.28t常用鈑材之最小沖孔直徑52非金屬材料之沖剪材質注意事項加熱剪斷熱可塑性、硬化性樹酯加熱溫度、加熱速度、材料之胚隙寬度及支持條件（亦有視於低溫剪斷較佳之材料）使用刀刃切斷紙、橡膠、皮革、軟木、薄板、熱可塑性樹酯使用無溝槽下墊精密剪斷修邊熱可塑性、硬化性樹酯加工裕度及間隙光製沖剪熱可塑性樹酯刀刃之弧度及間隙高速剪斷熱可塑性樹酯剪斷速度及間隙精密沖剪熱可塑性、硬化性樹酯壓板形狀與模具構造特殊剪斷振動式上下沖剪超音波振動沖剪壓縮剪斷加熱沖剪熱硬化性樹酯、肥粒鐵需用專用車床或特殊之模具構造53影片欣賞高速沖壓ComposidieMetalStamping.avi兩件式鐵殼沖壓

2件式沖壓料帶說明.mpg

2件式連續沖壓1.mpg

連續模沖壓動畫.MPG一般板金連續模一般鈑金連續模拍攝1.MPGNC折床SheetMetalShearing&Bending.mp4桌上型沖床案例SinglestrokeTabletCompressionMachine.mp4沖壓模具與製程SheetMetalStampingDies&Processes.mp454Q&A55彎曲加工與模具構造56彎曲加工之型式57V型彎曲模構造58模具的基本條件設定59彎曲形狀與模具的關係60尺寸不均與扭曲

沖模左右肩部的R值不同沖模左右肩部的表面粗造度不同沖頭與沖模的配合有扭曲現象61L型彎曲模簡易構造62模具的基本條件設定63沖模彎曲R值小的問題64沖頭與沖模間隙的關係65U型彎曲模簡易構造66U型彎曲時的問題折彎回彈變形折彎加工變形低彎曲高度加工的變形毛邊面的彎曲裂痕輪廓形狀與毛邊面彎曲變形與裂痕67回彈變形（一）68回彈變形（二）69回彈變形（三）70低彎曲高度的變形71彎曲高度的限制72取料方向與彎曲方向之選擇73常用材料之最小彎曲半徑材質退火材(O材)硬化材(H材)與軋延方向成直角與軋延方向相平行與軋延方向成直角與軋延方向相平行SPCC00.4t0.4t0.8tSPCD00.4t0.4t0.8tSPCE00.2t0.2t1.0tS35C0.3t0.8t0.8t1.5tSK41.2t2.0t2.0t3.0tSUS3040.5t1.0t1.0t1.8tA110000.2t0.3t0.8tA2024（軟質）t<3,0t>3,0.5tt<3,0.2tt>3,1.0t1.5t2.5t銅00.2t1.0t2.0t黃銅00.2t2.0t12t74彎曲加工的變形（一）75彎曲加工的變形（二）76彎曲加工的變形（三）77毛邊面的彎曲裂痕78輪廓形狀彎曲裂痕79成型的相關解決對策80回彈變形的解決對策（一）81回彈變形的解決對策（二）82回彈變形的解決對策（三）83彎曲變形解決對策（一）84彎曲變形解決對策（二）85防止彎曲裂痕的對策（一）86防止彎曲裂痕的對策（二）87彎曲加工之應用-摺緣加工88摺緣加工不良現象與其對策（一）89摺緣加工不良現象與其對策（二）90抽製加工與模具構造91抽製加工的各部位名稱92抽製加工的程序93抽製模具的各部位名稱94孔環抽製與伸展抽製95抽製成型的應用-抽孔凸緣

-多用於螺絲鎖固96孔凸緣的設定條件（一）97孔凸緣的設定條件（二）98孔凸緣的設定條件（三）99孔凸緣的設定條件（四）100鈑厚與間隙的關係K0值軟鋼鈑0.6~0.45黃銅鈑0.45鋁鈑0.29101孔凸緣的加工極限沖頭直徑／下腳孔直徑發生龜裂發生中間變細完全成型深抽製鋼鈑4.0以上3.9~2.62.5以下普通鋼鈑3.8以上3.7~2.52.4以下黃銅（軟）4.0以上3.9~2.42.3以下鋁（軟）6.0以上5.9~3.53.4以下鋁（硬）3.5以上3.4~2.42.3以下102折彎成型結構補強

-加強肋（一）103折彎成型結構補強

-加強肋（二）104加強肋的位置與變形105防止板材變形之結構補強

-加強溝106加強溝的標準尺寸107壓縮加工10