1、衝壓工藝（一）第一章 簡述沖壓是利用沖模在壓力機上對板料施加壓力使其變形或分離，從而獲得具有一定形狀、尺寸的零件的一種壓力加工方法。沖壓主要用于加工板料零件，所以有時好叫板料沖壓。常溫下進行的板料沖壓叫冷沖壓。第一節 衝壓加工的特點沖壓與其它加工方法比較，具有下列優點： 應用范圍廣，可沖壓金屬材料，亦可沖壓非金屬材料；可加工小型制件，也可加工大型制件；可獲得一般形狀的零件，也可獲得其它加工方法難以加工或無法加工的制件。 沖壓是一種高效率的加工方法。大型沖壓件的生產率可達每分種幾件，高速沖壓的小件可達每分鐘百件。 沖壓件不但能夠滿足使用要求，并且還具有重量輕、剛度好和外表光滑等特點。 沖壓生產的

2、材料利用率高，一般可達70-85%。 操作簡單，便于組織生產。 在大批量生產的條件下，沖壓件的成本較低。 由于沖壓所用毛坯是板料或卷料，一般又是冷態加工，所以在大量生產的情況下，較易實現機械化或自動化。國此，在現代的制造業中，沖壓工藝被得到廣泛的應用。板料沖壓主要的缺點如下： 模具制造周期長，費用高。因此，在小批量生產中受到一定的限制。 沖壓適于批量生產，且大部分是手工操作，這樣如果不重視安全生產和缺乏必要的防護裝置，就易發生事故。因此，提高沖壓操作的機械化和自動化，減輕勞動強度，確保安全生產，是一個很重要的問題。第二節 衝壓工序的基本分類由于沖壓加工零件的形狀、尺寸和精度要求不同，各企業生產

3、規模和生產條件各異，因此，沖壓的方法是多種多樣的。根據材料的變形特點及工廠現行的習慣，沖壓的基本工序可分為分離與塑性變形兩類。分離工序是使沖壓件與板料沿要求的輪廓線相互分離，并獲得一定的斷面質量的沖壓加工方法。塑料變形工序是使沖壓毛坯在不破壞的條件下發生塑料變形（通常又分為彎曲、拉深、成形三類），以獲得要求的制件形狀和尺寸精度的沖壓加工方法。具體分類見下表。分離工序分類工序名稱 特點及常用范圍 實例 切斷 用沖模切斷板料，切斷線不封閉。 桶箍截斷 落料 用沖模沿封閉線沖切板料，沖下來的部分為制件。 桶蓋落料 沖孔 用沖模封閉線沖切板料，沖下來的部分為廢料。 桶口沖孔 切口 在毛坯或半成品上，沿

4、不封閉線沖缺口，切口部分發生彎曲。 桶底透氣口 修邊 將制件邊緣部分切掉。 噴霧罐蓋切邊 剖切 把半成品切開成兩個或幾個制件。 桶箍分切 塑性變形工序分類工序類型 工序名稱 特點及常用范圍 實例 彎曲壓彎把板料彎成一定角度和形狀。桶口件 卷圓把板料端部卷圓。鎖耳 扭曲把制件扭轉成一定角度。折彎在折彎機上進行折彎成各種形狀的彎曲件。滾壓通過一系列軋輥把平板卷料滾彎成復雜形狀。桶箍成形 曲彎把毛坯或半成品在曲彎機上彎成一定形狀的制件。拉彎使毛坯在拉伸狀態下進行彎曲，適用于曲率半徑很大的彎曲件。拉深拉深把平板形毛坯或半成品件制成空心制件，壁部厚度基本不變。桶蓋拉深 變薄拉深把空心制件拉深成側壁比底部

5、薄的制件。成形翻孔把制件上孔的邊緣翻出豎立的邊緣。桶口翻孔 翻邊把已成形的制件外緣，翻出圓弧或曲線狀的豎立邊緣。桶身翻邊 擴口把空心制件的口部擴大。縮口把空心制件的口部縮小。桶口縮徑 成形毛坯或制件局部產生拉伸或壓縮變形，形成凸出或凹入的形狀。提梁 卷邊把空心件的邊緣卷成一定形狀。桶口卷管 脹形把制件的中部脹起，呈凸肚形。桶身脹形 旋壓把平板形坯料用小滾輪旋壓出一定形狀。（分變薄與不變薄兩種）桶蓋預卷 整形把形狀不大準確的制件校正成形。噴霧罐蓋 校平校平制件的平直度。板料開平 壓印在制件上壓出文字或花紋，只在制件厚度的一個平面上有變形。桶蓋壓字 在實際生產中，為了提高生產效率和產品質量，往往以

6、復合工序的形式出現。如落料沖孔、落料拉伸、修邊沖孔工序等。 第二章 衝壓的材料準備第一節 衝壓用材料一、概述沖壓用材料與沖壓工藝的關系非常密切。材料質量的好壞，將直接影響沖壓工藝過程的設計和沖壓件質量，甚至影響組織均衡生產。同時，沖壓件材料的費用，約占沖壓件成本的60-85%，從經濟上看，正確地選擇材料也是很重要的。沖壓用材料，除了必須保證足夠的強度以滿足產品使用性要求外，還要滿足沖壓工藝的要求。因此，從工藝的角度出發，存在著一個材料選用問題。例如同是08鋼，就有不同的拉深級別和精度等級。不同的拉深級別，表示不同的極限變形程度，它直接影響拉深成形等工序的質量；不同的精度等級，有不同的公差帶。公

7、差帶范圍的大小與彎曲、校平等工序的質量密切相關。因此，這就存在著選用哪一級最合理的問題。綜上所述可以看出，沖壓用材料對于沖壓工藝來說，是一個非常重要的因素。合理地選擇材料，對提高產品質量，減輕零件重量，減少材料消耗，降低生產成本，保證均衡生產起到重要的作用。二、沖壓工藝對材料的要求沖壓工藝對材料的主要要求如下： 應具有良好的塑性材料塑性高低對完成沖壓工藝過程有很大的影響。在變形工序中（如壓彎、拉深、成形等），塑性好的材料，允許的變形程度大。這樣可減少因材質不良而產生的廢品。塑性指標一般常用冷彎試驗（彎心直徑）及杯突試驗（杯突值），延伸率和屈強比來衡量。彎心直徑越小，杯突值越大，延伸率越大，屈強

8、比越小，則塑性越好。 鋼板應具有好的表面質量 表面無缺陷 鋼板表面應光潔平整，無缺陷。如有擦傷、麻點、劃痕等缺陷，在沖壓過程中，有缺陷部位易產生應力集中而引起破裂。 表面平整 材料表面如翹曲不平，影響剪切。沖壓時，也會由于定位不穩而造成廢品，或因沖裁過程中鋼板變形展開而損壞沖頭。 表面無銹 如鋼板表面有銹，不僅對沖壓不利，并將嚴重地影響模具壽命，而且還影響后續焊接、涂漆工序的正常進行。 厚度公差應符合規定材料厚度公差應符合有關技術標準規定，因為一定的模具間隙，適應于一定的毛坯厚度。厚度超差則影響產品質量，過薄則回彈難以控制，過厚會拉傷制件表面，甚至會損壞設備和模具。三、材料的種類從工藝角度，習

9、慣上有以下幾種分法。 按鋼板的品質高低分 普通碳素鋼板。這類鋼板保證機械性能供應的叫A類鋼，牌號有A1、A2A7等。保證化學成分供應的叫B類鋼，牌號有B1、B2B7等。 優質碳素結構鋼。同時保證化學成分和機械性能，牌號分為兩組：第一組，普通含錳（Mn）量鋼，牌號有05F、08F、10F、10、15F、15、20F、20、25、30、3585等；第二組，較高含錳量鋼，牌號有15Mn、20Mn70Mn。另外還有塑性好的普通低合金高強度熱軋、冷軋鋼板，鋼號有09Mn、09MnR、16Mn、16MnR、10Ti、13MnTi等。普通碳素鋼，用于平板類零件或變形量小的簡單零件。優質碳素結構鋼板，主要用于

10、復雜的彎曲件、拉深件和成形件。普通低合金高強度鋼多用于受力復雜的關鍵零件，它不僅能提高零件壽命，還能減薄零件厚度，減輕重量，節省材料和降低成本。按制造方法分 鋼板一般分為熱軋鋼板和冷軋鋼板。熱軋鋼板是坯料在加熱狀態下軋至所需要的尺寸；冷軋鋼板是坯料在熱軋狀態下軋至一定厚度，然后再在常溫狀態下軋至所需尺寸。按軋制的形態分 鋼板 為沖壓使用最廣泛的材料，規格尺寸按“GB”、“YB”標準規定，在大量使用鋼板的單位，大多數按專用規格尺寸訂貨供應。 鋼帶（卷鋼） 鋼廠將鋼板成卷成卷料直接供應，或將卷料縱向切成一定寬度的窄鋼帶供應。 扁鋼 厚度多數為3-8毫米的熱軋扁條料，其特點是兩側面為弧狀。四、材料檢

11、驗為了保證產品質量和生產正常進行，進廠的材料必須按“GB”、“YB”及協議書進行復驗。只有經復驗合格的材料才允許投入生產。 沖壓板料的主要檢驗內容 外觀檢驗 檢驗表面有無缺陷、外廓尺寸、厚度公差、瓢曲度和側彎等。 機械性能檢驗 主要進行拉伸試驗，測定強度極限、屈服極限、延伸率等。 化學分析 分析鋼中的碳、硅、錳、磷、硫等元素的含量。 金相分析 判定晶粒度大小和均勻程度；判定游離滲碳體和帶狀組織的級別；判定有無魏氏組織的存在；觀察有無縮孔和雜質。 工藝性能檢驗 主要進行冷彎試驗和杯突試驗。 鋼板標記方法鋼板標記舉例：鋼號20，尺寸精度B，鋼板尺寸7501500毫米，表面質量組別II，拉伸級別S級

12、，則標為：第二節 剪切下料在板料沖壓中，剪切是最基礎的工序之一。剪切的任務是根據沖壓工藝的要求，將板料剪成適合沖壓工序的片料、條料或其它形狀的毛坯。合理地選擇剪切設備，正確地排樣以及提高剪切工作機械化、自動化程度，對提高剪切件質量、提高生產效率、改善勞動條件、提高材料利用率、降低生產成本都有著重要的意義。 剪切方式根據生產批量的大小、所剪的幾何形狀和尺寸大小的不同，板料剪切通常采用以下幾種方式： 手剪與如剪 用于單件生產的下料或半成品的修整工作。手剪適用于1毫米以內厚的板料。臺剪適用于-2.0毫米厚的板料。 卷鋼比鋼板料價格低。開卷線上的剪切，可根據工藝要求，采用不同形式的自動下料機組。例如，

13、縱向機組是將寬料剪成窄卷料。工藝流程為：寬卷料開卷多輥校平圓盤剪縱剪條料成卷。橫剪機組是將寬卷料按工藝要求剪成不同形式的片料。一種是專用剪切機剪切成矩形片料，其工藝流程為：寬卷料開卷多輥校正剪斷（專用剪切機或飛剪）；另一種是使用壓力機落料，其工藝流程為：寬卷料開卷多輥校正壓力機落料。在這種橫剪機組上，通過更換沖模，可以沖壓任何形狀的毛坯，可以多排或混合下料。 剪切力在一般情況下，是不需要計算剪切力的。因為在剪床規格中，已給出最大剪切厚度，只要被剪料厚不超過允許最大板厚便可以了。但剪床允許的最大剪切板厚在設計中一般是以鋼25-30（即b=50公斤/毫米2）的強度極限為依據計算出來的。如果被剪板料

14、的強度大于50公斤/毫米2，就需對剪切力進行核算，或選擇功率大一檔的剪床剪切。剪切力的計算較為專業，我們在此不再詳細介紹。 剪切件常見缺陷及其原因分析剪切件常見缺陷及原因分析見下表。這些缺陷不僅引起材料消耗的增加，沖壓工序廢品的產生，同時還影響到成形、焊接、裝配等工序質量。剪切件常見缺陷及原因分析剪切缺陷內容 產生的原因 解決方法 1、外形尺寸及形狀超差1、定位和導板不準確2、操作時靠不到位3、板形翹曲度大，有側彎、端頭斜 1、重新調整定位2、認真操作3、采用臨時工藝校直和先剪出一基準面 2、彎曲線與毛坯板料軋紋方向的夾角不對1、操作不認真2、管理不善3、工藝排樣錯誤 1、認真按工藝要求操作2

15、、加強管理3、改進工藝排樣 3、毛刺大1、剪切間隙過大2、剪刃鈍 1、調整刃口間隙2、磨鋒或更換刀片 4、扭曲1、剪床斜角過大2、剪切板料窄而厚 1、調整剪刃角度2、采取校平措施或使用平口剪床 第三章 衝壓工藝第一節 沖 裁沖裁是利用沖模使材料分離的一種沖壓工藝方法，它是切斷、落料、沖孔、修邊、剖切、切口等工序的總稱。根據材料分離形式不同，沖裁工序可分為兩大類：以破壞形式實現分離的一般沖裁，簡稱沖裁；以變形形式實現分離的稱精密沖裁。制桶沖壓件多屬一般沖裁。一、板料的沖裁過程及分析沖裁時，板料的分離過程，按其特點，可分為三個階段。第一階段：毛坯在凸模作用下，表面承受彈性壓縮和彎曲，并略有擠入凹模

16、洞口的情況。板料與凸模、凹模接觸處形成很小的圓角，此時材料內應力沒有超過材料的屈服極限，所以這上階段叫彈性變形階段。第二階段：凸模繼續下降，材料內應力達到屈服極限，部分金屬被擠入凹模洞口，產生塑剪變形，形成光亮帶。由凸模與凹模之間存在著間隙，毛坯發生彎曲和輕微拉伸，材料在凸模和凹模刃口部分產生應力集中，一直到開始出現細微裂紋。這一階段叫塑性變形階段。第三階段：隨著凸模繼續下行，已形成的上、下兩面微裂紋將擴大，并向材料內部延伸。當上下兩條裂紋相遇重合，材料便剪斷分離，開成粗糙的斷裂帶，留在沖裁制件上。以后再向下行，可使已經開始形成的毛刺作不同程度的拉長，最后也留 在沖裁件上。這一階段叫剪斷階段。

17、沖裁斷面的這四個部分塌角、光亮帶、剪裂帶和毛刺在整個斷面上所占的大小比例并非一成不變。它隨材料的種類、狀態、材料厚度和沖裁條件的不同而變化。對塑性差的材料，靠塑性流動而形成的光亮帶和塌角的這兩部分所占比例要小，斷面大部分是剪斷面。而塑性良好的材料，其光亮帶所占比例大，它隨沖裁條件（間隙、刃口形狀和刃口狀態等）的改變而改變。如間隙比較大時，光亮帶就要小一些，剪裂部分要大一些，塌角、毛刺也都較大，且弓彎現象也顯著。間隙較小時，光亮帶變大，塌角、斜度、弓彎現象減小。二、沖裁間隙沖裁間隙就是凹模和凸模之間的尺寸差，通常用Z來表示直徑（雙邊）上的間隙數值。 間隙的影響沖裁間隙的大小對沖裁件斷面質量和尺寸

18、精度、沖裁力、卸料力、推件力以及模具壽命均有較大的影響。所以對沖裁工序來說，沖裁間隙是一個極為重要的工藝參數。 間隙對沖裁件斷面質量的影響 如間隙合理，上下面出現的裂紋相互重合，所得斷面光潔、略帶斜度。如間隙過小，上、下面裂紋相互不重合，隔著一定距離，互相平行，最后在其間形成毛刺和層片，并產生兩個光亮帶。如間隙過大，會使薄料拉入間隙中，形成拉長的毛刺，對于厚料，則形成很大的塌角。如果間隙分布不均，則小的一邊形成雙光亮帶，大的一邊則形成很大的塌角。 間隙對尺寸精度的影響沖裁件的實際尺寸與公稱尺寸的差別，反映了沖裁件的尺寸精度，差值越小則精度越高。這個差值包括兩個方面的偏差，一是沖裁件與凸模或凹模

19、尺寸的偏差，一是凸模或凹模本身的制造偏差。沖裁件與凸、凹模尺寸的偏差，主要是制件從凹模內推出（落料）或從凸模上卸下（沖孔）時，由于材料的回彈造成的。偏差可能是正的，也可能是負的。影響這個偏差值的因素有：凸、凹模間隙板料性質制件形狀與尺寸。而主要的則是凸、凹模間隙。若間隙過大，沖裁時材料的拉伸變形大，沖裁后的回彈會使落料件尺寸縮小，而使孔的尺寸增大。模具制造的精度及結構形式對尺寸精度也有很大的影響。 間隙對沖模壽命的影響沖裁時，板料對凸模與凹模刃口產生側壓力。間隙偏小，側壓力增大，摩擦力也增大，使刃口磨損加劇，使用壽命下降；間隙偏大，毛坯彎曲相應增大，使刃口端面上的壓應力分布不均勻，容易崩刃或產

20、生塑性變形，降低使用壽命。 間隙對沖裁時各種力的影響間隙值增大時，沖裁力有一定程度的減小，卸料力和推料力也隨之降低。反之，各種力均隨之增加。 間隙的選擇凸、凹模間隙對沖裁件質量、沖裁力、模具壽命都有很大的影響。因此。在設計制造模具時，一定要選擇一個合理的間隙。但是分別以斷面質量、尺寸精度、沖裁力等方面的要求各自確定的鴿合理間隙并不是同一數值。同時，要考慮模具的制造偏差及磨損。所以設計制造時通常是選擇一個適當的范圍作為合理間隙，只要間隙在這個范圍內就可沖出良好的制件。這個范圍的最小值稱最小的合理間隙，最大值稱最大合理間隙。考慮到模具在使用過程中的磨損，制造模具時，要采用最小合理間隙值。確定合理間

21、隙的方法有理論確定法，經驗確定法。也可以直接查表來確定間隙。 間隙方向的確定間隙的方向是根據制件的要求和工序的性質來決定的。落料時，制件尺寸決定于凹尺寸，故應以凹模為基準，間隙取在凸模上。由于凹模在使用過程中會磨損，使落料尺寸增大，因此凹模公稱尺寸應取制件尺寸公差范圍內的較小尺寸，即取接近下偏差的尺寸。沖孔時，制件孔的尺寸決定于凸模尺寸，間隙取在凹模上。考慮使用過程中的磨損，凸模公稱尺寸應取制件孔的尺寸公差范圍內較大的尺寸，即取接近上偏差尺寸。三、沖裁時的各種力 沖裁力沖裁力是指材料分離時的最大抗剪能力。它是由制件的剪切長度、材料厚度、機械性能、沖模的間隙數值與凸、凹模刃口的利鈍狀況決定的。沖

22、裁力是選擇壓力機噸位的重要依據，也是檢驗模具強度所忙必需的數據。 退料力、推出力、頂出力在沖裁中，由于材料在沖裁后發生回彈及材料與凸、凹模間磨擦的存在，使得一部分材料梗塞在凹模洞口內，而余下的材料則緊箍在凸模上，為了退下包在凸模上的材料所需的力叫退料力。順著沖裁方向推出卡在凹模里的料所需的力，叫推出力。逆著沖裁方向頂出卡在凹模時的材料所需的力叫頂出力。 減少沖裁力的方法 波浪刃口平刃口沖裁時，沖裁是同時進行的，工作負荷性質帶有沖擊性，振動大，噪聲大。波浪刃口不是同時沖裁，材料是逐步分離的。因此能減少沖裁力和減少沖裁時的振動和噪聲。采用波浪刃口的缺點是工作行程相對加長，刃口接觸面大，要求垂直度高

23、，工作部分較易磨損。采用波浪刃口時，為了得到平整的制件，落料時，凸模要做成平的，波浪刃口作在凹模上。訓孔時則相反，凹模做成平的，波浪刃口作在凸模上。 階梯凸模在多孔沖裁時，為了減小沖裁力，使沖裁力不同時產生，可將凸模排列成階梯式。階梯式凸模不僅能減少沖裁力，而且在多個直徑相差懸殊、距離又很近的凸模沖孔時，還能避免小直徑凸模由于承受板料變形而產生的擠壓力所造成的折斷或傾斜，從而減少磨損、提高壽命。所以一般將直徑小的凸模作成短的，但在邊續模中，則將不帶導正銷的凸模作成短。各階梯凸模的分布應注意對稱，并使其各瞬時的沖裁合力接近壓床的壓力中心，以避免沖壓過程中壓力機械承受的偏載荷過大而引起不正常的磨損

24、。四、提高沖裁件質量的方法在一般沖裁中，由于間隙的作用，沖裁斷面不可避免地存在著帶有斜度的剪裂帶。斜度的大小與間隙的大小成正比。在正常的情況下，沖裁斷面只有三分之一厚度表面為光潔的剪切面，其余均為粗糙的斷裂面。當沖裁件的剪切面作為工作表面或裝配表面時，采用一般沖裁工藝就不能滿足使用要求。因此，必須采用特種沖裁方法，以滿足產品尺寸的精度和截面光潔度的要求。下面介紹幾種提高沖裁件質量的方法。 整修整修的目的，就是切除帶有斜度的剪裂帶來代替切削加工，一般是采用小間隙或負間隙。整修的優點是可獲得較高的精度和光潔度，制件的塌角和毛刺也小。缺點是定位要求高，切屑不易排除，效率低于精沖。 擠光擠光是一種無切

25、屑的加工方法，目的與整修相同。它是利用凹模上的反錐擠光制件斷面。擠光后的質量低于整修和精沖，效率低于精沖。 小間隙圓角刃口沖裁采用小間隙圓角刃口的沖裁方法，沖孔時，凸模做成圓角；落料時，凹模做成圓角。小間隙圓角刃口沖裁的目的是增強壓應力，減輕應力集中現象，提高材料塑性，抑制沖裁過程中的裂紋，使制件不產生撕裂帶，從而獲得光潔的斷面。但塌角、毛刺較大。 負間隙沖裁負間隙沖裁是用比凹模直徑大的凸模和采用直徑大的凹模圓角半徑的凹模進行沖壓的方法。它帶有正擠壓的加工性質，所以又稱擠壓沖裁。 往復沖裁往復沖裁具有毛刺小、圓角帶小、剪斷帶寬等優點。往復沖裁的過程：第一步沖裁深度一般為料厚的25%，第二步反方

26、向沖下制件。由于斷面采到側壓力，成為壓縮沖裁，所以能得到良好的斷面。缺點是模具結構比較復雜。 精密沖裁精沖是提高制件質量經濟而有效的方法。其工藝過程為：起始位置；模具閉合，壓料圈、頂料器壓緊毛坯；在壓料力和頂料反力的作用下沖裁；沖裁完畢；模具開啟，從凸模上卸下余料，從凹模內推出制件；取下次制件和余料，并送料，準備下一循環。精沖的要領是使毛坯在沖裁過程避免出現剪裂而產生塑性剪切，并使制件和板料在沖裁過程中始終保持為一個整體，直到終了才分離。在精沖模具上采用小間隙和帶有小圓角的凹模刃口，并用V形環強力壓料。這樣，在沖裁過程中，在壓料力、沖裁力和頂料反力的作用下，毛坯的變形區處于三向受壓狀態，提高了

27、沖裁周界材料的塑性，消除了材料剪切區的拉應力，避免了在沖裁結束前制件和板料的分離，防止材料在沖裁過程中的拉伸流動，從而達到了精沖的目的。五、沖裁件常見缺陷及其原因分析沖裁件常見的缺陷有：毛刺、制件表面翹曲不平，尺寸精度超差等。 毛刺在沖裁加工中，產生不同程度的毛刺，一般來講是很難避免的。其影響因素有以下幾方面。 間隙 沖裁間隙過大、過小或不均勻，均可產生毛刺。造成間隙過大、過小和不均勻的因素有： 模具工作部分的尺寸精度不符合沖模圖紙的規定。 凸模或凹模有反梢（反錐），使沖裁過程中的間隙發生了變化。 導向部分間隙大。如導柱與襯套的配合間隙或斜楔沖裁的導向板間間隙過大均能引起沖裁過程中間隙的變化。 裝配誤差。如凸模與凸模固定板裝配垂直，或者凸模與固定板孔配合部分已磨損，或者是固定凸模或凹模位置的定位銷位置不準，都會造成凸模與凹模相對位置發生偏差而使間隙不均。 安裝誤差。如沖模上下底板表面在安裝時未擦干凈，或上模螺釘緊固不當而引起工作部分傾斜。 沖模結構不合理。如沖模或沖模工作部分剛度不夠，在沖裁過