不銹鋼板材沖壓是利用沖模使板材產生分離或成型的加工方法。沖壓一般是冷態,即室溫下進行,當在線亞洲日產一區二區:不銹鋼板坯料厚度大于8~10mm時,就需要在加熱的情況下再成型。沖壓成(cheng)型(xing)(xing)廣泛應(ying)用于航(hang)天、航(hang)空、汽車、儀表等構件的(de)成(cheng)型(xing)(xing)加(jia)工。沖壓過程中,在線亞洲日產一區二區:不銹鋼薄板的邊部由壓邊圈夾持,在凸模和凹模共同作用下,使薄板坯料向凹模移動產生塑性變形,將平板坯料加工成所需要的形狀零件。薄板拉深成型,如圖4-1所示。薄板脹形成型,見圖4-2。成型過程中金屬板料向凹模移動的量,是由沖模壓環的壓力大小所控制的。

沖壓成型的特(te)點(dian):
①. 可沖(chong)壓出成型形狀復雜的(de)沖(chong)壓件,而且廢料少;
②. 產(chan)品具有足夠高的(de)(de)精度和較(jiao)低的(de)(de)表面粗糙度,而且(qie)互(hu)換性好(hao);
③. 沖壓件(jian)重量輕,材料消(xiao)耗(hao)少,強度、剛性(xing)高;
④. 操(cao)作簡單,便于自動化,生產效率高;
⑤. 模具復雜,適于大批量生產(chan)。
進行沖(chong)壓加工(gong)的(de)(de)設備一(yi)般包括有:下料(liao)的(de)(de)剪機;沖(chong)壓成型的(de)(de)沖(chong)床。
一、分(fen)離工(gong)序(xu)
分離工序是(shi)使坯料(liao)的一(yi)部分與另一(yi)部分相互分離的工序,通常
又(you)稱為落料(liao)及沖孔(沖裁)。
坯料的沖裁按封(feng)閉輪廓分(fen)離可分(fen)為:
①. 落料: 被分離的(de)部分為(wei)成品,而周邊為(wei)廢(fei)料。
②. 沖孔: 被分離的部分為廢料,而(er)周邊是成品。
1. 沖裁變(bian)形過程
常用(yong)金屬(shu)材料(liao)的沖裁過程大致可以(yi)分成以(yi)下三個階段。
①. 彈性變形階(jie)段
沖頭接觸板料(liao)后,開始壓縮(suo)材料(liao),并使材料(liao)產生彈(dan)性(xing)(xing)壓縮(suo)、拉(la)伸與彎(wan)曲(qu)等變形。這時沖頭略擠入(ru)(ru)材料(liao),材料(liao)的(de)另一側也略擠入(ru)(ru)凹模(mo)(mo)(mo)。隨著沖頭繼續壓人,材料(liao)內的(de)應力(li)達到彈(dan)性(xing)(xing)極限。此時,凸(tu)模(mo)(mo)(mo)下的(de)材料(liao)略有彎(wan)曲(qu),凹模(mo)(mo)(mo)上的(de)材料(liao)則向上翹(qiao)。間隙越(yue)大,彎(wan)曲(qu)和上翹(qiao)越(yue)嚴重(zhong)。
②. 塑性變形階(jie)段(duan)
當沖(chong)頭繼續壓入(ru),壓力(li)(li)增加,材(cai)料(liao)內(nei)的(de)(de)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)達(da)到屈(qu)服極限時便開始(shi)進(jin)入(ru)塑(su)(su)性變(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)階段(duan)。這時沖(chong)頭擠入(ru)材(cai)料(liao)的(de)(de)深(shen)度逐漸增大(da),即塑(su)(su)性變(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)程(cheng)度逐漸增大(da),材(cai)料(liao)內(nei)部的(de)(de)拉(la)(la)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)和(he)彎(wan)矩都增大(da),變(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)區材(cai)料(liao)硬化加劇,沖(chong)裁(cai)變(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)力(li)(li)不(bu)斷增大(da),直到刃口(kou)附近的(de)(de)材(cai)料(liao)由于拉(la)(la)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)的(de)(de)作用出現微裂紋時,沖(chong)裁(cai)變(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)力(li)(li)達(da)到最大(da)值。材(cai)料(liao)出現微裂紋,說(shuo)明材(cai)料(liao)開始(shi)被破壞,因而塑(su)(su)性變(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)階段(duan)告終(zhong)。由于存在(zai)沖(chong)模間隙,這個階段(duan)中除了剪切(qie)變(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)處(chu),沖(chong)裁(cai)區還產生彎(wan)曲和(he)拉(la)(la)伸(shen),顯然(ran)間隙越大(da),彎(wan)曲和(he)拉(la)(la)伸(shen)也越大(da)。
③. 斷裂分(fen)離階(jie)段
沖頭仍然不斷(duan)地繼續壓人,已形成的上、下(xia)微裂(lie)紋逐漸擴(kuo)大(da)并向材料內延伸,當上、下(xia)兩裂(lie)紋相遇(yu)重合(he)時(shi),材料便被剪斷(duan)分離。
沖裁過程的變(bian)形是很復雜的,除了剪切變(bian)形外,還(huan)存在拉深、彎曲、橫向擠壓等變(bian)形。所以(yi),沖裁件及廢料的平(ping)面不平(ping)整,常(chang)有翹(qiao)曲現(xian)象。
2. 凸、凹(ao)模(mo)間隙
凸、凹模(mo)間隙的(de)大小直接影響斷(duan)面質量(liang)、模(mo)具(ju)壽命、卸(xie)料力(li)、推件力(li)、沖裁力(li)和(he)沖裁件的(de)尺寸精度,因(yin)此(ci)必須嚴格(ge)掌(zhang)握和(he)控制。
間隙過(guo)大(da):①. 材料拉(la)應(ying)力大(da),塑性變(bian)形階段過(guo)早結束(shu);②. 亮(liang)帶小(xiao),剪裂帶、毛刺(ci)大(da);③. 卸料力和推件力小(xiao)。
間隙過(guo)小(xiao):①. 壓應(ying)力大(da)、拉應(ying)力小(xiao),可抑(yi)制(zhi)裂紋(wen);②. 凸(tu)模(mo)刃口裂紋(wen)正(zheng)常向外,毛刺增(zeng)(zeng)大(da);③. 凸(tu)模(mo)與沖孔、凹模(mo)與落料之間摩擦增(zeng)(zeng)大(da);④. 降低模(mo)具壽(shou)命。
總之,沖(chong)裁(cai)(cai)件(jian)斷面質量要求較高時(shi),應選用(yong)較小間隙(xi);沖(chong)裁(cai)(cai)件(jian)斷面質量無(wu)嚴格要求時(shi),可(ke)選用(yong)較大(da)間隙(xi)。一般(ban)來(lai)說間隙(xi)范(fan)圍在5%~10%的板厚,既可(ke)以提(ti)高沖(chong)裁(cai)(cai)件(jian)斷面質量,還(huan)有利(li)于提(ti)高沖(chong)模(mo)壽命。
3. 凸、凹(ao)模刃口(kou)尺寸確定(ding)及沖(chong)床(chuang)噸(dun)位的選擇
沖(chong)孔模(mo):①. 以沖(chong)孔件來確定凸模(mo)尺寸,考慮磨損,凸模(mo)選孔的(de)最大尺寸(公差允許內(nei));②. 以凸模(mo)為基(ji)準,加上間隙(xi),設計凹模(mo)。沖(chong)裁(落料)
模具(ju):①. 以沖裁料件來確定(ding)凹模刃(ren)口尺(chi)(chi)寸(cun),考慮凹模的磨損和沖裁精(jing)度,凹模刃(ren)口尺(chi)(chi)寸(cun)取(qu)公(gong)差(cha)范圍最(zui)小值;②. 以凹模尺(chi)(chi)寸(cun)為基準,減(jian)去間隙,設計沖模。
沖床(chuang)噸位的選擇(ze):在選擇(ze)沖床(chuang)噸位時,應以(yi)模具(ju)強度為依據。
平刃(ren)沖模的沖裁力(li)P為:
P=KLδτ,N 式中(zhong) L-沖裁周邊長度(du),mm; δ-坯料厚度(du),mm; τ-抗(kang)剪強度(du),MPa; K-系數,間隙不均,刃口鈍化等。
4. 沖裁件(jian)的排樣
沖(chong)裁時沖(chong)裁件的(de)排樣(yang)是一項(xiang)精(jing)細的(de)工作(zuo),排樣(yang)既(ji)要(yao)保(bao)證沖(chong)裁質(zhi)量,還要(yao)做到(dao)不浪費原材料。
①. 排樣合(he)理(li),可(ke)以提高材料利(li)用率。
無搭邊(bian)排樣:落料(liao)(liao)件形狀(zhuang)的一(yi)個邊(bian)作(zuo)為另一(yi)個落料(liao)(liao)件邊(bian)緣,材料(liao)(liao)利用(yong)率高,尺寸不(bu)(bu)準,毛刺不(bu)(bu)在(zai)同(tong)一(yi)平面上。
有(you)搭(da)邊排樣:各(ge)落料件之間有(you)一定尺寸的距離(li),毛刺(ci)小,并在同一平面上,尺寸精確,但(dan)造(zao)成(cheng)一定材(cai)料的浪費。
②. 修整(zheng)
利用修整模沿沖裁(cai)件外(wai)緣或內孔(kong)刮削一層薄金屬,以切掉普(pu)通(tong)沖裁(cai)時,在(zai)沖裁(cai)件斷面上(shang)存留的(de)剪(jian)裂帶、毛(mao)刺,提高沖裁(cai)件的(de)尺寸精度和降低表(biao)面粗(cu)糙度。
外緣修整(zheng):修整(zheng)沖裁件外形。內緣修整(zheng):修整(zheng)沖裁件內孔。與(yu)切削加工相似,間隙(xi)(xi)小,可(ke)采用負間隙(xi)(xi),凸模(mo)大于凹模(mo)。精度(du)達IT6~IT7,表面粗糙度(du)為Ra為0.8~1.6μm(V7~V8)。
③. 切斷(duan)
用剪床或(huo)沖模把板料沿不(bu)封閉輪(lun)廓進行分離的工序。
剪切:一般條料是由大板料剪成。
沖模:生產(chan)用于(yu)形狀簡單(dan)、精(jing)度要求不高的(de)平(ping)板(ban)件。
二、變形工(gong)序
變形工序是使坯料的一(yi)(yi)部(bu)分(fen)相對于另一(yi)(yi)部(bu)分(fen)產生位(wei)移,而且不(bu)發生破(po)裂的工序。使坯料發生變形的工序包括有:拉深、彎(wan)曲、翻邊、成型等(deng)。
1. 拉深
拉深是利用專(zhuan)用模具將沖裁或剪裁后所得到(dao)的(de)(de)平板(ban)坯料制成開口的(de)(de)空心件的(de)(de)一種沖壓(ya)工藝方法。
其特點(dian)是板料在凸模(mo)(mo)的帶動(dong)(dong)下(xia),可以(yi)向(xiang)凹(ao)模(mo)(mo)內流動(dong)(dong),即依靠材料的流動(dong)(dong)性(xing)和延伸率成(cheng)型,如圖4-1所(suo)示(shi)。
拉深(shen)可(ke)分為無壓(ya)邊圈拉深(shen)和有壓(ya)邊圈拉深(shen)兩種(zhong)。只有當法蘭(lan)尺寸保證不會起皺時,才有可(ke)能完(wan)成無壓(ya)邊圈拉深(shen)。毛坯越(yue)(yue)厚(hou),法蘭(lan)就(jiu)越(yue)(yue)不易失穩(wen)。首次拉深(shen)不起皺的條件是:
D-d≤(18~22)δ 式中 D--毛坯直徑(jing),mm; d--成型直徑(jing),mm; δ-毛坯厚度,mm.
對于有壓(ya)邊圈的(de)拉深,由(you)于拉深過程中毛坯邊緣變厚,所以壓(ya)邊的(de)力不(bu)可(ke)能均勻(yun)地(di)分布在法蘭的(de)面積上,,而是(shi)集中于距毛坯邊緣一定距離(li)的(de)環形(xing)面積上,其他部分則無壓(ya)邊力作(zuo)用。
拉(la)深過程:①. 直徑為D的(de)坯(pi)料平板(ban)放置在凹模上;②. 凸模向下運動,板(ban)坯(pi)料被(bei)拉(la)入凸、凹模的(de)間隙中,形成空心(xin)零(ling)件。
受(shou)力(li)(li)分(fen)析(xi):底部(bu)(bu)是(shi)不變形的(de),只起傳遞拉力(li)(li)的(de)作用(yong),所以其厚(hou)(hou)(hou)度基本(ben)不變。壓環(huan)圈部(bu)(bu)分(fen)在拉力(li)(li)的(de)作用(yong)下,厚(hou)(hou)(hou)度略減小。法(fa)蘭部(bu)(bu)分(fen)由于(yu)切向(xiang)受(shou)壓力(li)(li)作用(yong),所以會(hui)變厚(hou)(hou)(hou)。底角部(bu)(bu)分(fen)受(shou)拉力(li)(li)作用(yong),故會(hui)變厚(hou)(hou)(hou)。
2. 拉(la)深中的廢品
①. 拉裂
當應力大于材(cai)料的(de)抗(kang)拉強(qiang)度時,在(zai)無(wu)底角(jiao)部分會發生拉裂(lie)。
產生拉(la)裂(lie)的影(ying)響因素如下:
a. 凸(tu)凹(ao)模(mo)(mo)的(de)圓(yuan)(yuan)角(jiao)半徑(jing)(jing):圓(yuan)(yuan)角(jiao)半徑(jing)(jing)過(guo)于小,也就是凸(tu)凹(ao)模(mo)(mo)與坯料接觸(chu)的(de)棱角(jiao)不(bu)可太鋒利,否則易拉裂。凸(tu)凹(ao)模(mo)(mo)的(de)圓(yuan)(yuan)角(jiao)半徑(jing)(jing):rm=108(板厚);ra=(0.6~1)rm
b. 凸凹(ao)模(mo)間隙:間隙過小,模(mo)具(ju)與拉深(shen)件間的(de)摩擦力增(zeng)大,極易拉裂工件,同時擦傷工件表面,降低模(mo)具(ju)壽命(ming)(磨損(sun)大)。一般要求,間隙=(1.1~1.2)δ.當間隙過大時,極易造成(cheng)工件起皺。
c.拉(la)深系(xi)數m:m=d/D(d為工(gong)件直(zhi)徑(jing);D為坯料(liao)直(zhi)徑(jing))。
拉(la)深(shen)(shen)(shen)系數是用來(lai)衡量拉(la)深(shen)(shen)(shen)變(bian)形(xing)程(cheng)度的(de),m越小(xiao),變(bian)形(xing)越大(da),易于拉(la)深(shen)(shen)(shen),材料的(de)塑性好,m值相(xiang)對會小(xiao),一般來(lai)說,m≥0.5~0.8 時易于塑性變(bian)形(xing),若m過(guo)小(xiao),則應采取多次拉(la)深(shen)(shen)(shen),方(fang)可(ke)完成拉(la)深(shen)(shen)(shen)作業,多次拉(la)深(shen)(shen)(shen)時要進(jin)行中間退火。在兩次拉(la)深(shen)(shen)(shen)之間進(jin)行退火,以消除拉(la)深(shen)(shen)(shen)過(guo)程(cheng)中的(de)加工硬(ying)化。
②. 起皺
法蘭受切向壓(ya)力起皺(zhou),起皺(zhou)后坯料拉(la)不進凹(ao)模(mo);在凹(ao)模(mo)入口處,拉(la)裂(lie),若能拉(la)人,產(chan)品側壁就會(hui)有痕(hen)跡。
影(ying)響因素:8/D(8為(wei)板厚,D為(wei)坯料直(zhi)徑)比值小,起皺(zhou)。
起皺(zhou)防止方法:拉深時,采用壓邊環(huan)。
③. 毛(mao)坯(pi)尺寸及(ji)拉深力的確定(ding): 按(an)變形前(qian)后板料面積不變,計算毛(mao)坯(pi)尺寸。
④. 法(fa)加(jia)工(gong)(gong)(gong)拉(la)深件(jian): 旋壓件(jian)的成(cheng)型加(jia)工(gong)(gong)(gong),不用沖模(mo),變形小,可以(yi)加(jia)工(gong)(gong)(gong)成(cheng)型很小的工(gong)(gong)(gong)件(jian),如(ru)鋼筆帽等(deng),也(ye)能加(jia)工(gong)(gong)(gong)生(sheng)產大(da)型工(gong)(gong)(gong)件(jian),如(ru)大(da)型容器的封頭(tou)等(deng)。
⑤. 脹形: 局部(bu)變(bian)形:制造加強(qiang)筋,局部(bu)直徑擴大。
脹形(xing)是(shi)利用模(mo)具強迫坯料厚(hou)度減薄和表面積增大,以獲取零件幾何形(xing)狀的(de)沖壓(ya)加工(gong)方(fang)法。特點是(shi)坯料被壓(ya)邊(bian)圈壓(ya)死,不能向凹模(mo)內流動(dong),完(wan)全依靠材料本身(shen)的(de)延伸成型,如圖4-2所示。
3. 彎曲
彎(wan)曲(qu)是在坯料的(de)一(yi)(yi)部分相對(dui)于另一(yi)(yi)部分彎(wan)曲(qu)成一(yi)(yi)定角度的(de)工序(xu)。
影響彎曲(qu)(qu)應(ying)變(bian)量的主要因素有彎曲(qu)(qu)半徑與板厚之比值及(ji)彎曲(qu)(qu)件彎曲(qu)(qu)成型時(shi),外(wai)區受(shou)拉(la)而(er)內區受(shou)壓,卸載(zai)后這些應(ying)力導致(zhi)回彈(dan)。
4. 翻邊
翻(fan)邊(bian)是彎(wan)(wan)曲的變(bian)種(zhong),沿彎(wan)(wan)曲線方向應(ying)變(bian)不相等。沿彎(wan)(wan)曲線為(wei)壓應(ying)變(bian)時稱收縮翻(fan)邊(bian);沿彎(wan)(wan)曲線為(wei)拉(la)應(ying)變(bian)時稱拉(la)伸翻(fan)邊(bian)。彎(wan)(wan)曲線為(wei)圓周的拉(la)伸翻(fan)邊(bian)即變(bian)為(wei)擴(kuo)孔。
翻邊是利(li)用模具把(ba)坯料上(shang)的孔(kong)緣或者外緣翻成豎邊的沖壓(ya)加工方(fang)法(fa),如圖4-3所(suo)示。

在圓孔翻邊(bian)的中間(jian)階(jie)段,即凸模下面(mian)的材料(liao)尚未完全轉移(yi)到側面(mian)之前,如(ru)果停止(zhi)變形(xing),就會得到如(ru)圖4-3所示的成(cheng)型(xing)方式,這種成(cheng)型(xing)方式叫(jiao)做擴孔,生產(chan)應(ying)用中很(hen)普遍(bian)。
圖4-4所示的(de)是帶孔翻(fan)邊時,在(zai)圓孔周(zhou)圍方向延(yan)伸(shen),而在(zai)半徑方向收縮的(de)示意圖。

圖4-5是收縮(suo)翻邊和(he)拉伸(shen)翻邊的(de)示意(yi)圖。

翻邊是在帶孔的板(ban)坯上,用擴孔的方(fang)法獲得凸緣的工(gong)序(xu)。

