模具沖壓產品的工藝分類
基本工序分類
沖壓工藝按其變形性質可以分為材料的分離與成型兩大類。分離工序是指坯料在沖壓力的作用下，變形部位的應力達到抗拉強度以后，是坯料發生斷裂而產生分離，從而獲得所需形狀與尺寸的工件的沖壓工序。成型工序是指坯料在沖壓力的作用下，變形部位的應力達到屈服點，但未達到抗拉強度，使坯料產生塑性變形而不發生斷裂分離，從而獲得所需形狀與尺寸的工件的沖壓工序。
分離工序的類別
分離工序按照其不同的變形機理分為沖裁、整修兩大類。沖裁：指用模具沿沿一定的曲線或直線沖切板料（包括以下幾類）
整修是對沖裁件的斷面部分進行再加工的分離加工方法，整修變形是一種切削機理，其工件的尺寸精度和斷面質量比沖裁件好。
成形工序類別
成形工序較多，包括：彎曲、拉深、翻邊、脹形和擠壓工藝等。（具體如下：）
沖裁
沖裁產品的形態與成型過程介紹
沖裁產品的形態。沖裁產品的的斷面分為：塌角、光亮 帶、斷裂帶、毛刺，這四種形態是在產品沖裁過程中于不同的階段，不同的部位、不同的應力作用下產生的。
如上圖，1塌角 :高度約等于8%T至15%T ；2.光亮帶 :高度約等于15%T至55%T ；3.斷裂帶 :高度約等于35%T至75%T ；4.毛刺 :高度約等于5%T至10%T
1）彈性變形階段受力分析：刃口部分材料受剪切力，力的大小小于彈性極限，若力消失，則材料恢復原始狀態。狀態描述：凸模施加壓 力于材料，材料略擠入凹模刃口。
2）塑性變形階段
受力分析：材料受力由邊及中心 ，逐漸超過彈性極限
狀態描述：凸模進一步深入材料，在本階段沖裁件產生塌角以及光亮帶
3）剪裂階段
受力分析：材料靠近凹模刃口的部分應力首先達到材料的抗剪切強度，使凹模刃口旁邊的材料產生的裂紋增大。而此時凸模刃口部分材料還處于塑性變形階段，隨著沖頭的進一步深入材料，沖頭附近材料也達到剪切強度，也產生裂紋 ，再往后兩裂紋重合，材料分離。
狀態描述：材料分離，上下裂紋重合時相互撕扯產生毛刺
與產品設計相關的沖裁工藝要點及設計舉例
沖裁產品的分類、作用及結構
沖孔 piercing
作用 1.作為一般過孔使用（要求較低）；2.作為自攻牙底孔使用（產品設計要求光亮帶比例較高）；3.作為高精度轉軸孔使用（要求無毛刺，少斷裂帶）（采用機械去毛刺的方式或模具倒面的方式）
注意：設計沖孔時，由于受到凸模強度的限制， 孔的 尺寸不宜太小（一般大于0.5T）
落料 stamping
作用 1.作為一般外形使用（要求較低）；2.作為對接接頭激光焊接裝配使用（無毛刺、大的光亮帶、小的斷裂帶間隙）；3、作為軟飾支架使用（要求卷邊或者去毛刺）
注意：1、產品設計時應該使沖裁件各直線或曲線的連接處有適當的圓角。（否則凹模應力集中，容易損壞）；2、考慮到模具線切割的加工工藝，沖裁零件或者落料零件的*小R角不要小于R0.2。
切舌、切曲 lancing
作用 1.作為卡扣使用；2.作為限位使用；3.節約工序，提高材料的利用率，將切邊與折彎兩道工藝合二為一。（缺點：毛刺方向無法改變，必須與沖頭方向相反）
注意：要求切口部位與折彎部位距離足夠大， 滿足沖頭強度。
切舌、切曲 結構設計的注意點：
1）切曲時沖頭的寬度要足夠大，零件設計時保證切口部位和折彎部位的距離在5mm以上，否則沖頭強度低，影響模具的壽命。
2）模具設計時刀口剪切部分要保證3mm左右的直邊，以防止產生崩刀的現象。沖頭兩邊要保證留有斷差，從而保證先剪后彎。
與沖裁相關的產品設計注意點總結
1）產品設計時應該使沖裁件各直線或曲線的連接處有適當的圓角。（原因：1、普通線切割的*小R角為0.2，尖角不易保證。2、尖角處凹模應力集中，模具受力后容易損壞。）
2）產品設計時應該標明毛刺方向。毛刺對產品裝配以及操作員工的安全都非常重要。（注意：是標注毛刺方向，不是沖壓方向）
3）設計沖孔時，由于受到凸模強度的限制， 孔的 尺寸不宜太小（一般大于0.5T，盡量不要讓孔的直徑小于0.8T））
4）設計產品時，材料的抗拉強度應盡量小于630MPa,否則模具較難制造。（當產品的抗拉強度小于630MPa時，模具材料可選用普通的價格相對便宜的模具鋼，如：Cr12、Cr12MoV、SKD11、 D2等。當產品的抗拉強度大于630MPa時，模具材料需選用特殊的、較貴的模具鋼，如SKH-9）
5）當產品設計對沖裁斷面有特殊要求時必須標明各斷面部位可接受的*小值。
6）切曲時注意在產品上設計切邊角度，以便于脫模，從而減少沖頭的磨損。
沖裁模具簡介
1）沖孔、落料模
2）去毛刺模具
3）側面沖孔模具
彎曲產品形態與成型過程介紹
彎曲產品的形態
折彎成型機理：金屬材料受到的應力大于彈性極限（屈服強度）而 又小于斷裂極限（抗拉強度），造成板料在彎曲變形區內的曲率發生變化，形成折彎。折彎受力分析：折彎時材料內側受壓應力、外側受拉應力，并且拉應力占主導作用，故材料的中性層為材料中心偏向折彎內側。
中性層 :距離材料內側約等于0.255T
材料的外層纖維由于受到拉應力材料產生相對移動，材料的不足由寬度方向補充
折彎過程（以V曲為例）
1）凸模運動接觸板料（毛坯）由于凸，凹模不同的接觸點力作用而產生彎矩，在彎矩作用下發生彈性變形，產生彎曲。
2）隨著凸模繼續下行，毛坯與凹模表面逐漸靠近接觸，使彎曲半徑及彎曲力臂均隨之減少，毛坯與凹模接觸點由凹模兩肩移到凹模兩斜面上。
3）隨著凸模的繼續下行，毛坯兩端接觸凸模斜面開始彎曲。
4）壓平階段，隨著凸凹模間的間隙不斷變小，板料在凸凹模間被壓平。
5）校正階段，當行程終了，對板料進行校正，使其圓角直邊與凸模全部貼合而成所需的形狀。
彎曲產品容易出現的兩類問題（回彈、開裂）
1）回彈回彈的原因：材料是由眾多層的纖維排列而成的，每一層纖維的 受力情況不一樣，（*外層受拉應力*大，*里層受壓應力*大，兩種力的大小向中性層方向遞減），故在折彎成形后，并不是所有的纖維層的受力都大于材料的彈性極限，所以處于彈性變形階段的材料有回復的現象
1）中性層的應力、應變為零
2）中性層向內側壓應力逐漸增大
3）中性層向外側拉應力逐漸增大
1）沖壓件在彎曲時，大部分材料層的應變都進入塑性變形區域，這些材料層不會產生回彈。
2）靠中性層距離較近的材料層應變依然處在彈性變形區域，這些材料層在外力消失后（折彎沖頭離開工件）會產生回彈
影響回彈的因素：
（1）材料的彈性極限越高，所需要的變形應 力 就越大，回彈也就越大
（2） 材料的相對彎曲半徑R/T越小 ，應力就越集中，彈性變形占的比例越小，回彈就越小
開裂
折彎時工件的部分材料層受到的應力大于抗拉極限時，工件出現開裂現象。（離中性層越遠的材料層，其應力應變越大）
避免開裂的方法：避免折彎時，彎角內側的R角過小。（一般R值不小于0.5T）
折彎產品的變形特點
（1）材料的外層纖維由于受到拉應力，材料產生相對移動，材料的不足由寬度和厚度 方向補充，故材料寬度尺寸減小。
（2）材料的內層纖維由于受到壓應力，內層材料向寬度方向移動、致使材料內層寬度增加。
（3）當寬度小于3倍的材料厚度時，以上現象明顯，產品設計時應避免寬度小于3倍的材料厚度的情況。
與產品設計相關的彎曲工藝要點及設計舉例
（1）彎曲件的圓角半徑不宜小于*小彎曲半徑，以免產生 裂紋；但也不宜過大，否則由于變形不徹底，回彈回較大。（一般情況下*小彎曲半徑R>=0.5T）
注意：1）產品設計時應避免折彎R角過小，否則易引起應力集中。2）R角尺寸必須標注在內側。（具體原因：折彎時工件貼緊沖頭，沖頭的R角決定了工件的R角，并且易于控制和調整。）
（2）彎曲件的彎邊長度不宜過小，否則在彎邊時模具對材 料的支持長度太小不容易得到形狀準確的零件，彎曲件往往容易外倒。 H>R+2T.
注意：產品設計時應避免折彎直邊過小，否則易引起外倒，不易控制垂直度。
（3）彎曲件不應位于零件寬度突變處折彎，以避免撕裂。若必須在寬度突變處彎曲時，應事先設計工藝槽。
（4）由于在彎曲時毛坯或多或少都會有滑移現象，故產品設計時應盡量設計工藝孔。
折彎模具簡介
成形工藝形態與過程介紹
成形工藝分類及介紹
成形機理：金屬材料受到的應力大于彈性極限（屈服強度）而 又小于斷裂極限 （抗拉強度），在塑性變形范圍內產生設計人員想要的變形模式。
成型工藝分類：1.拉深 2.擠壓 3.翻邊 4.翻孔（抽孔） 5.縮口、擴口
與產品設計相關的成型工藝要點及設計舉例
1）擠壓
擠壓凸包的作用有三個：
（1）作為兩個零件間的自定位銷使用
注意：
a.當凸包做定位銷使用時，需要嚴格控制凸臺的直徑，一般情況下凸臺的直徑公差可控制在+/- 0.04mm左右
b.由于凸包是擠壓成型的，故凸包的側面全是光亮帶；
（2）作為運動機構的限位使用
（3）作為凸焊的凸點使用
凸包設計的注意點及沖頭尺寸：
原則：1）必須保證凸包和母體之間有足夠的材料連接，否則凸包易脫落。2）作為凸焊使用時凸點直徑D>=2t+0.7，并且大于1.8mm.凸點高度H>=（0.4t+0.25），并且大于0.5mm凸包極限高度設計尺寸如下圖
注意：標注凸包尺寸時，只能夠控制外凸部位尺寸，不能控制內凹部位尺寸。
擠壓凸包模具結構：凹模的尺寸決定凸包的直徑頂針和擠凸沖頭共同決定凸包的高度。注意：標注凸包尺寸時，只能夠控制外凸部位尺寸，不能控制內凹部位尺寸。
抽孔 抽孔的作用有兩個：a）作為鉚釘連接零件使用（包括沖鉚、翻鉚）；
優點：可省略鉚釘，節約成本缺點：不能承受很大的拔脫力或剪切力。抽孔沖鉚：起固定連接作用。 抽孔翻鉚：起旋轉軸的作用。
b）作為連接螺母使用
抽孔設計的注意點及沖頭尺寸：
原則：a）必須保證有足夠的材料流動（即，必須計算抽孔可行性）。
b）作為翻鉚使用時，必須控制抽孔的外徑（尺寸標外徑）。
注意：模具對抽孔的內、外徑都可以控制 ，沖頭控制內徑；凹模控制外徑，但不能同時控制。即每個零件只能控制一個值。
c）作為螺母使用時，必須控制抽孔的內徑（尺寸標內徑）。
d）作為螺母使用時，必須保證抽孔后變薄的直邊厚度大于1.3倍的螺紋牙距。
e）作為螺母使用并且有強度要求時，必須保證抽孔后直邊*小高度大于3倍的螺紋牙距。
抽孔可行性計算：
抽孔：沿內孔周圍將材料翻成側立凸緣的沖壓工序。
翻孔系數：預沖孔直徑與翻孔后直邊的中徑的比值（翻孔系數越大變形程度越小）
影響翻孔系數的因素：
a）材料的塑性，塑性越好翻孔系數越小。
b）預沖孔相對直徑D/t，D/t越小，翻孔系數越小。
c）孔的加工方法。（若翻孔較高，則毛刺位于內側時，不易開裂；位于外側時需增加導面工序然后再抽孔。）
d）翻孔沖頭的形式。（球面沖頭能夠使翻孔系數減小，增大變形程度。）
理論上需要根據抽孔系數來判斷抽孔工藝是否可行（該方法需要確定的因素太多，費時費力）。一般情況下可根據預沖孔與料厚的比例關系，進行判斷。當預沖孔相對直徑D/t大于1時，一般認為可行。
預沖孔尺寸計算：
原則：翻孔前后體積不變原則。
AB={H*EF-（π/4-1）*EF*EF}/T
預沖孔直徑d＝D-2*AB
一般翻孔后材料的厚度變薄，變薄系數取0.45到0.9之間。
變薄系數指：EF與原材料厚度T的比值
一般認為當d>=T時，抽孔可行（ 經驗值，詳細判斷可參考抽孔系數）
抽孔模具結構
抽孔沖頭結構：
a）當采用拋物線形的翻孔沖頭時，因為有圓弧過度，故翻的質量較高。（結構如下）
注：圓弧半徑不一樣時，沖頭對材料的擠出效果不一樣。小的圓弧沖頭由于過度較小，對材料擠出時瞬時的擠壓力大，故材料的變形也大，所以在其他條件相同的情況下，采用小圓弧翻孔沖頭翻孔的高度較高。
b）無預沖孔的一次翻孔成形沖頭。
注：刺孔的大小與兩次成形時預沖孔的大小一致（A=a, B=b）。一次沖孔翻孔結構，只適用于翻孔毛刺在外側的情況。
內凹翻邊
翻邊是沿外形曲線周圍將材料翻成側立短邊的工序。
a）內凹翻邊（伸長類翻邊）：變形與抽孔相似。
b）變薄率范圍在0.9～1之間（變形*嚴重的區域在*高端面）內凹翻邊可行性判斷：
a）展開尺寸
b）判斷 翻邊前的端面弧長度L1 翻邊后的端面弧長度L2
當端面變形率K>原材料的延伸率時，會出現開裂現象
產品設計時，可以調整R、r、h的數值，使得端面變形率滿足設計要求 ，不產生開裂的現象。
外凸翻邊
a）外凸翻邊（壓縮類翻邊）：變形性質屬于壓縮成型。
b）外凸翻邊展開尺寸
其它沖壓模具結構簡介
卷圓模具結構（方式一）
步驟：1、卷八分之一圓， 2、上斜曲八十度，3、下推卷圓成形。
卷圓模具結構（方式二）
步驟：1、卷四分之一圓， 2、利用滑塊側推。
打扁模具結構（外邊緣打扁）
步驟：1、下料；2、上曲90度；3、下壓70度（沖頭R的大小為2倍的料厚減0.3） 4、壓平
打扁模具結構（內孔打扁）
步驟：1、下料；2、上曲90度；3、下壓70度（沖頭R的大小為2倍的料厚減0.3） 4、壓平
拉深結構
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