冲压概述

沖壓加工籍由簡單的沖壓動作，配合材料的自動或半自動進給而得到簡單乃至複雜形狀的制品。

不但生產能自動化，而且制成品也具一致性和互換性。

從一個小墊圈，螺帽，螺絲，家電零件到汽車的外殼等都可以用沖壓加工來完成。

沖壓加工的發展相當迅速，很多需大量生產的制品都可以用此法來加工以得到相當低的制造成本，最終能得到很大的經濟效益。

一沖壓的概念
沖壓是在常溫下，利用沖模(模具)在壓力機(沖床)上對材料施加壓力，使其產生塑性變形或分離，以此獲得所需形狀和尺寸的零件的一種壓力加工方法。

沖壓加工一般分為沖剪加工，彎曲加工，成形加工，引伸加工和壓縮加工五大類。

首先，為什麼沖壓加工發展的如此迅速？這是由於它有以下的特性：
1 可以使用自動化的生產機械輿自動化原料進給和排料的裝置，使生產效率大幅度增加，適合大量生產；
2 制成品的形狀及尺寸具一致性，所以互換性良好；
3 由簡單的沖壓動作就可以得到高強度，剛性大，形狀複雜的產品；
4 輿其它加工方法比較，沖壓加工廢料率小，所以利用率高；
雖然沖壓加工具有以上優點，但也有以下的缺點：
1 模具制做成本高，尤其是精密模具，因此不適合少量生產；
2 模具制做不容易，需要有較佳的制做設備和技術；
3 沖床作業產生的噪音大，而且危險性大。

二沖床的種類
我們所使用的沖床有很多的種類，要根據具體情況來分析所需要的機型。

沖床依動力來分類，可分為人力和動力倆大類。

人力沖床呵分為手動式輿腳踏式兩種。

動力沖床依驅動滑塊方式的不同，可分為：(1)機械式；(2)氣壓式；(3)液壓式；(4)電磁式等四種驅動方式的沖床。

下面分別介紹一下：
1 人力沖床(Man power press)
人力沖床是指沖床的動力來源是人的手或腳，籍著手輿腳的力量透過螺桿，齒輪等傳動裝置來使滑塊上下運動。

人力沖床主要油下列幾種：
＊手動偏心沖床
利用轉動手輪，籍由偏心機構，使滑塊上下往復運動。

＊手動螺桿沖
轉動手輪，籍螺桿機構，使滑塊上下往復運動。

＊腳踏式沖床
利用腳踏板帶動連桿使沖床上下往復運動。

曲柄軸沖床是籍著曲柄軸，將曲柄軸的旋轉運動轉換成滑塊的上下直線運動，其中曲柄臂(Throw)的長度決定沖程的大小。

(圖一)
3 凸輪沖床(Cam-type press)
凸輪沖床常用於雙動作沖床。

雙動作沖床曲柄軸轉動不但帶動那滑塊作上下往復運動，同時也帶動凸輪轉動，籍由凸輪驅動外滑塊作上下運動而施加作用力。

(圖二)
圖一圖二
4 連桿沖床(Link press)
連桿式沖床由曲柄軸旋轉，經由連桿機構帶動滑塊上下運動，滑塊的沖程可籍連桿位置的調整來改變。

(圖三)
5 偏心沖床(Eccentric press)
偏心沖床籍由偏心裝置的偏心輪帶動連桿，驅動滑塊上下往復運動。

滑塊的沖程可由調整偏心輪的偏心位置來調節。

(圖四)
圖三圖四
氣壓沖床是籍壓縮空氣經由氣壓缸的活塞來帶動滑塊作前後往復運動。

滑塊的動作輿動作力是由以設計的氣壓系統來控制。

氣壓沖床通常用於小動作力的場合，例如小型沖
壓，彎曲，輿裝配登的加工作業。

氣壓系統的傳動元件包括：
(1)能量儲存輿輸入元件：例如空壓機，將低壓的空氣吸入，然後加壓至所需壓力後
排出。

(2)控制元件：例如壓力，流量及方向控制閥等。

(3)空壓制動器：將空氣壓力轉換成從動件的直線運動。

氣壓式的優點有：
(1)作動力，速度輿沖程的調整容易。

(2)能量的供應方便。

(3)防火性，安全性高。

7 油壓沖床(Hydraulic press)
油壓沖床是油壓元件將液體導向，放大油壓，經由油壓活塞而將力量傳送給滑塊。

通常用於下料，擠伸，引伸輿組合等的成形加工。

油壓沖床的優點有：
(1)作動力，速度，沖程的調整容易。

(2)作動聲音小。

其缺點有：
(1)傳動效率低於機械式。

(2)防漏困難。

(3)馬達消耗能源大。

其余還有肘節沖床(Knuckle-lever press),摩擦沖床(Friction press),以及早期的數控沖床。

這些都是以沖床的動力來分類的；沖床最主要的結構是機架，它支撐沖床各部分的零件組，例如主軸，軸承，滑塊，馬達輿傳動機構等。

機架可用鑄造或焊接來制成。

以機架來分類可分為凹口式(Gap frame)輿直壁式(Straight-side)兩種。

1 凹口沖床
此種沖床因其機架像英文字母C，有時也稱為C形沖床。

這是最基本而且廣泛使用的沖床。

因為C形的機架缺乏剛性，所以只適用於小噸位的沖壓加工，料條可由兩邊來進料。

2 直壁式沖床(Straight solid press)
直壁式沖床又叫龍門式沖床，其常見的機架有：(1)整體式(Solid type),(2)擊桿式(Tie-rod type),(3)柱形(Pillar type).
數千噸以上的中，大形沖床，其機體大多采用“直壁式”的設計。

這種機架的構造，有較
穩固的箱形構造，不但有較寬廣的機台面積，較大的沖程，並且有較大的剛性來承受高噸位的沖擊力且變形小。

1 整體式
整體的結構主要包括垂直的壁柱，固定模具的機台及支撐傳動機構的頂部。

主要構件焊接或鑄造成一單元，形成高剛性的箱形機體，惟裝運，移動較笨重，所以尺寸受到限制。

2 擊桿式
此種形態的沖床，其機體式由獨立的壁柱，機台輿頂部，籍機械方式固定在一起。

其特色是四根強壯的擊桿置於機台四個角落，形成沖床的支柱，沖床的各主要元件皆固定在擊桿上面。

3 柱形
柱形直壁沖床通常用於50噸至50,000噸的油壓沖床，主要是由頂部(Crown),四根圓柱輿機台等構成。

它輿擊桿式的區別在四個圓柱(Round pillar)取代擊桿(Tie rod)，並引導滑塊上下運動。

三沖床的規格
為了使料片能順利成形加工，同時保護沖床，工具等設備，必須充分了解制成品的圖面，大小及形狀，成形加工的順序等，以決定選用適當種類的沖床。

一般沖床的規格表示方法有：
1 沖床的行程長度
行程長度是指滑塊從上死點到下死點移動的距離，相當於曲柄軸偏位量的二倍。

沖剪加工應選擇較短的行程長度；而擠伸，彎曲及引伸加工中，要考慮胚料的裝卸，浮伸等，所以選擇行程較長。

2 公稱壓力
公稱壓力是指沖床能承受的最大工作壓力，單位為噸(Ton)。

工作壓力若不超過公稱壓力則不損傷齒輪，離合器，曲柄軸於軸承等沖床零件。

通常軸承承受沖擊力的能力最弱，所以軸承尺寸通常用來決定公稱壓力。

3 扭矩
選擇沖床除了考慮公稱壓力外，還須考慮沖床每一動作循環所耗損的功。

因為公稱壓力考慮到曲柄軸，軸承輿傳動齒輪等的強度，而功率則考慮到飛輪大小輿馬達的功率。

因為如果壓力雖未超負載而功率超負載的話，也將發生轉軸扭曲，離合器內層的過度磨損輿滯住現象等。

飛輪轉速急遽下降會引起馬達線圈過熱，使馬達受損。

4 每分鐘行程數
沖床的速度從每分鐘50次到2000次或更高，大型雙引伸沖床的速度最低，小噸位短行程的沖剪用沖床可以達到很高的速度。

5 閉合高度輿行程調整
閉合高度是指滑塊在下死點而連桿調到最上位置的情況下，量得滑塊下死點至機台的距離，該距離也等於最大的閉模高度。

沖床的閉合高度應大於模具的閉合高度，以免損壞模具。

另外，若模具的閉合高度太小，則須用承板將模具墊高。

6 機台尺寸
沖床的機台面是用來安裝模具輿其附屬設備，其尺寸直接關係到所能裝置的模具大小。

其中央設有一機台孔，其目的是讓胚件或廢料掉離沖床，它的大小也限制了模具的安裝。

四沖壓加工簡介
1 沖剪加工
沖剪加工是籍一定間隙的沖頭輿凹模力，作用在材料上而得到和沖頭及凹模相同形狀的胚
(Roll
這是由於間隙的存在，而胚件上形成彎曲現象，這在大間隙輿延展性好的材料上特別明顯。

(2)光亮面
這是由於胚件輿凹模壁在此處發生擠壓輿磨擦現象，而在胚件上形成垂直擦光部分。

(3)撕斷面
當沖剪力超過材料的最大極限強度，材料開始破裂。

胚料在沖頭邊輿凹模邊分別產生角形裂縫，兩條裂縫發生會合。

(4)毛頭
這是由於沖頭或凹模的間隙所造成的突出邊。

所以沖頭或凹模作用部分越鈍，毛頭越大；
而且材料材質愈軟，毛頭也會愈大。

沖剪的種類包括下面一些方式：
(1)切斷切斷市籍模具作沖切加工。

切割線是單一的，也可是直線，角度的，曲線的，胚
件逐次地被剪切下來。

(a)
(2)分切分切作業也是籍模具沖切而成。

分切愈切斷作業的不同地方是它以二條單一切線
在料片切割出胚件，所以有廢料產生。

(b)
(3)下料胚件沿著一完整的輪廓被沖切下來。

(c)
(4)沖孔在胚件上沖剪出孔洞稱為沖孔。

輿沖孔類似的有刺孔。

(d)
(5)打孔打孔作業是指在沖壓加工中，沖出很多小孔。

(e)
(6)沖缺口是指從料片邊移去一塊廢料。

(f)
(7)連切是在料片作一些剪切，以便進行後續作業，如彎曲等。

(g)
(8)整緣引伸出來的胚件，會在凸緣或是胚件頂端產生褶皺或不規則邊緣，將這些不良地
方切除稱為整緣。

(h)
(9)精切是在胚件的周邊切去粗糙部分，並得到精確尺寸。

(i)
2 彎曲加工
彎曲加工是金屬成形加工的一種，金屬的成形是沿著整個料片上的一直線，使彎曲後的金屬面輿原金屬面呈一個角度，在此直軸線上的金屬流動是均勻的。

彎曲後的金屬片，僅在彎曲
半徑處受到局部應力，而其余部分無應力存在。

彎曲部內側是在壓縮狀態，而外側是在拉張狀
3 成形加工
沖剪加工以外的全部塑性變形，可稱為廣義的成形加工，狹義的成形加工的成形或彎曲是沿著彎曲軸線，而彎曲加工是沿著直軸線來彎曲的。

成形加工中金屬的流動並不均勻，但也沒有嚴重到影響料片厚度的顯著改變。

成形加工除可以制得胚件的形狀外，還可以增加胚件的強度輿剛性，消除尖銳的邊緣，及
改進胚件的外觀等。

金屬的成形加工作業可分很多類別，一般有如下所示:
(1) 圓緣成形金屬片的厚度無法達到剛性要求，可籍由圓緣加工使其局部隆起，來增加金屬片的剛性。

(2) 卷邊成形卷邊作業是將胚件沿直線卷上，以強化胚件的邊緣，並增進其剛性。

(3) 凸緣成形凸緣加工很類似彎曲加工，是將胚料的一部分沿直線或彎曲線作某角度的彎曲(通常是90度)，且凸緣部分的寬度是定值，惟不同的是凸緣部分只占原胚料的一部分。

(4) 頸縮成形將圓筒形制品一端的直徑縮小的加工，稱為頸縮加工。

通常需要多道的成形才能得到所需的制品。

(5)凸脹成形凸脹成形是由成形品內部來成形的加工方法，使用於局部擴大薄殼品或管子
等制品。

〔
4 引伸加工
凡將料胚在模具內制成杯狀，殼狀，盒狀輿其它類似的成品的方法稱為引伸加工。

薄材料的引伸或是較深的引伸容易發生褶皺和破裂，所以一般的成形品往往須經好幾道引伸加工，才能得到所需的成品。

5 壓縮加工
壓縮加工是以模具為工具，籍沖擊或擠壓方式在材料表面施加沖壓力，改變材料的外形，尺寸等以達到所要求的形狀。

壓縮加工的種類較重要有端鍛，壓印，擠伸，壓花，輥鍛，打頭等。

壓縮加工依工件材料的溫度，可分為熱間加工，溫間加工和冷間加工等三種。

熱間加工是將金屬加熱至再結晶溫度以上的溫度來加工。

溫度高，材料硬度低，變形阻抗減少，金屬流動性佳，適合大型工件或複雜工件的成形加工。

溫間加工的材料的加工溫度介於常溫輿再結晶溫度之間。

冷間加工是指工件材料在室溫狀態下的加工。

End.。