衝壓
適用於汽車生產的加工方法
衝壓是靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件（衝壓件）的成形加工方法。衝壓和鍛造同屬塑性加工（或稱壓力加工），合稱鍛壓。衝壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。全世界的鋼材中，有60～70%是板材，其中大部分經過衝壓製成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包，容器的殼體，電機、電器的鐵芯硅鋼片等都是衝壓加工的。儀器儀錶、家用電器、自行車、辦公機械、生活器皿等產品中，也有大量衝壓件。
衝壓加工是藉助於常規或專用衝壓設備的動力，使板料在模具里直接受到變形力並進行變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的產品零件的生產技術。板料，模具和設備是衝壓加工的三要素。按衝壓加工溫度分為熱衝壓和冷衝壓。前者適合變形抗力高，塑性較差的板料加工；後者則在室溫下進行，是薄板常用的衝壓方法。它是金屬塑性加工（或壓力加工）的主要方法之一，也隸屬於材料成型工程技術。
衝壓所使用的模具稱為衝壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在衝壓中至關重要，沒有符合要求的沖模，批量衝壓生產就難以進行；沒有先進的沖模，先進的衝壓工藝就無法實現。衝壓工藝與模具、衝壓設備和衝壓材料構成衝壓加工的三要素，只有它們相互結合才能得出衝壓件。
衝壓件與鑄件、鍛件相比，具有薄、勻、輕、強的特點。衝壓可制出其他方法難於製造的帶有加強筋、肋、起伏或翻邊的工件，以提高其剛性。由於採用精密模具，工件精度可達微米級，且重複精度高、規格一致，可以衝壓出孔窩、凸台等。冷衝壓件一般不再經切削加工，或僅需要少量的切削加工。熱衝壓件精度和表面狀態低於冷衝壓件，但仍優於鑄件、鍛件，切削加工量少。
衝壓三通
（1）衝壓加工的生產效率高，且操作方便，易於實現機械化與自動化。這是因為衝壓是依靠沖模和衝壓設備來完成加工，普通壓力機的行程次數為每分鐘可達幾十次，高速壓力要每分鐘可達數百次甚至千次以上，而且每次衝壓行程就可能得到一個沖件。
（2）衝壓時由於模具保證了衝壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞衝壓件的表面質量，而模具的壽命一般較長，所以衝壓的質量穩定，互換性好，具有“一模一樣”的特徵。
（3）衝壓可加工出尺寸範圍較大、形狀較複雜的零件，如小到鐘錶的秒針，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上衝壓時材料的冷變形硬化效應，衝壓的強度和剛度均較高。
（4）衝壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設備，因而是一種省料，節能的加工方法，衝壓件的成本較低。
由於衝壓具有如此優越性，衝壓加工在國民經濟各個領域應用範圍相當廣泛。例如，在宇航，航空，軍工，機械，農機，電子，信息，鐵道，郵電，交通，化工，醫療器具，日用電器及輕工等部門裡都有衝壓加工。不但整個產業界都用到它，而且每個人都直接與衝壓產品發生聯繫。像飛機，火車，汽車，拖拉機上就有許多大，中，小型衝壓件。小轎車的車身，車架及車圈等零部件都是衝壓加工出來的。據有關調查統計，自行車，縫紉機，手錶里有80%是衝壓件；電視機，收錄機，攝像機里有90%是衝壓件；還有食品金屬罐殼，鋼精鍋爐，搪瓷盆碗及不鏽鋼餐具，全都是使用模具的衝壓加工產品；就連電腦的硬體中也缺少不了衝壓件。
1、模具問題
衝壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時一個複雜零件需要數套模具才能加工成形，且模具製造的精度高，技術要求高，是技術密集型產品。所以，只有在衝壓件生產批量較大的情況下，衝壓加工的優點才能充分體現，從而獲得較好的經濟效益的。
2、安全問題
衝壓加工也存在著一些問題和缺點。主要表現在衝壓加工時產生的噪音和振動兩種公害，而且操作者的安全事故時有發生。不過，這些問題並不完全是由於衝壓加工工藝及模具本身帶來的，而主要是由於傳統的衝壓設備及落後的手工操作造成的。隨著科學技術的進步，特別是計算機技術的發展，隨著機電一體化技術的進步，這些問題一定會儘快而完善的得到解決。
3、高強度鋼衝壓
當今高強鋼、超高強鋼很好的實現了車輛的輕量化，提高了車輛的碰撞強度和安全性能，因此成為車用鋼材的重要發展方向。但隨著板料強度的提高，傳統的冷衝壓工藝在成型過程中容易產生破裂現象，無法滿足高強度鋼板的加工工藝要求。在無法滿足成型條件的情況下，目前國際上逐漸研究超高強度鋼板的熱衝壓成形技術。該技術是綜合了成形、傳熱以及組織相變的一種新工藝，主要是利用高溫奧氏體狀態下，板料的塑性增加，屈服強度降低的特點，通過模具進行成形的工藝。但是熱成型需要對工藝條件、金屬相變、CAE分析技術進行深入研究，目前該技術被國外廠商壟斷，國內發展緩慢。
過去在生產深沖或者重沖工件，大家都認為耐壓型（EP）潤滑油是保護模具的最好選擇。硫和氯EP添加劑被混合到純油中來提高模具壽命已經有很長的歷史了。但是隨著新金屬--高強度鋼的出現，環保要求的嚴格，EP油基潤滑油的價值已經減少，甚至失去市場。
在高溫下高強度鋼的成型，EP油基潤滑油失去了它的性能，無法在極溫應用中提供物理的模具保護隔膜。而極溫型的IRMCO高固體聚合物潤滑劑則可以提供必要的保護。隨著金屬在衝壓模具中變形，溫度不斷升高，EP油基潤滑油都會變薄，有些情況下會達到閃點或者燒著（冒煙）。IRMCO水基衝壓潤滑劑一般開始噴上去時稠度低得多。隨著成形過程中溫度的上升，會變得更稠更堅韌。實際上高分子聚合物極溫潤滑劑都有“熱尋性”而且會粘到金屬上，形成一個可以降低摩擦的隔膜。這個保護屏障可以允許工件延展，在最高要求的工件成型時沒有破裂和粘接，以此來控制摩擦和金屬流動。有效的保護了模具，延長了模具使用壽命，提高了衝壓的強度。
衝壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是使衝壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時保證分離斷面的質量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發生塑性變形，製成所需形狀和尺寸的工件。在實際生產中，常常是多種工序綜合應用於一個工件。沖裁、彎曲、剪切、拉伸、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的衝壓工藝。
（沖裁）
是使用模具分離材料的一種基本衝壓工序，它可以直接製成平板零件或為其他衝壓工序如彎曲、拉深、成形等準備毛坯，也可以在已成形的衝壓件上進行切口、修邊等。沖裁廣泛用於汽車、家用電器、電子、儀器儀錶、機械、鐵道、通信、化工、輕工、紡織以及航空航天等工業部門。沖裁加工約佔整個衝壓加工工序的50%～60%。
彎曲：將金屬板材、管件和型材彎成一定角度、曲率和形狀的塑性成型方法。彎曲是衝壓件生產中廣泛採用的主要工序之一。金屬材料的彎曲實質上是一個彈塑性變形過程，在卸載后，工件會產生方向的彈性恢復變形，稱回彈。回彈影響工件的精度，是彎曲工藝必須考慮的技術關鍵。
拉深：拉深也稱拉延或壓延，是利用模具使沖裁后得到的平板坯料變成開口的空心零件的衝壓加工方法。用拉深工藝可以製成筒形、階梯形、錐形、球形、盒形和其他不規則形狀的薄壁零件。如果與其他衝壓成形工藝配合，還可製造形狀極為複雜的零件。在衝壓生產中，拉深件的種類很多。由於其幾何形狀特點不同，變形區的位置、變形的性質、變形的分佈以及坯料各部位的應力狀態和分佈規律有著相當大的、甚至是本質的差別。所以工藝參數、工序數目與順序的確定方法及模具設計原則與方法都不一樣。各種拉深件按變形力學的特點可分為直壁迴轉體（圓筒形件）、直壁非迴轉體（盒形體）、曲面迴轉體（曲面形狀零件）和曲面非迴轉體等四種類型。
拉形是通過拉形模對板料施加拉力，使板料產生不均勻拉應力和拉伸應變，隨之板料與拉形模貼合面逐漸擴展，直至與拉形模型面完全貼合。拉形的適用對象主要是製造材料具有一定塑性，表面積大，曲度變化緩和而光滑，質量要求高（外形準確、光滑流線、質量穩定）的雙曲度蒙皮。拉形由於所用工藝裝備和設備比較簡單，故成本較低，靈活性大；但材料利用率和生產率較低。
旋壓是一種金屬迴轉加工工藝。在加工過程中，坯料隨旋壓模主動旋轉或旋壓頭繞坯料與旋壓模主動旋轉，旋壓頭相對芯模和坯料作進給運動，使坯料產生連續局部變形而獲得所需空心迴轉體零件。
整形是利用既定的磨具形狀對產品的外形進行二次修整。主要體現在壓平面、彈腳等。針對部分材料存在彈性，無法保證一次成型品質時，採用的再次加工。
翻邊是沿曲線或直線將薄板坯料邊部或坯料上預製孔邊部窄帶區域的材料彎折成豎邊的塑性加工方法。翻邊主要用於零件的邊部強化，去除切邊以及在零件上製成與其他零件裝配、連接的部位或具有複雜特異形狀、合理空間的立體零件，同時提高零件的剛度。在大型鈑金成形時，也可作為控制破裂或折皺的手段。所以在汽車、航空、航天、電子及家用電器等工業部門中得到十分廣泛的應用。
縮口是一種將已經拉伸好的無凸緣空心件或管坯開口端直徑縮小的衝壓方法。縮口前、后工件端部直徑變化不宜過大，否則端部材料會因受壓縮變形劇烈而起皺。因此，由較大直徑縮成很小直徑的頸口，往往需要多次縮口。
衝壓用板料的表面和內在性能對衝壓成品的質量影響很大。對於衝壓材料的要求是：
②表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等。一切表面缺陷都將存留在成品工件表面，裂紋性缺陷在彎曲、拉深、成形等過程可能向深廣擴展，造成廢品。
③屈服強度均勻，無明顯方向性。各向異性（見塑性變形的板料在拉深、翻邊、脹形等衝壓過程中，因各向屈服的出現有先後，塑性變形量不一致，會引起不均勻變形，使成形不準確而造成次品或廢品。
④均勻延伸率高。抗拉試驗中，試樣開始出現細頸現象前的延伸率稱為均勻延伸率。在拉深時，板料的任何區域的變形不能超過材料的均勻延伸範圍，否則會出現不均勻變形。
⑤屈強比低。材料的屈服極限與強度極限之比稱為屈強比。低的屈強比不僅能降低變形抗力，還能減小拉深時起皺的傾向，減小彎曲后的回彈量，提高彎曲件精度。
⑥加工硬化性低。冷變形后出現的加工硬化會增加材料的變形抗力，使繼續變形困難，故一般採用低硬化指數的板材。但硬化指數高的材料的塑性變形穩定性好（即塑性變形較均勻），不易出現局部性拉裂。
在實際生產中，常用與衝壓過程近似的工藝性試驗，如拉深性能試驗、脹形性能試驗等檢驗材料的衝壓性能，以保證成品質量和高的合格率。
模具的精度和結構直接影響衝壓件的成形和精度。模具製造成本和壽命則是影響衝壓件成本和質量的重要因素。模具設計和製造需要較多的時間，這就延長了新衝壓件的生產準備時間。模座、模架、導向件的標準化和發展簡易模具（供小批量生產）、複合模、多工位級進模（供大量生產），以及研製快速換模裝置，可減少衝壓生產準備工作量和縮短準備時間，能使適用於大批量生產的先進衝壓技術合理地應用於小批量多品種生產。
壓力機
一般工件在衝壓過程中，由於衝壓過程中，尤其是在冷鍛衝壓加工過程中，溫度會很快升高，必須加潤滑油潤滑，如果不使用潤滑而直接衝壓，除工件光潔度受到影響外，模具壽命將縮短，同時精度降低，為此模具方面的改進將投入大量費用。正是由於此種原因，所以在冷鍛衝壓中必須要衝壓潤滑。
在每分鐘生產數十、數百件衝壓件的情況下，在短暫時間內完成送料、衝壓、出件、排廢料等工序，常常發生人身、設備和質量事故。因此，衝壓中的安全生產是一個非常重要的問題。衝壓的安全措施是：
①實現機械化、自動化進出料。②設置機械防護裝置，防止傷手。應用模具防護罩、自動退料裝置和手工工具進出料。③設置電氣保護、斷電裝置。設置光電或氣幕保護開關、雙手或多手串聯啟動開關、防誤操作裝置等。④改進離合器和制動結構，在危險信號發出后，壓力機的曲軸、連桿、沖頭能立即停止在原位上。
基本信息
- 中文名
- 衝壓
- 外文名
- sheet metal forming；stamping
- 類型
- 力學名詞
- 適用領域
- 汽車生產
- 全稱
- 冷衝壓
- 注音
- chòng yā