不銹鋼板材沖壓是利用沖模使板材產(chǎn)生分離或成型的加工方法。沖壓一般是冷態(tài)，即室溫下進(jìn)行，當(dāng)不銹鋼板坯料厚度大于8~10mm時(shí)，就需要在加熱的情況下再成型。沖壓成型廣泛應(yīng)用于航天、航空、汽車(chē)、儀表等構(gòu)件的成型加工。沖壓過(guò)程中，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(dòng)產(chǎn)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(jiàn)圖4-2。成型過(guò)程中金屬板料向凹模移動(dòng)的量，是由沖模壓環(huán)的壓力大小所控制的。
沖壓成型的特點(diǎn)：
①. 可沖壓出成型形狀復(fù)雜的沖壓件，而且廢料少；
②. 產(chǎn)品具有足夠高的精度和較低的表面粗糙度，而且互換性好；
③. 沖壓件重量輕，材料消耗少，強(qiáng)度、剛性高；
④. 操作簡(jiǎn)單，便于自動(dòng)化，生產(chǎn)效率高；
⑤. 模具復(fù)雜，適于大批量生產(chǎn)。
進(jìn)行沖壓加工的設(shè)備一般包括有：下料的剪機(jī)；沖壓成型的沖床。
一、分離工序
分離工序是使坯料的一部分與另一部分相互分離的工序，通常
又稱(chēng)為落料及沖孔（沖裁）。
坯料的沖裁按封閉輪廓分離可分為：
①. 落料： 被分離的部分為成品，而周邊為廢料。
②. 沖孔： 被分離的部分為廢料，而周邊是成品。
1. 沖裁變形過(guò)程
常用金屬材料的沖裁過(guò)程大致可以分成以下三個(gè)階段。
①. 彈性變形階段
沖頭接觸板料后，開(kāi)始?jí)嚎s材料，并使材料產(chǎn)生彈性壓縮、拉伸與彎曲等變形。這時(shí)沖頭略擠入材料，材料的另一側(cè)也略擠入凹模。隨著沖頭繼續(xù)壓人，材料內(nèi)的應(yīng)力達(dá)到彈性極限。此時(shí)，凸模下的材料略有彎曲，凹模上的材料則向上翹。間隙越大，彎曲和上翹越嚴(yán)重。
②. 塑性變形階段
當(dāng)沖頭繼續(xù)壓入，壓力增加，材料內(nèi)的應(yīng)力達(dá)到屈服極限時(shí)便開(kāi)始進(jìn)入塑性變形階段。這時(shí)沖頭擠入材料的深度逐漸增大，即塑性變形程度逐漸增大，材料內(nèi)部的拉應(yīng)力和彎矩都增大，變形區(qū)材料硬化加劇，沖裁變形力不斷增大，直到刃口附近的材料由于拉應(yīng)力的作用出現(xiàn)微裂紋時(shí)，沖裁變形力達(dá)到最大值。材料出現(xiàn)微裂紋，說(shuō)明材料開(kāi)始被破壞，因而塑性變形階段告終。由于存在沖模間隙，這個(gè)階段中除了剪切變形處，沖裁區(qū)還產(chǎn)生彎曲和拉伸，顯然間隙越大，彎曲和拉伸也越大。
③. 斷裂分離階段
沖頭仍然不斷地繼續(xù)壓人，已形成的上、下微裂紋逐漸擴(kuò)大并向材料內(nèi)延伸，當(dāng)上、下兩裂紋相遇重合時(shí)，材料便被剪斷分離。
沖裁過(guò)程的變形是很復(fù)雜的，除了剪切變形外，還存在拉深、彎曲、橫向擠壓等變形。所以，沖裁件及廢料的平面不平整，常有翹曲現(xiàn)象。
2. 凸、凹模間隙
凸、凹模間隙的大小直接影響斷面質(zhì)量、模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度，因此必須嚴(yán)格掌握和控制。
間隙過(guò)大：①. 材料拉應(yīng)力大，塑性變形階段過(guò)早結(jié)束；②. 亮帶小，剪裂帶、毛刺大；③. 卸料力和推件力小。
間隙過(guò)?。孩? 壓應(yīng)力大、拉應(yīng)力小，可抑制裂紋；②. 凸模刃口裂紋正常向外，毛刺增大；③. 凸模與沖孔、凹模與落料之間摩擦增大；④. 降低模具壽命。
總之，沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時(shí)，應(yīng)選用較小間隙；沖裁件斷面質(zhì)量無(wú)嚴(yán)格要求時(shí)，可選用較大間隙。一般來(lái)說(shuō)間隙范圍在5%~10%的板厚，既可以提高沖裁件斷面質(zhì)量，還有利于提高沖模壽命。
3. 凸、凹模刃口尺寸確定及沖床噸位的選擇
沖孔模：①. 以沖孔件來(lái)確定凸模尺寸，考慮磨損，凸模選孔的最大尺寸（公差允許內(nèi)）；②. 以凸模為基準(zhǔn)，加上間隙，設(shè)計(jì)凹模。沖裁（落料）
模具：①. 以沖裁料件來(lái)確定凹模刃口尺寸，考慮凹模的磨損和沖裁精度，凹模刃口尺寸取公差范圍最小值；②. 以凹模尺寸為基準(zhǔn)，減去間隙，設(shè)計(jì)沖模。
沖床噸位的選擇：在選擇沖床噸位時(shí)，應(yīng)以模具強(qiáng)度為依據(jù)。
平刃沖模的沖裁力P為：
P=KLδτ，N 式中 L-沖裁周邊長(zhǎng)度，mm; δ－坯料厚度，mm; τ－抗剪強(qiáng)度，MPa; K-系數(shù)，間隙不均，刃口鈍化等。
4. 沖裁件的排樣
沖裁時(shí)沖裁件的排樣是一項(xiàng)精細(xì)的工作，排樣既要保證沖裁質(zhì)量，還要做到不浪費(fèi)原材料。
①. 排樣合理，可以提高材料利用率。
無(wú)搭邊排樣：落料件形狀的一個(gè)邊作為另一個(gè)落料件邊緣，材料利用率高，尺寸不準(zhǔn)，毛刺不在同一平面上。
有搭邊排樣：各落料件之間有一定尺寸的距離，毛刺小，并在同一平面上，尺寸精確，但造成一定材料的浪費(fèi)。
②. 修整
利用修整模沿沖裁件外緣或內(nèi)孔刮削一層薄金屬，以切掉普通沖裁時(shí)，在沖裁件斷面上存留的剪裂帶、毛刺，提高沖裁件的尺寸精度和降低表面粗糙度。
外緣修整：修整沖裁件外形。內(nèi)緣修整：修整沖裁件內(nèi)孔。與切削加工相似，間隙小，可采用負(fù)間隙，凸模大于凹模。精度達(dá)IT6~IT7,表面粗糙度為Ra為0.8~1.6μm(V7~V8)。
③. 切斷
用剪床或沖模把板料沿不封閉輪廓進(jìn)行分離的工序。
剪切：一般條料是由大板料剪成。
沖模：生產(chǎn)用于形狀簡(jiǎn)單、精度要求不高的平板件。
二、變形工序
變形工序是使坯料的一部分相對(duì)于另一部分產(chǎn)生位移，而且不發(fā)生破裂的工序。使坯料發(fā)生變形的工序包括有：拉深、彎曲、翻邊、成型等。
1. 拉深
拉深是利用專(zhuān)用模具將沖裁或剪裁后所得到的平板坯料制成開(kāi)口的空心件的一種沖壓工藝方法。
其特點(diǎn)是板料在凸模的帶動(dòng)下，可以向凹模內(nèi)流動(dòng)，即依靠材料的流動(dòng)性和延伸率成型，如圖4-1所示。
拉深可分為無(wú)壓邊圈拉深和有壓邊圈拉深兩種。只有當(dāng)法蘭尺寸保證不會(huì)起皺時(shí)，才有可能完成無(wú)壓邊圈拉深。毛坯越厚，法蘭就越不易失穩(wěn)。首次拉深不起皺的條件是：
D-d≤(18~22)δ 式中 D--毛坯直徑，mm; d--成型直徑，mm; δ-毛坯厚度，mm.
對(duì)于有壓邊圈的拉深，由于拉深過(guò)程中毛坯邊緣變厚，所以壓邊的力不可能均勻地分布在法蘭的面積上，，而是集中于距毛坯邊緣一定距離的環(huán)形面積上，其他部分則無(wú)壓邊力作用。
拉深過(guò)程：①. 直徑為D的坯料平板放置在凹模上；②. 凸模向下運(yùn)動(dòng)，板坯料被拉入凸、凹模的間隙中，形成空心零件。
受力分析：底部是不變形的，只起傳遞拉力的作用，所以其厚度基本不變。壓環(huán)圈部分在拉力的作用下，厚度略減小。法蘭部分由于切向受壓力作用，所以會(huì)變厚。底角部分受拉力作用，故會(huì)變厚。
2. 拉深中的廢品
①. 拉裂
當(dāng)應(yīng)力大于材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，在無(wú)底角部分會(huì)發(fā)生拉裂。
產(chǎn)生拉裂的影響因素如下：
a. 凸凹模的圓角半徑：圓角半徑過(guò)于小，也就是凸凹模與坯料接觸的棱角不可太鋒利，否則易拉裂。凸凹模的圓角半徑：rm=108(板厚）；ra=(0.6~1)rm
b. 凸凹模間隙：間隙過(guò)小，模具與拉深件間的摩擦力增大，極易拉裂工件，同時(shí)擦傷工件表面，降低模具壽命（磨損大）。一般要求，間隙＝（1.1~1.2)δ.當(dāng)間隙過(guò)大時(shí)，極易造成工件起皺。
c.拉深系數(shù)m:m=d/D(d為工件直徑；D為坯料直徑）。
拉深系數(shù)是用來(lái)衡量拉深變形程度的，m越小，變形越大，易于拉深，材料的塑性好，m值相對(duì)會(huì)小，一般來(lái)說(shuō)，m≥0.5~0.8 時(shí)易于塑性變形，若m過(guò)小，則應(yīng)采取多次拉深，方可完成拉深作業(yè)，多次拉深時(shí)要進(jìn)行中間退火。在兩次拉深之間進(jìn)行退火，以消除拉深過(guò)程中的加工硬化。
②. 起皺
法蘭受切向壓力起皺，起皺后坯料拉不進(jìn)凹模；在凹模入口處，拉裂，若能拉人，產(chǎn)品側(cè)壁就會(huì)有痕跡。
影響因素：8/D(8為板厚，D為坯料直徑）比值小，起皺。
起皺防止方法：拉深時(shí)，采用壓邊環(huán)。
③. 毛坯尺寸及拉深力的確定： 按變形前后板料面積不變，計(jì)算毛坯尺寸。
④. 法加工拉深件： 旋壓件的成型加工，不用沖模，變形小，可以加工成型很小的工件，如鋼筆帽等，也能加工生產(chǎn)大型工件，如大型容器的封頭等。
⑤. 脹形： 局部變形：制造加強(qiáng)筋，局部直徑擴(kuò)大。
脹形是利用模具強(qiáng)迫坯料厚度減薄和表面積增大，以獲取零件幾何形狀的沖壓加工方法。特點(diǎn)是坯料被壓邊圈壓死，不能向凹模內(nèi)流動(dòng)，完全依靠材料本身的延伸成型，如圖4-2所示。
3. 彎曲
彎曲是在坯料的一部分相對(duì)于另一部分彎曲成一定角度的工序。
影響彎曲應(yīng)變量的主要因素有彎曲半徑與板厚之比值及彎曲件彎曲成型時(shí)，外區(qū)受拉而內(nèi)區(qū)受壓，卸載后這些應(yīng)力導(dǎo)致回彈。
4. 翻邊
翻邊是彎曲的變種，沿彎曲線方向應(yīng)變不相等。沿彎曲線為壓應(yīng)變時(shí)稱(chēng)收縮翻邊；沿彎曲線為拉應(yīng)變時(shí)稱(chēng)拉伸翻邊。彎曲線為圓周的拉伸翻邊即變?yōu)閿U(kuò)孔。
翻邊是利用模具把坯料上的孔緣或者外緣翻成豎邊的沖壓加工方法，如圖4-3所示。
在圓孔翻邊的中間階段，即凸模下面的材料尚未完全轉(zhuǎn)移到側(cè)面之前，如果停止變形，就會(huì)得到如圖4-3所示的成型方式，這種成型方式叫做擴(kuò)孔，生產(chǎn)應(yīng)用中很普遍。
圖4-4所示的是帶孔翻邊時(shí)，在圓孔周?chē)较蜓由?，而在半徑方向收縮的示意圖。
圖4-5是收縮翻邊和拉伸翻邊的示意圖。
翻邊是在帶孔的板坯上，用擴(kuò)孔的方法獲得凸緣的工序。
