一、冲压产品的工艺分类
1、基本工序分类
冲压工艺按其变形性质可以分为材料的分离与成型两大类。
分离工序是借助冲压力使坯料变形，当变形处应力超过抗拉强度时，坯料便会断裂分离，这样就能得到目标形状和大小的工件，这是冲压工艺中的一种操作。
成型工序是这样一个过程，坯料在冲压力的作用下，变形部位的应力会达到屈服点，不过还没有达到抗拉强度，因此坯料能够产生塑性变形，同时不会发生断裂分离，这样就能得到所需要的形状和尺寸的工件，这是通过冲压来完成的工序。
2、分离工序的类别
分离工序按照其不同的变形机理分为冲裁、整修两大类。
冲裁：指用模具沿沿一定的曲线或直线冲切板料（包括以下几类）
对冲裁件的断面实施再加工，属于分离加工的一种方式，称为整修，整修过程运用切削原理，加工后的工件，其尺寸准确度与截面品质，均比冲裁件更为优越。
3.成型工序的类别
成型流程较为复杂，涵盖了多种步骤，例如弯曲操作、拉深作业、翻边处理、胀形技术以及挤压方法等，详情如下：
二、冲裁
1、冲裁产品的形态与成型过程介绍
冲裁件的外形特征。冲裁件的截面包含：塌陷部分、亮面区域、破裂区域、毛边，这四种特征是在冲裁作业时，于不同时期、不同位置、不同受力状态下形成的。
如图所示，第一部分高度在八分之一到十五分之九之间；第二部分高度在十五分之一到五十五分之九之间；第三部分高度在三十五分之一到七十五分之九之间；第四部分高度在五分之一到十分之九之间。
1）弹性变形阶段
受力分析：刃口部分材料承受剪切作用，作用力值未达到弹性极限，倘若作用力消除，材料能够复原至初始形态。
状态描述：凸模施加压 力于材料，材料略挤入凹模刃口。
2）塑性变形阶段
受力分析:材料受力由边及中心 ，逐渐超过弹性极限
状态说明：凸模持续向材料内部移动，在这个步骤中，冲裁件出现塌陷边角和亮面区域
3）剪裂阶段
受力分析:材料紧邻凹模刃口的位置最先出现应力超出了其抗剪切能力，导致凹模刃口附近的材料出现裂纹并开始扩大。与此同时，凸模刃口处的材料仍然处在塑性变形状态，没有达到剪切强度。随着冲头持续下压，冲头附近的材料也逐渐达到了抗剪切极限，同样形成了裂纹。当继续下压时，原先形成的两条裂纹会相遇并合并，最终使得材料完全断裂分离。
状态描述：材料分离,上下裂纹重合时相互撕扯产生毛刺
三、与产品设计相关的冲裁工艺要点及设计举例
1、冲裁产品的分类、作用及结构
冲孔 piercing
功能有三种情况,第一种是当作普通通透孔,标准不高,第二种是用于制作自攻牙的底孔,对产品表面光滑程度要求很严,第三种是作为精密转轴的安装孔,需要表面非常平滑,没有粗糙的边缘,也没有裂纹痕迹,可以通过使用机械打磨的方法或者模具边缘处理来达到这个效果
设计冲孔时, 要考虑凸模强度的制约, 孔的尺寸不能太小, 通常需要大于0.5T。
落料 stamping
功能：其一，满足基础外观需求，标准不高；其二，用于连接件的激光熔接组装，需确保表面平滑无瑕疵，熔合区呈现宽亮带，微小的断裂缝隙要控制好；其三，担当柔性装饰构件的支撑结构，对边缘处理有特定要求，要么形成卷边效果，要么必须彻底去除毛刺。
产品设计时，需要确保冲裁件所有直线和曲线的交汇点都带有适度的圆弧，否则凹模会出现应力集中，从而容易发生损坏；同时，必须顾及模具线切割的加工特点，冲裁零件或落料零件的最小圆角半径，务必不小于R0.2。
切舌、切曲 lancing
功能有三种，一是充当连接件，二是起约束作用，三是减少流程，提升材料利用效能，把裁切和弯曲两个步骤合并成一个整体。（不足之处在于，毛边朝向不能调整，必须与冲头运动方向相反）
注意：要求切口部位与折弯部位距离足够大, 满足冲头强度.
切舌、切曲 结构设计的注意点：
切割时，冲头开口尺寸必须宽敞，零件构造时，要确保切割位置与弯曲位置之间留有五毫米以上的间隙，不然冲头承压能力不足，会减损模具的使用年限。
模具制作期间，刀口切割区域必须维持约三毫米的平直边缘，这样做是为了避免出现刀具崩裂的情况，冲头两侧需要确保存在一定的间隙，以此来确保先完成剪切再进行弯曲。
与冲裁相关的产品设计注意点总结
设计产品时需确保各直线或曲线的衔接位置带有适度的圆弧过渡，因为常规线切割的最小圆角半径为0.2，尖锐的转角难以精确实现，而且尖角部位容易造成模具有应力集中现象，导致模具在受力时更容易发生损坏。
在制作产品时，必须清楚指出毛刺的走向，这个走向对产品的组装以及工作人员的安全具有关键作用，需要注意，这里强调的是毛刺的走向，而非冲压的方向。
设计冲孔时, 受到凸模强度的制约, 孔的尺寸不能过于微小, 通常应大于零点五倍料厚, 同时最好避免孔的直径低于零点八倍料厚
产品设计时,材料承受拉力极限应尽量低于六百三十兆帕,否则成型工具制作难度较大。若物件抗压能力不足六百三十兆帕,可选用常见且成本较低的成型工具用钢,例如Cr12、Cr12MoV、SKD11、D2等。倘若物件抗压能力超过六百三十兆帕,则必须采用特殊且价格较贵的成型工具用钢,比如SKH-9。
产品设计若需针对冲裁断面设定特殊标准，就必须注明各个断面位置允许存在的最低限度数值。
加工过程中要考虑工件边缘的角度，确保方便取出，以此降低冲头的损耗。
2、冲裁模具简介
1）冲孔、落料模
2）去毛刺模具
3）侧面冲孔模具
四、弯曲产品形态与成型过程介绍
1、弯曲产品的形态
金属材料承受的力超过弹性极限（屈服强度）但低于断裂极限（抗拉强度），导致板料在弯曲变形区域的弯曲程度发生改变，从而实现弯曲成型。
弯曲时受力情况如下：材料内部承受挤压作用，外部承受拉伸作用，其中拉伸作用更为显著，因此材料的中性面会向弯曲内侧偏移，位于材料几何中心线靠内侧的位置。
中性层 :距离材料内侧约等于0.255T
材料表层纤维受拉力影响发生位移，其宽度方向进行补偿以弥补材料缺失
2、折弯过程（以V曲为例）：
凸模在接触板料时，因凸凹模受力点不同而形成弯矩，弯矩导致其产生弹性形变，进而引发弯曲现象。
凸模持续下移时，毛坯和凹模表面开始慢慢接触，弯曲半径跟随着缩小，弯曲力臂也跟着缩短，毛坯和凹模接触的位置从凹模的两肩逐渐转移到凹模的两斜面上去。
3）随着凸模的继续下行，毛坯两端接触凸模斜面开始弯曲。
在压制过程中，当凹凸模之间的空隙持续收窄，板料便会被迫压成平整状态。
校正环节，待行程结束，要对板材实施校正，务使其圆角和直边与凸模完全吻合，从而构成预定形态。
3、弯曲产品容易出现的两类问题（回弹、开裂）
1）回弹：
材料构成多层面纤维，各层受力不同，表层承受拉力最强，内层承受压力最强，两种力的大小随靠近中心层而减小，因此弯曲成型时并非所有纤维层都超过弹性极限，部分材料仍处于弹性变形阶段，导致其能够恢复原状
1）中性层的应力、应变为零
2）中性层向内侧压应力逐渐增大
3）中性层向外侧拉应力逐渐增大
弯曲过程中，冲压件多数材料层应变进入塑性变形范围，此类材料层不会发生回弹现象。
紧邻中心平面的某些材料层形变仍然属于弹性范围，当外部作用力消除时，比如弯曲工具移开工件，这些材料层会显现出恢复原状的趋势
影响回弹的因素：
材料所能承受的最大弹性变形越小，需要施加的应力就越高，其恢复原状的能力也越强
材料的弯曲半径与厚度之比越低，局部受力就越明显，可恢复形变所占成分就越少，抗回弹能力就越强
2）开裂
当弯曲过程中，工件的部分材料层承受的应力超过了其抗拉能力，工件就会出现开裂的情况，距离中性轴越远的材料层，其承受的应力和应变就越大。
预防断裂的做法：防止弯曲时，转角内侧的圆弧太小，通常圆弧半径要大于等于厚度的一半。
4、折弯产品的变形特点
材料表层纤维承受拉力作用，纤维间发生位移，通过增加横纵方向体积来弥补材料损耗，因此材料横截面尺寸收缩。
内层纤维承受压力，向横向位移，造成材料内部宽度变大。
当宽度不足材料厚度三倍时，该效应显著，产品构造时需防止宽度低于材料厚度三倍的情形。
5.与产品设计相关的弯曲工艺要点及设计举例
弯曲件的圆角尺寸不能太小,否则容易导致开裂;但圆角尺寸也不宜过大,否则变形不充分,回弹会比较明显。通常情况下,最小弯曲半径R要大于或等于0.5倍的厚度T。
注意：
1)产品设计时应避免折弯R角过小，否则易引起应力集中。
R角尺寸需要标注在内部位置，因为加工弯曲时，工件紧贴模具，模具的R角直接影响了工件的R角，而且这样方便进行控制与调整。
弯曲件的弯边部分不可过于短小,否则在实施弯曲操作时,模具能够对材料提供有效支撑的区间会变得很短,这样便难以生产出轮廓精确的零件,而且弯曲件常常会出现向外翻翘的现象。H需要大于R加上两倍的T。
设计产品时要注意，折弯的直边不能太小，否则容易导致外翻，而且难以保持垂直状态。
弯曲部位要避开零件宽度发生剧烈变化的位置进行折叠,以免造成破损。如果需要在宽度骤变的地方进行弯曲,应该预先规划制作工艺凹槽。
弯曲毛坯时难免发生滑动，因此产品构造时须尽量设置工艺孔。
6.折弯模具简介
五、成型工艺形态与过程介绍
1、成型工艺分类及介绍
成型原理是：金属承受的力超过弹性极限，却低于断裂极限，在可塑性范围内形成设计者期望的形变形态。
成型工艺种类包括，首先有拉深工艺，其次有挤压工艺，再者有翻边工艺，还有翻孔工艺，亦称抽孔工艺，以及缩口和扩口工艺
2、与产品设计相关的成型工艺要点及设计举例
1）挤压
挤压凸包的作用有三个：
（1）作为两个零件间的自定位销使用
注意：
使用凸包作为定位元件时，必须严格限定凸缘的尺寸，通常情况下，凸缘的尺寸偏差能够维持在正负零点零四毫米左右
b.由于凸包是挤压成型的，故凸包的侧面全是光亮带;
(2)作为运动机构的限位使用
(3)作为凸焊的凸点使用
凸包设计的注意点及冲头尺寸：
要确保凸包与基体之间有充分的材料衔接，否则凸包可能会松动。在凸焊应用中，凸点直径D应不小于2t加0.7，同时要大于1.8毫米。
凸点高度H>=(0.4t+0.25)，并且大于0.5mm
凸包极限高度设计尺寸如下图
在标注凸包的尺寸时，只能调整向外突出的部分的大小，无法调整向内凹陷的部分的大小。
挤压凸包模具构造：凹模规格确定凸包的半径，顶针与挤凸冲头共同决定凸包的深度。务必留意：标示凸包规格时，仅能掌握其外凸部分的规格，无法掌握内凹部分的规格。
2）抽孔
抽孔的作用有两个：
a)作为铆钉连接零件使用（包括冲铆、翻铆）;
优点：可省略铆钉，节约成本。
缺点：不能承受很大的拔脱力或剪切力。
抽孔冲铆：起固定连接作用。
抽孔翻铆：起旋转轴的作用。
b)作为连接螺母使用
抽孔设计的注意点及冲头尺寸：
务必确保物料供应充足，需要核算开孔的可行性，同时要考虑材料流通是否顺畅。
b)作为翻铆使用时，必须控制抽孔的外径（尺寸标外径）。
模具能够调整抽孔的内部尺寸，也能调整外部尺寸，冲头负责确定内部尺寸，凹模负责确定外部尺寸，但它们不能同时进行这项工作，也就是说，每一个零件的尺寸只能由其中一种模具来决定。
c)作为螺母使用时，必须控制抽孔的内径（尺寸标内径）。
在充当螺母之用的情况下，务必确认钻孔后变薄的直边宽度，要大于螺纹每牙间距的1.3倍。
当某物充当螺母功能且需满足强度条件时，必须确保钻孔后的垂直边缘最小尺寸超过螺纹单个齿距的三倍。
抽孔可行性计算：
抽孔： 沿内孔周围将材料翻成侧立凸缘的冲压工序。
翻孔系数，指的是预冲孔的直径，相对于翻孔后直边部分的中径，所形成的比例关系，这个系数数值越高，意味着在翻孔过程中，材料发生的变形程度就越小。
影响翻孔系数的因素：
a)材料的塑性，塑性越好翻孔系数越小。
b)预冲孔相对直径D/t，D/t越小，翻孔系数越小。
加工孔的方式是这样的，如果翻孔的尺寸比较大，那么当毛刺出现在里面的时候，就不容易产生破裂现象，而如果毛刺在表面，就必须增设引导步骤，接着再进行抽孔操作。
球面形状的冲头有助于降低翻边系数，同时可以提升材料的变形能力。
评估打孔流程能否实施，需依据开孔率来判定，此方法涉及众多待定参数，颇费时日且耗费精力。通常情况下，可依据预制孔洞与材料厚度的相对大小，作出判断。若预制孔洞的相对直径D/t值超过1，通常认为具备可行性。
预冲孔尺寸计算：
原则：翻孔前后体积不变原则。
AB={H*EF-（π/4-1）*EF*EF}/T
预冲孔直径d＝D-2*AB
一般翻孔后材料的厚度变薄，变薄系数取0.45到0.9之间。
变薄系数指：EF与原材料厚度T的比值
通常认为，当d大于或等于T时，可以实施抽孔，具体依据是经验数据，详细评估需参照抽孔系数
抽孔模具结构
抽孔冲头结构：
采用抛物线形状的翻边模具时，由于有弧形过渡，因此翻边效果更优。
圆弧半径存在差异时，冲头作用于材料的塑形表现不同。弧度较小时，其尺寸过小，导致材料在塑形过程中承受的即时压力增大，因此材料的形变程度更为显著，相较之下，若其他条件保持一致，选用小弧度翻孔冲头能够实现更高的翻孔高度。
b)无预冲孔的一次翻孔成形冲头。
孔洞的尺寸要和两次加工时预先打孔的尺寸相同，即A等于a，B等于b。采用单次冲孔实现翻边结构，这种情况只适用于翻边后的毛边位于外部。
3)内凹翻边
翻边是沿外形曲线周围将材料翻成侧立短边的工序。
a)内凹翻边（伸长类翻边）：变形与抽孔相似。
b) 变薄幅度介于0.9至1，其中形变最为显著的部位位于最顶端表面
内凹翻边可行性判断:
a)展开尺寸
b)判断
翻边前的端面弧长度L1
翻边后的端面弧长度L2
当端面变形率K>原材料的延伸率时，会出现开裂现象
设计产品时，能够变动R、r、h的量，让端面变形程度符合设计标准，不会出现开裂的情况。
4)外凸翻边
a)外凸翻边（压缩类翻边）：变形性质属于压缩成型。
b)外凸翻边展开尺寸
六、其它冲压模具结构简介
1、卷圆模具结构（方式一）
将纸张先折成一个扇形，然后向上倾斜并扭转八成九十度，接着向下推压使其卷曲成圆形。
2、卷圆模具结构（方式二）
步骤：1、卷四分之一圆， 2、利用滑块侧推。
3、打扁模具结构（外边缘打扁）
开始执行加工流程，首先进行切割原料，接着将原料旋转九十度，然后以七十度角度实施压制，冲头半径设定为材料厚度两倍减去零点三，最后完成材料表面平整处理
4.打扁模具结构（内孔打扁）
步骤： 1、下料；2、上曲90度；3、下压70度（冲头R的大小为2倍的料厚减0.3） 4、压平
5、拉深结构
