何謂塑性加工

1. 概要

使用加工機的金屬加工除了使用車床的切削加工以外,還包含塑性加工、焊接加工等技術。其中塑性加工一般稱為沖壓加工,是一項將模具朝加工物擠壓,藉此製作目標形狀的技術。包含金屬在內的固體只要受到一定的力就會變形,無法恢復原狀。這種加工方法便是利用固體具備的這項性質(塑性)。塑性加工主要用於汽車零件等鋼鐵材料的加工上。與使用車床切削不同,這種方法的特徵在於不會產生廢料,而且使用模具進行沖壓就能大量生產形狀相同的零件。

2. 塑性加工的種類

塑性加工分成常溫執行的「冷作塑性加工」與加熱後執行的「熱作塑性加工」2種。由於金屬只要經過加熱就會發生熱膨脹而變形,所以應盡可能採用冷作塑性加工,遇到加工物材質硬度較高等情形才採用熱作塑性加工。
另外,塑性加工的內容除了沖壓以外,還包含用於製造螺栓與螺帽的「鍛造」;用於加工線材與管子的「擠製」、「抽線」、「抽製」;從板材做出球面的「引伸」;製作板型彈簧等物體的「彎曲」;藉由鉚釘固定加工物的「接合」;以及裁剪板材的「剪切」等等。

沖壓加工的基本示意圖

沖頭(上模)

沖壓加工的基本示意圖

沖模(下模)

A
加壓(沖壓)
B
V槽

3. 塑性加工機的概要

一般來說,塑性加工是透過將模具安裝於沖壓機械,再施以強勁的力擠壓加工物的方式來成型。在高速的沖壓機中,甚至也有能在1分鐘內執行數千次沖壓的機種。除此之外,還有能排列多個模具、一次成型多個零件的「多工位沖壓機」,以及連續加工捲筒狀材料的「滾輪成型機」等機種。

一般沖壓機的示意圖
一般沖壓機的示意圖

4. 塑性加工的注意事項

使用塑性加工就可以用高達數萬噸的力對加工物進行加工。但實際加工前需要事先經過討論,依據加工物的材質來判斷變形所需的最小的力與摩擦力等條件。另外,加工物變長等變形或破損的情形也可能隨著塑性加工發生,所以掌握加工物受到彎曲或引伸等加工時的極限也是不可或缺的條件。除此之外,執行塑性加工時也需要具備降低加工力道的技巧,盡量避免讓加工物受損。

在沖壓加工的現場,製造品種多而量少的零件時會使用「單發沖壓」,由操作人員手動設置加工物,一步一步地執行沖壓程序。另一方面,在適合大量生產的沖壓方法中,先設置捲料再依序執行多道沖壓程序的「連續沖壓」則獲得了廣泛的運用。除此之外,還有採用單發沖壓與連續沖壓雙方的優點,實現了自動連續加工的「多工位沖壓」。

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