普通冲裁的基本原理.
冲裁工艺及冲裁模具
冲裁工艺及冲裁模具1. 引言冲裁工艺是一种常用的金属加工方法，用于通过冲压、剪切等手段将材料切割成所需形状或尺寸的工艺过程。
冲裁模具是冲裁工艺的关键设备，它提供了对材料的切割、定位和加工力的控制。
本文将介绍冲裁工艺及冲裁模具的根本原理、常见类型、应用等相关内容。
2. 冲裁工艺的根本原理冲裁工艺是利用冲压机将冲裁模具对材料施加高压力，使其实现切割或形状变化的工艺过程。
主要包括以下几个根本原理：冲裁工艺中，材料会经历弹性变形和塑性变形两个阶段。
在冲压过程中，冲裁模具施加的压力会使材料发生塑性变形，从而实现切割或形状变化的目的。
2.2 切割原理切割是冲裁工艺的主要目标之一。
利用冲压机和冲裁模具，对材料进行高速冲击，使其发生应力集中破断，实现切割作业。
2.3 定位原理冲裁工艺中，精确的定位是保证加工精度的关键。
冲裁模具通过合理的定位装置，确保材料在冲压过程中的位置准确、稳定，以实现高精度的切割和加工。
冲裁工艺中，冲压机和冲裁模具施加的压力是完成切割和加工的关键。
合理设计冲裁模具可以实现适当的加工力，并确保加工过程中不会对材料造成过度损坏。
3. 冲裁模具的常见类型根据不同的加工需求和材料特性，冲裁模具可以分为多种类型。
常见的冲裁模具类型包括切割模具、弯曲模具、拉伸模具等。
3.1 切割模具切割模具是冲裁工艺中最常见的类型。
它通常由上下两块模板和切割刀具组成。
切割模具可以将材料快速切割成需要的形状或尺寸，广泛应用于金属加工、汽车制造等领域。
3.2 弯曲模具弯曲模具可将材料通过施加力矩实现曲面或弯曲变形。
不同形状、尺寸和角度的弯曲模具适用于不同的加工需求，常见于金属制品的生产和加工中。
3.3 拉伸模具拉伸模具用于将材料拉伸至需要的形状或尺寸。
它通常由多个模块组成，可实现复杂形状的拉伸加工，广泛应用于汽车制造、航空航天等领域。
4. 冲裁工艺及冲裁模具的应用冲裁工艺及冲裁模具在各行各业都有广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：4.1 汽车制造汽车制造是冲裁工艺及冲裁模具的主要应用领域之一。
02冲裁模具的基本结构及工作原理
冲裁模具的基本结构及工作原理一、冲裁模具按工序组合程度可分为：简单冲裁模、连续冲裁模、复合冲裁模。
（一）简单冲裁模即敞开模1、定义：它是指在一次冲裁中只完成冲孔或落料的一个工序。
2、简单冲裁模按其导向方式可分为：（1）无导向单工序模它的特点是结构简单,重量轻、尺寸较小、模具制造容易、成本低廉。
但冲模使用安装时麻烦,模具寿命低,冲栽件精度差,操作也不安全。
无导向简单冲模适用于精度要求不高、形状简单、批景小或试制的冲裁件。
无导向单工序模冲模的上模部分由模柄、凸模组成,通过模柄安装在冲床滑块上。
下模部分由卸料板、导尺、.凹模、下模座、定位板组成,通过下模座安装在冲床工作台上。
上模与下模没有直接导向关系,靠冲床导轨导向。
（2）导板式简单冲裁模模精度高、寿命长、使用安装帧、操作安全,.但制造比较复杂。
一般适用于形状较简单、尺寸不大的工件。
导板式简单冲裁模上模部分主要由模柄、上模板、垫板、凸模固定板、凸模组成。
下模部分主要由下模板凹模、导尺、导板、回带式挡料销、托料板组成。
这种模具的特点是上模通过.凸模利用导板上的孔迸行导向,导板兼作卸料板。
工作时凸模始终不脱离导板.以保证模具导向精度。
因而,要求使用的压力机行程不大于导板厚度。
这种冲模的工作过程是：条料沿托料板、导尺从右向左送科,首次冲裁时使用临时挡料销定位,首次冲裁以后再往前送料,搭边越过活动挡料销后. 再反向拉拽条料，使挡料销后端面抵住条料搭边进行定位,凸模下行实现冲裁。
（3）导柱式简单冲裁模由于这模具准确可靠,能保证冲裁间隙的均匀,冲裁的工件精度较高、模具使用寿命长 而且在冲床上安装使用方便，因此导柱式冲裁模是应用最广泛的一种冲模,适合大批量生产。
导柱式简单冲裁模该冲模利用丁对导柱和导套实现、下模精确导向。
冲模主作时条料靠导尺和固定挡料销(亦称定位销)实现正确定位,以保证冲裁时搭边值的均匀一致。
此冲模采用刚性卸料板卸掉箍在凸模上的废料,冲出的工件在凹模洞口中经凸模的顶压作用，逐个实行自然漏料。
冲裁模具的基本结构与工作原理
冲裁模具的基本结构与工作原理冲裁模具是一种常见的加工工具，在工业生产中广泛应用。
它的作用不仅仅是剪切材料，还可以进行冲孔、压花、冲压等操作。
本文将介绍冲裁模具的基本结构以及工作原理。
一、冲裁模具的基本结构冲裁模具通常由模架、下模座、模尖、模板、模板固定孔、上模座、压板、导向柱、定位销、下模座、模具安装座等多个部分组成。
1.模架：冲裁模具的最底层结构，支撑各个模具部件。
2.下模座：放置压板的地方，压板通过它与上模座开放联系。
3.模尖：用于封闭下模座上的模板固定孔，以便固定模板。
4.模板：承受工作负载的主要部分。
模板可以通过模板固定孔螺栓固定在模架或下模座上。
5.模板固定孔：用于连接模板和模架或下模座的孔。
6.上模座：放置压板的地方。
上模座通过导向柱和定位销与下模座或下模座上的模板固定孔对齐。
7.压板：冲压时作为媒介，将下模座和上模座上的模具固定起来，从而实现冲裁。
8.导向柱：用于连接上模座和下模座，确保冲裁过程中的精准度。
9.定位销：也用于对齐上模座和下模座的位置。
10.下模座：承受模具的卡紧力，防止模具在模具固定孔处滑动。
11.模具安装座：将冲裁模具固定在机械或压力机上的底座。
二、工作原理冲裁模具的工作原理是利用压力让模板和压板卡死工件，对工件进行切割或冲孔。
具体来说，它包括材料、凸台（刀模）、凹模、冲孔机床和机械手等多个部分。
在工作之前，必须先进行模压，并设置工作参数。
然后将工件放置在压板上，逐步移动到凹模下部。
随着压力的逐渐增加，材料被弯曲、伸长或压缩，最终断裂。
刀模和凹模都是刻有图案的特殊工具，它们能够对工件进行不同的操作。
除了切割和冲孔，冲裁模具还可以进行拉伸和弯曲等操作。
不同的操作需要使用不同的模具。
总的来说，冲裁模具的工作原理是依靠刃口的形状和力学原理，将压力转化为工件的变形。
冲裁模具的安装和调整需要经验和技能。
准确设置参数有助于防止模具的脱离、折断或损坏，从而确保生产效率和质量。
结论冲裁模具是工业生产中不可或缺的工具之一。
01冲裁原理
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一.沖孔模原理---沖裁斷面
Z/2
M—毛面 R—塌角
核准﹕
G—光面
沖裁所得的表面﹐如 右圖所示﹐在沖出孔 的上部﹐有些微圓角 稱塌角﹐接著是由剪 切形成的光亮光面﹐ 最后是撕裂形成的毛 面。而在廢料上﹐也 有類似的三部分﹐只 是分布位置的上下次 序相反。
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沖裁概述
定義:
基于金屬塑性變形,利用沖模對板料金屬進行加工
以得到所需要的零件形狀和尺寸
分類:
沖裁 :是材料分離工序
彎曲 拉深 從廣義上講,沖裁可分為沖孔,落料,切口,剖切等; 從變形機理上講,沖裁可分普通沖裁和精密沖裁
核准﹕ 審核﹕ 制作﹕季偉偉 24
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沖裁分離過程
上模端部下邊 的材料開始
彎曲
彈 性 形 變 階 段間隙愈大,Fra bibliotek曲和上翹愈嚴重
核准﹕ 審核﹕
下模刀口上邊 的材料開始
上翹
制作﹕季偉偉 25
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沖裁分離過程
塑 性 變 形 階 段
1.上模繼續下行
材料內部應力增大到屈服極限
進入塑性變形階段
2. 拉應力和彎矩增大
變形區材料開始硬化
刃口 附近材料出現裂紋 3.裂紋的出現標示塑性變形階段結束 4.間隙的大 小直接影響切斷面的質量(詳見下一張).
剖切
核准﹕ 審核﹕
模具結構
制作﹕季偉偉 21
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2.1.7沖裁工序(修邊1)
將 實將 心平 件的 多、 余空 外心 邊的 切或 掉立 體
模具結構
核准﹕ 審核﹕ 制作﹕季偉偉 22
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常用冲压工艺基本原理
常用冲压工艺基本原理冲压工艺是一种通过冲压设备将金属或非金属材料加工成所需形状的加工方法。
它广泛应用于制造行业中，如汽车制造、航空航天、电子等领域。
常用冲压工艺的基本原理如下：1.冲裁：冲裁是冲压工艺的基础，通过在金属材料中施加剪切力，将材料分离成所需的形状。
冲裁要求冲压设备具有足够的压力和刚度，以确保能够将材料切割成准确的形状，并保持相对平整的边缘。
2.弯曲：弯曲是将金属材料弯曲成所需的形状。
通过将材料置于折弯模具中，并施加压力使其弯曲。
弯曲要求冲压设备具有足够的刚度，以确保能够在材料上施加足够的压力，并保持所需的形状。
3.拉伸：拉伸是将金属材料拉伸成所需的形状。
通过将材料固定在一端，然后通过施加拉力来延长材料并形成所需的形状。
拉伸要求冲压设备具有足够的拉力和刚度，以确保能够在材料上施加足够的拉力，并保持所需的形状。
4.成形：成形是将金属材料压制成所需的形状。
通过在材料表面施加压力，使其逐渐变形成所需的形状。
成形要求冲压设备具有足够的压力和灵活性，以确保能够在材料上施加足够的压力，并保持所需的形状。
5.切削：切削是将金属材料切割成所需形状的方法。
通常采用冲床、剪切机等设备，在材料上施加切割力，将材料切断成准确的形状。
切削要求冲压设备具有足够的切削力和刚度，以确保能够将材料切割成准确的形状，并保持相对平整的边缘。
6.模具设计：模具是冲压工艺中不可缺少的工具，它影响着冲压加工的质量和效率。
模具设计要求考虑材料的物理特性、形状复杂程度以及生产要求等因素，以确保能够精确加工出所需的形状，并保持高效的生产速度。
综上所述，常用冲压工艺的基本原理包括冲裁、弯曲、拉伸、成形、切削和模具设计等。
这些原理在冲压加工中起着重要的作用，决定了加工质量和效率。
因此，工程师在进行冲压加工时需要充分理解和应用这些基本原理，以确保能够获得满足生产要求的加工零件。
冲裁的基本原理与冲压模具的结构
1，按加工的形式或內容分為： ①，沖裁模--------將一部分材料與另一部分材料分離的模 具。(切邊﹑下料模) ②，彎曲模--------將坯料彎曲成一定形狀的模具。(折彎模) ③，拉延模--------將坯料拉延成開口空心的零件或進一步改變空心工件形狀或尺
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2,塑性變形階段
塑性变形、外力作用超出材料的强度极限，产生断 裂纹。当凸模继续压入,压力增加,材料内部的应力 也随之加大,在材料内的应力达到屈服极限时便开 始进入塑性变形阶段。在这一阶段中随着凸模挤入 材料的深度逐渐增加,材料的塑性变形程度也逐渐 增大。由于刃日处间隙的存在,材料内部的拉应力 及弯矩也都增大,使变形区材料硬化加剧,直到刃口 附近的材料由于拉应力及应力集中的作用开始出现 微裂纹,此时,冲裁变形力也达到最大值。微裂纹的 出现说明材料开始破坏,塑性变形阶段也告结束。
材料 SKD11 SKD11
SKD11
Solution Provider
熱處理 HRC58-62 HRC58-62
HRC58-62
性能
冲模零部件
工艺构 件
部件
定义
所含零件
凸模
工作零件
它是指直接进行冲裁分离工件的零件。 凹模
凸凹模
定位板定位销
定位零件
它是指能保证条料在送进和冲裁时在 挡料销
模具上有正确位置的零件。
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二、 普通冲裁件的断面特征：
<1>塌角带 由主单性变形阶段产生初始塌角，带动边塑性变形阶段。 <2>光亮带 产生于塑性变形阶段，断面较光洁平整，是质量最佳的一段。 <3>断裂带 撕裂造成的，表面粗糙而无光泽，并带有锥度。 <4>毛刺区 产生微裂时便产生毛刺。
冲裁工艺及冲裁模具设计
冲裁工艺及冲裁模具设计冲裁工艺是一种常用的金属加工方法，通过冲切将金属材料切割成所需形状和尺寸，通常用于制作金属零部件和工件。
冲裁工艺的成功与否，不仅与冲裁机床的性能和工艺操作的技能有关，也与冲裁模具的设计质量密切相关。
本文将重点介绍冲裁工艺及冲裁模具设计的相关内容。
冲裁工艺的基本原理是，通过在金属材料上施加一定的冲击力，使模具上的刀具快速切入材料中，沿着预定轨迹切割出所需形状的零件。
冲裁工艺具有以下几个特点：一是加工速度快，冲裁速度通常为每分钟几十次到几百次，可以高效地完成大批量生产；二是加工精度高，冲裁工艺可以实现较高的尺寸精度和形状精度；三是适用范围广，冲裁工艺适用于各种金属材料，如钢材、铝材、铜材等。
冲裁模具是实现冲裁工艺的关键工具，其质量和设计能力直接影响着冲裁工艺的效果和生产成本。
冲裁模具的设计要考虑以下几个方面的因素：首先，要根据零件的形状和尺寸确定冲裁模具的结构和形式。
常见的冲裁模具包括简单冲模、复杂冲模、连续冲模等多种形式。
对于形状复杂、尺寸较大的零件，通常需要采用复杂冲模，以满足工艺要求。
其次，要合理选择冲裁模具的材料。
冲裁模具的材料应具有较高的硬度和耐磨性，以保证长时间的使用寿命。
常见的冲裁模具材料有合金工具钢、硬质合金等。
同时，还应根据不同材料的特性，选择合适的冲裁模具涂层，以减小摩擦阻力，延长模具的使用寿命。
再次，要根据冲裁工艺要求确定冲裁模具的加工精度和工艺要求。
冲裁模具的加工精度直接影响着冲裁零件的尺寸精度和形状精度。
因此，在设计冲裁模具时，要考虑到刀具的选择、工艺参数的确定等因素，以保证冲裁零件的质量和成品率。
最后，要根据冲裁生产的需求，合理设计冲裁模具的结构和布局。
冲裁模具的结构应简洁、紧凑，以降低制造成本和提高生产效率。
同时，还要合理设计模具的装卸和调整方式，以便于模具的更换和维护。
综上所述，冲裁工艺及冲裁模具设计是金属加工中非常重要的环节。
通过合理的冲裁工艺和冲裁模具设计，可以提高生产效率，降低生产成本，提高冲裁零件的质量和生产效率。
第二章 冲裁工艺及冲裁模设计
普通冲裁件的断面情况：
普通冲裁变形所得到的冲裁件端面常带有一定的锥度，并且 都有明显的区域特征，不同的是各区域的大小占整个断面的比例 不一样。 光亮带 产生于塑性变 圆角带
发生在弹性变形后 期和塑性变形初期， 由金属的弯曲和拉伸 而形成。其大小与材 质有关。
形阶段，断面主 要受剪应力和压 应力作用。断面 平整、光滑。通 常占整个区域的 1/2~1/3，与材质 有关。
第二章 冲裁工艺及冲裁模设计
普通冲裁原理
冲裁间隙 冲裁模刃口尺寸的计算（重点） 冲裁件的排样（重点） 冲压工艺力（重点） 压力中心的计算（重点） 冲裁件的工艺性 冲裁模的基本形式及特点 冲裁模主要零、部件结构和设计（重点） 冷冲模的设计程序（重点）
2.1 普通冲裁的基本原理
冲模刃口尺寸、制造公差的大小主要取决于 冲裁件的形状和精度。
刃口尺寸的计算方法
冲模刃口 尺寸公差带 分析图
1. 凸、凹模分开加工时的刃口计算
δd＋δp≤Zmax－Zmin 运用该方法必须使模具的制造公差与间隙满足 或 δp＝ 0.4（Zmax－Zmin） δd＝ 0.6（Zmax－Zmin）
根据刃口尺寸的计算原则，分开加工时凸、凹模刃口尺寸 的计算公式如下：
推件力Pd： Pd = KdP
冲压工艺力的计算：
（它是选取压力机吨位的主要依据，具体计算要考虑模具的结构型式） 采用刚性卸料自然漏料方式：Pz≥P+Pt = P +nKtP 采用刚性打料、弹性卸料的倒装结构方式：Pz≥P + Px = P + KxP 采用弹性卸料和弹性顶料方式：Pz≥P + Px + Pd = P + KxP + KdP 采用弹性卸料自然漏料方式：Pz≥P + Px + Pd = P + KxP + nKdP （选择压力机时，压力机的公称压力N必须大于或等于Px）
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3．断裂带
断裂带产生于冲裁变形第3阶段，由于拉应力的作用促使裂纹不
断扩展，金属纤维拉断，生成表面粗糙无光泽且有斜度的断裂带。
4．毛刺区
毛刺，是由于刃口正面材料被压缩，刃尖部分是高静水压应力状态， 微裂纹的起点在模具侧面距刃尖不远的地方发生而产生 。
• 由上可知 ： 冲裁 是通过凸、凹模的刃口像剪子一
一 冲裁间隙是决定弹性恢复量大小的重要因素。
当间隙较大时，材料的拉变形大，冲裁后，弹性恢复使落料件
外径收缩，使冲孔孔径扩张，结果是落料件尺寸小于凹模尺寸， 冲出的孔径大于凸模尺寸 • 当间隙较小时，材料的侧向挤压变形大，冲裁后弹性恢 复使落料件外径扩张，使冲出的孔径收缩，结果是落料 件尺寸大于凹模尺寸，冲孔孔径小于凸模直径。
拉应力成分增大，材料容易产生裂纹、使塑性变形较早 结束。 所以光亮带变窄，断裂带、圆角带增大，毛刺相对较大， 锥度也较大。
间隙过小
间隙合适
间隙过大
间隙大小对断面质量的影响
（2）间隙对冲裁件尺寸精度的影响
冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与 基本尺寸的差值。 这个差值包含两个方面的偏差： 一是冲裁件相对凸模或凹模刃口尺寸的偏差 二是模具本身的制造偏差。
光亮带
图8.2冲裁区应力、变形和冲裁件正常的断面状况
a）冲孔件 b）落料件
1.塌角带
• 塌角带发生是由于金属材料的弯曲与拉伸变形而形成的。弹性初 始塌角随着凸模的下降而进入塑性变形阶段，从而成为永久性的 塌角留在断面上，塑性好的材料塌角大。
2．光亮带
光亮带产生于塑性变形阶段，金属产生塑剪变形时，由于，材料 在与模具侧面接触中被模具侧面挤光而形成的光亮垂直的断面。 所以断面光滑、平整、且与板料平面垂直，是断面质量最好的一 段。通常，光亮带占断面的1/2～1/3，塑性好的材料，光亮带所 占的比例更大。
• 凸、凹模每侧间隙称 为单边间隙 • 两侧间隙之和称为双
边间隙
• Z=Dd-Dp
式中 Z——冲裁间隙（mm）； Dp——凸模刃口尺寸（mm）； Dd——凹模刃口尺寸（mm）。
图8.3 冲裁间隙
8.2.1 冲裁间隙对冲裁工序的影响
1．冲裁间隙对冲裁件质量的影响
冲裁件质量包括冲裁断面质量、尺寸精度 和弯曲度三个方面。
二 冲裁件的尺寸精度主要取决于模具本身的制造精度
表8.2 冲裁件的尺寸精度与冲模的制造精度
（3）间隙对弯曲度的影响
间隙对弯曲度的影响是：
间隙愈大，弯曲愈严重。为了减小弯曲度， 可在模具上加压料板或另外加校平工序。
2．间隙对冲裁力的影响
间隙愈小
冲裁变形区的压应力成分越大，拉应力成分越小， 材料变形抗力大，冲裁力越大
（1）间隙对冲裁件断面质量的影响
• 间隙过小时，上、下裂纹不能相遇重合，板料将被第 二次剪切，断面会产生两个光亮带，并造成夹层，毛 刺被拉长。 间隙合理时，上、下表面产生的初始裂纹能相遇重 合，光亮带较大，塌角带、断裂带、毛刺区都较小， 锥度也比较小。
间隙过大时，上、下裂纹仍然不重合，因应力状态中的
样将板料剪断分离，这就决定了其断面 粗糙且有斜度 等弊端。 理凸、凹模间隙、等措施，可以改善断面质量。
另外，也可通过增加整形工序来提高冲裁件断面
• 所以，通过提高模具和冲床的精度、刚度，以及采用合
质量。表8.1为冲裁件断面的近似粗糙度值。
表8.1 一般冲裁件断面的近似表面粗糙度
8.2 冲 裁 间 隙
塑性变形阶段
断裂分离阶段
图8.1 冲裁变形过程
1．弹性变形阶段
• 凸模对板料施压，使材料产生弹性变形。板料稍微挤入凹模口。板料与凸、 凹模接触处形成很小的塌角。由于凸、凹模之间存在间隙，板料同时受到弯 曲和拉伸的作用，凸模下的板料产生弯曲，凹模上的板料开始上翘。
2．塑性变形阶段
凸模继续压到一定深度时，材料内部应力达到屈服点，板料开始 在与凸模、 凹模的刃口接触处产生塑性剪切变形。凸模切入板料并将下部板料挤入凹模孔内。 在板料剪切面处形成塌角，同时在切断面上形成一小段光亮且与板料垂直的表面。 随着冲压过程的继续，应力不断增加，材料的变形程度便不断增加，变形区向板 材的深度方向发展、扩大，同时硬化加剧，变形抗力也不断上升，应力也随之增 加，直至凸、凹模刃口处达到极限应力和应变值，这就意味着塑性变形结束，材 料即产生微小裂纹。
3．间隙对模具寿命的影响
模具寿命分为刃磨寿命和模具总寿命。 模具失效的原因一般有：磨损、变形、崩刃、折断 和胀裂。 小间隙将使磨损增加，甚至使模具与材料之间产生粘结 现象，并引起崩刃、凹模胀裂、小凸模折断、凸凹模相 互啃刃等异常损坏。
• 间隙越小，摩擦越严重，模具寿命越短。 • 较大的间隙，不仅可以减小磨损，也可以缓解间 隙不均匀的影响，从而提高模具的寿命
8.1 普通冲裁的基本原理
8.1.1 板料的分离过程
冲裁时材料的分离过程 由于有间隙存在，材 料受垂直方向压力、剪切 力、横向挤压力、弯矩和 拉力的共同作用，除主要 的剪切变形外，还要产生 弯曲、过深、挤压等附加 变形。
• 分离过程大致可分为3个阶段。
图8.1为无弹压板的金属板料分离过程
弹性变形阶段
3．断裂分离阶段
裂纹产生后，随凸模继续压入，凸、凹模刃口附近产生的微裂纹沿最大剪应变 速度方向不断向板材内部扩展。若间隙合适，上、下裂纹则相遇重合，板料上 下部分分离。
8.1.2 普通冲裁件的断面情况
一般把断面分为四个特征区:即塌角带（圆角带）、光亮带、
断裂带和毛刺区.
塌角带
光亮带
断裂带
毛刺
塌角带