《春板料沖壓溫》PPT課件.ppt

3 沖壓工藝 3.1概述 3.2沖裁 3.3彎曲 3.4拉深 3.5脹形與翻邊 3.6沖壓件的工藝性 4 其他金屬塑性成型工藝 4.1軋制 4.2拉拔 4.3擠壓 常見的沖壓件 現(xiàn)代模塑產(chǎn)品 圖 手機外殼 圖 轎車后備艙外板 汽車發(fā)動機支架： 普通墊片： 常用五金件： 汽車覆蓋件 航空航天制造業(yè)： 沖壓應用領域 汽車行業(yè)的沖壓 汽車等行業(yè)零部件類沖壓 電器件沖壓 生活日用品沖壓 家用電器部件沖壓 航空航天工業(yè)、國防工業(yè) 板料沖壓概述 沖壓 ：建立在金屬 塑性變形的基礎上， 在常溫下利用安裝在 壓力機上的模具對材 料施加壓力， 使板 料經(jīng) 分離 或 塑性成形 或 接合 而得到制件的 工藝統(tǒng)稱為沖壓。 沖壓 概述 沖壓工藝是塑性加工的基本方法之一。 它主要用于加工板料零件，所以有時也稱之 為 板料沖壓 。 沖壓不僅可以加工金屬板料，而且也可以 加工非金屬板料。 圖 0 l 沖壓 過程 沖模 ： 是沖 壓加工中所 用的工藝裝 備。加壓將 金屬或非金 屬板料分離、 成形或接合 而得到制件 的工藝裝備 叫沖模 。 模具 零件 板材 板料沖壓 相關概念 冷沖壓： 厚度小于 4mm的金屬薄板通常是 在常溫下進行沖壓的，故稱冷沖壓。 熱沖壓： 當板料厚度超過 8-10mm時，采 用加熱后進行沖壓，稱為熱沖壓。 設備及模具 -板料沖壓是在沖床上利用 模具進行沖壓加工。（主要有剪床和 沖 床 ） 剪床為沖床備料，將板料切成條料；而沖壓加工主 要在各類沖床上進行。 剪床 沖床 沖壓設備 類型 設備名稱 工作原理 特點 摩 擦 壓 力 機 利用摩擦盤與飛輪之間相互接觸并傳遞動力，借助螺桿 與螺母相對運動原理而工作。 結構簡單，當超負荷時，只會引起飛輪與摩擦盤之間的滑 動，而不致?lián)p壞機件。但飛輪輪緣磨損大，生產(chǎn)率低。適 用于中小型件的沖壓加工，對于校正、壓印和成形等沖壓 工序尤為適宜。 曲 柄 壓 力 機 利用曲柄連桿機構進行工作，電機通過皮帶輪及齒輪帶動 曲軸傳動，經(jīng)連桿使滑塊作直線往復運動。曲柄壓力機分 為偏心壓力機和曲軸壓力機，二者區(qū)別主要在主軸，前者 主軸是偏心軸，后者主軸是曲軸。偏心壓力機一般是開式 壓力機，而曲軸壓力機有開式和閉式之分。 生產(chǎn)率高，適用于各類沖壓加工 高速 沖床 工作原理與曲柄壓力機相同，但其剛度、精度、行程次數(shù) 都比較高，一般帶有自動送料裝置、安全檢測裝置等輔助 裝置。 生產(chǎn)率很高，適用于大批量生產(chǎn)，模具一般采用多工位級 進模。 液 壓 機 油壓機 水壓機 利用帕斯卡原理，以水或油為工作介質，采用靜壓力傳遞 進行工作，使滑塊上、下往復運動。 壓力大，而且是靜壓力，但生產(chǎn)率低。適用于拉深、擠壓 等成形工序。 機 械 壓 力 機 1、曲柄壓力機 傳動系統(tǒng)：電機、皮帶、皮帶輪、齒輪、 傳動軸等 工作機構：曲柄、連軸、滑塊等 機身：將所有部分聯(lián)成一個整體 一些壓力機還設有頂出機構、壓邊裝臵 1、曲柄壓力機 1、曲柄壓力機 閉式?jīng)_床 開式?jīng)_床 閉式?jīng)_床 特點： 前后送料（操作與安 裝模具都不方便） 床身剛度大 適合： 精度要求高的輕型壓 力機 一般要求的中、大型 壓力機 曲柄壓力機 1、曲柄壓力機 開式?jīng)_床 特點： 前面、左右面敞開， 操作與安裝模具都不 方便 床身剛度小，易變形 適合： 一般要求的中、小型 壓力機 常見沖壓原材料 要求在常溫下具有良好的塑性和較低 的變形抗力。 常用的金屬材料有 低碳鋼，高塑性低合 金鋼，銅、鋁、鎂及其合金等金屬板料、 帶料 等。還可以加工 非金屬板料，如紙 板、絕緣板、纖維板、塑料板、石棉 板 、硬橡膠板 等。 沖壓成形加工特點 沖件尺寸精度由模具保證， “一模一樣”、尺寸穩(wěn)定、互 換性好。 產(chǎn)品具有足夠高的精度和較低的表面粗糙度，不經(jīng)機械加工 即可進行裝配?；Q性能好。 可加工薄壁、復雜零件，廢料少。 由于冷變形使零件產(chǎn)生加工硬化，故沖壓件的剛度高、強度 高、質量輕。 操作簡單，勞動強度低，生產(chǎn)率高，工件成本低 但模具結構一般較復雜，周期長，成本高 所以，沖壓工藝適宜批量生產(chǎn) 1.2 沖壓技術在國民經(jīng)濟中的重要地位 薄板經(jīng)過成形后，制造了相當于原材料價格 12倍的附加值，在整個國民生產(chǎn)總值中，與 薄板成形相關的產(chǎn)品約占總值的 1/4。在現(xiàn)代 汽車工業(yè)中，沖壓件的生產(chǎn)總值占 60左右。 可見，沖壓技術作為板材投入直接消費前的 主要深加工方法，在國民經(jīng)濟中占有非常重 要的地位。 先進國家的模具工業(yè)已發(fā)展成為獨立的行業(yè)。 日本認為：“模具工業(yè)是其它工業(yè)的先行行業(yè)，是 制造富裕社會的動力”。美國工業(yè)界認為：“模具 工業(yè)是美國工業(yè)的基石”。在德國模具工業(yè)被冠以 “金屬加工業(yè)中的帝王”之稱。 近 20多年來，美國、日本、德國等發(fā)達國家的模具 總產(chǎn)值都已超過機床的總產(chǎn)值。目前，美國、日本 模具工業(yè)企業(yè)的人年平均產(chǎn)值已高達 5 10萬美元。 大多是冷沖壓制成的。統(tǒng)計表明： 汽車制造業(yè)中， 60 75沖壓件 電機儀器儀表業(yè)中， 60 70 國防工業(yè)中，沖壓件的比重也相當大 二、板料沖壓的基本工序 當前在生產(chǎn)中所采用的沖壓工藝方法也是多 種多樣的。按板料在加工中是否分離，沖壓 工藝一般可分為 分離工序和成形工序 兩大類。 沖壓的基本工序 成形工序 分離工序 切斷 沖裁（沖孔落料） 拉深 脹形 彎曲 翻邊 （一）分離工序 Cutting Process ： 是指板料受力后，應力超過材料的強度極限 b ，而使板 料產(chǎn)生剪裂或局部剪裂。其目的是 使沖壓件與板料沿一定的輪 廓線相互分離， 同時，沖壓件分離斷面的質量也要滿足一定的 要求。 包括：切斷、沖裁、精密沖裁、切口 等。 （二） 成形工序 Forming Process： 是指板 料受力后，應力超過了材料的屈服極限 s （但小于材料的拉伸強度極限 b ），經(jīng)過 塑性變形后，成為一定形狀的零件的加工工 序。 其目的是使坯料塑性變形（即毛 坯的一部 分相對另一部分產(chǎn)生位移而不破裂的工序）， 獲得所需要形狀、尺寸的制件的沖壓工序。 包括 :彎曲、拉深、成形、翻邊、收口。 3、復合工序 把兩個或兩個以上的基本工序合并成一 個工序，可以提高沖壓生產(chǎn)的效率，降低工 件的成本，便于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。 如： 沖孔 落料 落料 拉深 切邊 落料 沖孔 彎曲 4 修整工序 當零件精度和剪斷面質量要求較高時，在落料和沖孔 后，應進行修整工序。修整分外緣修整和內孔修整。 沖壓的基本工序 成形工序 分離工序 切斷 沖裁（沖孔 落料） 拉深 脹形 彎曲 翻邊 沖壓工序的分類 表 1-1 沖壓的基本工序 類別 工序 圖例 特點及應用范圍 分 離 工 序 沖 裁 落 料 用落料模具沿封閉線沖 切板料，沖下的部分為 工件，其余為廢料 沖 孔 用沖孔模具沿封閉線沖 切板材，沖下的部分是 廢料 剪 切 用剪刀或模具切斷板材， 切斷線不封閉 類別 工序 圖例 特點及應用范圍 分 離 工 序 切口 用切口模在坯料上將 板材部分切開，但并 不使坯料完全分離， 切口部分發(fā)生彎曲 修 （切） 邊 用切邊模將拉深或成 形后的半成品邊緣部 分的多余材料切掉 剖切 用剖切模將半成品切 成兩個或幾個工件， 常用于成雙沖壓 類 別 工序 圖例 特點及應用范圍 成 形 工 序 彎曲 用彎曲模具使材料彎 曲成一定尺寸和角度， 或者對已經(jīng)彎曲件作 進一步彎曲 卷圓 將條料端部按照一定半徑卷圓 扭曲 用扭曲模將平板毛坯 的一部分相對于另一 部分扭轉一個角度 類 別 工序 圖例 特點及應用范圍 成 形 工 序 拉深 用拉深模將板料毛坯壓 制成空心工件，壁厚基 本不變；（區(qū)別于變薄 拉深） 翻 邊 孔 的 翻 邊 用翻邊模將板料或工件 上有孔的邊緣翻成豎立 邊緣 外 緣 翻 邊 用翻邊模將工件的外緣 翻成圓弧或曲線狀的豎 立邊緣 類 別 工序 圖例 特點及應用范圍 成 形 工 序 縮口 在空心件外部施加壓力，使局部直徑縮小 擴口 在空心件內部施加徑 向壓力，使局部的口 部擴大，常用于管子 成形 類別 工序 圖例 特點及應用范圍 成 形 工 序 起伏 用成形模在板料或工 件上壓出肋條、花紋 或文字，在起伏處的 整個厚度上都有變薄 卷邊 用卷邊模將空心件的邊緣卷成一定的形狀 類別 工序 圖例 特點及應用范圍 成 形 工 序 脹形 使空心件（或管料）的 一部分沿徑向擴張，呈 凸肚形 旋壓 利用搟棒或滾輪將板料 毛坯搟壓成一定形狀 （分變薄與不變薄兩種） 整形 用整形模把形狀不太準確的工件校正成形 類別 工序 圖例 特點及應用范圍 成 形 工 序 校平 用校平模將毛坯或工件 不平的面或彎曲予以壓 平 壓印 用壓印模使材料局部邊 習慣流動，改變工件厚 度，在表面上壓出文字 或花紋 沖壓的基本工序 成形工序 分離工序 切斷 沖裁（沖孔落料） 拉深 脹形 彎曲 翻邊 1）分離工序 （ 1）沖孔 ： 用沖孔模沿封閉輪廓沖裁工件或毛坯， 沖下部分為廢料。 （ 2）落料 ： 用落料模沿封閉輪廓沖裁板料或條 料， 沖下部分為制件。 墊圈制件，中央小孔的沖壓為沖孔工序， 外輪廓的沖壓為落料工序，所以一個簡單 的墊圈制件是由兩個工序復合而成的。 落料件的尺寸取決于凹模尺寸 ，因此落料模應先決定 凹模尺寸，用減小凸模尺寸來保證合理間隙； 沖孔件的尺寸取決于凸模尺寸， 故沖沖模應先決定凸 模尺寸，用增大凹模尺寸來保證合理間隙。 （ 3）切斷 ： 用剪刃或模具切斷板料或條料的部分 周邊，并使其分離。 （ 4）切口 ： 用切口模將部分材料切開，但并不 使它完全分離，切開部分材料發(fā)生彎曲。 （ 6）剖切 ： 用剖切模將坯件 (彎曲件或拉深件 ) 剖成兩部分或幾部分。 （ 7）整修： 利用修整模沿沖裁件外緣或內孔刮削一薄層 金屬，以切掉普通沖裁時在沖裁件斷面上存留的剪裂 帶和毛刺。提高沖裁件的尺寸精度和降低表面粗糙度。 外緣整修 內孔整修 2）塑性變形工序 （ 1）彎曲 ： 把平面毛坯料制成具有一定角度和 尺寸要求的一種塑性成形工藝。 壓彎： 用彎曲模將平板 (或絲料、桿件 )毛坯壓彎 成一定尺寸和角度，或將已彎件作進一步彎曲。 鋼材的成型彎曲 冷彎 當彎曲半徑 R大于下列數(shù)值時，則可冷彎。 鋼板： R2.5（ 鋼板厚度）； 工字鋼： R 25h或 R 25b（隨彎曲方向而定 ， 式中 h 工字鋼高度； b 工字鋼腿寬度）； 槽鋼： R 45b 或 R 25h（隨彎曲方向而定 ， h 槽鋼高度； b 槽鋼腿寬度）； 角鋼： R 45b （ B）（對不等邊角鋼隨彎曲方 向而定， b 角鋼邊寬； B 角鋼長邊寬度）。 鋼材的成型彎曲 熱彎 彎曲半徑小于上述規(guī)定時則應熱彎，將鋼材 加熱到 900 11000C，彎曲時，溫度不得低于 7000C， 對普通低合金鋼，應注意緩冷。管子的彎曲成型，應 裝砂熱彎，加熱溫度在 800 10000C，彎曲過程中溫 度不得低于 7000C。管子的彎曲半徑 R必須大于管子 直 d的 3倍。（見下圖），管子的彎曲半徑、圓度允差 及允許的波紋深度見下表。 卷邊： 用卷邊模將條料端部按一定半徑卷成圓形。 扭彎 ： 用扭曲模將平板毛坯的一部分相對另一部 分扭轉成一定的角度。 （ 2）拉深 ： 將一定形狀的平板毛坯通過拉深模 沖壓成各種形狀的開口空心件；或以開口空心件 為毛坯通過拉深，進一步使空心件改變形狀和尺 寸的冷沖壓加工方法。 變薄拉深 ： 用變薄拉深模減小空心件毛坯的直徑 與壁厚，以得到底厚大于壁厚的空心件。 （ 3）成形： 通過板料的局部變形來改變毛坯的形 狀和尺寸的工序的總稱 。 脹形 ： 指從空心件內部施加徑向壓力，強迫局部 材料厚度減薄和表面積增大，獲得所需形狀和尺 寸的冷沖壓工藝方法。 起伏成形 ： 平板毛坯或制件在模具的作用下，產(chǎn) 生局部凸起（或凹下）的沖壓方法。 翻邊 ： 指利用模具將工件上的孔邊緣或外緣邊緣 翻成豎立的直邊的沖壓工序。 縮口 ： 指將預先拉深好的圓筒或管狀坯料，通過 模具將其口部縮小的沖壓工序。 整形 ： 利用模具將彎曲或拉深件局部或整體產(chǎn)生 不大的塑性變形的沖壓工序。 校平 ： 指利用模具將有拱彎、翹曲的平板制件壓 平的沖壓工序。 沖壓模具 沖模的分類 簡 單 模 （單 工 序 模） 連 續(xù) 模 （級 進 模） 復 合 模 模具結構 按功能分類，主要有： 1、工作零件 :直接對坯料板料進行沖壓加工的沖模零 件。包括凸模和凹模等零件。 2、定位零件 :確定條料或坯料在沖模中正確位臵的零 件。主要包括擋料銷、定位銷、側刃等零件。 3、壓料、卸料、頂料零件 :將沖切后的零件或廢料會 從模具中卸下來的零件。主要包括卸料板、頂料器、 氣動頂料裝臵等零件。 4、導向零件 :用以確定上下模的相對位臵，保證運動 導向精度的零件。包括導柱、導套、導板等零件。 5、支持零件 :將凸模、凹模固定于上下模上，以及將 上下模固定在壓力機上。包括上、下模板和凸凹模 固定板等零件。 6、緊固零件 :把模具上所有零件連接成一個整體的零 件。包括內六角螺釘、卸料螺釘?shù)攘慵?7、緩沖零件 :包括卸料彈簧、聚氨脂橡膠和氮氣缸等。 8、安全零件及其它輔助零件 主要有安全側銷、安全螺釘、工作限制器、存放限制 器、上下料架、廢料滑槽、起重棒、吊耳等。 安全側銷： 主要作用是防止上模壓料板緊固螺釘松動 或斷裂，導致壓料板落下，造成人員、工裝的重大 損失。 存放限制器： 主要作用是防止模具彈性元件長期受壓 而失效和防止刃口長期接觸影響刃口的壽命。（一 般采用聚氨脂橡膠） 工作限制器： 主要作用是限制凸凹模的吃入深度。 1）單工序模： 在沖壓的一次行程過程中，只能 完成一個沖壓工序的模具。 沖裁模 1 、 9 -螺釘 2、 11-銷釘 3-下模座 4-上模座 5-凹模 6-擋料銷 7-凸模固定板 8-凸模 10- 模柄 12-卸料板 13-導套 14-導柱 15-導料板 彎 曲 模 1-模座； 2-銷釘； 3-凹模 4-凸模； 5-銷； 6-模柄； 7-彈簧； 8-螺釘 拉深模 2）級進模： 在沖壓的一次行程過程中，在不同的 工位上同時完成兩道或兩道以上沖壓工序的模 具。 （續(xù)） 3）復合模： 在沖壓的一次行程過程中，在同一 工位上同時完成兩道或兩道以上沖壓工序的模 具。 （續(xù)） 圖 6模 -3 落料拉深沖孔復合模 圖 6模 4 落料沖孔級進模 沖裁工藝 1沖裁變形過程 2沖裁斷面分析 3 影響沖裁件質量的因 素 1. 沖裁變形過程 沖裁變形過程的實質就是對材料施加 一定的力，使其超過強度極限即 B，從而獲得需要的形狀。 沖裁變形過程： 彈性變形 塑性變形 斷裂分離 沖裁變形過程 彈性 變形 階段 彈、塑變形 斷裂、 分離 階段！ 凸凹模間隙越小，塑性變形過程越長 2 沖裁斷面的質量 圓角帶 Rollover 光亮帶 Burnish Zone 斷裂帶 fracture 毛刺區(qū) burr 沖裁斷面分析 1 圓角帶 當凸模刃口壓入材 料時，刃口附近的材料產(chǎn)生 彎曲和伸長變形，材料被拉 入間隙的結果。材料塑性越 好，凸凹模間隙越大，圓角 帶越大； 2 光亮帶 發(fā)生在塑性變形 階段，當刃口切入材料后， 材料被凸凹模切刃的側表面 擠壓而形成光亮垂直的斷面， 通常占全斷面的 1/3-1/2。間 隙越小，材料塑性越好，光 亮帶越寬。 沖裁斷面分析 3 斷裂帶 形成于斷裂階 段。斷面粗糙，且略帶有 斜度。塑性差的材料撕裂 傾向嚴重，斷裂帶所占比 例也大。 4 毛刺區(qū) 在模具側面距 刃尖不遠的地方，在拉應 力的作用下，裂紋開始生 長，材料斷裂而產(chǎn)生的。 沖裁間隙越小，毛刺的高 度越小。 影響沖裁斷面質量的因素 1 材料性能的影響 材料塑性好，沖裁時裂紋出現(xiàn)得較遲， 材料被剪切的深度大，所得斷面光 亮帶所占比例就大；材料塑性差， 容易拉斷，裂紋出現(xiàn)較早，光亮帶 少。 2 沖模間隙 3 刃口的鋒利程度及沖裁力 沖模間隙 凸模與凹模工作部分尺寸 的差值稱為間隙。 公式： Z Dd-dp 公式中 D 凹模尺寸 (mm) Z 沖裁間隙（雙邊值）（ mm） d 凸模尺寸 (mm) 沖模間隙不僅 對 沖裁過程及沖裁 件斷面質量具有 重要影響 ；還影 響到模具壽命和 沖裁力的大小 。 沖裁間隙對沖裁質量的影響 間隙小 ， 出現(xiàn)二次 剪裂 ， 產(chǎn)生第二 光亮帶 間隙大 ， 出現(xiàn)二次 拉裂 ， 產(chǎn)生二個斜度 *沖裁（設計）間隙一般選用最小合理間隙值（ Zmin）。 1.間隙小 優(yōu)點 ：沖裁件質量好； 缺點： 增大了沖裁力、卸料力和推件力，加劇了凸、 凹模的磨損，縮短了模具壽命。 板料在過小間隙沖裁時受到擠壓而產(chǎn)生壓 縮變形，所以沖裁件的尺寸略有變化 : 落料件的外形尺寸增大； 沖孔件的孔腔尺寸縮小。 缺點： 因彈性回復而使落料件 的外形尺寸縮小，沖孔件的 內腔尺寸增大，品質較差。 (2)間隙過大 斷面特點 ： 切斷面光亮帶減小，圓角帶與錐度增大，形 成厚大的拉長毛刺。 優(yōu)點： 推件力與卸料力減小，甚至為 零，材料對凸、凹模的摩擦作用大大 減弱，所以模具壽命較長。 應用 :對于批量較大而公差又無特殊 要求的沖裁件，可適當采用“大間隙” 沖裁。 正確選擇合理的間隙值 當沖裁件斷面質量要求較高時， 應選取較小的間隙 值。 對沖裁件斷面質量無嚴格要求時， 應盡可能加大間 隙，以利于提高沖模壽命。 合理沖裁單面間隙間隙值 Z/2= mt t ：沖裁板料厚度， mm； m：與材料性能及板厚有關的系數(shù)，通常（ 3-8） %， 設計落料模先確定凹模刃口尺寸。 以凹模為基準，沖裁間 隙通過減小凸模刃口尺寸來取得。 設計沖孔模先確定凸模刃口尺寸。 以凸模為基準，沖裁間 隙通過增大凹模刃口尺寸來取得。 二、凸、凹模刃口尺寸計算原則 落料件的大端尺寸 等于凹模尺寸，沖 孔件的小端尺寸等 于凸模尺寸。 在測量與使用中， 落料件以大端尺寸 為基準，沖孔件以 小端尺寸為基準。 凸凹模刃口尺寸的確定： 落料模： 凹模刃口尺寸 = 工件要求尺寸； 凸模刃口尺寸 = 凹模刃口尺寸 -間隙值 沖孔模： 凸模刃口尺寸 = 工件要求尺寸； 凹模刃口尺寸 = 凸模刃口尺寸 + 間隙值 落料件尺寸取決于 凹模刃口尺寸， 沖孔件的尺寸取決于 凸模刃口（沖子）尺寸。 影響沖裁斷面質量的因素 1 材料性能的影響 2 沖模間隙 3 沖裁力及刃口的鋒利程度 (3) 沖裁力對沖裁質量的影響 沖裁力 ：沖裁過程中 凸模 對板料施加的壓力。 為選擇沖壓設備和設計模具提供依據(jù) 平刃沖裁力按下式計算： P =KLtLt b P 沖裁力 ， N； L 沖裁周邊長度 ， mm； t 板料厚度 ， mm； 材料抗剪強度 ， MPa； b 材料抗拉強度 ， MPa； K 安全系數(shù)，一般取 K=1.3。 1彎曲變形過程的特點 2彎裂 最小彎曲半徑 3彎曲回彈 1彎曲變形過程的特點 變形特點： 變形區(qū)域主要 在圓角部位； 外層金屬受拉應力， 內層金屬受壓應力 。 變形區(qū)變??； 中性層 Neutral Line：切向應力或 切向應變?yōu)榱?，?于板料中心部位 拉應力 壓應力 2 彎裂及最小彎曲半徑 相對彎曲半徑（ r/t） ： 表示彎曲變形程度 坯料越厚，彎曲半徑越小，其變形程度越 大，壓縮及拉伸應力就最大，也最容易破 裂。為防止彎裂，必須規(guī)定出最小彎曲半 徑 rmin。 最小相對彎曲半徑 rmin/t （ 0.25-1.0）。 影響最小彎曲半徑的主要因素 （ 1）材料的力學性能 塑性越好，彎曲半徑越小 （ 2）彎曲件角度 理論上講，直邊部分不參 加變形，因而與彎曲角無關，但是實際彎曲過程 中，圓角附近的直邊參與了彎曲，即擴大了彎曲 變形區(qū)的范圍，彎曲角越小，圓角部分外表面纖 維的變形分散效果越顯著，最小彎曲半徑數(shù)值也 越小 （ 3）板料的纖維方向和表面質量 彎曲件的彎 曲線與軋制方向平行時，最小彎曲半徑最大；彎 曲時，沖裁件斷面上的斷裂帶及毛刺在拉應力作 用下會產(chǎn)生應力集中，導致彎曲件從側邊開始破 裂。 彎曲時的纖維方向 坯料纖維方向：與彎曲線垂直（如圖） 對板料進行彎曲要注意： 1.彎曲線力求與鍛造流紋垂直，否則，彎曲半徑要大； 3 彎曲時的回彈現(xiàn)象 回彈 Spring Back： 當外力去掉后，塑性變形 保留下來，而彈性變形部分則消失，使彎曲 件的角度和彎曲半徑與模具的尺寸和形狀不 一致?；貜椊?(0 10)0 影響回彈角因素： 材料的力學性能 （屈服極限越高， 角越大） 、板料厚度、彎曲形狀、相對彎曲半徑 以及彎曲力的大小等。 減小彎曲回彈的措施 在設計彎曲模具時，應使模具的彎曲角 度 0比彎曲件彎曲角度 小一個回彈角 =（ - 0）。 改進模具 校正 改進模具以減小回彈角 1拉深過程 2拉深件受力 3 拉深件的主要缺陷及其 防止缺陷的方法 拉深 Drawing又稱拉延 1 拉伸變形過程 ： 凸模底部金屬不 變形 底部以外環(huán)形部 分變形后形成側 壁 凸緣部分為變形 區(qū)，其它部分為 傳力區(qū)，不參加 主要變形 應力分布 底部：徑向和切向拉 應力 側壁：單向軸向拉應 力 環(huán)形區(qū)：徑向拉應力 和切向壓應力（切向 壓縮，徑向伸長） 壁厚變化 側壁上部壁厚最大 靠近底部圓角附近壁 厚最小，最易破裂 2 拉深件的主要質量問題 主要缺陷： 起皺 拉裂 ： 起皺原因 變形區(qū)一旦起皺，對拉深的正常進行 是非常不利的。因為毛坯起皺后，拱起的皺 褶很難通過凸、凹模間隙被拉入凹模，如果 強行拉入，則拉應力迅速增大，容易使毛坯 受過大的拉力而導致斷裂報廢。即使模具間 隙較大，或者起皺不嚴重，拱起的皺褶能勉 強被拉進凹模內形成筒壁，皺折也會留在工 件的側壁上，從而影響零件的表面質量。同 時，起皺后的材料在通過模具間隙時與凸模、 凹模間的壓力增加，導致與模具間的摩擦加 劇，磨損嚴重，使得模具的壽命大為降低。 因此，起皺應盡量避免。 產(chǎn)生缺陷的原因： 起皺 Wrinkles：凸緣區(qū) ， 切向壓應力最大，當 3 過大，材料又較薄， 3 超過此時材料所能承受的 臨界壓應力時，材料就會 失穩(wěn)彎曲而拱起。 拉裂 ： 筒形件底部圓角附 近。加工硬化，且壁厚減 薄最嚴重。 防止起皺的方法 可采用設臵壓邊圈 通過增加毛坯的相對厚度或拉深系數(shù)的途徑來防止。 （ 板料越薄，拉深系數(shù)越小，則越容易起皺。 ） 起皺主要是由 于凸緣切向壓 應力超過了板 材臨界壓應力 所引起的，與 壓桿失穩(wěn)類似。 凸緣起皺不僅 取決于切向壓 應力的大小， 而且取決于凸 緣的相對厚度。 拉裂的原因 拉深件的厚度沿底部向口部 方向是不同的。在圓筒件側 壁的上部厚度增加最多，約 為 30；而在筒壁與底部轉 角稍上的地方板料厚度最小， 厚度減少了近 10，該處拉 深時最容易被拉斷。通常稱 此斷面為“危險斷面”。當 該斷面的應力超過材料此時 材料的強度極限時，零件就 在此處產(chǎn)生破裂。即使拉深 件未被拉裂，由于材料變薄 過于嚴重，也可能使產(chǎn)品報 廢。 (2) 防止拉裂的方法 1、選擇合理的 拉深系數(shù) 。 2、凹、凸模的轉角處必須有圓角，以使材料 在此處容易流動。 3、控制凹、凸模間隙，一般取 Z=(1.1-1.2) （ 間隙 ( C)偏小，易拉穿工件，使模具加速磨損，降低壽 命；間隙 (C)偏大，拉深件精度變差，易起皺。 ） 4、注意模具的潤滑，拉深時要加潤滑劑，可 降低側壁部分的拉深應力，也能減小模具磨 損。 拉深系數(shù) Drawing Coefficience： 工 件直徑 d與毛坯直徑 D的比值稱為拉伸系 數(shù) m =d/D0 d 拉深后的工件直徑， mm； D0 拉深前坯料直徑， mm。 極限拉伸系數(shù)： 保證危險 面不被拉裂的拉深系數(shù) 的最小值； 若 m小于極限拉深系數(shù)，不 能一次拉伸成形，則可 以采用多次拉深工藝。 拉深次數(shù) 各道工序的拉深系 數(shù)： m1=d1/D m2=d2/d1 mn=dn/dn-1 m總 =m1*m2*m n =dn/D 連續(xù)拉深次數(shù)不宜太多，如低碳鋼或鋁，不 多于 45次，否則工件因加工硬化會使塑性下 降，導致拉裂。 穿插中間退火可消除硬化。 上表只適合 08及 10號鋼的拉深件 課后思考 1、拉深工序中的起皺、拉裂現(xiàn)象是如何產(chǎn) 生的，如何防止它？ 2、拉深過程中潤滑的目的是什么？如何合 理潤滑？ 3、說出圓筒形拉深件壁部破裂，凸緣起皺 的原因，并指出預防方法。 測驗題 填空 1、拉深變形程度用 拉深系數(shù) m 表示。 判斷 1、后次拉深的拉深系數(shù)可取得比首次拉深的拉深系數(shù) 小。（ ） 2、拉深系數(shù)越小，說明拉深變形程度越大。（ ） 3、要分多次拉深的圓筒形件，每次拉深系數(shù)應該大于或 等于圖表推薦值。（ ） 計算 返 回 測驗題 判斷 填空 1、一般情況下，拉深模的凹模的圓角表面粗糙度應比凸 模的圓角表面粗糙度小些。（ ） 2、在拉深過程中，壓邊力過大或過小均可能造成拉裂。 （ ） 1、拉深模中壓邊圈的作用是防止工件在變形過程中發(fā)生 起皺 。 2、拉深加工時，潤滑劑涂在與 凹模 接觸的 毛坯 表面上。 3、拉深過程中的輔助工序有 中間退火 、 潤滑 、 酸洗 等。 返 回 其它塑性加工方法 軋制 拉拔 擠壓 壓力加工分類 鍛壓 鍛造 模鍛 自由鍛 手工自由鍛 （打鐵） 機器自由鍛 （錘類、 壓力機） 沖壓 擠壓 拉拔 軋 制 。 一般來說， 軋制、擠壓、拉拔 以生產(chǎn)原 材料為主，主要用于獲得型材、棒材、線 材、板材及各種管材等； 鍛造 和 沖壓 用來 生產(chǎn)毛坯或零件。 借助于摩擦力 和壓力使金屬坯 料通過兩個旋轉 的軋輥間的空隙 而變形的壓力加 工方法。 用于生產(chǎn)各 種規(guī)格鋼板 、 型 鋼和鋼管等鋼材 。 軋制成形 軋制成形 一、縱軋 軋輥軸線與坯料軸線互相垂直 的軋制方法。 包括各種型材軋 制、輥鍛軋制、輾環(huán)軋制等。 1.輥鍛軋制： 使坯料通過裝有 圓弧形模塊的一對相對旋轉的 軋輥時受壓而變形的生產(chǎn)方法。 產(chǎn)品： 扁斷面的長桿件，如扳手、 活動扳手、鏈環(huán)等。 帶有不變形頭部而沿長度方 向橫截面面積遞減的鍛件，如 葉片等。 連桿成形。 輥鍛示意圖 2.輾環(huán)軋制： 擴大環(huán)形坯料的外徑和內徑，從而獲得各 種環(huán)狀零件的軋制方法。 產(chǎn)品： 火車輪箍、軸承座圈、齒輪及法蘭等 輾環(huán)軋制示意圖 二、橫軋： 軋輥軸線與坯料軸線互相平行的軋制方法。 產(chǎn)品：齒輪軋制等 三、斜軋： 亦稱螺旋斜軋。 軋輥軸線與坯料軸線相交一定角度的 軋制方法。 產(chǎn)品：高速鋼滾刀、冷軋絲杠、鋼球軋制等。 橫軋示意圖 螺旋斜軋示意圖 利用拉力，將金屬坯料拉過 拉拔模的模孔而成形的壓力加工 方法。常需經(jīng)多次拉拔，依次通 過形狀和尺寸逐漸變化的?？?， 才能得到所需截面的產(chǎn)品。 2 拉拔成形 2 拉拔成形 二、拉拔形式： 1 線材拉拔： 生產(chǎn)各種金屬導線 2 棒料拉拔： 截面形狀，如圓形、方形、矩形、六角形等 3 型材拉拔： 生產(chǎn)特殊截面或復雜截面形狀的異形型材生產(chǎn) 4 管材拉拔： 以圓管為主，也可拉制橢圓形管、矩形管和其他截 面形狀的管材。管材拉拔后管壁將增厚，如果希望管壁厚度變化 時，拉拔過程中要加芯棒。 拉拔生產(chǎn) 所獲得的產(chǎn)品具有較高的精度與表面光潔度，故亦 常用于對軋制件 (棒料，管材 )的再加工以提高產(chǎn)品質量。 低 碳鋼和大多數(shù)有色金屬及其合金 部可以經(jīng)拉拔成形。 3 擠壓 將金屬坯料放在擠壓筒內，用強大的壓力從 一端的?？字袛D出而變形的加工方法。 3 擠 壓 (一 )分類 1 按金屬流動方向分： 正擠壓：金屬流動方向與凸模運動方向相同。 反擠壓：金屬流動方向與凸模運動方向相反。 復合擠壓：正反擠壓同時發(fā)生。 徑向擠壓：金屬流動方向與凸模運動方向成 90 。 （二）特點： 1 三向壓應力，提高金屬塑性 2 零件精度高，粗糙度低， IT6-IT7,Ra3.2-0.8 3 形狀復雜件，深孔、薄壁、異形斷面件。 4 機械性能高，纖維合理。 5 節(jié)省原材料，生產(chǎn)率高，材料利用可達 70%，易自動化。 2 按變形溫度： 熱擠壓： T T再 變形抗力小，表面粗糙。 冷擠壓： T T再 變形抗力大，表面光潔，組織硬化，強度高。 溫擠壓：介冷熱之間，低于 T再 下某一溫度，氧化脫碳少（與熱 比），變形抗力?。ㄅc冷比），中碳鋼、合金鋼均可擠。 徑向鍛造： 是在坯料周圍 對稱分布幾個錘頭，對坯 料沿徑向進行高頻率同步 鍛打，坯料通常邊旋轉邊 作軸向送進，使坯料斷面 尺寸減小，軸向延伸，同 時加壓方向繞軸回轉，使 斷面成對稱狀，其使用的 設備為徑向鍛機。 其它塑性加工方法 -4 徑向鍛造 徑向鍛造 可鍛造圓形，方形、多邊形的臺階軸和 內孔復雜或者內徑很小而長度較長的空心軸。 其它塑性加工方法 -5 擺動碾壓 大截面餅類鍛件的成形 需要噸位很大的鍛壓設 備和工藝裝備。如果實 模具局部壓縮坯料，變 形只在坯料內部的局部 產(chǎn)生，而且使這個塑性 變形區(qū)沿坯料作相對運 動，使整個坯料逐步變 形，這樣就能大大降低 鍛造壓力和設備噸位容 量。這種工藝方法即為 擺動碾壓。 6 液態(tài)模鍛 將一定量的 液態(tài)金屬直接注入金屬模膛，隨后在 壓力的作用下，使處于熔融或半熔融狀態(tài)的金屬 液發(fā)生流動并凝固成形，同時伴有少量塑性變形， 從而獲得毛坯或零件的加工方法。 1.工藝流程： （ 1）金屬液和模具準備（ 2）澆注 （ 3）合模施壓（ 4）開模取件 液態(tài)模鍛 液態(tài)模鍛 2.特點： （ 1）液態(tài)金屬自始至終承受等靜壓，在壓力下完成結晶 凝固。 （ 2）已凝固金屬在壓力作用下產(chǎn)生塑性變形，保證尺寸 精度。 （ 3）凝固過程中能得到強制補縮，比壓鑄件組織致密 。 （ 4）可成形形狀復雜的鍛件。 3.應用： 活塞、壓力表殼體、汽車油泵殼體、摩托車零件等鋁合 金零件；齒輪、蝸輪、高壓閥體等銅合金零件；鋼彈頭、 鑿巖機缸體等碳鋼、合金鋼零件。 end 7 爆炸成形 利用爆炸物質在爆炸瞬間釋放 出巨大的化學能對金屬坯料進 行加工的高能率成形方法。 特點： 模具簡單，僅用凹模即可。 簡化設備。 能提高材料的塑性變形能力， 適用于塑性差的難成形材料。 適用于大型零件成形。 爆炸成形 一、簡單模 在沖床的一 次沖程中只 完成一個沖 壓工序的模 具，稱為簡 單模。 二、連續(xù)模 在沖床的一次行程 中，在模具的不同 部位上同時完成數(shù) 道沖壓工序的模具， 稱為連續(xù)模。 使用連續(xù)?？梢詼p 少模具和設備數(shù)量， 提高生產(chǎn)效率，但 模具結構較復雜。 凸、凹模做成一體 三、復合模 在沖床的一次 沖程中，在模 具的同一部位 上同時完成數(shù) 道沖壓工序的 模具，稱為復 合模。 復合模結構較 復雜，適用于 精度高的沖壓 件。 V型彎曲加工方式并不盡如人意，主 要有兩點： 1) 變形部位。 V形件實際需要彎曲的區(qū)段并不長，但彎曲過 程材料的變形區(qū)卻擴及很大的范圍，使不需要彎曲的兩側， 也產(chǎn)生了彎曲變形。為了消除這種不需要的多余彎曲，就只 好增大凹模深度 L0來進行反彎校直定形，而增大深度 L0又進 一步擴大了變形區(qū)范圍。 2) 變形方式。工件只要求正向彎曲，但在彎曲過程中卻出現(xiàn) 了反向彎曲，使彎曲變形及其回彈的規(guī)律更加復雜化，更加 難于掌握和控制，以致影響彎曲件的尺寸精度。這種反向彎 曲，對工件材質性能、模具壽命及力能消耗也有不利影響。 怎樣避免出現(xiàn)反向彎曲，避免變形區(qū)出現(xiàn)超出實際需要彎曲 的范圍等不利現(xiàn)象，做到“按需變形”，即按 V形件實際需 要的彎曲部位和彎曲方式變形呢，下面通過兩種特殊情況來 說明。 第二章 金屬的工藝性能 回到主頁 擠壓時金屬應力狀態(tài) 拉拔時金屬應力狀態(tài) 自動推件圓形件一次彎曲模 摩擦壓力機 傳動原理 卸料力 ： 二、卸料力、推件力及頂件力的計算 推件力 ： 頂件力 ： 從凸模上卸下箍著的 料所需要的力。 將梗塞在凹模內的料 順沖裁方向推出所需要的力。 逆沖裁方向將料從凹 模內頂出所需要的力。 沖裁壓力由沖裁力、彈壓卸料力、推料力和頂件力組成 . 卸料力 二、卸料力、推件力及頂件力的計算 推件力 頂件力 FKF XX FnKF TT FKF DD 卸料力 、 推件力 、 頂件力系數(shù) ， 見表 2.13； n 同時卡在凹模內的沖裁件 (或廢料 )數(shù) 。 DTX KKK 、 t hn 式中 h 凹模洞口的直刃壁高度； t 板料厚度 。 式中 實際生產(chǎn)中常用經(jīng)驗公式： 其它塑性加工方法 -1輥軋 拉撥通常分為 冷拔 和 拉絲 之分。 冷拔： 常溫下的拉拔； 拔絲： 對直徑為 0.14-10.00mm的黑色金屬和 直徑為 0.01-16.00mm的有色金屬的拉拔。 拉拔的制品有線材，棒材，異型管材等。