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1、江 蘇 科技大學(xué) 材料成形工藝基礎(chǔ) 主講 張小立 金屬塑性成形工藝方法 金屬塑性成形工藝設(shè)計(jì) 金屬塑性成形件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 一、何謂沖壓成形 板料沖壓成形是利用沖模使板料產(chǎn)生分離或變形的加工方法，板料沖壓 的坯料厚度一般小于 4mm，通常是在常溫下進(jìn)行的，所以又叫冷沖壓 。 二、工藝分類 分離工序 : 落料、沖孔、切斷 變形工序：拉深、彎曲 三、板料沖壓的特點(diǎn) 1、操作簡單，加工效率高； 2、一般不需再進(jìn)行切削加工，因而節(jié)約材料，節(jié)約能源消耗； 3、加工質(zhì)量高，基本不需要后序加工； 4、對(duì)工人技術(shù)要求低； 5、靈活性差。 第三節(jié) 板料的沖壓成形 材料成形工藝基礎(chǔ)

2、 Feb. 2011 四、應(yīng)用 1、較大批量； 2、原始坯料較薄的板材； 3、只能生產(chǎn)薄壁的制件 。 五、常用沖壓方法 (一 ) 沖裁與剪切（ 分離工序 ） 1、剪裁工序及其設(shè)備 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 2、沖壓設(shè)備 高精密鈑金沖床 剪板機(jī) 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 落料 ：被分離的部分為成品，而留下的部分是廢料； 沖孔 ：被分離的部分為廢料，而留下的部分是成品。 剪切 ： 板料按不封閉輪廓分離的工序叫切斷（剪切） 。 3、落料、沖孔和剪切 4、沖裁變形過程 a）彈性變形階段 b）塑性變形階段 c）剪裂分離階段 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 4.1 沖裁過程示

3、意圖 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 4.2 沖裁工藝要素 沖裁間隙 凸、凹模間隙不僅嚴(yán)重影響沖裁面的斷面品質(zhì)，而且影響模具 壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。只有當(dāng)間隙合適時(shí)， 上下裂紋重合一線，沖裁力、卸料力和推件力適中，模具才有足夠長的壽命。 合理排樣 排樣是指落料件在條料、帶料或板料上合理布置的方法。 排 樣合理可使廢料最少，材料利用率最大。 落料件的排樣有兩種類型：無搭邊排樣和有搭邊排樣。 1 2 3 4 1 塌角區(qū) 2 光亮帶區(qū) 3 剪裂帶區(qū) 4 毛刺 1）沖裁斷面 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 2）沖裁模設(shè)計(jì)及沖裁工藝特點(diǎn) 凸凹模要具有鋒利的刃口 凸凹

4、模間隙要合理 Z 雙邊間隙 Z = （ 5%10%） t 凸凹模刃口尺寸要正確 1 2 落料：以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn) D凹 = d落 D凸 = D凹 - Z D凸 = d孔 D凹 = D凸 + Z 沖孔：以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 排樣要合理 排樣：沖裁件在板料上的布置方式。 有接邊排樣 少無接邊排樣 落料件的排樣有兩種類型：無搭邊排樣和有搭邊排樣。 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 修正 利用修正模沿沖裁件外緣或 內(nèi)孔刮削一薄層金屬，切掉 剪裂帶和毛刺。提高其尺寸 精度降低表面粗糙度。 IT9-IT7 Ra = 1.6-0.8 m 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 201

5、1 1、何謂 拉深成形 拉深成形是在壓力機(jī)的壓力作用下，利用模具使金屬板料產(chǎn)生塑性變形成為開 口空心件的一種沖壓工藝，不僅能生產(chǎn)鍋、盆、壺等各種各樣的日用品，而且 在汽車、拖拉機(jī)、電器、儀表以及在航空工業(yè)中得到極其廣泛的應(yīng)用。 （二）拉深（拉延、壓延 ） 本系列壓機(jī)適用于金屬材料 的拉深、彎曲、翻邊、冷擠、 沖裁等工藝。 YQ32系列四柱液壓機(jī) 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 拉深加工產(chǎn)品示例 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 2 dDh 使坯料在凸模的作用下壓入凹模， 獲得空心體零件的沖壓工序。 1）拉深變形過程 d d h 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 拉深過程示意圖 材

6、料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 2）拉深廢品 拉裂（拉穿 ） 起皺 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 控制拉深系數(shù)（ m） m = d/D =（ 0.5-0.8） D=100 d=20； h=42 d1=55 d2=32 32/55=0.58 d3=20 20/32=0.628 設(shè)置壓邊圈 涂潤滑油 3）拉深模設(shè)計(jì)及工藝特點(diǎn) 凸凹模的工作部分必須具有一定 的圓角； 凸凹模間隙要合理 r凹 =(510)t r凸 =（ 0.7-1） t Z =（ 1.1-1.2） t 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 3) 旋壓 旋壓 是指板坯與芯模共同旋轉(zhuǎn)，由輥

7、輪進(jìn)給并施加壓力， 使板坯緊貼芯模逐點(diǎn)局部變形的沖壓成形工藝 . 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 彎曲是將平板坯料彎成一定角度、一定曲率而形成一定 形狀零件的工序。 彎曲過程示意圖 2、彎曲 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 1）彎曲的變形特點(diǎn) 變形區(qū)域主要在圓角部位； 外層金屬受拉應(yīng)力，內(nèi)層金屬受壓應(yīng)力。 2）彎曲缺陷 彎裂 回彈 3）彎曲工藝特點(diǎn) 彎曲半徑 rrmin= （ 0.25-1） t ； 毛刺應(yīng)位于內(nèi)側(cè)； 彎曲線應(yīng)盡量與坯料纖維方向垂直 ； “ 回彈”問題

8、a）設(shè)計(jì)補(bǔ)償角 b）對(duì)工件進(jìn)行 退火 c）設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 3、翻邊、成形 1）翻邊 在帶孔的平坯料上用擴(kuò) 孔的方法獲得凸緣的工 序。 2）成形 包括：起 伏、脹形、 壓印等 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 板料沖壓成形 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 六、 沖模的分類和結(jié)構(gòu) 1. 簡單沖模 沖床在一次行程中只完成一個(gè)沖壓工序 。 2. 連續(xù)沖模 沖床在一次行程中在不同的工位同時(shí)完成兩個(gè) 以上的沖壓工序。 3. 復(fù)合沖模 沖床在一次行程中在同一工位同時(shí)完成兩個(gè)以 上的沖壓工序

9、。 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 第四節(jié) 金屬的其他塑性成形工藝 體積成形 冷、溫和熱擠壓 等溫鍛造、超塑性鍛造 粉末鍛造 液態(tài)模鍛 回轉(zhuǎn)成形 輥鍛 橫軋與斜軋 輾環(huán) 徑向鍛造 控制鍛造 工藝條件 以液態(tài)、粉末為毛坯 按成 形 方 式 分 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 一 軋制工藝（特種軋制） 回轉(zhuǎn)成形 輥鍛 橫軋與斜軋 輾環(huán) 徑向鍛造 運(yùn)動(dòng)特征 ：工件在回轉(zhuǎn)中成形。 成形特征 ：連續(xù)局部成形。 與傳統(tǒng)鍛造比較，具如下優(yōu)點(diǎn)： 1）工作載荷小，是模鍛幾分之一 2）設(shè)備重量輕、生產(chǎn)率高。 3）產(chǎn)品精度高 4）工作環(huán)境好、易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。 缺點(diǎn)：

10、1）通用性差，需專用設(shè)備和模具。 2）設(shè)計(jì)制造復(fù)雜，適用于大批量生產(chǎn) 。 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 1 輥鍛 原理 ：縱軋 :軋輥上有扇形 模具，毛坯局部變形。 應(yīng)用 ： 制坯和成形。 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 2 橫軋與斜軋 : 橫軋 斜軋 分類 齒輪橫軋 螺紋橫軋 楔橫軋：平面和回轉(zhuǎn) 螺旋橫軋（孔型斜軋） 三輥橫軋（仿形斜軋） 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 1）楔橫軋?jiān)韴D 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 2）螺旋孔型斜軋 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 3 輾環(huán)： 環(huán)形零件輾擴(kuò)，加工環(huán)形零件 。 擺輾 ：

11、擺動(dòng)輾壓簡稱 原理 ： 局部接觸，順次加壓，連續(xù)成形。 特點(diǎn) ： 省力、無沖擊振動(dòng)、無噪聲； 工件精度高、設(shè)備費(fèi) 用低。 輾環(huán)原理圖 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 二 體積成形工藝 1） 擠壓 ：受三向壓應(yīng)力 優(yōu)點(diǎn) ： 節(jié)約原材料 產(chǎn)品強(qiáng)度和精度高、 Ra低，產(chǎn)品高 勞動(dòng)條件好 生產(chǎn)率高 缺點(diǎn) ： 變形抗力大，要求設(shè)備有較大能量、剛度 應(yīng)用 ：成批小件生產(chǎn) 特點(diǎn)：（ 1）優(yōu)質(zhì)、生產(chǎn)率高。 （ 2）節(jié)能、節(jié)材。 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 2）等溫鍛造和超塑性鍛造 原理 ：模具和坯料保持相同溫度。 特點(diǎn)及應(yīng)用 ： 用于鍛造溫度范圍狹窄金屬，如鈦合金、鋁合金等， 尤其航天工業(yè)薄壁

12、零件。 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 3）液態(tài)模鍛 原理 ：將液態(tài)金屬直接注入模膛，施以靜壓力，使熔融 或半熔融態(tài)金屬在壓力下結(jié)晶凝固，并產(chǎn)生少量塑性變形。 特點(diǎn) ： 與鑄造比：無須澆注系統(tǒng)，節(jié)約金屬；組織比壓鑄件細(xì)密。 與鍛造比：成形壓力小及能耗少 2/33/4；組織比一般模鍛件差。 應(yīng)用 ：用于各種材料、形狀復(fù)雜件， 如鋁合金炮彈引，高壓閥體等。 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 4）粉末鍛造 原理 ：將粉末冶金和精密模鍛結(jié)合一起。 分類 ：粉末鍛造 - 燒結(jié)鍛造 - 粉末冷鍛 -用粉末成坯，燒結(jié)后冷鍛。 特點(diǎn) ：尺寸精度高，表面光潔； 性能 、生產(chǎn)效率優(yōu)于粉末冶金產(chǎn)品。 應(yīng)用 ：汽車上火花塞殼；汽車齒輪和連桿。 直接加熱鍛造 燒結(jié)后加熱鍛造 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 三、其他塑性成形方法 1 爆炸成形 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 2 軋制 板材軋制 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 棒 材 軋 制 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 鋼球軋制 材料成形工藝基礎(chǔ) Feb. 2011 課 后 作 業(yè) P126: (4) (6) P 138: (3)