第三篇金屬塑性加工下

第三篇金屬塑性加工下第1頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第2頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5）編寫鍛造工藝卡第3頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、模鍛工藝設(shè)計(jì)１）繪制模鍛件圖—鍛模設(shè)計(jì)的依據(jù)第4頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鍛件最大水平投影面要保證模鍛件能從模膛中取出上下兩模沿分模面的模膛輪廓一致分模面能使模膛深度最淺分模面應(yīng)使零件上所加的敷料最少分模面為平面dd設(shè)計(jì)內(nèi)容：確定分模面－上、下鍛模的分界面原則：第5頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月追加加工余量、工藝余塊，規(guī)定鍛件公差。加工余量：1～4mm;公差：±0.3～±3mm第6頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月模鍛斜度為了使鍛件從模膛中取出,鍛件與模膛側(cè)壁接觸部分需要帶一定的斜度---模鍛斜度一般外壁斜度1取5o、7o、10o、12o。內(nèi)壁斜度2比外壁斜度1大2o～5o。第7頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

模鍛圓角半經(jīng)

在模鍛件中所有兩平面的交角處均需做成圓角---模鍛圓角，其作用是:使金屬充滿模膛,提高鍛件的使用壽命,同時(shí)增大鍛件的強(qiáng)度.模鍛件的外圓r角取1.5~12mm，內(nèi)圓角R比外圓角半經(jīng)r大2~3倍。

第8頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月２）選定模鍛工步，確定鍛模模膛。

一類是長(zhǎng)軸類零件，如臺(tái)階軸、曲軸、連桿、彎曲搖臂等。一般常采用拔長(zhǎng)、滾壓、彎曲、預(yù)鍛和終鍛等工步。

模鍛件按形狀可分為兩大類：

根據(jù)鍛件的形狀和尺寸來(lái)確定。第9頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第10頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月另一類為盤類(短軸類)模鍛件，如齒輪、法蘭盤等。一般常采用鐓粗、預(yù)鍛和終鍛等工步。第11頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第12頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月３）計(jì)算坯料重量追加20%～25%的飛邊與沖孔連皮。6）鍛造生產(chǎn)自動(dòng)線５）確定后續(xù)工序—切邊、沖孔、校正、熱處理及表面氧化皮清理等。４）選擇鍛造設(shè)備第13頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

6、鍛件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工藝性要點(diǎn)

零件結(jié)構(gòu)要符合鍛造工藝性要求，使之結(jié)構(gòu)合理，鍛造方便、節(jié)約金屬、保證鍛件質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率。自由鍛件：

1）自由鍛件設(shè)計(jì)要避免錐體和斜面結(jié)構(gòu)；第14頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2）鍛件由數(shù)個(gè)簡(jiǎn)單幾何體構(gòu)成時(shí)，幾何體的交接處不應(yīng)保留空間相貫曲線；a）加工困難應(yīng)改為：b)平面與圓柱、平面與平面相連接使鍛造成形容易。第15頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3）自由鍛鍛件上不允許設(shè)計(jì)出加強(qiáng)筋、凸臺(tái)、工字形截面和空間無(wú)規(guī)則曲面形狀；第16頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4）鍛件橫截面積有急劇變化或形狀較復(fù)雜時(shí)，可設(shè)計(jì)成幾個(gè)簡(jiǎn)單件構(gòu)成的組焊或裝配結(jié)構(gòu)；第17頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

模鍛件：

1）有一個(gè)合理的分模面；2）外形力求簡(jiǎn)單、平直和上下對(duì)稱；3）對(duì)垂直于分模面的非加工表面應(yīng)設(shè)計(jì)出模鍛斜度和鍛造圓角。4)設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免深孔和多孔結(jié)構(gòu)零件上有四個(gè)相同的孔不能鍛出，只能用機(jī)械加工成形。第18頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5）避免薄壁、高筋、局部凸起等結(jié)構(gòu)。第19頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5）在可能條件下，應(yīng)采用鍛—焊組合工藝，以簡(jiǎn)化鍛造工藝和降低制造成本。第20頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月復(fù)習(xí)題自由鍛造和模膛鍛造有何區(qū)別？各自說(shuō)明工序或工步的安排。模膛鍛造中，選用鍛模材料有何性能要求？常用何種材料和熱處理工藝？鍛造（包括自由鍛造和模膛鍛造）一般用到那些設(shè)備？如何確定鍛錘和壓力機(jī)的噸位？編制自由鍛造工藝包含哪些內(nèi)容？編制模膛鍛造工藝包含哪些內(nèi)容？舉例說(shuō)明如何選擇鍛模分模面。分析飛邊槽和沖孔連皮的作用。東風(fēng)公司鍛造廠在鍛造生產(chǎn)自動(dòng)線上生產(chǎn)汽車前梁鍛件的鍛造工步是如何安排的，試以工步流程布置圖予以說(shuō)明。第21頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、沖壓是利用沖模使板料產(chǎn)生分離或變形的加工方法，通常在冷態(tài)下進(jìn)行，又稱冷沖壓。1.特點(diǎn)：①?zèng)_壓出形狀復(fù)雜的零件，廢料較少。②沖壓加工出來(lái)的產(chǎn)品具有足夠高的精度和較低表面粗糙度互換性好。③能獲得質(zhì)量輕、強(qiáng)度和剛度較高的零件。④操作簡(jiǎn)便，生產(chǎn)效率高，工藝過(guò)程便于機(jī)械化和自動(dòng)化。第22頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月板料:

要求塑性好，低碳鋼、鋁、銅、鎂合金等。厚度一般不超過(guò)10mm，表面無(wú)傷痕。典型材料

車身08Al

車架16Mn供應(yīng)狀態(tài)

卷料（沖壓前開卷）2.材料第23頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月剪板機(jī)（剪成條料）、沖床、液壓機(jī)等。如：40廠2000T（噸位）——作用于板料的最大靜壓力。44廠、41廠4000T（噸位）——作用于板料的最大靜壓力。3.設(shè)備第24頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

是使坯料的一部分與另一部分相互分離的工序。包括：落料、沖孔、切斷、修整等。1)落料和沖孔落料——被分離的部分為工件，周邊為廢料。沖孔——被分離的部分為廢料，周邊為成品。4分離工序

第25頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

沖裁變形過(guò)程共分三個(gè)階段：

a.彈性變形階段

坯料產(chǎn)生彈性壓縮、彎曲和拉伸變形，此時(shí)的內(nèi)應(yīng)力低于屈服點(diǎn)。b.塑性變性階段

坯料內(nèi)應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)，材料開始產(chǎn)生塑性變形，隨著凸模的不斷壓下，變形區(qū)的材料加工硬化加劇，直至坯料內(nèi)部達(dá)到強(qiáng)度極限，材料內(nèi)部形成微裂紋。

c.斷裂分離階段凸模下行，已形成的上下裂紋不斷向坯料內(nèi)部擴(kuò)展，上下裂紋相遇時(shí)，坯料被斷裂分離。第26頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

材料的塑性越好，光亮帶寬，反之，剪切帶愈寬。

沖裁件的斷面C第27頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月凸凹模(沖裁模)間隙：是指沖裁加工時(shí)凸模和凹模之間的橫向間隙。用“C”表示。C>0凸、凹模間合理間隙（雙邊間隙和）一般取板厚的1%左右。間隙既不能過(guò)大,也不能太小，關(guān)系到產(chǎn)品尺寸精度，也影響模具使用壽命。C

D凹

D凸第28頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第29頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月間隙小影響模具的壽命,間隙小,模具壽命降低第30頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月凸凹模間隙不僅嚴(yán)重影響沖裁的斷面質(zhì)量，而且影響模具壽命。間隙應(yīng)控制在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)，使所得到的上下裂紋能夠基本重合于一條線。間隙過(guò)大，材料中的拉應(yīng)力增大，塑性變形階段結(jié)束較早。間隙過(guò)小時(shí)，材料中拉應(yīng)力成分減小，壓應(yīng)力增強(qiáng)，裂紋產(chǎn)生受到抑制。

間隙也是影響模具壽命的最主要的因素。沖裁過(guò)程中，凸模與被沖的孔之間、凹模與落料件之間均有摩擦，間隙越小摩擦力越嚴(yán)重。

正確選擇合理間隙對(duì)沖裁生產(chǎn)是至關(guān)重要的。選用時(shí)主要考慮沖裁件斷面質(zhì)量和模具壽命這兩個(gè)因素。第31頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月選取間隙的方法：1.查表法2.計(jì)算法C=m

m-與材質(zhì)及坯料有關(guān)的系數(shù)。

-坯料厚度在生產(chǎn)中，對(duì)于低碳鋼、鋁合金、銅合金，取Z=C=(0.06~0.1);高碳鋼Z=C=(0.08~0.12)。第32頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

凸、凹模刃口尺寸取決于沖裁件尺寸和沖模間隙

落料模（D凸、D凹）凹模刃口尺寸等于工件尺寸，即：D凹＝D件；D凸＝D件－Z（間隙）凸、凹模刃口尺寸(凸凹模要具有鋒利的刃口)

注意：落料件與孔徑有公差時(shí)，D凹（落料）取工件最小極限尺寸（D－

）；d凸（沖孔）取孔的最大極限尺寸（d+

）。

沖孔模（d凸、d凹）以孔徑先定凸模尺寸，即：d凸＝d孔；d凹＝d孔＋Z（間隙）Z/2

D凹

D凸d凸d凹第33頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月沖裁力（F）的計(jì)算

對(duì)于平刃沖模

F＝KLd

式中F—沖裁力（N）；L—沖裁周邊長(zhǎng)度（mm）；d—板材厚度（mm）；

—抗剪強(qiáng)度；K—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般取K＝３。第34頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月排樣

即沖裁件在板料或條料件上的合理排列，以提高材料利用率。排樣分為無(wú)搭邊排樣和有搭邊排樣。第35頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2)修整

利用整修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。

IT6-IT7Ra=1.6-0.8цm第36頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月２、變形工序

使坯料的一部分相對(duì)另一部分產(chǎn)生位移而不被破壞的工序。

包括：拉深、翻邊、彎曲、成形等

汽車車身覆蓋件主要由這四大成形工序完成。第37頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1）拉深意義

在拉深模中使平板件受力成形為空心立體件。

拉深過(guò)程第38頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

m

拉深變形后的制件直徑與坯料直徑之比，即:m＝D件／D坯

如果總的拉深系數(shù)小于極限拉深系數(shù)，則需多次拉深才能最終成形。總的拉深系數(shù)等于各次拉深系數(shù)的乘積。

變形量控制—拉深系數(shù)m一般極限拉深系數(shù)?。簃min＝0.5~0.8（低碳鋼板）m越小，一次拉深變形量大。m越大（<1），則拉深變形小。第39頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例:拉深系數(shù)（m）計(jì)算m=d/D=（0.5-0.8）D=100d=20；h=42d1=55d2=32d3=2020/32=0.62555/100=0.55m=d/D==55/100x32/55x20/32=20/10032/55=0.58第40頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月凸凹模間隙取

Z＝（1.1～1.2）

（板厚）拉深模的結(jié)構(gòu)參數(shù)

凸、凹模為圓角，不得為鋒利刃口。

一般r凹＝10

（板厚）mm；r凸＝（0.6~1）r凹mm；

壓邊拉深時(shí)通常要對(duì)板料邊緣進(jìn)行壓邊，凹模內(nèi)需要潤(rùn)滑。

第41頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月拉深廢品及缺陷起皺拉裂第42頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2）彎曲

將平直板料彎成一定的角度或圓弧的工序。

彎曲在彎曲模中進(jìn)行。以彎曲角

和彎曲半徑r表示彎曲變形量的大小。板料外層為拉伸變形，內(nèi)層為壓縮變形，中部為中性層，應(yīng)力、應(yīng)變?yōu)榱恪?．工件，2．凸模，3．凹模彎曲缺陷:彎裂第43頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

最小彎曲半徑?jīng)Q定于板材塑性大小，可?。簉min（0.25～1）（板厚）

彎曲軸線與板料纖維流向垂直。

卸料（工件自模中托起）后，工件彎曲角增大，即出現(xiàn)回彈。即模具設(shè)計(jì)時(shí)，要補(bǔ)償回彈角，即＝－（—工件彎曲角；—模角）。第44頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

變形量用翻邊系數(shù)K控制，即K0＝d0/D式中d0—預(yù)制孔徑（先沖孔得到），mm；D—翻邊后孔，mm。３）翻邊

使帶有預(yù)制孔的坯料沿孔口周圍翻起而獲得凸緣的工序。第45頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月４）局部變形

利用局部變形使坯料或半成品改變形狀的工序包括脹形、旋壓、壓肋、壓花（字）等。應(yīng)用：加強(qiáng)筋、商標(biāo)、字符等。用軟凸模脹形液壓脹形第46頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月橡皮壓筋橡皮脹形第47頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月旋壓壓肋第48頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性（1）對(duì)沖裁件的要求

沖裁件的形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)單、對(duì)稱，有利于材料的合理利用，同時(shí)應(yīng)避免長(zhǎng)槽與細(xì)長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)，否則模具制造困難。沖裁件的內(nèi)外轉(zhuǎn)角處，也要圓弧連接，避免尖角。第49頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月★沖孔件的孔及其有關(guān)尺寸第50頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月★沖孔件或落料件上直線與直線、曲線與直線的交接處，均應(yīng)用圓弧連接第51頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

（2）對(duì)彎曲件的要求

彎曲件的形狀應(yīng)盡量對(duì)稱，彎曲半徑不得小于材料允許的最小彎曲半徑，并考慮纖維方向，以免成形過(guò)程中彎裂。彎曲邊過(guò)短不易彎成形，故彎曲高度H>2

，若H<2

，則需先留出適當(dāng)?shù)挠嗔恳栽龃驢，彎好后再切除多余材料。

第52頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月彎曲帶孔件時(shí)，孔的邊緣距彎曲中心應(yīng)有一定的距離。L>（1.5~2）t,當(dāng)L過(guò)小時(shí)可在彎曲線上沖工藝孔。對(duì)于零件孔的精度要求較高，則應(yīng)彎曲后在再?zèng)_孔。

彎曲件孔邊距離第53頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）對(duì)拉深件的要求

拉深件外形應(yīng)簡(jiǎn)單、對(duì)稱，且不宜太高。以便使拉深次數(shù)盡量少，并容易成形。拉深件的圓角半徑如圖所示。否則，應(yīng)增加整形工序。

第54頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（4）改進(jìn)結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化工藝及節(jié)省材料

1)采用沖焊結(jié)構(gòu)

對(duì)于形狀復(fù)雜的沖壓件、可先分別沖制若干個(gè)簡(jiǎn)單件，然后再焊接成整體件第55頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2)采用沖口工藝，以減少組合件數(shù)量

第56頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3)在使用性能不變的情況下，應(yīng)盡量簡(jiǎn)化

拉深件結(jié)構(gòu)，以便減少工序，節(jié)省材料，降低成本。如消聲器后蓋零件結(jié)構(gòu)，通過(guò)結(jié)構(gòu)改進(jìn)，材料減少50％。

第57頁(yè)，課件共62頁(yè)，創(chuàng)作