金屬壓力加工課件

第三篇金屬壓力加工金屬的塑性變形鍛造板料沖壓講授學(xué)時(shí)：8學(xué)時(shí)9/3/2024第三篇金屬壓力加工利用金屬在外力作用下所產(chǎn)生的塑性變形，來(lái)獲得具有一定形狀、尺寸和力學(xué)性能的原材料、毛坯或零件的生產(chǎn)方法，稱為金屬壓力加工，又稱“金屬塑性加工”?！艚饘賶毫庸さ幕痉绞接幸韵聨追N：軋制、拉拔、擠壓、鍛造及板料沖壓。軋制：金屬坯料在兩個(gè)回轉(zhuǎn)軋輥的孔隙中受壓變形，以獲得各種產(chǎn)品的加工方法。軋板、軋圓鋼、冷軋絲杠視頻。

軋制產(chǎn)品：各種截面形狀的型材、板材、無(wú)縫管材等。9/3/2024拉拔：金屬坯料被拉過(guò)拉拔模的?？锥冃蔚募庸し椒ā＠浒渭庸ひ曨l。擠壓：金屬坯料在擠壓模內(nèi)被擠出?？锥冃蔚募庸し椒?。擠壓可獲得各種復(fù)雜截面的型材或零件。動(dòng)畫

類型分：正擠壓空心件和實(shí)心件以及反擠壓的動(dòng)畫演示。9/3/2024第一章金屬的塑性變形◆學(xué)習(xí)目的及要求：1.了解變形機(jī)理；2.掌握金屬常溫下塑性變形時(shí)組織性能變化；3.掌握加工硬化現(xiàn)象的利與弊及如何消除；4.了解影響可鍛性的因素?！糁攸c(diǎn)及難點(diǎn)：1.加工硬化、再結(jié)晶；2.纖維組織。◆金屬材料經(jīng)過(guò)壓力加工之后，其內(nèi)部組織發(fā)生很大變化，金屬的性能得到改善和提高。因此，為正確選用壓力加工方法、合理設(shè)計(jì)其零件，必須了解金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)、規(guī)律和影響因素等。9/3/2024第一節(jié)金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)彈性變形：金屬在外力作用下，其內(nèi)部必將產(chǎn)生應(yīng)力。當(dāng)外力停止作用后，應(yīng)力消失，變形也隨之消失，金屬的這種變形稱為彈性變形塑性變形：

外力增大到使金屬的內(nèi)應(yīng)力超過(guò)該金屬的屈服點(diǎn)之后，即使外力停止作用，金屬的變形也并不消失，這種變形稱為塑性變形。1.單晶體內(nèi)的變形塑性變形的實(shí)質(zhì)：是在晶體內(nèi)沿一定晶面產(chǎn)生相對(duì)滑移的結(jié)果。動(dòng)畫演示。

9/3/20242.多晶體（實(shí)際金屬）的變形實(shí)際晶體內(nèi)部存在大量缺陷。其中，以位錯(cuò)對(duì)金屬塑性變形的影響最為明顯。多晶體的塑性變形動(dòng)畫?；疲菏峭ㄟ^(guò)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。塑性變形主要通過(guò)“滑移”方式進(jìn)行，無(wú)數(shù)個(gè)滑移便形成宏觀的塑性變形?！艨芍?，由于通常使用的金屬都是大量微小晶粒組成的多晶體。因此，其塑性變形可以看成是由組成多晶體的許多單個(gè)晶粒產(chǎn)生變形的綜合效果，同時(shí)，晶間也變形。

自由鍛錯(cuò)移變形：視頻。地毯的皺折移動(dòng)與位錯(cuò)：視頻?！艏冧X試件的拉伸試驗(yàn)及位錯(cuò)模型：視頻。

◆電子顯微鏡下的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)：視頻。9/3/2024金屬受外力晶內(nèi)-滑移晶間-滑動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)→宏觀塑性變形◆彈復(fù)現(xiàn)象：金屬內(nèi)部有了應(yīng)力就會(huì)發(fā)生彈性變形。應(yīng)力增大到一定程度后使金屬產(chǎn)生塑性變形。當(dāng)外力去除后，彈性變形將恢復(fù)，稱“彈復(fù)”現(xiàn)象。

-彈復(fù)對(duì)工件的變形和質(zhì)量影響很大，金屬壓力加工時(shí)，應(yīng)采取措施防止?！魧?shí)際金屬：9/3/2024b、金屬回復(fù)溫度：冷變形強(qiáng)化是一種不穩(wěn)定現(xiàn)象，具有自發(fā)的回復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)的傾向。但在室溫下不易實(shí)現(xiàn)。當(dāng)提高溫度時(shí)，原子因獲得熱能，熱運(yùn)動(dòng)加劇，使原子得以回復(fù)正常排列，消除了晶格扭曲，致使加工硬化得到部分消除。這一過(guò)程稱為“回復(fù)”。這時(shí)的溫度稱為回復(fù)溫度，即T回=(0.25～0.3)T熔9/3/2024◆金屬?gòu)?qiáng)化：金屬的冷變形強(qiáng)化（冷作硬化）是強(qiáng)化金屬的重要手段，尤其是對(duì)無(wú)同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的金屬是唯一強(qiáng)化金屬的方法。◆但強(qiáng)化金屬的同時(shí)，給金屬的繼續(xù)加工帶來(lái)了困難，因此要經(jīng)過(guò)再結(jié)晶使金屬重新獲得塑性，因此塑性變形工藝過(guò)程中經(jīng)常應(yīng)用到再結(jié)晶退火工藝?！粼俳Y(jié)晶退火：就是將冷作硬化以后的金屬重新加熱到再結(jié)晶溫度以上某一溫度讓其發(fā)生再結(jié)晶，繼而消除冷作硬化現(xiàn)象，以利于繼續(xù)進(jìn)行塑性加工。◆加工硬化與再結(jié)晶的應(yīng)用：視頻。9/3/2024◆纖維組織的利用原則：1）纖維組織：鑄錠在壓力加工中產(chǎn)生塑性變形時(shí)，基體金屬的晶粒形狀和沿晶界分布的雜質(zhì)形狀都發(fā)生了變形，它們將沿著變形方向被拉長(zhǎng)，呈纖維形狀。這種結(jié)構(gòu)叫纖維組織。纖維組織視頻。2）具有纖維組織的金屬，各個(gè)方向上的機(jī)械性能不相同。順纖維方向的機(jī)械性能比橫纖維方向的好。金屬的變形程度越大，纖維組織就越明顯，機(jī)械性能的方向性也就越顯著。9/3/2024◆實(shí)例：不同工藝及加工方法不同a）當(dāng)采用棒料直接經(jīng)切削加工制造螺釘時(shí)，螺釘頭部與桿部的纖維被切斷，不能連貫起來(lái)，受力時(shí)產(chǎn)生的切應(yīng)力順著纖維方向，故螺釘?shù)某休d能力較弱?！粼瓌t：◎使纖維分布與零件的輪廓相符合而不被切斷；◎使零件所受的最大拉應(yīng)力與纖維方向一致，最大切應(yīng)力與纖維方向垂直。b）當(dāng)采用同樣棒料經(jīng)局部鐓粗方法制造螺釘時(shí)，纖維不被切斷且連貫性好，纖維方向也較為有利，故螺釘質(zhì)量較好。9/3/2024第三節(jié)金屬的可鍛性金屬的可鍛性：是衡量材料在經(jīng)受壓力加工時(shí)獲得優(yōu)質(zhì)制品難易程度的工藝性能。一、金屬的本質(zhì)（內(nèi)因）1、化學(xué)成分的影響一般情況下，純金屬的可鍛性比合金好；碳鋼C%，可鍛性；鋼中含有形成碳化物的元素（鉻、鉬、鎢、釩）時(shí)，可鍛性

◆可鍛性常用金屬的塑性(

)和變形抗力(

y)綜合評(píng)定。

,

y

可鍛性，反之差?！糇冃慰沽?

y)：指在壓力加工過(guò)程中變形金屬作用于施壓工具表面單位面積上的壓力。

y↓，變型中所消耗的能量↓?！艨芍饘俚目慑懶匀Q于金屬的本質(zhì)和加工條件。2、金屬組織的影響純金屬及固溶體的可鍛性好，而碳化物的可鍛性差。

9/3/2024◆組織組成：?jiǎn)蜗啾榷嘞嗪?，如A比P好。故鍛造溫度多選在A區(qū)。

變形溫度

，

,

y，可鍛性

（但不能過(guò)燒）?！暨^(guò)燒：是指加熱溫度過(guò)高，被鍛金屬的晶界因含合金元素或雜質(zhì)量高、熔點(diǎn)低而先發(fā)生熔化。鍛造時(shí)即發(fā)生開裂，故一定不能過(guò)燒。二、加工條件（外因）1、變形溫度的影響提高金屬變形時(shí)的溫度，是改善金屬可鍛性的有效措施，并對(duì)生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量及金屬的有效利用等均有極大的影響。9/3/20242、變形速度的影響◆變形速度：即單位時(shí)間的變形速度。它對(duì)可鍛性的影響是矛盾的。1、a點(diǎn)左：變形速度，,

y，可鍛性

2、a點(diǎn)右：變形速度，熱效應(yīng)現(xiàn)象越明顯，，

y，可鍛性

。

◆熱效應(yīng)現(xiàn)象除在高速錘等設(shè)備的鍛造較明顯外，一般壓力加工，不易出現(xiàn)。9/3/2024第二章鍛造學(xué)習(xí)目的及要求：1.基本掌握自由鍛造主要幾種工序的定義和應(yīng)用；2.能合理地確立鍛造零件的結(jié)構(gòu)工藝性；3.了解自由鍛造工藝規(guī)程的編制，錘上模鍛、胎模鍛造工藝方法。重點(diǎn)及難點(diǎn)：1.鍛造方法；2.鍛件結(jié)構(gòu)工藝性?！翦懺旄拍睿豪脹_擊力或壓力使金屬在抵鐵間或鍛模中變形，從而獲得所需形狀和尺寸的鍛件的工藝方法。9/3/2024第一節(jié)鍛造方法自由鍛和模鍛兩種方法：一、自由鍛利用沖擊力或壓力使金屬在上下兩個(gè)抵鐵之間產(chǎn)生變形，從而獲得所需形狀及尺寸的鍛件。–金屬坯料變形時(shí)，沿變形方向可以自由流動(dòng)，不受限制。視頻。特點(diǎn)：生產(chǎn)所用工具簡(jiǎn)單，具有較大的通用性，應(yīng)用較廣。設(shè)備：鍛錘–沖擊力使金屬坯料變形，用于中、小型件；液壓機(jī)-壓力使金屬坯料變形，用于大型鍛件。◆自由鍛的工具和設(shè)備：視頻。鍛造加熱設(shè)備:視頻。1、自由鍛工序：分基本工序、輔助工序和精整工序三大類。1）基本工序：使金屬坯料實(shí)現(xiàn)主要的變型要求，達(dá)到或基本達(dá)到鍛件所需形狀和尺寸的工序。主要有以下基本工序：9/3/20242、鍛件分類及基本工序方案：一般分六類，主要工序表3-19/3/2024二、模鍛模鍛是使金屬坯料在沖擊力或壓力作用下，在鍛模模膛內(nèi)變形，從而獲得鍛件的工藝方法。動(dòng)畫演示。視頻?！籼攸c(diǎn)：金屬在模膛內(nèi)變形，因而模鍛生產(chǎn)的鍛件尺寸精確、加工余量較小、結(jié)構(gòu)可以復(fù)雜，而且生產(chǎn)率高。◆模鍛分類：按使用設(shè)備不同分-錘上模鍛、曲柄壓力機(jī)上模鍛、摩擦壓力機(jī)上模鍛、胎膜鍛等。視頻。1、錘上模鍛錘上模鍛所用設(shè)備為鍛模錘，沖擊力使金屬變形。錘上模鍛視頻。9/3/2024◆飛邊槽：沿模膛四周形成的槽。作用：容納多余金屬，增大金屬向外流動(dòng)的阻力。2.預(yù)斷模膛：使坯料預(yù)變形，以接近鍛件尺寸的模膛。終鍛時(shí)，金屬容易充滿終鍛模膛。特點(diǎn)：預(yù)鍛模膛形狀接近模鍛件，模鍛圓角及模鍛斜度較大，沒有飛邊槽?！魶_孔連皮：終鍛后在孔內(nèi)留有一薄層的金屬成為沖孔連皮。最后沖孔連皮和飛邊沖掉后，得到有沖孔的模鍛件。動(dòng)畫演示。9/3/20242）制坯模膛：對(duì)于形狀復(fù)雜的模鍛件，使坯料形狀基本接近于模鍛件形狀◆使金屬能合理分布和很好地充滿模鍛模膛，就必須預(yù)先在制坯模膛內(nèi)制坯。制坯模膛有以下幾種：1.拔長(zhǎng)模膛：用來(lái)減小坯料某部分的橫截面積，以增加該部部分的長(zhǎng)度。有開式和閉式。坯料除向前送進(jìn)外并需不斷翻轉(zhuǎn)。2.滾壓模膛：在坯料長(zhǎng)度基本不變，減小坯料某部分的橫截面積，以增大另一部分的橫截面積。需不斷翻轉(zhuǎn)坯料，但不作送進(jìn)運(yùn)動(dòng)。9/3/2024◆錘上模鍛成型的工藝過(guò)程一般為：切斷毛坯→加熱坯料→模鍛→切除模鍛件的飛邊→校正鍛件→鍛件熱處理→表面清理→檢驗(yàn)→成堆存放?！翦N上模鍛成型的工藝設(shè)計(jì)：包括制定鍛件圖、計(jì)算坯料尺寸、確定模鍛工步(選擇模膛)、選擇設(shè)備及安排修整工序等。其中最主要的是鍛件圖的制定和模鍛工步的確定。3.彎曲模膛：可彎曲坯料。4.切斷模膛：切斷坯料的一部分。9/3/2024缺點(diǎn)：震動(dòng)大、噪聲大，難以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化,上產(chǎn)率相對(duì)較低。◆錘上模鍛特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備投資少，鍛件質(zhì)量好，適應(yīng)性強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)多種變形工步，鍛制不同形狀的鍛件等。9/3/20242、曲柄壓力機(jī)上模鍛(工作原理示意圖動(dòng)畫演示)◆結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1）工作無(wú)震動(dòng)，噪音??；2）行程大小由曲柄尺寸決定；3）能自動(dòng)把鍛造完的鍛件從模膛中頂出。參看圖3-19?！裟ｅ懱攸c(diǎn)：1）生產(chǎn)率高；2）鍛件尺寸精度高，加工余量?。?）有利于金屬成型，模具簡(jiǎn)單。3、摩擦壓力機(jī)上模鍛◆結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1）滑塊有一定的沖擊力；2）滑塊行程不定，但可控；3）坯料變形抗力由機(jī)架承受。參看圖3-21?！裟Σ翂毫C(jī)工藝優(yōu)點(diǎn)：1）有利于塑性變形，但生產(chǎn)率低；2）可實(shí)現(xiàn)輕打、重大；3）模具簡(jiǎn)單；4）只適用于單膛模鍛。9/3/20244、胎模鍛是在自由鍛設(shè)備上使用胎膜生產(chǎn)模鍛件的工藝方法。一般采用自由鍛方法制坯，然后在胎模中最后成形。故胎模鍛兼有自由鍛和模鍛的特點(diǎn)。齒輪坯胎膜鍛造：視頻◆胎模的種類：主要有扣模、筒模及合模。胎膜鍛用模具。1）扣模：用來(lái)對(duì)坯料進(jìn)行全部或局部扣形，以生產(chǎn)長(zhǎng)桿非回轉(zhuǎn)體鍛件。2）筒模：主要用于鍛造齒輪、法蘭盤等盤類鍛件。組合筒?？慑懗鲂螤罡鼜?fù)雜的胎模鍛件，擴(kuò)大了胎膜鍛的應(yīng)用范圍。9/3/20243）合模：合模由上模和下模組成，并有導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，可生產(chǎn)形狀復(fù)雜、精度較高的非回轉(zhuǎn)體鍛件。◆胎模鍛的特點(diǎn)：1、和自由鍛相比：1)操作簡(jiǎn)便，生產(chǎn)率高；2)鍛件尺寸精度高，形狀復(fù)雜，敷料少，加工余量?。?)鍛件內(nèi)部組織致密，纖維分布合理。2、和模鍛相比：1）胎模鍛不需昂貴設(shè)備，使用自由鍛設(shè)備即可；2）工藝、操作靈活，可以局部成形，小設(shè)備可鍛大鍛件；3）模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，可降低鍛件成本。缺點(diǎn)：鍛件尺寸精度不如模鍛件，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，胎模易損壞，生產(chǎn)率不夠高。◆胎模鍛適合于中小批量的鍛件生產(chǎn)。9/3/2024常用鍛造方法：表3-2常用鍛造方法的比較。9/3/2024第二節(jié)鍛造工藝規(guī)程的制訂制訂工藝規(guī)程是組織生產(chǎn)過(guò)程、規(guī)定操作規(guī)范、控制和檢查產(chǎn)品質(zhì)量的依據(jù)。其主要內(nèi)容：繪制鍛件圖、坯料重量和尺寸及鍛造工序確定等。自由鍛工藝規(guī)程的制定：視頻演示。一、繪制鍛件圖鍛件圖是以零件圖為基礎(chǔ)，結(jié)合鍛造工藝特點(diǎn)繪制而成。繪制鍛件圖時(shí)應(yīng)考慮的內(nèi)容有：敷料、余量及公差。9/3/20241、敷料、余量及公差：敷料：為了簡(jiǎn)化零件的形狀和結(jié)構(gòu)、便于鍛造而增加的一部分金屬。如消除零件上的鍵槽、臺(tái)階結(jié)構(gòu)而增加的金屬等。余量：為切削加工而增加的尺寸。加工余量一般為1～4mm。公差：鍛件名義尺寸的允許變動(dòng)量。一般取在±0.3～3mm之間。9/3/20242、分模面：上下鍛模在模鍛件上的分界面。選擇原則：1)應(yīng)選在最大截面處-要保證模鍛件能從模膛中取出。2)上下兩模沿分模面的模膛輪廓一致-以便在安裝鍛模和生產(chǎn)中容易發(fā)現(xiàn)錯(cuò)模現(xiàn)象，及時(shí)調(diào)整鍛模位置。9/3/20243)分模面應(yīng)選在模膛深度最淺處-這樣可使金屬很容易充滿模膛，便于取出鍛件，并有利于鍛模的制造。4)選定分模面應(yīng)使敷料最少。5)分模面最好是一個(gè)平面-使上下鍛模的模膛深度基本一致，差別不宜過(guò)大，以便于制造鍛模。動(dòng)畫演示。9/3/20243、模鍛斜度：模鍛件上垂直于錘擊方向（垂直于分模面）的表面必須具有斜度，以便于從模膛中取出鍛件。對(duì)于錘上模鍛，模鍛斜度一般為5o～10o(α1)，且內(nèi)α2比外α1大2o～5o。模鍛斜度與模膛深度和寬度有關(guān)。h/b↑，斜度↑。4、模鍛圓角半徑：在模鍛件上所有兩平面的交角均需做成圓角。易于充滿模膛,避免尖角處產(chǎn)生裂紋?！敉鈭A角取1.5-12mm，內(nèi)圓角=(3-4)外圓角。9/3/2024

5、沖孔連皮：由于模鍛件無(wú)法鍛出通孔，故應(yīng)留有沖孔連皮。

模鍛件大于25mm的通孔應(yīng)予沖出?？讖綖?5～80mm時(shí)，連皮厚度為4～8mm。9/3/2024

二、坯料重量和尺寸確定◆重量：G坯料=G鍛件+G燒損+G料頭

G坯料—坯料重量；G鍛件—鍛件重量；

G燒損—加熱中坯料表面因氧化二燒損的重量（第一次加熱取倍加熱金屬重量的2％～3%，以后各次加熱的燒損量取1.5％～2.0％）；G料頭—在鍛造過(guò)程中，切掉的金屬量(料芯、連皮、飛邊等)◆尺寸：根據(jù)坯料重量和幾何形狀確定，還考慮坯料鍛造中的鍛造比。◆鍛造比：鍛造過(guò)程中，表示材料的變形程度的量稱為“鍛造比”。通常：拔長(zhǎng)時(shí)，y拔＝A0/A；鐓粗時(shí)，y鐓＝H0/H。

碳鋼鋼錠坯料：拔長(zhǎng)鍛造比不小于2.5～3。

軋材坯料：拔長(zhǎng)鍛造比不小于1.3～1.5。

性能要求高的材料或某些合金鋼：鍛造比要求更高。9/3/2024

三、鍛造工序(工步)確定-根據(jù)工序特點(diǎn)和鍛件類型來(lái)確定◆模鍛件按形狀和結(jié)構(gòu)分：長(zhǎng)軸類和短軸類兩大類。1、采用自由鍛生產(chǎn)鍛件：參閱表3-1選定。2、采用模鍛方法生產(chǎn)模鍛件：根據(jù)模鍛件形狀和尺寸確定1）長(zhǎng)軸類模鍛件：如階梯軸、曲軸、連桿、彎曲搖臂等；一般為拔長(zhǎng)、滾擠、彎曲、預(yù)鍛、終鍛成型。◆小軸類零件-也可利用軋制的方法先生產(chǎn)出坯料，然后模鍛成鍛件。9/3/20242）短軸類模鍛件（盤類模鍛件）：

如齒輪、法蘭盤等。常選用鐓粗、預(yù)鍛、終鍛等工步。

◆模鍛工步確定以后，再根據(jù)已確定的工步選擇相應(yīng)的制坯模膛和模鍛模膛。

四、其他內(nèi)容

鍛造溫度范圍和加熱規(guī)范、設(shè)備以及輔助工序確定(校正,切飛邊,沖連皮,清理,熱處理等)。◆風(fēng)動(dòng)機(jī)曲軸自由鍛實(shí)例：視頻。9/3/2024第三節(jié)鍛造結(jié)構(gòu)的工藝性設(shè)計(jì)鍛造成形的零件時(shí)，除應(yīng)滿足使用性能要求外，還必須考慮鍛造工藝的特點(diǎn)?？墒瑰懺斐尚畏奖恪⒐?jié)約金屬，保證質(zhì)量和提高生產(chǎn)率。一、自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性1、若有錐體或斜面結(jié)構(gòu)，應(yīng)改進(jìn)設(shè)計(jì)。2、幾何體間交接處形成空間曲線，應(yīng)改進(jìn)平面與圓柱、平面與平面相接的結(jié)構(gòu)。9/3/20243、自由鍛件上不應(yīng)設(shè)計(jì)出加強(qiáng)筋、凸臺(tái)、工字形截面或空間曲線形表面。4、橫截面若有急劇變化或形狀復(fù)雜時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)成由幾個(gè)簡(jiǎn)單件構(gòu)成的組合體。9/3/2024二、模鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性◆模鍛件上必須具有一個(gè)合理的分模面，以保證模鍛成形后，容易從鍛模中取出。并且，應(yīng)使敷料最少，鍛模容易制造?！袅慵吓c錘擊方向平行的非加工表面，應(yīng)設(shè)計(jì)出模鍛斜度。非加工表面所形成的角都應(yīng)按模鍛圓角設(shè)計(jì)。1、為了使金屬容易充滿模膛和減少工序，零件外形力求簡(jiǎn)單、平直和對(duì)稱。2、盡量避免零件截面間差別過(guò)大，或具有薄壁、高筋、凸起等結(jié)構(gòu)。80/160=0.5-不符；扁而薄-冷卻快；高而薄-難以充滿。9/3/20243、在零件結(jié)構(gòu)允許的條件下，設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免有深孔或多孔結(jié)構(gòu)。4、在可能條件下，應(yīng)采用鍛-焊組合工藝，以減少敷料，簡(jiǎn)化模鍛工藝。9/3/2024學(xué)習(xí)目的及要求：1.基本掌握板料沖壓的基本工序；2.掌握凸凹模間隙及凸凹模刃口尺寸的確定；3.了解拉伸系數(shù)的應(yīng)用；4.掌握沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性。重點(diǎn)及難點(diǎn)：1.分離與變形機(jī)理；2沖壓件結(jié)構(gòu)工藝性。

◆板料沖壓：是利用沖模使板料產(chǎn)生分離或變形的加工方法。通常在冷狀態(tài)下進(jìn)行，又叫冷沖壓。當(dāng)板料超過(guò)8-10mm時(shí)，采用熱沖壓。視頻。第三章板料沖壓9/3/2024◆板料沖壓的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1）可以沖出形狀復(fù)雜的零件，且廢料少；2）產(chǎn)品由足夠高的精度和較低的表面粗糙度，互換性好；3）能獲得重量輕、材料消耗少、強(qiáng)度和剛度均較高的零件；4）沖壓操作簡(jiǎn)單，工藝過(guò)程便于機(jī)械化和自動(dòng)化，生產(chǎn)率高。故零件成本低。缺點(diǎn)：沖模制造復(fù)雜、成本較高，只適用于大批量生產(chǎn)?！舭辶蠜_壓的原材料：應(yīng)具有足夠的塑性。常用材料有：低碳鋼、銅合金、鋁合金、鎂合金及塑性好的合金鋼。形狀上分板料、條料及帶料等。9/3/2024◆常用設(shè)備：1、剪板機(jī)-用來(lái)把板料剪切成一定寬度的條料，以供下一步的沖壓工序用。-剪床。2、沖床–用來(lái)實(shí)現(xiàn)沖壓工序，以制成所需形狀和尺寸的成品零件。-曲柄壓力機(jī)。沖床結(jié)構(gòu)：視頻?！魶_壓設(shè)備：視頻。沖壓生產(chǎn)自動(dòng)線：視頻。◆沖壓生產(chǎn)的基本工序：分離工序和變形工序兩大類。9/3/2024第一節(jié)分離工序分離工序是使坯料的一部分與另一部分相互分離的工序。如落料、沖孔、切斷和修整等。一、落料及沖孔--統(tǒng)稱“沖裁”沖裁是使坯料按封閉輪廓分離的工序。分為：落料和沖孔。落料：落下部分為工件，周邊為廢料。沖孔：沖下部分為廢品，周邊為工件。獲得帶孔的沖裁件。落料和沖孔：視頻9/3/20241、沖裁變形過(guò)程：分為三個(gè)過(guò)程。1）彈性變形階段–將使板料產(chǎn)生彈性壓縮、拉伸與彎曲變形。間隙↑，彎曲和上翹越明顯。2）塑性變形階段–板料應(yīng)力值達(dá)到屈服極限,板料產(chǎn)生塑性變形.凸凹模刃口處的金屬硬化加劇，出現(xiàn)微裂紋。3）斷裂分離階段–裂紋逐漸擴(kuò)展.上下裂紋相遇重合后,板料被剪斷分離。動(dòng)畫演示?！魶_裁件分離面的質(zhì)量：主要與凸凹模間隙、刃口鋒利程度有關(guān)，同時(shí)也受模具結(jié)構(gòu)、材料性能及板料厚度等因素有關(guān)。9/3/20242、凸凹模間隙：是沖裁模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。影響有：1.凸凹模間隙決定了沖裁件的尺寸精度，斷口邊緣質(zhì)量。2.凸凹模間隙也影響模具壽命。3.合理選擇間隙值對(duì)沖壓生產(chǎn)是關(guān)鍵因素所在。◆間隙↓-摩擦越嚴(yán)重，模具壽命↓。間隙過(guò)小-外表尺寸略有增大，內(nèi)腔尺寸略有縮?。◤椥曰貜?fù)）。光面寬度增加，塌角、毛刺、斜度等都有所減小，工件質(zhì)量較高。但上下裂紋也不能很好重合。動(dòng)畫演示?！敉ǔ９ぜ叽缇纫蟾邥r(shí)，間隙值相對(duì)減少，沖裁件無(wú)斷面質(zhì)量要求時(shí)，盡量選用大間隙值。以提高模具壽命。9/3/2024◆間隙↑-卸料力和推件力越小。間隙過(guò)大-斷面光面減小，塌角與斜度增大，形成厚而大的拉長(zhǎng)毛刺，且難以去除，同時(shí)沖裁的翹曲現(xiàn)象嚴(yán)重。外形尺寸縮小，內(nèi)腔尺寸增大，模具壽命較高。動(dòng)畫演示?！糸g隙合適時(shí)-這時(shí)光面約占板厚的1/2～1/3左右，切斷面的塌角、毛刺和斜度均很小。零件的尺寸幾乎與模具一致，完全可以滿足使用要求。動(dòng)畫演示?！粽_選擇間隙：?jiǎn)芜呴g隙為c，則經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：c=mδ,δ-板料厚，m–與板料性能及厚度相關(guān)的系數(shù)。低碳鋼、純鐵m=0.06-0.09銅、鋁合金m=0.06-0.1高碳鋼m=0.08-0.12◆板料厚↑-沖裁力↑-應(yīng)適當(dāng)把m放大。9/3/20243、凸凹模刃口尺寸的確定：凸凹模刃口尺寸取決于沖裁件尺寸和沖模間隙值c?！粼O(shè)計(jì)落料模：應(yīng)先按落料件確定凹模刃口尺寸，取凹模作設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件，然后根據(jù)間隙確定凸模尺寸，即縮小凸模保證c。落料凹模基本尺寸：應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸。◆設(shè)計(jì)沖孔模：先按沖孔件確定凸模刃口尺寸，取凸模作設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件，然后根據(jù)間隙確定凹模尺寸，即擴(kuò)大凹模保證c。沖孔凸?；境叽纾簯?yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸?！艟唧w設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意，孔和落料件的公差范圍，以提高沖模的合理使用壽命。9/3/2024沖裁力的計(jì)算：平刃沖模的沖裁力按下式計(jì)算：P=KLsτ式中：P沖裁力，N；L沖裁周邊長(zhǎng)（mm）；s坯料厚度（mm）；K系數(shù)，常取1.3；τ材料抗剪強(qiáng)度（MPa），取τ=0.8σb。4、沖裁件的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，材料利用率最高?！袈淞霞艠佑校簾o(wú)搭邊和有搭邊。9/3/2024二、修整是利用修整模沿沖裁件外緣或內(nèi)孔刮削一薄層金屬，以切掉沖裁件上的剪裂帶和毛刺，從而提高沖裁件的尺寸精度，降低表面粗糙度值。修整后沖裁件公差等級(jí)達(dá)IT6～I(xiàn)T7，表面粗糙度Ra為0.8～1.6μm。三、切斷（剪切）是指用剪刃或沖模將板料沿不封閉輪廓進(jìn)行分離的工序?！艏羧邪惭b剪床上，把大板料剪成一定寬度的條料，供下一步?jīng)_壓工序用，而沖模安裝在沖床上。9/3/2024第二節(jié)變形工序一、拉深

拉深：是利用模具使沖裁后得到的平板坯料變形成開口空心零件的工序。茶杯、餐具等。視頻。

變形工序是使坯料的一部分相對(duì)于另一部分產(chǎn)生位移而不破裂的工序。-有拉深、彎曲、翻邊、成形等工序。1、拉深過(guò)程◆變形過(guò)程：

把平板坯料放在凹模上，在凸模作用下，坯料被拉入凸模和凹模的間隙中，形成空心拉深件。動(dòng)畫演示。9/3/2024◆變形特點(diǎn)：1）底部金屬一般不變形，只傳遞拉力，厚度基本不變；2）環(huán)形部分金屬，切向受壓應(yīng)力,徑向受拉應(yīng)力>屈服應(yīng)力；3）形成的直壁本身受軸向拉力，厚度有所減??；4）過(guò)度圓角處被拉薄得最嚴(yán)重。2、拉深中的廢品拉穿：拉應(yīng)力超過(guò)材料強(qiáng)度極限時(shí)。起皺：間隙過(guò)大。動(dòng)畫演示。9/3/2024◆拉深件的拉穿影響因素：1）凸凹模的圓角半徑：鋼-r凹=10δ，而r凸=(0.6-1)r凹。2）凸凹模間隙c：過(guò)小,摩擦力↑易拉和表面擦傷,降低模具壽命。過(guò)大,易起皺，降低精度。一般單邊間隙c=(1.1-1.2)δ。3）拉深系數(shù)：m=d/D，m越小，表明d越小，變形越大，易拉穿。一般m>0.5-0.8。坯料的塑性差取上限值，塑性好取下限值?！羧绻钕禂?shù)過(guò)小，不能一次拉深成形時(shí)，則可采用多次拉深工藝。第一次拉深系數(shù)m1=d1/D第二次拉深系數(shù)m2=d2/d1第幾次拉深系數(shù)mn=dn/dn-1總的拉深系數(shù)m=m1×m2×mn◆拉深工序：視頻。9/3/20244）潤(rùn)滑：減小摩擦、降低拉應(yīng)力和減小模具的磨損?！羝鸢櫴窃诜ㄌm部分容易產(chǎn)生：起皺現(xiàn)象與毛坯的相對(duì)厚度(δ/D)和m有關(guān)。相對(duì)厚度或m越小，越容易起皺。防止起皺可用設(shè)置壓邊圈?！衾钊毕菁胺乐勾胧阂曨l。9/3/20243、旋壓有些空心的回轉(zhuǎn)體件還可用旋壓方法來(lái)制造。旋壓是在專用旋壓機(jī)(數(shù)控)上進(jìn)行。視頻。◆特點(diǎn)：不需要復(fù)雜的沖模，變形力小，但生產(chǎn)率較低。一般用于中小批生產(chǎn)，某些厚板和大型容器。9/3/2024二、彎曲彎曲是將坯料彎成具有一定角度和曲率的變形工序。動(dòng)畫演示1、2、3、4?！魪澢糠值膬?nèi)側(cè)受壓，而外側(cè)受拉伸。拉應(yīng)力>抗拉強(qiáng)度時(shí)造成破裂。板料越厚，內(nèi)彎曲r越小，則拉應(yīng)力越大，越容易彎裂。為防止彎裂應(yīng)要注意：1.彎曲角要大于最小彎曲半徑。rmin=(0.25~1)δ2.要注意材料的纖維方向。盡可能使彎曲線與板料纖維組織垂直。3.使模具角度比成品角度小一個(gè)回彈角。彎曲結(jié)束后，由于彈性變形的恢復(fù)，使被彎曲的角度增大，回彈。一般0-10o。9/3/2024三、翻邊翻邊是在帶孔的平坯料上用擴(kuò)孔的方法獲得凸緣的工序。內(nèi)孔翻邊和外緣翻邊?！舢?dāng)零件所需凸緣的高度較大時(shí)，則可采用先拉深、后沖孔、在翻邊的工藝。9/3/2024四、成形成形是利用局部變形使坯料或半成品改變形狀的工序。成型工藝分為：脹型和壓型。脹形：主要用于平板毛坯的局部脹形（或叫起伏成型），如壓制凹坑，加強(qiáng)筋，起伏形的花紋及標(biāo)記等。另外，管類毛坯的脹形（如波紋管）、平板毛坯的拉形等，均屬脹形工藝?！糁饕糜谥圃靹傂缘慕顥l，或增大半成品的部分內(nèi)經(jīng)等。9/3/2024第三節(jié)沖壓模具簡(jiǎn)介沖模的結(jié)構(gòu)合理與否對(duì)沖壓件質(zhì)量、生產(chǎn)率及模具壽命等都有很大的影響。沖模原理演示。沖模分類：可分為單模、連續(xù)模和復(fù)合模三種。一、簡(jiǎn)單沖模是在沖床的一次沖程中只完成一個(gè)工序的沖模，稱為簡(jiǎn)單沖模-落料用的沖模。模具簡(jiǎn)單，造價(jià)低。9/3/2024二、連續(xù)沖模它是在沖床的