第5講：汽車零部件鍛壓技術(shù)

1、TSINGHUA UNIVERSITY第第5講講 汽車零部件的鍛壓技術(shù)汽車零部件的鍛壓技術(shù)TSINGHUA UNIVERSITY 概述概述 一、鍛造一、鍛造 二、二、板料沖壓板料沖壓 二、汽車車身沖壓件材料二、汽車車身沖壓件材料 三、汽車覆蓋件的沖壓工藝三、汽車覆蓋件的沖壓工藝 四、汽車制造中沖壓工藝的新發(fā)展四、汽車制造中沖壓工藝的新發(fā)展TSINGHUA UNIVERSITY概概 述述 汽車制造中有汽車制造中有60%-70%的金的金屬零部件需經(jīng)塑屬零部件需經(jīng)塑性加工成形。性加工成形。TSINGHUA UNIVERSITY4金屬塑性成形金屬塑性成形：在外力作用下金屬材料通過(guò)塑性變形，獲得具有一在

2、外力作用下金屬材料通過(guò)塑性變形，獲得具有一定形狀、尺寸和力學(xué)性能的零件或毛坯的加工方法。定形狀、尺寸和力學(xué)性能的零件或毛坯的加工方法。在工業(yè)生產(chǎn)中又稱為金屬壓力加工，分為：自由鍛、在工業(yè)生產(chǎn)中又稱為金屬壓力加工，分為：自由鍛、模鍛、板料沖壓、擠壓、軋制、拉拔等。模鍛、板料沖壓、擠壓、軋制、拉拔等。鍛壓：鍛壓：是鍛造是鍛造Forging與沖壓與沖壓Stamping的總稱。的總稱。對(duì)坯料施加外力，使其產(chǎn)生塑性變形，改變尺寸、對(duì)坯料施加外力，使其產(chǎn)生塑性變形，改變尺寸、形狀，改善性能，用以制造機(jī)械零件或毛坯的成形形狀，改善性能，用以制造機(jī)械零件或毛坯的成形加工方法。加工方法。TSINGHUA UNI

3、VERSITY5常用的壓力加工方法常用的壓力加工方法a）自由鍛）自由鍛 b）模鍛）模鍛 c）板料沖壓）板料沖壓 d）擠壓）擠壓 e）軋制）軋制 f）拉拔）拉拔TSINGHUA UNIVERSITY6u塑性加工的特點(diǎn)：塑性加工的特點(diǎn)： 改善金屬的組織、提高力學(xué)性能改善金屬的組織、提高力學(xué)性能 金屬材料經(jīng)壓力加工后，其組織、性能都得到改善和提高，塑金屬材料經(jīng)壓力加工后，其組織、性能都得到改善和提高，塑性加工能消除金屬鑄錠內(nèi)部的氣孔、縮孔和樹(shù)枝狀晶等缺陷，性加工能消除金屬鑄錠內(nèi)部的氣孔、縮孔和樹(shù)枝狀晶等缺陷，并由于金屬的塑性變形和再結(jié)晶，可使粗大晶粒細(xì)化，得到致并由于金屬的塑性變形和再結(jié)晶，可使粗大

4、晶粒細(xì)化，得到致密的金屬組織，從而提高金屬的力學(xué)性能。密的金屬組織，從而提高金屬的力學(xué)性能。 在零件設(shè)計(jì)時(shí)，若正確選用零件的受力方向與鍛造流線方向，在零件設(shè)計(jì)時(shí)，若正確選用零件的受力方向與鍛造流線方向，可以提高零件的抗沖擊性能?？梢蕴岣吡慵目箾_擊性能。材料的利用率高材料的利用率高 金屬塑性成形主要是靠金屬的體積重新分配，而不需要切除金金屬塑性成形主要是靠金屬的體積重新分配，而不需要切除金屬，因而材料利用率高。屬，因而材料利用率高。 較高的生產(chǎn)率較高的生產(chǎn)率 塑性加工一般是利用壓力機(jī)和模具進(jìn)行的，生產(chǎn)效率高。例如，塑性加工一般是利用壓力機(jī)和模具進(jìn)行的，生產(chǎn)效率高。例如，利用多工位冷鐓工藝加工內(nèi)

5、六角螺釘，比用棒料切削加工工效利用多工位冷鐓工藝加工內(nèi)六角螺釘，比用棒料切削加工工效提高約提高約400倍。倍。毛坯或零件的精度較高毛坯或零件的精度較高 應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)少切削或無(wú)切削加工。例如，應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)少切削或無(wú)切削加工。例如，精密鍛造的傘齒輪齒形部分可不經(jīng)切削加工直接使用，復(fù)雜曲精密鍛造的傘齒輪齒形部分可不經(jīng)切削加工直接使用，復(fù)雜曲面形狀的葉片精密鍛造后只需磨削便可達(dá)到所需精度。面形狀的葉片精密鍛造后只需磨削便可達(dá)到所需精度。TSINGHUA UNIVERSITY7u材料：鋼和非鐵金屬可以在冷態(tài)或熱態(tài)下壓力材料：鋼和非鐵金屬可以在冷態(tài)或熱態(tài)下壓力加工。加工。u

6、用途：用途：承受沖擊或交變應(yīng)力的重要零件（如機(jī)床主軸、齒承受沖擊或交變應(yīng)力的重要零件（如機(jī)床主軸、齒輪、曲軸、連桿等），都應(yīng)采用鍛件毛坯。輪、曲軸、連桿等），都應(yīng)采用鍛件毛坯。在機(jī)械制造、軍工、航空、輕工、家用電器等行業(yè)在機(jī)械制造、軍工、航空、輕工、家用電器等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。得到廣泛應(yīng)用。 例如，飛機(jī)上的塑性成形零件占總質(zhì)量的例如，飛機(jī)上的塑性成形零件占總質(zhì)量的85%；汽車、拖；汽車、拖拉機(jī)上的鍛件質(zhì)量占總質(zhì)量的拉機(jī)上的鍛件質(zhì)量占總質(zhì)量的60%80%。u缺點(diǎn)：不能加工脆性材料（如鑄鐵）和形狀特缺點(diǎn)：不能加工脆性材料（如鑄鐵）和形狀特別復(fù)雜（特別是內(nèi)腔形狀復(fù)雜）或體積特別大別復(fù)雜（特別是內(nèi)腔形

7、狀復(fù)雜）或體積特別大的零件或毛坯。的零件或毛坯。TSINGHUA UNIVERSITY8 鍛造發(fā)展可概括為鍛造發(fā)展可概括為“精、省、凈精、省、凈”。 早期手工鍛打制作成品，僅是早期手工鍛打制作成品，僅是“成形成形”簡(jiǎn)單制簡(jiǎn)單制品。品。 精：精：后來(lái)用機(jī)器鍛造，可以在一定程度上通過(guò)后來(lái)用機(jī)器鍛造，可以在一定程度上通過(guò)模具控制形狀和尺寸，但主要為后續(xù)的加工制模具控制形狀和尺寸，但主要為后續(xù)的加工制造毛坯。造毛坯。 ?。菏。?0世紀(jì)世紀(jì)5060年代，針對(duì)年代，針對(duì)“肥頭大耳肥頭大耳”問(wèn)問(wèn)題，提倡發(fā)展題，提倡發(fā)展“少無(wú)切削加工少無(wú)切削加工”。 凈：凈：20世紀(jì)世紀(jì)8090年代，明確提出年代，明確提出“

8、精密成形精密成形”或或“精確成形精確成形”，大力發(fā)展，大力發(fā)展“凈形制造凈形制造”技術(shù)。技術(shù)。TSINGHUA UNIVERSITY9 “鍛打鍛打”發(fā)展到發(fā)展到“塑性加工塑性加工”，是一個(gè)從，是一個(gè)從“表表象象”到到“本質(zhì)本質(zhì)”，從，從“經(jīng)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)”到到“規(guī)律規(guī)律”的漫的漫長(zhǎng)的認(rèn)識(shí)過(guò)程。長(zhǎng)的認(rèn)識(shí)過(guò)程。 面向面向21世紀(jì)信息時(shí)代，塑性加工仍將是制造金世紀(jì)信息時(shí)代，塑性加工仍將是制造金屬零件的基本方式之一。屬零件的基本方式之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界生產(chǎn)的鋼材約有據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界生產(chǎn)的鋼材約有75要經(jīng)要經(jīng)過(guò)塑性加工制成成品。過(guò)塑性加工制成成品。TSINGHUA UNIVERSITY一、鍛造一、鍛造 Forgi

9、ngTSINGHUA UNIVERSITY 鍛造鍛造Forging： 在加壓設(shè)備及工（模）具的作用下，使坯料在加壓設(shè)備及工（模）具的作用下，使坯料或鑄錠產(chǎn)生局部或全部的塑性變形，以獲得或鑄錠產(chǎn)生局部或全部的塑性變形，以獲得一定的幾何形狀、尺寸和質(zhì)量的鍛件的加工一定的幾何形狀、尺寸和質(zhì)量的鍛件的加工方法。方法。 工（模）具一般作直線運(yùn)動(dòng)。工（模）具一般作直線運(yùn)動(dòng)。 應(yīng)用：形狀簡(jiǎn)單，強(qiáng)韌性要求高的制件應(yīng)用：形狀簡(jiǎn)單，強(qiáng)韌性要求高的制件 鍛造后，成分均勻，組織致密，晶粒細(xì)化，鍛造后，成分均勻，組織致密，晶粒細(xì)化，強(qiáng)韌性提高。強(qiáng)韌性提高。 固態(tài)成形，制件形狀受限制。固態(tài)成形，制件形狀受限制。TSING

10、HUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITY圖號(hào):140 350 3406名稱:奔馳支撐臂圖號(hào):140 350 3506名稱:奔馳支撐臂圖號(hào):140 350 3606名稱:奔馳支撐臂圖號(hào):4D0 407 693E/694E名稱:左轉(zhuǎn)向控制臂車型:奧迪A4、A6、8/帕薩特4圖號(hào):4D0 407 151P名稱:轉(zhuǎn)向控制臂車型:奧迪A4、A6、8/帕薩特4圖號(hào):8D0 407 505K/506K名稱:右轉(zhuǎn)向控制臂車型:奧迪A4、A6、8/帕薩特4圖號(hào):8D0 407 509E/510E名稱:左轉(zhuǎn)向控制臂車型:奧迪A4、A6、8/帕薩特4圖

11、號(hào):8D0 407 317D/318D名稱:連接桿圖號(hào):3112 3757 623/624名稱:寶馬外支架圖號(hào):163 333 00 01名稱:奔馳控制臂圖號(hào):140 350 3406名稱:奔馳支撐臂圖號(hào):140 350 3506名稱:奔馳支撐臂圖號(hào):140 350 3606名稱:奔馳支撐臂圖號(hào):4D0 407 693E/694E名稱:左轉(zhuǎn)向控制臂車型:奧迪A4、A6、8/帕薩特4圖號(hào):4D0 407 151P名稱:轉(zhuǎn)向控制臂車型:奧迪A4、A6、8/帕薩特4圖號(hào):8D0 407 505K/506K名稱:右轉(zhuǎn)向控制臂車型:奧迪A4、A6、8/帕薩特4圖號(hào):8D0 407 509E/510E名稱

12、:左轉(zhuǎn)向控制臂車型:奧迪A4、A6、8/帕薩特4圖號(hào):8D0 407 317D/318D名稱:連接桿圖號(hào):3112 3757 623/624名稱:寶馬外支架圖號(hào):163 333 00 01名稱:奔馳控制臂圖號(hào):140 350 3406名稱:奔馳支撐臂圖號(hào):140 350 3506名稱:奔馳支撐臂圖號(hào):140 350 3606名稱:奔馳支撐臂圖號(hào):4D0 407 693E/694E名稱:左轉(zhuǎn)向控制臂車型:奧迪A4、A6、8/帕薩特4圖號(hào):4D0 407 151P名稱:轉(zhuǎn)向控制臂車型:奧迪A4、A6、8/帕薩特4圖號(hào):8D0 407 505K/506K名稱:右轉(zhuǎn)向控制臂車型:奧迪A4、A6、8/帕

13、薩特4圖號(hào):8D0 407 509E/510E名稱:左轉(zhuǎn)向控制臂車型:奧迪A4、A6、8/帕薩特4圖號(hào):8D0 407 317D/318D名稱:連接桿圖號(hào):3112 3757 623/624名稱:寶馬外支架圖號(hào):163 333 00 01名稱:奔馳控制臂TSINGHUA UNIVERSITY1. 自由鍛自由鍛Open Die forging概念：概念：只用簡(jiǎn)單的通用性工具，或在鍛造設(shè)只用簡(jiǎn)單的通用性工具，或在鍛造設(shè)備的上下砧間對(duì)坯料施加外力，使坯料產(chǎn)生變備的上下砧間對(duì)坯料施加外力，使坯料產(chǎn)生變形而獲得所需的幾何形狀及內(nèi)部質(zhì)量的鍛件。形而獲得所需的幾何形狀及內(nèi)部質(zhì)量的鍛件。 自由鍛造時(shí)，除與上、

14、下砧鐵接觸的金屬部分受到自由鍛造時(shí)，除與上、下砧鐵接觸的金屬部分受到約束外，金屬坯料朝其它各個(gè)方向均能自由變形流約束外，金屬坯料朝其它各個(gè)方向均能自由變形流動(dòng)，不受外部的限制，故無(wú)法精確控制變形的發(fā)展。動(dòng)，不受外部的限制，故無(wú)法精確控制變形的發(fā)展。分類：分類：錘上自由鍛：中小鍛件錘上自由鍛：中小鍛件液壓機(jī)上自由鍛：大型鍛件液壓機(jī)上自由鍛：大型鍛件TSINGHUA UNIVERSITY特點(diǎn)：特點(diǎn)：金屬坯料在抵鐵間受壓變形時(shí)，可朝各個(gè)方金屬坯料在抵鐵間受壓變形時(shí)，可朝各個(gè)方向自由流動(dòng)，不受限制。向自由流動(dòng)，不受限制。工藝靈活，所用設(shè)備和工具簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)，工藝靈活，所用設(shè)備和工具簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)，成

15、本低。成本低。鍛件精度較低，加工余量較大，生產(chǎn)率低，鍛件精度較低，加工余量較大，生產(chǎn)率低，其形狀和尺寸主要由操作者的技術(shù)來(lái)控制。其形狀和尺寸主要由操作者的技術(shù)來(lái)控制。 應(yīng)用應(yīng)用一般只適合于單件、小批量生產(chǎn)。一般只適合于單件、小批量生產(chǎn)。自由鍛也是鍛制大型鍛件的唯一方法。自由鍛也是鍛制大型鍛件的唯一方法。TSINGHUA UNIVERSITY自由鍛生產(chǎn)過(guò)程自由鍛生產(chǎn)過(guò)程TSINGHUA UNIVERSITY自由鍛錘自由鍛錘 空氣錘的噸位：以其工作活塞、錘桿和上空氣錘的噸位：以其工作活塞、錘桿和上抵鐵等落下部位的質(zhì)量表示。抵鐵等落下部位的質(zhì)量表示。TSINGHUA UNIVERSITY自由鍛變形工

16、序自由鍛變形工序 基本工序基本工序下料下料 Cropping 鐓粗鐓粗 Compression拔長(zhǎng)拔長(zhǎng) Drawing out 沖孔沖孔 Punching彎曲彎曲 Bending 切割切割 Cutting扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn) Twisting 錯(cuò)移錯(cuò)移 Offset 輔助工序輔助工序倒棱倒棱Chamfering 壓肩壓肩 Necking 壓痕壓痕 Indentation 精整工序精整工序 TSINGHUA UNIVERSITY自由鍛件的變形工藝自由鍛件的變形工藝 選擇依據(jù)：選擇依據(jù)： 主要取決于鍛件的形狀特征，主要取決于鍛件的形狀特征， 還要考慮尺寸、技術(shù)要求以及自由鍛變形還要考慮尺寸、技術(shù)要求以及自由鍛

17、變形工序特點(diǎn)。工序特點(diǎn)。TSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITY2. 模鍛模鍛 Die Forging 概念概念：利用模具使坯料變形而獲得鍛件利用模具使坯料變形而獲得鍛件。在模鍛設(shè)備上，利用高強(qiáng)度鍛模，使金在模鍛設(shè)備上，利用高強(qiáng)度鍛模，使金屬坯料在模膛內(nèi)受壓產(chǎn)生塑性變形，而屬坯料在模膛內(nèi)受壓產(chǎn)生塑性變形，而獲得所需形狀、尺寸以及內(nèi)部質(zhì)量鍛件獲得所需形狀、尺寸以及內(nèi)部質(zhì)量鍛件的加工方法稱為模鍛。的加工方法稱為模鍛。在變形過(guò)程中由于模膛對(duì)金屬坯料流動(dòng)在變形過(guò)程中由于模膛對(duì)金屬坯料流動(dòng)的限制，因而鍛造終了時(shí)可獲得與模膛的限制，因而鍛造終了時(shí)可獲得與模膛形狀相符的模

18、鍛件。形狀相符的模鍛件。TSINGHUA UNIVERSITY 彎曲連桿鍛模（下模）與模鍛工序彎曲連桿鍛模（下模）與模鍛工序 1拔長(zhǎng)模膛拔長(zhǎng)模膛 2滾擠模膛滾擠模膛 3終鍛模膛終鍛模膛 4預(yù)鍛模膛預(yù)鍛模膛 5彎曲模膛彎曲模膛 TSINGHUA UNIVERSITY優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)效率高。生產(chǎn)效率高。 可鍛出形狀復(fù)雜、尺寸準(zhǔn)確，更接近于成品的鍛件?？慑懗鲂螤顝?fù)雜、尺寸準(zhǔn)確，更接近于成品的鍛件。 鍛件表面質(zhì)量好，節(jié)約材料和切削加工工時(shí)。鍛件表面質(zhì)量好，節(jié)約材料和切削加工工時(shí)。 操作簡(jiǎn)便，質(zhì)量易于控制，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化。操作簡(jiǎn)便，質(zhì)量易于控制，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)受模鍛設(shè)備噸位限制，

19、模鍛件的質(zhì)量一般在受模鍛設(shè)備噸位限制，模鍛件的質(zhì)量一般在150kg150kg以下。以下。需要專門的模鍛設(shè)備，要求功率大、剛性好、精度高，設(shè)備投需要專門的模鍛設(shè)備，要求功率大、剛性好、精度高，設(shè)備投資大，能量消耗大。資大，能量消耗大。鍛模制造工藝復(fù)雜，制造成本高、周期長(zhǎng)。鍛模制造工藝復(fù)雜，制造成本高、周期長(zhǎng)。 應(yīng)用：適用于大批量或較大批量生產(chǎn)的條件應(yīng)用：適用于大批量或較大批量生產(chǎn)的條件TSINGHUA UNIVERSITY錘上模鍛錘上模鍛 Die Forging 鍛模結(jié)構(gòu)鍛模結(jié)構(gòu) TSINGHUA UNIVERSITY 制坯模膛制坯模膛Blocker：使：使坯料預(yù)變形而達(dá)到合理坯料預(yù)變形而達(dá)到合

20、理分配，使其形狀基本接分配，使其形狀基本接近鍛件形狀，以便更好近鍛件形狀，以便更好地充滿模鍛模膛。地充滿模鍛模膛。 模鍛模膛模鍛模膛Die Cavity of Die forging ：使坯料變：使坯料變形到鍛件所要求的形狀形到鍛件所要求的形狀和尺寸。和尺寸。 預(yù) 鍛 模 膛預(yù) 鍛 模 膛 B l o c k i n g Impression和終鍛模膛和終鍛模膛Finish Impression:對(duì)于對(duì)于形狀復(fù)雜、精度要求較形狀復(fù)雜、精度要求較高、批量較大的鍛件，高、批量較大的鍛件，還要分為預(yù)鍛模膛和終還要分為預(yù)鍛模膛和終鍛模膛。鍛模膛。TSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA

21、UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITY熱模鍛壓力機(jī)上模鍛熱模鍛壓力機(jī)上模鍛 Die Forging on Drop Press 曲柄壓力機(jī)（簡(jiǎn)稱曲柄壓力機(jī)）TSINGHUA UNIVERSITY 曲柄壓力機(jī)曲柄壓力機(jī):Crank Press 楔式熱模鍛壓力機(jī)楔式熱模鍛壓力機(jī)。 TSINGHUA UNIVERSITY特點(diǎn)：特點(diǎn)： 工作時(shí)震動(dòng)和噪音小，勞動(dòng)條件大為改善。工作時(shí)震動(dòng)和噪音小，勞動(dòng)條件大為改善。 便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，且具有很高的生產(chǎn)率。便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，且具有很高的生產(chǎn)率。 鍛件的精度高，其公差、余量和模鍛斜度比錘上模鍛件的精度高，其公差、余量和模鍛斜度比

22、錘上模鍛小。鍛小。 變形應(yīng)逐步進(jìn)行。變形應(yīng)逐步進(jìn)行。 設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，而且由于滑塊的行程和壓設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，而且由于滑塊的行程和壓力不能在鍛造過(guò)程中調(diào)節(jié)，因而不能進(jìn)行拔長(zhǎng)、滾力不能在鍛造過(guò)程中調(diào)節(jié)，因而不能進(jìn)行拔長(zhǎng)、滾壓等制坯工步，必須配備制坯工步的專用設(shè)備。壓等制坯工步，必須配備制坯工步的專用設(shè)備。 TSINGHUA UNIVERSITY平鍛機(jī)上模鍛平鍛機(jī)上模鍛 Die Forging on Upsetting Machine TSINGHUA UNIVERSITY平鍛機(jī)上模鍛過(guò)程平鍛機(jī)上模鍛過(guò)程 1-固定凹模固定凹模 2-活動(dòng)凹?；顒?dòng)凹模 3-沖頭沖頭 4-擋板擋板 5-坯料坯

23、料 TSINGHUA UNIVERSITY平鍛機(jī)鍛造的鍛件示例平鍛機(jī)鍛造的鍛件示例 主要以局部鐓粗為主，主要以局部鐓粗為主，也可進(jìn)行壓肩、沖孔、彎也可進(jìn)行壓肩、沖孔、彎曲和切斷等工步。曲和切斷等工步。最適合的鍛件是帶頭部最適合的鍛件是帶頭部的半軸類和有孔（通孔或的半軸類和有孔（通孔或不通孔）的鍛件。不通孔）的鍛件。簡(jiǎn)單鍛件只需一個(gè)工步簡(jiǎn)單鍛件只需一個(gè)工步完成。完成。復(fù)雜鍛件，坯料可按順復(fù)雜鍛件，坯料可按順序放入幾個(gè)模膛中逐步變序放入幾個(gè)模膛中逐步變形而獲得鍛件。形而獲得鍛件。 TSINGHUA UNIVERSITY螺旋壓力機(jī)上模鍛螺旋壓力機(jī)上模鍛Die Forging on Fly Press

24、 利用飛輪旋轉(zhuǎn)所積蓄的能量轉(zhuǎn)化成金屬的利用飛輪旋轉(zhuǎn)所積蓄的能量轉(zhuǎn)化成金屬的變形能進(jìn)行鍛造變形能進(jìn)行鍛造 。 摩擦螺旋壓力機(jī)：機(jī)械摩擦傳動(dòng)摩擦螺旋壓力機(jī)：機(jī)械摩擦傳動(dòng) 液壓螺旋壓力機(jī)：液壓傳動(dòng)。液壓螺旋壓力機(jī)：液壓傳動(dòng)。 TSINGHUA UNIVERSITY摩擦螺旋壓力機(jī)摩擦螺旋壓力機(jī)TSINGHUA UNIVERSITY摩擦壓力機(jī)鍛造特點(diǎn)摩擦壓力機(jī)鍛造特點(diǎn) 具有鍛錘和壓力機(jī)雙重工作特性。具有鍛錘和壓力機(jī)雙重工作特性。 行程速度行程速度0.51.0 m/s，介于模鍛錘和曲柄壓力機(jī)之間。，介于模鍛錘和曲柄壓力機(jī)之間。 有一定的沖擊作用，且滑塊行程和打擊能量可控，與鍛錘相似。有一定的沖擊作用，且滑

25、塊行程和打擊能量可控，與鍛錘相似。 坯料變形中的抗力由封閉框架承受，有壓力機(jī)的特點(diǎn)。坯料變形中的抗力由封閉框架承受，有壓力機(jī)的特點(diǎn)。 工藝適用性好：工藝適用性好：既可完成鐓粗、成形、彎曲、預(yù)鍛、終鍛等成形既可完成鐓粗、成形、彎曲、預(yù)鍛、終鍛等成形工序，又可進(jìn)行校正、精整、切邊、沖孔等后續(xù)工序的操作。工序，又可進(jìn)行校正、精整、切邊、沖孔等后續(xù)工序的操作。 承受偏心載荷的能力差，一般只進(jìn)行單模膛鍛造。承受偏心載荷的能力差，一般只進(jìn)行單模膛鍛造。 由于打擊速度比鍛錘低，較適合要求變形速度低的有色由于打擊速度比鍛錘低，較適合要求變形速度低的有色合金的模鍛。合金的模鍛。 壓力機(jī)工作臺(tái)下裝有頂出裝置，很適

26、合于模鍛帶有頭部壓力機(jī)工作臺(tái)下裝有頂出裝置，很適合于模鍛帶有頭部和桿部的回轉(zhuǎn)體小鍛件。和桿部的回轉(zhuǎn)體小鍛件。 有效機(jī)械效率低，生產(chǎn)率不高，噸位較小有效機(jī)械效率低，生產(chǎn)率不高，噸位較小 TSINGHUA UNIVERSITY摩擦壓力機(jī)鍛造鍛件摩擦壓力機(jī)鍛造鍛件TSINGHUA UNIVERSITY3. 胎模鍛胎模鍛胎模是一種不固定在鍛造設(shè)備上的模胎模是一種不固定在鍛造設(shè)備上的模具，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，制造容易。具，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，制造容易。胎模鍛是在自由鍛設(shè)備上用胎模生產(chǎn)胎模鍛是在自由鍛設(shè)備上用胎模生產(chǎn)模鍛件的工藝方法，因此胎模鍛兼有模鍛件的工藝方法，因此胎模鍛兼有自由鍛和模鍛的特點(diǎn)。自由鍛和模鍛的特點(diǎn)。適

27、合于中、小批量生產(chǎn)小型多品種的適合于中、小批量生產(chǎn)小型多品種的鍛件鍛件,特別適合于沒(méi)有模鍛設(shè)備的工廠。特別適合于沒(méi)有模鍛設(shè)備的工廠。TSINGHUA UNIVERSITY4、鍛件結(jié)構(gòu)工藝性、鍛件結(jié)構(gòu)工藝性 鍛件的結(jié)構(gòu)在保證其使用性能的前提下，必鍛件的結(jié)構(gòu)在保證其使用性能的前提下，必須符合鍛造生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)。須符合鍛造生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)。簡(jiǎn)化鍛造生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)化鍛造生產(chǎn)工藝提高生產(chǎn)效率提高生產(chǎn)效率保證鍛件質(zhì)量保證鍛件質(zhì)量降低生產(chǎn)成本降低生產(chǎn)成本TSINGHUA UNIVERSITY 自由鍛鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性自由鍛鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性： 自由鍛只限于使用簡(jiǎn)單、通用工具成形，自由鍛只限于使用簡(jiǎn)單、通用工具成形，因

28、而自由鍛件外形結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度受到很大因而自由鍛件外形結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度受到很大限制。限制。在設(shè)計(jì)自由鍛鍛件時(shí)，除滿足使用性能要求在設(shè)計(jì)自由鍛鍛件時(shí)，除滿足使用性能要求外，還應(yīng)考慮鍛造時(shí)是否可能，是否方便和外，還應(yīng)考慮鍛造時(shí)是否可能，是否方便和經(jīng)濟(jì)，即零件結(jié)構(gòu)要符合自由鍛的工藝性要經(jīng)濟(jì)，即零件結(jié)構(gòu)要符合自由鍛的工藝性要TSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITY 模鍛件結(jié)構(gòu)工藝性：模鍛件結(jié)構(gòu)工藝性：模鍛件應(yīng)具有合理分模面，以保證鍛件易從模鍛件應(yīng)具有合理分模面，以保證鍛件易從鍛模中取出，且余塊最

29、少，鍛模制造方便。鍛模中取出，且余塊最少，鍛模制造方便。鍛件上與分模面垂直的表面，應(yīng)設(shè)計(jì)有模鍛鍛件上與分模面垂直的表面，應(yīng)設(shè)計(jì)有模鍛斜度。非加工表面所形成的交角都應(yīng)按模鍛斜度。非加工表面所形成的交角都應(yīng)按模鍛圓角設(shè)計(jì)。圓角設(shè)計(jì)。 零件外形力求簡(jiǎn)單，平直和對(duì)稱，尤其應(yīng)避零件外形力求簡(jiǎn)單，平直和對(duì)稱，尤其應(yīng)避免零件截面間尺寸差別過(guò)大，或具有薄壁、免零件截面間尺寸差別過(guò)大，或具有薄壁、高筋、凸起等結(jié)構(gòu)，以利于金屬充滿模膛和高筋、凸起等結(jié)構(gòu)，以利于金屬充滿模膛和減少工序。減少工序。模鍛件應(yīng)盡量避免窄溝、深槽和深孔、多孔模鍛件應(yīng)盡量避免窄溝、深槽和深孔、多孔結(jié)構(gòu)，以便于模具制造和延長(zhǎng)鍛模壽命。結(jié)構(gòu)，以便

30、于模具制造和延長(zhǎng)鍛模壽命。形狀復(fù)雜的模鍛件應(yīng)采用鍛焊結(jié)構(gòu)，以減少形狀復(fù)雜的模鍛件應(yīng)采用鍛焊結(jié)構(gòu)，以減少余塊，簡(jiǎn)化模鍛工藝。余塊，簡(jiǎn)化模鍛工藝。TSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITY二、二、板料沖壓板料沖壓StampingTSINGHUA UNIVERSITY概概 述述 沖壓加工是完成金屬塑性成形的一種重要手沖壓加工是完成金屬塑性成形的一種重要手段，它是最基本、最傳統(tǒng)、最重要的金屬加段，它是最基本、最傳統(tǒng)、最重要的金屬加工方法之一。工方法之一。 汽車沖壓件汽車沖壓件 車身的內(nèi)外覆蓋件和骨架件車身的內(nèi)外覆蓋件和骨架件 車架的縱梁、橫梁和保險(xiǎn)杠車架的縱梁、橫梁和

31、保險(xiǎn)杠 車輪的輪輻、輪輞和擋圈車輪的輪輻、輪輞和擋圈 散熱器的散熱片、冷卻水管和儲(chǔ)水室散熱器的散熱片、冷卻水管和儲(chǔ)水室 發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸墊、油底殼和濾清器發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸墊、油底殼和濾清器 底盤上的制動(dòng)器零件、減震器零件底盤上的制動(dòng)器零件、減震器零件 座椅上的骨架、滑軌和調(diào)角器等座椅上的骨架、滑軌和調(diào)角器等 車箱的側(cè)板和底板等車箱的側(cè)板和底板等 車鎖及其它附件上的零件車鎖及其它附件上的零件TSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITY 汽車沖壓件特點(diǎn)：汽車沖壓件特點(diǎn)： 尺寸大尺寸大 形狀復(fù)雜形狀復(fù)雜 配合精度及互換性要求高配合精度及互換性要求高 外觀質(zhì)量要求高外觀質(zhì)量要求

32、高 對(duì)于不同的零件，工藝特點(diǎn)也不一樣對(duì)于不同的零件，工藝特點(diǎn)也不一樣 汽車沖壓生產(chǎn)特點(diǎn)：汽車沖壓生產(chǎn)特點(diǎn)： 沖壓設(shè)備方面：噸位大、性能要求高、生產(chǎn)效率高沖壓設(shè)備方面：噸位大、性能要求高、生產(chǎn)效率高 沖壓材料：品種和規(guī)格很多，要求強(qiáng)度、工藝性能沖壓材料：品種和規(guī)格很多，要求強(qiáng)度、工藝性能好好 模具方面：尺寸大、形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜模具方面：尺寸大、形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜 生產(chǎn)和管理方面：機(jī)械化流水作業(yè)的生產(chǎn)方式生產(chǎn)和管理方面：機(jī)械化流水作業(yè)的生產(chǎn)方式。TSINGHUA UNIVERSITY 金屬塑性加工的基本方法之一金屬塑性加工的基本方法之一 通過(guò)裝在壓力機(jī)上的模具對(duì)板料施壓，通過(guò)裝在壓力機(jī)上的模具對(duì)板料施壓

33、，使之產(chǎn)生分離或變形，從而獲得一定形使之產(chǎn)生分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件或毛坯狀、尺寸和性能的零件或毛坯 冷沖壓和熱沖壓冷沖壓和熱沖壓 原材料：必須具有足夠的塑性原材料：必須具有足夠的塑性 金屬板料：低碳鋼、高塑性的合金鋼、不銹金屬板料：低碳鋼、高塑性的合金鋼、不銹鋼、銅、鋁、鎂及其合金等。鋼、銅、鋁、鎂及其合金等。 非金屬材料：石棉板、硬橡膠、皮革、絕緣非金屬材料：石棉板、硬橡膠、皮革、絕緣紙、纖維板等紙、纖維板等1. 板料沖壓的特點(diǎn)及應(yīng)用板料沖壓的特點(diǎn)及應(yīng)用TSINGHUA UNIVERSITY特點(diǎn)特點(diǎn) 可制造其它加工方法難以加工或無(wú)法加工的形可制造其它加工方法難以加工或

34、無(wú)法加工的形狀復(fù)雜薄壁零件；狀復(fù)雜薄壁零件； 沖壓件尺寸精度高，表面光潔，質(zhì)量穩(wěn)定，沖壓件尺寸精度高，表面光潔，質(zhì)量穩(wěn)定，互換性好，一般不再進(jìn)行機(jī)械加工即可裝配使互換性好，一般不再進(jìn)行機(jī)械加工即可裝配使用；用； 生產(chǎn)率高，操作簡(jiǎn)便，成本低，工藝過(guò)程易生產(chǎn)率高，操作簡(jiǎn)便，成本低，工藝過(guò)程易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化；實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化； 可利用加工硬化提高零件的力學(xué)性能可利用加工硬化提高零件的力學(xué)性能 沖壓模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，加工精度要求高，制造沖壓模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，加工精度要求高，制造費(fèi)用大，因此板料沖壓加工適用于大批量生產(chǎn)。費(fèi)用大，因此板料沖壓加工適用于大批量生產(chǎn)。 TSINGHUA UNIVERSITY

35、2. 板料沖壓的基本工序板料沖壓的基本工序 分離工序分離工序 Cutting Process :使沖壓件使沖壓件與板料沿一定的輪廓線相互分離的工序。與板料沿一定的輪廓線相互分離的工序。 成形工序成形工序 Forming Process：除分離：除分離工序外，使坯料塑性變形，獲得所需要工序外，使坯料塑性變形，獲得所需要形狀、尺寸的制件的沖壓工序。形狀、尺寸的制件的沖壓工序。TSINGHUA UNIVERSITY沖裁沖裁 Blanking 使板料沿封閉輪廓線分離的工序，包括使板料沿封閉輪廓線分離的工序，包括落料與沖孔。落料與沖孔。 落料落料 Blanking：得到?jīng)_壓件上的孔：得到?jīng)_壓件上的孔 沖

36、孔沖孔 Punching ：得到片狀沖壓件的外形：得到片狀沖壓件的外形 TSINGHUA UNIVERSITY(1) 沖裁變形過(guò)程沖裁變形過(guò)程 受力：縱向壓力、橫向擠壓力、摩擦力受力：縱向壓力、橫向擠壓力、摩擦力 變形：剪切外，還有拉伸、彎曲和橫向擠壓等變形變形：剪切外，還有拉伸、彎曲和橫向擠壓等變形TSINGHUA UNIVERSITY 圓角帶圓角帶Rollover 光亮帶光亮帶Burnish Zone 斷裂帶斷裂帶fracture 毛刺毛刺burrTSINGHUA UNIVERSITY(2) 沖裁間隙沖裁間隙 指凸、凹模刃口同位尺寸之縫隙的距離，指凸、凹模刃口同位尺寸之縫隙的距離，用用c表

37、示單面間隙表示單面間隙 對(duì)沖裁過(guò)程及沖裁件斷面質(zhì)量具有重要影響對(duì)沖裁過(guò)程及沖裁件斷面質(zhì)量具有重要影響 還影響到模具壽命和沖裁力的大小還影響到模具壽命和沖裁力的大小 合理沖裁單面間隙間隙值合理沖裁單面間隙間隙值 C= m t t ：沖裁板料厚度，：沖裁板料厚度，mm； m：與材料性能及板厚有關(guān)的系數(shù)，通常（：與材料性能及板厚有關(guān)的系數(shù)，通常（38）%，TSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITY 間隙合理時(shí)，上下剪裂紋會(huì)基本重合，獲得工件斷面較光間隙合理時(shí)，上下剪裂紋會(huì)基本重合，獲得工件斷面較光潔，毛刺最小。潔，毛刺最小。 間隙過(guò)小，上下剪裂紋向外錯(cuò)開(kāi)，在沖裁件斷

38、面上會(huì)形成間隙過(guò)小，上下剪裂紋向外錯(cuò)開(kāi)，在沖裁件斷面上會(huì)形成毛刺和迭層；毛刺和迭層； 間隙過(guò)大，材料中拉應(yīng)力增大，塑性變形階段過(guò)早結(jié)束，間隙過(guò)大，材料中拉應(yīng)力增大，塑性變形階段過(guò)早結(jié)束，裂紋向里錯(cuò)開(kāi)，不僅光亮帶小，毛刺和剪裂帶均較大裂紋向里錯(cuò)開(kāi)，不僅光亮帶小，毛刺和剪裂帶均較大 TSINGHUA UNIVERSITY(3) 凸、凹模刃口尺寸的確定凸、凹模刃口尺寸的確定 凸模凸模 Punch 凹模凹模 Die模具間隙模具間隙 Die ClearanceTSINGHUA UNIVERSITY(4) 沖裁力的計(jì)算沖裁力的計(jì)算 為選擇沖壓設(shè)備和設(shè)計(jì)模具提供依據(jù)為選擇沖壓設(shè)備和設(shè)計(jì)模具提供依據(jù) 平刃沖裁

39、力按下式計(jì)算：平刃沖裁力按下式計(jì)算： P =KLtLtbP 沖裁力，沖裁力，N；L 沖裁周邊長(zhǎng)度，沖裁周邊長(zhǎng)度，mm；t 板料厚度，板料厚度，mm；材料抗剪強(qiáng)度，材料抗剪強(qiáng)度，MPa；b材料抗拉強(qiáng)度，材料抗拉強(qiáng)度，MPa； K安全系數(shù)，一般取安全系數(shù)，一般取K=1.3。 TSINGHUA UNIVERSITY 彎曲彎曲 Bending 利用模具或其它工具將坯利用模具或其它工具將坯料（板材、型材、管材）料（板材、型材、管材）一部分相對(duì)另一部分彎曲一部分相對(duì)另一部分彎曲成一定的角度或圓弧的變成一定的角度或圓弧的變形工序。形工序。 TSINGHUA UNIVERSITY（1）彎曲變形過(guò)程）彎曲變形過(guò)

40、程 相對(duì)彎曲半徑（相對(duì)彎曲半徑（r/t） ：表示彎曲變形程度：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。坯料越厚，彎曲半徑越小，其變形程度越大。 最小相對(duì)彎曲半徑最小相對(duì)彎曲半徑rmin/t （0.251.0）。）。 材料塑性好，相對(duì)彎曲半徑可小些。材料塑性好，相對(duì)彎曲半徑可小些。TSINGHUA UNIVERSITY（2）彎曲變形區(qū)）彎曲變形區(qū) 中性層中性層Neutral Line：切向應(yīng)力或切向應(yīng)變?yōu)榍邢驊?yīng)力或切向應(yīng)變?yōu)榱悖挥诎辶现行牟课涣?，位于板料中心部?外層：受切向拉力作用，外層：受切向拉力作用，發(fā)生伸長(zhǎng)變形。為最危發(fā)生伸長(zhǎng)變形。為最危險(xiǎn)部位。險(xiǎn)部位。 內(nèi)層：受切向

41、壓力作用，內(nèi)層：受切向壓力作用，發(fā)生壓縮變形發(fā)生壓縮變形TSINGHUA UNIVERSITY（3）彎曲變形特點(diǎn)）彎曲變形特點(diǎn)TSINGHUA UNIVERSITY 彎曲變形區(qū)主要在圓角部分。彎曲變形區(qū)主要在圓角部分。 彎曲變形區(qū)內(nèi)，板料的外區(qū)受切向拉伸而彎曲變形區(qū)內(nèi)，板料的外區(qū)受切向拉伸而伸長(zhǎng)，內(nèi)區(qū)受壓縮而縮短。伸長(zhǎng)，內(nèi)區(qū)受壓縮而縮短。 當(dāng)相對(duì)彎曲半徑（當(dāng)相對(duì)彎曲半徑（r/t）較小時(shí)，彎曲變形）較小時(shí)，彎曲變形區(qū)中板料厚度變薄。區(qū)中板料厚度變薄。 窄板彎曲后變?yōu)閮?nèi)寬外窄的扇形，寬板則窄板彎曲后變?yōu)閮?nèi)寬外窄的扇形，寬板則仍為矩形。仍為矩形。TSINGHUA UNIVERSITY（4）彎曲回彈現(xiàn)

42、象）彎曲回彈現(xiàn)象 Spring Back 當(dāng)外力去掉后，塑性變當(dāng)外力去掉后，塑性變形保留下來(lái)，而彈性變形保留下來(lái)，而彈性變形部分則恢復(fù)，從而使形部分則恢復(fù)，從而使坯料產(chǎn)生與彎曲變形方坯料產(chǎn)生與彎曲變形方向相反的變形。向相反的變形。 回彈角：回彈角：0 0(3(3s s0 0/Et)/Et) TSINGHUA UNIVERSITY（1）表示進(jìn)行）表示進(jìn)行V形彎曲加工后的回彈。形彎曲加工后的回彈。 （2）表示進(jìn)行）表示進(jìn)行U形彎曲加工后，兩側(cè)的回彈。形彎曲加工后，兩側(cè)的回彈。 （3）表示有大曲面的彎曲制品的回彈。）表示有大曲面的彎曲制品的回彈。 （4）表示雖然是）表示雖然是U形彎曲，但中間部分沒(méi)有

43、側(cè)壁，其回形彎曲，但中間部分沒(méi)有側(cè)壁，其回彈表現(xiàn)為側(cè)壁不垂直。彈表現(xiàn)為側(cè)壁不垂直。 （5）表示彎曲半徑大，然而垂直壁小，回彈表現(xiàn)為不能）表示彎曲半徑大，然而垂直壁小，回彈表現(xiàn)為不能彎曲到所需形狀。彎曲到所需形狀。TSINGHUA UNIVERSITY回彈的影響因素回彈的影響因素 由材料的內(nèi)應(yīng)力使變形分布不均勻而產(chǎn)由材料的內(nèi)應(yīng)力使變形分布不均勻而產(chǎn)生的?；貜椊牵荷摹；貜椊牵? 0(3(3s s0 0/Et)/Et) 影響因素影響因素材料的力學(xué)性能材料的力學(xué)性能彎曲形狀越復(fù)雜，回彈角越小彎曲形狀越復(fù)雜，回彈角越小相對(duì)彎曲半徑越小，回彈角越大相對(duì)彎曲半徑越小，回彈角越大彎曲力的大小越大，回彈角越小

44、彎曲力的大小越大，回彈角越小模具間隙越大，回彈角越大模具間隙越大，回彈角越大彎曲中心角越大，回彈角越大彎曲中心角越大，回彈角越大TSINGHUA UNIVERSITY措施措施 采用校正彎曲采用校正彎曲 加強(qiáng)彎曲件變形部位的剛度加強(qiáng)彎曲件變形部位的剛度TSINGHUA UNIVERSITY 利用回彈規(guī)律，在設(shè)計(jì)彎曲模時(shí)，使模利用回彈規(guī)律，在設(shè)計(jì)彎曲模時(shí)，使模具角度與工件角度差一個(gè)回彈角。具角度與工件角度差一個(gè)回彈角。TSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITY 采用拉彎工藝采用拉彎工藝TSINGHUA UNIVERSITY最小相對(duì)彎曲半徑最小相對(duì)彎曲半徑TSING

45、HUA UNIVERSITY彎曲件結(jié)構(gòu)工藝性彎曲件結(jié)構(gòu)工藝性TSINGHUA UNIVERSITY3. 拉拉延延 Drawing 利用模具將已落料的利用模具將已落料的平面板坯壓制成各種平面板坯壓制成各種開(kāi)口空心零件，或?qū)㈤_(kāi)口空心零件，或?qū)⒁阎瞥傻拈_(kāi)口空心件已制成的開(kāi)口空心件毛坯，制成其他形狀毛坯，制成其他形狀空心零件的一種變形空心零件的一種變形工藝，又稱拉深。工藝，又稱拉深。 TSINGHUA UNIVERSITY直筒類零件的直筒類零件的拉延過(guò)程拉延過(guò)程 變形過(guò)程：變形過(guò)程： 凸模底部金屬不變形凸模底部金屬不變形 底部以外環(huán)形部分變形后形成側(cè)壁底部以外環(huán)形部分變形后形成側(cè)壁TSINGHUA U

46、NIVERSITY 應(yīng)力分布應(yīng)力分布 底部：徑向和切向拉底部：徑向和切向拉應(yīng)力應(yīng)力 側(cè)壁：?jiǎn)蜗蜉S向拉應(yīng)側(cè)壁：?jiǎn)蜗蜉S向拉應(yīng)力力 環(huán)形區(qū)：徑向拉應(yīng)力環(huán)形區(qū)：徑向拉應(yīng)力和切向壓應(yīng)力和切向壓應(yīng)力TSINGHUA UNIVERSITY 壁厚變化壁厚變化 側(cè)壁上部壁厚最大側(cè)壁上部壁厚最大 靠近底部圓角附近壁厚最小，最易破裂靠近底部圓角附近壁厚最小，最易破裂TSINGHUA UNIVERSITY拉延件的主要質(zhì)量問(wèn)題拉延件的主要質(zhì)量問(wèn)題 主要缺陷：主要缺陷： 起皺起皺 Wrinkles：凸凸緣區(qū)緣區(qū) ，切向壓應(yīng)力切向壓應(yīng)力最大最大 拉裂：筒形件底部拉裂：筒形件底部圓角附近。該區(qū)加圓角附近。該區(qū)加工硬化程度最小

47、，工硬化程度最小，且壁厚減薄最嚴(yán)重。且壁厚減薄最嚴(yán)重。 TSINGHUA UNIVERSITY拉延工藝參數(shù)拉延工藝參數(shù) 拉延系數(shù)拉延系數(shù)Drawing Coefficience：表示拉：表示拉延變形程度延變形程度m =d / D0 d 拉延后的工件直徑，拉延后的工件直徑，mm； D0拉延前坯料直徑，拉延前坯料直徑，mm。 極限拉伸系數(shù)：保證危險(xiǎn)面不被拉裂的拉延系數(shù)的極限拉伸系數(shù)：保證危險(xiǎn)面不被拉裂的拉延系數(shù)的最小值最小值 拉延次數(shù)：拉延次數(shù)： n1(lgdn-lgm1d)/lgmn mn為第二次以后各次的平均拉延系數(shù)為第二次以后各次的平均拉延系數(shù)TSINGHUA UNIVERSITYTSING

48、HUA UNIVERSITY 拉延系數(shù)選擇依據(jù)拉延系數(shù)選擇依據(jù) 材料的力學(xué)性能材料的力學(xué)性能 材料的相對(duì)厚度（材料的相對(duì)厚度（t/D） 模具圓角模具圓角 潤(rùn)滑潤(rùn)滑TSINGHUA UNIVERSITY 拉延力：與拉延系數(shù)、材料力學(xué)性能、拉延力：與拉延系數(shù)、材料力學(xué)性能、零件尺寸、模具結(jié)構(gòu)及潤(rùn)滑有關(guān)零件尺寸、模具結(jié)構(gòu)及潤(rùn)滑有關(guān)P1d1tbK1PndntbKnTSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITY 壓邊力：壓邊力：QFqQ：壓料力：壓料力F ：拉延開(kāi)始?jí)毫厦娣e：拉延開(kāi)始?jí)毫厦娣eq：?jiǎn)挝粔毫狭Γ簡(jiǎn)挝粔毫狭SINGHUA UNIVERSITY拉延模具拉延模具 拉

49、延凸、凹模工作部分必須拉延凸、凹模工作部分必須作成圓角作成圓角凹模圓角半徑凹模圓角半徑Rd =（520）t凸模圓角半徑凸模圓角半徑RPRd 控制凸模和凹模之間的間隙控制凸模和凹模之間的間隙C=（1.11.5）t 采用有壓邊圈進(jìn)行拉延采用有壓邊圈進(jìn)行拉延 采用潤(rùn)滑，以降低拉延件壁采用潤(rùn)滑，以降低拉延件壁部的拉應(yīng)力，提高模具壽命。部的拉應(yīng)力，提高模具壽命。 TSINGHUA UNIVERSITY盒形件拉延盒形件拉延 可假象成由可假象成由4個(gè)直邊部分的個(gè)直邊部分的彎曲和彎曲和4個(gè)圓個(gè)圓角部分的拉延角部分的拉延變形所組成。變形所組成。 不是簡(jiǎn)單的彎不是簡(jiǎn)單的彎曲和拉延的組曲和拉延的組合。合。TSING

50、HUA UNIVERSITY 盒形件極限變形程度大于圓筒形件。盒形件極限變形程度大于圓筒形件。 相對(duì)圓角半徑相對(duì)圓角半徑r/B越小，直邊部分影響越越小，直邊部分影響越大，極限變形程度越高；反之越低。大，極限變形程度越高；反之越低。 極限變形程度可用相對(duì)高度極限變形程度可用相對(duì)高度H/r表示。表示。TSINGHUA UNIVERSITY成形成形 Forming 使板料或半成品改變局部形狀的工序。使板料或半成品改變局部形狀的工序。TSINGHUA UNIVERSITY翻邊翻邊 Flanging：將工件的內(nèi)孔或外緣翻成豎：將工件的內(nèi)孔或外緣翻成豎立邊緣的沖壓工序立邊緣的沖壓工序 。TSINGHUA

51、UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITY脹形脹形 Bulging：脹形是利用局部變形使半：脹形是利用局部變形使半成品部分內(nèi)徑脹大的沖壓成形工藝成品部分內(nèi)徑脹大的沖壓成形工藝 TSINGHUA UNIVERSITYTSINGHUA UNIVERSITY起伏起伏Raising，Embossing：利用：利用局部變形使坯料壓局部變形使坯料壓制出各種形狀的凸制出各種形狀的凸起或凹陷的沖壓工起或凹陷的沖壓工藝，多用于薄板零藝，多用于薄板零件上制出筋條、文件上制出筋條、文字、花紋等。字、花紋等。 TSINGHUA UNIVERSITY板料沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性板料沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性 沖壓件不

52、僅應(yīng)具有良好的使用性能，而且沖壓件不僅應(yīng)具有良好的使用性能，而且沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性必須良好。沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性必須良好。 主要因素有沖壓件的幾何形狀、尺寸以及主要因素有沖壓件的幾何形狀、尺寸以及精度要求等。精度要求等。 TSINGHUA UNIVERSITY沖壓件的形狀沖壓件的形狀 沖壓件的形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)單、對(duì)稱，盡可能采用沖壓件的形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)單、對(duì)稱，盡可能采用圓形、矩形等規(guī)則形狀。圓形、矩形等規(guī)則形狀。 沖壓件的形狀應(yīng)便于排樣，力求做到減少?gòu)U料，沖壓件的形狀應(yīng)便于排樣，力求做到減少?gòu)U料，以提高材料利用率以提高材料利用率 TSINGHUA UNIVERSITY 采用壓出加強(qiáng)筋方法提高制件剛度，

53、以采用壓出加強(qiáng)筋方法提高制件剛度，以實(shí)現(xiàn)薄板材料代替厚板材料，節(jié)省金屬實(shí)現(xiàn)薄板材料代替厚板材料，節(jié)省金屬 TSINGHUA UNIVERSITY 對(duì)于形狀復(fù)雜的沖壓件，采用沖對(duì)于形狀復(fù)雜的沖壓件，采用沖-焊結(jié)構(gòu)，焊結(jié)構(gòu)，先分別沖制若干簡(jiǎn)單件，然后再焊成整先分別沖制若干簡(jiǎn)單件，然后再焊成整件，以簡(jiǎn)化沖壓工藝，降低成本件，以簡(jiǎn)化沖壓工藝，降低成本TSINGHUA UNIVERSITY 采用沖口工藝，以減少組合件數(shù)量采用沖口工藝，以減少組合件數(shù)量 TSINGHUA UNIVERSITY 在不影響使用性能前提下，改進(jìn)制件結(jié)在不影響使用性能前提下，改進(jìn)制件結(jié)構(gòu)以減少工序，節(jié)省材料，降低成本。構(gòu)以減少工序

54、，節(jié)省材料，降低成本。TSINGHUA UNIVERSITY沖壓件的尺寸沖壓件的尺寸 沖裁件上的轉(zhuǎn)角應(yīng)采用圓角，以避免尖沖裁件上的轉(zhuǎn)角應(yīng)采用圓角，以避免尖角處因應(yīng)力集中而被模具沖裂。角處因應(yīng)力集中而被模具沖裂。 TSINGHUA UNIVERSITY 沖裁件應(yīng)避免過(guò)長(zhǎng)的懸臂和狹槽結(jié)構(gòu)沖裁件應(yīng)避免過(guò)長(zhǎng)的懸臂和狹槽結(jié)構(gòu),以以防止因凸模過(guò)細(xì)而在沖裁時(shí)折斷。防止因凸模過(guò)細(xì)而在沖裁時(shí)折斷。 TSINGHUA UNIVERSITY 彎曲件的彎曲半徑應(yīng)大于材料許用的最小彎曲彎曲件的彎曲半徑應(yīng)大于材料許用的最小彎曲半徑：半徑：r min /t（0.251.0）。彎曲件的直邊）。彎曲件的直邊長(zhǎng)度長(zhǎng)度H2t，彎曲

55、件上孔的位置應(yīng)位于彎曲變形，彎曲件上孔的位置應(yīng)位于彎曲變形區(qū)之外，即區(qū)之外，即L（1.52）t。 TSINGHUA UNIVERSITY 拉深件的圓角半徑不能過(guò)小拉深件的圓角半徑不能過(guò)小 TSINGHUA UNIVERSITY沖壓件的精度和表面質(zhì)量沖壓件的精度和表面質(zhì)量 一般對(duì)沖壓件表面質(zhì)量的要求不應(yīng)高于一般對(duì)沖壓件表面質(zhì)量的要求不應(yīng)高于原材料的表面質(zhì)量，否則要增加切削加原材料的表面質(zhì)量，否則要增加切削加工或精飾加工等，使產(chǎn)品成本大為提高。工或精飾加工等，使產(chǎn)品成本大為提高。 落料不超過(guò)落料不超過(guò)IT10， 沖孔不超過(guò)沖孔不超過(guò)IT9， 彎曲不超過(guò)彎曲不超過(guò)IT9IT10， 拉深件的高度尺寸精

56、度為拉深件的高度尺寸精度為IT8IT10，經(jīng)，經(jīng)整形工序后精度可達(dá)整形工序后精度可達(dá)IT6IT7，直徑公差，直徑公差為為IT9IT10。TSINGHUA UNIVERSITY二、汽車車身沖壓件材料二、汽車車身沖壓件材料 TSINGHUA UNIVERSITY 鋼板沖壓汽車零件具有材料利用率高、鋼板沖壓汽車零件具有材料利用率高、生產(chǎn)效率高、便于組織流水生產(chǎn)、可沖生產(chǎn)效率高、便于組織流水生產(chǎn)、可沖制出形狀復(fù)雜的零件和零件互換性好等制出形狀復(fù)雜的零件和零件互換性好等優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)。 汽車沖壓件品種繁多、形狀復(fù)雜，因此汽車沖壓件品種繁多、形狀復(fù)雜，因此要求鋼板材料不僅沖壓加工成形性要好，要求鋼板材料不僅沖

57、壓加工成形性要好，還要滿足零件的性能還要滿足零件的性能( (剛性、強(qiáng)度和防銹剛性、強(qiáng)度和防銹蝕能力等蝕能力等) )要求。要求。車身外覆蓋件的基本性能要求鋼板有較好車身外覆蓋件的基本性能要求鋼板有較好的延展性和耐凹陷性的延展性和耐凹陷性 還應(yīng)具有好的焊接性能，良好的涂漆性能還應(yīng)具有好的焊接性能，良好的涂漆性能TSINGHUA UNIVERSITY汽車車身沖壓用鋼板汽車車身沖壓用鋼板 TSINGHUA UNIVERSITY 冷軋鋼板：冷軋鋼板：08Al 性能：性能： 尺寸精度非常高，表面光滑。尺寸精度非常高，表面光滑。 具有良好的力學(xué)性能和加工性。具有良好的力學(xué)性能和加工性。 高的成形性能、良好的

58、焊接性能。高的成形性能、良好的焊接性能。 厚度在厚度在0.153.2之間，汽車車身多采用之間，汽車車身多采用0.60.8的薄板。的薄板。 應(yīng)用：應(yīng)用： 大批量生產(chǎn)中使用最多，多用于制造車身沖壓件；大批量生產(chǎn)中使用最多，多用于制造車身沖壓件； 車身側(cè)圍板、頂蓋、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、翼子板、行李箱蓋、車身側(cè)圍板、頂蓋、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、翼子板、行李箱蓋、車門板和儀表板等外覆蓋件。車門板和儀表板等外覆蓋件。 這些零件要求材料具有高的成形性能、良好的表面這些零件要求材料具有高的成形性能、良好的表面質(zhì)量和焊接性能。質(zhì)量和焊接性能。TSINGHUA UNIVERSITY 高強(qiáng)度鋼板：高強(qiáng)度鋼板：高強(qiáng)度鋼板的拉伸強(qiáng)度在高強(qiáng)度

59、鋼板的拉伸強(qiáng)度在350MPa350MPa以上，一般以上，一般普通低碳鋼板的拉伸強(qiáng)度為普通低碳鋼板的拉伸強(qiáng)度為280280320MPa320MPa。種類：種類： 含磷高強(qiáng)度鋼板含磷高強(qiáng)度鋼板08AlP08AlP：是在鋁鎮(zhèn)靜鋼中添加一定：是在鋁鎮(zhèn)靜鋼中添加一定量的磷作為強(qiáng)化元素而成的；量的磷作為強(qiáng)化元素而成的； 微合金高強(qiáng)度鋼板微合金高強(qiáng)度鋼板B510LB510L、08TiL08TiL、09SiVL09SiVL：其中含：其中含有元素鈮、鈦或釩等微合金元素而提高強(qiáng)度；有元素鈮、鈦或釩等微合金元素而提高強(qiáng)度； 雙相鋼板雙相鋼板S S540540，S S590590：以鐵素體為基本相，與：以鐵素體為基本

60、相，與馬氏體均勻混合而成的。馬氏體均勻混合而成的。 應(yīng)用：頂蓋、發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板、車門外板和翼應(yīng)用：頂蓋、發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板、車門外板和翼子板等子板等TSINGHUA UNIVERSITY 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 不但具有較高的拉伸強(qiáng)度，同時(shí)也具有較高不但具有較高的拉伸強(qiáng)度，同時(shí)也具有較高的屈服點(diǎn)，可以減少外表面件的厚度，達(dá)到的屈服點(diǎn)，可以減少外表面件的厚度，達(dá)到減重的目的。減重的目的。 目前采用高強(qiáng)度鋼板的零件重量占車身重量的目前采用高強(qiáng)度鋼板的零件重量占車身重量的30%50%。 可有效地提高外覆蓋件的抗凹陷能力，防止可有效地提高外覆蓋件的抗凹陷能力，防止汽車在行駛中經(jīng)常受到沙石的碰擊而產(chǎn)生凹汽車在行駛中經(jīng)常受