沖壓與鍛壓先進(jìn)工藝教案

材料與成形技術(shù)沖壓成形及先進(jìn)鍛壓技術(shù)板料沖壓(沖模)使板料產(chǎn)生分別或變形的一種塑性成形方法。它主要用于加工板料(10mm以下，包括金屬及非金屬板料)類(lèi)零件,故稱(chēng)為板料沖壓。沖壓加工要求被加工材料具要求碳素鋼伸長(zhǎng)率δ≥16%、屈強(qiáng)比σs/σb≤70%，低合金高強(qiáng)度鋼δ≥14%、δs/δb≤80%。否則，沖壓成形性能較差，工藝上必需實(shí)行確定的措施，從而提高了零件的制造本錢(qián)。板料沖壓分類(lèi)度、變形程度以及設(shè)備力氣等，同時(shí)應(yīng)考慮材料的原始熱處理狀態(tài)和最終使用條件。①冷沖壓：4mm的坯料。優(yōu)點(diǎn)為不需加熱、無(wú)氧化步變形力氣。冷沖壓要求坯料的厚度均勻且波動(dòng)范圍小，外表光滑、無(wú)斑、無(wú)劃傷等。②熱沖壓：增加材料的塑性，降低變形抗力，削減設(shè)備的動(dòng)力消耗。板料沖壓特點(diǎn)(靠模具設(shè)備成形，操作簡(jiǎn)便，易實(shí)現(xiàn)“兩化”)。②可成形簡(jiǎn)潔外形的制件,而且廢料少，材料利用率高。③制件尺寸精度高、外表質(zhì)量好、互換性好,不需機(jī)加工④制件強(qiáng)度高、剛性好、重量輕。⑤加工本錢(qián)低簡(jiǎn)潔的工藝制造出更簡(jiǎn)潔的構(gòu)造件，CAD/CAPP/CAM。應(yīng)用(公差在微米級(jí))60%～70%電器、日常用品、電機(jī)、儀表、航空航天、兵器等制造中，都有廣泛的應(yīng)用。沖壓設(shè)備后續(xù)的沖壓備料。沖床主要用來(lái)完成沖壓的各道工序，生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。1剪床沖壓根本工序及工藝過(guò)程一、分別工序：為沖裁。2分別工序分類(lèi)動(dòng)畫(huà)3沖裁變形和斷裂動(dòng)畫(huà)4沖裁區(qū)應(yīng)力和應(yīng)變狀況沖裁工序工藝分析1〕沖裁變形的特點(diǎn)及應(yīng)力分析①?gòu)椥宰冃坞A段②塑性變形階段 ③斷裂階段2)沖裁件的質(zhì)量：①蹋角帶②光亮帶：外表光滑,斷面質(zhì)量最好。③剪裂帶：外表粗糙,略帶斜度。④毛刺：微裂紋消滅時(shí)產(chǎn)生,沖頭連續(xù)下行時(shí)被拉長(zhǎng)。3〕影響因素：ｚｚ的影響尤為嚴(yán)峻。4〕模具間隙間隙適宜時(shí)，上下1/3間隙過(guò)大時(shí)，材料的彎曲拉伸變形增大導(dǎo)致制件拱彎，上下裂紋不重合，致使斷口光亮帶間隙過(guò)小時(shí)因產(chǎn)生二次剪切而形成兩個(gè)光亮帶，斷口較光滑，但端面消滅擠長(zhǎng)的薄毛刺，而且模具刃口極易磨損鈍化，降低模具壽命。所以，合理選取模具間隙是致關(guān)重要的。通常，在沖裁軟鋼、鋁合金、銅合金等材料時(shí)，模具間隙取板厚的6％～8％左右；左右；厚板或精度較低的沖裁件間隙還可適當(dāng)增大。5模具間隙過(guò)小6模具間隙過(guò)大7模具間隙適中5〕凸模、凹模刃口尺寸確定落料件的尺寸是由凹模刃口尺寸打算的，沖孔件的尺寸則是由沖孔凸模尺寸打算的。尺寸接近于沖孔件的最大極限尺寸，凹模比凸模放大一個(gè)最小間隙值。具體計(jì)算公式如下：D落料時(shí): 凹

D((

0D(DZ )00凸 d

沖孔時(shí):

凸 maxd (dxnZ

凹 凸 min0式中：D、D凹d、d凸

——落料凹模、凸模根本尺寸；凸——沖孔凸模、凹模根本尺寸；凹Dmaxdmin

——落料件的最大極限尺寸；——沖孔件的最小極限尺寸；△——沖裁件的公差；x——磨損系數(shù)，與沖裁件的精度有關(guān)6)依據(jù)。平刃沖模的沖裁力按下式計(jì)算：F=KLtF－沖裁力N；－沖裁輪廓線長(zhǎng)度－板料厚度〔mm；－材料的抗剪強(qiáng)度〔MPa；K－系數(shù)，與模具間隙、刃口鈍化、板料性能與厚度等有關(guān)，一般取K＝1.3。二、變形工序1、彎曲彎曲是利用彎曲模使工件軸線彎成確定角度和曲率的工序，見(jiàn)圖3-41。變形特點(diǎn)及應(yīng)力分析彎曲時(shí)毛坯上曲率發(fā)生變化的局部是變形區(qū)，即在彎曲角α以內(nèi)變形。(內(nèi)層)：切向受壓應(yīng)力，產(chǎn)生壓縮變形；(外層)：切向受拉應(yīng)力，產(chǎn)生伸長(zhǎng)變形。③中性層不變(0)。彎曲時(shí)簡(jiǎn)潔消滅的問(wèn)題:bσ>σ時(shí)產(chǎn)生。故變形程度不能過(guò)大，γmin=(0.25～1)t t——材料板厚b拉纖維性:彎曲線與材料的纖維線垂直時(shí),允許的γmin(重合)時(shí),則易開(kāi)裂。②回彈(彈復(fù)):當(dāng)外力去除后,,而彈性變形完全消逝,使其外形和尺寸都發(fā)生與加載時(shí)變形方向相反的變化。這種現(xiàn)象稱(chēng)為回彈。0～10℃。抑制:反變形法,模具角度設(shè)計(jì)應(yīng)比所需制件角度小一點(diǎn)(小幾度左右)。3〕彎曲件的構(gòu)造工藝性①?gòu)澢霃讲灰诉^(guò)大或過(guò)小,ｒ≥ｒminr也不易過(guò)大。②彎曲件外形與尺寸彎曲件的外形及尺寸應(yīng)盡可能對(duì)稱(chēng),R1=R2,r1=r2。③彎曲件直邊高度,彎曲邊盡量對(duì)稱(chēng),H>2t。④彎曲精度IT12以下,15⑤彎曲件上的孔,b≥(1～1.5)t(料厚)。拉深(拉延)變形工序拉深是將平板材料通過(guò)塑性變形而制成的中空筒形零件的沖壓工藝。8拉深成形1〕拉深變形過(guò)程及應(yīng)力分析拉深工藝特點(diǎn)：,Z≥t(料厚)Z=(1.1～1.2)t。應(yīng)力及變形分析①直壁局部〔高度為Ｈ：變形區(qū)；②底部〔直徑為ｄ狀態(tài)：切向受壓,徑向受拉。拉深時(shí)簡(jiǎn)潔消滅的問(wèn)題①起皺、失穩(wěn)防止：加壓邊圈(把握變形程度)。②拉裂〔凸模傳力處，變形程度大〕易拉裂。防止：把握變形程度。計(jì)算拉深系數(shù)ｍm=dn/(dn-1)≥mmin,否則承受屢次拉深。dn——拉深后筒形直徑dn-1——拉深前筒形〔毛坯〕直徑9拉深壓邊圈10拉深壓邊圈2)拉深件的構(gòu)造工藝性①拉深件外形外形盡量簡(jiǎn)潔,在使用條件允許的狀況下,拉深件應(yīng)盡量承受軸對(duì)稱(chēng)回轉(zhuǎn)體零件。對(duì)于非軸對(duì)稱(chēng)件，應(yīng)盡量避開(kāi)輪廓急劇變化。②拉深件的圓角半徑,拉深件的圓角半徑越大越好,以免應(yīng)力集中,降低模具壽命。

凸

≥2t；否則應(yīng)凹

≥(3～5)t,R凸

。凹矩形件,則各局部的圓角半徑應(yīng)是:r1≈(3～5)tr2≈(5～10)tr3≥H。③拉深件的尺寸及精度D0應(yīng)滿足下式：D0>d+12t拉深件的尺寸只能標(biāo)注在外形或內(nèi)形,不能內(nèi)外形同時(shí)標(biāo)注。深件的精度:IT8～I(xiàn)T10級(jí),1～2級(jí)。動(dòng)畫(huà)11 拉深模與沖裁模比較其他成形工序翻邊翻邊是將零件的孔邊緣或外邊緣在模具作用下，翻成直立邊緣的一種沖壓工藝方法。12翻邊A翻邊工藝的特點(diǎn)①可加工外形簡(jiǎn)潔且具有良好剛度和合理空間外形的零件。,提高了生產(chǎn)率降低了本錢(qián)、節(jié)約了原材料。③可代替某些簡(jiǎn)潔零件外形的拉深工作。故翻邊特別適用于小批量試制性生產(chǎn)。B應(yīng)用翻邊工序廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、拖拉機(jī)、車(chē)輛制造等部門(mén)的機(jī)器零件中。收口將中空零件口徑縮小、壁厚變厚，獲得所需外形的工序。原理出曲面零件，或者在板材上形成剛性的筋條的一種塑性成形工藝方法。13脹型脹形工藝特點(diǎn)①局部塑性變形；材料不向變形區(qū)外轉(zhuǎn)移,也不從變形區(qū)外進(jìn)入變形區(qū)內(nèi)。②零件變形區(qū)內(nèi)的材料,處于兩相受拉的應(yīng)力狀態(tài),膨脹時(shí)零件一般要變薄。③脹形極限變形程度,主要取決于材料塑性,塑性越好,極限變形程度越大。④脹形零件外表光滑,質(zhì)量較好；零件回彈現(xiàn)象小。＃應(yīng)用脹形工藝主要用于圓柱形空心毛坯的脹形，如水壺嘴。管類(lèi)毛坯的脹形(如波浪管)也常用于平板毛坯的局部脹形(如壓制突起、凹坑、加強(qiáng)筋、花紋圖案及標(biāo)記等)。典型沖壓零件示意叫水壺沖壓是典型的沖壓零件。請(qǐng)看動(dòng)畫(huà)14叫水壺15壺蓋沖壓16壺身沖壓17壺底沖壓動(dòng)畫(huà)18壺嘴沖壓沖壓模具同時(shí)能適應(yīng)生產(chǎn)規(guī)模的需要，還應(yīng)使模具制造及修理便利，操作簡(jiǎn)潔、安全牢靠。A件六大局部組成。B沖模的種類(lèi)合程度又可分為簡(jiǎn)潔模、連續(xù)模和復(fù)合模三大類(lèi)。19連續(xù)模工作示意圖20復(fù)合模工作示意圖典型零件的沖壓工藝過(guò)程：①黃銅彈殼的沖壓過(guò)程21炮彈殼沖壓過(guò)程②盤(pán)類(lèi)零件的沖壓過(guò)程。１．原理周密沖裁是指通過(guò)一次沖壓行程即可獲得低外表粗糙度和高精度的沖裁零件的工藝從而獲得既不帶錐度又外表光滑的沖裁件。22精沖IT8～I(xiàn)T9,Ra:3.2～0.20。２．特點(diǎn)①材料分別形式：純塑性剪切變形。②斷面質(zhì)量：全是光亮帶。做成很銳利，而有時(shí)須做成圓弧及圓角形式。,形成后不再變形(不再被拉長(zhǎng))。⑤精沖的工件極限尺寸較小,0.5～0.7mm的工件。⑥對(duì)原材料要求須有良好的塑性。,使用自動(dòng)及精沖專(zhuān)用設(shè)備；或在一般沖床上使用精沖模。(一般沖裁需加整修工序)本錢(qián)。沖壓的機(jī)械化、自動(dòng)化與柔性加工系統(tǒng)動(dòng)化突飛猛進(jìn)的進(jìn)展水平。一、常用的沖壓機(jī)械化自動(dòng)扮裝置〔件、送料、出料〔件〕直至廢料〔工件〕3-18。實(shí)現(xiàn)沖壓機(jī)械化自動(dòng)化的方式主要有以下四種：在通用壓力機(jī)上使用自動(dòng)沖模 。通用自動(dòng)沖壓壓力機(jī) 沖模實(shí)現(xiàn)沖壓自動(dòng)化的方式。專(zhuān)用自動(dòng)沖壓壓力機(jī) 一特定產(chǎn)品特地制造和配備專(zhuān)用機(jī)械化自動(dòng)扮裝置的壓力機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)沖壓的方式。沖壓自動(dòng)生產(chǎn)線 械化自動(dòng)扮裝置將多臺(tái)一般沖壓機(jī)床按產(chǎn)品生產(chǎn)的挨次要求串聯(lián)成連續(xù)作業(yè)的流水線，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)沖壓的方式。沖壓柔性加工系統(tǒng)〔FMS〕是由一組數(shù)控沖床及其它自動(dòng)化設(shè)備和工藝裝備組成的自現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的沖壓加工系統(tǒng)。沖壓柔性加工系統(tǒng)的組成沖壓柔性加工系統(tǒng)主要包括以下三局部：自動(dòng)沖壓加工系統(tǒng)物料自動(dòng)儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)信息把握系統(tǒng)其他鍛壓工藝簡(jiǎn)介隨著工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，古老的鍛壓加工方法也有了突破性的進(jìn)展，粉末鍛造、液態(tài)模鍛、高能率成形等。一方面極大地提高了制件的精度和簡(jiǎn)潔度，突破了傳統(tǒng)鍛壓只能成形毛坯的局限，而直接鍛壓成形各種簡(jiǎn)潔外形的周密零件，實(shí)現(xiàn)了少、無(wú)切削加工；另一方面，又使過(guò)去難以鍛壓或不能鍛壓的材料以及型復(fù)合材料的塑性成形加工成為現(xiàn)實(shí)，從而為塑性成形供給了更為寬廣的應(yīng)用前景。以下皆為電視錄象：軋制成形的一種加工方法。方法縱軋反，坯料作垂直于軋輥軸線方向的運(yùn)動(dòng)。變形?？v軋包括各種型材和板材的軋制，輥鍛軋制，輾環(huán)軋制等方法。23碾環(huán)軋制輥鍛②橫軋下產(chǎn)生連續(xù)變形。(螺旋斜軋)軋輥軸線與坯料軸線在空間穿插成確定角度的軋制方法。24穿孔斜軋?jiān)?5斜軋零件種類(lèi)3．特點(diǎn)及應(yīng)用特點(diǎn)〔5～10倍)②質(zhì)量好。(連續(xù)變形、變形均勻)③節(jié)約金屬材料。(6～10個(gè)百分點(diǎn))④勞動(dòng)條件好,易于實(shí)現(xiàn)“兩化”。⑤設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)潔,對(duì)廠房地基條件要求低。應(yīng)用①型材軋制(一次塑性成形)②零件的軋制(二次塑性成形)26螺紋軋制拉拔成形)原理的型材、線材和管材。)特點(diǎn)①應(yīng)力狀態(tài)：變形時(shí)金屬處于一拉兩壓的應(yīng)力狀態(tài)。②變形抗力?。虎郛a(chǎn)生拔制應(yīng)力(作用力在型材頭部,脫離變形區(qū)后仍有拉應(yīng)力存在,即拔制應(yīng)力)，塑性被降低。故變形量受限，中間需退火、潤(rùn)滑處理。④拉拔成形常在冷態(tài)下進(jìn)展。)應(yīng)用鋼管等，特別適于加工各種規(guī)格的線材。擠壓擠壓是將金屬坯料放在擠壓筒內(nèi),用強(qiáng)大的壓力使坯料從模具中擠出成形的加工方法。特點(diǎn)擠壓與軋制、拉拔相比,有如下優(yōu)點(diǎn)：①塑性好、變形程度大，可一次擠壓斷面外形簡(jiǎn)潔的管材和型材。,加工僅在幾秒內(nèi)完成,因此對(duì)于變形溫度范圍窄的材料尤為有利。,擠壓設(shè)備需要噸位大,故為了降低抗力型材和管材等常承受熱擠壓成形。分類(lèi)A依據(jù)擠壓時(shí)金屬流淌方向和凸模運(yùn)動(dòng)方向的關(guān)系,可分為:①正擠壓②反擠壓③復(fù)合擠壓④徑向擠壓B依據(jù)擠壓時(shí)坯料的溫度狀態(tài)分為:①熱擠壓:將毛坯加熱到熱模鍛的溫度范圍內(nèi)的擠壓,擠壓力小,但精度低。:回復(fù)溫度以下〔通常是室溫下〕,精度好,但抗力大。③溫?cái)D壓:,抗力較熱擠壓小,氧化程度小,尺寸精度較高。應(yīng)用(一次塑性成形)多承受熱擠壓。(二次塑性成形)多承受冷擠壓。27擠出成形原理１〕原理工具(俗稱(chēng)趕棒)使材料逐步變形到所要求的零件外形的一種加工方法。２〕特點(diǎn)①模具構(gòu)造簡(jiǎn)潔、費(fèi)用低，機(jī)床簡(jiǎn)潔。②加工的范圍比較廣。即可制造旋轉(zhuǎn)體筒形件,又可進(jìn)展螺紋加工、還可進(jìn)展翻孔、縮口、卷邊和切邊等工序。③生產(chǎn)率低,３〕應(yīng)用旋壓主要適用于單件及小批量生產(chǎn)，并只能加工厚度在３