體積成型復(fù)習(xí)

沖壓：通過模具對(duì)板材施加壓力或拉力，使材料塑性成形，有時(shí)對(duì)板料施加剪切力而使板材分離，從而獲得一定尺寸形狀和性能的一種零件加工方法。由于沖壓加工經(jīng)常在材料冷狀態(tài)下進(jìn)行的，故也叫冷沖壓。原材料一般為板材或帶材故叫板材沖壓。分成分離和成型工序。1.沖壓工藝與厚度變化及破壞形式的關(guān)系類別應(yīng)力狀態(tài)性質(zhì)破壞應(yīng)力變形區(qū)厚度變化破壞形式1拉伸類拉應(yīng)力變薄破裂2壓縮類壓應(yīng)力變厚起皺3剪切類切應(yīng)力不變切斷分離2.沖壓成形工藝的應(yīng)力狀態(tài)類別可以用變形區(qū)內(nèi)的靜水應(yīng)力 來判別，即。sm>0拉伸類.asm<0壓縮類.asm=0剪切類. sm硬化指數(shù)n值、板厚方向系數(shù)Y值與成形性能的關(guān)系.1）n：金屬在室溫下產(chǎn)生塑性變形的過程中，使金屬的強(qiáng)度指標(biāo)（如屈服強(qiáng)度、硬度）提高、塑性指標(biāo)（如延伸率）降低的現(xiàn)象，稱為冷作硬化現(xiàn)象.當(dāng)n增大時(shí)，材料加工硬化嚴(yán)重，硬化使材料強(qiáng)度得到加強(qiáng)，于是增大了均勻變形的范圍。對(duì)伸長(zhǎng)類變形如脹形，n值大的材料使變形均勻，變薄減小，厚度分布均勻，表面質(zhì)量好，增大了極限變形的程度，零件不易產(chǎn)生裂紋。2）由于鋼錠結(jié)晶和板材軋制時(shí)出現(xiàn)纖維組織等因素，板料的塑性會(huì)因?yàn)榉较虿煌霈F(xiàn)差異，這種現(xiàn)象稱為板料的塑性各向異性.各向異性包括厚度方向的和板平面的各向異性。厚度方向的各向異性用板厚方向性系數(shù)Y表示。Y值越大，板料在變形過程中愈不易變薄。如在拉深工序中，加大Y值，毛坯寬度方向易于變形，而厚度方向不易變形，這樣有利于提高拉深變形程度和保證產(chǎn)品質(zhì)量。通過對(duì)軟鋼、不銹鋼、鋁、黃銅等材料的實(shí)驗(yàn)表明，增為值均可提高拉深成形的變形程度，故r值愈大，材料的拉深性能好。二、沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)定義：利用安裝在壓力機(jī)上的沖模，使板料的一部分和另一部分產(chǎn)生分離的加工方法，就稱為沖裁工序。作用：沖裁工序是在沖壓生產(chǎn)中應(yīng)用很廣的一種工序方法，它既可以用來加工各種各樣的平板零件，如平墊圈、擋圈、電機(jī)中的硅鋼片等，也可以用來為變形工序準(zhǔn)備坯料，還可以對(duì)拉深件等成形工序件進(jìn)行切邊。沖裁變形分離過程大致可分為3個(gè)階段。彈性變形階段，塑性變形階段，斷裂分離階段沖裁斷面可明顯地分成4個(gè)特征區(qū)，即圓角帶、光亮帶、斷裂帶和毛刺降低沖裁力的方法:階梯凸模沖裁，斜刃口沖裁凸模側(cè)面的磨損最大，是因?yàn)閺耐鼓Ｉ闲读?，長(zhǎng)距離摩擦加劇了側(cè)面的磨損.確定合理間隙的理論計(jì)算法依據(jù)主要是：在合理間隙情況下沖裁時(shí)，材料在凸、凹模刃口產(chǎn)生的裂紋成直線會(huì)合.沖裁模刃口尺寸確定（1）落料模先確定凹模刃口尺寸，其標(biāo)稱尺寸應(yīng)取接近或等于制件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，也能沖出合格制件，凸模刃口的標(biāo)稱尺寸比凹模小一個(gè)最小合理間隙。（2）沖孔模先確定凸模刃口尺寸，其標(biāo)稱尺寸應(yīng)取接近或等于制件的最大極限尺寸，以保證凸模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，也能沖出合格的孔。凹模刃口的標(biāo)稱尺寸應(yīng)比凸模大一個(gè)最小合理間隙。工件尺寸公差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注為單向公差，所謂“入體”原則是指標(biāo)注工件尺寸公差時(shí)應(yīng)向材料實(shí)體方向單向標(biāo)注，即：落料件正公差為零，只標(biāo)注負(fù)公差；沖孔件負(fù)公差為零，只標(biāo)注正公差。模具工作部分尺寸及公差的計(jì)算方法可分為兩類。⑴.凸模與凹模分開加工，是指凸模和凹模分別按圖樣加工至尺寸。此種方法適用于圓形或形狀簡(jiǎn)單的工件.⑵.凸模和凹模配合加工對(duì)于沖制形狀復(fù)雜或薄板制件的模具，其凸、凹模往往采用配合加工的方法。搭邊一排樣中相鄰兩工件之間的余料或工件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料步距誤差、送料歪斜誤差等原因而沖裁出殘缺的廢品。結(jié)構(gòu)廢料一一由于工件結(jié)構(gòu)形狀的需要，如工件內(nèi)孔的存在而產(chǎn)生的廢料，稱為結(jié)構(gòu)廢料，它決定于工件的形狀，一般不能改變。工藝廢料一一工件之間和工件與條料邊緣之間存在的搭邊，定位需要切去的料邊與定位孔，不可避免的料頭和料尾廢料，稱為工藝廢料，它決定于沖壓方式和排樣方式。沖裁間隙對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和模具壽命的影響：過小的間隙會(huì)引起沖裁力、側(cè)壓力、摩擦力、卸料力、推件力增大，甚至?xí)共牧险尺B刃口，這就加劇了刃口的磨損；如果出現(xiàn)二次剪切，產(chǎn)生的碎屑也會(huì)使磨損加大。間隙小，落料件或廢料往往梗塞在凹模洞口，導(dǎo)致凹模脹裂。因此過小的間隙對(duì)模具壽命極為不利。間隙增大，可使沖裁力、卸料力等減小，從而刃口磨損減小。但是間隙過大，零件毛刺增大，卸料力增大，反而使刃口磨損加劇。所以間隙應(yīng)增大得適當(dāng)。適當(dāng)大的間隙還可以補(bǔ)償因模具制造精度不夠以及動(dòng)態(tài)間隙不均勻所造成的不足，不至于啃傷刃口，起到延長(zhǎng)模具壽命的作用。三彎曲工藝1.彎曲加工：是在普通壓力機(jī)上使用彎曲模壓彎，此外還有折彎?rùn)C(jī)上的折彎、拉彎?rùn)C(jī)上的拉彎、輥彎?rùn)C(jī)上的輥彎以及輥壓成形等等。2.彎曲變形的特點(diǎn)：變形區(qū)內(nèi)，板料外區(qū)（靠凹模一面）縱向金屬纖維受拉而變長(zhǎng)，內(nèi)區(qū)（靠凸模一面）縱向金屬纖維受壓而縮短。3.應(yīng)力中性層：在某一層纖維層上，應(yīng)力是不連續(xù)的，Q0、ob有突變現(xiàn)象，op為一高峰，這個(gè)應(yīng)力不連續(xù)的纖維層就是應(yīng)力中性層。4.應(yīng)變中性層：從外層的拉深過度到內(nèi)層的壓縮，由于板料的連續(xù)性，其間必有一層纖維的長(zhǎng)度在彎曲前后保持不變。5.彎曲時(shí)的主要質(zhì)量問題有：拉裂、截面畸變、翹曲及回彈拉深工藝1.拉深是利用模具使平板毛坯變成為開口的空心零件的沖壓加工方法。拉深件各部分的厚度是不一致的。一般是：底部略為變薄，但基本上等于原毛坯的厚度壁部上段增厚，越靠上緣增厚越大；壁部下段變薄，越靠下部變薄越多；在壁部向底部轉(zhuǎn)角稍上處，則出現(xiàn)嚴(yán)重變薄，甚至斷裂。3.毛坯劃分為5個(gè)區(qū)域：平面凸緣區(qū)（Io1=11o31，有R=°.61"凸緣圓角部分，筒壁部分，底部圓角部分，筒底部分。4.寬凸緣件多次拉深工藝的兩種情況：1）減小圓筒形直徑（圓角半徑不變）并增加其高度2）改變圓角半徑（高度不變）并減小圓筒形直徑。5.拉深的失效形式。起皺：凸緣變形區(qū)受到的切向壓應(yīng)力超過扇形塊所能承受臨界壓應(yīng)力，扇形塊就會(huì)失穩(wěn)彎曲而拱起，當(dāng)每個(gè)扇形塊都拱起使，就產(chǎn)生起皺現(xiàn)象。（防止：采用壓邊圈）。拉裂：由于拉深時(shí)的筒壁傳力區(qū)拉應(yīng)力超過了危險(xiǎn)斷面處材料的抗拉強(qiáng)度極限。（防止：采用適當(dāng)?shù)睦畋群蛪哼吜?；增加凸模表面粗糙度；改善凸緣部分的?rùn)滑條件；合理設(shè)計(jì)模具工作部分性質(zhì)和尺寸；選用拉深性能好的材料等）。硬化：加工硬化。脹形工藝1.使毛坯厚度減薄和表面積增大，以獲取零件幾何形狀的沖壓加工方法叫做脹形。2.脹形方法主要用于平板毛坯的局部成形（如壓凸起、凹坑、加強(qiáng)肋、花紋圖案及標(biāo)記等）整體張拉成形以及圓柱形空心毛坯的擴(kuò)徑等。3.圓柱空心毛坯的脹形常采用剛模脹形、固體軟模脹形或液（氣）壓脹形等方法。翻邊工藝。1.翻邊--板材上的孔緣或外緣翻成豎邊的沖壓加工方法叫做翻邊。按其工藝特點(diǎn)，翻邊可分為內(nèi)孔（圓孔和非圓孔）翻邊、外緣翻邊和變薄翻邊等。外緣翻邊又分為內(nèi)曲翻邊和外曲翻邊。按變形性質(zhì)可分為伸長(zhǎng)類翻邊、壓縮類翻邊以及屬于體積成形的變薄翻邊等。3.伸長(zhǎng)類翻邊的特點(diǎn)是：變形區(qū)材料受拉應(yīng)力，切向伸長(zhǎng)，厚度減薄，易發(fā)生破裂，如圓孔翻邊和外緣翻邊中的內(nèi)曲翻邊等。4.壓縮類翻邊的特點(diǎn)是：變形區(qū)材料切向受壓縮應(yīng)力，產(chǎn)生壓縮變形，厚度增厚，易起皺。5.非圓孔翻邊經(jīng)常是由伸長(zhǎng)類翻邊、壓縮類翻邊和彎曲組合起來的復(fù)合成形。沖模結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)1.沖模的分類：按工序組合程度可分為單工序模、級(jí)進(jìn)模和復(fù)合棋。沖模零件的分類:工作零件、定位零件、卸料、推件零件、導(dǎo)向零件、安裝、固定零件）1）工作零件是完成沖壓工作的零件。2）定位零件的作用是保證送料時(shí)有良好的導(dǎo)向和控制送料的進(jìn)距，如擋料銷、定距側(cè)刀、導(dǎo)正銷、定位板、導(dǎo)料板、側(cè)壓板等。3）卸料、推件零件的作用是保證在沖壓工序完畢后將制件和廢料排除，以保證下一次沖壓工序順利進(jìn)行。如推件器、卸料板、廢料切刀等。4）.導(dǎo)向零件的作用是保證上模與下模相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)有精確的導(dǎo)向，使凸模、凹模間有均勻的間隙，提高沖壓件的質(zhì)量。5）安裝、固定零件的作用是使上述四部分零件聯(lián)結(jié)成“整體”，保證各零件間的相對(duì)位置，井使模具能安裝在壓力機(jī)上。如上模板、下模板、模柄、固定板、墊板、螺釘、圓柱銷等.熱鍛1.鍛造：利用鍛壓設(shè)備，通過工具或模具使金屬毛坯產(chǎn)生塑性變形，從而獲得一定形狀、尺寸和內(nèi)部組織的一種壓力加工方法。2.分類按溫度：熱溫冷；按設(shè)備和工具：手工和機(jī)器特點(diǎn)：產(chǎn)品性能高（改善原始鑄態(tài)組織，提高力學(xué)性能）節(jié)約材料與工時(shí)；生產(chǎn)效率高。鍛造生產(chǎn)用原始材料及下料鋼錠和鋼坯剪床下料沖床剪切鋸切下料：圓盤鋸和弓形鋸及高速帶鋸上剪切：剪切機(jī)上折斷：水壓機(jī)或曲柄壓力機(jī)砂輪切割：砂輪切割機(jī)火焰切割：氣割器或普通焊槍陽極切割：電腐蝕和電化學(xué)腐蝕鍛造加熱1）目的：提高塑性，降低變形抗力，使之易于流動(dòng)成型并獲得良好的鍛后組織。2）方法：電加熱和火焰加熱（燃料來源方便、爐子修造簡(jiǎn)單、加熱費(fèi)用較低、對(duì)毛坯的適應(yīng)范圍廣，但勞動(dòng)條件差、加熱速度慢、效率低、加熱質(zhì)量難于控制等。）3）缺陷：氧化脫碳過熱過燒裂紋（高溫下停留時(shí)間過長(zhǎng)晶粒粗大；加熱溫度過高晶界局部熔化）4.鍛造溫度范圍：始鍛溫度確定必須無過燒；同時(shí)考慮毛坯組織鍛造方式和變形工藝.終鍛溫度過高短劍晶粒粗大過低加工硬化變形抗力增加容易產(chǎn)生鍛造裂紋。確定原則：保證鋼有較高的塑性較低的變形抗力得到高質(zhì)量鍛件同時(shí)鍛造溫度的范圍盡可能寬些以便減少加熱火次提高鍛造生產(chǎn)率6.加熱速度最大可能加熱速度（爐子能力）允許加熱速度（材料承受能力）7.冷卻缺陷：1.裂紋（溫度組織殘余應(yīng)力）2.氫白點(diǎn)3.網(wǎng)狀碳化物：Fe3C網(wǎng)狀析出8.冷卻方法：空冷坑冷爐冷。9.鍛件熱處理目的：調(diào)整硬度，消除應(yīng)力，改善組織（大型鍛件防白點(diǎn)）自由鍛1.工序分類。基本工序：改變形狀與尺寸；輔助工序：為完成基本工序而預(yù)先變形；修整工序：精整鍛件形狀與尺寸，消除不平，歪扭等。自由鍛基本工序：^粗：減少坯料高度而增加截面積的工序。拔長(zhǎng)：使橫截面減少而長(zhǎng)度增加的成型工序。（注意：圓截面先將圓壓成矩形，再拔長(zhǎng)后壓成多邊形，再壓成圓形）。沖孔：在坯料上沖制處通孔或不通孔的鍛造工序。擴(kuò)孔：減少空心坯料壁厚而增加其內(nèi)外徑的鍛造工序。彎曲：將坯料彎成規(guī)定外形的鍛造工序。錯(cuò)移：一部分相對(duì)另一部分平行錯(cuò)開來。扭轉(zhuǎn)：一部分相對(duì)另一部分扭轉(zhuǎn)一定角度。3.鍛造比：KL表示鍛件成形時(shí)變形程度的一種方法；鍛造過程隨著鍛比增大內(nèi)部孔隙焊合鑄態(tài)樹枝晶被打碎鍛件的縱向和橫向力學(xué)性能均得到明顯提高當(dāng)鍛比超過一定數(shù)值后由于形成纖維組織橫向力學(xué)性能急劇下降導(dǎo)致鍛件出現(xiàn)各向異性。合金結(jié)構(gòu)鋼錠比碳素結(jié)構(gòu)鋼錠的鑄造缺陷嚴(yán)重，所需鍛比應(yīng)該大些。鍛件圖：考慮加工余量公差余塊料頭夾頭。十一.錘上模鍛成型1.開式模鍛：有飛邊模鍛閉式模鍛：無飛邊模鍛。過程：^粗一形成—充滿一打靠（閉合）打靠階段成形力最大.2.模鍛件分類長(zhǎng)軸類短軸類復(fù)雜類等模鍛件圖類型：冷鍛件圖熱鍛件圖（制模圖）.4.分模面的選擇原則：1）.要保證鍛件能從型腔中取出，因此鍛件側(cè)表面不得有內(nèi)凹的形狀.2）.分模的位置要盡量使型腔的深度最小和寬度最大，這樣金屬容易填滿型腔.3）.為了容易發(fā)現(xiàn)模鍛時(shí)鍛件錯(cuò)移，分模面應(yīng)盡量上下兩部分對(duì)稱.4）.為了使制造模具方便，盡量采用平面分模，凸出部分也盡量不要高出分模面.5）.金屬容易充滿上模型腔，鍛件較復(fù)雜部分應(yīng)盡量安排在上模.5.斜度.為了便于成型后從型腔中取出鍛件，鍛模側(cè)面必須做成一定斜度.包括外斜度和內(nèi)斜度.內(nèi)斜度應(yīng)比外斜度大一級(jí).但為了減小材料損耗和機(jī)加工余量，應(yīng)盡量選擇小的模鍛斜度.6.圓角半徑.為了便于金屬在型腔內(nèi)流動(dòng)，避免鍛件產(chǎn)生折傷并保持金屬流線的連續(xù)性,提高鍛模壽命，必須把鍛件上所有尖銳棱角做成圓弧.較大的圓角半徑對(duì)金屬充滿型腔，提高鍛件質(zhì)量和模具壽命是有利的.但是，外圓角半徑太大，會(huì)使鍛件在圓角處的余量減小.而內(nèi)圓角半徑太大，會(huì)增加金屬的消耗.7.沖孔連皮.沖孔連皮的目的是為了使鍛件更接近于零件形狀,減少金屬消耗，縮短機(jī)加工工時(shí).也可以減輕鍛模的剛性接觸，起緩沖作用，避免鍛模的損壞.8.熱鍛件圖：冷鍛件圖+收縮率（1.2%~1.5%）注意：易磨損處放磨損量，復(fù)雜部分在上模。9.飛邊槽作用：增加流動(dòng)阻力，容納多余金屬，緩沖打擊。結(jié)構(gòu)：橋部與倉(cāng)部。10.預(yù)鍛模膛.（非必須）易折迭及易充不滿的鍛件常用預(yù)鍛工步.設(shè)計(jì)方法：接近終鍛件形狀，增大圓角，斜度可以一致，高略大、寬略小，體積稍大一些。11.短軸類（圓餅類）制坯工步一般：鐓粗-成形鐓粗復(fù)雜高轂：鐓粗-成形鐓粗-終鍛。12.長(zhǎng)軸類制坯工步常用工步：拔長(zhǎng)，滾壓，卡壓（彎曲）計(jì)算毛坯形狀，根據(jù)零件繁重系數(shù)，選擇工步。毛坯計(jì)算A毛坯=A鍛+2nA飛.13.模鏜布排模鏜中心：鍛件反作用的合力作用點(diǎn)。鍛模中心：鍛模燕尾中心線與鍵中心線交點(diǎn)單鏜：模鏜中心與鍛模中心一致多鏜：綜合考慮錯(cuò)移力平衡及導(dǎo)向，強(qiáng)度，尺寸.預(yù)鍛和終鍛模鏜布排.1）兩型腔間距應(yīng)盡可能縮小并靠近鍵槽中心線。2）兩型腔中心應(yīng)盡可能靠近燕尾中心線。3）具有落差的鍛件采用平衡塊式鎖扣時(shí)，為了減少錯(cuò)移與平衡塊的磨損，可采用平衡塊凸出部分在下模時(shí)，型腔中心應(yīng)向平衡塊相反的方向離開鍵槽中心移動(dòng)距離s1=0.2~0.4h。平衡塊凸出部分在上模時(shí)，型腔中心應(yīng)向平衡方向離開鍵槽中心移動(dòng)距離s