编金属压力加工.ppt

1,第三编金属的塑性成形,教学目的:掌握金属塑性成形的机理及各种塑性成形的方法，熟悉金属塑性成形工艺设计。教学重点:1.金属塑性成形的机理、工艺；2.金属塑性成形性及其影响因素。,教学难点：自由锻与模锻工艺设计,教学内容：3.1金属塑性成形基础；3.2金属塑性成形方法；3.3金属塑性成形工艺设计；自学内容：3.4金属塑性成形技术的发展趋势。,2,3.1概述,3.2塑性成型的理论基础,3.4薄板的冲压成型,3.5塑性成型新工艺,3.3塑性成型方法及工艺,3,金属塑性成型的基本生产方法：,轧制示意图,挤压示意图,金属塑性成型：由利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，来获得具有一定形状、尺寸和机械性能的原材料、毛坯或零件的生产方法，也称为压力加工。,3.1概述,4,锻压生产方式示意图,5,船链、系泊链,横档,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,大制造环境下的压力加工自动线,19,万吨水压机,20,21,3.金属塑性成形特点（1）产品力学性能优于铸件和切削加工件；（2）材料利用率高，生产率高；（3）产品形状不能太复杂；（4）易实现机械化、自动化，模具投资较大。4.分类（1）轧制；（2）挤压；（3）拉拔；,（4）自由锻；,（5）模锻；,（6）冲压。,锻造,锻压,22,金属塑性变形的实质,问题：金属材料为什么能产生塑性变形？塑性变形的实质？,23,晶体的两个部分之间沿一定晶面（滑移面）和晶向（滑移向）发生的相对移动。（1）正应力作用下，试样发生弹性伸长并在足够大时发生断裂。切应力能使试样发生弹性歪扭，当增大到一定值时，则一定晶面两侧的两部分晶体产生相对移动。（2）如果除去外力，晶格的弹性歪扭随之消失，而滑移到新位置的原子已经不能回到原来地位置，在新的位置上处于平衡状态。（3）以上原因使得晶体产生微量的塑性变形，许多晶面滑移的总和，就产生了宏观的塑性变形。,24,孪生变形：晶体的一部分沿一定的晶面（孪生面）和晶向（孪生方向）进行剪切变形的现象。密排六方金属常以孪生方式变形；体心立方金属只有在低温拉伸或受到冲击载荷时才发生孪生变形；面心立方金属容易滑移变形一般不发生孪生变形。,25,问题：计算应力远远大于实际变形应力？,切应力,位错,滑移面,26,27,晶粒位向与受力变形关系,28,29,30,31,32,33,3.2塑性成型理论的理论基础,3.2.1塑性变形理论及假设,3.2.2金属变形过程中的组织与性能,3.2.3冷变形及热变形,3.2.4影响塑性变形的因数,本节的重点：1.金属塑性成型的原理；2.纤维组织的形成及利用；3.金属可锻性及其影响因素。,34,3.2.1塑性变形理论及假设,1最小阻力定律如果金属颗粒在几个方向上都可移动，那么金属颗粒就沿着阻力最小的方向移动，这就叫做最小阻力定律。圆形、方形、矩形截面上各质点在镦粗时的流动方向，方形截面镦粗后的截面形状。,推论：任何形状的具有足够塑性的物体，都可以在平锤头下镦粗成圆形。,35,在压力加工过程中，常用锻造比(Y锻)来表示变形度。锻造比的计算公式与变形方式有关。拔长时的锻造比为:Y拔F0/F,镦粗时的锻造比为:Y镦H0/H.根据锻造比即可得出坯料的尺寸。例如采用拔长锻造时，坯料所用的截面F坯料的大小应保证满足技术要求规定的锻造比Y拔，即坯料截面积应为：F坯料=Y拔/F锻件,3变形程度的计算,2塑性变形前后体积不变的假设,36,纤维组织的利用原则：,1、将铸锭加热进行压力加工后，由于金属经过塑性变形及再结晶，从而改变了粗大的铸造组织，获得细化的再结晶组织。2、同时还可以将铸锭中的气孔、缩松等结合在一起，使金属更加致密，其机械性能会有很大提高。3、此外，铸锭在压力加工中产生塑性变形时，基体金属的晶粒形状和沿晶界分布的杂质形状都发生了变形，它们将沿着变形方向被拉长，呈纤维形状。这种结构叫纤维组织。,3.2.2金属变形过程中的组织与性能,37,38,39,使纤维分布与零件的轮廓相符合而不被切断；使零件所受的最大拉应力与纤维方向一致，最大切应力与纤维方向垂直。,4、具有纤维组织的金属，各个方向上的机械性能不相同。顺纤维方向的机械性能比横纤维方向的好。金属的变形程度越大，纤维组织就越明显，机械性能的方向性也就越显著。,40,纤维组织,41,当采用棒料直接经切削加工制造螺钉时，螺钉头部与杆部的纤维被切断，不能连贯起来，受力时产生的切应力顺着纤维方向，故螺钉的承载能力较弱(如图示)。当采用同样棒料经局部镦粗方法制造螺钉时(如图示)，纤维不被切断且连贯性好，纤维方向也较为有利，故螺钉质量较好。,实例：,42,3.2.3冷变形及热变形,43,冷变形变形温度低于回复温度时，金属在变形过程中只有加工硬化而无回复与再结晶现象，变形后的金属只具有加工硬化组织，这种变形称为冷变形。,热变形变形温度在再结晶温度以上时，变形产生的加工硬化被随即发生的再结晶所抵消，变形后金属具有再结晶的等轴晶粒组织，而无任何加工硬化痕迹，这种变形称为热变形。,44,冷变形和热变形,冷变形再结晶温度以下的塑性变形。热变形再结晶温度以上的塑性变形,冷变形,加工硬化,冲压、冷弯、冷挤、冷轧,塑性材料,热变形,加工硬化+再结晶,锻造、热挤、轧制,变形量大，易氧化,45,消除加工硬化，提高塑性。在结晶速度取决于加热温度和变形程度。再结晶是一个形核、长大过程。,保持加工硬化，消除内应力。如冷卷弹簧进行去应力退火。,46,问题：为什么锻件质量优于铸件质量？,47,48,49,冷变形强化（加工硬化）,金属材料在冷塑性变形时，其强度、硬度升高，而塑性、韧性下降的现象冷变形强化.,加工硬化的应用,原因？,提高强度使变形均匀提高安全性,产生原因：滑移面上产生了微小碎晶，晶格畸变。（内应力）,50,=An,硬化指数n是冷变形硬化参数，反映材料的变形抗力。n,51,52,3.2.4影响塑性变形的因素,可锻性常用金属材料在经受压力加工产生塑性变形的工艺性能来表示。可锻性的优劣是以金属的塑性和变形抗力来综合评定的。,塑性是指金属材料在外力作用下产生永久变形，而不破坏其完整性的能力。变形抗力是指金属对变形的抵抗力。金属的可锻性取决于材料的性质(内因)和加工条件(外因)。,53,材料性质的影响(内因),(1)化学成分的影响,纯金属的可锻性比合金的可锻性好。钢中合金元素含量越多，合金成分越复杂，其塑性越差，变形抗力越大。例如纯铁、低碳钢和高合金钢，它们的可锻性是依次下降的。,(2)金属组织的影响,纯金属及固溶体(如奥氏体)的可锻性好。而碳化物(如渗碳体)的可锻性差。铸态柱状组织和粗晶粒结构不如晶粒细小而又均匀的组织的可锻性好。,54,加工条件的影响(外因),在一定的变形温度范围内，随着温度升高，原子动能升高，从而塑性提高，变形抗力减小，有效改善了可锻性。若加热温度过高，晶粒急剧长大，金属力学性能降低，这种现象称为“过热”。若加热温度更高接近熔点，晶界氧化破坏了晶粒间的结合，使金属失去塑性，坯料报废，这一现象称为“过烧”。金属锻造加热时允许的最高温度称为始锻温度。不能再锻，否则引起加工硬化甚至开裂，此时停止锻造的温度称终锻温度。,(1)变形温度的影响,55,(2)变形速度的影响,一方面由于变形速度的增大，回复和再结晶不能及时克服加工硬化现象，金属则表现出塑性下降、变形抗力增大，可锻性变坏。另一方面，金属在变形过程中，消耗于塑性变形的能量有一部分转化为热能，使金属温度升高(称为热效应现象)。变形速度越大，热效应现象越明显，使金属的塑性提高、变形抗力下降(图中a点以后)，可锻性变好。,56,(3)应力状态的影响,挤压时为三向受压状态。拉拔时为两向受压一向受拉的状态。压应力的数量愈多，则其塑性愈好；拉应力的数量愈多，则其塑性愈差。,57,思考题,1.纤维组织是怎样形成的?它对金属的力学性能有何影响?2.试分析用棒料切削加工成形和用棒料冷镦成形制造六角螺栓的力学性能有何不同?,58,3.3塑性成型方法及工艺,3.3.1模膛锻造成型工艺3.3.2锻模模膛及其功用3.3.3制坯模膛3.3.4锤上模锻成型工艺设计3.3.5压力机上模膛成型工艺3.3.6模锻件的缺陷,59,自由锻概念,利用使加热好的金属在上、下抵铁之间产生变形。,冲击力或压力,工艺特点：坯料变形时，除与上、下抵铁或其它辅助工具接触部分表面外，都是自由表面，变形不受限制。,自由锻,60,自由锻特点与应用,工具简单，不需造价昂贵的模具；可以锻造各种重量的锻件，对于大型锻件几乎是唯一的锻造方法；自由锻所需设备的吨位较小；锻件的尺寸精度低，加工余量大；锻件形状简单，生产率低，劳动强度大。,自由锻应用单件和小批量生产；特别适于重型、大型锻件生产。,61,自由锻分类(1)手工锻造，生产小型锻件。(2)机器锻造，生产大、中、小型锻件。自由锻设备,),变形大、锻透深度大、内部质量好，没有振动，噪音小。,20MPa(200个大气压),0.40.9MPa(49个大气压）,62,自由锻的基本工序,分类：（1）辅助工序：为方便基本工序的操作而预先进行局部小变形的工序。如倒棱、压肩等。（2）基本工序：锻造过程中直接改变坯料形状和尺寸的工序。如镦粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲等。（3）精整工序：修整锻件最终形状和尺寸、消除表面不平和歪斜的工序。如修整鼓形、校平、校直等。,63,基本工序拔长,64,基本工序镦粗,65,基本工序冲孔,66,基本工序弯曲,67,基本工序错移,68,基本工序扭转,69,半轴自由锻工艺,锻件图材料:18CrMnTi坯料尺寸:130240坯料重量:25kg锻造设备:0.5T自由锻锤,拔长并留出台阶,锻出头部,拔长,拔长及修整台阶,锻出凹挡及拔长端部并修整,70,模锻：利用模具使毛坯变形获得锻件的方法。常用的模锻设备有蒸汽-空气模锻锤、压力机等。（1）模锻分类：1）锤上模锻：在锻锤上进行；2）胎模锻：在自由锻设备上使用可移动模具；3）压力机上模锻：在压力机上对热态金属进行模锻。,3.3.1模膛锻造成型工艺,71,（2）模锻特点,1）坯料整体塑性变形，三向受压；2）锻件尺寸精确，加工余量小；3）锻件形状可较复杂；4）生产率较高；5）锻模造价高，制造周期长。适于小型锻件的成批大量生产。如飞机、机车、军工、轴承等制造业中的齿轮、轴、连杆等零件。,72,3.3.1.1胎模锻造成型工艺及应用,胎模锻造成型是在自由锻设备上，使用可移动的胎模具生产锻件的锻造方法。胎模成型与自由成型相比，具有较高的生产率，锻件质量好，节省金属材料，降低锻件成本。与固定模膛成型相比，不需要专用锻造设备，模具简单，容易制造。锻件质量不如固定模膛成型的锻件高，工人劳动强度大，胎模寿命短，生产率低。胎模成型只适用于小批量生产，多用在没有模锻设备的中小型工厂中。胎模的种类：扣模；筒模；合模。,73,胎膜锻,扣模,组合筒模,合模,74,3.3.1.2固定模膛成型工艺分类及设备,固定模膛成型工艺主要分为锤上模膛成型工艺和压力机上模膛成型工艺。锤上模锻成型用于大批量锻件生产。所用设备有蒸汽-空气锤、无砧座锤、高速锤等。压力机上模膛成型常用的设备有曲柄压力机、摩擦压力机和平锻机、模锻水压机等。,75,模膛种类,制坯模膛（体积分配）,模锻模膛（锻件成形）,切断模膛（锻件与坯料切离）,预锻初步成形,终锻最终成形,设飞边槽放收缩率,镦粗拔长滚挤弯曲,3.3.2锻模模膛及其功用,76,3.3.2.1预锻模膛,预锻模膛的作用是：使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸，终锻时，金属容易充满终锻模膛。同时减少了终锻模膛的磨损，以延长锻模的使用寿命。,预锻模膛和终锻模膛的区别是前者的圆角和斜度较大，没有飞边槽。,飞边槽的作用？,77,3.3.2.2终锻模膛,终锻模膛的作用是：是使坯料最后变形到锻件所要求的形状和尺寸，因此它的形状应和锻件的形状相同。,终锻模膛的尺寸应比锻件尺寸放大一个收缩量。钢件收缩量取1.5%,沿模膛四周有飞边槽，用以增加金属从模膛中流出的阻力，促使金属充满模膛，同时容纳多余的金属。,终锻后在孔内留下一薄层金属，称为冲孔连皮。,为什么?,78,3.3.3制坯模膛,拔长模膛用来减小坯料某部分的横截面积，以增加该部分的长度。,滚压模膛用来减小坯料某部分的横截面积，以增大另一部分的横截面积。主要是使金属按模锻件形状来分布。,79,弯曲模膛对于弯曲的杆类模锻件，需用弯曲模膛来弯曲坯料。,切断模膛上模与下模的角部组成的一对刀口，用来切断金属。,80,思考题：,1.连杆和齿轮，若由模锻改为自由锻，零件结构应如何改变？,81,思考题：,2.下图齿轮采用模锻制坯，设计上有哪些不合理的地方？为什么？,82,实际锻造时应根据锻件的复杂程度相应选用单模膛锻模或多模膛锻模。一般形状简单的锻件采用仅有终锻模膛的单模膛锻模，而形状复杂的锻件（如截面不均匀、轴线弯曲、不对称等）则需采用具有制坯、预锻、终锻等多个模膛的锻模逐步成形。,下面让我们来看一下弯曲连杆在锤上模锻时所用的多模膛锻模及其成形过程。,83,弯曲,滚挤,拔长,锻模,切边模,预锻,终锻,切边,切断工步,84,3.3.4锤上模锻成型工艺设计,锤上模锻成型的工艺过程一般为：切断毛坯加热坯料模锻切除模锻件的飞边校正锻件锻件热处理表面清理检验成堆存放。,锤上模锻成型的工艺设计包括制定锻件图、计算坯料尺寸、确定模锻工步(选择模膛)、选择设备及安排修整工序等。其中最主要的是锻件图的制定和模锻工步的确定。,85,选择模锻件的分模面,分模面即是上下锻模在模锻件上的分界面。制订模锻锻件图时，必须按以下原则确定分模面位置：要保证模锻件能从模膛中取出，分模面应选在模锻件最大尺寸的截面上。按选定的分模面制成锻模后，应使上下两模沿分模面的模膛轮廓一致，以便在安装锻模和生产中容易发现错模现象，及时调整锻模位置。最好把分模面选在模膛深度最浅的位置处。这样可使金属很容易充满模膛，便于取出锻件，并有利于锻模的制造。,3.3.4.1模锻图的制定,86,选定的分模面应使零件上所加的敷料最少。最好使分模面为一个平面，使上下锻模的模膛深度基本一致，差别不宜过大，以便于制造锻模。形状复杂件宜采用锻-焊、锻-螺纹联接等组合结构，以简化模具和减少余块。,87,88,确定模锻件的机械加工余量及公差机械加工余量一般为14mm，锻造公差一般取在0.33mm之间。,标注模锻斜度当模膛宽度b小而深度h大时，模锻斜度要取大些。内壁斜度要略大于外壁斜度(a2a1)。,标注模锻圆角半径锻件上所有转角处都应做成圆角(。一般内圆角半径（R）应大于其外圆半径（r）。,留出冲孔连皮锻件上直径小于25mm的孔，一般不锻出，或只压出球形凹穴。大于25mm的通孔，也不能直接模锻出通孔，而必须在孔内保留一层连皮。冲孔连皮的厚度s与孔径d有关，当d=3080mm时，s=48mm。,89,90,模锻圆角半径,内圆角半径R是外圆角半径r的倍,内壁斜度应比外壁斜度大一级,91,齿轮坯的模锻锻件图,92,长轴类锻件，如台阶轴、曲轴、连杆、弯曲摇臂等(图8-12)；一般为拔长、滚挤、预锻、弯曲、预锻、终锻成型。,盘类模锻件，如齿轮、法兰盘等(图8-13)。一般为镦粗、预锻、终锻成型。,模锻工步确定以后，再根据已确定的工步选择相应的制坯模膛和模锻模膛。,3.3.4.2模锻工步的确定及模膛种类的选择,93,3.3.4.3模锻成型件的结构工艺性,模锻零件必须具有一个合理的分模面，以保证模锻件易于从锻模中取出、敷料最少、锻模容易制造。零件上与锤击方向平行的非加工表面，应设计出模锻斜度。非加工表面所形成的角都应按模锻圆角设计。为了使金属容易充满模膛和减少工序，零件外形力求简单、平直和对称，尽量避免零件截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、凸起等结构。在零件结构允许的条件下，设计时尽量避免有深孔或多孔结构。在可能条件下，应采用锻-焊组合工艺，以减少敷料，简化模锻工艺。,94,修整工序:即模锻件成形后提高精度和表面质量的工序。,切边：即带飞边的模锻件终锻后切除飞边的工序。冲连皮：即带孔的锻件经终锻后，冲除孔内连皮的工序。校正：即为消除锻件在锻后产生的弯曲、扭转等变形，使之符合锻件图技术要求的工序。热处理和清理：模锻件经过修整后，一般还需通过热处理和清理。采用正火或退火，细化晶粒；清理表面缺陷或氧化皮。,95,（1）零件结构分析：零件结构合理。（2）绘制锻件图：该零件孔内应有连皮，参考有关标准和资料，选定机械加工余量、锻件公差、模锻斜度、模锻圆角等参数值，绘出锻件图。（3）确定变形工步：该锻件系盘类件，应采用镦粗终锻工步。（4）选择修整工序：需安排切边、冲连皮、校正、热处理（正火或退火）、清理等修整工序。,模锻工艺设计,96,模锻成型件的结构,截面相差过大,过扁、过薄,97,零件结构的自由锻工艺性,应避免锥形、楔形，尽量采用圆柱面或平行平面,以利于锻造。各表面交接处应避免弧线或曲线，尽量采用直线或圆，以利于锻制。应避免肋板或凸台，以利于减少余块和简化锻造工艺。大件和形状复杂的锻件，可采用锻-焊、锻-螺纹联接等组合结构，以利于锻造和机械加工。,98,自由锻件的结构工艺性,避免锥体和斜面结构,几何体间的交接处不应形成空间曲线,99,自由锻件的结构工艺性,自由锻件上不应设计出加强筋、凸台、工字形截面,截面变化大的锻件，采用组合连接,100,1错模锤头导轨的间隙过大、模具缺少平衡导锁以及模具安装不合理等原因都可能产生错模，如图所示。,2欠压即上、下模分模面未打靠，也称“锻不足”。,3局部充不满由于坯料体积过小或坯料放偏等原因致使锻件上的凸筋、外圆角等部位因模槽未充满而欠缺，这种缺陷一般无法修正。,锻造缺陷,101,4折纹由于操作不当或模槽设计不合理等原因，锻件表面产生金属重叠称为折纹。由于折纹处之金属已经氧化，因此一般无法修正。,5凹坑由于模槽中未吹除的氧化皮被压入锻件中，锻件清理后氧化皮脱落即形成凹坑或麻点。,6残留毛刺由于切边模的间隙过大或间隙不均以及切边凹模刃口变钝等原因常导致锻件切边后在分模面处出现残留毛刺。残留毛刺过大时需要砂轮磨掉。,102,2）锻造压力机模锻在压力机上对热态金属进行锻造。,液压机模锻：模锻液压机是用高压液体（通常为水或油）来驱动安装在活动横梁上的锻模进行模锻的。锻压机模锻：锻压机即热模锻机械压力机，是通过曲柄连杆机构使滑块往复运动进行模锻的。平锻机模锻：平锻机是具有镦锻滑块和夹紧滑块的卧式压力机。螺旋压力机模锻：螺旋压力机是靠主螺杆的旋转带动滑块上下运动，向上实现回程，向下进行锻打的压力机。,103,3.2.2冲压,1.冲压是使板料经分离或成形而得到制件的工艺统称。冲压设备：1）剪床把板料切成一定宽度的条料，为后续的冲压备料。2）冲床完成冲压的各道工序，产出合格的产品。,104,板料冲压,金属板料,产生分离、变形,冲压件,冲模和冲床,冲床冲压设备冲模冲压工具（分上模和下模）,105,106,2.冲压特点,1）冲压件轻、薄、刚度好；2）生产率和材料利用率高；3）成品形状可较复杂、尺寸精度高、表面质量好、质量稳定，一般无需切削加工；4）大批量生产时，产品成本低。应用：汽车、拖拉机、电机、电器、仪表仪器、轻工和日用品及国防工业生产等领域。常用的冲压材料有低碳钢、高塑性合金钢、铝和铝合金、铜和铜合金等金属板料、带料与卷料，还可加工纸板、塑料板、胶木板、纤维板等非金属板料。,107,冲裁：即利用冲模将板料以封闭或不封闭的轮廓线与坯料分离的冲压方法。即用带刃口的冲模使板料分离。,沿封闭轮廓分离（冲孔、落料等）,沿非封闭轮廓分离（切断、切口、剖切等）,冲裁,凸模,凹模,板坯,2.冲压基本工序,108,1）冲裁变形过程三个阶段：弹性变形塑性变形剪裂分离冲后断面特征：,对应各变形阶段，冲裁断面相应地分为塌角、光亮带、剪裂带和毛刺区。光亮带宽度越大，塌角越小，剪裂带的宽度和斜度越小，则剪切面的质量越好.,塌角,光亮带,剪裂带,毛刺,塌角,光亮带,剪裂带,毛刺,冲裁件断面组成示意图,冲孔件,落料件,109,2）冲裁间隙：指凹模与凸模工作部分的水平投影尺寸之差。（一般用字母Z代表双边间隙）冲裁间隙的大小直接影响冲裁件的质量、冲裁力的大小和模具寿命。冲裁间隙的影响：对断面质量：Z过大，断面质量不好；对模具寿命：Z加大，提高寿命；对冲裁力：Z加大，可减小冲裁力。,110,确定新制凸模、凹模尺寸的基本原则为：落料以凹模为基准，凹模尺寸接近于落料件的最尺寸，凸模比凹模缩小一个最小间隙值；冲孔以凸模为基准，凸模尺寸接近于冲孔件的最大尺寸，凹模比凸模放大一个最小间隙值。,模具的尺寸,冲孔：,D凸=D孔,D凹=D凸+2Z,落料：,D凹=D落料,D凸=D凹-2Z,尺寸,模具间隙过小，模具寿命下降模具间隙过大，冲件质量下降,模具间隙Z=(0.050.25)t其中t板料厚度。,111,落料凹模和冲孔凸模尺寸,落料凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小的尺寸。,冲孔凸模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大尺寸。,112,例题：1.尺寸为1000.1的落料件，其凹模刃口的尺寸应是（）A、100B、99.9C、100.1D、99.9-100.1之间都可以2.尺寸为1000.1的冲孔件，其凸模刃口的尺寸应是（）A、100B、99.9C、100.1D、99.9-100.1之间都可以,113,冲裁板料沿封闭轮廓分离的工序。（落料和冲孔）,问题：冲孔和落料有何异同？,相同：1、模具结构；2、坯料变形过程。,落料冲孔,114,合理选择间隙值Z（根据材料种类、料厚、精度要求等确定）,当断面质量要求较高时，应选较小的间隙值；当断面质量无严格要求时，应尽可能加大间隙。经验公式：Zm（m是系数，是料厚）冲裁软钢、铝合金、铜合金等软材料时：Z（68）冲裁硬钢等材料时：Z（812）冲厚板或精度较低的冲裁件时，间隙还可适当增大。,115,3）排样：,即冲裁件在板料或带料上的布置方法。排样原则：合理。目的：简化模具结构，提高材料利用率。4）提高冲裁质量的冲压工艺：当冲裁件剪断面用做工作表面或配合表面时，常采用整修、挤光、精密冲裁等冲压工艺以提高冲裁质量。,116,4、冲裁件的修整,修整模的间隙为0.0060.01mm;修整时单边切除量0.050.2mm;修整后的切面粗糙度Ra=1.250.65;尺寸精度IT6IT7.,问题：冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度达不到要求时，如何处理？,外缘修整,内孔修整,4）提高冲裁质量的冲压工艺：当冲裁件剪断面用做工作表面或配合表面时，常采用整修、挤光、精密冲裁等冲压工艺以提高冲裁质量。,117,弯曲即将板料、型材或管材在弯矩的作用下弯成具有一定曲率和角度的制件的成形方法。,1）弯曲变形过程：弹性变形塑性变形塑性弯曲板料受力：外侧受拉应力“+”；内侧受压应力“-”。外层开裂：当外b时，则产生弯裂。故应限制板料的最大弯曲变形程度（即最小弯曲半径）,同时注意毛坯下料方向，最好使板料流线方向与弯曲线垂直。,118,3）回弹：由于外力去除后弹性变形的恢复，造成工件的弯曲角度、曲率半径与模具不一致的现象。故一般在设计弯曲模时，模具角度应比成品角度略小一个回弹角度；或改进工件结构、弯曲方式及模具结构来减少回弹。,2）最小弯曲半径：即坯料弯曲时最外层纤维濒于拉裂时内表面的弯曲半径，用符号rmin表示，故在生产中：rrmin。,119,4）弯曲的分类和应用：按所用设备和工具不同，弯曲可分为压弯，拉弯和辊弯等类型。,压弯：即用凸模将坯料压入凹模弯曲成形。弯曲工艺适应性强，最常用；拉弯：是使坯料在受拉状态下沿模具弯曲成形。用于弯曲半径较大的工件；辊弯：是使坯料受辊轴旋转时摩擦力作用，连续进入辊轴间弯曲成形。常用于圆柱面和圆锥面加工。,120,弯曲问题？,弯裂、回弹,121,防止弯裂和回弹措施,防止弯裂实际弯曲半径r最小弯曲半径rmin回弹的防止改变模具尺寸，使弹复后达到零件的尺寸；改变模具的结构；拉弯。,122,拉深：也称为拉延，是使板料成形为空心件而厚度基本不变的加工方法。,拉深模与冲裁模的主要区别:,工作部分不是锋利的刃口而是圆角；,凸模与凹模的间隙显著增加，一般单侧间隙应稍大于板厚。,弹性变形塑性变形。,1）拉深变形过程：,d,d,D0,123,2）拉深系数m：即拉深变形后制件直径d与其毛坯直径D0之比。m=d/D0（m越小，表示变形程度越大）mmin为极限拉深系数：在工件不至拉裂的条件下，所能达到的最小拉深系数。多次拉深：当mmmin时，如拉深弹壳、笔帽等则要采用多次拉深。mmin=0.50.8拉深次数45次，且要求m1m2mnm=m1m2mn,124,3）拉深缺陷：拉裂、起皱,拉裂-筒壁与底部的过渡处破裂。防止措施：采用多次拉深，使用润滑剂；合理规定间隙及加大模具圆角半径。起皱-由于切向压应力过大使毛坯失稳而造成变形区折皱。防止措施：采用压边圈压紧坯料；间隙不能过大，m不能过小。,125,防止皱折,加压边圈,压边力不宜过大能压住工件不致起皱即可。,126,防止拉穿,模具结构凸凹模加工成圆角R凸mmin否则应多次拉深涂润滑剂减少摩擦,127,例题：工艺题用2501.5mm的坯料能否一次拉深成直径为50mm的拉深件？应采取那些措施才能保证正常生产？,128,其他冲压成形工艺,1）缩口：即将管件或空心制件的端部沿径向加压，使其径向尺寸缩小的加工方法。2）起伏：即在板坯或制品表面上通过局部变薄获得各种形状的凸起与凹陷的成形方法。3）翻孔：即在预先制好孔的半成品或未经制孔的板料上冲制出竖直边缘的成形方法。4）胀形：即板料或空心坯料在双向拉应力作用下，使其产生塑性变形取得所需制件的成形方法。实际生产中，应根据冲压件的形状采用多个基本工序组合，经多次冲压才能完成。,129,软模压肋,曲面压缩翻边,平面深长翻边,翻孔,130,冲压工序选择,（1）工序类型的选择：主要根据冲压件的形状、尺寸等确定。（2）工序顺序：主要根据零件的结构形状和模具类型确定。带孔平板件采用单工序模时一般先落料后冲孔，采用连续模时则须先冲孔后落料。带孔的弯曲件或拉深件应先弯曲或拉深后再冲孔，以防孔变形。形状复杂的弯曲件一般先弯两端和两侧，后弯中间部分。,131,5.模具选择,（1）模具类型的选择：按照冲模完成的工序性质可分为冲孔模、落料模、弯曲模、拉深模等，按其工序的组合程度可分为：单工序模、复合模和连续模三类。考虑因素：冲压件的形状、尺寸、精度要求和生产批量等。,132,单工序模（简单模）-只能完成一道冲压工序的冲模。特点：结构简单、制造容易，但生产效率低，适于生产小批量、低精度的冲压件。连续模（级进模）-在冲床一次行程中，在模具不同工位上同时完成多道冲压工序的冲模。特点：结构简单，生产效率高，,复合模-在冲床的一次行程中，在模具的同一工位上同时完成多道冲压工序的冲模。特点：生产效率高但模具结构复杂，通常用于冲孔与落料、落料与拉深等少量工序的复合，适合大批量生产高精度的冲压件。,133,冲裁模,连续模,简单模,134,连续模,冲孔凸模,落料凸模,凹模,导正销,复合模,凸凹模,凸模,凹模,135,（2）模具结构的选择：考虑冲压件的形状、尺寸、精度及生产批量等。1）简易模：用于新品种试制或小批量生产镶块式模；柔性模；低熔点合金模。2）高精度冲模：用于精密冲压件。,136,6.零件结构的冲压工艺性,(1)冲压件材料：应尽量选用价格较低的材料，并充分利用边角余料，以降低材料费。(2)冲压件的精度和表面质量：冲压件的精度要求不应超过冲压工艺所能达到的一般精度，以减少制模成本和工序数。,137,3.4.4.1分析冲压件的结构工艺性,对冲裁件的要求,冲裁件的形状应力求简单、对称，有利于材料的合理利用同时应避免长槽与细长悬臂结构，否则制造模具困难。,利用率高,利用率高,落料外形不合理,3.4.4冲压工艺的制定过程,零件形状与节约材料的关系,138,冲裁件的内、外形转角处，要尽量避免尖角，应以圆弧连接。以避免尖角处应力集中被冲模冲裂。,冲孔件尺寸与厚度关系合理,139,弯曲件形状应尽量对称，弯曲半径不能小于材料允许的最小弯曲半径，并应考虑材料纤维方向，以免成型过程中弯裂。,弯曲边过短不易弯成型，故应使弯曲边高度H2s。若H2s，则必须压槽，或增加弯曲边高度，然后加工去掉（如图）。,弯曲带孔件时，为避免孔的变形，孔的边缘距弯曲中心应有一定的距离（如图）。图中L1.52s。当L过小时,可在弯曲线上冲工艺孔,如对零件孔的精度要求较高，则应弯曲后再冲孔。,对弯曲件的要求,140,对拉伸件的要求,拉深件外形应简单、对称，且不宜太高。以便使拉深次数尽量少，并容易成型。,拉深件的圆角半径（如图示）应满足：rdS，R2S，r（3-5）S。否则，应增加整形工序。,拉深件的壁厚变薄量一般要求不应超出拉伸工艺壁厚变化的规律（最大变薄率约在10%18%左右）。,141,落料不超过IT10，冲孔不超过IT9，弯曲不超过IT9IT10。拉深件高度尺寸精度为IT8IT9，经整形工序后尺寸精度达T6IT7。拉深件直径尺寸精度为IT9IT10。,3.4.4.3拟订冲压工艺方案,1.选择冲压基本工序,冲压基本工序的选择，主要是根据冲压件的形状、尺寸、公差及生产批量确定的。(1)剪裁和冲裁剪裁与冲裁都能实现板料的分离。(2)弯曲(3)拉深,3.4.4.2冲压件的精度和表面质量,142,(1)对于有孔或有切口的平板零件，当采用单工序模冲裁时，一般应先落料，后冲孔（或切口）；当采用连续模冲裁时，则应先冲孔（或切口）后落料。(2)对于多角弯曲件，当采用简单弯模分次弯曲成型时，应先弯外角，后弯内角。对于孔位于变形区（或靠近变形区）或孔与基准面有较高的要求时，必须先弯曲，后冲孔。否则，都应先冲孔，后弯曲。,2.确定冲压工序的顺序与数目,143,(3)对于旋转体复杂拉深件，一般是由大到小的顺序进行拉深，或先拉深大尺寸的外形，后拉深小尺寸的内形；对于非旋转体复杂拉深件，则应先拉深小尺寸的内形，后拉深大尺寸的外形。(4)对于有孔或缺口的拉深件，一般应先拉深，后冲孔（或缺口）。对于带底孔的拉深件，有时为了减少拉深次数，当孔径要求不高时，可先冲孔，后拉深。当底孔要求较高时，一般应先拉深后冲孔，也可先冲孔，后拉深，再冲切底孔边缘达到要求。(5)校平、整形、切边工序，应分别安排在冲裁、弯曲拉深之后进行。,144,3.4.4.4确定模具类型与结构形式,根据确定的冲压工艺方案选用冲模类型，并进一步确定各零件、部件的具体结构形式。,3.4.4.5选择冲压设备,根据冲压工序的性质选定设备类型，根据冲压工序所需