《金属工艺学》(52学时)总19～22(第三篇)

1、1第三篇 金属塑性加工第第 三三 章章 冲冲 压压金属工艺学金属工艺学 答疑信箱：答疑信箱：2板料冲压：利用冲模使板料产生板料冲压：利用冲模使板料产生分离分离或或成形成形的加工方法。的加工方法。 一般冷态下成形，一般冷态下成形，810mm810mm时，才热态成形。时，才热态成形。1.1.应用：广泛，航天、航空、汽车、仪表应用：广泛，航天、航空、汽车、仪表2.2.特点：特点：（1 1）可冲压出成形复杂的工件，废料少；）可冲压出成形复杂的工件，废料少；（2 2）产品有高的精度和较低的表面粗糙度，互换性好；）产品有高的精度和较低的表面粗糙度，互换性好；（3 3）冲压工件质量轻，材料消耗少，强度、刚度

2、高；）冲压工件质量轻，材料消耗少，强度、刚度高；（4 4）操作简单，便于自动化，生产率高；）操作简单，便于自动化，生产率高；（5 5）模具复杂，成本高，仅适于大批量生产。）模具复杂，成本高，仅适于大批量生产。概述 金属工艺学金属工艺学 答疑信箱：答疑信箱：33.3.原材料要求：原材料要求： 有良好的塑性：常用低碳钢、铝合金、铜有良好的塑性：常用低碳钢、铝合金、铜合金、镁合金、塑性高的合金钢。合金、镁合金、塑性高的合金钢。4.4.设备：设备：（1 1）剪床：一般多用于下料，剪料。）剪床：一般多用于下料，剪料。 剪床又分为：剪床又分为：n斜刃剪：下厚料（刃斜斜刃剪：下厚料（刃斜2 25 5）n平刃

3、剪：下普通料，质量较斜刃剪下料好；平刃剪：下普通料，质量较斜刃剪下料好；n圆盘剪：下普通卷带料。圆盘剪：下普通卷带料。金属工艺学金属工艺学 答疑信箱：答疑信箱：4剪剪床床金属工艺学金属工艺学 答疑信箱：答疑信箱：5剪剪床床金属工艺学金属工艺学 答疑信箱：答疑信箱：6（2 2）冲床：用于冲压主要设备。）冲床：用于冲压主要设备。分类方法较多：分类方法较多：n以结构形式分：开式、闭式；以结构形式分：开式、闭式；n以连杆数分：单点式、双点式、四点式；以连杆数分：单点式、双点式、四点式；n以曲轴形式分：纵放式、横放式；以曲轴形式分：纵放式、横放式；n以工作台结构形式分：固定工作台式、可倾以工作台结构形式

4、分：固定工作台式、可倾工作台式、升降工作台式；工作台式、升降工作台式；（3 3）压力机：用于冲压大件设备）压力机：用于冲压大件设备金属工艺学金属工艺学 答疑信箱：答疑信箱：7 a） 外形图 b）传动简图 1工作台 2导轨 3床身 4电动机 5连杆 6制动器 7曲轴 8离合器 9飞轮 10V形带 11滑块 12踏板 13拉杆 金属工艺学金属工艺学 答疑信箱：答疑信箱：8冲冲床床金属工艺学金属工艺学 答疑信箱：答疑信箱：9油压机油压机金属工艺学金属工艺学 答疑信箱：答疑信箱：10液压机液压机金属工艺学金属工艺学 答疑信箱：答疑信箱：11分离分离工序：使坯料的一部分相对于另一部分产生分离工序：使坯料

5、的一部分相对于另一部分产生分离的工序，如冲裁、修整、切断、剖切等。的工序，如冲裁、修整、切断、剖切等。（一）落料及冲孔（统称冲裁）（一）落料及冲孔（统称冲裁） 落料落料落下部分为成品。落下部分为成品。 冲孔冲孔落下部分为废品。落下部分为废品。 1 1、冲裁变形过程、冲裁变形过程 (1)(1)弹性变形阶段弹性变形阶段(2)(2)塑性变形阶段塑性变形阶段(3)(3)断裂分离阶段断裂分离阶段 一、分离工序一、分离工序 金属工艺学金属工艺学 答疑信箱：答疑信箱：122 2 凸凹模间隙：凸凹模间隙： 间隙大小影响断面质量、模具寿命、卸料力、间隙大小影响断面质量、模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的

6、尺寸精度。推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。间隙大：间隙大：1 1）材料拉应力大，塑性变形阶段结束早；）材料拉应力大，塑性变形阶段结束早；2 2）冲下来的材料亮带小，剪裂带、毛刺大；）冲下来的材料亮带小，剪裂带、毛刺大；3 3）卸料力和推件力小；）卸料力和推件力小；间隙小：间隙小：1 1）压应力大、拉应力小，能抑制裂纹；）压应力大、拉应力小，能抑制裂纹；2 2）凸模刃口裂纹比正常向外，毛刺增大；）凸模刃口裂纹比正常向外，毛刺增大；3 3）凸模与冲孔、凹模与落料之间摩擦增大；）凸模与冲孔、凹模与落料之间摩擦增大；4 4）会降低模具寿命；）会降低模具寿命； 金属工艺学金属工艺学 答疑信箱：答疑信箱

7、：13冲裁件断面质量冲裁件断面质量要求较高时，选较小间隙要求较高时，选较小间隙冲裁件断面质量冲裁件断面质量无严格要求时，选较大间隙无严格要求时，选较大间隙 一般一般 C=mC=m（代表板厚）代表板厚） 或（或（510%510%） （代表板厚）代表板厚） 3 3 凸凹模刃口尺寸确定：凸凹模刃口尺寸确定： 冲孔模：先以凸模为基准；冲孔模：先以凸模为基准； 再加上间隙，设计凹模再加上间隙，设计凹模 落料模：先以凹模为基准；落料模：先以凹模为基准； 再减去间隙，设计凸模再减去间隙，设计凸模金属工艺学金属工艺学 答疑信箱：答疑信箱：14 4 4 冲裁件的排样：冲裁件的排样：排样合理，可提高材料利用率。排

8、样合理，可提高材料利用率。常用排样：常用排样：无搭边排样无搭边排样，有搭边排样有搭边排样。无搭边排样：落料件形状的一个边作为另一个无搭边排样：落料件形状的一个边作为另一个落料件边缘，材料利用率高，但尺寸不准，落料件边缘，材料利用率高，但尺寸不准，毛刺不在同一平面上。毛刺不在同一平面上。有搭边排样：各落料件之间有一定尺寸的搭边，有搭边排样：各落料件之间有一定尺寸的搭边，毛刺小，在同一平面上，各零件尺寸准，但毛刺小，在同一平面上，各零件尺寸准，但费材料。费材料。金属工艺学金属工艺学 答疑信箱：答疑信箱：15（二）（二） 修整：修整：利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属，以利用修整模沿冲裁件外

9、缘或内孔刮削一薄层金属，以切掉普通冲裁时在冲裁件断面上存留的剪裂带、毛切掉普通冲裁时在冲裁件断面上存留的剪裂带、毛刺，提高冲裁件的尺寸精度和降低表面粗糙度。刺，提高冲裁件的尺寸精度和降低表面粗糙度。外缘修整：修冲裁件外形外缘修整：修冲裁件外形内缘修整：修冲裁件内孔内缘修整：修冲裁件内孔与切削加工相似，间隙小，也可采用负间隙，凸模大与切削加工相似，间隙小，也可采用负间隙，凸模大于凹模，利用凹模与工件之间的作用加工。于凹模，利用凹模与工件之间的作用加工。精度达精度达 IT6IT7 IT6IT7 表面粗糙度为表面粗糙度为Ra0.81.6m Ra0.81.6m （三）（三） 切断：切断：用剪床或冲模把

10、板料沿不封闭轮廓进行分离的工序用剪床或冲模把板料沿不封闭轮廓进行分离的工序剪切：大板料剪成条料剪切：大板料剪成条料冲模：生产简单、精度要求不高的平板件冲模：生产简单、精度要求不高的平板件金属工艺学金属工艺学 答疑信箱：答疑信箱：16二二 、变形工序、变形工序变形工序：是使坯料一部分相对于另一部分产生位移变形工序：是使坯料一部分相对于另一部分产生位移而不破裂的工序，如拉深、弯曲、翻边、成型等。而不破裂的工序，如拉深、弯曲、翻边、成型等。 （ 一一 ）拉深）拉深 1 1 拉深过程：拉深过程： 1 1） D D直径平板放在凹模上。直径平板放在凹模上。 2 2） 凸模向下运动，板料被拉入凸、凹模的凸模

11、向下运动，板料被拉入凸、凹模的 间隙中，形成中空的零件。间隙中，形成中空的零件。底部金属一般不变形，厚度基本不变，但环形部分金底部金属一般不变形，厚度基本不变，但环形部分金属切向受压属切向受压, ,形成拉深件的直壁，厚度有所减少。形成拉深件的直壁，厚度有所减少。这也是为何冲压常要求塑性好的材料。这也是为何冲压常要求塑性好的材料。金属工艺学金属工艺学 答疑信箱：答疑信箱：1722 拉深的废品形式：拉裂、起皱。拉深的废品形式：拉裂、起皱。 A. A.拉裂拉裂 拉裂影响因素：拉裂影响因素：（1 1） 凸凹模圆角半径：凸凹模圆角半径：r r凹凹=10S =10S r r凸凸= =（0.610.61）r

12、 r凹凹（2 2） 凸凹模间隙：凸凹模间隙： Z= Z=（1.11.21.11.2）S S （3 3） 拉深系数拉深系数m m ：（：（m=d/D m=d/D 衡量拉深变形程度）衡量拉深变形程度）n m0.50.8 m0.50.8 若若m m过小，则采用多数拉深过小，则采用多数拉深n 两次拉深之间退火两次拉深之间退火, ,消除加工硬化，消除加工硬化，（4 4） 润滑：加润滑剂，减小摩擦，降低拉力，减小润滑：加润滑剂，减小摩擦，降低拉力，减小模具磨损。模具磨损。金属工艺学金属工艺学 答疑信箱：答疑信箱：18B.B.起皱：起皱： 起皱后成品不规整，起皱后坯料进不了凹模，起皱后成品不规整，起皱后坯料

13、进不了凹模，在凹模入口处拉裂，若能拉入，产品侧壁有在凹模入口处拉裂，若能拉入，产品侧壁有痕迹。痕迹。影响因素：（影响因素：（1 1）t/D t/D 小，起皱；小，起皱； （2 2）m m 小，起皱；小，起皱；3.3. 旋压旋压 方法方法 图图3-49/P1333-49/P133旋压法可生产拉深件，不用冲模，变形小，能旋压法可生产拉深件，不用冲模，变形小，能生产大型封头。生产大型封头。金属工艺学金属工艺学 答疑信箱：答疑信箱：19（二）（二） 弯曲：弯曲：坯料的一部分相对于另一部分弯曲成一定角度的工序坯料的一部分相对于另一部分弯曲成一定角度的工序1 1 受力：受力： 外侧受拉，内侧受压，外侧受拉

14、，内侧受压，ttbb，外侧拉裂，外侧拉裂 板厚板厚 S r S r 则则t t 易裂易裂2 2 最小弯曲半径最小弯曲半径 r rmin=min=（0.2510.251）S S 3 3 弯曲方向：弯曲方向：尽可能使弯曲线与毛坯的纤维方向垂直。尽可能使弯曲线与毛坯的纤维方向垂直。4 4 回弹：回弹： 回弹现象角度回弹现象角度 0 01010 防止方法：防止方法：（1 1）弯曲的模具角度小一个回弹角）弯曲的模具角度小一个回弹角（2 2）弯曲时两端加拉力。）弯曲时两端加拉力。金属工艺学金属工艺学 答疑信箱：答疑信箱：20（三）（三） 翻边翻边翻边：在带孔的平坯上用扩孔的方法获得凸缘翻边：在带孔的平坯上

15、用扩孔的方法获得凸缘的工序。的工序。翻边模圆角半径选取：翻边模圆角半径选取： r r凸凸= =（4949）t t翻边系数翻边系数k k0 0选取：选取： k k0 0=d=d0 0/d/d11 （镀锡铁皮（镀锡铁皮k k0 00.650.7 0.650.7 酸洗钢酸洗钢 k k0 0 0.680.72 0.680.72） 若若k0 k0 过小，可先拉深过小，可先拉深-冲孔冲孔-翻边翻边（四）（四） 成形成形 （胀形）（胀形） 局部变形局部变形 制造加强筋制造加强筋 局部直径扩大局部直径扩大金属工艺学金属工艺学 答疑信箱：答疑信箱：21补充材料：补充材料：冲模的分类冲模的分类常见冲模的分类有三种

16、：常见冲模的分类有三种：（一）（一） 简单冲模简单冲模： 一次冲程只完成一个工序。一次冲程只完成一个工序。（二）（二） 连续冲模连续冲模：连模具不同部位，一次冲程能完：连模具不同部位，一次冲程能完成几道工序。通常一次行程可生产一个零件。成几道工序。通常一次行程可生产一个零件。ExEx：垫片生产：垫片生产：-先冲孔、后落料。先冲孔、后落料。（三）（三） 复合冲模复合冲模：在模具的同一部分上同时完成几：在模具的同一部分上同时完成几道工序。道工序。常用于产量大、精度要求高的冲压件。常用于产量大、精度要求高的冲压件。通常一次行程可生产一个零件，零件较复杂。通常一次行程可生产一个零件，零件较复杂。金属工

17、艺学金属工艺学 答疑信箱：答疑信箱：22 简单冲模及其工作原理简单冲模及其工作原理 11凸模凸模 22凹模凹模 33上模板上模板 44下模板下模板 55横柄横柄 66压板压板 7 7一压一压板板 88卸料板卸料板 99导板导板 1010定位销定位销 1111套筒套筒 1212导柱导柱金属工艺学金属工艺学 答疑信箱：答疑信箱：23 连续冲模连续冲模 11落料凸模落料凸模 22定位销定位销 33落料凹模落料凹模 44冲孔凸模冲孔凸模 55冲冲孔凹模孔凹模 66卸料板卸料板 77坯料坯料 88成品成品 99废料废料金属工艺学金属工艺学 答疑信箱：答疑信箱：24 落料及拉深复合冲模落料及拉深复合冲模

18、11凸凹模；凸凹模；22拉深凸模；拉深凸模； 33压板压板( (卸料器卸料器) )；44落料凹模；落料凹模；55顶出器；顶出器；66条料；条料； 77挡料销；挡料销； 88坯料；坯料； 99拉深件；拉深件； 1010零件；零件； 1111切余材科切余材科 金属工艺学金属工艺学 答疑信箱：答疑信箱：25 （一）、冲压件的形状及尺寸（一）、冲压件的形状及尺寸 1 1、对落料件和冲压件的要求、对落料件和冲压件的要求 (1)(1)落料件的外形和冲孔件的孔形应简单、对称尽量落料件的外形和冲孔件的孔形应简单、对称尽量用圆形、用圆形、矩形避免长槽或细长悬臂结构。注意排样，提高矩形避免长槽或细长悬臂结构。注意

19、排样，提高利用率。利用率。三、三、冲压件的结构工艺性冲压件的结构工艺性 金属工艺学金属工艺学 答疑信箱：答疑信箱：26(2)(2)冲裁件的结构尺寸（如孔径、孔距）必须考冲裁件的结构尺寸（如孔径、孔距）必须考虑材劳的厚度。虑材劳的厚度。(3)(3)冲裁件上的直线与直线、曲线与直线的交界冲裁件上的直线与直线、曲线与直线的交界处，均用圆弧连接。最小园角半径如表处，均用圆弧连接。最小园角半径如表3-33-3。金属工艺学金属工艺学 答疑信箱：答疑信箱：272 2、对弯曲件的要求、对弯曲件的要求曲件形状应尽量对称，弯曲半径大于最小半径。曲件形状应尽量对称，弯曲半径大于最小半径。弯曲边弯曲边H H 22，可

20、以先弯好后再切去。，可以先弯好后再切去。为防止孔变形，孔的位置为防止孔变形，孔的位置LL（1.51.5 2 2）金属工艺学金属工艺学 答疑信箱：答疑信箱：28本章小结：本章小结：n冲压的特点、应用；冲压的特点、应用；n分离工序种类、冲裁变形基本过程；分离工序种类、冲裁变形基本过程；n冲裁凸凹模间隙、刃口尺寸确定；冲裁凸凹模间隙、刃口尺寸确定； （重点）（重点）n变形工序种类、拉深变形基本过程；变形工序种类、拉深变形基本过程；n拉深变形凸凹模间隙、刃口圆角半径、拉深系拉深变形凸凹模间隙、刃口圆角半径、拉深系数、尺寸确定；数、尺寸确定； （重点）（重点）（注意与冲裁对比）（注意与冲裁对比）n弯曲、

21、翻边、成形的概念与用途；弯曲、翻边、成形的概念与用途； n冲压件结构工艺性及典型结构。冲压件结构工艺性及典型结构。 （重点）（重点）29 第三篇第三篇 金属塑性加工金属塑性加工第四章第四章 特种塑性加工方法简介特种塑性加工方法简介金属工艺学金属工艺学 答疑信箱：答疑信箱：30一、精密模锻一、精密模锻精密模锻：是在模锻设备上锻造出形状复杂、高精度锻精密模锻：是在模锻设备上锻造出形状复杂、高精度锻件的锻造工艺。件的锻造工艺。锻件精度：锻件精度：IT15IT15IT12IT12、Ra3.2Ra3.21.6m1.6m。措施措施: :(1)(1)精确计算原始坯料的尺寸；精确计算原始坯料的尺寸；(2)(2

22、)精细清理坯料表面氧化皮、脱碳层及其它缺陷等；精细清理坯料表面氧化皮、脱碳层及其它缺陷等；(3)(3)无氧化或少氧化加热法；无氧化或少氧化加热法； (4)(4)精锻模膛的精度必须比锻件精度高两级；精锻模膛的精度必须比锻件精度高两级；(5)(5)要很好地注意冷却锻模和锻压中进行润滑。要很好地注意冷却锻模和锻压中进行润滑。设备：设备：如曲柄压力机、摩擦压力机、高速锤等。如曲柄压力机、摩擦压力机、高速锤等。金属工艺学金属工艺学 答疑信箱：答疑信箱：31二二 、 零件挤压零件挤压挤压挤压是使坯料在挤压模内受压被挤出模孔而变形的加工方法。是使坯料在挤压模内受压被挤出模孔而变形的加工方法。 金属流动方向与

23、凸模运动方向金属流动方向与凸模运动方向, ,挤压可分为挤压可分为: :(1)(1)正挤压正挤压金属的流动方向与凸模运动方向相同金属的流动方向与凸模运动方向相同; ;(2)(2)反挤压反挤压金属的流动方向与凸模运动方向相反金属的流动方向与凸模运动方向相反; ;(3)(3)复合挤压复合挤压(4)(4)径向挤压径向挤压金属流动方向与凸模运动方向呈金属流动方向与凸模运动方向呈9090挤压温度不同分为挤压温度不同分为: :(1)(1)热挤压热挤压 变形的温度高于再结晶温度。变形的温度高于再结晶温度。 (2)(2)冷挤压冷挤压 变形的温度低于再结晶温度。变形的温度低于再结晶温度。(3)(3)温挤压温挤压

24、温度介于室温和再结晶温度之间温度介于室温和再结晶温度之间(100(100800)800)。金属工艺学金属工艺学 答疑信箱：答疑信箱：32挤压特点挤压特点: : (1) (1)挤压时金属坯料处于三向受压状态挤压时金属坯料处于三向受压状态, ,可提高金属可提高金属坯料的塑性坯料的塑性 。(2)(2)可制形状复杂、深孔、薄壁和异型断面的零件。可制形状复杂、深孔、薄壁和异型断面的零件。(3)(3)挤压零件的精度可达挤压零件的精度可达IT7IT7IT6,IT6,表面粗糙度值可达表面粗糙度值可达Ra3.2Ra3.20.4m,0.4m,从而可达到少、无屑加工的目的。从而可达到少、无屑加工的目的。(4)(4)

25、挤压变形后挤压变形后, ,零件内部的纤维组织基本上是沿零件零件内部的纤维组织基本上是沿零件外形分布而不被切断外形分布而不被切断, ,从而提高了零件的力学性能。从而提高了零件的力学性能。(5)(5)节省原材料。其材料利用率可达节省原材料。其材料利用率可达70%,70%,生产率也较生产率也较高高, ,比其它锻造方法提高几倍。比其它锻造方法提高几倍。金属工艺学金属工艺学 答疑信箱：答疑信箱：33三、零件轧制三、零件轧制 分类：根据轧辊轴线与坯料轴线方向的不同分类：根据轧辊轴线与坯料轴线方向的不同, ,轧制分为纵轧制分为纵轧、横轧、斜轧、楔横轧等几种轧、横轧、斜轧、楔横轧等几种 ：（一）（一） 纵轧：纵轧： 轧辊轴线与坯料轴线互相垂直。轧辊轴线与坯料轴线互相垂直。生产锻件种类生产锻件种类: :n(1)(1)扁断面的长杆件扁断面的长杆件: :如板手、活动扳手、链环等。如板手、活动扳手、链环等。n(2)(2)不变形头部、而沿长度方向横截面面积递减的锻件不