1、第九講 鍛造沖壓消費 9.1 鍛造消費 9.1.1 鍛呵斥型的概念、特點和根本方法 9.1.2 鍛呵斥型過程 9.1.3 鍛呵斥型工藝和設(shè)備 9.2 沖壓消費 9.2.1 沖壓成型的概念、特點和根本方法 9.2.2 沖壓成型過程 9.2.3 沖壓成型工藝和設(shè)備.鍛培育是坯料經(jīng)加熱后用鍛錘錘擊或壓力機施加壓力，使其塑性變形以獲得一定外形、尺寸和性能鍛件的塑性成型方法。鍛造的最大特點是，在塑性變形中，能使坯料的粗晶粒破碎，疏松、孔隙被壓實、焊合，鍛件的內(nèi)部組織和性能得到較大改善。鍛造廣泛用于冶金、機械、造船、航空、航天等行業(yè)。9.1.1 鍛呵斥型的概念、特點和根本方法.鍛呵斥型的特點：1)鍛件性能

2、好，能接受大的沖擊力作用；2)鍛件接近零件的幾何外形，節(jié)約原資料;3)模鍛消費效率較高,適宜小型鍛件的大批量消費;4)靈敏性大，自在鍛適宜于單件小批量消費;5)與軋制相比，消費率、機械化和自動化程度較低。鍛呵斥型的特點.鍛造根據(jù)所運用工具和設(shè)備的不同，可分為： 自在鍛造、模型鍛造和特種鍛造三類。自在鍛造分為手工鍛、錘鍛和液壓自在鍛。 按變形特點分：開式模鍛和閉式模鍛 模型鍛造 按所用設(shè)備分：錘上模鍛、壓力機模鍛和 平鍛機模鍛。 按消費的鍛件精度分:普通模鍛和精細模鍛 鍛呵斥型的根本方法.簡稱為自在鍛，它是利用沖擊力或壓力使金屬在鍛壓設(shè)備的上、下兩個抵鐵之間直接產(chǎn)生塑性變形，金屬沿垂直于作用力的

3、方向上自在變形，獲得具有一定外形、尺寸和性能鍛件的加工方法。鍛呵斥型的根本方法：自在鍛造我國自行研制的萬噸級水壓機.分手工鍛和機器鍛造兩種.錘鍛就是利用空氣錘或蒸氣一空氣錘對放置在下抵鐵的鍛坯進展錘打以獲得所要求外形和尺寸的鍛呵斥型方法。錘鍛的根本工序有： 鐓粗、拔長、沖孔、擴孔、彎曲、錯移等。消費質(zhì)量小于500kg的鍛件.鍛呵斥型的根本方法：自在鍛造 .自在鍛根本工序 .液壓自在鍛是利用液壓機的液壓壓力對鍛坯進展壓力鍛造，以獲得所要求外形和尺寸鍛件的成型方法。液壓自在鍛與其它自在鍛相比鍛件質(zhì)量要求高，工藝過程復(fù)雜，消費費用高。 可以鍛造質(zhì)量達500t的鍛件,用于大型鍛件的加工。鍛呵斥型的根本

4、方法：液壓自在鍛.自在鍛造根本特點： 金屬流動不受工具的限制； 鍛件外形尺寸準確度低，加工余量大； 操作技術(shù)要求高，適于外形簡單鍛件的加工成型。自在鍛造：根本特點.利用高強度金屬鍛模模具使坯料在其內(nèi)受壓變形,獲得鍛件的鍛造方法稱為模鍛。 模鍛成形的典型模鍛件如以下圖所示。舉例：飛機大梁，火箭捆挷環(huán)等鍛呵斥型的根本方法：模型鍛造 按模膛功用不同，鍛模分為： 模鍛模膛、制坯模膛，此外還有 成形模膛、鐓粗臺及擊扁面等。 .根本特點： 消費率較高；金屬變形在模膛內(nèi)進展,金屬流動受工具的限制,較快獲得所需外形; 模鍛件尺寸準確度高，加工余量?。?可以鍛造出外形較復(fù)雜的鍛件,鍛件質(zhì)量小于150kg,適宜小

5、型鍛件的大批量消費; 模鍛消費可比自在鍛消費節(jié)省金屬資料,減少切削加工任務(wù)量,批量足夠下降低零件本錢.鍛呵斥型的根本方法：模型鍛造.鍛呵斥型的根本方法：模型鍛造萬噸級水壓機模鍛的飛機大梁、火箭捆挷環(huán).鍛呵斥型的根本方法：模型鍛造.把軋制工藝運用到鍛造消費中的一種新工藝。是使坯料經(jīng)過裝有圓弧形模塊的一對旋轉(zhuǎn)的軋輥時，受擠壓而變形的軋制方法。它是成形軋制縱軋的一種特殊方式。 輥鍛可用于消費連桿、麻花鉆頭、扳手 、道釘、鋤、鎬和透平葉片。 鍛呵斥型的根本方法：輥鍛.特點：具有設(shè)備構(gòu)造較簡單、消費平穩(wěn)、振動和噪音小，便于實現(xiàn)自動化、消費效率高等優(yōu)點。輥鍛變形的本質(zhì)是坯料的軋制延伸坯料部分截面變小而面的

6、幅度添加。當(dāng)截面變形較大時需求經(jīng)多次輥軋完成。 鍛呵斥型的根本方法：輥鍛.一.鍛呵斥型過程鐓粗是鍛呵斥型中最根本的工序,其作用就是減小坯料高度而增大橫截面積。1.鐓粗變形區(qū)沿坯料對稱面分為三個變形區(qū)粘著變形區(qū)、塑性流動變形區(qū)、自在變形區(qū)粘著變形區(qū)：坯料與工具接觸面的區(qū)域 由于外摩擦影響，金屬流動變形困難，且無加工硬化景象，又稱為難變形區(qū)。 9.1.2 鍛呵斥型過程.鐓粗時的變形區(qū)及金屬流動.鍛造塑性變形時，金屬的晶粒沿變形方向被拉長或壓扁，變形后晶間雜質(zhì)也沿變形方向陳列，這種按照一定方向分布的晶界雜質(zhì)稱為鍛造流線，鍛造流線使金屬的力學(xué)性能表現(xiàn)為各向異性，即不同方向上的力學(xué)性能有所不同，在機械零

7、件中應(yīng)留意：1流線與工件最大拉應(yīng)力方向一致 2流線與切應(yīng)力，沖擊力方向垂直 3沿工件外輪廓延續(xù)健分布鍛 造 流 線. 1.鐓粗變形區(qū)塑性流動變形區(qū)：坯料中心區(qū)域 由于外摩擦影響較小且受外層金屬限制，構(gòu)成有利于金屬變形的應(yīng)力形狀，變形程度較大且有加工硬化景象，又稱為易變形區(qū)，或大變形區(qū)。自在變形區(qū)：坯料不與工具相接觸的外層區(qū)域 變形不受限制，變形后呈鼓形外形，鼓形部分存在切向拉應(yīng)力，易引起側(cè)外表的縱向裂紋。 9.1.2 鍛呵斥型過程. 2.變形分布沿坯料高度方向的變形分布是不均勻的。變形的不均勻分布與外摩擦和變形區(qū)外形參數(shù)H/D(高寬比)有很大關(guān)系。當(dāng)H/D1.5時,稱為高件變形,緊縮變形未浸透

8、到鍛件內(nèi)部而產(chǎn)生外表變形,側(cè)面呈雙鼓形。當(dāng)H/D =1.01.5 時,稱為中件變形,緊縮變形逐漸浸透到鍛件內(nèi)部,側(cè)面出現(xiàn)雙鼓、無鼓到單鼓過度。 9.1.2 鍛呵斥型過程. 2.變形分布當(dāng)H/D1.0時,稱為薄件變形,緊縮變形完全浸透到鍛件內(nèi)部,中心層變形大于外表層，側(cè)面呈單鼓形。 9.1.2 鍛呵斥型過程不同高徑比坯料鍛粗之鼓形變化 . 2.變形分布沿坯料徑向的變形分布是不均勻的。與工具相接觸的外表層中間部分受端面外摩擦影響較大，變形困難，邊部影響較小，產(chǎn)生一定的變形，且部分側(cè)面金屬流動到端面上。在中心層，中部到邊部由易變形區(qū)過渡到自在變形區(qū)，摩擦的影響逐漸增大，變形程度由大到小。 9.1.2

9、 鍛呵斥型過程.鍛造力工程上常用的鍛造力P 閱歷公式P = nvndFK F為變形后工具與金屬的接觸面積； K為金屬的變形抗力，普通取1.15s nv為速度影響系數(shù) nd為摩擦和幾何外形尺寸影響系數(shù) 9.1.2 鍛呵斥型過程.消費工藝流程模鍛普通工藝流程備料加熱制坯粗鍛 加熱 模鍛切邊 冷卻熱處置外表清理 矯正防銹處置檢查 入庫 9.1.3 鍛呵斥型工藝和設(shè)備.成型制度坯料制度、溫度制度、變形制度和精整制度 坯料制度:確定坯料的種類、分量和尺寸 溫度制度:與軋制成型類同，P41 變形制度:應(yīng)確定坯料的分量和尺寸，制定變形工藝時需確定選用工具、鍛造設(shè)備的噸位并確定加熱火次。 精整制度: 9.1.

10、3 鍛呵斥型工藝和設(shè)備.鍛呵斥型設(shè)備按工具運動和傳動方式分為三類： 鍛錘鍛造機、液壓鍛造機、機械鍛造機鍛錘鍛錘是依托錘頭升高的勢能以沖擊力完成鍛呵斥型的設(shè)備。主要用于自在鍛，也用于模鍛。 9.1.3 鍛呵斥型工藝和設(shè)備.水壓機依托水壓使錘頭或上模運動完成鍛呵斥型。任務(wù)特點：液壓靜壓力，變形速度較慢；震動和噪音較小，任務(wù)條件較好。曲柄壓力機依托曲柄機構(gòu)使錘頭或上模運動完成鍛呵斥型。任務(wù)特點：機械靜壓力，變形速度較慢；震動和噪音較小，任務(wù)條件較好。 9.1.3 鍛呵斥型工藝和設(shè)備.9.2.1 沖壓成型的概念、特點和根本工序 借助沖壓模具和沖壓設(shè)備，使金屬板料在由凸模與凹模組成的沖模中產(chǎn)生分別或成形

11、的加工方法，簡稱沖壓。沖壓成型的對象多數(shù)為板材，故常稱為板料沖壓。沖壓成型普通是在室溫下進展，有時又稱冷沖壓。只需板料厚度超越810mm時采用熱沖壓;沖壓成型廣泛運用于汽車、航空、儀表、電器、國防等工業(yè)消費中。定義.9.2.1 沖壓成型的概念、特點和根本工序典型沖壓件 一.典型沖壓件 二. 1.消費率高易實現(xiàn)機械化自動化，適于大批量消費；2.成形精度高，制品尺寸穩(wěn)定，互換性好；3.資料利用率高，普通可達7085，且能耗低；4.操作簡便，設(shè)備簡單；5.可沖壓出外形復(fù)雜的零件、外表光潔、廢料較少;6.但沖模制造復(fù)雜，只需大批量消費才顯出優(yōu)越性。沖壓成型的特點 特 點. 1.常用的有低碳鋼、銅合金、

12、鋁合金、鎂合金及塑性高的合金鋼；2.制造中空杯狀和鉤環(huán)狀制品時原資料必需有足夠的塑性；3.從外形上分,有板料、條料及帶料。沖壓成型的原資料 原資料.沖壓成型主要由分別工序或成形工序組成。分別工序主要包括：剪切、沖裁。工藝性分別工序包括：修邊(切邊)、切口、剖切等。成形工序主要指：彎曲，拉深，脹形。工藝性成形工序包括：翻邊、擴口、縮口、卷邊、起伏、整形、校平、壓印等。 根本工序沖壓成型的根本工序.分別工序的分類.成型工序的分類.分別工序剪切將板材剪切成條料、塊料或具有一定外形毛坯的一種根本工序。特點是主要以剪刃為工具，切斷線不封鎖的直線或曲線?？煞譃椋浩郊簟⑿奔艏罢饎蛹?。為了獲得良好的剪切斷面，

13、可采用精細剪切。 沖壓成型的根本工序.分別工序沖裁沖裁是借助模具使板材按封鎖輪廓分別的工序。沖裁分為落料和沖孔。落料：被分別的部分為廢品，而周邊是廢料；沖孔：被分別的部分為廢料，而周邊是廢品。沖壓成型的根本工序.沖裁原理表示圖.成形工序使坯料的一部分相對于另一部分產(chǎn)生位移而不破裂的工序，如拉伸、彎曲、翻邊、脹形等拉伸利用模具使落料后得到的平板坯料變構(gòu)成開口空心零件的成形工序。沖壓成型的根本工序.成形工序彎曲將坯料的一部分相對于另一部分彎曲成一定角度零件的工序。彎曲時資料內(nèi)側(cè)受壓，而外側(cè)受拉。外側(cè)拉應(yīng)力超越坯料的抗拉強度極限時，會呵斥金屬破裂。彎曲分為：沖壓彎曲、拉伸彎曲和輥式彎曲用途：制造汽車

14、縱梁、電器儀表及家用電器外殼、自行車車把和支架等。沖壓成型的根本工序.彎曲類型及原理表示圖沖壓彎曲拉伸彎曲輥式彎曲.一.沖裁成型過程沖裁成形過程分為： 彈性變形、塑性變形和斷裂分別三個階段。彈性變形階段：凸模下行至接觸板料后，隨凸模繼續(xù)下行使板料內(nèi)應(yīng)力漸增，產(chǎn)生彈性緊縮、彎曲和拉伸變形。此時，板料內(nèi)應(yīng)力小于屈服強度。 9.2.2 沖壓成型過程.塑性變形階段：當(dāng)凸模繼續(xù)下行使板料內(nèi)應(yīng)力到達屈服強度時，板料開場產(chǎn)生塑性變形。隨著凸模不斷壓下，板料的變形、拉應(yīng)力以及加工硬化和變形抗力隨之增大，直至內(nèi)應(yīng)力到達抗拉強度。此時，在凸凹模刃口處出現(xiàn)微裂紋。斷裂分別階段：隨凸模繼續(xù)下行，已成形的裂紋沿最大剪應(yīng)

15、變速度方向向資料內(nèi)延伸，呈楔外形開展。一.沖裁成型.沖裁件的斷口具有明顯的區(qū)域特征，普通由塌角、光亮帶、剪裂帶和毛刺四個部分組成。 各區(qū)域帶的寬度與板料的塑性有關(guān)。一. 沖裁成型.沖裁模間隙是指沖裁加工時凸模與凹模間橫向間隙，用C表示。C直接影響板料和沖模的受力形狀，從而影響沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度、沖裁力和模具壽命。沖裁模間隙通常按下式選?。?C = mh h為板料厚度，m為與板料厚度和材質(zhì)相關(guān)的系數(shù)。 C值過小易產(chǎn)生擠壓毛刺，增大模具磨損。 一. 沖裁成型. h3mm，低碳鋼 m=0.060.09； 高碳鋼 m=0.080.12； 銅、鋁合金 m=0.060.09。h3mm，適當(dāng)放大m值

16、，質(zhì)量要求不高時m可放大1.5倍。一. 沖裁成型.沖裁力選用沖床噸位和設(shè)計、檢驗?zāi)＞邚姸鹊囊粋€重要根據(jù)。對于平刃模具 P = KLh P為沖裁力 /N； 為板料抗剪強度 /Mpa； L為沖裁周邊長度 /mm； h為板料厚度 /mm； K為平安系數(shù)，通常取 K=1.3 。一. 沖裁成型.直徑為D的平板坯料被拉深變構(gòu)成筒形空心零件。直徑為D的平板坯料，在拉深過程中，其與凸模相接觸的部分根本不變形，厚度也根本不變，它構(gòu)成拉深件的筒底。非筒底的部分在切應(yīng)力和徑向拉應(yīng)力作用下被強迫拉入凸凹模的間隙產(chǎn)生塑性變形構(gòu)成筒壁。筒壁與筒底間過渡處變薄較嚴重。二. 拉伸(深)成型.拉深過程表示圖.拉深系數(shù)m = d

17、/Dd拉深件直徑、 D坯料直徑，是衡量拉深成型中資料變形程度大小的目的。m值越小變形程度越大，導(dǎo)致破裂能夠性越大。 通常取 m =0.50.8。為了防止破裂景象，往往采取多次拉深。m1m2mn= mmnm2m1二. 拉伸(深)成型.筒形件的多次拉深過程表示圖.沖壓成型過程中，同時或先后包含兩種或兩種以上沖壓根本工序的成形方式稱為復(fù)合成形。盒形件成形屬于拉深彎曲復(fù)合成形；無底錐形件成形屬于拉深翻邊復(fù)合成形。球形件成形屬于脹形拉深復(fù)合變形。對于拉深脹形復(fù)合成形，常用拉深復(fù)合度或脹形復(fù)合度表示拉深或脹形在整個成形中的比例。三. 復(fù)合成型.一.沖壓件的消費工藝過程： 包括備料、各種沖壓工序和必要的輔助

18、工序如退火、酸洗、外表處置等。有時還需配合一些非沖壓工序如切削、焊接或鉚接等才干完成一個沖壓件的全部制造過程。 編制沖壓工藝規(guī)程的義務(wù)，是根據(jù)沖壓件的特點、消費批量、現(xiàn)有設(shè)備和消費才干作出合理工序的安排，并找出技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理的工藝方案。 9.2.3 沖壓成型工藝和設(shè)備.沖壓件的工藝分析技術(shù)上根據(jù)產(chǎn)品圖紙，分析沖壓件的構(gòu)造、外形特點、尺寸公差和資料性能等；經(jīng)濟上根據(jù)消費批量，分析產(chǎn)品本錢、經(jīng)濟效益。 一.沖壓成型工藝. 沖裁件的外形應(yīng)力求簡單、對稱，有利于資料的利用(以下圖)。同時應(yīng)防止長槽與細長的懸臂構(gòu)造(以下圖)，否那么模具制造困難；沖裁件的內(nèi)外轉(zhuǎn)角處要盡量防止尖角，應(yīng)園弧銜接以免尖

19、角處應(yīng)力集中而被沖模沖裂。沖壓件外形和尺寸.彎曲件外形應(yīng)盡量對稱，彎曲半徑不能小于資料允許的最小半徑，并思索資料纖維方向以避成形過程中彎裂。拉深件外形應(yīng)簡單、對稱且不宜太高，以使拉深次數(shù)盡量少并易于成形。拉深件的壁厚變薄量，普通不應(yīng)超出拉深工藝壁厚變化的規(guī)律(最大變薄率約為10%18%)。沖壓件外形和尺寸. 2沖壓件精度 沖裁件、彎曲件、拉深件的精度、尺寸公差 3消費批量 消費量大：大批延續(xù)模和高效沖壓設(shè)備中小批單工序?；驈?fù)合模，以降低模具制造費用。 沖壓件的精度和消費批量.2.確定沖壓件的最正確工藝方案 工序性質(zhì)、沖壓次數(shù)和順序以及工序組合方式3.確定模具的構(gòu)外型式 簡單模、復(fù)合模、延續(xù)模4.合理選擇沖壓設(shè)備 選擇沖壓設(shè)備類型和噸位。5.編寫工藝文件和設(shè)計計算闡明書。 一.沖壓成型工藝.剪床和沖床剪床用來把板料剪切成一定寬度的條料，以供下一步的沖壓工序用。沖床用