武漢理工現(xiàn)代材料成型技術(shù)知識(shí)要點(diǎn)(2014-05)

1、第一篇板材成形工藝知識(shí)要點(diǎn)第1章沖壓技術(shù)基礎(chǔ)第2章沖壓成形的特點(diǎn)與基本規(guī)律1，沖壓是一種通過(guò)模具對(duì)板材施加壓力或拉力，使板材塑性成形，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，因此也稱(chēng)冷沖壓。沖壓工藝的原材料一般為板材或帶材，故也稱(chēng)板材沖壓。2，沖壓工藝可以分成分離工序和成型工序兩大類(lèi)。3，沖壓工藝與厚度變化及破壞形式的關(guān)系類(lèi)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(lèi)拉應(yīng)力變薄破裂2壓縮類(lèi)壓應(yīng)力變厚起皺3剪切類(lèi)切應(yīng)力不變切斷分離4.n值、r值與成形性能的關(guān)系 加工硬化（應(yīng)變強(qiáng)化）：使金屬的強(qiáng)度指標(biāo)(如屈服強(qiáng)度

2、、硬度)提高、塑性指標(biāo)(如延伸率)降低的現(xiàn)象，也為冷作硬化。 硬化指數(shù)n：,反映了板材的變形強(qiáng)化能力。是均勻應(yīng)變值.n值大，可推遲失穩(wěn)點(diǎn)到來(lái)，對(duì)拉伸工藝有利.塑性應(yīng)變比r：產(chǎn)生均勻變形階段的拉伸試樣寬度與厚度上的真實(shí)應(yīng)變之比。反映了板材由于各向異性，板平面方向與板厚方向的變形能力差異。r=1各向異性，r1各向異性。r1平面方向易變形， r1厚度方向易變形 n值反映拉伸類(lèi)工藝的成形性能，r值反映壓縮類(lèi)工藝的成形性能5.沖壓成形中毛坯的區(qū)域分析塑性變形區(qū)應(yīng)力狀態(tài)滿足屈服準(zhǔn)則的區(qū)域（正在產(chǎn)生塑性變形的區(qū)域）不變形區(qū)沒(méi)有滿足屈服準(zhǔn)則的區(qū)域（不會(huì)產(chǎn)生塑性變形）已變形區(qū)已經(jīng)完成了塑性變形的區(qū)域待變形區(qū)暫不

3、變形的區(qū)域傳力區(qū)將沖模的作用力傳遞給變形區(qū)的區(qū)域沖壓成形過(guò)程是不斷變化的連續(xù)過(guò)程，各個(gè)區(qū)域之間可以相互轉(zhuǎn)化。6.模具分類(lèi)( 根據(jù)工序組合程度分類(lèi))單工序模在壓力機(jī)的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具。復(fù)合模只有一個(gè)工位，在壓力機(jī)的一次行程中，在同一工位上同時(shí)完成兩道或以上沖壓工序的模具。級(jí)進(jìn)模在毛坯的送進(jìn)方向上，具有兩個(gè)或更多的工位，在壓力機(jī)的一次行程中，在不同的工位上，完成兩道或以上沖壓工序的模具（也稱(chēng)連續(xù)模）。7 模具零件構(gòu)成通常模具是由二類(lèi)零件組成：工藝零件這類(lèi)零件直接參與工藝過(guò)程的完成并和坯料有直接接觸。包括有工作零件、定位零件、卸料與壓料零件等。結(jié)構(gòu)零件這類(lèi)零件不直接參與完成工藝過(guò)

4、程，也不和坯料有直接接觸，只對(duì)模具完成工藝過(guò)程起保證作用，或?qū)δ＞吖δ芷鹜晟谱饔?。包括有?dǎo)向零件、緊固零件(或加上標(biāo)準(zhǔn)件及其它零件)等。并不是所有的沖模都必須具備上述五(或六種)零件，尤其是單工序模。但是工作零件和必要的固定零件等是不可缺少的，同時(shí)，有些零件具有多重功能。 第3-4章沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)1沖裁變形分離過(guò)程大致可分為3個(gè)階段。彈性變形階段, 塑性變形階段,斷裂分離階段落料：沿封閉曲線將板料分離（分離下來(lái)的部分為零件，余下部分為廢料）的沖壓工序。沖孔：沿封閉曲線將板料分離（分離下來(lái)的部分為廢料，余下部分為零件）的沖壓工序。2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

5、刺3降低沖裁力的方法:階梯凸模沖裁, 斜刃口沖裁，加熱沖裁。 4.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.5. 1) 剛性卸料裝置，適用于沖制材料厚度0.8mm的帶料或條料。2) 彈性卸料裝置，常用于沖裁料厚小于1.5mm的板料6. 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(chēng)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(chēng)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(chēng)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)，凹模刃

6、口的標(biāo)稱(chēng)尺寸應(yīng)比凸模大一個(gè)最小合理間隙。 7.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。 8.模具工作部分尺寸及公差的計(jì)算方法可分為兩類(lèi)。.凸模與凹模分開(kāi)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.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。9.搭邊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(chēng)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

7、而沖裁出的廢品。 10.結(jié)構(gòu)廢料由于工件結(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(chēng)為結(jié)構(gòu)廢料，它決定于工件的形狀，一般不能改變。11.工藝廢料 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(chēng)為工藝廢料，它決定于沖壓方式和排樣方式。12.沖裁間隙對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和模具壽命的影響13.壓力中心的計(jì)算第5-6章 彎曲工藝與模具設(shè)計(jì)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五種等2.彎曲變形的特點(diǎn)：變形區(qū)內(nèi)，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

8、而縮短 1) 應(yīng)變狀態(tài)(1) 長(zhǎng)度方向(切向)：外側(cè)伸長(zhǎng)應(yīng)變，內(nèi)側(cè)壓縮應(yīng)變。(2) 厚度方向(徑向)：板料外側(cè)厚度方向?yàn)閴嚎s應(yīng)變；板料內(nèi)側(cè)厚度方向?yàn)樯扉L(zhǎng)應(yīng)變。(3) 寬度方向(軸向)：窄板彎曲(b/t3)時(shí)外側(cè)為壓縮應(yīng)變，內(nèi)側(cè)為伸長(zhǎng)應(yīng)變；寬板彎曲(b/t3)時(shí)外側(cè)內(nèi)側(cè)方向的應(yīng)變近似為零。2) 應(yīng)力狀態(tài)(1) 長(zhǎng)度方向(切向)：外側(cè)受拉應(yīng)力，內(nèi)側(cè)受壓應(yīng)力。(2) 厚度方向(徑向)：外側(cè)內(nèi)側(cè)都為壓應(yīng)力。(3) 寬度方向(軸向)：窄板彎曲(b/t3)時(shí)內(nèi)側(cè)外側(cè)的應(yīng)力均可忽略為零；寬板彎曲(b/t3)時(shí)外側(cè)產(chǎn)生拉應(yīng)力，內(nèi)側(cè)產(chǎn)生壓應(yīng)力。 窄板彎曲是三維應(yīng)變、平面應(yīng)力狀態(tài)；寬板彎曲是三維應(yīng)力、平面應(yīng)變狀態(tài)

9、。3.應(yīng)力中性層4.應(yīng)變中性層5.初始幾何中層面6.彎曲時(shí)的主要質(zhì)量問(wèn)題有：拉裂、截面畸變、翹曲及回彈第7-8章 拉深工藝與模具設(shè)計(jì)1.拉深 是利用模具使平板毛坯變成為開(kāi)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； 壁部向底部轉(zhuǎn)角稍上處，則出現(xiàn)嚴(yán)重變薄，甚至斷裂。2.拉深缺陷：斷裂，起皺3.拉深系數(shù) m，極限拉深m 拉深次數(shù)n.4.毛坯劃分為5個(gè)區(qū)域： 平面凸緣區(qū)(13，有R0.61Rt), . 凸緣圓角區(qū), 筒壁區(qū), 底部圓角區(qū), 筒底部分 5.帶凸緣圓筒形件的

10、拉深窄凸緣() 寬凸緣()6.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7.反拉深8.防止起皺的方法 （(1)壓邊，(2) 采用錐形凹模 (3) 采用拉深筋）第9章 板材的其它成形工藝9.1 翻邊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。2).按工藝特點(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(lèi)翻邊、壓縮類(lèi)翻邊以及屬于體積成形的變薄翻邊等。3).伸長(zhǎng)類(lèi)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

11、孔翻邊和外緣翻邊中的內(nèi)曲翻邊等。4).壓縮類(lèi)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。如外緣翻邊中的外曲翻邊。5).非圓孔翻邊通常是由伸長(zhǎng)類(lèi)翻邊、壓縮類(lèi)翻邊和彎曲組合起來(lái)的復(fù)合成形9.2 脹形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。9.3 縮口縮口將管坯或預(yù)先拉伸好的圓筒形件通過(guò)縮口模將其口部直徑縮小。9.4 旋壓旋壓將平板或空心板料

12、毛坯固定在胎具上，隨同胎具旋轉(zhuǎn)的同時(shí)用趕棒碾壓毛坯使其逐漸貼緊胎具，從而獲得要求的旋轉(zhuǎn)體制件。也稱(chēng)為趕形。第二篇體積成型工藝與模具設(shè)計(jì)第1章 熱鍛成型基礎(chǔ)1，鍛造利用鍛壓設(shè)備，通過(guò)工具和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(lèi)與特點(diǎn)分類(lèi)：1) 按溫度 熱鍛，溫鍛，冷鍛2) 按設(shè)備和工具 手工鍛造，機(jī)器鍛造（自由鍛，模鍛，胎模鍛，特種鍛造）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)（如曲軸）； 生產(chǎn)率高(如螺釘)。3，鍛造生產(chǎn)用原材料及下料鋼錠與鋼坯剪床下料，沖床下料4，鍛造加熱加熱目的：提高塑性，降低變形抗力。加熱方法

13、：火焰加熱，電加熱。加熱缺陷：五種，氧化、脫碳、過(guò)熱、過(guò)燒、裂紋 過(guò)熱：在高溫下停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)晶粒粗大 過(guò)燒：加熱溫度過(guò)高，晶界局部熔化，致命缺陷5，鍛造溫度范圍始鍛溫度終鍛溫度 始鍛溫度確定必須無(wú)過(guò)燒終鍛溫度過(guò)高則鍛件晶粒粗大，過(guò)低則加工硬化嚴(yán)重易打裂。6，加熱速度最大可能加熱速度（/h）（mm/min）爐子能力允許加熱速度 材料承受能力7，冷卻缺陷： 1）裂紋（溫度應(yīng)力，組織應(yīng)力，殘余應(yīng)力）2）白點(diǎn)：氫白點(diǎn) 3）網(wǎng)狀碳化物：Fe3C網(wǎng)狀析出冷卻方法： 空冷，坑冷（箱冷），爐冷8，鍛件熱處理目的：調(diào)整（降低）硬度，消除應(yīng)力，改善組織（大型鍛件防白點(diǎn)）。第2章自由鍛造工藝1，自由鍛工序分類(lèi)基本工

14、序：改變形狀與尺寸獲得鍛件輔助工序：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。2，自由鍛基本工序（主要五種）鐓粗：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)度增加的成形工序注意：圓截面先將圓壓成矩形，再拔長(zhǎng)后壓成多邊形，再壓成圓 沖孔：在坯料上沖制出通孔或不通孔的鍛造工序 擴(kuò)孔：減小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(kāi)來(lái) 扭轉(zhuǎn)：一部分相對(duì)另一部分扭轉(zhuǎn)一定角度3，鍛比鍛造比：KL（變形程度的量化指標(biāo)）為鐓粗前后的高度之比或拔長(zhǎng)前后的截面積之比。4，鍛造圖 考慮加工余量、公差、余塊、料頭

15、、夾頭。第3章 錘上模鍛成型工藝1，開(kāi)式模鍛：有飛邊模鍛（閉式模鍛；無(wú)飛邊模鍛）過(guò)程：鐓粗形成充滿打靠（閉合）打靠階段成形力最大2，模鍛件分類(lèi)長(zhǎng)軸類(lèi)、短軸類(lèi)、復(fù)雜類(lèi)3，模鍛件圖類(lèi)型：冷鍛件圖，熱鍛件圖（制模圖）內(nèi)容：分模面、余量、余塊、公差、斜度、圓角半徑、沖孔連皮、鍛件技術(shù)條件重點(diǎn)：分模面、斜度、圓角半徑、沖孔連皮4，終鍛模膛內(nèi)容：熱鍛件圖，飛邊槽尺寸，鉗口尺寸熱鍛件圖：（冷）鍛件圖+收縮率（1.21.5%） 注意：易磨損處放磨損量，復(fù)雜部分在上模飛邊槽作用：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5，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

16、大圓角，斜度可以一致，高略大，寬略小，體積稍大一些6，短軸類(lèi)（圓餅類(lèi)）制坯工步 一般：鐓粗，成型鐓粗 整個(gè)工藝：鐓粗成形鐓粗終鍛7，長(zhǎng)軸類(lèi)制坯工步 常用制坯工步：拔長(zhǎng)、滾壓、卡壓、彎曲 整個(gè)工藝：拔長(zhǎng)、滾壓、卡壓、彎曲（或壓肩）、預(yù)鍛、終鍛 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+2A飛8，模膛分布 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)（鍛錘力中心）單鏜：模鏜中心與模鍛中心一致多鏜：綜合考慮 錯(cuò)移力平衡及導(dǎo)向，強(qiáng)度，尺寸關(guān)鍵：預(yù)鍛與終端模鏜布排9，錯(cuò)移力平衡及鎖扣錯(cuò)移力原因：分模面為一個(gè)曲面和非一個(gè)平面 偏心距 鎖扣作用：平衡水平分

17、力。第4章熱模鍛壓力機(jī)模鍛1，工藝特征：（1） 零件精度高，質(zhì)量好（2） 慢速壓入成型（充填能力比錘差），一次行程完成變形（3） 需要其他設(shè)備制坯（4） 氧化皮不易去掉，宜快速加熱2，模鍛件分類(lèi)與模鍛件圖 分類(lèi)： 第一類(lèi)水平投影為圓或方形（或近似） 第二類(lèi)水平投影為桿形 鍛件圖：（因?yàn)橛许敵觯?（1），分模面選擇靈活 （2）拔模斜度小一級(jí)，其他類(lèi)似錘鍛3，工步設(shè)計(jì)終鍛工步：上下模型腔可以相同（充滿難易一致）， 局部開(kāi)排氣槽，飛邊槽開(kāi)通4，模鍛結(jié)構(gòu) 組成：通用模架+鑲塊第5章 螺旋（摩擦）壓力機(jī)1，特點(diǎn)：鍛錘和壓力機(jī)雙重特征，（速度介于錘和壓力機(jī)之間）2，工藝：滿足各種鍛壓工序要求，精度較好，承

18、載偏心差，通用性較強(qiáng)常采用單型腔，適用于精密模鍛和長(zhǎng)桿類(lèi)得鐓鍛3，模具結(jié)構(gòu)整體式（錘鍛模結(jié)構(gòu)）大噸位采用 鑲塊式（壓力機(jī)模結(jié)構(gòu)）小噸位采用但無(wú)導(dǎo)套導(dǎo)柱，而采用凸凹模導(dǎo)向結(jié)構(gòu)第6章 平鍛機(jī)模鍛與模具平鍛機(jī)臥式曲柄壓力機(jī)1，特點(diǎn)：兩個(gè)滑塊 主滑塊 完成鐓鍛工作，側(cè)滑塊，夾緊棒料 2，主要工藝特點(diǎn)：可鍛出兩個(gè)方面向有凹檔的鍛件和通孔鍛件。模鍛斜度小或不需要斜度要求棒料的尺寸精度高工藝適應(yīng)性差（不適應(yīng)非回轉(zhuǎn)體等件）3，模具特點(diǎn)： 兩個(gè)分模面，兩分模面垂直第7章 模鍛后續(xù)工序51 切邊與沖孔開(kāi)式模鍛的飛邊與連皮必須切除可熱切（750），冷切（750），冷切（150）熱切：利用余熱，力小，適用高碳，高合金，