材料成型概論 第九講 鍛造沖壓生產(chǎn)工藝

1、第九講第九講 鍛造沖壓生產(chǎn)鍛造沖壓生產(chǎn) 9.1 鍛造生產(chǎn)鍛造生產(chǎn) 9.1.1 鍛造成型的概念、特點和基本方法鍛造成型的概念、特點和基本方法 9.1.2 鍛造成型過程鍛造成型過程 9.1.3 鍛造成型工藝和設(shè)備鍛造成型工藝和設(shè)備 9.2 沖壓生產(chǎn)沖壓生產(chǎn) 9.2.1 沖壓成型的概念、特點和基本方法沖壓成型的概念、特點和基本方法 9.2.2 沖壓成型過程沖壓成型過程 9.2.3 沖壓成型工藝和設(shè)備沖壓成型工藝和設(shè)備q鍛造就是坯料經(jīng)加熱后用鍛造就是坯料經(jīng)加熱后用鍛錘鍛錘錘擊或錘擊或壓力機(jī)壓力機(jī)施加壓施加壓力，使其塑性變形以獲得一定形狀、尺寸和性能鍛力，使其塑性變形以獲得一定形狀、尺寸和性能鍛件的塑性

2、成型方法。件的塑性成型方法。q鍛造的最大特點是，在塑性變形中，能使坯料的粗鍛造的最大特點是，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。組織和性能得到較大改善。q鍛造廣泛用于冶金、機(jī)械、造船、航空、航天等行鍛造廣泛用于冶金、機(jī)械、造船、航空、航天等行業(yè)。業(yè)。9.1.1 鍛造成型的概念、特點和基本方法鍛造成型的概念、特點和基本方法q鍛造成型的特點鍛造成型的特點：1)1)鍛件性能好，能承受大的沖擊力作用；鍛件性能好，能承受大的沖擊力作用；2)2)鍛件接近零件的幾何形狀，節(jié)約原材料鍛件接近零件的幾何形狀，節(jié)

3、約原材料; ;3)3)模鍛生產(chǎn)效率較高模鍛生產(chǎn)效率較高, ,適合小型鍛件的大批量生產(chǎn)適合小型鍛件的大批量生產(chǎn); ;4)4)靈活性大，自由鍛適合于單件小批量生產(chǎn)靈活性大，自由鍛適合于單件小批量生產(chǎn); ;5)5)與軋制相比，生產(chǎn)率、機(jī)械化和自動化程度較低。與軋制相比，生產(chǎn)率、機(jī)械化和自動化程度較低。鍛造成型的特點鍛造成型的特點q鍛造根據(jù)所使用工具和設(shè)備的不同，可分為：鍛造根據(jù)所使用工具和設(shè)備的不同，可分為： 自由鍛造、模型鍛造和特種鍛造三類。自由鍛造、模型鍛造和特種鍛造三類。v自由鍛造分為手工鍛、錘鍛和液壓自由鍛。自由鍛造分為手工鍛、錘鍛和液壓自由鍛。 按按變形特點變形特點分：開式模鍛和閉式模鍛分

4、：開式模鍛和閉式模鍛 v模型鍛造模型鍛造 按按所用設(shè)備所用設(shè)備分：錘上模鍛、壓力機(jī)模鍛和分：錘上模鍛、壓力機(jī)模鍛和 平鍛機(jī)模鍛。平鍛機(jī)模鍛。 按按生產(chǎn)的鍛件精度生產(chǎn)的鍛件精度分分: :普通模鍛和精密模鍛普通模鍛和精密模鍛 鍛造成型的基本方法鍛造成型的基本方法v簡稱為自由鍛，它是利用沖擊力或壓力使金屬在鍛簡稱為自由鍛，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，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方向上自由變形，獲得具有金屬沿垂直于作用力的方向上自由變形，獲得具有一定形狀、尺寸和性能鍛件的加工方法。一定形狀、尺寸和性能鍛件的加工方法。鍛造

5、成型的基本方法鍛造成型的基本方法：自由鍛造自由鍛造我國自行研制的萬噸級水壓機(jī)我國自行研制的萬噸級水壓機(jī)q分手工鍛和機(jī)器鍛造兩種分手工鍛和機(jī)器鍛造兩種. .錘鍛錘鍛就是利用就是利用空氣錘空氣錘或或蒸氣一空氣錘蒸氣一空氣錘對放置在對放置在下抵鐵的鍛坯進(jìn)行錘打以獲得所要求形狀和尺下抵鐵的鍛坯進(jìn)行錘打以獲得所要求形狀和尺寸的鍛造成型方法。寸的鍛造成型方法。錘鍛的基本工序有：錘鍛的基本工序有： 鐓粗、拔長、沖孔、擴(kuò)孔、彎曲、錯移等。鐓粗、拔長、沖孔、擴(kuò)孔、彎曲、錯移等。生產(chǎn)質(zhì)量小于生產(chǎn)質(zhì)量小于500kg的鍛件的鍛件.鍛造成型的基本方法鍛造成型的基本方法：自由鍛造自由鍛造 自由鍛基本工序自由鍛基本工序 液

6、壓自由鍛液壓自由鍛是利用液壓機(jī)的液壓壓力對鍛坯進(jìn)是利用液壓機(jī)的液壓壓力對鍛坯進(jìn)行壓力鍛造，以獲得所要求形狀和尺寸鍛件的行壓力鍛造，以獲得所要求形狀和尺寸鍛件的成型方法。成型方法。液壓自由鍛與其它自由鍛相比鍛件質(zhì)量要求高，液壓自由鍛與其它自由鍛相比鍛件質(zhì)量要求高，工藝過程復(fù)雜，生產(chǎn)費用高。工藝過程復(fù)雜，生產(chǎn)費用高。 可以鍛造質(zhì)量達(dá)可以鍛造質(zhì)量達(dá)500t500t的鍛件的鍛件, ,用于大型鍛件的加用于大型鍛件的加工。工。鍛造成型的基本方法鍛造成型的基本方法：液壓自由鍛液壓自由鍛v自由鍛造基本特點：自由鍛造基本特點： 金屬流動不受工具的限制；金屬流動不受工具的限制； 鍛件形狀尺寸精確度低，加工余量大；

7、鍛件形狀尺寸精確度低，加工余量大； 操作技術(shù)要求高，適于形狀簡單鍛件的加工成操作技術(shù)要求高，適于形狀簡單鍛件的加工成型。型。自由鍛造自由鍛造：基本特點：基本特點n利用高強度金屬鍛模模具使坯料在其內(nèi)受壓變形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獲得鍛件的鍛造方法稱為模鍛模鍛。 模鍛成形的典型模鍛件如下圖所示。模鍛成形的典型模鍛件如下圖所示。v舉例：舉例：飛機(jī)大梁，火箭捆飛機(jī)大梁，火箭捆挷挷環(huán)環(huán)等等鍛造成型的基本方法：鍛造成型的基本方法：模型鍛造模型鍛造 按模膛功用不同，鍛模分為：按模膛功用不同，鍛模分為： 模鍛模膛模鍛模膛、制坯模膛制坯模膛，此外還有，此外還有 成

8、形模膛、鐓粗臺及擊扁面等。成形模膛、鐓粗臺及擊扁面等。 q基本特點基本特點： 生產(chǎn)率較高；金屬變形在模膛內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)率較高；金屬變形在模膛內(nèi)進(jìn)行, ,金屬流動金屬流動受工具的限制受工具的限制, ,較快獲得所需形狀較快獲得所需形狀; ; 模鍛件尺寸精確度高，加工余量??；模鍛件尺寸精確度高，加工余量??； 可以鍛造出形狀較復(fù)雜的鍛件可以鍛造出形狀較復(fù)雜的鍛件, ,鍛件質(zhì)量小于鍛件質(zhì)量小于150kg,150kg,適合小型鍛件的大批量生產(chǎn)適合小型鍛件的大批量生產(chǎn); ; 模鍛生產(chǎn)可比自由鍛生產(chǎn)節(jié)省金屬材料模鍛生產(chǎn)可比自由鍛生產(chǎn)節(jié)省金屬材料, ,減少切減少切削加工工作量削加工工作量, ,批量足夠下降低零件成本

9、批量足夠下降低零件成本. .鍛造成型的基本方法：鍛造成型的基本方法：模型鍛造模型鍛造鍛造成型的基本方法：鍛造成型的基本方法：模型鍛造模型鍛造萬噸級水壓機(jī)模鍛的飛機(jī)大梁、火箭捆萬噸級水壓機(jī)模鍛的飛機(jī)大梁、火箭捆挷挷環(huán)環(huán)鍛造成型的基本方法：鍛造成型的基本方法：模型鍛造模型鍛造q把軋制工藝應(yīng)用到鍛造生產(chǎn)中的一種新工藝。把軋制工藝應(yīng)用到鍛造生產(chǎn)中的一種新工藝。q是使坯料通過裝有圓弧形模塊的一對旋轉(zhuǎn)的軋輥時，是使坯料通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。受擠壓而變形的軋制方法。q它是成形軋制（縱軋）的一種特殊形式。它是成形軋制（縱軋）的一種特殊形式。 輥鍛可用于生產(chǎn)連桿、麻花鉆頭

10、、扳手輥鍛可用于生產(chǎn)連桿、麻花鉆頭、扳手 、道釘、鋤、鎬和透平葉片。、道釘、鋤、鎬和透平葉片。 鍛造成型的基本方法：鍛造成型的基本方法：輥鍛輥鍛q特點：特點：v具有設(shè)備結(jié)構(gòu)較簡單、生產(chǎn)平穩(wěn)、振動和噪音小，具有設(shè)備結(jié)構(gòu)較簡單、生產(chǎn)平穩(wěn)、振動和噪音小，便于實現(xiàn)自動化、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。便于實現(xiàn)自動化、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。v輥鍛變形的實質(zhì)是坯料的軋制延伸輥鍛變形的實質(zhì)是坯料的軋制延伸坯料部分截面坯料部分截面變小而面的幅度增加。當(dāng)截面變形較大時變小而面的幅度增加。當(dāng)截面變形較大時需要經(jīng)需要經(jīng)多次輥軋完成。多次輥軋完成。 鍛造成型的基本方法：鍛造成型的基本方法：輥鍛輥鍛q一一. .鍛造成型過程鍛造成型過程

11、v鐓粗是鍛造成型中最基本的工序鐓粗是鍛造成型中最基本的工序, ,其作用就是減小坯料其作用就是減小坯料高度而增大橫截面積。高度而增大橫截面積。1.1.鐓粗變形區(qū)鐓粗變形區(qū)v沿坯料對稱面分為三個變形區(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)、自由變形區(qū)粘著變形區(qū)、塑性流動變形區(qū)、自由變形區(qū)粘著變形區(qū)粘著變形區(qū)：坯料與工具接觸面的區(qū)域：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，且無加工硬化由于外摩擦影響，金屬流動變形困難，且無加工硬化現(xiàn)象，又稱為難變形區(qū)?，F(xiàn)象，又稱為難變形區(qū)。 9.1.2 鍛造成型過程鍛造成型過程鐓粗時的變形區(qū)及金屬流動鐓粗時的變形區(qū)及金屬流動鍛造塑性變

12、形時，金屬的晶粒沿變形方向被拉長鍛造塑性變形時，金屬的晶粒沿變形方向被拉長或壓扁，變形后晶間雜質(zhì)也沿變形方向排列，這或壓扁，變形后晶間雜質(zhì)也沿變形方向排列，這種按照一定方向分布的晶界雜質(zhì)稱為鍛造流線，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(jī)械零件中不同方向上的力學(xué)性能有所不同，在機(jī)械零件中應(yīng)注意：應(yīng)注意：（1 1）流線與工件最大拉應(yīng)力方向一致）流線與工件最大拉應(yīng)力方向一致 （2 2）流線與切應(yīng)力，沖擊力方向垂直）流線與切應(yīng)力，沖擊力方向垂直 （3 3）沿工件外輪廓連續(xù)健分布）

13、沿工件外輪廓連續(xù)健分布鍛鍛 造造 流流 線線 1.1.鐓粗變形區(qū)鐓粗變形區(qū)塑性流動變形區(qū)塑性流動變形區(qū)：坯料中心區(qū)域：坯料中心區(qū)域 由于外摩擦影響較小且受外層金屬限制，形成有利由于外摩擦影響較小且受外層金屬限制，形成有利于金屬變形的應(yīng)力狀態(tài)，變形程度較大且有加工硬于金屬變形的應(yīng)力狀態(tài)，變形程度較大且有加工硬化現(xiàn)象，又稱為易變形區(qū)，或大變形區(qū)?；F(xiàn)象，又稱為易變形區(qū)，或大變形區(qū)。自由變形區(qū)自由變形區(qū)：坯料不與工具相接觸的外層區(qū)域：坯料不與工具相接觸的外層區(qū)域 變形不受限制，變形后呈鼓形形狀，鼓形部分存在變形不受限制，變形后呈鼓形形狀，鼓形部分存在切向拉應(yīng)力，易引起側(cè)表面的縱向裂紋。切向拉應(yīng)力，易

14、引起側(cè)表面的縱向裂紋。 9.1.2 鍛造成型過程鍛造成型過程 2.2.變形分布變形分布v沿坯料沿坯料高度方向高度方向的變形分布是不均勻的。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)形狀參數(shù)變形的不均勻分布與外摩擦和變形區(qū)形狀參數(shù)H/D(H/D(高寬比高寬比) )有很大關(guān)系。有很大關(guān)系。當(dāng)當(dāng)H/DH/D1.51.5時時, ,稱為高件變形稱為高件變形, ,壓縮變形未滲透到鍛壓縮變形未滲透到鍛件內(nèi)部而產(chǎn)生表面變形件內(nèi)部而產(chǎn)生表面變形, ,側(cè)面呈雙鼓形。側(cè)面呈雙鼓形。當(dāng)當(dāng)H/DH/D =1.0=1.01.51.5 時時, ,稱為中件變形稱為中件變形, ,壓縮變形逐漸壓縮變形逐漸滲透到鍛件內(nèi)

15、部滲透到鍛件內(nèi)部, ,側(cè)面出現(xiàn)雙鼓、無鼓到單鼓過度。側(cè)面出現(xiàn)雙鼓、無鼓到單鼓過度。 9.1.2 鍛造成型過程鍛造成型過程 2.2.變形分布變形分布當(dāng)當(dāng)H/DH/D1.01.0時時, ,稱為薄件變形稱為薄件變形, ,壓縮變形完全滲透到壓縮變形完全滲透到鍛件內(nèi)部鍛件內(nèi)部, ,中心層變形大于表面層，側(cè)面呈單鼓形。中心層變形大于表面層，側(cè)面呈單鼓形。 9.1.2 鍛造成型過程鍛造成型過程不同高徑比坯料鍛粗之鼓形變化不同高徑比坯料鍛粗之鼓形變化 2.2.變形分布變形分布v沿坯料沿坯料徑向徑向的變形分布是不均勻的。的變形分布是不均勻的。與工具相接觸的表面層中間部分受端面外摩擦影響與工具相接觸的表面層中間部

16、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，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。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)過渡到自由變形在中心層，中部到邊部由易變形區(qū)過渡到自由變形區(qū)，摩擦的影響逐漸增大，變形程度由大到小。區(qū)，摩擦的影響逐漸增大，變形程度由大到小。 9.1.2 鍛造成型過程鍛造成型過程q鍛造力鍛造力v工程上常用的鍛造力工程上常用的鍛造力P P 經(jīng)驗公式經(jīng)驗公式P = P = n nv vn nd dFKFK F F為變形后工具與金屬的接觸面積；為變形后工具與金屬的接觸面積； K K為金屬的變形抗力，一般取

17、為金屬的變形抗力，一般取1.151.15s s n nv v為速度影響系數(shù)為速度影響系數(shù) n nd d為摩擦和幾何形狀尺寸影響系數(shù)為摩擦和幾何形狀尺寸影響系數(shù) 9.1.2 鍛造成型過程鍛造成型過程q生產(chǎn)工藝流程生產(chǎn)工藝流程v模鍛一般工藝流程模鍛一般工藝流程備料備料加熱加熱制坯（粗鍛）制坯（粗鍛） （加熱（加熱） 模鍛模鍛切邊切邊 冷卻冷卻熱處理熱處理表面清理表面清理 矯正矯正防銹處理防銹處理檢查檢查 入庫入庫 9.1.3 鍛造成型工藝和設(shè)備鍛造成型工藝和設(shè)備q成型制度成型制度v坯料制度、溫度制度、變形制度和精整制度坯料制度、溫度制度、變形制度和精整制度 坯料制度坯料制度: :確定坯料的種類、重

18、量和尺寸確定坯料的種類、重量和尺寸 溫度制度溫度制度: :與軋制成型類同，與軋制成型類同，P P4141 變形制度變形制度: :應(yīng)確定坯料的重量和尺寸，制定變形工應(yīng)確定坯料的重量和尺寸，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藝時需確定選用工具、鍛造設(shè)備的噸位并確定加熱火次?；鸫?。 精整制度精整制度: : 9.1.3 鍛造成型工藝和設(shè)備鍛造成型工藝和設(shè)備q鍛造成型設(shè)備鍛造成型設(shè)備v按工具運動和傳動方式分為三類：按工具運動和傳動方式分為三類： 鍛錘鍛造機(jī)、液壓鍛造機(jī)、機(jī)械鍛造機(jī)鍛錘鍛造機(jī)、液壓鍛造機(jī)、機(jī)械鍛造機(jī)v鍛錘鍛錘v鍛錘是依靠錘頭升高的勢能以沖擊力完成鍛造成型鍛錘是依靠錘頭升

19、高的勢能以沖擊力完成鍛造成型的設(shè)備。主要用于自由鍛，也用于模鍛。的設(shè)備。主要用于自由鍛，也用于模鍛。 9.1.3 鍛造成型工藝和設(shè)備鍛造成型工藝和設(shè)備q水壓機(jī)水壓機(jī)v依靠水壓使錘頭或上模運動完成鍛造成型。依靠水壓使錘頭或上模運動完成鍛造成型。v工作特點：液壓靜壓力，變形速度較慢；震動和噪工作特點：液壓靜壓力，變形速度較慢；震動和噪音較小，工作條件較好。音較小，工作條件較好。q曲柄壓力機(jī)曲柄壓力機(jī)v依靠曲柄機(jī)構(gòu)依靠曲柄機(jī)構(gòu)使錘頭或上模運動完成鍛造成型。使錘頭或上模運動完成鍛造成型。v工作特點：機(jī)械靜壓力，變形速度較慢；震動和噪工作特點：機(jī)械靜壓力，變形速度較慢；震動和噪音較小，工作條件較好。音較

20、小，工作條件較好。 9.1.3 鍛造成型工藝和設(shè)備鍛造成型工藝和設(shè)備9.2.1 沖壓成型的概念、特點和基本工序沖壓成型的概念、特點和基本工序 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)生模組成的沖模中產(chǎn)生或或的加工方法，簡稱沖的加工方法，簡稱沖壓。壓。q沖壓成型的對象多數(shù)為板材，故常稱為沖壓成型的對象多數(shù)為板材，故常稱為。q沖壓成型一般是在室溫下進(jìn)行，有時又稱沖壓成型一般是在室溫下進(jìn)行，有時又稱。q只有板料厚度超過只有板料厚度超過8 810mm10mm時采用熱沖壓時采用熱沖壓; ;q沖壓成型廣泛應(yīng)用于汽車、航空、儀表、電器、國防

21、沖壓成型廣泛應(yīng)用于汽車、航空、儀表、電器、國防等工業(yè)生產(chǎn)中。等工業(yè)生產(chǎn)中。定義定義9.2.1 沖壓成型的概念、特點和基本工序沖壓成型的概念、特點和基本工序典型沖壓件典型沖壓件 一一典型沖壓件典型沖壓件 二二 1.1.生產(chǎn)率高易實現(xiàn)機(jī)械化自動化，適于大批量生產(chǎn)；生產(chǎn)率高易實現(xiàn)機(jī)械化自動化，適于大批量生產(chǎn)；2.2.成形精度高，制品尺寸穩(wěn)定，互換性好；成形精度高，制品尺寸穩(wěn)定，互換性好；3.3.材料利用率高，一般可達(dá)材料利用率高，一般可達(dá)70708585，且能耗低；，且能耗低；4.4.操作簡便，設(shè)備簡單；操作簡便，設(shè)備簡單；5.5.可沖壓出形狀復(fù)雜的零件、表面光潔、廢料較少可沖壓出形狀復(fù)雜的零件、表

22、面光潔、廢料較少; ;6.6.但沖模但沖模制造復(fù)雜制造復(fù)雜，只有大批量生產(chǎn)才顯出優(yōu)越性。，只有大批量生產(chǎn)才顯出優(yōu)越性。沖壓成型的特點沖壓成型的特點 特特 點點 1.1.常用的有低碳鋼、銅合金、鋁合金、鎂合金及塑性常用的有低碳鋼、銅合金、鋁合金、鎂合金及塑性高的合金鋼；高的合金鋼；2.2.制造制造中空杯狀中空杯狀和和鉤環(huán)狀鉤環(huán)狀制品時原材料必須有足夠的制品時原材料必須有足夠的塑性；塑性；3.3.從形狀上分從形狀上分, ,有板料、條料及帶料。有板料、條料及帶料。沖壓成型的原材料沖壓成型的原材料 原材料原材料沖壓成型主要由分離工序或成形工序組成。沖壓成型主要由分離工序或成形工序組成。分離工序分離工序

23、主要包括：剪切、沖裁。主要包括：剪切、沖裁。工藝性分離工序包括：修邊工藝性分離工序包括：修邊( (切邊切邊) )、切口、剖切等。、切口、剖切等。成形工序成形工序主要指：彎曲，拉深，脹形。主要指：彎曲，拉深，脹形。工藝性成形工序包括：翻邊、擴(kuò)口、縮口、卷邊、工藝性成形工序包括：翻邊、擴(kuò)口、縮口、卷邊、起伏、整形、校平、壓印等。起伏、整形、校平、壓印等。 基本工序基本工序沖壓成型的基本工序沖壓成型的基本工序分離工序分離工序的分類的分類成成型型工工序序的的分分類類q分離工序分離工序剪切剪切v將板材剪切成條料、塊料或具有一定形狀毛坯的一將板材剪切成條料、塊料或具有一定形狀毛坯的一種基本工序。種基本工序

24、。v特點是主要以剪刃為工具，切斷線不封閉的直線或特點是主要以剪刃為工具，切斷線不封閉的直線或曲線。曲線。v可分為：平剪、斜剪及震動剪?？煞譃椋浩郊?、斜剪及震動剪。v為了獲得良好的剪切斷面，可采用精密剪切。為了獲得良好的剪切斷面，可采用精密剪切。 沖壓成型的基本工序沖壓成型的基本工序q分離工序分離工序沖裁沖裁v沖裁是借助模具使板材按封閉輪廓分離的工序。沖裁是借助模具使板材按封閉輪廓分離的工序。v沖裁分為沖裁分為落料落料和和沖孔沖孔。v落料：被分離的部分為成品，而周邊是廢料；落料：被分離的部分為成品，而周邊是廢料；v沖孔：被分離的部分為廢料，而周邊是成品。沖孔：被分離的部分為廢料，而周邊是成品。沖

25、壓成型的基本工序沖壓成型的基本工序沖裁原理示意圖沖裁原理示意圖q成形工序成形工序v使坯料的一部分相對于另一部分產(chǎn)生位移而不破裂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、脹形等的工序，如拉伸、彎曲、翻邊、脹形等v拉伸拉伸v利用模具使落料后得到的平板坯料變形成利用模具使落料后得到的平板坯料變形成開口空心開口空心零件零件的成形工序。的成形工序。沖壓成型的基本工序沖壓成型的基本工序q成形工序成形工序彎曲彎曲v將坯料的一部分相對于另一部分彎曲成一定角度零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。彎曲時材料內(nèi)側(cè)受壓，而外側(cè)受拉。件的工序。彎曲時材料內(nèi)側(cè)受壓，而外側(cè)

26、受拉。v外側(cè)拉應(yīng)力超過坯料的抗拉強度極限時，會造成外側(cè)拉應(yīng)力超過坯料的抗拉強度極限時，會造成。q彎曲分為：彎曲分為：沖壓彎曲沖壓彎曲、拉伸彎曲拉伸彎曲和和輥式彎曲輥式彎曲v用途：制造汽車縱梁、電器儀表及家用電器外殼、用途：制造汽車縱梁、電器儀表及家用電器外殼、自行車車把和支架等。自行車車把和支架等。沖壓成型的基本工序沖壓成型的基本工序彎曲類型及原理示意圖彎曲類型及原理示意圖沖壓彎曲沖壓彎曲拉伸彎曲拉伸彎曲輥式彎曲輥式彎曲一一. .沖裁成型過程沖裁成型過程v沖裁成形過程分為：沖裁成形過程分為： 彈性變形彈性變形、塑性變形塑性變形和和斷裂分離斷裂分離三個階段。三個階段。：凸模下行至接觸板料后，隨凸

27、模繼：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，續(xù)下行使板料內(nèi)應(yīng)力漸增，產(chǎn)生彈性壓縮、彎曲和產(chǎn)生彈性壓縮、彎曲和拉伸變形拉伸變形。此時，板料內(nèi)應(yīng)力小于屈服強度。此時，板料內(nèi)應(yīng)力小于屈服強度。 9.2.2 沖壓成型過程沖壓成型過程：當(dāng)凸模繼續(xù)下：當(dāng)凸模繼續(xù)下行使板料內(nèi)應(yīng)力達(dá)到行使板料內(nèi)應(yīng)力達(dá)到屈服強度時屈服強度時，板料開始產(chǎn)生塑性變形板料開始產(chǎn)生塑性變形。隨著凸模不。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)力達(dá)到抗拉強度。此時，抗力隨之增大，直至內(nèi)應(yīng)力達(dá)到抗拉強度。此時，在凸凹模刃口處出現(xiàn)微裂紋。在凸凹模

28、刃口處出現(xiàn)微裂紋。：隨凸模繼續(xù)下行，：隨凸模繼續(xù)下行，已成形的裂紋沿已成形的裂紋沿最大剪應(yīng)變速度方向向材料內(nèi)延伸，呈楔形狀發(fā)展最大剪應(yīng)變速度方向向材料內(nèi)延伸，呈楔形狀發(fā)展。一一. .沖裁成型沖裁成型沖裁件的斷口具有明顯的區(qū)域特征，一般由塌角、沖裁件的斷口具有明顯的區(qū)域特征，一般由塌角、光亮帶、剪裂帶和毛刺四個部分組成。光亮帶、剪裂帶和毛刺四個部分組成。 v各區(qū)域帶的寬度與板料的塑性有關(guān)。各區(qū)域帶的寬度與板料的塑性有關(guān)。一一. . 沖裁成型沖裁成型q沖裁模間隙沖裁模間隙v是指沖裁加工時凸模與凹模間橫向間隙，用是指沖裁加工時凸模與凹模間橫向間隙，用C C表示。表示。vC C直接影響板料和沖模的受力

29、狀態(tài)，從而影響沖裁直接影響板料和沖模的受力狀態(tài)，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。件的斷面質(zhì)量、尺寸精度、沖裁力和模具壽命。v沖裁模間隙通常按下式選?。簺_裁模間隙通常按下式選?。?C = C = mhmh h h為板料厚度，為板料厚度，m m為與板料厚度和材質(zhì)相關(guān)的系數(shù)。為與板料厚度和材質(zhì)相關(guān)的系數(shù)。 C C值過小易產(chǎn)生值過小易產(chǎn)生，增大模具磨損。，增大模具磨損。 一一. . 沖裁成型沖裁成型 h h3mm3mm，低碳鋼低碳鋼 m=0.06m=0.060.090.09； 高碳鋼高碳鋼 m=0.08m=0.080.120.12； 銅、鋁合金銅、鋁合金 m=0.06m=0.06

30、0.090.09。h h3mm3mm，適當(dāng)放大適當(dāng)放大m m值，質(zhì)量要求不高時值，質(zhì)量要求不高時m m可放大可放大1.51.5倍。倍。一一. . 沖裁成型沖裁成型q沖裁力沖裁力選用沖床噸位和設(shè)計、檢驗?zāi)＞邚姸鹊倪x用沖床噸位和設(shè)計、檢驗?zāi)＞邚姸鹊囊粋€重要依據(jù)。一個重要依據(jù)。v對于平刃模具對于平刃模具 P = P = KLhKLh P P為沖裁力為沖裁力 / /N N； 為板料抗剪強度為板料抗剪強度 / /MpaMpa； L L為沖裁周邊長度為沖裁周邊長度 / /mmmm； h h為板料厚度為板料厚度 / /mmmm； K K為安全系數(shù)，通常取為安全系數(shù)，通常取 K=1.3 K=1.3 。一一.

31、. 沖裁成型沖裁成型v直徑為直徑為D D的平板坯料被拉深變形成的平板坯料被拉深變形成筒形空心零件筒形空心零件。v直徑為直徑為D D的平板坯料，在拉深過程中，其與凸模相的平板坯料，在拉深過程中，其與凸模相接觸的部分基本不變形，厚度也基本不變，它形成接觸的部分基本不變形，厚度也基本不變，它形成拉深件的筒底。拉深件的筒底。v非筒底的部分在切應(yīng)力和徑向拉應(yīng)力作用下被強制非筒底的部分在切應(yīng)力和徑向拉應(yīng)力作用下被強制拉入凸凹模的間隙產(chǎn)生塑性變形形成筒壁。拉入凸凹模的間隙產(chǎn)生塑性變形形成筒壁。v筒壁與筒底間過渡處變薄較嚴(yán)重。筒壁與筒底間過渡處變薄較嚴(yán)重。二二. . 拉伸拉伸( (深深) )成型成型拉深過程示

32、意圖拉深過程示意圖q拉深系數(shù)拉深系數(shù)m = = d/Dvd d拉深件直徑、拉深件直徑、 D D坯料直徑，是衡量拉深成型中材坯料直徑，是衡量拉深成型中材料變形程度大小的指標(biāo)。料變形程度大小的指標(biāo)。vm m值越小變形程度越大，導(dǎo)致破裂可能性越大。值越小變形程度越大，導(dǎo)致破裂可能性越大。 通常取通常取 m =0.5m =0.50.80.8。v為了避免破裂現(xiàn)象，往往采取多次拉深。為了避免破裂現(xiàn)象，往往采取多次拉深。m m1 1m m2 2m mn n= m= mm mn nm m2 2m m1 1二二. . 拉伸拉伸( (深深) )成型成型筒形件的多次拉深過程示意圖筒形件的多次拉深過程示意圖q沖壓成型

33、過程中，同時或先后包含兩種或兩種以上沖壓成型過程中，同時或先后包含兩種或兩種以上沖壓基本工序的成形方式稱為復(fù)合成形。沖壓基本工序的成形方式稱為復(fù)合成形。q盒形件成形屬于盒形件成形屬于拉深拉深彎曲彎曲復(fù)合成形；無底錐形件復(fù)合成形；無底錐形件成形屬于成形屬于拉深拉深翻邊翻邊復(fù)合成形。復(fù)合成形。q球形件成形屬于球形件成形屬于脹形脹形拉深拉深復(fù)合變形。對于拉深復(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。拉深或脹形在整個成形中的比例。三. 復(fù)合成型復(fù)合成型q一一. .沖壓件的生產(chǎn)工藝過程：沖壓件的生產(chǎn)工藝過程：

34、包括包括備料備料、各種沖壓工序各種沖壓工序和和必要的輔助工序必要的輔助工序（如退（如退火、酸洗、表面處理等）。有時還需配合一些非沖火、酸洗、表面處理等）。有時還需配合一些非沖壓工序（如切削、焊接或鉚接等）才能完成一個沖壓工序（如切削、焊接或鉚接等）才能完成一個沖壓件的全部制造過程。壓件的全部制造過程。 編制沖壓工藝規(guī)程的任務(wù)，是根據(jù)沖壓件的特點、編制沖壓工藝規(guī)程的任務(wù)，是根據(jù)沖壓件的特點、生產(chǎn)批量、現(xiàn)有設(shè)備和生產(chǎn)能力作出合理工序的安生產(chǎn)批量、現(xiàn)有設(shè)備和生產(chǎn)能力作出合理工序的安排，并找出技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的工藝方案。排，并找出技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的工藝方案。 9.2.3 沖壓成型工藝和設(shè)備

35、沖壓成型工藝和設(shè)備沖壓件的工藝沖壓件的工藝分析分析n技術(shù)上技術(shù)上根據(jù)產(chǎn)品圖紙，分析沖壓件的結(jié)構(gòu)、形根據(jù)產(chǎn)品圖紙，分析沖壓件的結(jié)構(gòu)、形狀特點、尺寸公差和材料性能等；狀特點、尺寸公差和材料性能等；n經(jīng)濟(jì)上經(jīng)濟(jì)上根據(jù)生產(chǎn)批量，分析產(chǎn)品成本、經(jīng)濟(jì)效根據(jù)生產(chǎn)批量，分析產(chǎn)品成本、經(jīng)濟(jì)效益。益。 一一. .沖壓成型工藝沖壓成型工藝 沖裁件的形狀應(yīng)力求簡單、對稱，有利于材料的利沖裁件的形狀應(yīng)力求簡單、對稱，有利于材料的利用用( (下圖下圖) )。同時應(yīng)避免長槽與細(xì)長的懸臂結(jié)構(gòu)。同時應(yīng)避免長槽與細(xì)長的懸臂結(jié)構(gòu)( (下下圖圖) )，否則模具制造困難；沖裁件的內(nèi)外轉(zhuǎn)角處要，否則模具制造困難；沖裁件的內(nèi)外轉(zhuǎn)角處要盡量

36、避免尖角，應(yīng)園弧連接以免尖角處應(yīng)力集中而盡量避免尖角，應(yīng)園弧連接以免尖角處應(yīng)力集中而被沖模沖裂。被沖模沖裂。沖壓件形狀和尺寸沖壓件形狀和尺寸n彎曲件形狀應(yīng)盡量對稱，彎曲半徑不能小于材料允彎曲件形狀應(yīng)盡量對稱，彎曲半徑不能小于材料允許的最小半徑，并考慮材料纖維方向以避成形過程許的最小半徑，并考慮材料纖維方向以避成形過程中彎裂。中彎裂。n拉深件外形應(yīng)簡單、對稱且不宜太高，以使拉深次拉深件外形應(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。數(shù)盡量少并易于成形。n拉深件的壁厚變薄量，一般不應(yīng)超出拉深工藝壁厚拉深件的壁厚變薄量，一般不應(yīng)超出拉深工藝壁厚變化的規(guī)律變化的規(guī)律( (最大變薄率約為最大變

37、薄率約為10%10%18%)18%)。沖壓件形狀和尺寸沖壓件形狀和尺寸 （2 2）沖壓件精度）沖壓件精度 沖裁件、彎曲件、拉深件的精度、尺寸公差沖裁件、彎曲件、拉深件的精度、尺寸公差 （3 3）生產(chǎn)批量）生產(chǎn)批量 生產(chǎn)量大：生產(chǎn)量大：n大批大批連續(xù)模和高效沖壓設(shè)備連續(xù)模和高效沖壓設(shè)備n中小批中小批單工序?；驈?fù)合模，以降低模具制造費單工序?；驈?fù)合模，以降低模具制造費用。用。 沖壓件沖壓件的的精度和生產(chǎn)批量精度和生產(chǎn)批量2.2.確定沖壓件的最佳工藝方案確定沖壓件的最佳工藝方案 工序性質(zhì)、沖壓次數(shù)和順序以及工序組合方式工序性質(zhì)、沖壓次數(shù)和順序以及工序組合方式3.3.確定模具的結(jié)構(gòu)型式確定模具的結(jié)構(gòu)型式 簡單模、復(fù)合模、連續(xù)模簡單模、復(fù)合模、連續(xù)模4.4.合理選擇沖壓設(shè)備合理選擇沖壓設(shè)備 選擇沖壓設(shè)備類型和噸位。選擇沖壓設(shè)備類型和噸位。5.5.編寫工藝文件和設(shè)計計算說明書。編寫工藝文件和設(shè)計計算說明書。 一一. .沖壓成型工藝沖壓成型工藝q剪床和沖床剪床和沖床q剪床用來把板料剪切成一定寬度的條料，以供下一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。步的沖壓工序用。q沖床用來實現(xiàn)沖壓工序