現(xiàn)代過程裝備制造技術(shù)-7成形加工

1、7 成形加工SIT7.1 筒節(jié)的彎卷成形筒節(jié)的彎卷成形7.2 封頭的成形封頭的成形7.3 管子的彎曲管子的彎曲SIT7.1 筒節(jié)的彎卷成形筒節(jié)的彎卷成形設(shè)備設(shè)備：卷板機：卷板機分類分類：冷卷、熱卷、溫卷：冷卷、熱卷、溫卷SIT7.1 筒節(jié)的彎卷成形筒節(jié)的彎卷成形v彎卷成形過程彎卷成形過程 調(diào)整設(shè)備，軸線平行；調(diào)整設(shè)備，軸線平行； 把板坯裝入上下輥之間；把板坯裝入上下輥之間； 上輥下壓，將板坯壓彎上輥下壓，將板坯壓彎；SIT7.1 筒節(jié)的彎卷成形筒節(jié)的彎卷成形 驅(qū)動兩下輥旋轉(zhuǎn)，板坯借助摩擦力而移動，并帶動驅(qū)動兩下輥旋轉(zhuǎn)，板坯借助摩擦力而移動，并帶動上輥轉(zhuǎn)動。上輥轉(zhuǎn)動。 板坯移動過程中，連續(xù)通過最

2、大受力位置（上輥最板坯移動過程中，連續(xù)通過最大受力位置（上輥最低線），使整個板坯（除兩端）產(chǎn)生均勻一致的塑低線），使整個板坯（除兩端）產(chǎn)生均勻一致的塑性變形，得到一定曲率的弧形板。性變形，得到一定曲率的弧形板。SIT7.1 筒節(jié)的彎卷成形筒節(jié)的彎卷成形v通常通常一次彎卷很難達(dá)到所要求的變形程度一次彎卷很難達(dá)到所要求的變形程度，經(jīng)，經(jīng)過幾次反復(fù)，可將鋼板彎卷成一定彎曲半徑的過幾次反復(fù)，可將鋼板彎卷成一定彎曲半徑的筒節(jié)。筒節(jié)。v7.1.1 冷卷成形的特點冷卷成形的特點v7.1.2 熱卷成形的特點熱卷成形的特點v7.1.3 卷板機及彎卷工藝卷板機及彎卷工藝SIT7.1.1 冷卷成形的特點冷卷成形的特

3、點v冷卷成形冷卷成形 概念：通常是在概念：通常是在室溫下室溫下成型、不需要加熱設(shè)備。成型、不需要加熱設(shè)備。 特點：成型過程不產(chǎn)生氧化皮，操作工藝簡單且方便特點：成型過程不產(chǎn)生氧化皮，操作工藝簡單且方便操作，費用低。操作，費用低。v鋼板彎卷的變形率鋼板彎卷的變形率v 注意注意 彎卷前后，彎卷前后，中性層長度不變中性層長度不變。 沿鋼板厚度方向，鋼板沿鋼板厚度方向，鋼板塑性變塑性變形程序是不同的形程序是不同的； 外側(cè)伸長，內(nèi)側(cè)縮短。外側(cè)伸長，內(nèi)側(cè)縮短。SIT7.1.1 冷卷成形的特點冷卷成形的特點v 按外側(cè)按外側(cè) 相對伸長量計算變形率相對伸長量計算變形率v 或或v 結(jié)論結(jié)論： 鋼板越厚、筒節(jié)的彎卷

4、半徑越小，則變形率越大。鋼板越厚、筒節(jié)的彎卷半徑越小，則變形率越大。100%wmmDDD1100%2mmoRRR1.51100%2mmoRRR（雙向拉伸，如筒體折邊、（雙向拉伸，如筒體折邊、 冷壓封頭）冷壓封頭）（單向拉伸，如鋼板卷圓）（單向拉伸，如鋼板卷圓）SIT7.1.1 冷卷成形的特點冷卷成形的特點v臨界變形率臨界變形率 冷彎變形率冷彎變形率達(dá)到臨界變形率達(dá)到臨界變形率，材料在隨后熱切割、焊，材料在隨后熱切割、焊接或熱處理時，接或熱處理時，將產(chǎn)生粗大的再結(jié)晶晶粒將產(chǎn)生粗大的再結(jié)晶晶粒，會降低力，會降低力學(xué)性能。學(xué)性能。 金屬材料冷彎后產(chǎn)生粗大再結(jié)晶晶粒的變形速率，稱金屬材料冷彎后產(chǎn)生粗大

5、再結(jié)晶晶粒的變形速率，稱為金屬的臨界變形率。為金屬的臨界變形率。 鋼材的理論臨界變形率范圍為鋼材的理論臨界變形率范圍為5%10%。 實際生產(chǎn)中要求實際生產(chǎn)中要求 5%，一般控制在，一般控制在 2.5%3%。 HG 20584鋼制化工容器制造技術(shù)要求鋼制化工容器制造技術(shù)要求 碳素鋼碳素鋼 3%；低合金鋼；低合金鋼 2.5%；奧氏體不銹鋼；奧氏體不銹鋼 15%SIT7.1.1 冷卷成形的特點冷卷成形的特點v最小冷彎半徑Rmin 鋼板冷彎卷制筒節(jié)時，筒節(jié)的要大于或等于最小冷彎鋼板冷彎卷制筒節(jié)時，筒節(jié)的要大于或等于最小冷彎半徑，否則要考慮進(jìn)行熱處理。半徑，否則要考慮進(jìn)行熱處理。 碳素鋼碳素鋼 3%，/

6、Dm 3%， /Rm 6% Rmin=100/6=16.7 低合金鋼低合金鋼 Rmin=20 奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼 Rmin=3.3 隨著變形率的增大，即塑性變形增大，在金屬內(nèi)部晶隨著變形率的增大，即塑性變形增大，在金屬內(nèi)部晶格發(fā)生嚴(yán)重歪扭和畸變，金屬的強度、硬度上升，而格發(fā)生嚴(yán)重歪扭和畸變，金屬的強度、硬度上升，而塑性、韌性下降，稱為塑性、韌性下降，稱為冷加工硬化冷加工硬化。其產(chǎn)生的組織使。其產(chǎn)生的組織使變形抗力增加，成形的動力消耗增加，影響成形質(zhì)量變形抗力增加，成形的動力消耗增加，影響成形質(zhì)量。SIT7.1.1 冷卷成形的特點冷卷成形的特點v溫卷成形溫卷成形 概念：鋼板加熱到概念：鋼板

7、加熱到500600進(jìn)行的彎卷。進(jìn)行的彎卷。 由于是在鋼材的再結(jié)晶溫度以下，因此其實質(zhì)仍由于是在鋼材的再結(jié)晶溫度以下，因此其實質(zhì)仍屬于屬于冷卷冷卷，但它具備熱卷的一些特點。，但它具備熱卷的一些特點。防止冷加工硬化的產(chǎn)生、塑性和韌性大為提高防止冷加工硬化的產(chǎn)生、塑性和韌性大為提高，不產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，減輕卷板機工作負(fù)擔(dān)。，不產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，減輕卷板機工作負(fù)擔(dān)。 同時克服鋼板的氧化、脫碳等現(xiàn)象。同時克服鋼板的氧化、脫碳等現(xiàn)象。SIT7.1.2 熱卷成形的特點熱卷成形的特點v熱卷成形熱卷成形 概念：在概念：在再結(jié)晶溫度以上再結(jié)晶溫度以上的彎卷，又稱熱變形。的彎卷，又稱熱變形。 特點：特點：防止冷加工硬化的產(chǎn)生、

8、塑性和韌性大為提高，不防止冷加工硬化的產(chǎn)生、塑性和韌性大為提高，不產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，減輕卷板機工作負(fù)擔(dān)。產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，減輕卷板機工作負(fù)擔(dān)。應(yīng)控制合適的加熱溫度。應(yīng)控制合適的加熱溫度。溫度高：塑性好、易于成形，變形的能量消耗少。溫度過高：過熱或過燒，加重氧化、脫碳現(xiàn)象。一般取9001100，彎曲終止溫度不應(yīng)低于800。SIT7.1.2 熱卷成形的特點熱卷成形的特點 應(yīng)控制合適的加熱速度。應(yīng)控制合適的加熱速度。加熱速度快：加熱時間短，內(nèi)外溫差大，容易出現(xiàn)缺陷。加熱速度慢：加熱時間長，增加鋼材與爐內(nèi)氧化性H2O、CO2、O2等氣體反應(yīng)，產(chǎn)生氧化、脫碳等現(xiàn)象；氧化皮直接影響成形（麻點、壓坑）。 需要加熱設(shè)備，

9、費用較大，在高溫下加工，操作麻需要加熱設(shè)備，費用較大，在高溫下加工，操作麻煩，鋼板減薄嚴(yán)重。煩，鋼板減薄嚴(yán)重。 對于厚板或小直徑筒節(jié)通常采用熱卷。當(dāng)卷板時變對于厚板或小直徑筒節(jié)通常采用熱卷。當(dāng)卷板時變形率超過要求、卷板機功率不能滿足要求時，都需形率超過要求、卷板機功率不能滿足要求時，都需采用熱卷。采用熱卷。SIT7.1.3 卷板機及彎卷工藝卷板機及彎卷工藝v對稱式三輥卷板機對稱式三輥卷板機 工作原理工作原理 主要特點主要特點 構(gòu)造簡單，價格便宜，應(yīng)用很普遍。構(gòu)造簡單，價格便宜，應(yīng)用很普遍。 被卷鋼板兩端各有一段無法彎卷而被卷鋼板兩端各有一段無法彎卷而產(chǎn)生直邊產(chǎn)生直邊。通。通常進(jìn)行預(yù)彎曲。常進(jìn)行

10、預(yù)彎曲。SIT7.1.3 卷板機及彎卷工藝卷板機及彎卷工藝v對稱式三輥卷板機對稱式三輥卷板機 可調(diào)參量可調(diào)參量 上下輥的垂直距離上下輥的垂直距離hSIT7.1.3 卷板機及彎卷工藝卷板機及彎卷工藝v對稱式三輥卷板機對稱式三輥卷板機 直邊直邊 產(chǎn)生：對稱三輥卷板機上鋼板的最大塑性彎曲發(fā)生在上輥接產(chǎn)生：對稱三輥卷板機上鋼板的最大塑性彎曲發(fā)生在上輥接觸處，即兩下輥支點的中央，因而在鋼板兩端約為觸處，即兩下輥支點的中央，因而在鋼板兩端約為兩下輥距兩下輥距一半的長度一半的長度上曲率不足，稱為直邊。上曲率不足，稱為直邊。 后果：筒節(jié)不能完成整圓，也不利于校圓、組對、焊接等工后果：筒節(jié)不能完成整圓，也不利于

11、校圓、組對、焊接等工序的進(jìn)行。序的進(jìn)行。SIT7.1.3 卷板機及彎卷工藝卷板機及彎卷工藝v其他型式的卷板機其他型式的卷板機v下輥垂直移動三輥卷板機下輥垂直移動三輥卷板機 工作原理工作原理 放料；預(yù)彎板左端；下輥復(fù)位，板坯移動到另一端；預(yù)彎板放料；預(yù)彎板左端；下輥復(fù)位，板坯移動到另一端；預(yù)彎板右端；右下輥復(fù)位，把鋼板彎卷成無直邊的圓筒。右端；右下輥復(fù)位，把鋼板彎卷成無直邊的圓筒。 特點：操作簡單，結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，在生產(chǎn)上得到較普遍的應(yīng)用。特點：操作簡單，結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，在生產(chǎn)上得到較普遍的應(yīng)用。SIT7.1.3 卷板機及彎卷工藝卷板機及彎卷工藝v不對稱式三輥卷板機不對稱式三輥卷板機 工作原理工作原理

12、放料，下輥上移壓緊料坯；用旁輥預(yù)彎板右端；旁輥復(fù)位，放料，下輥上移壓緊料坯；用旁輥預(yù)彎板右端；旁輥復(fù)位，移動板坯到另一端；用旁輥預(yù)彎板左端；旁輥下調(diào)到合適位移動板坯到另一端；用旁輥預(yù)彎板左端；旁輥下調(diào)到合適位置，旋轉(zhuǎn)輥子，使鋼板彎卷成形。置，旋轉(zhuǎn)輥子，使鋼板彎卷成形。 特點：不僅可卷圓筒節(jié)，由于旁輥兩端可分別調(diào)節(jié)，故也可彎特點：不僅可卷圓筒節(jié)，由于旁輥兩端可分別調(diào)節(jié)，故也可彎卷錐形筒體。卷錐形筒體。SIT7.1.3 卷板機及彎卷工藝卷板機及彎卷工藝v兩下輥同時水平移動的三輥卷板機兩下輥同時水平移動的三輥卷板機v上輥作水平移動的三輥卷板機上輥作水平移動的三輥卷板機SIT7.1.3 卷板機及彎卷工

13、藝卷板機及彎卷工藝v對稱式四輥卷板機對稱式四輥卷板機 工作原理工作原理 放料、找正、壓緊；升起左側(cè)輥對右端預(yù)彎；左側(cè)輥調(diào)節(jié)到合理放料、找正、壓緊；升起左側(cè)輥對右端預(yù)彎；左側(cè)輥調(diào)節(jié)到合理位置，回轉(zhuǎn)輥子使筒體預(yù)成形；到另一端時，上升右側(cè)輥，對左位置，回轉(zhuǎn)輥子使筒體預(yù)成形；到另一端時，上升右側(cè)輥，對左端預(yù)彎；將右側(cè)端調(diào)節(jié)到合理位置，連續(xù)彎卷，直到卷成需要的端預(yù)彎；將右側(cè)端調(diào)節(jié)到合理位置，連續(xù)彎卷，直到卷成需要的筒節(jié)為止。筒節(jié)為止。 特點特點 一次安裝可以卷成一個圓筒，不留直連，故加工性能較先進(jìn)。但一次安裝可以卷成一個圓筒，不留直連，故加工性能較先進(jìn)。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輥軸多用貴重合金鋼制造，加工要求嚴(yán)格

14、，造價高其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輥軸多用貴重合金鋼制造，加工要求嚴(yán)格，造價高。SIT7.1.3 卷板機及彎卷工藝卷板機及彎卷工藝v立式卷板機立式卷板機 工作原理工作原理 彎卷時，鋼板放入輥彎卷時，鋼板放入輥1和柱和柱2之間，壓緊之間，壓緊輪輪3靠液壓力始終將鋼板緊壓在輥靠液壓力始終將鋼板緊壓在輥1上，上，兩側(cè)支柱兩側(cè)支柱2朝輥朝輥1方向推進(jìn)將鋼板局部壓方向推進(jìn)將鋼板局部壓彎。然后支柱彎。然后支柱2退回原位，驅(qū)動輥退回原位，驅(qū)動輥1使鋼使鋼板移動一定距離，兩側(cè)支柱板移動一定距離，兩側(cè)支柱2再向前將再向前將鋼板壓彎。鋼板壓彎。 特點特點1主動輪，主動輪，2側(cè)支柱，側(cè)支柱，3壓緊輪壓緊輪 間歇地、分級地將鋼板壓

15、彎成筒節(jié)，壓彎力強，鋼板一次通過彎曲成間歇地、分級地將鋼板壓彎成筒節(jié)，壓彎力強，鋼板一次通過彎曲成形；形； 熱卷厚板時，氧化皮不會落在輥筒與鋼板之間，可以避免表面產(chǎn)生壓熱卷厚板時，氧化皮不會落在輥筒與鋼板之間，可以避免表面產(chǎn)生壓坑等缺陷；坑等缺陷； 卷大直徑薄壁筒節(jié)時，不會因鋼板的剛度不足而下塌；卷大直徑薄壁筒節(jié)時，不會因鋼板的剛度不足而下塌； 彎卷時，鋼板與地面摩擦，薄壁大直徑筒節(jié)有拉成上下圓弧不一致的彎卷時，鋼板與地面摩擦，薄壁大直徑筒節(jié)有拉成上下圓弧不一致的可能?？赡?。SIT7.1.3 卷板機及彎卷工藝卷板機及彎卷工藝v卷板機的主要工作參數(shù)卷板機的主要工作參數(shù)v卷板機的工作能力和卷制范圍

16、由卷板機的技術(shù)性能和主要工作參卷板機的工作能力和卷制范圍由卷板機的技術(shù)性能和主要工作參數(shù)來決定。同種卷板機的主要參數(shù)見下表：數(shù)來決定。同種卷板機的主要參數(shù)見下表：v卷板機可卷制的最小圓筒直徑的計算：卷板機可卷制的最小圓筒直徑的計算： Dmin=d1+(0.150.20)d1 d1卷板機的上輥直徑SIT7.1.3 卷板機及彎卷工藝卷板機及彎卷工藝v卷板機的擴(kuò)大使用卷板機的擴(kuò)大使用v卷板機的主要工作參數(shù)是根據(jù)某一材料（通常為低碳鋼）在常溫卷板機的主要工作參數(shù)是根據(jù)某一材料（通常為低碳鋼）在常溫下，按一定的板厚、板寬等卷制條件來設(shè)計的。當(dāng)使用條件與設(shè)下，按一定的板厚、板寬等卷制條件來設(shè)計的。當(dāng)使用條

17、件與設(shè)計條件不同時，如冷卷、熱卷、板寬改變、彎卷曲率改變等，可計條件不同時，如冷卷、熱卷、板寬改變、彎卷曲率改變等，可以進(jìn)行適當(dāng)計算以擴(kuò)大使用。以進(jìn)行適當(dāng)計算以擴(kuò)大使用。v筒節(jié)彎卷的回彈估算筒節(jié)彎卷的回彈估算v彎卷鋼板在輥子壓力下既有塑性彎曲，又有彈性彎曲，故鋼板卸彎卷鋼板在輥子壓力下既有塑性彎曲，又有彈性彎曲，故鋼板卸載后，會有一定的彈性恢復(fù)，即回彈。載后，會有一定的彈性恢復(fù)，即回彈。 熱彎卷：回彈量小，不予考慮。 冷彎卷：回彈量大，過卷以盡量控制回彈量；最終成形前進(jìn)行一次退火處理。v筒節(jié)彎卷的工藝減薄量筒節(jié)彎卷的工藝減薄量SIT補充：筒節(jié)卷圓常見的外形缺陷補充：筒節(jié)卷圓常見的外形缺陷v過彎

18、過彎 原因：下壓量過大原因：下壓量過大 防止方法：及時用樣板檢查彎曲度防止方法：及時用樣板檢查彎曲度v錐形錐形 原因：兩端下壓量不同，致使上下輥軸線互不平行原因：兩端下壓量不同，致使上下輥軸線互不平行SIT補充：筒節(jié)卷圓常見的外形缺陷補充：筒節(jié)卷圓常見的外形缺陷v鼓形鼓形 原因：輥軸剛性不足（相當(dāng)于中部下壓量不足）原因：輥軸剛性不足（相當(dāng)于中部下壓量不足）v棱角棱角 原因：預(yù)彎不足或過量原因：預(yù)彎不足或過量v歪斜歪斜 卷圓前定位出錯，板坯歪斜卷圓前定位出錯，板坯歪斜SIT作業(yè)作業(yè)1v 冷卷成形的概念及特點。冷卷成形的概念及特點。v 熱卷成形的概念及特點。熱卷成形的概念及特點。v P211 7-

19、3SIT7.2 封頭的成形封頭的成形7.2 封頭的成形封頭的成形SIT7.2 封頭的成形封頭的成形7.2.1 封頭的沖壓成形封頭的沖壓成形7.2.2 封頭的旋壓成形封頭的旋壓成形7.2.3 封頭的爆炸成形封頭的爆炸成形7.2.4 封頭制造的質(zhì)量要求封頭制造的質(zhì)量要求SIT7.2.1 封頭的沖壓成形封頭的沖壓成形v冷、熱沖壓條件冷、熱沖壓條件 區(qū)別：沖壓前毛坯是否預(yù)先加熱區(qū)別：沖壓前毛坯是否預(yù)先加熱 依據(jù)依據(jù)材料的性能材料的性能常溫下塑性較好的材料，可采用冷沖壓；熱塑性較好的材料，可采用熱沖壓。毛坯的厚度毛坯的厚度與毛坯料直徑與毛坯料直徑Do之比即相對厚度之比即相對厚度SIT7.2.1 封頭的沖

20、壓成形封頭的沖壓成形v毛坯熱沖壓的加熱過程毛坯熱沖壓的加熱過程控制加熱溫度控制加熱溫度 溫度高，降低沖壓力和有利于鋼板變形溫度高，降低沖壓力和有利于鋼板變形 溫度過高，會使鋼材的晶粒顯著長大溫度過高，會使鋼材的晶粒顯著長大,甚至形成過甚至形成過熱組織熱組織,使鋼材的塑性和韌性降低。嚴(yán)重時會產(chǎn)生使鋼材的塑性和韌性降低。嚴(yán)重時會產(chǎn)生過燒組織，可能發(fā)生碎裂。過燒組織，可能發(fā)生碎裂。SIT7.2.1 封頭的沖壓成形封頭的沖壓成形v毛坯熱沖壓的加熱過程毛坯熱沖壓的加熱過程縮短加熱時間縮短加熱時間 時間越長，氧化越嚴(yán)重。時間越長，氧化越嚴(yán)重。 保證鋼板加熱的溫度分布保證鋼板加熱的溫度分布均勻和不產(chǎn)生過大熱

21、應(yīng)力均勻和不產(chǎn)生過大熱應(yīng)力的情況下，應(yīng)縮短鋼板的的情況下，應(yīng)縮短鋼板的加熱時間。加熱時間。 對導(dǎo)熱性較差的合金鋼，對導(dǎo)熱性較差的合金鋼，可增加保溫時間，減慢加可增加保溫時間，減慢加熱速度。熱速度。SIT7.2.1 封頭的沖壓成形封頭的沖壓成形v沖壓加工常用的潤滑劑沖壓加工常用的潤滑劑 為了有利于鋼板的塑性變形，提高沖壓模具壽命和封為了有利于鋼板的塑性變形，提高沖壓模具壽命和封頭表面質(zhì)量，封頭沖壓時常采用潤滑劑。頭表面質(zhì)量，封頭沖壓時常采用潤滑劑。SIT7.2.1 封頭的沖壓成形封頭的沖壓成形v沖壓過程沖壓過程 裝料裝料 將封頭毛坯對中放在下模將封頭毛坯對中放在下模上；上； 壓邊圈壓緊坯料壓邊圈

22、壓緊坯料 開動水壓機，液壓缸推動開動水壓機，液壓缸推動上模、壓邊圈向下移動；上模、壓邊圈向下移動； 壓邊圈壓邊圈 首先與毛坯接觸并首先與毛坯接觸并壓緊坯料。壓緊坯料。SIT7.2.1 封頭的沖壓成形封頭的沖壓成形v沖壓過程沖壓過程 彎曲、脹形彎曲、脹形 當(dāng)凸模下降與料坯接觸時當(dāng)凸模下降與料坯接觸時，下模，下模 彎角處彎角處 料坯開始彎料坯開始彎曲，凸模底部少量料坯承曲，凸模底部少量料坯承受全部變形力，并開始產(chǎn)受全部變形力，并開始產(chǎn)生脹形；生脹形； 脹形、拉伸脹形、拉伸 隨著脹形變形區(qū)的擴(kuò)大，隨著脹形變形區(qū)的擴(kuò)大，沖壓力增大，同時法蘭部沖壓力增大，同時法蘭部分料坯開始流動，產(chǎn)生料分料坯開始流動，

23、產(chǎn)生料拉伸變形。拉伸變形。SIT7.2.1 封頭的沖壓成形封頭的沖壓成形v沖壓過程沖壓過程 成型成型 毛坯完全通過下模后，封毛坯完全通過下模后，封頭成型；頭成型； 脫模脫模 上模上移，打料桿將包在上模上移，打料桿將包在上模上的封頭脫下。上模上的封頭脫下。一次成形沖壓過程。一次成形沖壓過程。封頭沖壓屬于拉延過程。封頭沖壓屬于拉延過程。打料桿脫模SIT7.2.1 封頭的沖壓成形封頭的沖壓成形v沖壓的應(yīng)力和變形沖壓的應(yīng)力和變形v典型位置應(yīng)力變形特點典型位置應(yīng)力變形特點處于壓邊圈下部的毛坯邊緣處于壓邊圈下部的毛坯邊緣A部分部分 由于沖頭的下壓力使其受經(jīng)向拉伸應(yīng)力r，并向中心流動（產(chǎn)生經(jīng)向應(yīng)變），坯料外

24、直徑減?。?邊緣金屬沿切向收縮，產(chǎn)生切向壓縮應(yīng)力t，會使毛坯邊緣喪失穩(wěn)定而產(chǎn)生折皺； 為了避免折皺的產(chǎn)生，常用壓邊圈將邊緣壓緊，則在板厚方向又產(chǎn)生了壓應(yīng)力n。SIT7.2.1 封頭的沖壓成形封頭的沖壓成形v沖壓的應(yīng)力和變形沖壓的應(yīng)力和變形v典型位置應(yīng)力變形特點典型位置應(yīng)力變形特點處于下模圓角處于下模圓角B部分部分 除經(jīng)向拉伸應(yīng)力和切向壓縮應(yīng)力，還受到彎曲而產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。在沖頭與下?？障兜脑跊_頭與下模空隙的C部分部分 受經(jīng)向拉伸應(yīng)力和切向壓縮應(yīng)力，而板厚方向不受力，處于自由狀態(tài)，越接近下模圓角處切向壓縮應(yīng)力越大，所以薄壁封頭在毛坯外徑縮小到此區(qū)時，容易起皺。封頭底部封頭底部D部分部分 經(jīng)向和切向

25、都受到拉應(yīng)力，有較小的伸長，所以厚度略有減薄。SIT7.2.1 封頭的沖壓成形封頭的沖壓成形v沖壓的應(yīng)力和變形沖壓的應(yīng)力和變形v應(yīng)力定性分析應(yīng)力定性分析經(jīng)向應(yīng)力分析經(jīng)向應(yīng)力分析 坯料下表面完全包住下模圓角時，經(jīng)向拉應(yīng)力達(dá)到最大值。坯料下表面完全包住下模圓角時，經(jīng)向拉應(yīng)力達(dá)到最大值。 影響最大經(jīng)向拉應(yīng)力的因素：金屬的變形抗力、封頭直徑、影響最大經(jīng)向拉應(yīng)力的因素：金屬的變形抗力、封頭直徑、毛坯直徑、摩擦力及彎曲力等。毛坯直徑、摩擦力及彎曲力等。2ln1 1.62ttosrsmmDQDDt毛坯本身的變毛坯本身的變形抗力引起的形抗力引起的應(yīng)力應(yīng)力摩擦力引起的應(yīng)力摩擦力引起的應(yīng)力毛坯表面與壓力圈毛坯表面

26、與壓力圈a)毛坯下表面與下模毛坯下表面與下模圓角彎曲引圓角彎曲引起的應(yīng)力起的應(yīng)力SIT7.2.1 封頭的沖壓成形封頭的沖壓成形v沖壓的應(yīng)力和變形沖壓的應(yīng)力和變形v應(yīng)力定性分析應(yīng)力定性分析切向應(yīng)力分析切向應(yīng)力分析 最大切向應(yīng)力在坯料的最外緣。 坯料外緣周邊的壓縮量 封頭越深，毛坯直徑越大，壓縮量越大常見缺陷常見缺陷 鼓包鼓包：金屬局部纖維的變形量大于其他部位引起的。：金屬局部纖維的變形量大于其他部位引起的。 折皺折皺：切向應(yīng)力作用下，容易喪失穩(wěn)定而起皺。：切向應(yīng)力作用下，容易喪失穩(wěn)定而起皺。1 lnotsxDD omlDD SIT7.2.1 封頭的沖壓成形封頭的沖壓成形v壓邊條件和壓邊力的計算壓

27、邊條件和壓邊力的計算v壓邊圈作用壓邊圈作用 使毛坯料只能在壓邊圈與下模之間滑動，增加了穩(wěn)定性； 壓邊圈產(chǎn)生的摩擦力作用下，增加了經(jīng)向拉應(yīng)力，有利于防止封頭鼓包的產(chǎn)生。v壓邊圈條件壓邊圈條件 熱沖壓標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的條件 (DoDn) (1820)v壓邊力壓邊力 過大，增大了摩擦力，即增大了拉應(yīng)力，會使封頭拉薄，甚至拉裂；過小，不能防止折皺的產(chǎn)生。 最適宜的壓邊力是一個變值，要求設(shè)計一個能作相應(yīng)變化的特殊液壓或氣動裝置。目前生產(chǎn)大多采用固定壓邊力的壓邊圈，取保證不起折皺的最低壓力值。SIT7.2.1 封頭的沖壓成形封頭的沖壓成形v沖壓力計算沖壓力計算v沖壓加工后的封頭壁厚變化沖壓加工后的封頭壁厚變

28、化SIT7.2.1 封頭的沖壓成形封頭的沖壓成形v不同類型封頭的沖壓成形不同類型封頭的沖壓成形v薄壁封頭薄壁封頭(D0Dm)45 多次沖壓成形法多次沖壓成形法SIT7.2.1 封頭的沖壓成形封頭的沖壓成形v不同類型封頭的沖壓成形不同類型封頭的沖壓成形v薄壁封頭薄壁封頭(D0Dm)45 有間隙壓邊法、帶坎拉深法和反拉深法有間隙壓邊法、帶坎拉深法和反拉深法(D0 Dm ) / =12022060 (D0 Dm ) / 120 SITv不同類型封頭的沖壓成形不同類型封頭的沖壓成形v厚壁封頭厚壁封頭(D0Dm)6v復(fù)合鋼板封頭復(fù)合鋼板封頭 復(fù)合鋼板在加熱時，基層和復(fù)層線膨脹系數(shù)不同；在相同的應(yīng)復(fù)合鋼板

29、在加熱時，基層和復(fù)層線膨脹系數(shù)不同；在相同的應(yīng)力下，流動特點不同，產(chǎn)生的變形不同。力下，流動特點不同，產(chǎn)生的變形不同。 結(jié)合區(qū)易產(chǎn)生裂紋，甚至撕裂、起折皺。最常見是直邊部分；結(jié)合區(qū)易產(chǎn)生裂紋，甚至撕裂、起折皺。最常見是直邊部分；無論厚度如何，沖壓時都必須采用壓邊圈。無論厚度如何，沖壓時都必須采用壓邊圈。7.2.1 封頭的沖壓成形封頭的沖壓成形SITv不同類型封頭的沖壓成形不同類型封頭的沖壓成形v封頭上設(shè)計有人孔的沖壓加工封頭上設(shè)計有人孔的沖壓加工7.2.1 封頭的沖壓成形封頭的沖壓成形SITv沖壓模具設(shè)計沖壓模具設(shè)計v上模（沖頭）上模（沖頭） 上模直徑上模直徑 上模曲面部分高度上模曲面部分高度

30、 上模直邊高度上模直邊高度 上模上部直徑上模上部直徑 上模壁厚上模壁厚7.2.1 封頭的沖壓成形封頭的沖壓成形SITv沖壓模具設(shè)計沖壓模具設(shè)計v下模（沖環(huán)）下模（沖環(huán)） 上下模間隙上下模間隙 下模內(nèi)徑下模內(nèi)徑 下模圓角半徑下模圓角半徑 下模直邊高度下模直邊高度 下模總高度下?？偢叨?下模外徑下模外徑 下模座下模座v壓邊圈壓邊圈7.2.1 封頭的沖壓成形封頭的沖壓成形SIT7.2.2 封頭的旋壓成形封頭的旋壓成形v沖壓成形法沖壓成形法 需要大噸位、大工作臺面的水壓機，大噸位沖壓模具需要大噸位、大工作臺面的水壓機，大噸位沖壓模具，成本高。，成本高。 采用分片沖壓拼焊法也需要制造沖壓瓣片的模具，組采

31、用分片沖壓拼焊法也需要制造沖壓瓣片的模具，組焊工作量大、工序多、工期長、成本高、質(zhì)量不易保焊工作量大、工序多、工期長、成本高、質(zhì)量不易保證、焊縫常與封頭上開也有矛盾等。證、焊縫常與封頭上開也有矛盾等。v旋壓成形法旋壓成形法大型封頭大型封頭制造的主要方法制造的主要方法v原理：逐點、依次成形，基本是靠彎曲來達(dá)到原理：逐點、依次成形，基本是靠彎曲來達(dá)到成形目的成形目的v設(shè)備：旋壓機設(shè)備：旋壓機SIT7.2.2 封頭的旋壓成形封頭的旋壓成形v旋壓成形的特點旋壓成形的特點優(yōu)點優(yōu)點適合制造適合制造尺寸大、壁薄尺寸大、壁薄的大型封頭；的大型封頭；旋壓機比水壓機輕巧，制造相同尺寸的封頭，比水旋壓機比水壓機輕巧

32、，制造相同尺寸的封頭，比水壓機約輕壓機約輕2.5倍；倍；旋壓模具旋壓模具比沖壓模具簡單比沖壓模具簡單、尺寸小、成本低。同一、尺寸小、成本低。同一模具可制造直徑相同而壁厚不同的封頭；模具可制造直徑相同而壁厚不同的封頭；工藝裝備更換時間短工藝裝備更換時間短，占沖壓加工的，占沖壓加工的1/5左右；左右；封頭成形質(zhì)量好，封頭成形質(zhì)量好，不易產(chǎn)生減薄和折皺不易產(chǎn)生減薄和折皺；壓鼓機配有自動操作系統(tǒng)，翻邊機的自動化程度也壓鼓機配有自動操作系統(tǒng)，翻邊機的自動化程度也很高，操作條件好。很高，操作條件好。SIT7.2.2 封頭的旋壓成形封頭的旋壓成形v旋壓成形的特點旋壓成形的特點不足不足冷旋壓成形后對于某些鋼材

33、還需要進(jìn)行消除冷加工冷旋壓成形后對于某些鋼材還需要進(jìn)行消除冷加工硬化的熱處理；硬化的熱處理；對于厚壁小直徑（小于等于對于厚壁小直徑（小于等于1400mm）封頭采用旋壓）封頭采用旋壓成形時，需在旋壓機上增加附件，比較麻煩，不如沖成形時，需在旋壓機上增加附件，比較麻煩，不如沖壓成形簡單；壓成形簡單；旋壓過程旋壓過程較慢較慢，生產(chǎn)率低于沖壓成形。，生產(chǎn)率低于沖壓成形。SIT7.2.2 封頭的旋壓成形封頭的旋壓成形v旋壓成形的方法旋壓成形的方法單機旋壓法單機旋壓法有模旋壓法有模旋壓法SIT7.2.2 封頭的旋壓成形封頭的旋壓成形v旋壓成形的方法旋壓成形的方法單機旋壓法單機旋壓法無模旋壓法無模旋壓法SI

34、T7.2.2 封頭的旋壓成形封頭的旋壓成形v旋壓成形的方法旋壓成形的方法單機旋壓法單機旋壓法沖旋聯(lián)合法沖旋聯(lián)合法SIT7.2.2 封頭的旋壓成形封頭的旋壓成形v旋壓成形的方法旋壓成形的方法聯(lián)機旋壓法聯(lián)機旋壓法SIT7.2.3 封頭的爆炸成形封頭的爆炸成形v工作原理工作原理 利用高能源炸藥在極短時間利用高能源炸藥在極短時間內(nèi)（約內(nèi)（約10-6s）爆炸所產(chǎn)生的）爆炸所產(chǎn)生的巨大沖擊波，并通過水或砂巨大沖擊波，并通過水或砂子等介質(zhì)作用在封頭毛坯上子等介質(zhì)作用在封頭毛坯上，迫使其產(chǎn)生塑性變形而獲，迫使其產(chǎn)生塑性變形而獲得所要求形狀、尺寸的封頭得所要求形狀、尺寸的封頭。v方法方法 有模爆炸成形有模爆炸成

35、形 無模爆炸成形無模爆炸成形SIT7.2.3 封頭的爆炸成形封頭的爆炸成形v有模爆炸成形有模爆炸成形v 特點特點 封頭成形質(zhì)量好，可達(dá)到要求的形狀、尺寸及表面粗封頭成形質(zhì)量好，可達(dá)到要求的形狀、尺寸及表面粗糙度，壁厚減薄較小；經(jīng)退火處理力學(xué)性能可改善；糙度，壁厚減薄較??；經(jīng)退火處理力學(xué)性能可改善； 設(shè)備簡單，不需要其他大型配套裝備；設(shè)備簡單，不需要其他大型配套裝備； 操作方便、效率高、成本低，對成批生產(chǎn)更為有利。操作方便、效率高、成本低，對成批生產(chǎn)更為有利。v 影響封頭爆炸成形質(zhì)量的因素影響封頭爆炸成形質(zhì)量的因素 炸藥種類及用量：決定于毛坯的尺寸炸藥種類及用量：決定于毛坯的尺寸 炸藥包的形狀：

36、與封頭成形的形狀、尺寸有關(guān)炸藥包的形狀：與封頭成形的形狀、尺寸有關(guān) 壓力傳遞介質(zhì)：砂子或水壓力傳遞介質(zhì)：砂子或水 模具尺寸設(shè)計模具尺寸設(shè)計SIT7.2.3 封頭的爆炸成形封頭的爆炸成形v無模爆炸成形無模爆炸成形v 原理原理 通過控制載荷的分布來達(dá)到通過控制載荷的分布來達(dá)到控制封頭成形的目的?？刂品忸^成形的目的。v 特點特點 裝置簡單，成本低，操作方裝置簡單，成本低，操作方便；便； 封頭彎曲度均勻，表面光滑封頭彎曲度均勻，表面光滑，成形質(zhì)量好；，成形質(zhì)量好； 沖擊波呈球面?zhèn)鞑?，故可制沖擊波呈球面?zhèn)鞑ィ士芍圃炱渌尚畏椒y以制造的造其他成形方法難以制造的球形封頭。球形封頭。SIT7.2.4 封頭

37、制造的質(zhì)量要求封頭制造的質(zhì)量要求v封頭應(yīng)盡量用整塊鋼板制成封頭應(yīng)盡量用整塊鋼板制成,必須拼接時必須拼接時,焊縫數(shù)量及位焊縫數(shù)量及位置，應(yīng)滿足封頭的劃線技術(shù)要求。置，應(yīng)滿足封頭的劃線技術(shù)要求。v封頭沖壓前，應(yīng)清除鋼板毛刺；沖壓后去除內(nèi)外表面封頭沖壓前，應(yīng)清除鋼板毛刺；沖壓后去除內(nèi)外表面的氧化皮的氧化皮,表面不允許有裂紋等缺陷。對于微小的表面表面不允許有裂紋等缺陷。對于微小的表面裂紋和高度達(dá)裂紋和高度達(dá)3mm的個別凸起應(yīng)進(jìn)行修整。人孔板邊的個別凸起應(yīng)進(jìn)行修整。人孔板邊處圓柱部分上距板邊圓弧起點大于處圓柱部分上距板邊圓弧起點大于5mm處的裂口，經(jīng)處的裂口，經(jīng)檢驗部門同意后，可修磨、補焊，修磨后的板厚

38、不得檢驗部門同意后，可修磨、補焊，修磨后的板厚不得超過表超過表7-15的規(guī)定。缺陷補焊后應(yīng)進(jìn)行無損檢測。的規(guī)定。缺陷補焊后應(yīng)進(jìn)行無損檢測。v封頭和筒體對接處的圓柱部分長度封頭和筒體對接處的圓柱部分長度L應(yīng)符合表應(yīng)符合表7-16的規(guī)的規(guī)定。球形封頭可取定。球形封頭可取L為零。為零。v封頭的幾何形狀和尺寸偏差不應(yīng)超過表封頭的幾何形狀和尺寸偏差不應(yīng)超過表7-15和表和表7-17的的規(guī)定。規(guī)定。SIT作業(yè)作業(yè)2v 簡述沖壓過程。簡述沖壓過程。v P211 7-4、7-6SIT7.3 管子的彎曲管子的彎曲7.3.1 管子彎曲的應(yīng)力分析和變形計算管子彎曲的應(yīng)力分析和變形計算7.3.2 彎管方法彎管方法7.

39、3.3 管件制造的技術(shù)要求管件制造的技術(shù)要求SIT7.3.1 管子彎曲的應(yīng)力分析和變形計算管子彎曲的應(yīng)力分析和變形計算v應(yīng)力分析及易產(chǎn)生的缺陷應(yīng)力分析及易產(chǎn)生的缺陷 管子在彎矩管子在彎矩M作用下發(fā)生純彎曲變形時，中性軸外側(cè)作用下發(fā)生純彎曲變形時，中性軸外側(cè)管壁受管壁受拉應(yīng)力拉應(yīng)力1；隨著變形率的增大，拉力逐漸增大隨著變形率的增大，拉力逐漸增大，管壁可能，管壁可能減薄減薄，嚴(yán)重時可產(chǎn)生微裂紋；，嚴(yán)重時可產(chǎn)生微裂紋； 內(nèi)側(cè)管壁受內(nèi)側(cè)管壁受壓應(yīng)力壓應(yīng)力2的的作用，管壁可能作用，管壁可能增厚增厚，嚴(yán)重時可使管壁失穩(wěn)產(chǎn)嚴(yán)重時可使管壁失穩(wěn)產(chǎn)生折皺；生折皺；SIT7.3.1 管子彎曲的應(yīng)力分析和變形計算管子

40、彎曲的應(yīng)力分析和變形計算v應(yīng)力分析及易產(chǎn)生的缺陷應(yīng)力分析及易產(chǎn)生的缺陷 同時在同時在合力合力N1與與N2作用下，使管子橫截面變形。作用下，使管子橫截面變形。若管子是自由彎曲，變形將近似為橢圓形若管子是自由彎曲，變形將近似為橢圓形；若管；若管子是利用具有半圓槽的彎管模進(jìn)行彎曲，則內(nèi)側(cè)子是利用具有半圓槽的彎管模進(jìn)行彎曲，則內(nèi)側(cè)基本上保持半圓形，而外側(cè)變扁?；旧媳３职雸A形，而外側(cè)變扁。SIT7.3.1 管子彎曲的應(yīng)力分析和變形計算管子彎曲的應(yīng)力分析和變形計算v應(yīng)力分析及易產(chǎn)生的缺陷應(yīng)力分析及易產(chǎn)生的缺陷v 缺陷的影響因素缺陷的影響因素 當(dāng)相對彎曲半徑當(dāng)相對彎曲半徑 R/dw和相對和相對彎曲壁厚彎曲壁厚 /dw越?。辉叫。?即彎曲半徑即彎曲半徑R越小，管子公越小，管子公稱外徑稱外徑 dw越大，管子壁厚越大，管子壁厚 越薄時，彎管缺陷越容易產(chǎn)越薄時，彎管缺陷越容易產(chǎn)生。生。SIT7.3.1 管子彎曲的