材料鍛造沖壓及特種成形工藝技術(shù)

材料鍛造、沖壓和特種成形工藝技術(shù)概念鍛壓是鍛造和沖壓的合稱，是利用鍛壓機械的錘頭、砧塊、沖頭或通過模具對坯料施加壓力，使之產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需形狀和尺寸的制件的成形加工方法。在鍛造加工中，坯料整體發(fā)生明顯的塑性變形，有較大量的塑性流動；在沖壓加工中，坯料主要通過改變各部位面積的空間位置而成形，其內(nèi)部不出現(xiàn)較大距離的塑性流動。鍛壓主要用于加工金屬制件，也可用于加工某些非金屬，如工程塑料、橡膠、陶瓷坯、磚坯以及復(fù)合材料的成形等。鍛壓和冶金工業(yè)中的軋制、拔制等都屬于塑性加工，或稱壓力加工，但鍛壓主要用于生產(chǎn)金屬制件，而軋制、拔制等主要用于生產(chǎn)板材、帶材、管材、型材和線材等通用性金屬材料。人類在新石器時代末期，已開始以錘擊天然紅銅來制造裝飾品和小用品。中國約在公元前2000多年已應(yīng)用冷鍛工藝制造工具，如甘肅武威皇娘娘臺齊家文化遺址出土的紅銅器物，就有明顯的錘擊痕跡。商代中期用隕鐵制造武器，采用了加熱鍛造工藝。春秋后期出現(xiàn)的塊煉熟鐵，就是經(jīng)過反復(fù)加熱鍛造以擠出氧化物夾雜并成形的。最初，人們靠掄錘進(jìn)行鍛造，后來出現(xiàn)通過人拉繩索和滑車來提起重錘再自由落下的方法鍛打坯料。14世紀(jì)以后出現(xiàn)了畜力和水力落錘鍛造。1842年，英國的內(nèi)史密斯制成第一臺蒸汽錘，使鍛造進(jìn)入應(yīng)用動力的時代。以后陸續(xù)出現(xiàn)鍛造水壓機、電機驅(qū)動的夾板錘、空氣鍛錘和機械壓力機。夾板錘最早應(yīng)用于美國內(nèi)戰(zhàn)(1861～1865)期間，用以模鍛武器的零件，隨后在歐洲出現(xiàn)了蒸汽模鍛錘，模鍛工藝逐漸推廣。到19世紀(jì)末已形成近代鍛壓機械的基本門類。

20世紀(jì)初期，隨著汽車開始大量生產(chǎn)，熱模鍛迅速發(fā)展，成為鍛造的主要工藝。20世紀(jì)中期，熱模鍛壓力機、平鍛機和無砧鍛錘逐漸取代了普通鍛錘，提高了生產(chǎn)率，減小了振動和噪聲。隨著鍛坯少無氧化加熱技術(shù)、高精度和高壽命模具、熱擠壓，成形軋制等新鍛造工藝和鍛造操作機、機械手以及自動鍛造生產(chǎn)線的發(fā)展，鍛造生產(chǎn)的效率和經(jīng)濟效果不斷提高。冷鍛的出現(xiàn)先于熱鍛。早期的紅銅、金、銀薄片和硬幣都是冷鍛的。冷鍛在機械制造中的應(yīng)用到20世紀(jì)方得到推廣，冷鐓、冷擠壓、徑向鍛造、擺動輾壓等相繼發(fā)展，逐漸形成能生產(chǎn)不需切削加工的精密制件的高效鍛造工藝。早期的沖壓只利用鏟、剪、沖頭、手錘、砧座等簡單工具，通過手工剪切、沖孔、鏟鑿、敲擊使金屬板材(主要是銅或銅合金板等)成形，從而制造鑼、鐃、鈸等樂器和罐類器具。隨著中、厚板材產(chǎn)量的增長和沖壓液壓機和機械壓力機的發(fā)展，沖壓加工也在19世紀(jì)中期開始機械化。1905年美國開始生產(chǎn)成卷的熱連軋窄帶鋼，1926年開始生產(chǎn)寬帶鋼，以后又出現(xiàn)冷連軋帶鋼。同時，板、帶材產(chǎn)量增加，質(zhì)量提高，成本降低。結(jié)合船舶、鐵路車輛、鍋爐、容器、汽車、制罐等生產(chǎn)的發(fā)展，沖壓已成為應(yīng)用最廣泛的成形工藝之一。鍛壓主要按成形方式和變形溫度進(jìn)行分類。按成形方式鍛壓可分為鍛造和沖壓兩大類；按變形溫度鍛壓可分為熱鍛壓、冷鍛壓、溫鍛壓和等溫鍛壓等。熱鍛壓是在金屬再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的鍛壓。提高溫度能改善金屬的塑性，有利于提高工件的內(nèi)在質(zhì)量，使之不易開裂。高溫度還能減小金屬的變形抗力，降低所需鍛壓機械的噸位。但熱鍛壓工序多，工件精度差，表面不光潔，鍛件容易產(chǎn)生氧化、脫碳和燒損。冷鍛壓是在低于金屬再結(jié)晶溫度下進(jìn)行的鍛壓，通常所說的冷鍛壓多專指在常溫下的鍛壓，

而將在高于常溫、但又不超過再結(jié)晶溫度下的鍛壓稱為溫鍛壓。溫鍛壓的精度較高，表面較光潔而變形抗力不大。在常溫下冷鍛壓成形的工件，其形狀和尺寸精度高，表面光潔，加工工序少，便于自動化生產(chǎn)。許多冷鍛、冷沖壓件可以直接用作零件或制品，而不再需要切削加工。但冷鍛時，因金屬的塑性低，變形時易產(chǎn)生開裂，變形抗力大，需要大噸位的鍛壓機械。等溫鍛壓是在整個成形過程中坯料溫度保持恒定值。等溫鍛壓是為了充分利用某些金屬在等一溫度下所具有的高塑性，或是為了獲得特定的組織和性能。等溫鍛壓需要將模具和坯料一起保持恒溫，所需費用較高，僅用于特殊的鍛壓工藝，如超塑成形。鍛壓可以改變金屬組織，提高金屬性能。鑄錠經(jīng)過熱鍛壓后，原來的鑄態(tài)疏松、孔隙、微裂等被壓實或焊合；原來的枝狀結(jié)晶被打碎，使晶粒變細(xì)；同時改變原來的碳化物偏析和不均勻分布，使組織均勻，從而獲得內(nèi)部密實、均勻、細(xì)微、綜合性能好、使用可靠的鍛件。鍛件經(jīng)熱鍛變形后，金屬是纖維組織；經(jīng)冷鍛變形后，金屬晶體呈有序性。鍛壓是使金屬進(jìn)行塑性流動而制成所需形狀的工件。金屬受外力產(chǎn)生塑性流動后體積不變，而且金屬總是向阻力最小的部分流動。生產(chǎn)中，常根據(jù)這些規(guī)律控制工件形狀，實現(xiàn)鐓粗拔長、擴孔、彎曲、拉深等變形。鍛壓出的工件尺寸精確、有利于組織批量生產(chǎn)。模鍛、擠壓、沖壓等應(yīng)用模具成形的尺寸精確、穩(wěn)定?？刹捎酶咝у憠簷C械和自動鍛壓生產(chǎn)線，組織專業(yè)化大批量或大量生產(chǎn)。鍛壓的生產(chǎn)過程包括成形前的鍛坯下料、鍛坯加熱和預(yù)處理；成形后工件的熱處理、清理、校正和檢驗。常用的鍛壓機械有鍛錘、液壓機和機械壓力機。鍛錘具有較大的沖擊速度，利于金屬塑性流動，但會產(chǎn)生震動；液壓機用靜力鍛造，有利于鍛透金屬和改善組織，工作平穩(wěn)，但生產(chǎn)率低；機械壓力機行程固定，易于實現(xiàn)機械化和自動化。未來鍛壓工藝將向提高鍛壓件的內(nèi)在質(zhì)量、發(fā)展精密鍛造和精密沖壓技術(shù)、研制生產(chǎn)率和自動化程度更高的鍛壓設(shè)備和鍛壓生產(chǎn)線、發(fā)展柔性鍛壓成形系統(tǒng)、發(fā)展新型鍛壓材料和鍛壓加工方法等方面發(fā)展。提高鍛壓件的內(nèi)在質(zhì)量，主要是提高它們的機械性能(強度、塑性、韌性、疲勞強度)和可靠度。這需要更好地應(yīng)用金屬塑性變形理論；應(yīng)用內(nèi)在質(zhì)量更好的材料；正確進(jìn)行鍛前加熱和鍛造熱處理；更嚴(yán)格和更廣泛地對鍛壓件進(jìn)行無損探傷。少、無切削加工是機械工業(yè)提高材料利用率、提高勞動生產(chǎn)率和降低能源消耗的最重要的措施和方向。鍛坯少、無氧化加熱，以及高硬、耐磨、長壽模具材料和表面處理方法的發(fā)展，將有利于精密鍛造、精密沖壓的擴大應(yīng)用。bd12.bmp大型水壓機自由鍛造過程自由由鍛鍛自由由鍛鍛工工序序鋼錠錠拔拔長長過過程程中中鍛鍛件件形形狀狀的的改改變變鋼錠錠拔拔長長過過程程中中的的形形狀狀改改變變鋼錠錠的的鐓鐓粗粗過過程程eVTstart=970°Ckf0=160N/mm2m=0,5j=11/seh=0,33.eVTstart=970°Ckf0=160N/mm2m=0,5j=11/seh=0,33.sVTstart=970°Ckf0=160N/mm2m=0,5j=11/seh=0,33.stTstart=970°Ckf0=160N/mm2m=0,5j=11/seh=0,33.srTstart=970°Ckf0=160N/mm2m=0,5j=11/seh=0,33.°CTstart=970°Ckf0=160N/mm2m=0,5j=11/seh=0,33.大型型鍛鍛件件應(yīng)應(yīng)用用－－神神五五返返回回倉倉沖壓壓工工藝藝與與模模具具設(shè)設(shè)計計俗話說：“沒有規(guī)矩不成成方圓”世界上的許許許多多東西都都是從他們們各具特色的的“規(guī)矩”中誕生出來得得。東西-----產(chǎn)品，規(guī)矩-------模具。模具：是一種特殊的的模型，用來來塑造(制造)產(chǎn)品；從工藝藝的角度，模模具是一種成成型制品的特特殊工藝裝備備。模具技術(shù)：研究模具設(shè)計計、制造以及及產(chǎn)品成型工工藝的技術(shù)。。沖壓工藝是一一種特殊的成成型工藝，沖沖壓模具是模模具中的一種種．模具的重要性性：在現(xiàn)代化工業(yè)業(yè)生產(chǎn)中，60%~90%的工業(yè)產(chǎn)品需需要模具加工工，模具工業(yè)業(yè)已成為工業(yè)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)礎(chǔ)，許多新產(chǎn)產(chǎn)品的開發(fā)都都依賴與模具具，特別是汽汽車、電子電電器、輕工、、航空等行業(yè)業(yè)。因此，模模具是工業(yè)生生產(chǎn)的重要裝裝備，是國民民經(jīng)濟的基礎(chǔ)礎(chǔ)工業(yè)。模具具被譽為工業(yè)業(yè)之父，其技技術(shù)集現(xiàn)代工工業(yè)產(chǎn)品制造造技術(shù)之大成成。世界各國給模模具的稱謂：：日本：進(jìn)入富富裕社會的原原動力。德國：金屬加加工業(yè)中的帝帝王。羅馬尼亞：模模具就是黃金金。歐美：磁力工工業(yè)。現(xiàn)代模塑產(chǎn)品品的舉例：汽車用品系列列家用產(chǎn)品系列列軍工用品系列列工業(yè)產(chǎn)品系列列模具的種類可可分為十大種種（如圖所示））沖壓技術(shù)是一一古老而又新新，又有很大大發(fā)展?jié)摿Φ牡募夹g(shù)。人類在新石器器時代末期，，就開始以錘錘敲擊天然紅紅銅來制造裝裝飾品和日用用品。中國約約在公元前2000多年就已經(jīng)開開始冷鍛工藝藝制造工具．．開始是利用用錘擊方式來來制造裝飾品品，后來出現(xiàn)現(xiàn)通過人拉繩繩索和滑車來來提起重錘再再自由落下的的方法來變形形金屬，如所所示。十四世世紀(jì)以后出現(xiàn)現(xiàn)了利用畜力力和水利作為為動力來錘擊擊金屬成形。。這個時期的的施工方法較較落后、工藝藝簡陋，學(xué)習(xí)習(xí)方法也是心心傳口授，制制造水平全憑憑工匠技藝的的高低，不能大量量生產(chǎn)。現(xiàn)代沖壓技術(shù)術(shù)十九世紀(jì)中中期開始機械化生產(chǎn)產(chǎn)，成為應(yīng)用用最為廣泛的成形工藝之之一。從電機定、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子硅鋼片地地生產(chǎn)演變過過程就可以看看到?jīng)_壓模具具的發(fā)展演變變過程。在十九世紀(jì)末末，硅鋼片采采用最簡單的的單工序模具具。采用單工工序的模具先先落料得到一一個圓板毛坯坯或用圓剪機機生產(chǎn)圓板毛毛坯，然后再再用沖孔模在在圓板毛坯上上依次將槽沖沖出。在二十世紀(jì)初初，沖模結(jié)構(gòu)構(gòu)由單工序模模向復(fù)合模發(fā)發(fā)展，并有了了少量的具有有三～五個工工位的級進(jìn)模模，模塊由整整塊向拼塊發(fā)發(fā)展，這個時時期的電機硅硅鋼片的生產(chǎn)產(chǎn)大多采用復(fù)復(fù)合模工藝，，外圓和多槽槽結(jié)構(gòu)在一副副模具中一次次沖壓完成。。今天，我們不不僅可以利用用多工位的精精密級進(jìn)模沖沖壓出高精度度、形狀復(fù)雜雜的電機硅鋼鋼片，而且可可以在級進(jìn)模模中同時完成成硅鋼片的鉚鉚，這樣，我我們送進(jìn)模具具的是硅鋼片片條料，從模模具出來的是是電機鐵芯。。一、沖壓加工工概念沖壓是在室溫溫下，利用安安裝在壓力機機上的模具對對材料施加壓壓力，使其產(chǎn)產(chǎn)生分離或塑塑性變形，從從而獲得所需需零件的一種種壓力加工方方法。合理的沖壓成成形工藝沖壓加工的三三要素先先進(jìn)的的模具高效的沖壓設(shè)設(shè)備二、沖壓加工工的特點及應(yīng)應(yīng)用屬少、無屑加加工，能加工工形狀復(fù)雜的的零件，零件件精度較高，，具有互換性性，零件強度度、剛性高而而重量輕、外外表光滑美觀觀，材料利用用率高，生產(chǎn)產(chǎn)率高，便于于實現(xiàn)機械化化和自動化，，操作方便，，要求的工人人技術(shù)等級不不高，產(chǎn)品的的成本低。缺點：模具要要求高、制造造復(fù)雜、周期期長、制造費費昂貴，在小小批量生產(chǎn)中中受到限制。。生產(chǎn)中有噪噪音。三、沖壓工序序的分類(如圖)1、根據(jù)工藝性性質(zhì)分：分分離工序、、塑性變形工工序2、根據(jù)工序組組合程度分：：單工序、復(fù)復(fù)合工序、連連續(xù)工序分離工序：指坯料在模模具刃口作用用下，沿一定定的輪廓線分分離而獲得沖沖件的加工方方法（如圖）塑性變變形工工序：：指坯料料在模模具壓壓力作作用下下，使使坯料料產(chǎn)生生塑性性變形形，但但不產(chǎn)產(chǎn)生分分離而而獲得得具有有一定定形狀狀和尺尺寸的的沖件件的加加工方方法（如圖圖）沖壓概概述拉深變變形沖壓基基本工工序沖壓設(shè)設(shè)備現(xiàn)代沖沖壓生生產(chǎn)數(shù)控轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)塔沖沖床數(shù)控折折彎機機部分應(yīng)應(yīng)用實實例材料成成形過過程中中的晶晶粒長長大AfterNucleationt=200CASD=3.3mmt=2200CASD=10.78mmt=4200CASD=14.98mmt=6200CASD=18.44mmt=8200CASD=21.85mmt=10200CASD=24.75mmt=12200CASD=27.3mmt=14200CASD=29.9mm材料成成形過過程中中的非非正常常晶粒粒長大大1200CAS2200CAS3200CAS4200CAS5200CAS6200CAS7200CAS8200CAS晶粒長長大的的動態(tài)態(tài)過程程沖裁過過程的的模擬擬結(jié)果果三輥斜斜軋鋼鋼管過過程的的模擬擬環(huán)件軋軋制過過程的的模擬擬火車車車輪生生產(chǎn)工工藝過過程9、靜夜四無鄰鄰，荒居舊業(yè)業(yè)貧。。12月-2212月-22Wednesday,December7,202210、雨中黃葉樹樹，燈下白頭頭人。。21:24:2021:24:2021:2412/7/20229:24:20PM11、以我我獨沈沈久，，愧君君相見見頻。。。12月月-2221:24:2021:24Dec-2207-Dec-2212、故人江海海別，幾度度隔山川。。。21:24:2021:24:2121:24Wednesday,December7,202213、乍見見翻疑疑夢，，相悲悲各問問年。。。12月月-2212月月-2221:24:2121:24:21December7,202214、他他鄉(xiāng)鄉(xiāng)生生白白發(fā)發(fā)，，舊舊國國見見青青山山。。。。07十十二二月月20229:24:21下下午午21:24:2112月月-2215、比不了了得就不不比，得得不到的的就不要要。。。十二月229:24下午午12月-2221:24December7,202216、行動動出成成果，，工作作出財財富。。。2022/12/721:24:2121:24:2107December202217、做前前，能能夠環(huán)環(huán)視四四周；；做時時，你你只能能或者者最好好沿著著以腳腳為起起點的的射線線向前前。。。9:24:21下下午9:24下下午午21:24:2112月月-229、沒有失敗，，只有暫時停停止成功！。。12月-2212月-22Wednesday,December7,202210、很很多多事事情情努努力力了了未未必必有有結(jié)結(jié)果果，，但但是是不不努努力力卻卻什什么么改改變變也也沒沒有有。。。。21:24:2121:24:2121:2412/7/20229:24:21PM11、成功就就是日復(fù)復(fù)一日那那一點點點小小努努力的積積累。。。12月-2221:24:2121:24Dec-2207-Dec-2212、世間間成事事，不不求其其絕對對圓滿滿，留留一份份不足足，可可得無無限完完美。。。21:24:2121:24:2121:24Wednesday,December7,202213、不知香香積寺，，數(shù)里入入云峰。。。12月-2212月-2221:24:2121:24:21December7,202214、意志堅強的的人能把世界界放在手中像像泥塊一樣任任意揉捏。07十二月月20229:24:21下午21:24:2112月-2215、楚塞塞三湘湘接，，荊門門九派派通。。。。十二月月229:24下下午午12月月-2221:24December7,202216、少少年年十十五五二二十十時時，，步步行行奪奪得得胡胡馬馬騎騎。。。。2022/12/721:24:2121:24:2107December202217、空山新新雨后，，天氣晚晚來秋。。。9:24:21下午午9:24下午午21:24:2112月-229、楊柳散和風(fēng)風(fēng)，青山澹吾吾慮。。12月-2212月-22Wednesday,December7,202210、閱讀一切切好書如同同和過去最最杰出的人人談話。21:24:2121:24:2121:2412/7/20229:24:21PM11、越越