金屬塑性加工3

材料成形工藝第三章金屬塑性成形回顧模鍛分類開式模鍛主要特點開式模鍛金屬成形過程飛邊槽結(jié)構(gòu)，作用閉式模鍛金屬成形過程模鍛主要缺陷模鍛工序概念：在自由鍛造設(shè)備上使用不固定在設(shè)備上的各種模具稱為胎模的單膛模具，將已加熱的坯料用自由鍛方法預(yù)鍛成接近鍛件形狀，然后用胎模終鍛成形的鍛造方法。3.3.3胎模鍛造胎膜鍛造種類：扣模、套筒模（開式套筒模、閉式套筒模）、合模。1）扣模：用于鍛造非回轉(zhuǎn)體鍛件，具有敞開的模膛。鍛造時工件一般不翻轉(zhuǎn)，不產(chǎn)生毛邊，可用于制坯也可成形。3.3.3胎模鍛造2）套筒模：套筒模主要用于回轉(zhuǎn)體鍛件如齒輪、法蘭等，有開式和閉式兩種。開式套筒模一般只有下模（套筒和墊塊），沒有上模（錘砧代替上模），優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，可以得到很小或不帶斜度的鍛件。取件時一般要翻轉(zhuǎn)180度;

缺點是對上下砧的平行度要求較嚴(yán)。閉式套筒模一般由上模、套筒等組成，鍛造中金屬處于模膛的封閉空間中變形，不形成毛邊。3.3.3胎模鍛造3）合模：一般由上下模及導(dǎo)向裝置組成，見圖，用來鍛造形狀復(fù)雜的鍛件，鍛造過程中多余金屬流入飛邊槽形成飛邊。3.3.3胎模鍛造優(yōu)點：①與自由鍛相比，胎模鍛具有鍛件品質(zhì)較好（表面光潔、尺寸較精確、纖維分布合理）、生產(chǎn)率高和節(jié)約金屬等優(yōu)點。②與模鍛相比，胎模鍛具有操作比較靈活、胎模模具簡單、容易制造加工、成本低、生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短等優(yōu)點。3.3.3胎模鍛造缺點：①胎模鍛件比模鍛件表面品質(zhì)較差；②精度較低、所留的機(jī)加工余量大；③操作者勞動強(qiáng)度大、胎模壽命較低。

胎模鍛適用于中、小批量生產(chǎn)小型多品種的鍛件。3.3.3胎模鍛造課程內(nèi)容

金屬塑性成形的基本知識(BasicConcept)

鍛造工藝(Forging)

沖壓工藝(Stamping)

模具設(shè)計(Diedesign)本節(jié)內(nèi)容3.3板料沖壓工藝3.3.1沖裁工藝3.3.2彎曲工藝3.3.3拉深工藝3.3.4脹形工藝3.3.5翻邊工藝3.3.6旋壓3.3.7板料成形性能及測試3.3.8沖壓模具板料成形又叫板料沖壓,是利用壓力裝置和模具使板材產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得成形件或制品的成形方法。3.3板料沖壓工藝一般沖壓板厚<6mm，且通常在常溫下進(jìn)行，故又稱為冷沖壓，只有當(dāng)板厚超過8mm時才采用熱成形。優(yōu)點：

(1)沖壓件精度高，表面光潔，無切削，互換性好；

(2)沖壓件質(zhì)量輕、強(qiáng)度、剛性較高；

(3)操作簡便，生產(chǎn)率高，易于自動化；

(4)廢料少，成本低；缺點：

(1)變形沖壓件的材料應(yīng)有足夠塑性與較低變形抗力；

(2)有加工硬化現(xiàn)象，嚴(yán)重時使金屬失去近一步變形的能力；

(3)模具費用高，不宜單件小批生產(chǎn)。

沖壓設(shè)備（1）沖床⑵剪床完成剪切工序，為沖壓準(zhǔn)備原材料的主要設(shè)備。3.4板料成形方法3.4.1板料分離過程分離過程是使坯料一部分相對于另一部分分離而得到工件或者坯料，如落料，沖孔，切斷，修整等。⑴落料與沖孔

落料是從板料上沖出一定外形的零件或坯料，沖下部分是成品。

沖孔是在板料上沖出孔，沖下部分是廢料。1）金屬板料沖裁成形過程彈性變形階段、塑性變形階段、斷裂分離階段。3.4.1板料分離過程2）凸凹模間隙

單邊間隙用C表示，雙邊間隙用Z表示。3.4.1板料分離過程間隙大小對沖裁件斷面質(zhì)量的影響3.4.1板料分離過程

當(dāng)沖裁件斷面品質(zhì)要求較高時，應(yīng)選取較小的間隙值。沖裁件斷面品質(zhì)無嚴(yán)格要求時，應(yīng)盡可能加大間隙，以利于提高沖模壽命。

合理間隙Z的數(shù)值按經(jīng)驗公式計算：Z=mt其中t—材料厚度；

m—與材質(zhì)及厚度有關(guān)的系數(shù)。3.4.1板料分離過程板材較薄時，m可按如下數(shù)據(jù)選用：低碳鋼、純鐵m=0.06～0.09

銅、鋁合金m=0.06～0.10

高碳鋼m=0.08～0.12

當(dāng)板料厚度t>3mm時，因沖裁力較大，應(yīng)適當(dāng)放大系數(shù)m。對沖裁件斷面無特殊要求時，系數(shù)m可放大1.5倍。3.4.1板料分離過程3）凸、凹模刃口尺寸確定⑴落料模凹模尺寸=落料件尺寸凸模尺寸=凹模尺寸—最小合理間隙值因凹模磨損后增大了落料尺寸，因此，凹模設(shè)計應(yīng)接近落料件最小極限尺寸。3.4.1板料分離過程⑵沖孔?！敉鼓３叽?沖孔尺寸，以凸模為基準(zhǔn)設(shè)計。◆凹模尺寸=凸模尺寸+最小合理間隙值凸模磨損后減小沖孔尺寸，因此，凸模設(shè)計應(yīng)接近沖孔最大極限尺寸。3.4.1板料分離過程4）沖裁力計算沖裁力是選用設(shè)備噸位和檢驗?zāi)＞邚?qiáng)度的一個重要依據(jù)。對于平刃沖模的沖裁力按下式計算：式中P—沖裁力；

L—沖裁周邊長度；

S—板料厚度；

k—系數(shù)；一般取k=1.3—材料抗剪切強(qiáng)度。3.4.1板料分離過程（2）切斷

切斷是指用剪刀或沖模將坯料或其他型材沿不封閉輪廓進(jìn)行分離的工序。斷用于制取形狀簡單，精度要求不高的平板類工件或下料。3.4.1板料分離過程（3）修整

如零件的精度和表面粗糙度的要求較高，則需要用修整工序。3.4.1板料分離過程3.4.2板料成形過程

成形過程是使坯料發(fā)生塑性變形而形成一定形狀和尺寸的工件，主要有拉深、彎曲、翻邊、成形、收口等。（1）拉深拉深：是將平板料放在凹模上，沖頭把材料拉入凹模而形成空心形狀工件的過程。拉深變形過程：凸緣為主要變形區(qū)，如是圓形零件,圓形坯料外徑直徑隨拉深變形而減小，轉(zhuǎn)化為零件側(cè)壁。凸緣區(qū)徑向受拉產(chǎn)生拉應(yīng)變，切向（周向）受壓產(chǎn)生壓應(yīng)變。3.4.2板料成形過程

在拉深過程中，工件的底部并未發(fā)生變形，而工件的直壁部分則經(jīng)歷了很大程度的塑性變形，引起了加工硬化作用。當(dāng)坯料直徑D與工件直徑d相差越大（d/D越小），則變形區(qū)越寬，變形程度就大。從底向上金屬的加工硬化作用就越強(qiáng)，拉深的變形阻力就越大，甚至有可能把工件直壁底部拉裂。3.4.2板料成形過程d/D的比值m稱為拉深系數(shù)一般取m=0.5～0.8。根據(jù)不同的材料可以查手冊和書上的表。若產(chǎn)品的拉深系數(shù)m小于相應(yīng)材料最小極限拉深系數(shù)m極限，則應(yīng)采用多次拉深。產(chǎn)品m總=m1×m2×m3…mn3.4.2板料成形過程拉深主要缺陷：拉裂和起皺3.4.2板料成形過程（2）彎曲與卷邊

彎曲：是用模具把坯料彎成所需要形狀的過程，可以在各種機(jī)械或液壓壓力機(jī)上進(jìn)行。3.4.2板料成形過程彎曲工序主要有3.4.2板料成形過程彎曲變形主要發(fā)生在彎曲中心角范圍，板料內(nèi)層受壓縮短，外層受拉伸長。3.4.2板料成形過程中性層—變形區(qū)厚度方向，切向伸長與壓縮變形區(qū)間，有一層金屬不變形。稱為中性層。用于計算展開長度。

金屬坯料在凸模的壓力作用下，按凸凹模的形狀發(fā)生整體彎曲變形，工件彎折部分的內(nèi)側(cè)被壓縮，外側(cè)被拉伸。這種塑性變形程度的大小與彎曲半徑r的大小有關(guān)，r越小，變形程度越大，金屬的加工硬化作用越強(qiáng)。r太小就有可能在工件彎曲的部分外側(cè)開裂。3.4.2板料成形過程彎曲變形極限用最小彎曲半徑表示。最小彎曲半徑：板厚一定，彎曲半徑r減小，板料外側(cè)伸長，保證不彎裂的最小半徑。當(dāng)彎曲變形完畢后，凸?；爻虝r，工件所彎的角度會因金屬彈性變形的恢復(fù)而略有曾加，稱為回彈現(xiàn)象。卷邊也是彎曲的一種。3.4.2板料成形過程回彈主要與材質(zhì)有關(guān)，某些材質(zhì)的回彈角度甚至高達(dá)10°，設(shè)計模具時應(yīng)考慮它的影響。減少回彈的措施(1)改進(jìn)彎曲件局部結(jié)構(gòu)和選用合適的材料如設(shè)計加強(qiáng)筋選δs↓,E↑的材料或退火處理.(2)補(bǔ)償法

根據(jù)回彈趨勢修正凸?；虬寄?。工廠用的最多。3.4.2板料成形過程(3)校正法

適合t＞0.8r又不大時,可在變形區(qū)整形。

原理：校正力迫使彎曲內(nèi)層金屬產(chǎn)生切向伸長應(yīng)變,校正后,內(nèi)外層金屬都處于被伸長狀態(tài),卸載后，內(nèi)外回彈趨勢相反，回彈量抵消。

校正壓縮量為t的2-5%.(4)拉彎法適用于料很薄，且半徑很大的工件。同校正彎曲原理，內(nèi)外層回彈相互抵消。3.4.2板料成形過程（3）翻邊

在帶孔的坯料上通過凸模獲得豎立的凸緣的過程。當(dāng)工件所需的凸緣較高，用一次翻邊成形可能會使孔的邊緣造成破裂，這時可以采用先拉深，后沖孔，再翻邊成型的過程來實現(xiàn)。3.4.2板料成形過程（4）成形和收口

成形是利用局部變形使坯料或半成品改變形狀的過程。主要用于成形剛性筋條，或增大半成品的局部半徑等。3.4.2板料成形過程收口是使工件口部縮小，高度增加的過程。3.4.2板料成形過程（5）滾彎（含卷板）

滾彎是板料（工件）送入可調(diào)上輥與兩個固定下輥間、根據(jù)上下輥的相對位置不同，對板施加連續(xù)的塑性彎曲成形，改變上輥的位置可改變板材的滾彎的曲率。還有一種滾彎是將板料一次通過若干對上下輥，每通過一對上下輥產(chǎn)生一定的變形，最終使板料成形為具有一定形狀的截面。3.4.2板料成形過程

滾彎用于生產(chǎn)直徑較大的圓柱、圓環(huán)、容器及各種各樣的波紋板以及高速公路護(hù)欄等，尤其是厚壁件。要求材料有足夠的塑性，使工件外表面不超過斷裂應(yīng)變，精度一般符合要求，表面品質(zhì)主要取決于原材料，且設(shè)備用專門的滾彎機(jī)。3.4.2板料成形過程

利用板料制造各種沖壓產(chǎn)品零件時，各種過程的選擇，過程順序的安排和各過程應(yīng)用次數(shù)，都是以產(chǎn)品零件的形狀和尺寸及每道工序中材料所允許的變形程度為依據(jù)。形狀比較復(fù)雜或者特殊的零件，往往要用幾個基本過程多次沖壓才能完成。變形程度較大時，還要進(jìn)行中間退火。圖3.50為一零件沖壓過程，材質(zhì)為Q235，圖3.51是黃銅彈殼的沖壓過程，工件壁厚要經(jīng)過多次減薄拉深，由于變形程度較大，工序間要進(jìn)行多次退火。3.4.2板料成形過程某零件材質(zhì)為Q235的沖壓過程：1—落料2—拉深3—第二次拉深4—沖孔5—翻邊3.4.2板料成形過程黃銅彈殼的沖壓過程：

1—落料2—拉深3—第二次拉深4—多次拉深5—成形6—縮口工件壁厚要經(jīng)過多次減薄拉深，由于變形程度較大，工序間要進(jìn)行多次退火。3.4.2板料成形過程3.4.3沖模的分類及構(gòu)造

沖模是沖壓生產(chǎn)中必不可少的模具。沖模結(jié)構(gòu)是否合理對沖壓生產(chǎn)的效率和模具壽命都有很大影響。

沖模按基本構(gòu)造可分為簡單模，連續(xù)模和復(fù)合模三類。⑴簡單模簡單模是指在曲柄壓力機(jī)的一次行程中只能完成一個工序的沖模。3.4.3沖模的分類及構(gòu)造（2）連續(xù)模

沖壓設(shè)備在一次行程內(nèi)在模具不同的工位可以完成兩個或兩個以上工序的沖模。3.4.3沖模的分類及構(gòu)造特點：

①生產(chǎn)效率高，便于實現(xiàn)機(jī)械化和自動化，適用于大批量生產(chǎn)，操作方便安全。

②結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度高，周期長，成本高。③由于定位積累誤差，所以內(nèi)外形同心度高的零件不適合這種模具。3.4.3沖模的分類及構(gòu)造（3）復(fù)合模在沖壓設(shè)備的一次行程中，在模具的同一工位同時完成數(shù)道沖壓工序的沖模。3.4.3沖模的分類及構(gòu)造特點：

結(jié)構(gòu)緊湊，沖出的制件精度高，生產(chǎn)率也高，適合大批量生產(chǎn)，尤其是孔與制件外形的同心度容易保證，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造較困難。適用于產(chǎn)量大、精度高的沖壓件。3.4.3沖模的分類及構(gòu)造

⑴沖壓件的精度和表面品質(zhì)在滿足需要的情況下盡可能降低要求，以降低成本，提高生產(chǎn)率。沖壓一般精度:落料不超過IT10，沖孔不超過IT9，彎曲不超過IT9～I(xiàn)T10。拉深件直徑在IT9～I(xiàn)T10,高度尺寸為IT8～I(xiàn)T10。對沖壓件表面品質(zhì)要求，盡可能不高于原材料的所具有的表面品質(zhì)。否則將要增加切削加工等工序，增加成本。3.4.4板料沖壓結(jié)構(gòu)技術(shù)特征⑵沖壓件的形狀和尺寸①落料件的外形應(yīng)能使排樣合理，廢料最少。（a）中少無搭邊排樣的形狀較（b）合理。避免長槽與細(xì)長懸臂結(jié)構(gòu)，因這些結(jié)構(gòu)模具制造困難、模具壽命低。3.4.4板料沖壓結(jié)構(gòu)技術(shù)特征②落料和沖孔的形狀和大小應(yīng)使凸、凹模工作部分具有足夠的強(qiáng)度。

孔與孔的間距不能太小；工件周邊的凹凸部分不能太窄太深；轉(zhuǎn)角都應(yīng)有一定的圓角等。3.4.4板料沖壓結(jié)構(gòu)技術(shù)特征③彎曲件形狀應(yīng)盡量對稱，工作過程防止材料偏移。彎曲半徑不能小于材料允許的最小彎曲半徑。

彎曲件沖孔的位置臨近圓弧之處時，如孔的形狀和位置精度要求較高，應(yīng)在成形后再沖孔。拉深件上有孔應(yīng)在成形后再沖，除非是大平底部中間小孔不影響成形。3.4.4板料沖壓結(jié)構(gòu)技術(shù)特征④拉深件的外形應(yīng)力求簡單對稱且不宜太高，以便易于成形和減少拉深次數(shù)。圓角半徑r1>2t;R=3t;rd>3t;r>0.15H3.4.4板料沖壓結(jié)構(gòu)技術(shù)特征⑶結(jié)構(gòu)件應(yīng)盡量簡化成形過程和節(jié)約材料

①在使用功能不變的情況下，應(yīng)盡量簡化結(jié)構(gòu)，以減少工序，節(jié)省材料，降低成本。

如消聲器后蓋零件，原結(jié)構(gòu)設(shè)計須由8道工序完成；改進(jìn)后只需3道工序且材料節(jié)省50%。3.4.4板料沖壓結(jié)構(gòu)技術(shù)特征②采用沖口，以減少一些組合件如圖原設(shè)計用三個件鉚接或焊接組合而成，現(xiàn)采用沖口（切口—彎曲）制成整體零件，節(jié)省了材料，也簡化了成形過程，提高了生產(chǎn)率。3.4.4板料沖壓結(jié)構(gòu)技術(shù)特征③采用沖焊結(jié)構(gòu)。

對于某些形狀復(fù)雜或特別的沖壓件，可設(shè)計成若干個簡單的沖壓件，然后再焊接或用其他連接方法形成整體件。3.4.4板料沖壓結(jié)構(gòu)技術(shù)特征④沖壓件的厚度

在強(qiáng)度、剛度允許的情況下，應(yīng)盡量采用厚度較薄的材料來制作，以減少金屬的消耗、減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量。對局部剛度不夠的地方，可采用加強(qiáng)筋。3.4.4板料沖壓結(jié)構(gòu)技術(shù)特征3.5其他塑性成形簡介3.5.1擠壓成形金屬坯料受三向壓應(yīng)力作用，產(chǎn)生塑性變形，從模具空口擠出或充滿型腔成形，獲得制品。1）零件的擠壓方式3.5.1擠壓成形2）擠壓特點擠壓分為冷擠壓、溫擠壓和熱擠壓1）冷擠壓室溫下的擠壓，其特點：①三向壓應(yīng)力使材料的晶粒組織更加致密、充分提高金屬塑性，使擠壓件強(qiáng)度、硬度及耐疲勞性能顯著提高、可加工難鍛金屬。②可生產(chǎn)管、棒等型材，也可生產(chǎn)斷面復(fù)雜或具有深孔、薄壁及變斷面零件。3.5.1擠壓成形③制品精度較高，尺寸精度可達(dá)IT7～I(xiàn)T6、表面粗糙度Ra=1.6-0.2，實現(xiàn)少無切屑加工。④材料利用率、生產(chǎn)率高；生產(chǎn)方便靈活，易實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。⑤冷擠壓變形力大，限制了冷擠壓件的尺寸和質(zhì)量；冷擠壓模具材質(zhì)要求高，坯料常進(jìn)行軟化、去氧化皮和特殊潤滑處理。3.5.1

擠壓成形縫紉機(jī)梭心套殼（材料2Cr13）冷擠壓3.5.1擠壓成形2）溫擠壓坯料溫度高于室溫，低于再結(jié)晶溫度的擠壓。其特點：①坯料可不進(jìn)行預(yù)先軟化處理、潤滑處理和中間退火等。②與冷擠壓相比，降低了變形抗力，增加每個工序的變形程度，提高了模具的使用壽命。③溫擠壓零件的精度和力學(xué)性能低于冷擠壓零件。④對于一些冷擠壓難以塑性成形的材料，均可采用溫擠壓。3.5.1擠壓成形微型電機(jī)外殼的材料為不銹鋼，坯料尺寸為φ25.8X14mm，若采用冷擠壓則需要多次擠壓才能成形，生產(chǎn)率低，但若將坯料加熱到260°，采用溫擠壓，則只需要兩次擠壓即可成形。

微型電機(jī)外殼溫擠壓過程（a）坯料（b）復(fù)合擠壓（c）正擠壓3.5.1擠壓成形3）熱擠壓再結(jié)晶溫度以上，與鍛造溫度相同。其特點：①變形抗力小、塑性好。②由于加熱溫度高，氧化脫碳及熱脹冷縮等問題會大大降低產(chǎn)品的尺寸精度和表面品質(zhì)。③一般用于高強(qiáng)（硬）度金屬材料的毛坯成形，如：高碳鋼、高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、高速鋼、耐熱鋼等。3.5.1擠壓成形3.5.2輥軋成形常見輥軋有：輥鍛、橫軋、斜軋等。⑴輥鍛：使坯料通過裝有圓弧形模塊的一對相對旋轉(zhuǎn)的軋輥時，受壓而變形的生產(chǎn)方法。它與軋制不同的是這對模塊可裝拆更換，以便生產(chǎn)不同形狀的毛坯或零件。輥鍛不僅可作為模鍛前的制坯工序，還可直接輥鍛出制品，如各種扳手、鋼絲鉗、鐮刀、鋤頭、犁鏵、麻花鉆、連桿、葉片、刺刀、鐵道道岔等。3.5.2輥軋成形⑵輥環(huán)軋制（擴(kuò)孔）輥環(huán)軋制是用來擴(kuò)大坯料的外徑和內(nèi)徑，以得到各種環(huán)狀毛坯或零件的軋制過程，用它代替鍛造方法生產(chǎn)環(huán)形鍛件，可節(jié)省金屬15%左右。生產(chǎn)出來的環(huán)類件，其橫截面可以是多種形狀的，如火車輪箍、大型軸承圈、齒圈、法蘭等。輥環(huán)軋制示意圖1—驅(qū)動輥2—毛坯3—從動輪4—導(dǎo)向輥5—信號輥3.5.2輥軋成形⑵橫軋

軋輥軸線與坯料軸線互相平行的軋制方法。1）齒輪齒形軋制將帶齒形的軋輪做徑向進(jìn)給，迫使軋輪與坯料對輾，在對輾過程中，坯料上一部分金屬受壓形成齒谷，相鄰部分的金屬被軋輪齒部“反擠”而形成齒頂。直齒和斜齒均可用熱軋成型。

3.5.2輥軋成形2）螺旋斜軋：帶螺旋槽的軋輥軸線相互交叉，同向旋轉(zhuǎn)，軋坯作螺旋運(yùn)動（繞自身軸反轉(zhuǎn)，并軸向向前），同時受壓塑性變形，獲得制品。3.5.2輥軋成形3）橫楔軋：橫楔軋是用兩個外表面鑲有楔形凸塊，并作同向旋轉(zhuǎn)的平行軋輥對沿軋輥軸向送進(jìn)的坯料進(jìn)行軋制成形的方法。3.5.2輥軋成形楔橫軋的變形過程主要是靠軋輥上的楔形凸塊壓延坯料，使坯料徑向尺寸減小，長度尺寸增加。它具有產(chǎn)品精度和品質(zhì)較好，生產(chǎn)效率高，節(jié)省材料，模具壽命高，易于實現(xiàn)機(jī)械化和自動化等特點。但楔橫軋限于制造階梯類等回轉(zhuǎn)體毛坯或零件。3.5.2輥軋成形3.5.3超塑性成形⑴指金屬或合金在低變形速率、一定變形溫度和均勻細(xì)晶粒度條件下，伸長率超過100%的塑性變形。⑵特點①超塑性狀態(tài)下的金屬在拉伸變形過程中不產(chǎn)生縮頸現(xiàn)象，變形應(yīng)力可比常態(tài)下金屬的變形應(yīng)力降低幾倍至幾十倍。②可獲得形狀復(fù)雜、薄壁的工件，且工件尺寸精確。③超塑性成形后的工件，具有較均勻而細(xì)小的晶粒組織，力學(xué)性能均勻一致；具有較高的抗應(yīng)力腐蝕性能；工件內(nèi)不存在殘余應(yīng)力。3.5.3超塑性成形④在超塑性狀態(tài)下，金屬材料的變形抗力小，可充分發(fā)揮中、小型設(shè)備的作用。⑤超塑性成形前或過程中需對材料進(jìn)行超塑性處理，還要在超塑性成形過程中保持較高的溫度。3.5.3超塑性成形⑶超塑性成形的應(yīng)用板料深沖：如圖（a）所示，零件直徑小但很長，若用普通拉深，則需多次拉深及中間退火，若用鋅鋁合金等超塑性材料則可一次拉深成形，且產(chǎn)品品質(zhì)好，性能無方向性。3.5.3超塑性成形超塑性擠壓

超塑性擠壓主要用于鋅鋁合金、鋁基合金及銅基合金。超塑性模鍛

超塑性模鍛主要用于鎳基高溫合金及鈦合金。3.5.3超塑性成形擺動輾壓，是用一具有一定圖形母線的上模，上模中線與擺輾機(jī)主軸中心線相交成ɑ角（擺角）。當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時，上模又繞主軸作軌跡運(yùn)動，滑塊在油缸作用下上升對坯料施壓，上模母線在坯料表面連續(xù)不斷地滾壓，使坯料表面由連續(xù)的局部塑性變形而達(dá)到整體變形，從而得到所需形狀和尺寸的零件或制品。3.5.4擺輾3.3板料沖壓工藝沖壓工藝特點利用模具和設(shè)備進(jìn)行加工，生產(chǎn)率高操作簡便，便于實現(xiàn)機(jī)械化和自動化可以成形其他方法難以成形的復(fù)雜形狀零件直接制造零件，質(zhì)量穩(wěn)定，一般不需要機(jī)械加工，節(jié)約材料一般不需加熱毛坯，節(jié)約能源

沖壓工藝概述沖壓變形材料的受力特點塑性加工分析的全應(yīng)變理論和增量理論沖壓工藝應(yīng)力分區(qū)圖1.沖壓毛坯變形區(qū)受到兩向拉應(yīng)力的作用2.沖壓毛坯變形區(qū)受兩向壓應(yīng)力的作用3.沖壓毛坯變形區(qū)受異號應(yīng)力作用，而且拉應(yīng)力的絕對值大于壓應(yīng)力的絕對值4.沖壓毛坯變形區(qū)受異號應(yīng)力的作用，而且壓應(yīng)力的絕對值大于拉應(yīng)力的絕對值。沖壓工藝應(yīng)變分區(qū)圖伸長類變形包括沖壓變形圖中的MON、NOA、AOB、BOC、及COD等五個區(qū)（拉應(yīng)力的絕對值最大）壓縮類變形壓縮類變形包括沖壓變形圖中的MOL、HOG、GOE及EOD等五個區(qū)（壓應(yīng)力的絕對值最大）伸長類和壓縮類成形的缺陷沖壓工藝分類

分離工序沖裁切口切邊剖切整修

成形工序彎曲卷圓拉深、變薄拉深翻邊、脹形縮口旋壓分離工序3.3.1沖裁(blanking)：用沖模沿封閉輪廓切除材料，使其完全分離沖孔落料2.切口(notching)：用沖模沖切板料，但不完全分離分離工序分離工序3.切邊(trimming)：將成形零件的邊緣修邊整齊或切成一定形狀4.剖切(slitting):將沖壓成形的半成品切開成為兩個或數(shù)個零件分離工序當(dāng)凸模下降接觸板料，板料即受到凸、凹模壓力而產(chǎn)生彈性變形，由于力矩Ｍ的存在，使板料產(chǎn)生彎曲，即從模具表面上撓起隨著凸模下壓，模具刃口壓入材料，內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)滿足塑性條件時，產(chǎn)生塑性變形，變形集中在刃口附近區(qū)域。由此可知，塑性變形從刃口開始，隨著切刃的深入，變形區(qū)向板料的深度方向發(fā)展、擴(kuò)大，直到在板料的整個厚度方向上產(chǎn)生塑性變形當(dāng)切刃附近材料各層中達(dá)到極限應(yīng)變與應(yīng)力值時,便產(chǎn)生微裂,裂紋產(chǎn)生后,沿最大剪應(yīng)變速度方向發(fā)展,直至上、下裂紋會合,板料就完全分離沖裁變形過程剪切區(qū)力態(tài)分析沖裁時作用于材料上的力剪切區(qū)力態(tài)分析2.沖裁模的間隙

沖裁斷面a—塌角b—光亮帶c—剪裂帶d—毛刺沖裁間隙對斷面質(zhì)量的影響沖裁間隙對斷面質(zhì)量的影響沖裁間隙對載荷的影響間隙對裁力的大小及變化有一定影響。隨著間隙Ｚ的減小，彎矩減小，材料所受拉應(yīng)力減小，而靜水壓應(yīng)力增大，故材料不易產(chǎn)生撕裂，使沖裁力有所增加，且產(chǎn)生最大沖裁力時，凸模切入材料的深度增加，因而小間隙沖裁所消耗的功比合理間隙時大得多沖裁間隙對模具壽命的影響

考慮模具的磨損沖孔以凸模為基準(zhǔn)，落料以凹模為基準(zhǔn)凹模磨損情況可分成三類：第一類是凹模磨損后增大尺寸；第二類是凹模磨損后變小尺寸；第三類是當(dāng)凹模磨損后沒有增減的尺寸精密沖裁（FineBlanking）四種方法及措施1）齒圈壓板2）凹模圓角減小3）凸凹模間隙減小，負(fù)間隙4）頂板（上下模沖裁）普通沖裁與精密沖裁的斷面質(zhì)量比較精沖件斷裂過程成形工序3.3.2彎曲(bending)將板料或管料沿直線彎成各種形狀：V、U、帽型、圓弧型件。3.3.2彎曲工藝把平板毛坯、型材和管材等彎成一定的曲率、一定的角度形成一定形狀零件的沖壓工序稱為彎曲。板材彎曲的力學(xué)分析分為三個階段;彈性彎曲，彈塑性彎曲以及純塑性彎曲應(yīng)力中性層:曲率半徑ρσ應(yīng)變中性層:曲率半徑ρεa——彈性彎曲b——彈—塑性彎曲c——純塑性彎曲d——無硬化純塑性彎曲基本規(guī)律根據(jù)塑性變形體積不變條件εθ+ερ+εb=0可知，板料徑向應(yīng)變ερ和寬度方向應(yīng)變εb的符號一定與最大的切向