第3章金屬的塑性變形與再結(jié)晶

第3章金屬的塑性變形與再結(jié)晶本章內(nèi)容：塑性成形原理塑性成形方法重點內(nèi)容：

塑性成形理論

本章難點：各工藝規(guī)程的制定。

第3章金屬的塑性變形與再結(jié)晶

塑性成形

——在外力作用下，金屬發(fā)生塑性變形，從而獲得具有一定形狀、尺寸、組織和力學性能的工件的生產(chǎn)方法，又叫塑性加工或壓力加工。常見的塑性成形方法：鍛造、沖壓、擠壓、軋制、拉拔等。上砧鐵

下砧鐵

坯料

自由鍛模鍛沖壓軋制拉拔1.可實現(xiàn)無屑加工；2.產(chǎn)品力學性能好，尺寸精度高；3.自動化程度高，生產(chǎn)率高;4.材料利用率高，產(chǎn)品范圍廣泛.塑性加工特點:塑性成形廣泛應(yīng)用于機械制造、汽拖、容器、造船、建筑、包裝、航空航天工業(yè)部門。大多數(shù)金屬和合金均有一定的塑性，可進行各種塑性加工?！?-1金屬的塑性成形塑性成形利用金屬的塑性對坯料進行加工。一、塑性變形機理晶內(nèi)變形金屬材料變形晶間變形滑移孿生相對滑動轉(zhuǎn)動滑移——在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分相對于另一部分沿著一定的晶面（滑移面）和晶向（滑移方向）產(chǎn)生相對位移，且不破壞晶體內(nèi)部原子排列規(guī)律性的塑變方式。a)未變形d)塑性變形單晶體滑移變形示意圖b)彈性變形ττc)彈塑性變形ττ晶粒內(nèi)部變形：FF滑移面單晶體的滑移塑性變形滑移規(guī)律：1)滑移是在切應(yīng)力作用下進行的，變形容易，是主要的變形方式;2)滑移總是沿最密排面上的最密排方向進行;3)原子移動距離是晶格常數(shù)的整數(shù)倍。4)滑移的同時伴隨著轉(zhuǎn)動。晶體的孿生示意圖孿生——在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分相對于另一部分沿一定的晶面和晶向發(fā)生均勻切變并形成晶體取向的鏡面對稱關(guān)系?；婆c孿生比較孿生特點：

1)孿生使一部分晶體發(fā)生均勻移動,2)孿生后晶體變形部分與未變形部分呈鏡面對稱關(guān)系,位向發(fā)生變化,3)孿生需要更大的切應(yīng)力,變形困難，是次要的變形方式。但它可以改變晶體位向,使受阻的滑移調(diào)整方向繼續(xù)變形。

多晶體中各晶粒之間在外力的作用下發(fā)生相互移動和轉(zhuǎn)動，即晶間變形。

1.在切應(yīng)力作用下，晶粒沿晶界相對移動。

2.在力偶作用下，晶粒產(chǎn)生轉(zhuǎn)動。晶間變形：多晶體的塑性變形a〕晶內(nèi)變形b〕晶外變形

對于晶間變形，塑性較差的材料，其晶間結(jié)合力弱，晶粒之間的相對移動會破壞晶界面降低晶粒之間的機械嵌合，易于導致金屬的破裂。多晶體塑性變形后會引起下述組織改變：

(1)纖維組織：晶粒沿最大變形方向伸長，形成纖維狀的晶粒組織，即纖維組織。

(2)變形織構(gòu)：塑性變形過程中晶粒形狀變化的同時，部分晶粒在空間發(fā)生轉(zhuǎn)動，使滑移面移動方向趨于一致，形成變形織構(gòu)。

具有變形織構(gòu)的金屬，各晶粒的位向接近，力學性能、物理性能等明顯地出現(xiàn)各向異性，對其工藝性能和使用都有很大的影響。例如，冷軋鋼板具有變形織構(gòu)組織，在拉深過程中各方向的變形不等，得到的拉深件在口部不平整。1.加工硬化

金屬在冷變形過程中，隨著形變量增加，強度提高而塑性降低的現(xiàn)象，稱為加工硬化（形變強化、冷作硬化)。二、加工硬化、回復和再結(jié)晶組織變化→性能變化：晶格畸變；晶粒碎化，位錯密度增加→強度提高、塑性降低；晶粒被拉長→纖維組織→各向異性。加工硬化的實際意義：

a)可強化金屬，特別是不能用熱處理強化的合金和純金屬，如奧氏體不銹鋼、變形鋁合金等。（例：含碳量0.9%~1.0%的碳素鋼線材于鉛域中淬火后，進行冷態(tài)拉拔可使鋼絲強度高達2940MPa；以前講的各類鋼中，抗拉強度最高的鋼（調(diào)質(zhì)鋼）的抗拉強度值為1000MPa左右。）。

b)電阻有所增大，抗蝕性降低。缺點：加工硬化使金屬塑性下降，需增加中間退火工序。

回復

將冷成形后的金屬加熱至一定溫度T回后，使原子回復到平衡位置，晶內(nèi)殘余應(yīng)力大大減小的現(xiàn)象，稱為回復。（因為冷塑變時，外力所作的功尚有一小部分儲存在形變金屬內(nèi)部）

T回=(0.25~0.3)T熔（K）

特點與應(yīng)用：晶格畸變減輕，但晶粒大小和形狀無變化；內(nèi)應(yīng)力大大降低，但力學性能變化不大（強度略降低塑性略提高）。用于使制件保持較高強度且降低脆性場合。如冷卷彈簧的低溫退火，可是彈簧定形且仍保持良好的彈性。2.回復和再結(jié)晶

再結(jié)晶（不發(fā)生相變）

冷變形后的金屬加熱到一定溫度T再之后，在變形基體中，重新生成無畸變的新晶粒的過程叫再結(jié)晶。再結(jié)晶包括生核與長大兩個基本過程。

T再=0.4T熔（K）特點：重新形核、長大，得到細小均勻等軸晶粒。消除了加工硬化，塑性提高。如線材多次拉拔時的再結(jié)晶退火。表面細晶粒層柱狀晶粒層心部等軸晶粒

鋼錠典型組織示意圖回復和再結(jié)晶過程晶粒長大如溫度繼續(xù)升高或保溫時間延長，晶粒會長大，使塑性、韌性明顯下降。a)c)b)晶粒長大示意圖三、冷變形、熱變形和溫變形冷變形：在回復溫度以下的變形。

T回=(0.25~0.3)T熔（K）特點：只有加工硬化現(xiàn)象，使金屬獲得較高的強度、精度和表面質(zhì)量，提高產(chǎn)品性能。冷變形過程中只產(chǎn)生加工硬化而無再結(jié)晶現(xiàn)象，因此變形過程中金屬的變形抗力大，塑性低。若變形量過大，會引起金屬的破裂，必須增加中間退火工藝。熱變形：在再結(jié)晶溫度以上的變形。

T再=0.4T熔特點：加工硬化和再結(jié)晶過程同時存在，但沒有加工硬化痕跡。獲得力學性能較高的再結(jié)晶組織。熱變形過程中金屬的塑性好，變形抗力低，不需要安排中間退火。但易形成氧化皮，晶粒長大。溫變形：在二者之間變形。特點：有加工硬化和回復，無再結(jié)晶，加工硬化部分消除。較冷變形可降低變形力，提高塑性；較熱變形可降低能耗，減少加熱缺陷。適用于強度較高、尺寸較大的零件制造。四、鍛造比與鍛造流線鍛造比（變形前后的幾何參數(shù)比）常用鍛造比Y表示變形程度：

Y拔=S0/S>1；Y鐓=H0/H>1

鍛造比增加→力學性能↑

鋼錠：Y=2~4；軋材：Y=1.1~1.3鍛造流線（流紋）（纖維組織）塑性加工中，金屬的晶粒和晶界分布的雜質(zhì)沿變形方向被拉長，呈纖維狀，即鍛造流線。

鍛造時：晶粒被拉長。但長晶?？山?jīng)再結(jié)晶又變成等軸細粒狀，而夾雜物不能改變，就以細長線條狀保留下來脆性雜質(zhì)→呈碎粒狀或鏈狀分布塑性雜質(zhì)→呈帶狀分布雜質(zhì)測定方向b(N/mm2)s(N/mm2)(%)(%)αK(J/cm2)縱向71547017.562.862橫向67244010.431.030鍛造流線的存在導致金屬各向異性

鍛造流線的纖維組織使金屬在縱向上的強度，特別是塑性和韌性比橫向高。因此，在設(shè)計零件時，應(yīng)使最大正應(yīng)力方向與纖維方向一致，最大切應(yīng)力與纖維方向垂直。

鍛造流線的應(yīng)用

鍛造流線不能用熱處理消除，只能通過鍛壓改變雜質(zhì)形狀和方向。

纖維組織沿工件外形輪廓連續(xù)分布，或與切應(yīng)力垂直分布，有利于工件受力

工業(yè)生產(chǎn)中廣泛采用模鍛方法制造齒輪及中小型曲軸，用局部鐓粗法制造螺栓。五、塑性成形基本定律最小阻力定律在塑性變形過程中，如果金屬質(zhì)點有向幾個方向移動的可能時，則金屬各質(zhì)點將向阻力最小的方向移動，即稱為最小阻力定律。它是塑性成形加工中最基本的規(guī)律之一。

利用最小阻力定律可以推斷，任何形狀的物體只要有足夠的塑性，都可以在平錘頭下鐓粗使坯料逐漸接近于圓形。鐓粗——最小周邊法則2.體積不變規(guī)律金屬材料在塑性變形前、后體積保持不變。即

εx

+εy+εz=0結(jié)論：

（1）塑性變形時，只有形狀和尺寸的改變，而無體積的變化；（2）不論應(yīng)變狀態(tài)如何，其中必有一個主應(yīng)變的符號與其它兩個主應(yīng)變的符號相反，且這個主應(yīng)變的絕對值最大。如采用V形砧拔長即為一例。（3）當已知兩個主應(yīng)變的數(shù)值時，第三個主應(yīng)變大小也可求出。

根據(jù)最小阻力定律和體積不變條件可分析金屬坯料的變形趨勢，制定金屬流動模型，以采取相應(yīng)措施，保證生產(chǎn)過程及產(chǎn)品質(zhì)量控制。六、材料的塑性成形性

材料的塑性成形性：材料通過塑性變形而不產(chǎn)生裂紋和破裂以獲得所需形狀的性能。

衡量指標：材料的塑性和變形抗力

塑性變形時，使金屬產(chǎn)生塑性變形的外力稱為變形力，金屬抵抗變形的力稱為變形抗力。變形抗力和變形力數(shù)值相等，方向相反，一般用作用在金屬和工具接觸面上的平均單位面積變形力表示其大小。

塑性反映了材料塑性變形的能力，而變形抗力反映了使材料產(chǎn)生塑性變形的難易程度。

影響因素：材料性質(zhì)（內(nèi)因）和變形條件（外因）

1.材料性質(zhì)的影響

a.化學成分的影響

純金屬的塑性成形性較合金的好；鋼中合金元素含量越多，合金成分越復雜，越易引起固溶強化或形成硬、脆的碳化物，其塑性越差，變形抗力也越大，塑性成形性越差。

b.組織結(jié)構(gòu)的影響

一般情況下，單相組織（純金屬或固溶體）比多相組織（如：合金）的塑性好，固溶體組織比金屬化合物的塑性好；

均勻細小晶粒組織的塑性成形性優(yōu)于粗晶組織。2.變形條件的影響

a.變形溫度

溫度升高，塑性提高，塑性成形性能提高。但加熱溫度過高，會使晶粒急劇長大，導致金屬塑性減小，塑性成形性能下降。一定范圍內(nèi)，T高好。但不能太高，否則易出現(xiàn)過燒。變形速度變形抗力塑性塑性、抗力0a變形速度對塑性和變形抗力的影響b.變形速度

當速度小于某一值時，速度增加，回復和再結(jié)晶來不及進行，塑性下降，變形抗力增加，塑性成形性能變壞

；當速度大于某一值時，速度增加，變形熱效應(yīng)明顯，塑性提高，變形抗力下降，塑性成形性變好。變形速度較小時，以強化為主；較大時（如高速錘）以熱效應(yīng)為主。c.應(yīng)力狀態(tài)壓應(yīng)力數(shù)目越多，數(shù)值越大，塑性越好；拉應(yīng)力的數(shù)目越多，數(shù)值越大，則其塑性越差。原因是：壓應(yīng)力阻止或減小晶間變形，有利于抑制或消除晶體中由于塑性變形引起的各種微觀破壞，且能抵消由于不均勻變形所引起的附加應(yīng)力。

§5-2金屬塑性成形方法常見的塑性成形方法：鍛造、沖壓、擠壓、軋制、拉拔等。按坯料變形時的受力和變形特點

分類：體積成形（棒料或塊料）：鍛造、擠壓、軋制、拉拔等；板材成形（板材沖壓）：沖裁、彎曲、拉深、脹形等。金屬塑性成形中作用在金屬坯料上的外力有兩種：沖擊力（錘類設(shè)備）靜壓力（壓力機和軋機）

金屬坯料在上下砧鐵間受沖擊力或壓力而變形，從而獲得所需幾何形狀及內(nèi)部質(zhì)量的鍛件。上砧鐵

下砧鐵

坯料

一、

自由鍛

特點：

工具簡單，設(shè)備通用性好，適應(yīng)性強（1kg~300t)，是生產(chǎn)大型鍛件的唯一生產(chǎn)方法；

生產(chǎn)率低，鍛件精度差，且只能鍛形狀簡單的鍛件，適于單件小批生產(chǎn)。分類：手工鍛和機器鍛設(shè)備：手錘，空氣錘，蒸汽-空氣錘，液壓機等鍛造：自由鍛和模鍛自由鍛工序包括：

基本工序（鐓粗、拔長、彎曲、沖孔、切割、扭轉(zhuǎn)、錯移）；

輔助工序（壓鉗口、壓痕）；

修整工序（整形、校正等）。見下表（1）鐓粗（餅類鍛件）坯料高度減小而橫截面積增大。包括：平砧鐓粗、局部鐓粗和墊環(huán)鐓粗1.自由鍛基本工序

圓環(huán)鐓粗的金屬流動

a)變形前b)摩擦系數(shù)很小或為零c)有摩擦

變形區(qū)域劃分（以平砧圓柱鐓粗為例）

根據(jù)子午面上網(wǎng)格變化情況，可將鐓粗毛坯分成三個區(qū)域。

Ⅰ區(qū)：三向壓應(yīng)力，難變形區(qū)；

Ⅱ區(qū)：三向壓應(yīng)力，大變形區(qū)；

Ⅲ區(qū)：兩壓一拉應(yīng)力，變形程度介于I區(qū)與Ⅱ區(qū)之間，小變形區(qū)。變形是極不均勻的。

難變形區(qū)（Ⅰ區(qū)）與工具接觸的上、下端面金屬由于溫降快，變形抗力大，且受摩擦影響最大，故較中間處的金屬變形困難，變形程度最小

。大變形區(qū)（Ⅱ區(qū)）受三向壓應(yīng)力作用，產(chǎn)生縱向壓縮、切向和徑向伸長的變形。

小變形區(qū)（Ⅲ區(qū)）由于不均勻變形的結(jié)果，產(chǎn)生切向附加拉應(yīng)力。嚴重時會引起開裂。a)失穩(wěn)彎曲b）雙鼓形c)較均勻變形d)難變形區(qū)相遇

高徑比對鐓粗的影響一般圓形截面毛坯H0/D0<2.5

；H0/D0>3，變形失穩(wěn)。方形或矩形H0/A0<3.5。（2）拔長（軸桿鍛件）

——坯料橫截面積減小而長度增加。常用于鍛造軸類和桿類等零件。

使用V型砧鐵拔長圓坯料拔長主要工藝參數(shù)：送進量（l）和壓下量（Δh）1）拔長特點：逐次送進、反復壓縮變形

進料比（l/b）較小時，軸向變形程度較大，生產(chǎn)率高；進料比（l/b）較大時，橫向變形程度較大。

型砧效率高于平砧。2）拔長方法：按坯料斷面形狀分：矩形斷面拔長、圓形斷面拔長、芯軸拔長。

在平砧上拔長圓形斷面時，當壓下量較小，則接觸面較窄較長，金屬橫向流動較大，軸向流動較小，拔長效率低，且將導致心部產(chǎn)生橫向拉應(yīng)力，常易在鍛件內(nèi)部產(chǎn)生縱向裂紋。3）影響拔長質(zhì)量因素：

送進量l

：較小，雙鼓形；較大，單鼓形。

合適值：l=（0.4-0.8）b

b——砧寬

壓下量Δh：大壓下量→提高生產(chǎn)率，強化心部，

應(yīng)盡量選大壓下量。但Δh/2<l（產(chǎn)生折疊）砧子形狀：見下頁

拔長操作順序

砧子形狀：三種

上下V型砧：拔長效率高，質(zhì)量好，軸線不偏移；

上平下V型砧：鍛透性差；

上下平砧：大壓下量，鍛透性好。（3）沖孔

將坯料沖出透孔或不透孔。有實心沖子沖孔（雙面沖孔）、空心沖子沖孔、墊環(huán)沖孔。質(zhì)量問題：走樣、裂紋、孔沖偏等。

沖孔時所產(chǎn)生的毛坯高度減小、外徑上小下大、上端面凹進、下端面凸出等現(xiàn)象通稱為“走樣”2.自由鍛工藝規(guī)程的制定繪制鍛件圖：考慮加工余量、鍛件公差、余塊（輔料）余塊加工余量余塊，為了簡化鍛件外形或根據(jù)鍛造工藝需要，在零件的某些地方添加一部分金屬，即余塊。如：鍵槽、過小的臺階、過小的凹檔、小孔等。加工余量

自由鍛件表面留有供機械加工用的金屬層，稱為加工余量。加工余量的大小與鍛件的形狀、尺寸、精度和表面粗糙度等有關(guān)。可查閱手冊。鍛造公差鍛件名義尺寸的允許變動量，其值的大小與鍛件形狀、尺寸有關(guān)，并受生產(chǎn)具體情況的影響。

余塊加工余量鍛件尺寸包括：鍛件名義尺寸=零件名義尺寸+加工余量鍛件公差：鍛件實際尺寸與鍛件名義尺寸之間所允許的偏差繪制鍛件圖：用雙點劃線劃出零件輪廓；在鍛件尺寸線下面用括弧標出零件尺寸.

b.坯料質(zhì)量計算：

m坯料=m鍛+m損

=

m鍛件+m燒損+m芯+m切

坯料尺寸：與鍛造工序和鍛造比有關(guān)

1.25D0≦

H0≦

2.5D0，毛坯體積

V坯=m坯/ρ。

c.選擇鍛造工序：如軸類拔長（或鐓粗及拔長）、切肩、鍛臺階，盤類鐓粗（或拔長及鐓粗）、沖孔等；

d.確定鍛造溫度范圍，見下頁

e.其他：所用工夾具、加熱設(shè)備、加熱及冷卻規(guī)范等。

過燒是指加熱溫度過高，被鍛金屬的晶界因含合金元素或雜質(zhì)量高、熔點低而先發(fā)生熔化。鍛造時即發(fā)生開裂，故一定不能過燒。鍛造溫度范圍：

始鍛溫度（AE線低200℃）——終鍛溫度（800℃）二、模型鍛造利用模具使毛坯變形獲得鍛件的鍛造方法稱為模型鍛造。特點：a.生產(chǎn)率高；b.模鍛件尺寸精確，力學性能高；c.可鍛復雜鍛件；d.加工余量小，節(jié)省金屬。e.操作簡單，勞動強度低。

適于中、小鍛件大批量生產(chǎn)。分類：按設(shè)備分類：錘上模鍛、胎膜鍛、壓力機上模鍛；按金屬流動方式分類：開式模鍛，閉式模鍛；按鍛件精度分類：普通模鍛和精密模鍛。1.錘上模鍛

----在鍛錘上進行的模鍛

設(shè)備：蒸汽-空氣錘

1）鍛模結(jié)構(gòu)：上模（固定在錘頭上）下模（固定在模座上）模鍛成形時，上、下模合在一起，金屬在模膛內(nèi)成形。

在每個模膛中的鍛打變形稱為一個工步。

模鍛模膛預鍛模膛（圓角、斜度較大，沒有飛邊槽）終鍛模膛（考慮收縮量、飛邊槽、沖孔連皮）制坯模膛：改變原毛坯的形狀，使坯料金屬按模鍛件的形狀合理分布，以便更好地充滿模膛成形。拔長、滾壓、彎曲、鐓粗、切斷模膛分類：（切斷模膛）

制坯模膛

拔長模膛——用來減小坯料某部分的橫截面積，以增加該部分的長度。

滾壓模膛——用來減小坯料某部分的橫截面積，以增大另一部分的橫截面積。主要是使金屬按模鍛件形狀來分布。

彎曲模膛——對于彎曲的桿類模鍛件，需用彎曲模膛來彎曲坯料。

切斷模膛——上模與下模的角部組成的一對刀口，用來切斷金屬。模鍛模膛預鍛模膛

預鍛模膛的作用是：使坯料變形到接近于鍛件的形狀和尺寸，終鍛時，金屬容易充滿終鍛模膛。同時減少了終鍛模膛的磨損，以延長鍛模的使用壽命。

預鍛模膛和終鍛模膛的區(qū)別是前者的圓角和斜度較大，沒有飛邊槽。終鍛模膛

終鍛模膛的作用是：是使坯料最后變形到鍛件所要求的形狀和尺寸，因此它的形狀應(yīng)和鍛件的形狀相同。

終鍛模膛的尺寸應(yīng)比鍛件尺寸放大一個收縮量。鋼件收縮量取1.5%

沿模膛四周有飛邊槽，用以增加金屬從模膛中流出的阻力，促使金屬充滿模膛，同時容納多余的金屬。

終鍛后在孔內(nèi)留下一薄層金屬，稱為沖孔連皮。鍛?？稍O(shè)計成單膛鍛?；蚨嗵佩懩?/p>

彎連桿的模鍛過程及所用鍛模

2）模鍛工藝規(guī)程：①制訂模鍛件圖：分模面、加工余量、公差、余塊、模鍛斜度、圓角半徑、沖孔連皮等；

②確定模鍛工步：長軸類（拔長、滾壓、彎曲、預鍛、終鍛）；盤類（鐓粗、終鍛）；③修整工序：切邊和沖孔、校正、熱處理、清理內(nèi)圓角半徑R是外圓角半徑r的３－４倍內(nèi)壁斜度β應(yīng)比外壁斜度α大一級模鍛斜度、模鍛圓角半徑的選擇，應(yīng)便于鍛件從模膛中取出常用的工序有拔長、滾擠、彎曲、預鍛和終鍛等常選用鐓粗、預鍛、終鍛等工序自由鍛造典型工藝舉例2.壓力機上模鍛

1）熱模鍛（曲柄）壓力機特點：滑塊行程固定，一次成形，鍛件精度高，生產(chǎn)率高作用力為靜壓力；有頂件裝置;可安排多模膛模具

但不適合拔長和滾壓工步，且氧化皮不易清除。設(shè)備復雜。適于大批量生產(chǎn)。一般分為預成形、預鍛、終鍛等工步，每個工步金屬變形均為一次行程完成2)螺旋壓力機螺旋壓力機特點：具鍛錘和壓力機雙重特性——滑塊行程不固定，可多次鍛打且打擊力可控制；打擊速度不高，再結(jié)晶可充分進行；適合低塑性合金鋼和有色金屬；可用整體式或組合模具；適于單膛鍛模。設(shè)備簡單，工藝適應(yīng)性強，但生產(chǎn)率低，多用于中、小型鍛件（如有頭部的長桿件、筒形件、精密模鍛件）的中、小批生產(chǎn)。3）平鍛機平鍛機特點：專用性強，鍛件質(zhì)量好，生產(chǎn)率高、噪音?。坏O(shè)備復雜，難于制造非回轉(zhuǎn)體。多用于帶頭桿件和空心件的大批量生產(chǎn)。如汽車半軸、齒輪等。平鍛機有兩個互相垂直的分模面，主分模面在沖頭與凹模之間，另一個分模面在活動凹模與固定凹模之間。曲柄連桿機構(gòu)帶動鐓鍛滑塊作直線往復運動，通過杠桿系統(tǒng)帶動上機身(夾緊滑塊)上下擺動，當活動凹模與固定凹模夾緊坯料后，沖頭前行鐓鍛，金屬充滿模膛。隨后，沖頭退回，凹模分開，即可取出坯料放入下一個模膛。三、板材沖壓成形板料沖壓：

利用沖模使板料變形或分離的壓力加工方法。一般板料沖壓是在再結(jié)晶溫度以下進行，所以又叫冷沖壓。冷沖板料通常厚度不大于4mm。板料沖壓特點:

1）可生產(chǎn)形狀復雜的零件，材料的利用率高；

2）具有足夠的精度和較低的表面粗糙度；互換性好，強度高，剛度好；

3）適應(yīng)性強,沖壓零件可大可小,小的如儀表零件,大的如汽車縱梁和表面覆蓋件等；

4）生產(chǎn)率高，每分鐘可沖壓小件數(shù)千，易于實現(xiàn)機械化和自動化。但沖壓工藝所用的模具結(jié)構(gòu)復雜，制造成本較高，適合于大批生產(chǎn)。

沖壓用原材料:

塑性好的金屬,如低碳鋼,銅合金,鋁合金,鎂合金等.沖壓設(shè)備：剪床和沖床沖壓基本工序：

分離工序變形工序開式?jīng)_床1—腳踏板2—工作臺3—滑塊4—連桿5—偏心套6—制動器7—偏心軸

8—離合器9—皮帶輪10—電動機11—床身12—操作機構(gòu)13—墊板1、分離工序：坯料在外力作用下，使其一部分與另一部分互相分離。（1）沖裁（落料和沖孔）：

坯料按封閉輪廓分離的工序。

沖孔：在板料上沖出孔，沖下部分是廢料，而周邊是成品。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，而周邊是廢料。1）沖裁變形過程：板料沖裁時的應(yīng)力應(yīng)變十分復雜，除剪切應(yīng)力應(yīng)變外，還有拉伸、彎曲和擠壓等應(yīng)力應(yīng)變。

整個變形過程有以下三個階段組成。沖裁過程a）彈性變形階段b）塑性變形階段c）剪裂分離階段

彈性變形階段:凸模壓縮板料，使之產(chǎn)生局部彈性拉伸和彎曲變形，最終在工件上呈現(xiàn)出圓角帶。

塑性變形階段:當板料變形區(qū)應(yīng)力達到屈服極限時，便形成塑性變形，材料擠入凹模，并引起冷變形強化。在工件剪斷面上表現(xiàn)為光亮帶。此階段終了時，在應(yīng)力集中的刃口附近出現(xiàn)微裂紋，這時沖裁力最大。斷裂分離階段：隨著凸、凹模刃口的繼續(xù)壓入，上下裂紋延伸，以至相遇重合，板料被分離。這一過程在工件剪斷面上產(chǎn)生一粗糙的斷裂帶。

2）斷面質(zhì)量斷面：由圓角帶、光亮帶、斷裂帶、毛刺四部分組成。12341圓角區(qū)2光亮帶區(qū)3斷裂帶區(qū)4毛刺圓角帶：在沖裁過程中刃口附近的材料被牽連拉入變形的結(jié)果。光亮帶：在塑性變形過程中凸模(或凹模)擠壓切入材料，使其受到切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力的作用而形成的。斷裂帶：由于刃口處的微裂紋在拉應(yīng)力作用下不斷擴展斷裂而形成的。毛刺：在刃口附近的側(cè)面上材料出現(xiàn)微裂紋時形成的。當凸模繼續(xù)下行時，便使已形成的毛刺拉長并殘留在沖裁件上。沖裁變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變1—圓角帶2—光亮帶3—剪裂帶4—毛刺

3）凹凸模間隙影響沖裁件斷面質(zhì)量、模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力等。

間隙過小，毛刺大，且模具摩擦嚴重；間隙過大，則光亮帶小，摩擦較輕，卸料力和推件力小。所以沖裁件質(zhì)量要求高時，選小間隙；否則選大間隙，延長沖模壽命。凸凹模刃口尺寸的確定

設(shè)計落料模時，應(yīng)先按落料件確定凹模刃口尺寸，取凹模作設(shè)計基準件，然后根據(jù)間隙Z確定凸模尺寸（即用縮小凸模刃口尺寸來保證間隙值）。

設(shè)計沖孔模時，先按沖孔件確定凸模尺寸，取凸模作設(shè)計基準件，然后根據(jù)間隙Z確定凹模尺寸（即用擴大凹模刃口尺寸來保證間隙值）。凹凸模刃口尺寸：落料時d凹=d料min，d凸=

d凹-Z；

沖孔時d凸=d孔max，d凹=

d凸+Z4）沖裁件的排樣無搭邊排樣：質(zhì)量不高，但材料利用率高；有搭邊排樣：質(zhì)量高，但材料消耗也高。5）沖裁力：平刃沖模Fp=kLsτ或Fp=Lsσb（2）修整：利用修整模沿沖裁件外緣或內(nèi)孔刮削一薄層金屬，切掉剪裂帶及毛刺，以提高精度，降低表面粗糙度。與切削加工相似，與沖裁不同。外緣修整（外形），內(nèi)緣修整（內(nèi)孔）。（3）切斷：用剪刃或沖模將板沿不封閉輪廓分離的工序。剪刃安裝在剪床上，將板料切成具有一定寬度的條料；沖模安裝在沖床上，制取簡單的平板零件。2、變形工序：使坯料的一部分相對另一部分產(chǎn)生位移而不破裂的工序為變形工序。拉深、彎曲、翻邊、脹形等。

（1）拉深

利用模具使落料后得到的平板坯料變形成開口空心零件的成形工序。

拉深過程：底部不變形（只傳拉力，厚度不變），直壁由外徑D與內(nèi)徑d之間的

環(huán)形材料部分形成，受軸向拉力，厚度有所減小。圓角部被拉薄。

拉深中常見的廢品

拉深件最危險部位是直壁與底部的過渡圓角處，當拉應(yīng)力值超過材料的強度極限