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1、材料成形工艺基础 主讲 张小立,金属塑性成形工艺方法金属塑性成形工艺设计金属塑性成形件结构设计,一、何谓冲压成形 板料冲压成形是利用冲模使板料产生分离或变形的加工方法，板料冲压的坯料厚度一般小于4mm，通常是在常温下进行的，所以又叫冷冲压。二、工艺分类分离工序:落料、冲孔、切断变形工序：拉深、弯曲三、板料冲压的特点1、操作简单，加工效率高；2、一般不需再进行切削加工，因而节约材料，节约能源消耗；3、加工质量高，基本不需要后序加工；4、对工人技术要求低；5、灵活性差。,第三节 板料的冲压成形,四、应用1、较大批量；2、原始坯料较薄的板材；3、只能生产薄壁的制件。,五、常用冲压方法,(一)冲裁与剪
2、切（分离工序）1、剪裁工序及其设备,2、冲压设备,高精密钣金冲床,剪板机,落料：被分离的部分为成品，而留下的部分是废料；冲孔：被分离的部分为废料，而留下的部分是成品。剪切：板料按不封闭轮廓分离的工序叫切断（剪切）。,3、落料、冲孔和剪切,4、冲裁变形过程,4.1 冲裁过程示意图,4.2 冲裁工艺要素,冲裁间隙凸、凹模间隙不仅严重影响冲裁面的断面品质，而且影响模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。只有当间隙合适时，上下裂纹重合一线，冲裁力、卸料力和推件力适中，模具才有足够长的寿命。合理排样排样是指落料件在条料、带料或板料上合理布置的方法。排样合理可使废料最少，材料利用率最大。落料件
3、的排样有两种类型：无搭边排样和有搭边排样。,1）冲裁断面,2）冲裁模设计及冲裁工艺特点,凸凹模要具有锋利的刃口,凸凹模间隙要合理,Z=（5%10%）t,凸凹模刃口尺寸要正确,落料：以凹模为设计基准,D凹=d落,D凸=D凹-Z,D凸=d孔,D凹=D凸+Z,冲孔：以凸模为设计基准,排样要合理,排样：冲裁件在板料上的布置方式。,有接边排样,少无接边排样,落料件的排样有两种类型：无搭边排样和有搭边排样。,修正,利用修正模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属，切掉剪裂带和毛刺。提高其尺寸精度降低表面粗糙度。,IT9-IT7 Ra=1.6-0.8 m,1、何谓拉深成形 拉深成形是在压力机的压力作用下，利用模具
4、使金属板料产生塑性变形成为开口空心件的一种冲压工艺，不仅能生产锅、盆、壶等各种各样的日用品，而且在汽车、拖拉机、电器、仪表以及在航空工业中得到极其广泛的应用。,（二）拉深（拉延、压延）,本系列压机适用于金属材料的拉深、弯曲、翻边、冷挤、冲裁等工艺。,YQ32系列四柱液压机,拉深加工产品示例,使坯料在凸模的作用下压入凹模，获得空心体零件的冲压工序。,1）拉深变形过程,拉深过程示意图,2）拉深废品,拉裂（拉穿）,起皱,控制拉深系数（m）,m=d/D=（0.5-0.8）,D=100,d=20；h=42,d1=55,d2=32,32/55=0.58,d3=20,20/32=0.628,设置压边圈,涂润
5、滑油,3）拉深模设计及工艺特点,凸凹模的工作部分必须具有一定的圆角；,凸凹模间隙要合理,r凹=(510)t r凸=（0.7-1）t,Z=（1.1-1.2）t,3)旋压,旋压是指板坯与芯模共同旋转，由辊轮进给并施加压力，使板坯紧贴芯模逐点局部变形的冲压成形工艺.,弯曲是将平板坯料弯成一定角度、一定曲率而形成一定形状零件的工序。,弯曲过程示意图,2、弯曲,1）弯曲的变形特点 变形区域主要在圆角部位；外层金属受拉应力，内层金属受压应力。,2）弯曲缺陷弯裂 回弹,3）弯曲工艺特点弯曲半径 rrmin=（0.25-1）t；毛刺应位于内侧；弯曲线应尽量与坯料纤维方向垂直；“回弹”问题,a）设计补偿角,b）
6、对工件进行退火,c）设计加强筋,3、翻边、成形,1）翻边在带孔的平坯料上用扩孔的方法获得凸缘的工序。,2）成形包括：起伏、胀形、压印等,板料冲压成形,六、冲模的分类和结构,简单冲模 冲床在一次行程中只完成一个冲压工序。2.连续冲模 冲床在一次行程中在不同的工位同时完成两个以上的冲压工序。3.复合冲模 冲床在一次行程中在同一工位同时完成两个以上的冲压工序。,返回,返回,返回,第四节 金属的其他塑性成形工艺,一 轧制工艺（特种轧制）,运动特征：工件在回转中成形。成形特征：连续局部成形。,与传统锻造比较，具如下优点：1）工作载荷小，是模锻几分之一 2）设备重量轻、生产率高。3）产品精度高 4）工作环
7、境好、易实现机械化。缺点：1）通用性差，需专用设备和模具。2）设计制造复杂，适用于大批量生产。,1 辊锻,原理：纵轧:轧辊上有扇形 模具，毛坯局部变形。应用：制坯和成形。,2 横轧与斜轧:,1）楔横轧原理图,2）螺旋孔型斜轧,3 辗环：环形零件辗扩，加工环形零件。,摆辗：摆动辗压简称 原理：局部接触，顺次加压，连续成形。特点：省力、无冲击振动、无噪声；工件精度高、设备费 用低。,辗环原理图,二 体积成形工艺,1）挤压：受三向压应力,优点：,节约原材料产品强度和精度高、Ra低，产品高劳动条件好生产率高,缺点：,变形抗力大，要求设备有较大能量、刚度,应用：成批小件生产,特点：（1）优质、生产率高。
8、（2）节能、节材。,2）等温锻造和超塑性锻造 原理：模具和坯料保持相同温度。特点及应用：用于锻造温度范围狭窄金属，如钛合金、铝合金等，尤其航天工业薄壁零件。,3）液态模锻 原理：将液态金属直接注入模膛，施以静压力，使熔融 或半熔融态金属在压力下结晶凝固，并产生少量塑性变形。特点：与铸造比：无须浇注系统，节约金属；组织比压铸件细密。与锻造比：成形压力小及能耗少2/33/4；组织比一般模锻件差。应用：用于各种材料、形状复杂件，如铝合金炮弹引，高压阀体等。,4）粉末锻造 原理：将粉末冶金和精密模锻结合一起。分类：粉末锻造-烧结锻造-粉末冷锻-用粉末成坯，烧结后冷锻。特点：尺寸精度高，表面光洁；性能、生产效率优于粉末冶金产品。应用：汽车上火花塞壳；汽车齿轮和连杆。,直接加热锻造烧结后加热锻造,三、其他塑性成形方法,1 爆炸成形,2 轧制,板材轧制,棒 材 轧 制,钢球轧制,课 后 作 业,P126:(4)(6)P 138:(3),
