第三篇-金属压力加工.ppt

*,材料成型技术,*,材料成型技术,第三篇 金属压力加工,金属的塑性变形,锻 造,板料冲压,讲授学时：8 学时,5/18/2025,第三篇 金属压力加工,利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，来获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的生产方法，称为,金属压力加工，又称“金属塑性加工”,。,金属压力加工的基本方式有以下几种：轧制、拉拔、挤压、锻造及板料冲压。,轧制：金属坯料在两个回转轧辊的孔隙中受压变形，以获得各种产品的加工方法。,轧板,、,轧圆钢,、,冷轧丝杠,视频。,轧制产品：各种截面形状的型材、板材、无缝管材等。,5/18/2025,拉拔：金属坯料被拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法。,冷拔加工,视频。,挤压：金属坯料在挤压模内被挤出模孔而变形的加工方法。挤压可获得各种复杂截面的型材或零件。,动画,类型分：正挤压,空心件,和,实心件,以及,反挤压,的动画演示。,5/18/2025,锻造：金属坯料在抵铁或锻模模膛内变形而获得产品的加工方法。,锻自由造,视频。,板料冲压：金属板料在冲模间受外力作用而产生分离或变形的加工方法。,板料冲压,视频。,应用：,一般常用的金属型材、板材、管材和线材等原材料 轧制、挤压和拉拔等方法制成。,承受重载的机件等许多毛坯(机床主轴、重要齿轮）-锻造方法制造。,板料冲压广泛用于汽车、电器、仪表等方面。,5/18/2025,第一章 金属的塑性变形,学习目的及要求,：,1.了解变形机理；,2.掌握金属常温下塑性变形时组织性能变化；,3.掌握加工硬化现象的利与弊及如何消除；,4.了解影响可锻性的因素。,重点及难点：,1.加工硬化、再结晶；,2.纤维组织。,金属材料经过压力加工之后，其内部组织发生很大变化，金属的性能得到改善和提高。,因此，为正确选用压力加工方法、合理设计其零件，必须了解金属塑性变形的实质、规律和影响因素等。,5/18/2025,第一节 金属塑性变形的实质,弹性变形：,金属在外力作用下，其内部必将产生应力。当外力停止作用后，应力消失，变形也随之消失，金属的这种变形称为弹性变形,塑性变形：,外力增大到使金属的内应力超过该金属的屈服点之后，即使外力停止作用，金属的变形也并不消失，这种变形称为,塑性变形,。,1.单晶体内的变形,塑性变形的实质：是在晶体内沿一定晶面产生相对滑移的结果。,动画演示,。,5/18/2025,第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响,1）冷变形强化（加工硬化）：,a、金属的力学性能随其内部组织变化而发生明显变化。,变形，金属的强度及硬度而塑性和韧性。这种现象称为,冷变形强化,，又称,加工硬化,。,原因：碎晶块和附近晶格扭曲阻碍滑移。,金属在常温下经过塑性变形后，内部组织和性能将发生两种变化：,1、组织变化：,晶粒沿最大变形的方向伸长；,晶格与晶粒发生扭曲；,晶粒间产生碎晶。,2、性能变化（加工硬化）,是随变形程度的增加，强度、硬度增加，而塑性、韧性下降的现象。,5/18/2025,b、金属回复温度：,冷变形强化,是一种不稳定现象，具有自发的回复到稳定状态的倾向。但在室温下不易实现。,当提高温度时，原子因获得热能，热运动加剧，使原子得以回复正常排列，消除了晶格扭曲，致使加工硬化得到部分消除。,这一过程称为“回复”。,这时的温度称为回复温度，即 T,回,=(0.250.3)T,熔,5/18/2025,c、金属再结晶温度,当温度继续升高到该金属熔点绝对温度0.4倍时，金属原子获得更多热能，开始以某些碎晶或杂质为核心，按变形前的晶格结构结晶成新的晶粒，从而消除了全部冷变形强化现象。,这个过程称为再结晶。,这时的温度称为再结晶温度，即T,再,=0.4 T,熔,5/18/2025,金属强化：,金属的冷变形强化（冷作硬化）是强化金属的重要手段，尤其是对无同素异构转变的金属是唯一强化金属的方法。,但强化金属的同时，给金属的继续加工带来了困难，因此要经过再结晶使金属重新获得塑性，因此塑性变形工艺过程中经常应用到再结晶退火工艺。,再结晶退火：,就是将冷作硬化以后的金属重新加热到再结晶温度以上某一温度让其发生再结晶，继而消除冷作硬化现象，以利于继续进行塑性加工。,加工硬化与再结晶的应用：,视频,。,5/18/2025,2）热变形(热加工),T,加工,T,再,时，变形产生的加工硬化被随即发生的再结晶所抵消，变形后金属具有再结晶的相同晶粒组织，而无任何加工硬化痕迹，这种变形称为,热变形,。,即冷变形强化和再结晶过程同时存在。,热变形结果：,无加工硬化加工硬化和再结晶同时进行；,所以，经热变形的金属虽然没有加工硬化，但是其机械性能仍明显提高。可把粗大、不均匀结构 细化。,细化晶粒铸态晶粒被破碎；,致密组织缩松、气孔被压合；,形成纤维组织杂质分布状态被改变。,5/18/2025,纤维组织的利用原则：,1）纤维组织：,铸锭在压力加工中产生塑性变形时，基体金属的晶粒形状和沿晶界分布的杂质形状都发生了变形，它们将沿着变形方向被拉长，呈纤维形状。这种结构叫,纤维组织,。,纤维组织视频,。,2）具有纤维组织的金属，各个方向上的机械性能不相同。顺纤维方向的机械性能比横纤维方向的好。,金属的变形程度越大，纤维组织就越明显，机械性能的方向性也就越显著。,5/18/2025,实例：不同工艺及加工方法不同,a）当采用棒料直接经,切削加工,制造螺钉时，螺钉头部与杆部的纤维被切断，不能连贯起来，受力时产生的切应力顺着纤维方向，故螺钉的承载能力较弱。,原则：,使纤维分布与零件的轮廓相符合而不被切断；,使零件所受的最大拉应力与纤维方向一致，最大切应力与纤维方向垂直。,b）当采用同样棒料经局部,镦粗方法,制造螺钉时，纤维不被切断且连贯性好，纤维方向也较为有利，故螺钉质量较好。,5/18/2025,第三节,金属的可锻性,金属的可锻性：是衡量材料在经受压力加工时获得优质制品难易程度的工艺性能。,一、金属的本质（内因）,1、化学成分的影响,一般情况下，纯金属的可锻性比合金好；碳钢C%,，,可锻性,；钢中含有形成碳化物的元素（铬、钼、钨、钒）时，,可锻性,可锻性常用金属的,塑性(,),和,变形抗力(,y,),综合评定。,y,可锻性,，反之差。,变形抗力(,y,),：指在压力加工过程中变形金属作用于施压工具表面单位面积上的压力。,y,，变型中所消耗的能量。,可知，金属的可锻性取决于金属的本质和加工条件。,2、金属组织的影响,纯金属及固溶体的可锻性好，而碳化物的可锻性差。,5/18/2025,组织组成：,单相比多相好，如,A,比,P,好。故锻造温度多选在,A,区。,变形温度,，,y,，,可锻性,（但不能过烧）。,过烧：,是指加热温度过高，被锻金属的晶界因含合金元素或杂质量高、熔点低而先发生熔化。,锻造时即发生开裂，故一定不能过烧。,二、加工条件（外因）,1、变形温度的影响,提高金属变形时的温度，是改善金属可锻性的有效措施，并对生产、产品质量及金属的有效利用等均有极大的影响。,5/18/2025,2、变形速度的影响,变形速度：,即单位时间的变形速度。它对可锻性的影响是矛盾的。,1、a点左：变形速度,，,y,，,可锻性,2、a点右：变形速度,，热效应现象越明显，,，,y,，,可锻性,。,热效应现象除在高速锤等设备的锻造较明显外，,一般压力加工，不易出现。,5/18/2025,3、应力状态的影响,金属经受不同方法变形时，所产生的应力性质（压应力或拉应力）和大小是不同的。,实践可知：,三个方向应力中，受压应力数目,，,，,可锻性,，拉应力的数目,，,可锻性,。,综上所述，金属的可锻性既取决于金属的本质，又取决于变形条件。,因此，压力加工过程中，应要创造最有利的变形条件，充分发挥金属的塑性，降低变形抗力，,使功耗最少，变形进行的充分，达到加工的目的。,5/18/2025,第二章 锻 造,学习目的及要求,：,1.基本掌握自由锻造主要几种工序的定义和应用；,2.能合理地确立锻造零件的结构工艺性；,3.了解自由锻造工艺规程的编制，锤上模锻、胎模锻造工艺方法。,重点及难点：,1.锻造方法；,2.锻件结构工艺性。,锻造概念：,利用冲击力或压力使金属在,抵铁间,或,锻模,中变形，从而获得所需形状和尺寸的锻件的工艺方法。,5/18/2025,第一节 锻造方法,自由锻和模锻两种方法：,一、自由锻,利用冲击力或压力使金属在上下两个抵铁之间产生变形，从而获得所需形状及尺寸的锻件。,金属坯料变形时，沿变形方向可以自由流动，不受限制。,视频,。,特点：生产所用工具简单，具有较大的通用性，应用较广。,设备：锻锤 冲击力使金属坯料变形，用于中、小型件；,液压机-压力使金属坯料变形，用于大型锻件。,自由锻的工具和设备：,视频,。锻造加热设备:,视频,。,1、自由锻工序：,分基本工序、辅助工序和精整工序三大类。,1）基本工序：,使金属坯料实现主要的变型要求，达到或基本达到锻件所需形状和尺寸的工序。主要有以下基本工序：,5/18/2025,镦粗,：使坯料高度减小、横截面积增大的工序。用盘套类。,动画演示,。,拔长,：使坯料横截面积小、长度增大的工序。用于轴、杆类。有整体和局部镦粗。,动画演示,。,冲孔,：使坯料具有通孔或盲孔的工序。,弯曲,：使坯料轴线产生一定曲率的工序。,扭转,：使坯料的一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定角度的工序。,错移,：使坯料的一部分相对于另一部分平移错开的工序，是生产曲拐或曲轴类锻件必须的工序。,切割,：是分隔坯料或去除锻件余量的工序。,自由锻的基本工序：,视频,。,2）辅助工序：是指基本工序之前的工序。如压钳口、倒稜、压肩等。,3）精整工序：是在完成基本工序之后，用以提高锻件尺寸及位置精度的工序。,5/18/2025,2、锻件分类及基本工序方案：一般分六类，主要工序表3-1,5/18/2025,二、模锻,模锻是使金属坯料在冲击力或压力作用下，在,锻模模膛,内变形，从而获得锻件的工艺方法。,动画演示,。,视频,。,特点：金属在模膛内变形，因而模锻生产的锻件尺寸精确、加工余量较小、结构可以复杂，而且生产率高。,模锻分类：,按使用设备不同分-锤上模锻、曲柄压力机 上模锻、摩擦压力机上模锻、胎膜锻等。,视频,。,1、锤上模锻,锤上模锻所用设备为锻模锤，冲击力使金属变形。,锤上模锻,视频,。,5/18/2025,模膛根据其功用的不同分：,模锻模膛和制坯模膛,两种。,1）模锻模膛：,特点：由于金属在模膛中发生整体变形，故作用在锻模上的抗力较大。,有终锻模膛和预断模膛。,1.终锻模膛：,使坯料最终成形的模膛。,特点：形状、尺寸与锻件相似，尺寸比锻件大一个收缩量，钢件收缩率1.5。沿模堂四周有,飞边槽,。通孔应留有,冲孔连皮,。,5/18/2025,飞边槽：,沿模膛四周形成的槽。,作用：容纳多余金属，增大金属向外流动的阻力。,2.预断模膛：,使坯料预变形，以接近锻件尺寸的模膛。终锻时，金属容易充满终锻模膛。,特点：预锻模膛形状接近模锻件，模锻圆角及模锻斜度较大，没有飞边槽。,冲孔连皮：,终锻后在孔内留有一薄层的金属成为冲孔连皮。最后冲孔连皮和飞边冲掉后，得到有冲孔的模锻件。,动画演示,。,5/18/2025,2）制坯模膛：,对于形状复杂的模锻件，使坯料形状基本接近于模锻件形状,使金属能合理分布和很好地充满模锻模膛，就必须预先在制坯模膛内制坯。,制坯模膛有以下几种：,1.拔长模膛：,用来减小坯料某部分的横截面积，以增加该部部分的长度。有开式和闭式。坯料除,向前送进,外并需不断翻转。,2.滚压模膛：,在坯料长度基本不变，减小坯料某部分的横截面积，以增大另一部分的横截面积。需不断翻转坯料，但,不作送进运动,。,5/18/2025,锤上模锻成型的工艺过程一般为：,切断毛坯加热坯料模锻切除模锻件的飞边校正锻件锻件热处理表面清理检验成堆存放。,锤上模锻成型的工艺设计：,包括制定锻件图、计算坯料尺寸、确定模锻工步(选择模膛)、选择设备及安排修整工序等。,其中最主要的是锻件图的制定和模锻工步的确定。,3.弯曲模膛：,可弯曲坯料。,4.切断模膛：,切断坯料的一部分。,5/18/2025,模膛设计：,根据模锻件的复杂程度，所需变形的模膛数量不等，可将锻模设计成,单膛锻模,或,多膛锻模,。,单膛锻模：,在一副锻模上只具有终锻模膛一个锻模 齿轮坯模锻件。,多膛锻模：,在一副锻模上具有两个以上模膛的锻模 弯曲或曲柄连杆。,动画演示,。,5/18/2025,缺点：,震动大、噪声大，难以实现机械化和自动化,上产率相对较低。,锤上模锻特点：,优点：,设备投资少，锻件质量好，适应性强，可以实现多种变形工步，锻制不同形状的锻件等。,5/18/2025,2、曲柄压力机上模锻(工作原理示意图,动画演示,),结构特点：,1）工作无震动，噪音小；,2）行程大小由曲柄尺寸决定；,3）能自动把锻造完的锻件从模膛中顶出。参看图3-19。,模锻特点：,1）生产率高；,2）锻件尺寸精度高，加工余量小；,3）有利于金属成型，模具简单。,3、,摩擦压力机上模锻,结构特点：,1）滑块有一定的冲击力；,2）滑块行程不定，但可控；,3）坯料变形抗力由机架承受。,参看图3-21。,摩擦压力机工艺优点：,1）有利于塑性变形，但生产率低；,2）可实现轻打、重大；,3）模具简单；4）只适用于单膛模锻。,5/18/2025,4、胎模锻,是在自由锻设备上使用胎膜生产模锻件的工艺方法。一般采用自由锻方法制坯，然后在胎模中最后成形。,故胎模锻兼有自由锻和模锻的特点。,齿轮坯胎膜锻造：,视频,胎模的种类：主要有扣模、筒模及合模。,胎膜锻用模具,。,1）扣模：,用来对坯料进行全部或局部扣形，以生产长杆非回转体锻件。,2）筒模：,主要用于锻造齿轮、法兰盘等盘类锻件。组合筒模可锻出形状更复杂的胎模锻件，扩大了胎膜锻的应用范围。,5/18/2025,3）合模：,合模由上模和下模组成，并有导向结构，可生产形状复杂、精度较高的非回转体锻件。,胎模锻的特点：,1、和自由锻相比：,1)操作简便，生产率高；,2)锻件尺寸精度高，形状复杂，敷料少，加工余量小；,3)锻件内部组织致密，纤维分布合理。,2、和模锻相比：,1）胎模锻不需昂贵设备，使用自由锻设备即可；,2）工艺、操作灵活，可以局部成形，小设备可锻大锻件；,3）模具结构简单，制造容易，可降低锻件成本。,缺点：,锻件尺寸精度不如模锻件，工人劳动强度大，胎模易损坏，生产率不够高。,胎模锻适合于中小批量的锻件生产。,5/18/2025,常用锻造方法：表3-2常用锻造方法的比较。,5/18/2025,第二节 锻造工艺规程的制订,制订工艺规程是组织生产过程、规定操作规范、控制和检查产品质量的依据。,其主要内容：,绘制锻件图、坯料重量和尺寸及锻造工序确定等。,自由锻工艺规程的制定：,视频演示,。,一、,绘制锻件图,锻件图是以零件图为基础，结合锻造工艺特点绘制而成。绘制锻件图时应考虑的内容有：,敷料、余量及公差。,5/18/2025,1、敷料、余量及公差：,敷料：,为了简化零件的形状和结构、便于锻造而增加的一部分金属。,如消除零件上的键槽、台阶结构而增加的金属等。,余量：,为切削加工而增加的尺寸。加工余量一般为14 mm。,公差：锻件名义尺寸的允许变动量。,一般取在0.33 mm之间。,5/18/2025,2、分模面：,上下锻模在模锻件上的分界面。,选择原则：,1)应选在最大截面处,-要保证模锻件能从模膛中取出。,2)上下两模沿分模面的模膛轮廓一致,-以便在安装锻模和生产中容易发现错模现象，及时调整锻模位置。,5/18/2025,3)分模面应选在模膛深度最浅处,-这样可使金属很容易充满模膛，便于取出锻件，并有利于锻模的制造。,4)选定分模面应使敷料最少。,5)分模面最好是一个平面,-使上下锻模的模膛深度基本一致，差别不宜过大，以便于制造锻模。,动画演示,。,5/18/2025,3、模锻斜度：,模锻件上垂直于锤击方向（垂直于分模面）的表面必须具有斜度，以便于从模膛中取出锻件。,对于锤上模锻，模锻斜度一般为5,10,(,1,)，且内,2,比外,1,大 2,5,。模锻斜度与模膛深度和宽度有关。h/b，斜度。,4、模锻圆角半径：,在模锻件上所有两平面的交角均需做成圆角。易于充满模膛,避免尖角处产生裂纹。,外圆角取1.5-12mm，内圆角=(3-4)外圆角,。,5/18/2025,5、冲孔连皮,：,由于模锻件无法锻出通孔，故应留有冲孔连皮。,模锻件大于25mm的通孔应予冲出。孔径为2580mm时，连皮厚度为48mm。,5/18/2025,二、,坯料重量和尺寸确定,重量：G,坯料,=G,锻件,+G,烧损,+G,料头,G,坯料,坯料重量；G,锻件,锻件重量；,G,烧损,加热中坯料表面因氧化二烧损的重量（第一次加热取倍加热金属重量的23%，以后各次加热的烧损量取1.52.0）；,G,料头,在锻造过程中，切掉的金属量(料芯、连皮、飞边等),尺寸：,根据坯料重量和几何形状确定，还考虑坯料锻造中的 锻造比。,锻造比：,锻造过程中，表示材料的变形程度的量称为“锻造比”。,通常：拔长时，y,拔,A,0,/A；镦粗时，y,镦,H,0,/H。,碳钢钢锭坯料：拔长锻造比不小于2.53。,轧材坯料：拔长锻造比不小于1.31.5。,性能要求高的材料或某些合金钢：锻造比要求更高。,5/18/2025,三、,锻造工序(工步)确定-,根据工序特点和锻件类型来确定,模锻件按形状和结构分：,长轴类和短轴类两大类。,1、采用自由锻生产锻件：参阅表3-1选定。,2、采用模锻方法生产模锻件：根据模锻件形状和尺寸确定,1）长轴类模锻件：,如阶梯轴、曲轴、连杆、弯曲摇臂等；一般为拔长、滚挤、弯曲、预锻、终锻成型。,小轴类零件-也可利用轧制的方法先生产出坯料，然后模锻成锻件。,5/18/2025,2）短轴类模锻件（,盘类模锻件,）：,如齿轮、法兰盘等。常选用镦粗、预锻、终锻等工步。,模锻工步确定以后，再根据已确定的工步选择相应的制坯模膛和模锻模膛。,四、,其他内容,锻造温度范围和加热规范、设备以及辅助工序确定(校正,切飞边,冲连皮,清理,热处理等)。,风动机曲轴自由锻实例：,视频,。,5/18/2025,第三节 锻造结构的工艺性,设计锻造成形的零件时，除应满足使用性能要求外，还必须考虑锻造工艺的特点。,可使锻造成形方便、节约金属，保证质量和提高生产率。,一、,自由锻件的结构工艺性,1、若有锥体或斜面结构，应改进设计。,2、几何体间交接处形成空间曲线，应改进平面与圆柱、平面与平面相接的结构。,5/18/2025,3、自由锻件上不应设计出加强筋、凸台、工字形截面或空间曲线形表面。,4、横截面若有急剧变化或形状复杂时，应设计成由几个简单件构成的组合体。,5/18/2025,二、模锻,件的结构工艺性,模锻件上必须具有一个,合理的分模面,，以保证模锻成形后，容易从锻模中取出。并且，应使敷料最少，锻模容易制造。,零件上与锤击方向平行的非加工表面，应设计出,模锻斜度,。非加工表面所形成的角都应按模锻圆角设计。,1、,为了使金属容易充满模膛和减少工序，零件外形力求简单、平直和对称。,2、尽量避免零件截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、凸起等结构。,80/160=0.5-不符；扁而薄-冷却快；高而薄-难以充满。,5/18/2025,3、,在零件结构允许的条件下，设计时尽量避免有,深孔或多孔结构。,4、,在可能条件下，应采用锻-焊组合工艺，以减少敷料，简化模锻工艺。,5/18/2025,学习目的及要求,：,1.基本掌握板料冲压的基本工序；,2.掌握凸凹模间隙及凸凹模刃口尺寸的确定；,3.了解拉伸系数的应用；,4.掌握冲压件的结构工艺性。,重点及难点：,1.分离与变形机理；,2冲压件结构工艺性。,板料冲压：,是利用冲模使板料产生分离或变形的加工方法。通常在冷状态下进行，又叫冷冲压。当板料超过8-10mm时，采用热冲压。,视频,。,第三章 板料冲压,5/18/2025,板料冲压的特点：,优点：,1）可以冲出形状复杂的零件，且废料少；,2）产品由足够高的精度和较低的表面粗糙度，互换性好；,3）能获得重量轻、材料消耗少、强度和刚度均较高的零件；,4）冲压操作简单，工艺过程便于机械化和自动化，生产率高。故零件成本低。,缺点：,冲模制造复杂、成本较高，只适用于大批量生产。,板料冲压的原材料：应具有足够的塑性。,常用材料有：,低碳钢、铜合金、铝合金、镁合金及塑性好的合金钢。形状上分板料、条料及带料等。,5/18/2025,常用设备：,1、剪板机-用来把板料剪切成一定宽度的条料，以供下一步的冲压工序用。-剪床。,2、冲床 用来实现冲压工序，以制成所需形状和尺寸的成品零件。-曲柄压力机。,冲床结构：,视频,。,冲压设备：,视频,。冲压生产自动线：,视频,。,冲压生产的基本工序：,分离工序和变形工序两大类。,5/18/2025,第一节 分离工序,分离工序是使坯料的一部分与另一部分相互分离的工序。如落料、冲孔、切断和修整等。,一、落料及冲孔-统称“冲裁”,冲裁是使坯料按封闭轮廓分离的工序。分为：落料和冲孔。,落料：落下部分为工件，周边为废料。,冲孔：冲下部分为废品，周边为工 件。获得带孔的冲裁件。,落料和冲孔：,视频,5/18/2025,1、冲裁变形过程：分为三个过程。,1）弹性变形阶段 将使板料产生弹性压缩、拉伸与弯曲变形。间隙，弯曲和上翘越明显。,2）塑性变形阶段 板料应力值达到屈服极限,板料产生塑性变形.凸凹模刃口处的金属硬化加剧，出现微裂纹。,3）断裂分离阶段 裂纹逐渐扩展.上下裂纹相遇重合后,板料被剪断分离。,动画演示,。,冲裁件分离面的质量：主要与,凸凹模间隙、刃口锋利程度有关,，同时也受模具结构、材料性能及板料厚度等因素有关。,5/18/2025,2、凸凹模间隙：,是冲裁模具设计的关键参数。影响有：,1.凸凹模间隙决定了冲裁件的尺寸精度，断口边缘质量。,2.凸凹模间隙也影响模具寿命。,3.合理选择间隙值对冲压生产是关键因素所在。,间隙-摩擦越严重，模具寿命。,间隙过小,-外表尺寸略有增大，内腔尺寸略有缩小（弹性回复）。,光面宽度增加，塌角、毛刺、斜度等都有所减小，工件质量较高。,但上下裂纹也不能很好重合。,动画演示,。,通常工件尺寸精度要求高时，间隙值相对减少，冲裁件无断面质量要求时，尽量选用大间隙值。以提高模具寿命。,5/18/2025,间隙-卸料力和推件力越小。,间隙过大,-断面光面减小，塌角与斜度增大，形成厚而大的拉长毛刺，且难以去除，同时冲裁的翘曲现象严重。外形尺寸缩小，内腔尺寸增大，模具寿命较高。,动画演示,。,间隙合适时,-这时光面约占板厚的1/21/3左右，切断面的塌角、毛刺和斜度均很小。零件的尺寸几乎与模具一致，完全可以满足使用要求。,动画演示,。,正确选择间隙：单边间隙为c，则经验公式计算：,c=m,-板料厚，m 与板料性能及厚度相关的系数。,低碳钢、纯铁 m=0.06-0.09,铜、铝合金 m=0.06-0.1,高碳钢 m=0.08-0.12,板料厚-冲裁力-应适当把 m放大。,5/18/2025,3、凸凹模刃口尺寸的确定：,凸凹模刃口尺寸取决于冲裁件尺寸和冲模间隙值c。,设计落料模：,应先按落料件确定凹模刃口尺寸，取凹模作设计基准件，然后根据间隙确定凸模尺寸，即缩小凸模保证c。,落料凹模基本尺寸：,应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸。,设计冲孔模：,先按冲孔件确定凸模刃口尺寸，取凸模作设计基准件，然后根据间隙确定凹模尺寸，即扩大凹模保证c。,冲孔凸模基本尺寸：,应取工件尺寸公差范围内的较大尺寸。,具体设计时应注意，孔和落料件的公差范围，以提高冲模的合理使用寿命。,5/18/2025,冲裁力的计算：,平刃冲模的冲裁力按下式计算：,P=KLs,式中：,P,冲裁力，N；,L,冲裁周边长（mm）；,s,坯料厚度（mm）；K系数，常取1.3；,材料抗剪强度（MPa），取=0.8b。,4、冲裁件的排样,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，材料利用率最高。,落料件排样有：无搭边和有搭边。,5/18/2025,二、修整,是利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属，以切掉冲裁件上的剪裂带和毛刺，从而提高冲裁件的尺寸精度，降低表面粗糙度值。,修整后冲裁件公差等级达IT6IT7，表面粗糙度Ra为0.81.6m。,三、切断（剪切）,是指用剪刃或冲模将板料沿不封闭轮廓进行分离的工序。,剪刃安装剪床上，把大板料剪成一定宽度的条料，供下一步冲压工序用，而冲模安装在冲床上。,5/18/2025,第二节 变形工序,一、拉深,拉深：,是利用模具使冲裁后得到的平板坯料变形成开口空心零件的工序。茶杯、餐具等。,视频,。,变形工序是使坯料的一部分相对于另一部分产生位移而不破裂的工序。-有拉深、弯曲、翻边、成形等工序。,1、拉深过程,变形过程：,把平板坯料放在凹模上，在凸模作用下，坯料被拉入凸模和凹模的间隙中，形成空心拉深件。,动画演示,。,5/18/2025,变形特点：,1）底部金属一般不变形，只传递拉力，厚度基本不变；,2）环形部分金属，切向受压应力,径向受拉应力屈服应力；,3）形成的直壁本身受轴向拉力，厚度有所减小；,4）过度圆角处被拉薄得最严重。,2、拉深中的废品,拉穿：拉应力超过材料强度极限时。,起皱：间隙过大。,动画演示,。,5/18/2025,拉深件的拉穿影响因素：,1）凸凹模的圆角半径：,钢-r,凹,=10,，而,r,凸,=(0.6-1)r,凹,。,2）凸凹模间隙c：,过小,摩擦力易拉和表面擦伤,降低模具寿命。过大,易起皱，降低精度。一般单边间隙c=(1.1-1.2),。,3）拉深系数：,m=d/D，m越小，表明d越小，变形越大，易拉穿。一般m0.5-0.8。,坯料的塑性差取上限值，塑性好取下限值。,如果拉深系数过小，不能一次拉深成形时，则可采用多次拉深工艺。,第一次拉深系数 m,1,=d,1,/D,第二次拉深系数 m,2,=d,2,/d,1,第几次拉深系数 m,n,=d,n,/d,n,-1,总的拉深系数 m=m,1,m,2,m,n,拉深工序：,视频,。,5/18/2025,4）润滑：,减小摩擦、降低拉应力和减小模具的磨损。,起皱是在法兰部分容易产生：,起皱现象与毛坯的相对厚度,(/D),和,m,有关。相对厚度或,m,越小，越容易起皱。防止起皱可用设置压边圈。,拉深缺陷及防止措施：,视频,。,5/18/2025,3、旋压,有些空心的回转体件还可用旋压方法来制造。旋压是在专用旋压机(数控)上进行。,视频,。,特点：,不需要复杂的冲模，变形力小，但生产率较低。一般用于中小批生产，某些厚板和大型容器。,5/18/2025,二、弯曲,弯曲是将坯料弯成具有一定角度和曲率的变形工序。,动画演示1,、,2,、,3,、,4,。,弯曲部分的内侧受压，而外侧受拉伸。,拉应力 抗拉强度时造成破裂。板料越厚，内弯曲r越小，则拉应力越大，越容易弯裂。,为防止弯裂应,要注意：,1.弯曲角要大于最小弯曲半径。,r,min,=(0.251),2.要注意材料的纤维方向。,尽可能使弯曲线与板料纤维组织垂直。,3.,使模具角度比成品角度小一个回弹角。,弯曲结束后，由于弹性变形的恢复，使被弯曲的角度增大，回弹。一般0-10。,5/18/2025,三、翻边,翻边是在带孔的平坯料上用扩孔的方法获得凸缘的工序。内孔翻边和外缘翻边。,当零件所需凸缘的高度较大时，则可采用先拉深、后冲孔、在翻边的工艺。,5/18/2025,四、成形,成形是利用局部变形使坯料或半成品改变形状的工序。,成型工艺分为：胀型和压型。,胀形：主要用于平板毛坯的局部胀形（或叫起伏成型），如压制凹坑，加强筋，起伏形的花纹及标记等。,另外，管类毛坯的胀形（如波纹管）、平板毛坯的拉形等，均属胀形工艺。,主要用于制造刚性的筋条，或增大半成品的部分内经等。,5/18/2025,第三节 冲压模具简介,冲模的结构合理与否对冲压件质量、生产率及模具寿命等都有很大的影响。,冲模原理演示,。,冲模分类：可分为单模、连续模和复合模三种。,一、简单冲模,是在冲床的一次冲程中只完成一个工序的冲模，称为简单冲模-落料用的冲模。模具简单，造价低。,5/18/2025,二、连续冲模,它是在冲床的一次冲程中，在模具的不同部位同时完成数道工序的模具。-冲孔和落料同时进行。,生产率高，要求定位精度高。,5/18/2025,三、复合冲模,它是在冲床的一次冲程中，在模具的同一部位同时完成数道工序模具。特点是模具中有一个凸凹模-落料和冲孔同时进行。,精度高，模具复杂。,冲模分类：,视频,。,冲模装配,模拟,、,视频,。,冲模拆卸,模拟,。,先进的板料冲压工艺：,视频,。,5/18/2025,第四节 冲压件的结构工艺性,冲压件的设计不仅应保证具有良好的使用性能，而且也应具有良好的工艺性能，以减少材料的消耗、延长模具寿命、提高生产率、降低成本及保证冲压件的质量等。,影响冲压件工艺性的主要因素：冲压件的形状、尺寸、精度及材料等。,一、冲压件的形状及尺寸,1、对落料件和冲孔件（冲裁件）的要求,1）落料件的外形冲孔件的孔形应力求简单对称。尽可能采用圆形或矩形等规则形状。避免长槽或细长悬臂结构。,否则制造模具困难。,落料外形不合理,5/18/2025,冲裁件的排样也应注意，尽量提高材料的利用率。,零件形状与节约材料的关系：,利用率高,利用率高,5/18/2025,2）冲裁件的结构尺寸（如孔径、孔距）必须考虑板材厚度。一般越厚，取大。,冲孔件尺寸与厚度关系合理。,3）冲裁件上直线与直线、曲线与直线的交接处,均应用圆弧连接。,表3-3 落料件、冲孔件的最小圆角半径。,5/18/2025,2、对弯曲件的要求,1）形状应尽量对称，弯曲半径大于最小弯曲半径 r,min,=(0.251)。,2）弯曲边不宜过短 H 2。,3）弯曲带孔件时 L (1.52)。,3、对拉深件的要求,1）拉深件外形应简单、对称，且不宜太高。以便使拉深次数尽量少，并容易成型。,2）应注意拉深件的最小圆角半径。,5/18/2025,二、简化工艺及节省材料的设计,1、对于形状复杂的冲压件，可以将其分成若干个简单件，分别冲压后，再焊接成为整体组件。,2、采用冲口工艺，以减少组合件数量，节省材料和简化工艺过程。,3、在使用性能不变的情况下，应尽量简化拉深件结构，以达到减少工序、节省材料和降低成本的目的。,5/18/2025,三、冲压件的厚度,在强度和刚度允许的条件下，应尽可能采用较薄的材料，以减少金属的消耗。,可采用加强筋措施以薄材代替厚材。,四、冲压件的精度和表面质量,对冲压件的精度要求，不应超过冲压工艺所能达到的一般精度，并应在满足需要的情况下，尽量降低要求。以简化工艺，降低成本，提高生产率。,冲压件的一般精度：,落料件IT10；冲孔件IT9；弯曲件IT10IT9；拉深件高度高度尺寸精度为IT10IT8，直径尺寸精度为IT10IT9；经整形后的尺寸精度可达IT7IT6。,冲压件的表面质量取决于原材料的表面质量。,柴油机底油箱的冲压过程实例：,视频,。,5/18/2025,第四章 特种压力加工方法简介,自学,5/18/2025,