03第二章金属材料及其加工技术讲稿(压力加工).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第四节 金属材料的压力加工工艺,一、压力加工的概念,二、压力加工的方法,三、锻造工艺,四、冲压工艺,五、折弯工艺,六、压力加工的工艺性,（设计中应注意的问题）,一、压力加工的概念,利用金属在外力下所产生的塑性变形，来获得具有一定形状、尺寸和机械性能的原材料、毛坯或零件的生产方法。压力加工又称为,塑性加工,。,各类钢和大多数有色合金一般都具有一定的塑性，因此它们可以在,热态,或,冷态,下进行压力加工。,二、压力加工的方法,压力加工的方法有：轧制、挤压、拉拔、锻造和冲压等。前三种方法主要生产各种型材，后两种方法主要生产毛坯和零件。,先简要介绍前三种方法，后两种方法后面系统讲授。,1.轧制,利用两个旋转轧辊的压力使金属坯料通过一个特定空间产生塑性变形，以获得所要求的截面形状并同时改变其组织性能。通过轧制可将钢坯加工成不同截面形状的原材料，如圆钢、方钢、角钢、T字钢、工字钢、槽钢、钢轨等。,2.挤压,将金属放入挤压筒内，用强大的压力使坯料从模孔中挤出，从而获得符合模孔截面形状的坯料或零件的加工方法。适合于挤压的金属材料主要有低碳钢、有色金属及其合金。,锻造时金属需加热到的温度,铁碳合金（钢）约为11501250,铝合金 约为430500,铜合金 约为800900,三、锻造,锻造是一种是用冲击压力或静压力使经过加热处理的金属产生塑性变形而成型的工艺。,可锻造的固体坯料可以是铁碳合金、铝合金、铜合金等。,一般纯金属的锻造性好,。,碳钢的锻造性随其含碳量的增高而降低。,合金钢的锻造性低于相同含碳量的碳钢。,合金钢中合金元素含量愈高,杂质愈多,锻造性愈差。,当合金中含有可形成碳化物的元素（如铬、钨、锡、钒、铁等）,则其锻造性显著下降。,1.自由锻,不使用模具的锻造称为自由锻。,是利用手锤、锻锤或压力设备上的模具对加热的金属坯料施力，使金属材料在不分离条件下产生塑性变形，以获得形状、尺寸和性能符合要求的零件。,2.模锻,使用模具的锻造称为模锻。模锻成型是将金属坯料放在具有一定形状的锻模模膛内，施以冲击压力或静压力，而使金属产生变形的加工方法。,人类最早掌握的手工锻造方法，属于自由锻，早期的盔甲、兵器、器皿、劳动工具等，都是用手工锻造的方法获得的。,在现代金属装饰工艺中，仍常用手工锻造。即是以手工锻打的方式，在金属板上锻锤出各种高低凹凸不平的浮雕效果。如图片所示的锻铜浮雕。,锻造工艺的特点：,（1）手工锻造成本低，简便易行，造型灵活，是工业设计师常用的艺术表达手段。（2）自由锻造的精度低，材料利用率低，成本相对较低，主要用于生产坯料。（3）模锻成本非常高，精度较高，节约金属，适用于大批量生产。（4）锻造件机械性能优良，多用于受力结构件的成型，如轴、刀具等。,空 气 锤,锻造法兰盘,手锤,四、冲压,冲压又称为板料冲压，是在压力作用下利用模具使金属板料,分离,或产生,塑性变形,，从而获得所需工件的工艺方法。,冲压通常在常温下进行，故又称为冷冲压。,冷冲压工艺是产品上外形零件的加工主要的手段之一，冷冲压工艺对当今的大批量生产很有意义，由于产品需要频繁的变换造型，在这种竞争的形势下，采用冷冲压工艺具有特殊的意义。,冲压加工生产的特点：,（1）主要是对金属板材进行加工，制件一般不需进行再处理；,（2）冲压生产率高，材料利用率高；,（3）制件精度高、产品一致性高，可在平面方向制成复杂产品；,（4）能获得质量轻，,强度和刚度较高的零件。,（5）冲压操作简单，工艺过程便于实现机械化和自动化，成品率很高，故零件成本低。,（6）但是，冲压模具制造复杂，要求高，成本高。,冲压材料的合理选择,（1）冷冲压适用的板材厚度一般不超过6mm厚。材料一般用塑性较高的低碳钢、铜、铝、及其合金，此外非金属材料也常用于冲压加工，如胶木、云母、石棉板、皮革等等。,（2)在保证工艺的前提下，应尽量以廉价材料代替贵重材料，以薄料代替厚料，以黑色金属代替有色金属，这样，可使占制品成本6080的材料费用大大降低，以利提高产品的市场竞争能力。,冲压工艺的分类：,冲压加工因制件的形状、尺寸和精度的不同，所采用的工序也不同。根据材料的变形特点可将冷冲压工艺分为,分离工序,和,成形工序,两类。,分离工序,是指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到强度极限以后，使坯料发生断裂而产生分离。,分离工序,主要有,剪裁,、,冲孔,、,落料,等。,成形工序,是指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到屈服极限，但未达到强度极限，使坯料产生塑性变形，成为具有一定形状、尺寸与精度制件的加工工序。,成形工序,主要有,弯曲,、,拉深,、,翻边,等。,把板料沿直线弯曲成各种形状，板料外层受拉伸力，内层受压缩力。可加工形状复杂的零件,弯曲,成,形,工,序,用模具沿封闭轮廓线冲切，冲下部分是废料。用于冲制各类零件的孔形,冲孔,用模具沿封闭轮廓线冲切，冲下部分是零件。用于制造各种平板零件或者成形工序制坯,落料,分,离,工,序,板,料,成,形,特点及应用范围,简 图,成形方法,分类,基本塑性形成方法分类,在预先冲孔的板料或未经冲孔的板料之上，在双向拉应力作用下产生切向伸长变形，冲制带有直边的空心零件,翻边,平板毛坯或者管坯在双向拉应力作用下产生双向伸长变形。用于成形凸包、凸筋或鼓凸空心零件,胀形,法兰区坯料在切向压应力、径向拉应力作用下向直壁流动，制成筒形或带法兰的筒形零件,拉深,成,形,工,序,冲压成型产品举例,冲压既能制造尺寸很小的仪表零件，又能够制造像汽车大梁、压力容器一类的大型零件。尺寸和形状精度既可满足一般要求，也可制造精度在微米级、形状复杂的零件。,冲压在汽车（车身、底盘、油箱、散热器片等）、机械、家用电器、日用品（水壶、铝锅、厨具等）、电机、仪表（支架、挡板、壳体等）、航空航天、兵器制造中具有十分重要的地位。在罐装食品、饮品的封装等方面应用广泛。,艺术造型上，常做标牌、锁具、灯具、笔、服装上的装饰品等。,以壳体类零件居多,冲压产品尺寸精确，表面光洁度好，一般冲压后不再或很少进行机械加工.,冲压制品示例,冲压壳体,冲压（拉伸）件,冲压饰品,冲压设备,1.剪切下料设备,是冷冲压工艺中准备工序使用的设备，手工制作模型时使用更多，分为:,手工剪刀设备和工具小剪刀,中小型剪刀设备：振动剪刀、斜口剪刀、钣金铣床；,大型剪切设备,2、弯曲成型设备：,板料折弯压力机、卷板机、拉型机,3、压制设备,五、折弯工艺,折弯工艺是将管材或板料按设计要求弯成一定的角度和一定的曲率，形成所需形状零件的冲压工序。多用于工业产品的箱、柜、盒和一些结构产品，同工业设计产品关系密切。,弯曲件的形状,一般要求弯曲件形状对称，弯曲半径左右一致，则弯曲时坯料受力平衡而无滑动。,典型弯曲件的工序安排,一次弯曲,二次弯曲,第一次弯曲,第二次弯曲,三次弯曲,第一次弯曲,第二次弯曲,第三次弯曲,四次弯曲,第一次弯曲,第二次弯曲,第三次弯曲,第四次弯曲,弯曲工艺应用,管 材 弯 曲,管材和棒料的弯曲 静模或动模决定了弯曲半径，随动支撑块移动管材或对棒料进行弯曲,管 材 弯 曲,管 材 弯 曲,利用弯曲工艺制造的椅子,六、压力加工的工艺性,1.自由锻,2.模锻,（1）合理的分模面,（2）加工余量、园角、斜度,（3）避免高筋、薄壁突起,（4）避免深孔、多孔,（5）采用锻造焊接结构,（1）冲裁,1）避免钣金外部、内部尖角,3.冲压,2）避免过长的悬臂和狭槽,3）钣金冲孔优先选用圆孔,4）避免孔与钣金折弯边距离太近,E1.5t+R,（2）折弯,1）折弯高度,H2t+R,2)大于最小折弯半径,有效克服反弹,3）折弯方向,4）保证折弯间隙，避免折弯干涉,5）保证折弯强度,6）减少折弯工序,7）避免复杂折弯,（3）降低成本的考虑,1）钣金件的形状,2）减小钣金外形尺寸,3）外形尽量简单,4）合理利用钣金结构，减少零件数量,