金屬工藝學(xué)(壓力加工上課)

1、金屬工藝學(xué)安 農(nóng) 大 工 學(xué) 院第三篇 金屬壓力加工v第一章 金屬的塑性變形v第二章 鍛造v第三章 板料沖壓第一章 金屬的塑性變形v第一節(jié) 金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)v第二節(jié) 塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響v第三節(jié) 金屬的可鍛性第一節(jié) 金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)一、金屬的壓力加工圖圖3-1 3-1 常用的壓力加工方法常用的壓力加工方法a）軋制 b）擠壓 c）拉拔 d）自由鍛 e）模鍛 f）板料沖壓 壓力加工的特點(diǎn)壓力加工的特點(diǎn)（1）改善金屬的組織、提高力學(xué)性能。（2）材料的利用率高。（3）較高的生產(chǎn)率。（4）毛坯或零件的精度較高。 鋼和非鐵金屬可以在冷態(tài)或熱態(tài)下壓力加工?？捎米鞒惺軟_擊或交變應(yīng)力的重要零件，但

2、不能加工脆性材料（如鑄鐵）。二、單晶體塑性變形二、單晶體塑性變形 單晶體的塑性變形的基本方式：滑移和孿生。1. 1. 滑移滑移 滑移是晶體在切應(yīng)力的作用下, 晶體的一部分沿一定的晶面(滑移面)上的一定方向(滑移方向)相對(duì)于另一部分發(fā)生滑動(dòng)。滑移的觀察 2.滑移特點(diǎn)(1)滑移只能在切應(yīng)力作用下才會(huì)發(fā)生。 (2)滑移是通過位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。 切應(yīng)力作用下,一個(gè)多余半原子面從晶體一側(cè)到另一側(cè)運(yùn)動(dòng), 即位錯(cuò)自左向右移動(dòng)時(shí), 晶體產(chǎn)生滑移。 位借運(yùn)動(dòng)造成滑移 (3)滑移總是沿著晶體中原子密度最大的晶面(密排面)和其上密度最大的晶向(密排方向)進(jìn)行。 (4)滑移必伴隨著晶體向外力方向轉(zhuǎn)動(dòng)。三、多晶體的塑

3、性變形 1.金屬晶粒越細(xì)，強(qiáng)度就越大,塑韌性越好。因此細(xì)晶強(qiáng)化是金屬的一種很重要的強(qiáng)韌化手段。 2.多晶體塑性變形不均勻。 多晶體中每個(gè)晶粒位向不一致。 一些晶粒的滑移面和滑移方向接近于最大切應(yīng)力方向(稱晶粒處于軟位向),另一些晶粒的滑移面和滑移方向與最大切應(yīng)力方向相差較大(稱晶粒處于硬位向)。在發(fā)生滑移時(shí)，軟位向晶粒先開始，同時(shí)位向轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)橛参幌?，停止滑移，促進(jìn)另一批晶?；?。第二節(jié) 塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響一、加工硬化 金屬發(fā)生塑性變形, 隨變形度的增大, 金屬的強(qiáng)度和硬度顯著提高, 塑性和韌性明顯下，這種現(xiàn)象稱為加工硬化, 也叫形變強(qiáng)化。 產(chǎn)生加工硬化的原因是：金屬發(fā)生塑性變形時(shí),

4、 位錯(cuò)密度增加, 位錯(cuò)間的交互作用增強(qiáng), 相互纏結(jié), 造成位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力的增大, 引起塑性變形抗力提高。 另一方面由于晶粒破碎細(xì)化, 使強(qiáng)度得以提高。 在生產(chǎn)中可通過冷軋、冷拔提高鋼板或鋼絲的強(qiáng)度。二、熱加工與冷加工 金屬塑性變形的加工方法有熱加工和冷加工兩種。 熱加工熱加工: :在金屬的再結(jié)晶溫度以上的塑性變形加工稱為熱加工,例如鋼材的熱鍛和熱軋。 由于溫度處于再結(jié)晶溫度以上，發(fā)生再結(jié)晶過程。因此加工硬化效應(yīng)隨即被再結(jié)晶過程的軟化作用所消除，使材料保持良好的塑性狀態(tài)。由于熱變形是在高溫下進(jìn)行的，金屬在加熱過程中表面易產(chǎn)生氧化皮，使精度和表面質(zhì)量較低。自由鍛、熱模鍛、熱軋、熱擠壓等工藝都屬于熱變

5、形加工。 冷加工冷加工：在金屬的再結(jié)晶溫度以下的塑性變形加工稱為冷加工。如低碳鋼的冷軋、冷拔、冷沖等。冷加工會(huì)產(chǎn)生加工硬化的現(xiàn)象導(dǎo)致強(qiáng)度和硬度升高，塑性和韌性下降，工件表面質(zhì)量好。三、纖維組織三、纖維組織 金屬發(fā)生塑性變形后, 晶粒發(fā)生變形, 沿形變方向被拉長或壓扁。當(dāng)變形量很大時(shí), 晶粒變成細(xì)條狀(拉伸時(shí)), 金屬中的夾雜物也被拉長, 形成纖維組織。 纖維組織具有各向異性。 變形程度越大，纖維組織越明顯。 鍛造比Y鍛：鍛造加工工藝中，用鍛造比Y鍛來表示變形程度的大小。 拔長：Y鍛=A0/A（A0、A分別表示拔長前后金屬坯料的橫截面積）。 鐓粗：Y鍛=H0/H（H0、H分別表示鐓粗前后金屬坯料

6、的高度）。 在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使零件工作時(shí)的正應(yīng)力方向與纖維方向應(yīng)一致，纖維的分布與零件的外形輪廓應(yīng)相符合。 鍛造齒輪毛坯，應(yīng)對(duì)棒料鐓粗加工，使其纖維呈放射狀，有利于齒輪的受力。 曲軸毛坯的鍛造，應(yīng)采用拔長后彎曲工序，使纖維組織沿曲軸輪廓分布，這樣曲軸工作時(shí)不易斷裂。 第三節(jié) 金屬的可鍛性 金屬的可鍛性金屬的可鍛性是衡量材料在經(jīng)受壓力加工時(shí)獲得優(yōu)質(zhì)制品難易程度的工藝性能?？慑懶猿Ｓ盟苄院妥冃慰沽砗饬?。金屬的可鍛性取決于金屬的本質(zhì)和加工條件。一、一、 金屬的本質(zhì)金屬的本質(zhì) 1.1.化學(xué)成分的影響化學(xué)成分的影響 純金屬可鍛性比合金好；碳鋼的含碳量越低，可鍛性越好。 合金元素含量越高，可鍛性越差。 雜質(zhì)元

7、素可鍛性差。 2.2.金屬組織的影響金屬組織的影響 純金屬及單相固溶體的合金塑性成形性能較好；鋼中有碳化物和多相組織時(shí)，塑性成形性能變差；具有均勻細(xì)小等軸晶粒的金屬，其塑性成形性能比晶粒粗大的柱狀晶粒好；網(wǎng)狀二次滲碳體，鋼的塑性將大大下降。 二、加工條件二、加工條件 1.1.變形溫度的影響變形溫度的影響 溫度升高，塑性提高，變形溫度升高到再結(jié)晶溫度以上時(shí)，加工硬化消除，金屬的塑性成形性能進(jìn)一步提高。但溫度過高將發(fā)生過熱、過燒、脫碳、氧化缺陷。 過熱過熱：加熱溫度過高，會(huì)使晶粒急劇長大，導(dǎo)致金屬塑性減小，塑性成形性能下降，這種現(xiàn)象稱為“過熱”。 過燒過燒：如果加熱溫度接近熔點(diǎn)，會(huì)使晶界氧化甚至熔

8、化，導(dǎo)致金屬的塑性變形能力完全消失，這種現(xiàn)象稱為“過燒”，坯料如果過燒將報(bào)廢。 脫碳：脫碳：鋼表面的碳被燒掉。 氧化：氧化：鋼加熱時(shí)，表面形成一層氧化皮。 鍛造溫度范圍：鍛造溫度范圍：始鍛溫度和終鍛溫度之間的溫度區(qū)間。 2. 2.變形速度的影響變形速度的影響 變形速度：單位時(shí)間內(nèi)變形程度的大小。 變形速度的增大，金屬在冷變形時(shí)的加工硬化嚴(yán)重，可鍛性差；當(dāng)變形速度很大時(shí)，熱能來不及散發(fā)，會(huì)使變形金屬的溫度升高，可鍛性變好。 在鍛壓加工塑性較差的合金鋼或大截面鍛件時(shí)，都應(yīng)采用較小的變形速度，若變形速度過快會(huì)出現(xiàn)變形不均勻，造成局部變形過大而產(chǎn)生裂紋。 3.3. 應(yīng)力狀態(tài)的影響應(yīng)力狀態(tài)的影響 在三向

9、應(yīng)力狀態(tài)下，壓應(yīng)力的數(shù)目越多，則其塑性越好；拉應(yīng)力的數(shù)目越多，則其塑性越差。第二章 鍛造v第一節(jié) 鍛造方法v第二節(jié) 鍛造工藝規(guī)程的制訂v第三節(jié) 鍛件結(jié)構(gòu)的工藝性第一節(jié) 鍛造方法一、自由鍛 自由鍛自由鍛：利用沖擊力，使金屬在上、下砧鐵之間，產(chǎn)生塑性變形而獲得所需形狀、尺寸以及內(nèi)部質(zhì)量鍛件的一種加工方法。 自由鍛造時(shí)，除與上、下砧鐵接觸的金屬部分受到約束外，金屬坯料朝其它各個(gè)方向均能自由變形流動(dòng)，不受外部的限制，故無法精確控制變形的發(fā)展。 分類分類：手工鍛造和機(jī)器鍛造兩種。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：工具簡單、通用性強(qiáng)，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短。對(duì)于大型鍛件，自由鍛是唯一的加工方法。 鍛件的精度較低，加工余量大，勞動(dòng)強(qiáng)度

10、大，生產(chǎn)率低。 主要應(yīng)用于單件、小批量生產(chǎn)，以及大型鍛件的生產(chǎn)。 自由鍛工序自由鍛工序：基本工序、輔助工序和修整工序。 基本工序基本工序：使金屬坯料產(chǎn)生一定程度的塑性變形，以得到所需形狀、尺寸或改善材質(zhì)性能的工藝過程。 它是鍛件成形過程中必需的變形工序，如鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、切割、扭轉(zhuǎn)和錯(cuò)移等。實(shí)際生產(chǎn)中最常用的是鐓粗、拔長和沖孔三個(gè)工序。鐓粗鐓粗 沿工件軸向進(jìn)行鍛打，使其長度減小，橫截面積增大的操作過程。 常用來鍛造齒輪坯、凸緣、圓盤等零件，也可用來作為鍛造環(huán)、套筒等空心鍛件沖孔前的預(yù)備工序。拔長拔長 拔長是沿垂直于工件的軸向進(jìn)行鍛打，以使其截面積減小，而長度增加的操作過程,常用于鍛造軸

11、類和桿類等零件。沖孔沖孔 利用沖頭在工件上沖出通孔或盲孔的操作過程。常用于鍛造齒輪、套筒和圓環(huán)等空心鍛件。 輔助工序：輔助工序：為使基本工序操作方便而進(jìn)行的預(yù)變形工序稱為輔助工序（壓鉗口、切肩等）。 修整工序：修整工序：用以減少鍛件表面缺陷而進(jìn)行的工序（如校正、滾圓、平整等）。鍛件分類及所需鍛造工序二、模鍛二、模鍛 模鍛模鍛：毛坯在鍛壓設(shè)備動(dòng)力的作用下，在模膛內(nèi)受壓產(chǎn)生塑性變形，而獲得所需鍛件（與模膛形狀相符）的加工方法。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：(1) 生產(chǎn)效率較高。(2) 能鍛造形狀復(fù)雜的鍛件，且尺寸較精確，表面質(zhì)量較好，加工余量較小。(3) 操作簡單，勞動(dòng)強(qiáng)度低。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：(1)設(shè)備投資大，一套模具

12、只能生產(chǎn)一種鍛件，工藝靈活性較差。(2)模鍛生產(chǎn)受模鍛設(shè)備噸位限制，模鍛件的質(zhì)量一般在150kg以下。 模鍛適合于小型鍛件的大批大量生產(chǎn)，不適合單件小批量生產(chǎn)以及中、大型鍛件的生產(chǎn)。1.1.錘上模鍛錘上模鍛 錘上模鍛是將上模固定在錘頭上，下模緊固在模墊上，通過隨錘頭作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的上模，對(duì)置于下模中的金屬坯料施以直接鍛擊，來獲取鍛件的鍛造方法。鍛模結(jié)構(gòu)鍛模結(jié)構(gòu) 錘上模鍛用的鍛模由帶燕尾的上模2和下模4兩部分組成，上下模通過燕尾和楔鐵10、7分別緊固在錘頭1和模墊5上，上、下模合在一起在內(nèi)部形成完整的模膛9。 工作時(shí)，上模與錘頭一起作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以迫使模膛內(nèi)的金屬受壓變形，從而獲得鍛件。 上下

13、模的接觸面叫分模面8。 模膛按其功能分模鍛模膛、制坯模膛模鍛模膛、制坯模膛。（一）模鍛模膛（一）模鍛模膛: :包括預(yù)鍛模膛和終鍛模膛 終鍛模膛終鍛模膛：使金屬坯料最終變形到所要求的形狀與尺寸。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： a.由于模鍛需要加熱后進(jìn)行，鍛件冷卻后尺寸會(huì)有所縮減，所以終鍛模膛的尺寸應(yīng)比實(shí)際鍛件尺寸放大一個(gè)收縮量。 b.飛邊槽 飛邊槽用以增加金屬從模膛中流出的阻力，促使金屬充滿整個(gè)模膛，同時(shí)容納多余的金屬，還可以起到緩沖作用，減弱對(duì)上下模的打擊，防止鍛模開裂。飛邊槽的常見形式飛邊槽的常見形式 預(yù)鍛模膛預(yù)鍛模膛 用于預(yù)鍛的模膛稱為預(yù)鍛模膛。 對(duì)于外形較為復(fù)雜的鍛件，常采用預(yù)鍛工步，使坯料先變形到接近

14、鍛件的外形與尺寸，以便合理分配坯料各部分的體積，避免折迭的產(chǎn)生，并有利于金屬的流動(dòng)，易于充滿模膛，同時(shí)可減小終鍛模膛的磨損，延長鍛模的壽命。 預(yù)鍛模膛和終鍛模膛的主要區(qū)別區(qū)別是預(yù)鍛模膛的圓角和模鍛斜度較大，高度較大，寬度較小，一般不設(shè)飛邊槽。（二）制坯模膛（二）制坯模膛：對(duì)于形狀復(fù)雜的模鍛件，為了使坯料形狀基本接近模鍛件形狀，使金屬能合理分布且很好的充滿模鍛模膛，就必須預(yù)先在制坯模膛內(nèi)制坯。拔長模膛拔長模膛 減小坯料某部分的橫截面積，以增加該部分的長度。當(dāng)模鍛件沿軸向橫截面積相差較大時(shí)，常采用這種模膛進(jìn)行拔長。 生產(chǎn)中進(jìn)行拔長操作時(shí)，坯料除向前送進(jìn)外并需不斷翻轉(zhuǎn)。(2)(2)滾擠模膛滾擠模膛

15、減小坯料某部分的橫截面積，以增大另一部分的橫截面積。主要是使金屬坯料能夠按模鍛件的形狀來分布。彎曲模膛彎曲模膛 使坯料彎曲，彎曲后坯料將翻轉(zhuǎn)90。 切斷模膛切斷模膛 在上模與下模的角部組成一對(duì)刃口，用來切斷金屬?？捎糜趶呐髁仙锨邢洛懠驈腻懠锨秀Q口，也可用于多件鍛造后分離成單個(gè)鍛件。 根據(jù)模鍛件的復(fù)雜程度不同，所需的模膛數(shù)量不等，可將鍛模設(shè)計(jì)成單膛鍛?；蚨嗵佩懩！?彎曲連桿模鍛件所用多膛鍛模如圖所示。2.2.曲柄壓力機(jī)模鍛曲柄壓力機(jī)模鍛 (1)曲柄壓力機(jī)作用于金屬上的變形力是靜壓力，因此工作時(shí)無震動(dòng)，噪聲小。 (2)曲柄壓力滑塊行程固定。 (3)鍛件的余量、公差和模鍛斜度都比錘上模鍛的小。

16、(4)鍛模都設(shè)計(jì)成鑲塊式模具。 (5)坯料表面上的氧化皮不易被清除掉，影響鍛件質(zhì)量。曲柄壓力機(jī)上也不宜進(jìn)行拔長和滾壓工步。3.3.摩擦壓力機(jī)上模鍛摩擦壓力機(jī)上模鍛 摩擦壓力機(jī)上模鍛主要 靠飛輪、螺桿及滑塊向下運(yùn) 動(dòng)吐所積蓄的能量來實(shí)現(xiàn)坯 料變形。 改變操作桿位置可使飛 輪分別與兩個(gè)摩擦盤接觸， 產(chǎn)生不同方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿 也就隨飛輪做不同方向的轉(zhuǎn) 動(dòng)。在螺母的約束下螺桿的 轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)榛瑝K的上下滑動(dòng)， 實(shí)現(xiàn)模鍛生產(chǎn)。 摩擦壓力機(jī)上模鍛的特點(diǎn)：摩擦壓力機(jī)上模鍛的特點(diǎn)： (1)摩擦壓力機(jī)的滑塊行程不固定，并具有一定的沖擊作用，因而可實(shí)現(xiàn)輕打、重打。 (2)由于滑塊運(yùn)動(dòng)速度低，金屬變形過程中的再結(jié)晶可以充

17、分進(jìn)行。 (3)摩擦壓力機(jī)承受偏心載荷的能力差，通常只適用于單膛鍛模進(jìn)行模鍛。三.胎模鍛胎模鍛 胎模鍛是在自由鍛設(shè)備上使用胎模生產(chǎn)模鍛件的工藝方法。因此胎模鍛兼有自由鍛和模鍛的特點(diǎn)。胎模鍛適合于中、小批量生產(chǎn)小型多品種的鍛件，特別適合于沒有模鍛設(shè)備的工廠。 胎模鍛一般采用自由鍛方法制坯，然后在胎模中成形。胎模主要有扣模、及合模三種。(1)(1)扣?？勰＃嚎勰Ｓ脕韺?duì)坯料進(jìn)行全部或局部扣形，以生產(chǎn)長桿非回轉(zhuǎn)體,扣模鍛造時(shí)，坯料不轉(zhuǎn)動(dòng)。 (2) (2)筒模筒模 筒模主要用于鍛造齒輪、法蘭盤等盤類鍛件。 (3) (3)合模合模 合模由上模和下模組成，并有導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，可生產(chǎn)形狀復(fù)雜,精度較高的非回轉(zhuǎn)體鍛件

18、。第二節(jié) 鍛造工藝規(guī)程的制訂一、繪制鍛件圖一、繪制鍛件圖 鍛件圖以零件圖為基礎(chǔ)，結(jié)合鍛造工藝特點(diǎn)繪制而成。 1.1.敷料、余量及公差敷料、余量及公差 敷料:為了簡化零件的形狀和結(jié)構(gòu)、便于鍛造而增加的部分金屬。加工余量：在零件加工表面上，為切削加工而增加的尺寸。鍛件公差:是鍛件名義尺寸允許的變動(dòng)量。2.2.分模面：分模面：是指上下鍛模在模鍛件上的分界面。 選定分模面的原則是：選定分模面的原則是：(1) 應(yīng)保證模鍛件從模膛中取出。一般情況，分模面應(yīng)選在模鍛件 的最大截面處。故a-a不合理。(2) 應(yīng)使上下兩模沿分模面的模膛輪廓一致，以便發(fā)現(xiàn)錯(cuò)模現(xiàn)象。 故c-c不合理。(3) 應(yīng)選在能使模膛最淺的位

19、置上，以有利于金屬充滿模膛，并便 于取件。故b-b不合理。(4) 應(yīng)使零件上所加的敷料最少。(5) 分模面最好是一個(gè)平面，以便于鍛模的制造，并防止鍛造過程 中上下鍛模錯(cuò)動(dòng)。 按上述原則綜合分析，dd 面是最合理的分模面。3.3.模鍛斜度模鍛斜度 模鍛件上平行于錘擊方向 ( 垂直于分模面 ) 的表面必須具有斜度 ，以便于從模膛中取出鍛件。4.4.模鍛圓角半徑模鍛圓角半徑 在模鍛件上所有兩平面交角處均做成圓角。圓角結(jié)構(gòu)可使金屬易于充模，避免鍛模尖角處產(chǎn)生裂紋，從而提高鍛模的強(qiáng)度。5.5.沖孔連皮沖孔連皮 對(duì)具有通孔的鍛件，當(dāng)孔徑25mm時(shí)，該孔不鍛出；當(dāng)孔徑25mm且孔的高度2孔徑時(shí)，則終鍛模膛內(nèi)

20、可鍛出帶連皮的孔，即沖孔連皮。二、坯料重量和尺寸的確定二、坯料重量和尺寸的確定 G坯料G鍛件 +G燒損 + G料頭三、鍛造工序三、鍛造工序 ( ( 工步工步 ) ) 的確定的確定 鍛造工序是根據(jù)模鍛件形狀和尺寸確定。1.1.長軸類模鍛件長軸類模鍛件 鍛件的長度與寬度之比較大。常選用拔長、滾壓、彎曲、預(yù)鍛和終鍛等。 2. 2.盤類模鍛件盤類模鍛件 常選用鐓粗、終鍛等。 1.模鍛件上必須有一個(gè)合理的分模面，以保證模鍛成形后，容易從鍛模中取出。 2.為了使金屬容易充滿模膛和減少工序，模鍛件外形應(yīng)力求簡單、平直和對(duì)稱，應(yīng)避免零件截面間相差過大或具有薄壁、高筋、凸起結(jié)構(gòu)。 模鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性 3.應(yīng)避免

21、深孔或多孔結(jié)構(gòu)。多孔齒輪 4.為減少余塊，在可能的條件下，可采取鍛焊結(jié)構(gòu)。 第三章 板料沖壓 板料沖壓板料沖壓：利用沖模在壓力機(jī)上使板料分離或變形，從而獲得沖壓件的加工方法。 由于板料沖壓通常是在冷態(tài)下進(jìn)行的，因此又稱冷沖壓。而當(dāng)板厚超過810mm時(shí)，采用熱沖壓。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：操作簡單，生產(chǎn)率高，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。沖壓件的尺寸精確，表面光潔，質(zhì)量穩(wěn)定，互換性好。 沖壓件質(zhì)量輕、強(qiáng)度高和剛性好。沖模是沖壓生產(chǎn)的主要工藝裝備，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求高，制造費(fèi)用相對(duì)較高，故沖壓適合在大批量生產(chǎn)條件下采用。沖壓所用原材料必須具有足夠的塑性，因此材料受到一定限制。常用材料包括：低碳鋼、銅合金、鋁合金

22、以及塑性高的合金鋼板等。v第一節(jié) 分離工序v第二節(jié) 變形工序v第三節(jié) 沖模簡介v第四節(jié) 沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性第一節(jié) 分離工序 分離工序是使板料的一部分與另一部分相分離的加工工序。一、剪切（切斷）一、剪切（切斷）：用剪刃或沖模將板料沿不封閉輪廓進(jìn)行分離的工序。二、沖裁（分為落料及沖孔）：二、沖裁（分為落料及沖孔）：使坯料按封閉輪廓分離的工序。 落料與沖孔的區(qū)別落料與沖孔的區(qū)別： 落料時(shí)：中間被沖下的部分是工件，周邊是廢料。 沖孔時(shí)：中間被沖下的部分是廢料，周邊是工件。 落料 沖孔例：墊圈的落料與沖孔 剪切 落料 沖孔 1.1.沖裁變形過程沖裁變形過程 沖裁可分為普通沖裁和精密沖裁。普通沖裁的刃口必

23、須鋒利，凸模和凹模之間留有間隙，板料的沖裁過程可分為三個(gè)階段： 彈性變形階段 塑性變形階段 剪裂分離階段 沖裁除剪切應(yīng)力應(yīng)變外，還有拉伸、彎曲和擠壓等應(yīng)力應(yīng)變。 當(dāng)模具間隙正常時(shí)，沖裁件的斷面有圓角帶、光亮帶、剪裂帶和毛刺四部分組成。 2.2.凸凹模間隙凸凹模間隙 如果間隙過大，會(huì)使得圓角帶和毛刺加大，板料的翹曲也會(huì)加大。 如果間隙過小，會(huì)使沖裁力加大，不僅會(huì)降低模具壽命，還會(huì)使沖裁件的斷面形成二次光亮帶，在兩個(gè)光面間夾有裂紋，這些都會(huì)影響沖裁件的斷面質(zhì)量。 合理的間隙值:Z =2Ct Z 凸模與凹模間的雙面間隙，單位為 mm。C 與材料厚度、性能有關(guān)的系數(shù)。t 板料厚度，單位為 mm 。 3

24、.3.凸凹模刃口尺寸計(jì)算凸凹模刃口尺寸計(jì)算 落料模先確定凹模刃口尺寸，其基本尺寸應(yīng)等于制件的最小極限尺寸。凸模刃口尺寸比凹模小一個(gè)最小合理間隙。 沖孔模先確定凸模刃口尺寸，其基本尺寸應(yīng)等于制件的最大極限尺寸。凹模刃口尺寸比凸模大一個(gè)最小合理間隙。4.4.沖裁件的排樣沖裁件的排樣：沖裁件在條料上的布置方法稱為排樣排樣。 有廢料排樣法：沿沖裁件周邊都有工藝余料（稱為搭邊），沖裁沿沖裁件輪廓進(jìn)行，沖裁件質(zhì)量和模具壽命較高，但材料利用率較低。 無廢料排樣法：沿沖裁件周邊沒有工藝余料，采用這種排樣法時(shí)，沖裁件實(shí)際是由切斷條料獲得，材料的利用率高，但沖裁件精度低，模具壽命不高。三、修整三、修整 修整是在模

25、具上利用切削的方法，將沖裁件的邊緣或內(nèi)孔切去一小層金屬，從而提高沖裁件斷面質(zhì)量與精度的加工方法。第二節(jié) 變形工序 變形工序變形工序是使坯料的一部分相對(duì)于另一部分產(chǎn)生位移而不破裂的工序。一、拉深一、拉深 1.1.拉深過程拉深過程 拉深：使平面板料成形為開口空心件。 原始直徑為D0的板料，經(jīng)過凸模壓入到凹?？卓谥?，拉深后變成內(nèi)徑為d、高度為h的筒形零件。拉深 2.2.拉深中的廢品拉深中的廢品 拉深過程中的主要缺陷是起皺和拉裂。（1 1）起皺）起皺：是拉深時(shí)由于較大的切向壓應(yīng)力使板料失穩(wěn)造成的。 判斷條件：相對(duì)厚度t/D0.015時(shí)，易起皺。 拉深系數(shù)m太小，也會(huì)起皺。 生產(chǎn)中常采用加壓邊圈的方法予

26、以防止。（2)2)拉裂拉裂 拉裂一般出現(xiàn)在直壁與底部的過渡圓角處，當(dāng)拉應(yīng)力超過材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，此處將被拉裂。 產(chǎn)生拉穿的原因：凸凹模圓角半徑太小，凸凹模間隙太小，凸凹模之間的潤滑作用不佳，壓板力太大，拉深系數(shù)太小。 為防止拉裂，應(yīng)采取如下工藝措施：限制拉深系數(shù)：限制拉深系數(shù)：是防止拉裂的主要工藝措施。 拉深系數(shù)拉深系數(shù)是衡量拉深變形程度大小的主要工藝參數(shù)，它用拉深后工件直徑與拉深前工件（半成品）直徑的比值 m 表示，即 m=d/D0 。 拉深系數(shù)越小，表明變形程度越大，拉深應(yīng)力越大，容易產(chǎn)生拉裂廢品。能保證拉深正常進(jìn)行的最小拉深系數(shù)，稱為極限拉深系數(shù)極限拉深系數(shù)。 生產(chǎn)中為減少拉深次數(shù)，一般

27、采用較小的但比極限拉深系數(shù)大的拉深系數(shù)。 拉深次數(shù)的確定拉深次數(shù)的確定 深度小的工件可一次拉深成形；深度大的工件需兩次或多次拉深，每次的拉深系數(shù)應(yīng)大于極限拉深系數(shù)，一般應(yīng)不小于0.50.8。 若板料各次拉深系數(shù)分別用m1、m2、mn表示，則： ， ， m總=m1m2mn 式中 D0 毛坯直徑，單位為mm； d 工件直徑，單位為mm； d1、d2、dn-1為中間各次拉深坯的直徑，最后一次拉深直徑dn = d 。 多次拉深的圓筒直徑變化如圖所示。 凹凸模工作部分，必須加工成圓角。 凹模圓角半徑為R凹=（510）t ，凸模圓角為半徑 R 凸 =(0.71）t 。 合理的凸凹模間隙。 間隙過小，容易拉

28、穿；間隙過大，容易起皺。 一般，凸凹模之間單邊間隙Z =（1.01.2）t 。 減小拉深時(shí)的阻力 壓邊力要合理不應(yīng)過大；凸、凹模工作表面要有較小的表面粗糙度；在凹模表面涂潤滑劑來減小摩擦。二、彎曲二、彎曲 將金屬材料彎曲成一定角度和形狀的工藝方法稱為彎曲彎曲。 彎曲過程中，板料彎曲部分內(nèi)側(cè)受壓縮，外層受拉伸。當(dāng)外側(cè)的拉應(yīng)力超過板料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，即會(huì)造成金屬破裂。板料越厚，內(nèi)彎曲半徑r越小，則拉應(yīng)力越大，越容易彎裂彎裂。為防止彎裂，彎曲半徑不得小于允許的最小彎曲半徑rmin=(0.251)（為金屬板料的厚度）。材料塑性好，則彎曲半徑可小些。 在變形區(qū)的厚度方向，縮短和伸長的兩個(gè)變形區(qū)之間，有一層金屬在變形前后沒有變化，這層金屬稱為中性層中性層。中性層是計(jì)算彎曲件展開長度的依據(jù)。 由于材料的彈性恢復(fù)，會(huì)使彎曲件的角度和彎曲半徑較凸模大，這種現(xiàn)象稱為回彈回彈?；貜棔?huì)影響彎曲件的精度，通常在設(shè)計(jì)彎曲模時(shí)，應(yīng)使模具的彎曲角 減小一個(gè)回彈量 。三