01 材料鍛造、沖壓及特種成形工藝技術(shù)

1、 資料鍛造、沖壓和特種成形工藝技術(shù).概 念 鍛壓是鍛造和沖壓的合稱，是利用鍛壓機械的錘頭、砧塊、沖頭或經(jīng)過模具對坯料施加壓力，使之產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需外形和尺寸的制件的成形加工方法。 在鍛造加工中，坯料整體發(fā)生明顯的塑性變形，有較大量的塑性流動；在沖壓加工中，坯料主要經(jīng)過改動各部位面積的空間位置而成形，其內(nèi)部不出現(xiàn)較大間隔的塑性流動。鍛壓主要用于加工金屬制件，也可用于加工某些非金屬，如工程塑料、橡膠、陶瓷坯、磚坯以及復(fù)合資料的成形等。 鍛壓和冶金工業(yè)中的軋制、拔制等都屬于塑性加工，或稱壓力加工，但鍛壓主要用于消費金屬制件，而軋制、拔制等主要用于消費板材、帶材、管材、型材和線材等通用性金屬

2、資料。. 人類在新石器時代末期，已開場以錘擊天然紅銅來制造裝飾品和小用品。中國約在公元前2000多年已運用冷鍛工藝制造工具，如甘肅武威皇娘娘臺齊家文化遺址出土的紅銅器物，就有明顯的錘擊痕跡。商代中期用隕鐵制造武器，采用了加熱鍛造工藝。春秋后期出現(xiàn)的塊煉熟鐵，就是經(jīng)過反復(fù)加熱鍛造以擠出氧化物夾雜并成形的。 最初，人們靠掄錘進展鍛造，后來出現(xiàn)經(jīng)過人拉繩索和滑車來提起重錘再自在落下的方法鍛打坯料。14世紀以后出現(xiàn)了畜力和水力落錘鍛造。 1842年，英國的內(nèi)史密斯制成第一臺蒸汽錘，使鍛造進入運用動力的時代。以后陸續(xù)出現(xiàn)鍛造水壓機、電機驅(qū)動的夾板錘、空氣鍛錘和機械壓力機。夾板錘最早運用于美國內(nèi)戰(zhàn)(186

3、11865)期間，用以模鍛武器的零件，隨后在歐洲出現(xiàn)了蒸汽模鍛錘，模鍛工藝逐漸推行。到19世紀末已構(gòu)成近代鍛壓機械的根本門類。. 20世紀初期，隨著汽車開場大量消費，熱模鍛迅速開展，成為鍛造的主要工藝。20世紀中期，熱模鍛壓力機、平鍛機和無砧鍛錘逐漸取代了普通鍛錘，提高了消費率，減小了振動和噪聲。隨著鍛坯少無氧化加熱技術(shù)、高精度和高壽命模具、熱擠壓，成形軋制等新鍛造工藝和鍛造操作機、機械手以及自動鍛造消費線的開展，鍛造消費的效率和經(jīng)濟效果不斷提高。 冷鍛的出現(xiàn)先于熱鍛。早期的紅銅、金、銀薄片和硬幣都是冷鍛的。冷鍛在機械制造中的運用到20世紀方得到推行，冷鐓、冷擠壓、徑向鍛造、擺動輾壓等相繼開展

4、，逐漸構(gòu)成能消費不需切削加工的精細制件的高效鍛造工藝。. 早期的沖壓只利用鏟、剪、沖頭、手錘、砧座等簡單工具，經(jīng)過手工剪切、沖孔、鏟鑿、敲擊使金屬板材(主要是銅或銅合金板等)成形，從而制造鑼、鐃、鈸等樂器和罐類器具。隨著中、厚板材產(chǎn)量的增長和沖壓液壓機和機械壓力機的開展，沖壓加工也在19世紀中期開場機械化。 1905年美國開場消費成卷的熱連軋窄帶鋼，1926年開場消費寬帶鋼，以后又出現(xiàn)冷連軋帶鋼。同時，板、帶材產(chǎn)量添加，質(zhì)量提高，本錢降低。結(jié)合船舶、鐵路車輛、鍋爐、容器、汽車、制罐等消費的開展，沖壓已成為運用最廣泛的成形工藝之一。. 鍛壓主要按成形方式和變形溫度進展分類。按成形方式鍛壓可分為鍛

5、造和沖壓兩大類；按變形溫度鍛壓可分為熱鍛壓、冷鍛壓、溫鍛壓和等溫鍛壓等。 熱鍛壓是在金屬再結(jié)晶溫度以上進展的鍛壓。提高溫度能改善金屬的塑性，有利于提高工件的內(nèi)在質(zhì)量，使之不易開裂。高溫度還能減小金屬的變形抗力，降低所需鍛壓機械的噸位。但熱鍛壓工序多，工件精度差，外表不光潔，鍛件容易產(chǎn)生氧化、脫碳和燒損。 冷鍛壓是在低于金屬再結(jié)晶溫度下進展的鍛壓，通常所說的冷鍛壓多專指在常溫下的鍛壓，而將在高于常溫、但又不超越再結(jié)晶溫度下的鍛壓稱為溫鍛壓。溫鍛壓的精度較高，外表較光潔而變形抗力不大。. 在常溫下冷鍛壓成形的工件，其外形和尺寸精度高，外表光潔，加工工序少，便于自動化消費。許多冷鍛、冷沖壓件可以直接

6、用作零件或制品，而不再需求切削加工。但冷鍛時，因金屬的塑性低，變形時易產(chǎn)生開裂，變形抗力大，需求大噸位的鍛壓機械。 等溫鍛壓是在整個成形過程中坯料溫度堅持恒定值。等溫鍛壓是為了充分利用某些金屬在等一溫度下所具有的高塑性，或是為了獲得特定的組織和性能。等溫鍛壓需求將模具和坯料一同堅持恒溫，所需費用較高，僅用于特殊的鍛壓工藝，如超塑成形。 鍛壓可以改動金屬組織，提高金屬性能。鑄錠經(jīng)過熱鍛壓后，原來的鑄態(tài)疏松、孔隙、微裂等被壓實或焊合；原來的枝狀結(jié)晶被打碎，使晶粒變細；同時改動原來的碳化物偏析和不均勻分布，使組織均勻，從而獲得內(nèi)部密實、均勻、細微、綜合性能好、運用可靠的鍛件。鍛件經(jīng)熱鍛變形后，金屬是

7、纖維組織；經(jīng)冷鍛變形后，金屬晶體呈有序性。. 鍛壓是使金屬進展塑性流動而制成所需外形的工件。金屬受外力產(chǎn)生塑性流動后體積不變，而且金屬總是向阻力最小的部分流動。消費中，常根據(jù)這些規(guī)律控制工件外形，實現(xiàn)鐓粗拔長、擴孔、彎曲、拉深等變形。 鍛壓出的工件尺寸準確、有利于組織批量消費。模鍛、擠壓、沖壓等運用模具成形的尺寸準確、穩(wěn)定?？刹捎酶咝у憠簷C械和自動鍛壓消費線，組織專業(yè)化大批量或大量消費。 鍛壓的消費過程包括成形前的鍛坯下料、鍛坯加熱和預(yù)處置；成形后工件的熱處置、清理、校正和檢驗。常用的鍛壓機械有鍛錘、液壓機和機械壓力機。鍛錘具有較大的沖擊速度，利于金屬塑性流動，但會產(chǎn)生震動；液壓機用靜力鍛造，

8、有利于鍛透金屬和改善組織，任務(wù)平穩(wěn)，但消費率低；機械壓力機行程固定，易于實現(xiàn)機械化和自動化。. 未來鍛壓工藝將向提高鍛壓件的內(nèi)在質(zhì)量、開展精細鍛造和精細沖壓技術(shù)、研制消費率和自動化程度更高的鍛壓設(shè)備和鍛壓消費線、開展柔性鍛壓成形系統(tǒng)、開展新型鍛壓資料和鍛壓加工方法等方面開展。 提高鍛壓件的內(nèi)在質(zhì)量，主要是提高它們的機械性能(強度、塑性、韌性、疲勞強度)和可靠度。這需求更好地運用金屬塑性變形實際；運用內(nèi)在質(zhì)量更好的資料；正確進展鍛前加熱和鍛造熱處置；更嚴厲和更廣泛地對鍛壓件進展無損探傷。 少、無切削加工是機械工業(yè)提高資料利用率、提高勞動消費率和降低能源耗費的最重要的措施和方向。鍛坯少、無氧化加熱

9、，以及高硬、耐磨、長壽模具資料和外表處置方法的開展，將有利于精細鍛造、精細沖壓的擴展運用。.bd12.bmp大型水壓機自在鍛造過程.自在鍛自在鍛工序.鋼錠拔長過程中鍛件外形的改動.鋼錠拔長過程中的外形改動.鋼錠的鐓粗過程.eVTstart = 970Ckf0 = 160 N/mmm = 0,5j = 1 1/seh = 0,33.eVTstart = 970Ckf0 = 160 N/mmm = 0,5j = 1 1/seh = 0,33.sVTstart = 970Ckf0 = 160 N/mmm = 0,5j = 1 1/seh = 0,33.stTstart = 970Ckf0 = 160

10、 N/mmm = 0,5j = 1 1/seh = 0,33.srTstart = 970Ckf0 = 160 N/mmm = 0,5j = 1 1/seh = 0,33.CTstart = 970Ckf0 = 160 N/mmm = 0,5j = 1 1/seh = 0,33.大型鍛件運用神五前往倉.沖壓工藝與模具設(shè)計. 俗話說：“沒有規(guī)矩不成方圓世界上的許許多多東西 都是從他們各具特征的“規(guī)矩中誕生出來得。東西-產(chǎn)品，規(guī)矩-模具。 模具：是一種特殊的模型，用來塑造(制造)產(chǎn)品；從工藝的角度，模具是一種成型制品的特殊工藝配備。 模具技術(shù)：研討模具設(shè)計、制造以及產(chǎn)品成型工藝的技術(shù)。 沖壓工藝是

11、一種特殊的成型工藝，沖壓模具是模具中的一種.模具的重要性： 在現(xiàn)代化工業(yè)消費中，60%90%的工業(yè)產(chǎn)品需求模具加工，模具工業(yè)已成為工業(yè)開展的根底，許多新產(chǎn)品的開發(fā)都依賴與模具，特別是汽車、電子電器、輕工、航空等行業(yè)。因此，模具是工業(yè)消費的重要配備，是國民經(jīng)濟的根底工業(yè)。模具被譽為工業(yè)之父，其技術(shù)集現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品制造技術(shù)之大成。 世界各國給模具的稱謂： 日本：進入富有社會的原動力。 德國：金屬加工業(yè)中的帝王。 羅馬尼亞：模具就是黃金。 歐美：磁力工業(yè)。.現(xiàn)代模塑產(chǎn)品的舉例： 汽車用品系列 家用產(chǎn)品系列 軍工用品系列 工業(yè)產(chǎn)品系列模具的種類可分為十大種如下圖. 沖壓技術(shù)是一古老而又新，又有很大開展?jié)?/p>

12、力的技術(shù)。人類在新石器時代末期，就開場以錘敲擊天然紅銅來制造裝飾品和日用品。中國約在公元前2000多年就曾經(jīng)開場冷鍛工藝制造工具開場是利用錘擊方式來制造裝飾品，后來出現(xiàn)經(jīng)過人拉繩索和滑車來提起重錘再自在落下的方法來變形金屬，如所示。十四世紀以后出現(xiàn)了利用畜力和水利作為動力來錘擊金屬成形。這個時期的施工方法較落后、工藝簡陋，學(xué)習(xí)方法也是心傳口授，制造程度全憑工匠技藝的高低，不能大量消費?，F(xiàn)代沖壓技術(shù)十九世紀中期開始機械化消費，成為運用最為廣泛的成形工藝之一。. 從電機定、轉(zhuǎn)子硅鋼片地消費演化過程就可以看到?jīng)_壓模具的開展演化過程。 在十九世紀末，硅鋼片采用最簡單的單工序模具。采用單工序的模具先落料

13、得到一個圓板毛坯或用圓剪機消費圓板毛坯，然后再用沖孔模在圓板毛坯上依次將槽沖出。 在二十世紀初，沖模構(gòu)造由單工序模向復(fù)合模開展，并有了少量的具有三五個工位的級進模，模塊由整塊向拼塊開展，這個時期的電機硅鋼片的消費大多采用復(fù)合模工藝，外圓和多槽構(gòu)造在一副模具中一次沖壓完成。 今天，我們不僅可以利用多工位的精細級進模沖壓出高精度、外形復(fù)雜的電機硅鋼片，而且可以在級進模中同時完成硅鋼片的鉚，這樣，我們送進模具的是硅鋼片條料，從模具出來的是電機鐵芯。 . 一、沖壓加工概念 沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對資料施加壓力，使其產(chǎn)生分別或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。 合理的沖壓成

14、形工藝 沖壓加工的三要素 先進的模具 高效的沖壓設(shè)備二、沖壓加工的特點及運用屬少、無屑加工，能加工外形復(fù)雜的零件，零件精度較高，具有互換性，零件強度、剛性高而分量輕、外表光滑美觀，資料利用率高，消費率高，便于實現(xiàn)機械化和自動化，操作方便，要求的工人技術(shù)等級不高，產(chǎn)品的本錢低。缺陷：模具要求高、制造復(fù)雜、周期長、制造費昂貴，在小批量消費中遭到限制。消費中有噪音。. 三、沖壓工序的分類(如圖) 1、根據(jù)工藝性質(zhì)分 ： 分別工序、塑性變形工序 2、根據(jù)工序組合程度分：單工序、復(fù)合工序、延續(xù)工序 分別工序：指坯料在模具刃口作用下，沿一定的輪廓線分別而獲得沖件的加工方法如圖 塑性變形工序：指坯料在模具壓力作用下，使坯料產(chǎn)生塑性變形，但不產(chǎn)生分別而獲得具有一定外形和尺寸的沖件的加工方法如圖 . 沖壓概述拉深變形沖壓根本工序沖壓設(shè)備. 現(xiàn)代沖壓消費數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床數(shù)控折彎機. 部分運用實例. .資料成形過程中的晶粒長大After Nucleationt = 200CASD = 3.3 mmt = 2200CASD = 10.78 mmt = 4200CASD = 14.98 mmt = 6200CASD