板料压力加工教学课件PPT.ppt

4.2 压力加工,4.2.1压力加工概述 4.2.2常用压力加工设备 4.2.3常用锻造工艺方法 4.2.4板料冲压,4.2.1压力加工概述,1.压力加工含义与分类,借助于外力作用，使金属坯料产生塑性变形，从而获得所要求形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的金属加工方法。,分类,轧制、拉拔、挤压、锻造、板料冲压 金属型材、板材、管线等材料是通过轧制、拉拔、挤压制成。 承受重载的机件：主轴、齿轮连杆等通过锻压制作毛坯后再切削加工而成。 用板料制成品，汽车外壳、不锈钢锅、杯、盆用板料冲压制成。,含义,常见压力加工后零件毛坯,2、金属的塑性变形,金属在外力作用下，首先产生弹性变形，当外力超过一定限度后，会发生塑性变形。,1）塑性变形的实质：晶粒内部发生滑移和孪晶；同时晶粒之间发生滑移和转动,单晶体内的晶内变形,多晶体间的晶间变形,滑移,孪晶,滑动,转动,单晶体的塑性变形,（1） 滑移,晶体的一部分相对另一部分沿一定的晶面发生相对滑移,（2） 孪晶,晶体的一部分相对另一部分沿一定的晶面发生相对转动,孪动面,2）金属塑性变形的能力影响因素：,（1）金属的化学成分,（3）变形时温度,（2）组织结构,碳、合金含量越低，分布越均匀，塑性越好。 低碳钢塑性好，易于压力加工。,钢的奥氏钵组织塑性最好，渗碳体最差。,温度越高，塑性越好。,3. 塑性变形对金属组织和性能的影响,1） 冷变形及其影响,（1）组织变化的特征： 晶粒沿变形最大方向伸长； 晶格与晶粒均发生畸变； 晶粒间产生碎晶,（2）性能变化的特征： 随变形程度的增加，其强度和硬度不断提高，塑性和韧性不断下降 (加工硬化),加工硬化之,有利面：强化金属材料,不利面：给进一步的塑性变形带来困难,消除加工硬化措施加热工件,回复：加热工件到一定温度t回 ，使冷变形中的晶粒回复到正常排列状态的过程可部分消除加工硬化,t回 = （0.250.3）t熔,再结晶：将冷变形的工件加热到较高温度t再后，以变形后的碎晶或杂质为核心，按原晶格结构生成新的晶粒的过程可完全消除加工硬化,t再 = （0.350.4）t熔,t再,冷变形,热变形,(k),(k),2）热变形及其影响,2）热变形及其影响,（1）不产生加工硬化,（2）组织得到改善， 提高了力学性能, 细化晶粒；, 压合了铸造缺陷；,（3）形成纤维组织, 组织致密,纤维组织：,在平行于纤维组织的方向：抗拉强度提高,在垂直于纤维组织的方向：抗剪强度提高,基体金属的晶粒形状和沿晶界分布的杂质形状都沿着变形方向被拉长，呈纤维状的结构,3、压力的特点,2)节约金属材料,1)改善金属组织、提高力学性能,3)较高的生产率,锻压的同时可消除铸造缺陷，均匀成分，形成纤维组织，从而提高锻件的力学性能。,比如在生产六角螺钉时采用模锻成形就比切削加工效率约高50倍。,比如在热轧钻头、齿轮、齿圈及冷轧丝杠时节省了切削加工设备和材料的消耗。,4）可制毛坯或成品 锻压主要生产承受重载荷零件的毛坯，如机器中的主轴、齿轮等，但不能获得形状复杂的毛坯或零件。 冲压板材主要生产半成品或成品，精度较高，无需精加工,4.2.2常用压力加工设备,1、空气锤,利用压缩空气推动锻锤进行工作。,以落下部分质量来表示锻造能力；,常用吨位为65750千克，用于锻造小型锻件。,空气锤,2、蒸汽空气锤,利用一定蒸汽或压缩空气推动锻锤进行工作。,常用吨位为15吨，用于锻造中型锻件，是模锻的主要设备。,3、液压机,常用吨位为5150吨，用于锻造大型锻件，是大型锻件的唯一设备。,利用高压水为动力进行工作。靠静压力工作。,液压机,液 压 机,液压机,液 压 机,油压机,油 压 机,靠飞轮、螺杆和滑块向下运动时所积蓄的动能使锻件变形。,4、摩擦压力机,是模锻的主要设备。,摩 擦 压 机,1、锻压生产的分类,（1）自由锻造,（2）模样锻造,（3）板料冲压,利用冲击力或静压力使经过加热的金属在锻压设备的上、下砧铁之间塑性变形、自由流动称为自由锻造。,把金属坯料放在锻模模膛内施加压力使其变形的一种锻造方法。又简称模锻。,将金属板料置于冲模之间，使板料产生分离或变形的加工方法。通常在常温下进行，也称冷冲压。,4.2.3常用锻造工艺方法,2. 锻造基本工序,1）加热,目的：提高塑性能、降低变形抗力，以利于变形和 获得良好的锻后组织。,注：加热过高、过低，加热时间过短、过长都不利于锻压生产。,1)自由锻造,(1）特点：,锻件成形主要靠工人的操作技能；,采用通用设备和工具；,只能生产形状简单的锻件，适用于单件小批生产。,2）锻压,3.锻造主要方法 ：自由锻造、模锻,(2）基本工序：,锻造的基本工序是指为了达到工件的形状和尺寸而进行的使金属发生变形的工艺过程。主要工序有：,镦 粗,拔 长,冲 孔,正挤压,弯 曲,反挤压,复合挤压,(3）辅助工序,压钳口 、倒棱、压肩,(4）精整工序,5)模样锻造,以锻模模膛限制金属坯料的变形，从而获得锻件的成形方法。 1）特点,可以锻造出质量好，形状较为复杂的锻件；,生产率高，但设备吨位较大，锻模制造困难，费用高；,适用于中、小型锻件的大批量生产。,2）分类： （1）锤上模锻：模膛制作在压力锤上，经多次模锻获得产品毛坯或半成品。 （2）胎模锻：在自由锻设备上使用可移动模具生产坯料，再在胎模中成型，是介于自由锻与模锻之间的一种锻造方法。,板料冲压可获得尺寸精度高、互换性好、形状复杂的零件。冲压件 一般不需要进行切削加工。冲压操作简单，易于实现机械化，生产率高。,1、冲压设备,剪床,冲床,油压机,4.2.4板料冲压,冲床,冲压设备,剪床：,冲床：,下料设备,冲压设备,剪板机,冲床,冲 床,冲 床,2、冲压基本工序,1）冲裁工序,2）变形工序,使坯料的一部分与另一部分分离的工序。,落料与冲孔：,按封闭的轮廓线分离的工序。其变形过程和模具结构 是相同的。,落料是被分离的部分为成品，周边是废料； 冲孔是被分离的部分是废料，周边是成品。,使坯料的一部分相对另一部分产生位移而不破坏的工序。,包括弯曲、拉深、翻边、成形工序等。,4.2.4板料冲压,剪裁：,使整体板材分离成两块或以上的板材操作。,3.板料冲压的应用实例,4.板料冲压的特点：,可冲出形状复杂的零件，材料利用率高,冲压件尺寸精度高，表面粗糙值小，互换性好,冲压件强度高，刚性好，质量轻,冲压操作简单，工艺过程便于实现机械化、自动化、生产率高,但冲模制造复杂，要求高,凸模与凹模,卸料板,5.冲模简介,导料板和定位销,模架,用来卸除套在凸模上的工件或废料,用以保证凸模与凹模之间的准确位置,由上下模板、导柱和导套组成,共同完成冲压过程,简单冲模结构,1） 简单冲模,在一次行程中只完成一个工序的冲模,组成：,2）连续冲模,在一次行程中在不同的工位同时完成数道工序的冲模,3）复合冲模,在一次行程中在同一工位同时完成数道工序的冲模,6. 冲压件的结构工艺性,1）冲压件的形状及尺寸,（1） 对冲裁件的要求,求简单、对称，并有利于材料的合理利用,尽可能避免细长槽和细长悬臂结构,线与线的交接处均应圆弧连接,孔及其相关尺寸应考虑板材厚度,（2）对弯曲件的要求,形状力求简单、对称，并考虑材料纤维方向,弯曲半径不能小于材料允许的最小弯曲半径,弯曲边的平直高度 h2,带孔件的弯曲应考虑孔的位置 l(1.52),（3） 对拉深件的要求,外形应简单、对称，深度不宜过大,拉深件的圆角半径应考虑板材厚度,3、冲压件的厚度,4、冲压件的精度和表面质量,落料不超过it10， 冲孔不超过it9， 弯曲不超过it9it10； 拉深件高度尺寸精度为it8it9， 经整形工序后尺寸精度达it6it7； 拉深件直径尺寸精度为it9it10,尽量采用较薄的材料以减少材料消耗； 局部采用加强筋以实现薄材强度的提高,1）凸凹模刃口尺寸的确定,落料：以凹模为基准,d凹 = d落,d凸= d凹 - z,d凸 = d孔,d凹 = d凸 + z,冲孔：以凸模为基准,7.主要冲压工艺参数确定,2）凸凹模间隙,间隙过小 间隙适中 间隙过大,过大：光面减小，剪切带粗糙，冲裁边缘翘曲严重。模具寿命较高,过小：光面增加，工件质量较高。模具寿命降低,适中：光面约占板厚1/21/3左右，冲裁断口质量最好。,z=(0.060.14),3）修整,利用修正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，提高其尺寸精度、降低表面粗糙度值的工序,it9it7,ra=1.60.8m,4）拉深,使平板坯料变成开口空心零件的工序,特点：拉深件的底部一般不变形，厚度基本不变； 直壁厚度有所减小,拉深废品：,拉裂,起皱,凸模和凹模有 一定的圆角,拉深废品：,拉裂,起皱,解决方案：,凸凹模间隙要合理,z=(1.11.2),r凹=10,控制拉深系数,r凸=(0.61)r凹,m=d/d=(0.50.8),多次拉深,设置压边圈,涂润滑油,1-凸模 2-坯料 3-压边圈 4-凹模,零件轧制,使金属坯料在旋转轧辊的压力作用下，产生连续的塑性变形，从而获得符合图纸要求的产品的工艺方法称为轧制。 轧制生产效率高、质量好、成本低、零件的力学性能好等优点，并且产品种类越来越多，由原来的板材、管材、型材等逐渐已开始生产各种零件。应用范围越来越广泛。,锻辊轧制,常用的轧制方法按照坯料轴线与轧辊轴线的夹角不同，有纵轧、横轧、