固态材料塑性成形材料成型技术基础ppt培训课件

《固态材料塑性成形材料成型技术基础ppt培训课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

3.固态材料塑性成形过程 3.1概述 金属固态塑性成形：在外力作用下，使金属材料产生预期的塑性变形，以获得所需的形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的加工方法。固态塑性成形的基本条件：1）被变形的金属材料应具备一定的塑性；（内因）2）有外力作用于固态金属。（外因） 主要塑性成形方法1）扎制2）挤压3）拉拔4）自由锻造5）模型锻造6）板料冲压 扎制 挤压 拉拔 自由锻、模锻和板料冲压 成形分类及其特点1）冷变形过程（冷成形）：成形温度低于金属的再结晶温度，变形后具有加工硬化现象。特点：强度、硬度↑，塑性、韧性↓；尺寸精度高，表面质量好；对非热处理强化材料可采用冷变形提高强度和硬度；要求设备功率大；坯料表面要求高；电阻率↑，耐腐蚀性能↓。 2）热变形过程（热成形）：变形在再结晶温度以上进行，变形硬化被再结晶消除。特点：金属始终保持良好的塑性，可进行大量变形；高温金属屈服强度低，易于变形；显著改善和提高力学性能，内部缩松被压实，细化材料组织；形成纤维组织，使金属的力学性能具有方向性；表面氧化严重，工件精度和表面质量不高；设备维修工作量大。 锻造与铸造组织力学性能比较 综上所述，利用固态塑性成形能得到高强度高性能产品，生产率高，材料损耗少；但构件形状和大小受限，投资大，能耗高 3.2金属塑性成形过程理论基础 金属塑性变形的能力又称为金属的可锻性，它指金属材料在塑性成形加工时获得优质毛坯或零件的难易程度。衡量可锻性常用塑性指标（）和变形抗力（）3.2.1金属塑性变形能力 （1）金属性质1）化学成分不同金属，因原子间相互作用不同，变形抗力也不同；金属纯度愈高，变形抗力愈小。2）内部组织单相组织塑性优于多相组织；细晶粒组织有利于提高塑性。影响可锻性的因素 （２）变形的加工条件1）变形温度的影响提高金属塑性变形时的温度，金属的塑性指标(伸长系数δ和断面收缩率ψ)增加，变形抗力降低，是改善或提高金属可锻性的有效措施，故热变形中，都要将金属预先加热到一定的温度。　　金属在加热过程中，随着温度的升高，其性能变化很大。 在300℃以上，随着温度的升高，低碳钢的塑性指标δ和ψ上升，变形抗力下降。原因：①金属原子在热能作用下，处于极活跃的状态，很容易进行滑移变形；②低碳钢在加热温度位于AESG区（奥氏体区），组织为单一奥氏体，塑性很好，故很适宜于进行塑性成形加工。 对金属加热应不产生微裂纹、过热、过烧和严重氧化；加热应避免在脆性温度区间。 塑性成形应避免在脆性区（蓝脆区与热脆区）加热 2）变形速度变形速度↑，使金属晶体的临界剪应力升高，断裂强度过早达到，塑性降低；再结晶来不及克服加工硬化，可锻性↓；变形速度↑，变形产生的热效应提高温度，可锻性↑。 3）应力状态塑性变形时，三各方向的压应力的数目越多，则金属表现的塑性越好；拉应力的数目越多，则塑性越差。且同号应力状态下引起的变形抗力大于异号应力状态下的变形抗力。 应力状态对变形抗力的影响 综上所述，金属的可锻性取决于金属的性质和变形条件。力求创造最有利的变形加工条件，提高塑性降低变形抗力，达到塑性加工的目的。另外，应使能耗低、耗材少、生产率高、品质好 塑性变形的实质：是在切应力的作用下，金属内部晶体沿某一平面产生滑移，实现了晶体的塑性变形。3.2.2金属塑性变形的基本规律 塑性变形前后的体积不变。因此变形中，一个方向的尺寸减少，必然导致其它方向的尺寸有所增加。一个方向压缩，另外两个方向都伸长，如镦粗。两个方向压缩，第三个方向伸长，如挤压或拔长。一个方向长度不变，其余两个方向一为伸长、另一个为压缩，如平面变形。体积不变定理 最小阻力定律金属在塑性变形中，其质点都将沿着阻力最小的方向移动。一般质点移动的最小阻力方向是通过该质点向金属变形部分的周边所作的最短法线方向。通过该定律可判定金属截面变化，提高效率。 3.3锻造方法 3.3.1自由锻造自由锻造（自由锻）：利用冲击力或压力使金属材料在上下砧铁之间或锤头与砧铁之间产生变形，而获得所需形状、尺寸和力学性能锻件的成形过程。 （1）自由锻成形的过程特征成形过程中坯料的整体或局部发生塑性成形，金属坯料在水平方向可自由流动，不受限制。自由锻要求被成形材料在成形温度下具有良好的塑性。锻件的形状取决于操作者的技术水平。工具简单，操作方便，锻件质量不受限制，自由锻存在生产率低、金属损耗大和劳动条件较差等缺点。锻件精度和表面品质差。 自由锻设备自由锻可使用多种锻压设备，如空气锤、蒸气锤、电液锤、机械压力机和液压机等。 蒸汽蒸汽—空气锤空气锤用来自空压站的0.5~0.7MPa压缩空气或0.7~0.9MPa蒸汽为驱动源空气锤用来自压缩缸的压缩空气作为工作介质机械锤用电动机来拖动，电动机与锤头之间用机械方式传递动力（螺旋压力机、夹板锤、摩擦压力机、弹簧锤以及钢丝绳锤等）蒸汽—空气对击锤没有砧座，上下锤头联动液气锤上锤头用气体控制，下锤头用液体控制，上下联动电液锤利用液体控制锤头运动 蒸汽-空气锤锤头的吨位一般为65--750Kg。特点：结构较简单，操作方便，维护容易，设备投资少，吨位不大，适用于生产小型锻件。 水压机特大型锻件自由锻造的主要设备通常压力为5000--150000KN（500～15000t）可以锻造质量为1－300t的锻件 自由锻适用于形状简单的单件或小批量毛坯成形，特别是重、大型锻件的生产。 （2）自由锻成形过程自由锻成形过程流程：1）根据零件图绘制锻件图；2）确定坯料的质量和尺寸；3）选择锻造工序，决定变形工艺过程；4）选择锻造设备，确定设备能力；5）确定锻造温度范围、冷却方式和热处理规范；6）规定锻件的技术要求和检验要求；7）编制劳动组织和确定锻造工时定额。零件图绘制锻件图计算坯料质量和尺寸、下料确定工序、加热温度、设备等加热坯料、锻打检验锻件 1）绘制锻件图锻件图是以零件图为基础结合自由锻过程特征绘制的技术资料。锻件图是组织生产过程、制定操作规范、控制和检查产品品质的依据。 锻件图绘制时要考虑的因素：(1)敷料敷料是为了简化锻件形状、便于锻造而增添的金属部分。自由锻适宜于锻制形状简单的锻件，对零件上一些较小的凹挡、台阶、凸肩、小孔、斜面和锥面等应进行适当的简化，以减少锻造的困难，提高生产率。　(2)加工余量自由锻件的精度低、表面品质较差，需再经切削加工才能成为零件，应留足加工余量。锻件加工余量的大小与零件的形状、尺寸、加工精度和表面粗糙度等因素有关，通常自由锻件的加工余量为4～6mm。(3)锻件公差锻件名义尺寸的允许变动量。自由锻件的公差一般为±1～±2mm。 双联齿轮，批量为10件/月，材料为45钢。该双联齿轮属小批量生产，采用自由锻。φ25mm的孔，放加工余量后小于φ20mm，无法锻出。不采用锻孔，该孔由机械加工成形。退刀槽用敷料。半径上工余量放3.5mm，高度上工余量放3mm。锻件公差取±1mm。举例 2）坯料尺寸计算坯料质量可按下式计算：　　　　G坯料=G锻件+G烧损+G料头式中　　G烧损——加热时坯料表面氧化烧损的质量(通常第一次加热取被加热金属的2%～3%，以后各次加热取1.5%～2%)　　　　G料头——锻造中被切掉或冲掉的那部分金属质量 中、小型锻件，通常都是型材，可不考虑料头因素，上式简化为：G坯料=(1+K)G锻件K是一个与锻件形状有关的系数。对于实心盘类锻件，K=2%～3%；对于阶梯轴类锻件，K=8%～10%；对于空心类锻件，K=10%～12%；对于其他形状的锻件，可视其复杂程度参照上述三类锻件取K值。锻件的质量根据锻件的名义尺寸计算，即　　　　G坯料=ρV锻件式中　　V锻件——锻件体积，mm3　　　　ρ——金属的密度，g/cm3 坯料尺寸计算在坯料质量求出后，则需计算坯料的尺寸。对于圆型材料：①当锻造的第一工序为镦粗坯料直径：式中V1——坯料的体积，V1=G1/ρ(G1为坯料的重量)坯料高度或长度：H=V1/〔π(D/2)2〕1.25D≤H≤2.5D（因为在体积一定的情况下，坯料高度过大，则直径较小，镦粗时易镦弯；而直径过大，则下料困难且锻造效果不好） ②第一工序为拔长A1＞Y锻F锻A1——坯料的截面积，mm2Y锻——锻造比，圆钢Y锻=1.3～1.5F锻——锻件的最大截面积，mm2坯料直径：坯料的长度：L=V1/A1注意：圆钢直径有标准，如计算直径与圆钢直径不符，就近取圆钢直径，再重新计算H，L。 3）选择工序、确定温度和冷却规范等①选择锻造工序工序通常分为基本工序、辅助工序和精整工序。基本工序：使坯料产生一定程序的热变形，逐渐形成锻件所需形状和尺寸的过程，有镦粗、拔长、冲孔、切割、弯扭和错移等。辅助工序：为基本工序操作方便而进行的预先变形工序，如压肩、倒棱等。精整工序：改善锻件表面品质而进行的工序，如整形、清除表面氧化皮等。 基本工序镦粗拔长冲孔轴心扩孔芯轴拔长弯曲切割错移 辅助工序压钳把倒棱压肩 精整工序校正滚圆平整 锻件分类及锻造工序 ②锻造温度范围及加热冷却规范金属的锻造是在一定温度范围内进行的。一些常用金属材料的锻造温度范围如下表。 加热设备：箱式加热炉、电加热炉加热要求：不要产生或少产生氧化、表面脱碳，防止过热，且加热均匀以减少热应力。 锻件冷却方式常用下列三种：①空冷多用于WC≤0.5%的碳钢和WC≤0.3%的低合金钢中小锻件。②在炉灰或干砂中缓冷多用于中碳钢、高碳钢和大多数低合金钢的中型锻件。③随炉缓冷在500～700℃的炉中随炉缓冷，多用于中碳钢和低合金钢的大型锻件及高合金钢的重要锻件。 4）自由锻典型过程举例①盘类锻件的锻造过程②轴类锻件的锻造过程 盘类锻件自由锻过程举例 轴类锻件自由锻过程举例 锻造温度范围可参见表2所示的常用金属材料锻造温度范围，或者查锻造手册。中、小型自由锻件所采用的锻造设备主要是空气锤。空气锤吨位的选择见表4或查锻造手册。 锻造一般是固态成形的生产过程，由于受材料本身的塑性和外力的限制，加之自由锻过程的特点，锻件的几何形状受到很大限制。因此，在保证使用性能的前提下，为简化锻造过程、保证锻件品质、提高生产率，在零件结构设计时应尽量满足自由锻的技术特征要求。（3）自由锻件结构技术特征 ①应避免锥体、曲线或曲面交接以及椭圆形、工字形截面等结构。②应避免加强筋、凸台等结构。③当锻件的横截面有急剧变化或形状较复杂时，可采用特别的技术措施或工具；或者将其设计成几个简单件构成的组合件，锻造后再用焊接或机械连接方法将其连成整体件。自由锻件结构设计时注意以下原则 模型锻造：将加热或不加热的坯料置于锻模模膛内，然后施加冲击力或压力使坯料发生塑性变形而获得锻件的成形过程。3.3.2模型锻造 模锻过程：坯料放于模膛中，动模作合模运动，坯料发生塑性变形并充满模膛，模锻件由顶出机构顶出模膛。坯料整体塑性成形，处于三向压应力状态。热成形精度和表面质量决定于模具的精度和表面质量，还取决于氧化皮的厚度和润滑剂；冷成形可获得较高的精度（±0.2mm)和表面质量。（1）模型锻造成形过程特征 应用广泛：可用于飞机、机车、汽车、拖拉机、军工及轴承等制造业中。最常见的零件是齿轮、轴、连杆、杠杆和手柄等。冷成形工艺(冷镦、冷锻)主要生产一些小型制品或零件，如螺钉、钉子、铆钉和螺栓等。 优点：生产效率高锻件形状复杂，尺寸精度高，粗糙度低锻件的机械加工余量少，材料利用率高流线分布更合理，提高工件使用寿命操作简便，劳动强度小锻件批量大时，其成本较低缺点：设备投资大生产准备周期长锻模成本高，使用寿命短工艺灵活性不如自由锻 热锻件冷锻件 （2）模锻过程 模锻件图(又叫模锻过程图)是生产过程中各个环节的指导性技术文件。1）绘制模锻件图 分模面：上、下锻模在锻件上的分界面。锻件分模面选择的好坏将直接影响到锻件的成形、锻件出模、锻模结构及制造费用、材料利用率、切边等一系列问题。①分模面 分模面确定原则：a)为保证模锻件易于从模膛中取出，分模面通常选在模锻件最大截面上。b)应使模膛的深度最浅。有利于金属充满模膛，便于锻件的取出和锻模的制造。c)应使上下两模沿分模面的模膛轮廓一致。在安装锻模和生产中发现错模现象时，便于及时调整锻模位置。d)最好是平面，且上下锻模的模膛深度尽可能一致，以便于锻模制造。e)尽可能使锻件上所加的敷料最少。这样既可提高材料的利用率，又减少了切削加工的工作量。 模锻件的尺寸精度较好，其余量和公差比自由锻件的小得多。小型模锻件的加工余量一般在2～4mm，锻件公差一般为±0.5～±1mm。另外，模锻件加工余量及模锻件公差还可查锻造手册或其他工程手册。　　对于孔径d＞φ25mm的模锻件，孔应锻出，但须留冲孔连皮。冲孔连皮的厚度与孔径有关，当孔径在φ30～φ80mm时，连皮厚度为4～8mm。②加工余量、锻件公差和敷料 模锻件上凡平行于锻压方向的表面(或垂直于分模面的表面)都须具有斜度。便于锻件从模膛中取出锻件。模锻斜度与模膛深度有关，模膛深度与宽度的比值(h/b)越大，取较大的斜度值。内壁斜度(锻件冷却收缩时与模壁呈夹紧趋势的表面)应比外壁斜度大2°～5°。在具有顶出装置的锻压机械上，其模锻件上的斜度比没有顶出装置的小一级。③模锻斜度 模锻件上凡是面与面相交处均应做成圆角。可增大锻件强度；利于锻造时金属充满模膛；避免锻模上的内尖角处产生裂纹；减缓锻模外尖角处的磨损，提高锻模的使用寿命。钢质模锻件外圆角半径r取1.5～12mm，内圆角半径比外圆角半径大2～3倍。模膛深度愈深，圆角半径取值就要越大。④模锻件圆角半径 模锻件坯料质量=锻件质量+氧化烧损+飞边(连皮)质量飞边质量的多少与锻件形状和大小有关，一般可按锻件质量的20%～25%计算。氧化烧损按锻件质量和飞边质量总和的3%～4%计算。其他规则可参照自由锻坯料质量及尺寸计算。2）坯料质量和尺寸计算 模锻工序与锻件的形状和尺寸有关。①轮盘类模锻件圆形或宽度接近于长度的锻件，如齿轮、十字接盘、法兰盘等。(这类模锻件在终锻时金属沿高度和径向均产生流动)一般采用镦粗和终锻工序。对于高轮毂、薄轮辐的模锻件，采用镦粗—预锻—终锻工序。3）模锻工序的确定 轮盘类模锻件 这类锻件的长度与宽度之比较大，终锻时金属沿高度与宽度方向流动，但长度方向流动不大。a)预锻—终锻。b)滚压—预锻—终锻。c)拔长—滚压—预锻—终锻。d)拔长—滚压—弯曲—预锻—终锻等。工序越多，锻模的模膛数就越多，这样，锻模的设计和制造加工就越难，成本也就越高。②长轴类模锻件 长轴类锻件 锤上模锻弯曲连杆的过程。由于锻压机上不适宜进行拔长和滚压工序，因此，锻造截面变化较大的长轴类锻件时，常采用断面呈周期性变化的坯料，如图6所示，这样可以省去拔长和滚压工序。或者用辊锻机来轧制原坯料代替拔长和滚压工序，如图7所示，这样可使模锻过程简化，生产率提高。举例 拔长 滚压 弯曲 终锻模膛 4）修整工序①切边与冲孔刚锻制成的模锻件，周边通常都带有横向飞边，对于有通孔的锻件还有连皮。飞边和连皮须用切边模和冲孔模在压力机上切除。 ②校正在切边(冲连皮)之后还需进行锻件变形校正。校正可在锻模的终锻模膛或专门的校正模内进行。③热处理为了消除模锻件的过热组织、加工硬化组织和内应力等，使模锻件具有所需的组织和性能需进行热处理。常采用正火或退火处理。④清理清理是去除氧化皮、所沾油污及其他表面缺陷，以提高模锻件的表面品质。清理有下列几种方法：滚筒打光、喷丸清理及酸洗等。 ①模锻模膛分为终锻模膛和预锻模膛两种。终锻模膛使坯料最后变形到锻件所要求的尺寸，即形状与锻件相同。因冷却收缩，终锻模膛的尺寸应放量，钢件一般取1.2%～1.5%；沿模膛四周有飞边槽，其作用主要是促使金属充满模膛，增加金属从模膛中流出的阻力，容纳多余的金属。5）锻模模膛 预锻模膛使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸，有利于终锻（金属容易充满终锻模膛，减少终锻模膛的磨损）。预锻模膛和终锻模膛的主要区别是前者的圆角和斜度较大，没有飞边槽。 ②制坯模膛对于形状复杂的模锻件(尤其是长轴类模锻件)，为了使坯料形状基本接近模锻件形状，使金属能更合理地分布和充满模膛，须预先在制坯模膛内制坯，然后再进行预锻和终锻。 ①拔长模膛减小坯料某部分的横截面，以增加该部分的长度。②滚压模膛减小坯料某部分的横截面，以增大另一部分的横截面积，使金属按模锻件形状分布。 ③弯曲模膛坯料可直接或先经其他工序制坯后再放入弯曲模膛进行弯曲变形。④切断模膛它是由上模与下模的角部组成的一对刀口，用来切断金属。 金属坯料置于终锻模膛内，从锻造开始到金属充满模膛锻成锻件为止，其变形过程可分为三个阶段。6）金属在模膛内的变形过程 ①充型阶段变形初期，金属在外力的作用下发生塑性变形，坯料高度减小，水平尺寸增大，部分金属压入模膛深处，金属与模膛侧壁接触达到飞边槽桥口为止。所需变形力不大，变形力与行程的关系图所示。 ②形成飞边和充满阶段由于金属充满模膛圆角和深处的阻力较大，金属向阻力较小的飞边槽内流动，形成飞边，模锻所需的变形力开始增大。金属流入飞边槽的阻力因飞边变冷而急速增大，当这个阻力一旦大于金属充满模膛圆角和深处的阻力时，金属便改向模膛圆角和深处流动，直到模膛各个角落都被充满为止。 ③锻足阶段上、下模还未合拢，需进一步锻足，变形仅发生在分模面附近区域，以便向飞边槽挤出多余的金属。变形力急剧增大，直至达到最大值F3为止。由此可知，飞边有三个作用：强迫充填；容纳多余的金属；减轻上模对下模的打击，起缓冲作用。 ①金属的塑性和变形抗力。②金属模锻时的温度。③飞边槽的形状和位置。飞边槽部宽度与高度之比b/h及槽部高度h是主要因素。b/h↑，h↓，金属在飞边流动阻力↑，强迫充填作用越大，但变形抗力也增大。影响金属充满模膛的因素 ④锻件本身的形状和尺寸。锻件越复杂、越大、越是有空心、薄壁或凸起部分，越难锻成。⑤设备的工作速度。一般而言，工作速度较大的设备充填性较好。⑥充填模膛方式。镦粗比挤压易充型。⑦其他。如锻模有无润滑、有无预热等。 ①模锻零件必须具有一个合理的分模面，以保证模锻件易于从锻模中取出、敷料最少，锻模制造容易。②零件外形力求简单、平直和对称，尽量避免零件截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、高凸起等结构，以便于金属充满模膛和减少工序。7）模锻件结构技术特征 ③尽量避免有深孔或多孔结构。④在可能的情况下，对复杂零件采用锻-焊组合，以减少敷料，简化模锻过程。 胎模锻造是在自由锻设备上，使用不固定在设备上的各种称为胎模的单膛模具，将已加热的坯料用自由锻方法预锻成接近锻件形状，然后用胎模终锻成形的锻造方法。3.3.3胎模锻造 与自由锻相比，胎模锻具有锻件品质较好(表面光洁、尺寸较精确、纤维分布合理)、生产率高和节约金属等优点。与固定锻模的模锻相比，胎模锻具有操作比较灵活、胎模模具简单、容易制造加工、成本低和生产准备周期短等优点。胎模锻适用于中小批生产，它在没有模锻设备的工厂应用较为普遍。1）胎模锻的特点及应用 ①扣模用于锻造非回转体锻件，具有敞开的模膛。②套筒模主要用于回转体锻件，如齿轮、法兰等。③合模由上、下模及导向装置组成，用来锻造形状复杂的锻件，多余金属流入飞边槽形成飞边。2)胎模的种类 3.4板料成形方法 板料成形是利用压力装置和模具使板料产生分离或塑性变形，获得成形件或制品的成形方法。金属板料厚度为6mm以下，通常采用冷成形。当板料厚度超过8mm时，才采用热成形。 几乎所有制造金属制品的工业部门都广泛地采用板料成形，由于板料成形模具较复杂，设计和制作费用高、周期长，故只有在大批量生产的情况下，才能显示其优越性。板料成形所用原材料，特别是制造杯状和钩环状等零件的原材料，须具有足够好的塑性。 冷成形过程的一般流程零件图确定工序、设备、排样等下料模具设计及制造成形修整、检验成品 分离过程使坯料一部分相对于另一部分产生分离而得到工件或者料坯。落料、冲孔、切断和修整等。多用于生产有孔的、形状简单的薄板件(一般铝板≤3mm，钢板≤1.5mm)以及作为成形过程的先行工序或者为成形过程制备料坯。3.4.1板料分离过程 落料和冲孔又统称为冲裁。落料和冲孔是使坯料按封闭轮廓分离。落料被分离的部分为所需工件，留下的周边部分为废料，冲孔则相反。（1）落料与冲孔 冲孔落料 当凸模下降接触板料，板料即受到凸、凹模压力而产生弹性变形，由于力矩Ｍ的存在，使板料产生弯曲，即从模具表面上挠起。1)金属板料冲裁成形过程 随着凸模下压，模具刃口压入材料，内应力状态满足塑性条件时，产生塑性变形，变形集中在刃口附近区域。由此可知，塑性变形从刃口开始，随着切刃的深入，变形区向板料的深度方向发展、扩大，直到在板料的整个厚度方向上产生塑性变形。 当切刃附近材料各层中达到极限应变与应力值时，便产生微裂，裂纹产生后，沿最大剪应变速度方向发展，直至上、下裂纹会合，板料就完全分离。 冲头挤压切入形成表面光洁，品质好（光亮带）；材料断裂分离产生断裂面较粗糙（剪裂带）a—塌角b—光亮带c—剪裂带d—毛刺 凸凹模间隙影响冲裁件断面品质、模具寿命、卸料力、冲裁力和冲裁件尺寸精度等。间隙过小，凸模刃口附近的剪裂纹较正常间隙时向外错开，上下裂纹不能很重合，导致毛刺增大。间隙过大，凸模刃口附近的剪裂纹较正常间隙时向内错开，因此光亮带小一些，剪裂带和毛刺均较大。2)凸凹模间隙(Z) 选择合理的间隙对冲裁生产是很重要的。选用时主要考虑冲裁件断面品质和模具寿命这两个因素。当冲裁件断面品质要求较高时，应选取较小的间隙值。对冲裁件断面品质无严格要求时，应尽可能加大间隙，以利于提高冲模寿命。 Z=mδ式中δ——材料厚度，mmm——与材质及厚度有关的系数低碳钢、纯铁m=0.06～0.09　　铜、铝合金m=0.06～0.10　　高碳钢m=0.08～0.12当板料厚度δ＞3mm时，因冲裁力较大，应适当放大系数m。对冲裁件断面品质无特殊要求时，系数m可放大1.5倍。合理间隙Z大小经验公式 落料时，凹模刃口尺寸即为落料件尺寸，然后用缩小凸模刃口尺寸来保证间隙值。冲孔时，凸模刃口尺寸为孔的尺寸，然后用扩大凹模刃口尺寸来保证间隙值。3)凸、凹模刃口尺寸确定 为保证零件的尺寸要求，提高模具的使用寿命，落料时凹模刃口的尺寸应取靠近落料件公差范围的最小尺寸；而冲孔时凸模刃口的尺寸则取靠近孔的公差范围内的最大尺寸。 F=kLδτ式中F——冲裁力，NL——冲裁周边长度，mmδ——板料厚度，mmτ——材料抗剪切强度，MPak——系数系数k是考虑到实际生产中的各种因素而给出的一个修正系数。这些因素有：模具间隙的波动和不均匀、刃口的钝化、板料力学性能及厚度的变化等，根据经验一般取k=1.3。4)冲裁力的计算 切断用剪刃或冲模将板料或其他型材沿不封闭轮廓进行分离的工序。用以制取形状简单、精度要求不高的平板类工件或下料。（2）切断 如果零件的精度和表面质量要求较高，则需用修整工序将冲裁后的孔或落料件的周边进行修整，以切掉普通冲裁时在冲裁件断面上存留的剪裂带和毛刺，以提高冲裁件的尺寸精度，降低表面粗糙度。（3）修整 成形过程是使坯料发生塑性变形而成一定形状和尺寸的工件。主要有拉深、弯曲、翻边和成形等。3.4.2板料成形过程 拉深将平板坯料放在凹模上，冲头推压金属料通过凹模形成杯形工件的过程。(1)拉深 拉深件不同部位的变形 在拉深过程中，工件的周壁部分经历了很大程度的塑性变形，引起较大的加工硬化。坯料直径D与工件直径d相差越大，金属的加工硬化作用就越强，拉深的变形阻力就越大，甚至有可能把工件底部拉穿。d与D的比值m(称为拉深系数)应有一定的限制，一般m=0.5～0.8。拉深塑性高的金属，拉深系数m可以取较小值。在拉深系数的限制下，较大直径的坯料不能一次被拉成较小直径的工件，则应采用多次拉深。必要时在多次拉深过程中进行适当的中间退火，以消除金属因塑性变形所产生的加工硬化，利于下一次拉深。 拉深系数M:M=d/D拉深系数太小容易拉裂 黄铜(H59)弹壳的冲压过程工件壁厚经多次减薄拉深，工序间进行多次退火 过程特点：一维成形，拉伸应力状态；可获得较好的精度(公差＜0.5%D)和接近原材料的表面品质。材料要求：具有足够的塑性。如果变形较大，工件要进行中间退火。机械设备：广泛使用的是液压机，也可使用机械压力机。应用：冷拉深广泛用于生产各种壳、柱状和棱柱状杯等，例如：瓶盖、仪表盖、罩、机壳、食品容器等；热拉深通常用于生产厚壁筒形件，如：氧气瓶、炮弹壳、桶盖、短管等。 拉深模具与冲裁模相似(凹模与凸模)，主要区别在于间隙不同，拉深的凸凹模上没有锋利的刃口。模具构造 凸模与凹模之间的间隙Z应大于板料厚度δ，一般Z=(1.1～1.3)δ。Z过小，模具与拉深件间的摩擦增大，易拉裂工件，擦伤工件表面，降低模具寿命；Z过大，又易使拉深件起皱，影响拉深件精度。凸凹模端部的边缘都有适当的圆角，r凹≥(0.6～1)r凸。圆角过小，则易拉裂产品。 冲裁与拉深模具结构分析 起皱由于法兰部分在切向压应力作用下易发生的现象。严重起皱，法兰部分的金属不能正常通过凸凹模间隙，致使坯料被拉断而报废；轻微起皱，法兰部分勉强通过间隙，但在产品侧壁留下起皱痕迹，影响产品品质。实践证明，当板料厚度δ与坯料直径D，即δ/D×100＜2时，必须应用压边圈，防止坯料外缘起皱。拉深过程常见缺陷 起皱制耳破裂 Fmax=3(σb+σs)(D-d-r凹)δ式中Fmax——最大拉深力，Nσb——材料的抗拉强度，MPaσs——材料的屈服强度，MPaD——坯料直径，mmd——拉深凹模直径，mmr凹——拉深凹模圆角半径，mmδ——材料厚度，mm最大拉深力计算 可按拉深前后的面积不变原则进行。具体计算中可把拉深件划分成若干容易计算的几何体，分别求出各部分的面积，相加后即得所需坯料的总面积，然后再求出坯料直径。坯料尺寸计算 （2）弯曲与卷边弯曲：将板料或管料沿直线弯成各种形状 弯曲轴线与纤维方向垂直、并要确定最小弯曲半径Rmin 卷边 翻边：在预先冲孔的板料上冲制成竖直边缘（3）翻边 （４）成形、收口成形利用局部变形使坯料或半成品改变形状的过程 收口使中空件口部缩小的过程 （5）滚弯（卷板）滚弯板料送入可调上滚轮与两个下滚轮之间，对板料施以连续的塑性弯曲成形。改变上滚轮的位置可改变板料弯曲的曲率。 (1)简单模：在冲床的一次行程中只完成一个工序的冲模称为简单模。3.4.3冲模的分类及构造 (2)连续模：在冲床的一次行程中，在模具的不同位置上能同时完成几个工序的冲模称为连续模。(3)复合模：在冲床手一次行程中，在一个位置上能完成多个冲压工序的冲模称为复合模。 3.4.4板料冲压件结构技术特征1）冲压件的精度和表面质量精度要求不能超过冲压过程能达到的一般精度，通常为IT9～IT10；表面质量要求尽可能不高于原材料的表面质量。 2）冲压件的形状和尺寸①落料的外形应排样合理，废料最少。 ②落料和冲孔的形状、大小应使凸、凹模具工作部具有足够的强度。③弯曲件形状应尽可能对称，弯曲半径不能小于许用半径；弯曲件和拉深件上冲孔位置应在圆角的圆弧处，或成形后在冲孔。④拉深件的外形应力求简单对称且不宜太高，以便成形和减少拉深次数。 3）结构应尽量简化成形过程和节省材料①尽量简化结构，减少工序，节约材料，降低成本。②采用冲口，减少组合件。③采用冲焊件。④冲压件的厚度。 3.5其他塑性成形简介 3.5.1挤压成形3.5.2滚扎成形3.5.3超塑性成形3.5.4摇碾其他塑性成形简介