先进制造工艺第六学时

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1、第三章先进制造工艺第七节精确高效塑性成形技术一、概述1．概念精确高效塑性成形技术是通过塑性变形方法来实现精确成形的一种先进制造技术，是建立在现代材料科学、力学、数值模拟和计算机、自动化和机器人技术、模具和润滑技术、金属塑性和成形技术等多种科学和技术基础上的一门先进科学技术。由于市场的激烈竞争，制造企业为了降低产品生产成本、提高产品质量，要求毛坯制造业提供的成形件尺寸越来越精确，而制造企业在其基础上只需要少量切削加工或干脆不加工就能达到最终零件形状和尺寸。因此，精确高效塑性成形技术有逐渐替代一般的锻压生产毛坯的趋势，成为优先选择的毛坯制造技术之一。同时这也是为什么近20多年来精确高

2、效塑性成形技术在工业发达国家普遍受到重视，其发展逮度也普遍高于机械制造业的平均发展速度的主要原因。2.特点精确高效塑性成形技术具有以下特点：1）精密成形件具有良好的内部组织与性能。2）节省了切削加工，从而使成形件表层的细化晶粒得以保存，金属纤维的连续性也因而得以保持，从而提高了零件性能。3）产品结构紧凑，高效率、低成本的成形技术，又成为降低产品成本参与市场竞争的制造技术。4）成形件加工裕量小、尺寸一致性好。3．成形工艺典型的成形工艺及其专用通用设备如下：1）以压力机为主的热精锻成形。2）以工具回转运动来实现成形的辊锻和楔横轧。3）在冷态或相变温度以下成形的冷温成形技术。4）以汽车

3、覆盖件为代表的板料成形5）在三向应力状态下的板料精冲技术6）金属在超塑状态下的成形技术二、精密冲裁精密冲裁简称精冲，是一种先进制造技术，在一定条件下可取代切削加工，具有优质、高效、面广的特点，适合于组织自动化生产。1．精冲的特点精密冲裁具有以下特点：（1）优质精冲件的尺寸公差可达1T7～8级；剪切面粗糙度可达Ra2.4～0.4μm，相当于磨削加工。（2）高效和切削加工相比精冲一般可提高工效10倍左右，精冲片齿轮可提高工效20倍左右，精冲凸轮提高工效40多倍。（3）低耗节约大量切削机床和切削加工所需电能，精冲后表面加工硬化有时可以取消后续淬火节约大量电能。（4）面广许多铸、锻毛坯切

4、削加工件以及切削加工后用铆、焊联接在一起的组合件，均有精冲复合工艺生产，已广泛用于汽车、摩托车、起重机械、纺织机械、农机、电器开关、家用电器、仪器仪表、航空器等制造部门，一辆轿车就有80多种100多个精冲件。精冲的工作原理：首先，设置在凸模周围的V形齿圈压板，对冲裁轮廓周围的材料施加很大的压力；在凹模内设置顶出器，对凸模下面的材料施加较大的压力；其次,将凹模刃口制成小圆角，其主要作用是扩大压应力分布区域，抑制裂纹的生成。这样使冲裁轮廓周围的材料处于较强的三向压力状态。这相当于在普通冲裁的变形区应力状态基础上，另外,精冲间隙极小，因此精冲是在尽可能提高材料塑性的情况下，使板料几乎处

5、于纯剪切状态。所以精冲的切断面几乎全部是光亮带，即塑性剪切面几乎贯穿整个板厚，而且很垂直，只是最后才有很小的撕裂面和毛刺。叠加了较大的静水压力，材料的塑性得到了很大的提高。精冲时，压紧力、小冲裁间隙及凹模刃口圆角三者相辅相成，缺一不可。a.材料送进模具；b.模具闭合，材料被齿圈、凸模、凹模和顶出器压紧；c.材料在受压状态下被冲裁；d.冲裁结束，模具开启；e.齿圈压板先卸料，再顶出工件；f.移走工件，并送料。精冲和普通冲裁的主要区别1)凸、凹模之间的间隙小，相当于普通冲裁间隙的1／10；2)有带齿形的V形环压边圈和反压板，是在压边力、反压力和冲裁力三力同时作用。3)精冲过程中工件和

6、条料最后分离前始终保持为一个整体，维持塑性变形状态。为保证塑性变形的进行，采取以下措施：1)冲裁前V形环压边圈压住材料，防止剪切变形区以外的材料在剪切过程中随凸模流动。2)压边圈和反压板的夹持作用，再结合凸、凹模的小间隙使材料在冲裁过程中始终保持和冲裁方向垂直，避免弯曲翘起而在变形区产生拉应力，从而构成塑性剪切的条件。3)必要时将凹模或凸模刃口倒以圆角，以便减少刃口处的应力集中，避免或者延缓裂纹的产生，改善变形区的应力状态。4)利用压边力和反压力提高变形区材料的压应力张量，以提高材料的塑性。5)材料预先进行球化处理，或采用适于精冲的特种材料。6)采用适于不同材料的工艺润滑剂。3．

7、精冲的基本条件精冲模具、精冲材料、精冲润滑剂和精冲设备是完成精冲所必须的四项基本条件，其中精冲模具是组织精冲零件生产的关键。（1）精冲模具精冲模的冲裁间隙小，有V形环压边圈和反压板，工件和废料都是上出料，要求精度高，刚性和导向性好。按结构特点分为：1）活动凸模式，适合精冲小件。2）固定凸模式，适合精冲中、大件或窄长的零件以及采用连续模。精冲模按功能还可分为简单模（只冲外形不冲孔）、复合模（同时冲出外形和内形）、连续模（有若干个工位，用于精冲复合工艺或采用复合模结构凸凹模的强度太弱