塑性成形复习1.docx

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塑性成形复习1

塑性加工：

是指金属材料在一定外力作用下，利用金属的塑性而使其成形为具有一定的形状及一定的力学性能的加工方法。

塑性成形的特点：

1.材料利用率高2.力学性能好3.尺寸精度高4.生产效率高

塑性成形分类：

一次加工、二次加工或体积成形、板料成形

冲压加工三要素：

1、冲压设备2、模具3、原材料

冲压有点：

1、材料利用率高2、压力机简单冲压下，得到形状复杂的零件3、制的零件可以直接使用不需要进一步加工4、加工材料产生加工硬化5、生产率高6、冲压操作简单便于组织生产7、可批量生产，产品成本低。

冲压变形性质分类：

1分离工序：

剪切、冲孔、落料、切口等

2成形工序：

弯曲、拉深、成形等

公称压力F：

是指滑块离下死点前某一特定距离或曲柄旋转到离下死点前某一特定角度时，滑块所容许承受的最大作用力。

公称压力行程Sf：

是指发生公称压力时滑块距离下死点的距离。

滑块行程S：

是指滑块从上死点到下死点所经过的距离。

滑块行程次数n：

是指滑块每分钟从上死点到下死点，再回到上死点所经过的往复次数。

装模高度：

是指滑块在下死点时，滑块下表面到工作台的距离调到最高点的装模高度。

最大装模高度：

指装模高度调节位置将滑块

装模高度调节量△H：

是指装模高度调节装置所能调节的距离。

最小封闭高度Hmin=Hmax-△H

冲裁的变形过程：

弹性变形阶段—塑性变形阶段—断裂分离阶段

冲裁断面：

圆角带、光亮带、断裂带和毛刺组成

圆角带：

是刃口刚压入材料时，刃口附近的材料牵连拉入产生弯曲和伸长变形的结果。

光亮带：

该区域主要发生在塑性变形阶段。

通常占整个断面1/2-1/3是断面质量最好的部分。

断裂带：

是由于刃口处的微裂纹在拉应力作用下不断扩展断裂而形成的。

毛刺：

在拉应力作用下，裂纹加长，材料断裂而产生毛刺。

冲裁件质量指标：

是指断面质量、尺寸精度和形状误差

影响断面质量的因素：

1、材料性能的影响（塑性好的材料，光亮带所占比例大）2、模具间隙的影响（合理的间隙，断面质量较好）3、模具刃口钝利情况的影响4、模具和设备的导向情况（导向精度高，断面质量就好）

影响尺寸精度的因素：

1、模具制造精度的影响2、模具间隙的影响3、材料性质、厚度和轧制方向的影响4、零件形状尺寸的影响

合理间隙值：

生产中选择一个是适当的范围作为合理间隙，范围的最小值称为最小合理间隙值Zmin,最大值称为最大合理间隙值Zmax

刃口尺寸计算方法：

冲孔：

零件孔的尺寸d，根据上述原则，首先确定基准件凸模刃口尺寸dp，再加上Zmin便是凹模刃口尺寸。

（公式P31）

落料：

零件外径尺寸为D，根据上述原则，先确定基准件凹模刃口尺寸Dd，再减去Zmin便是凸模刃口尺寸。

X△-磨损量零件精度IT14时：

x=0.5，精度IT10以上：

X=1，精度IT11-13时：

x=0.75

为了保证合理间隙，│p∣+∣d∣≤Zmax-Zmin。

若出现│p∣+∣d∣≥Zmax-Zmin且大得不多时，凸、凹模公差按公式p≤0.4（Zmax-Zmin）、d≤0.6（Zmax-Zmin）

适当调整，以满足上述条件。

如果出现│p∣+∣d∣»Zmax-Zmin时，则应采用凸、凹模配作。

排样:

冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。

搭边：

是指排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的剩料。

搭边的作用：

使条料定位，保证零件的质量和精度，补尝定位误差，确保冲出合格的零件，并使条料有一定的刚度。

平刃冲模的冲裁力可按下式计算：

F=KLt

式：

F——冲裁力（N）L——零件剪切周长（mm）

t——材料厚度（mm）——材料抗剪强度（MPa）

K——系数。

一般取K=1.3。

降低冲裁力的方法：

1．阶梯凸模冲裁2、斜刃冲裁3、加热冲裁

冲裁总压力的计算：

1、采用刚性卸料装置和下出料方式：

F总=F冲＋F推

2、采用弹性卸料装置和下出料方式：

F总=F冲＋F卸+F推F公称=F总/0.7-.0.9

3、采用弹性卸料装置和上出料方式：

F总=F冲＋F卸+F顶

冲模分类:

1．工序性质分类:

有冲孔模、落料模、切边模、切断模、剖切模、切口模、精冲模等。

2．按工序的组合分类:

有单工序模、级进模、复合模。

单工序模：

在一个位置完成一道工序。

级进模：

冲压一次在不同位置完成工序。

复合模：

冲压一次在一个位置完成多道工序。

工艺零件——在完成工序时，与材料或制件直接发生接触的零件

工作零件：

凸模、凹模、凸凹模；

定位零件：

定位板、定位销、挡料销、导正销、导尺、侧刃等；

压料、出件、卸料零部件：

压料板、卸料板、推件与顶件装置等；

结构零件——在模具的制造和使用中起装配、安装作用，以及制造和使用中起导向作用的零件。

导向零件：

导柱、导套、导板、导筒等；

固定零件：

上、下模座、模柄、凸、凹模固定板、垫板、限位器等；

紧固及其他零件：

螺钉、销钉、键、弹簧、橡胶等。

弯曲：

将板料、型材、管材或棒料等按设计要求弯成一定的角度和一定的曲率，形成所需形状零件的冲压工序。

应变中性层：

从外层的拉伸过渡到内层的压缩，由于板料的连续性，期间必有一层纤维长度在弯曲前后保持不变，此层称为应变中性层。

应变中性层：

从主应力分布图来看，在某一纤维层上应力不连续，和有突变，为一高峰值，这个应力不连续的纤维层即为应力中心层。

应力中性层位置：

应力中性层的半径ρ可以根据该层上内外区径向应力相等的条件求得：

ln（R/ρ）=ln（ρ/r）

由此得出：

当r/t＞5时应力中性层上径向应力的极大值|ρmax|＜0.1s，认为应力中性层与毛坯中心层重合。

当r/t＜5时、ρ的大小和在毛坯厚度上的分布的影响是显著的，而应力中性层从中心层向曲率中心方向移动。

若R=r+t，取中心层ρ0=（R+r）/2，则可以得出应力中性层自中心层移动的相对值C：

应变中性层的位置：

板料弯曲时应变中性层的长度始终是不变化的，故可根据弯曲后应变中性层的长度来确定弯曲件的毛坯长度。

根据变形前后体积不变得：

中性层位置ρ0与板料厚度t、弯曲半径r及变薄系数有关，而又受制于r/t。

当弯曲变形量很小，即r/t4时，=1，ρ0＝r+t/2,即中性层位于板厚中心。

随着弯曲的进行，r／t变小,＜1，ρ0＜r+t/2,中性层向弯曲内侧移动。

r/t越小，中性层的内移量越大。

最小相对弯曲半径：

防止外层纤维拉裂的极限弯曲半径，称为最小弯曲半径

影响最小相对弯曲半径rmin/t的因素：

1、材料的力学性能：

材料的塑性越好，弯曲半径越小。

2、板料的纤维方向：

板材具有方向性，顺着纤维方向（轧制方向）的塑性指标大于垂直于纤维方向的指标。

因此当弯曲件的折弯线与板料纤维方向相垂直时，最小相对弯曲半径rmin/t的数值最小；

3、板料的表面质量和侧边质量

4、零件的弯曲角α

5、板料的厚度：

薄料比厚料可有更小的r/t

回弹：

在外力作用下，板料产生的弯曲总变形由塑性变形和弹性变形两部分组成。

卸载后弹性变形消失。

引起弯曲件脱模后，弯曲角和弯曲半径与模具不一致的现象，称为弯曲回弹。

影响弯曲件回弹量的因素：

1．材料的力学性能：

回弹角的大小，与材料的屈服极限成正比，与弹性模量E成反比。

2．相对弯曲半径r/t：

r/t越大，变形程度越小，板料中性层两侧的纯弹性变形区以及塑性变形区总变形中的弹性变形比重增大，回弹Δα就大。

3．弯曲方式：

自由弯曲回弹量最大。

在校正弯曲时，校正力越大，回弹值越小。

4．弯曲角α：

弯曲角α越大故回弹值Δα也越大。

5．形状复杂的弯曲件若一次弯成，回弹小。

6．其它影响因素：

板料与模具表面的摩擦（如较小的模具间隙Z/t）。

摩擦在大多数弯曲情况下，可以增大变形区的拉应力，使板料内外区应力趋于一致（同号应力），所以回弹值小。

但摩擦形成的拉应力有可能使板料外侧表面拉裂或使工件表面擦伤。

减小回弹的措施：

1，弯曲区压制加强筋，校正弯曲代替自由弯曲

2，采用补偿法，改变变形区的应力特点，

3，采用拉弯法减小回弹

拉深：

是指利用拉深模具将冲裁好的平板毛坯压制成各种开口的空心工件，或将已制成的开口空心件加工成其他形状空心件的一种冲压加工方法。

拉深也叫拉延

拉深时毛坯各部分的应力和应变状态：

1．平面凸缘部分——主要变形区

2．凹模圆角部分—过渡区

3．筒壁部分——传力区

4．凸模圆角部分——过渡区

5．圆筒底部——小变形区

拉深件平面凸缘部分在切向压应力作用下会产生“起皱”，“危险断面”则可能出现拉裂，所以拉深中主要破坏失稳形式是起皱和拉裂。

起皱：

拉深时凸缘变形区的每个小扇形块在切向均受到σ3压应力的作用。

当σ3超过扇形块所能承受的临界压应力时，因压缩失稳拱起。

凸缘变形区沿切向就会形成高低不平的皱折，这种现象就叫起皱。

起皱主要决定的因素：

1．凸缘部分材料的相对厚度：

凸缘部分的相对料厚，即：

t/（Dt-d），相对料厚越大，即变形区较窄较厚,因此抗失稳能力强，稳定性好，不易起皱。

2．切向压应力σ3的大小：

σ3的值决定于变形程度，变形程度越大，需要转移的剩余材料越多，加工硬化现象越严重，则σ3越大，就越容易起皱。

3．材料的力学性能：

板料的屈强比σs/σb小，则屈服极限小，变形区内切向压应力也相对减小，因此板料不容易起皱。

4．凹模工作部分几何形状：

与普通的平端面凹模相比，锥形凹模允许用相对厚度较小的毛坯而不致起皱。

拉裂：

拉深件由于拉深时的筒壁传力区拉应力超过了危险断面处材料的抗拉强度极限。

硬化：

拉深时变形不均匀，因而拉深后拉深件硬度分布也是不均匀的，由工件底部向口部是逐渐增加的。

从工艺角度看工件底部硬化要大，而口部硬化要小才有利。

防止拉裂措施：

根据板材成形性能，采用适当的拉深比和压边力；增加凸模表面粗糙度；改善凸缘部分的润滑条件；合理设计模具工作部分形状；选用拉深性能好的材料等

求出毛坯尺寸：

设毛坯的直径为D，

对于上式，若毛坯的厚度t<1mm，以外径和外高或内部尺寸来计算。

若毛坯的厚度t≥1mm，则各个尺寸应以零件厚度的中线尺寸代入进行计算。

（公式P111）

拉深系数：

是指拉深后圆筒形件的直径与拉深前毛坯（或半成品）的直径之比。

工件的直径dn与毛坯直径D之比叫总拉深系数，即工件所需要的拉深系数。

影响极限拉深系数的因素：

（1）材料方面：

屈强比σs/σb越小、材料的厚向异性系数r和硬化指数n大时易于拉深，可以采用较小的拉深系数；材料的相对厚度大时,凸缘抵抗失稳起皱的能力增强，故极限拉深系数可减小。

（2）模具方面：

模具间隙小时，材料进入间隙后的挤压力增大，摩擦力增加，拉深力大，故极限拉深系数取较大值。

（3）拉深条件：

拉深时若不用压边圈，变形区起皱的倾向增加，故极限拉深系数应增大。

第一次拉深时材料还没硬化，塑性好，极限拉深系数可小些。

总之凡是能增加筒壁传力区危险断面的强度，降低筒壁传力区拉应力的因素，均会使极限拉深系数减小；反之，将使极限拉深系数增加。

理论上根据拉深时材料的拉应力不应超过危险断面强度，可求出第一次理想极限拉深系数，其值大约为0.4。

即在理想情况下毛坯直径不能大于工件直径的二倍半，否则就拉破

 拉深次数的确定：

（1）判断能否一次拉出

若m总＞m1，说明拉深该工件的实际变形程度比第一次容许的极限变形程度要小，所以工件可以一次拉成。

若m总＜m1，则需要多次拉深才能制得零件。

非直壁旋转体零件拉深特点：

1、变形区的位置不仅仅位于压边圈下，毛坯的中间部分也参与了变形。

2、球形件拉深时，起皱不仅可能在凸缘部分产生（即外皱），也可能在中间部分产生

3、锥形零件的拉深，除具有凸模接触面积小、压力集中