【文章內(nèi)容簡介】 形的部分。 兩次彎成的彎曲件 三次彎曲成的彎曲件 (3) 單面不對(duì)稱幾何形狀的彎曲件，可以采用成對(duì)彎曲成形，彎曲后再切開。 對(duì)稱彎曲(4) 對(duì)于批量大、尺寸較小的彎曲件，為了提高生產(chǎn)率，可以采用連續(xù)模彎曲工序設(shè)計(jì)。 連續(xù)模彎曲工序設(shè)計(jì) 彎曲件工藝性分析 彎曲件的結(jié)構(gòu)應(yīng)具有良好的工藝性，這樣可簡化工藝過程，并可提高彎曲件的公差等級(jí)。彎曲件的工藝性分析是根據(jù)彎曲過程的變形規(guī)律，并總結(jié)彎曲件實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)而提出的。上述最小彎曲半徑和彎曲件回彈的論述是彎曲件工藝性分析的重要內(nèi)容。現(xiàn)對(duì)彎曲件工藝性要求分述如下[27]。其值不能小于材料的許可最小彎曲半徑，否則會(huì)產(chǎn)生拉裂。若工件要求的彎曲半徑很小或清角時(shí)，可分兩次彎曲：第一次彎成較大的彎曲半徑，然后退火；第二次再根據(jù)工件要求的彎曲半徑進(jìn)行彎曲。此外，也可采用熱彎或預(yù)先沿彎曲區(qū)內(nèi)側(cè)開出槽口()后再進(jìn)行彎曲。當(dāng)彎曲較小的直壁高度時(shí)，采用此法較為適宜[27]。 在彎曲區(qū)內(nèi)側(cè)開出槽口彎曲件形狀應(yīng)對(duì)稱，彎曲半徑左右應(yīng)一致，以保證板料不會(huì)因摩擦阻力不均勻而產(chǎn)生滑動(dòng)．造成工件偏移．。若工件不對(duì)稱時(shí)，為了阻止板料偏移，在設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)考慮增設(shè)壓料板，或增加工藝定位孔。有時(shí)為了使毛坯在彎曲模內(nèi)定位準(zhǔn)確，特別在對(duì)毛坯進(jìn)行多道工序彎曲時(shí)．也需要在彎曲件上設(shè)計(jì)出工藝定位孔，[27]。 彎曲件形狀對(duì)對(duì)彎曲過程影響 彎曲件上的工藝孔彎曲件形狀要力求簡單，某些帶缺口的彎曲件，缺口只能安排在彎曲成形之后切去。首先將切口沖出，彎曲時(shí)切口處會(huì)發(fā)生叉口現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)難以成形。 帶缺口的彎曲件對(duì)于帶孔的彎曲件，若先沖好孔再將毛坯彎曲，則孔的位置應(yīng)處于彎曲變形區(qū)外()，否則孔要發(fā)生變形?？走呏翉澢霃絉中心的距離B與材料厚度有關(guān)，通常為當(dāng)t2mm時(shí),Bt；當(dāng)t2mm時(shí)B2t。 若不能滿足上述規(guī)定，而且孔的公差等級(jí)要求較高時(shí)，須彎曲成形后再?zèng)_孔。 帶孔的彎曲件 如果工件的結(jié)構(gòu)允許，可以在工件彎曲變形區(qū)上預(yù)先沖出工藝孔或工藝槽，以改變變形范圍，即使工藝孔變形，可以保持所需的孔不產(chǎn)生變形。(a)所示的是一般工藝孔，(b)為月牙形工藝孔[27]。 在彎曲變形區(qū)上預(yù)沖工藝孔在工件彎曲90176。時(shí)，為了保證彎曲件直邊平直，其直邊高度并不應(yīng)小于2t，最好大于3t。若H＜2t，在彎曲成形過程中，不能產(chǎn)生足夠的彎矩。對(duì)較厚的樹料則需預(yù)先壓槽再彎曲()，此時(shí)最小彎曲半徑可以減小，或增加彎邊高度，彎曲后再切掉多余部分。 彎曲件直邊高度過小時(shí) 預(yù)先沖出工藝槽或需先壓槽 工藝孔的彎曲件 (a)和(c)所示的彎曲件在彎曲變形時(shí)容易將材料撕裂。為了防止這種情況發(fā)生，應(yīng)在毛坯上先沖出工藝槽或工藝孔，(b)和(d) [27]。 拉深成形 拉深是指將平板毛坯或杯形毛坯在凸模作用下拉入凹模型腔形成開口空心零件的成形工藝方法（)。拉深也稱壓延．是鈑金成形的基礎(chǔ)性工藝。 拉深過程示意圖用拉深成形可以制成簡形，階梯形、錐形、半球形、盒形和其它不規(guī)則形狀的立體空心零件。拉深零件的尺寸范圍很寬，直徑小至1mm，大至23m．。拉深加工的對(duì)象廣泛，材料品種繁多。因此，在日用品、電器元件、機(jī)械零件、飛機(jī)結(jié)構(gòu)件和汽車零件的成形中，有著廣泛的應(yīng)用。 典型拉深件外形示意圖拉深有多種形式。按照零件的外形，拉深可劃分為筒形件、錐形件、半球形件、階梯形件、盒形件和復(fù)雜形狀零件拉深。按照工序數(shù)，拉深可劃分為單次和多次拉深。按照材料變形情況，拉深可劃分為正拉深、反拉深、變薄拉深和特種拉深等。在各種拉深成形工藝中，筒形件拉深是最基本的拉深方法[28]。 圓筒形件拉深時(shí)材料的變形分析。凸、凹模工作部分帶圓角，凸模和凹模之間的單側(cè)間隙稍大于板料厚度。直徑D的平板毛坯在凸模的作用下，逐漸地被拉入凹模形成圓筒。 圓筒形件拉深 圓筒形件拉深時(shí)材料 過程示意圖 的分區(qū)及應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài) 按照材料的變形和受力情況，拉深過程中的任一時(shí)刻，工件材料可以劃分為五個(gè)區(qū)，即凸緣區(qū)I、簡壁區(qū)Ⅲ、筒底區(qū)Ⅴ、凹模圓角Ⅱ和凸模圓角區(qū)Ⅳ()。各區(qū)材料的變形和受力狀態(tài)不同，分析于下。 拉深過程中，凸緣區(qū)材料不斷拉入凹模型腔形成筒壁。隨著凸緣區(qū)的不斷減小，筒壁高度逐漸增大。凸緣區(qū)是拉深材料的主要變形區(qū)，而壓縮變形是該區(qū)材料的主要變形特征。拉深過程任一瞬間()，凸緣上任一點(diǎn)處的周向工程應(yīng)變?yōu)? ()設(shè)拉深過程中板厚不變，則材料體積不變條件轉(zhuǎn)化為面積不變的關(guān)系。即 ()將式()代入式()，得 () 拉深時(shí)凸緣材料的變形凸緣材料的變形以壓縮為主，所以沒有拉裂之憂[29]。 凸緣材料經(jīng)過凹模圓角區(qū)拉入凹模型腔時(shí)．在凹模圓角處，材料除受徑向拉深外，同時(shí)產(chǎn)生塑性彎曲，使板厚減小。進(jìn)一步從凹模圓角區(qū)拉向筒壁時(shí)，又要被校直，即經(jīng)受反向彎曲。 圓筒側(cè)壁受軸向拉伸。筒壁區(qū)材料原為凸緣區(qū)的材料。經(jīng)過拉深變形后才形成簡壁，材料經(jīng)過程度較大的變形之后，產(chǎn)生顯著的應(yīng)變硬化效應(yīng)。在正常拉深條件下，筒壁僅僅傳遞凸模的作用力，變形甚微。 位于平底凸模端部的筒底區(qū)材料受平面拉伸，又由于凸模圓角處外摩擦的制約作用，這部分材料受力不大、因而變形也不大。筒底區(qū)材料在拉深過程中保持基本穩(wěn)定狀態(tài)[27]。、凸耳及回彈拉深過程中．材料經(jīng)過塑性變形從凸緣轉(zhuǎn)化為筒壁，從而產(chǎn)生了應(yīng)變硬化效應(yīng)。由于變形不均勻，各處材料的硬化程度自然也不均勻。硬化效應(yīng)提高了筒壁材料的承載能力。拉深后的筒形件上，從凸模圓角區(qū)向外緣，應(yīng)變硬化程度逐漸增加，相對(duì)來說，凸模圓角區(qū)材料的硬化效應(yīng)較小。 拉深凸耳 由于金屬板料的面內(nèi)各向異性。凸耳的數(shù)量有2，4，6和8個(gè)，視材料的異性情況而定。板料在軋制過程中，沿板面內(nèi)各個(gè)方位形成了不同的顆粒狀況和組織結(jié)構(gòu)，從而使各個(gè)方向的變形能力不同，對(duì)應(yīng)的r值大小也不同。在拉深過程中，工件凸緣上，r值較大的方位板厚變化小(即小)，r值較小的方位板厚變化大，從而使r值較大的方位成形后零件筒壁高度較高。各方位高度不同，在宏觀上形成了凸耳。凸耳的高度和位置與r有關(guān)。 拉深成形零件口部出現(xiàn)凸耳，使零件邊緣不齊，影響零件的成形質(zhì)量，必須增加去除凸耳的修邊工序。如前所述，拉深件凸緣區(qū)的變形以塑性壓縮變形為主。由于塑性變形總是伴有彈性變形。所以拉深結(jié)束后，工件會(huì)因卸載而產(chǎn)生回彈，通常，回彈將使拉深件筒口直徑擴(kuò)大?；貜椀拇笮∵€受到拉深凸模和凹模之間間隙大小的影響。因此，拉深凸模需要將零件完全從凹模中頂出，否則零件會(huì)卡死在凹模模膠內(nèi)[40]。 典型沖壓件工序工藝規(guī)程制定 汽車彈簧座的成形工藝()材料：SPCD，08F 料厚：t＝加工工序：(1) 下條料(163L——原始板料的邊長，mm)；(2) 落料φ157；(3) 拉深φ8048；(4) ；(5) 切邊φ90；(6) 沖孔φ64(圖中未畫出)；(7) 去毛刺；(8) 發(fā)藍(lán)。拉探特點(diǎn)：這是帶法蘭圓筒形件的拉深。(以下計(jì)算考慮料厚)拉深系數(shù)===；==；==。查表58,得[m]=,查圖522，得=,而==,顯然m ≯[m]，=，表明一次拉深成形困難。如果采用拉深性能較好的SPCD材料，可以一次拉深成形，廢品率較低；但如果采用拉深性能較差的08F，廢品率則高達(dá)50%[40]。 寬法蘭件的拉深工序尺寸計(jì)算按拉料厚中心線計(jì)算，t＝，材料為低碳鋼[3]。(1) =76，==，取修邊余量=[3]。(2) 計(jì)算毛坯直徑考慮修邊余量后，=76+2=80。所以，毛坯直徑為==≈110(3) 確定一次拉深成功的可能性零件的尺寸關(guān)系為==，==，100==，===查圖522或表58[34]，可知該零件不能一次拉深成形[3]。(4) 拉深次數(shù)及各次拉深的拉深系數(shù)由圖522可見，當(dāng)d=53時(shí)，兩側(cè)曲線查得的相對(duì)高h(yuǎn)/d近似相等，故暫定第一次拉深直徑=53() 。以后各次的拉深系數(shù)可由表51查得，[]=，[]=，[]=[3]。按極限拉深系數(shù)計(jì)算的各次拉深工序后半成品的直徑分別為=[]=53=40=[]=40=31 =[]=31=2526對(duì)上述各拉深系數(shù)做適當(dāng)調(diào)整，得=，=，=，=，則 ==110=54==54=41==41=32==32=26(5) 由表53查得各次拉深工序后半成品的圓角半徑分別為==20==12==7==3(6) 為了保證第一次拉深時(shí)成形的發(fā)藍(lán)的外徑在后續(xù)的拉深工序中不再收縮，將第一次拉入凹模的毛坯面積加大5%，第二、第二道工序分別增大3%%(為了簡化計(jì)算，用零件總面積代替零件拉入凹模部分的面積，由此產(chǎn)生的誤差并不大) [3]。重新計(jì)算毛坯直徑及第二、第三道拉深的假想毛坯直徑，它們分別為===113 ===112 ===111(7) 核算第一次的拉深高度=()+()+()=/=，此值大于由圖522查得的數(shù)值，可以實(shí)現(xiàn)這一拉深高度。(8) 計(jì)算以后各次的拉深高度計(jì)算結(jié)果列表如下：拉深次數(shù)拉深直徑拉深高度凸模與凹模的圓角半徑123456433428582012733沖壓常用原材料沖壓用原材料主要是各種金屬與非金屬板材。金屬板料包括各種黑色金屬與有色金屬板材。雖然在沖壓生產(chǎn)中所用金屬板材的種類很多，但用量最多的原材料主要是鋼板、不銹鋼板、鋁合金板及各種復(fù)合金屬板[7]。 普通鋼板鋼板是沖壓生產(chǎn)中應(yīng)用數(shù)量最多的原材料，它用于汽車、拖拉機(jī)、火車車輛等交通工具以及電器、石油化工機(jī)械、建筑等多種工業(yè)產(chǎn)品。由于產(chǎn)品使用目的與功能要求不同，在沖壓生產(chǎn)中所用的鋼板種類與形式也各不相同[8]。1． 熱軋鋼板熱軋鋼板的供應(yīng)狀態(tài)有兩種形式。經(jīng)熱軋后直接供應(yīng)的鋼板、表面有厚度為10m左右的黑色氧化皮。氧化皮脆而硬，在沖壓成形中，尤其是在剝落時(shí)，可能損壞模具。為了克服這個(gè)問題，鋼鐵廠也提供經(jīng)酸洗等表面處理去除氧化皮的熱軋鋼板。這種鋼板表面粗糙，但也有利于潤滑的優(yōu)點(diǎn)，可用于成形工序。熱軋鋼板不具有冷軋鋼板的織構(gòu)組織，所以它的沖壓性能不如冷軋鋼板。另一方面，熱軋鋼板的厚度與性能波動(dòng)大，對(duì)沖壓加工也是不利的。除化學(xué)成分外，晶粒度的大小對(duì)強(qiáng)度、n值等也有影響。生產(chǎn)中也常用控制晶粒度的方法，對(duì)熱軋鋼板的性能做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。由于熱軋鋼板的價(jià)格便宜，現(xiàn)在鋼鐵企業(yè)也在開發(fā)沖壓性能好、可用于深拉深成形的熱軋鋼板。2． 冷軋鋼板冷軋鋼板表面質(zhì)量好、沖壓性能優(yōu)異，而且板材的各種性能和厚度精度等都相當(dāng)穩(wěn)定，所以它是沖壓生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛的原材料。調(diào)整冷軋鋼板的化學(xué)成分、控制冶煉、熱軋、冷軋與退火過程，可以得到具有各種不同性能的冷軋鋼板。冷軋鋼板的主要特點(diǎn)是，利用軋制中的變形與退火中的再結(jié)晶處理方法，可獲得r值增大的織構(gòu)組織，改善冷軋鋼板的拉深性能、曲面零件成形時(shí)的貼模性能等沖壓性能。由于冷軋鋼板有相當(dāng)多具有特殊性能的鋼種與牌號(hào)，所以這個(gè)表只能對(duì)一般的冷軋鋼板與熱軋鋼板提供一個(gè)概念上的對(duì)比。 冷軋鋼板與熱軋鋼板的對(duì)比對(duì)比項(xiàng)目熱軋鋼板冷軋鋼板表面粗糙度Ry/μm20~25~25厚度公差/mm177。(~)177。(~)均勻伸長率δ(%)27~3537~42厚度方向性系數(shù)r值~~ 高強(qiáng)度鋼板 提高鋼板的強(qiáng)度，可以在保證鋼板構(gòu)件強(qiáng)度與剛度要求的條件下降低所使用鋼板的厚度，從而降低結(jié)構(gòu)的重量與成本[18]。高強(qiáng)度鋼板在汽車工業(yè)的應(yīng)用較多，而且為了適應(yīng)各種構(gòu)件在強(qiáng)度、韌性與成形方面的要求，目前已有多種高強(qiáng)度鋼板成功地應(yīng)用于汽車工業(yè)（代替普通鋼板），使汽車的自重與成本都有所降低。一般的高強(qiáng)度鋼板的抗拉強(qiáng)度是350500MPa，但有些鋼鐵企業(yè)已經(jīng)開發(fā)了強(qiáng)度達(dá)1000MPa的所謂高強(qiáng)度鋼板。目前已經(jīng)用于生產(chǎn)的高強(qiáng)度鋼板，有下面幾種[18]。(1) 加磷高強(qiáng)度鋼板是固溶強(qiáng)化型的高強(qiáng)度鋼板，它在汽車工業(yè)中的應(yīng)用較早，也比較成熟。(2) BH硬化型高強(qiáng)度鋼板具有十分良好的近于低碳鋼板的沖壓性能。但在沖壓成形后，經(jīng)噴漆和低溫烘烤，它的強(qiáng)度因BH型硬化而提高，成為高強(qiáng)度鋼板。(3) 雙相高強(qiáng)度鋼具有軟的鐵素體與硬的馬氏體組織，所以它同時(shí)具有較高的強(qiáng)度和較好的塑性。目前這種鋼板主要用于汽車結(jié)構(gòu)件，如立柱、底盤中的構(gòu)件等。 表面處理鋼板為了防止鋼板制件在使用過程中的腐蝕，鋼板在冷軋或熱軋后，經(jīng)電鍍或在450500176。C耐腐蝕的金屬熔液中進(jìn)行熱浸鍍加工，制成表面處理鋼板。常用的有鍍錫鋼板、鍍鋅鋼板和鍍鋁鋼板[19]。由于表面處理鋼板的鍍層厚度很小，所以它對(duì)沖壓性能的影響不大。表面處理鋼板的沖壓性能與表面處理前大致相同。但是，由鍍層表面摩擦性能不同引起的對(duì)沖壓成形過程的影響，有時(shí)是不可忽視的，尤其是在采用拉深筋等靠摩擦阻力控制沖壓件的成形時(shí)，表面摩擦條件就可能對(duì)沖壓成形的成敗起決定的作用。加藤俊之的研究結(jié)果表明：當(dāng)表面處理鋼板的摩擦系數(shù)增大時(shí)，試驗(yàn)用的某個(gè)汽車覆蓋件的可成形范圍有一定程度的縮小，也就是說對(duì)成形條件與參數(shù)的要求趨于嚴(yán)格[20]。 復(fù)合鋼板復(fù)合金屬板是利用軋制復(fù)合或其他復(fù)合方法（如爆炸復(fù)合法等），把兩種金屬板復(fù)合成牢固接合在一起的雙層或三層板材。通常都是在厚度較大（相對(duì)敷層板）的基板表面復(fù)合以厚度較薄的敷層板。復(fù)合板兼有它組成的組分板材金屬的兩種性質(zhì)（力學(xué)性能與物理性能），可以認(rèn)為它是一種功能性材料。為了適應(yīng)不同的用途與要求，在沖壓加工中應(yīng)用多種復(fù)合板材，常用的有：鋼銅復(fù)合板、鋼鋁復(fù)合板、鋼不銹鋼復(fù)合板、不銹鋼鋁復(fù)合板等