【正文】 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。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。生產(chǎn)中也常用控制晶粒度的方法，對熱軋鋼板的性能做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。另一方面，熱軋鋼板的厚度與性能波動(dòng)大，對沖壓加工也是不利的。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。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。1． 熱軋鋼板熱軋鋼板的供應(yīng)狀態(tài)有兩種形式。 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。金屬板料包括各種黑色金屬與有色金屬板材。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。以后各次的拉深系數(shù)可由表51查得，[]=，[]=，[]=[3]。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]。(1) =76，==，取修邊余量=[3]。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]。(以下計(jì)算考慮料厚)拉深系數(shù)===；==；==。 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)?；貜椀拇笮∵€受到拉深凸模和凹模之間間隙大小的影響。由于塑性變形總是伴有彈性變形。 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。各方位高度不同，在宏觀上形成了凸耳。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，對應(yīng)的r值大小也不同。 拉深凸耳 由于金屬板料的面內(nèi)各向異性。硬化效應(yīng)提高了筒壁材料的承載能力。、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)。 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。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)。 圓筒側(cè)壁受軸向拉伸。 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。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。隨著凸緣區(qū)的不斷減小，筒壁高度逐漸增大。各區(qū)材料的變形和受力狀態(tài)不同，分析于下。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。 圓筒形件拉深時(shí)材料的變形分析。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。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。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。拉深零件的尺寸范圍很寬，直徑小至1mm，大至23m．。拉深也稱壓延．是鈑金成形的基礎(chǔ)性工藝。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]。對較厚的樹料則需預(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。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。(a)所示的是一般工藝孔，(b)為月牙形工藝孔[27]。 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。 帶缺口的彎曲件對于帶孔的彎曲件，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。 彎曲件形狀對對彎曲過程影響 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。若工件不對稱時(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。當(dāng)彎曲較小的直壁高度時(shí)，采用此法較為適宜[27]。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?，F(xiàn)對彎曲件工藝性要求分述如下[27]。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。 對稱彎曲(4) 對于批量大、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)。彎曲時(shí)，應(yīng)先彎外角，后彎內(nèi)角，前次彎曲必須考慮使后次彎曲有可靠的定位，后次彎曲不能影響前次成形的部分。 形狀對稱與不對稱彎曲件 (1) 形狀簡單的彎曲件，如v形、u形、z形等，可以一次彎曲成形()。對于r/t較小的彎曲件，由于板厚有明顯的變薄現(xiàn)象，按照體積不變條件．必然造成板料長度的增加[27]。 (a) 窄板彎曲；(b) 寬板彎曲 彎曲的應(yīng)力、應(yīng)變分析及翹曲 (5) 彎曲后板料長度增加。(a)。寬板彎曲時(shí)，寬度方向的變形受到材料之間的相互約束，不能自由流動(dòng)，因此橫斷向變化較小，仍接近于矩形．僅朽：兩端可能出現(xiàn)翹曲，即端面寬度方向內(nèi)凹。 彎曲前后坐標(biāo)網(wǎng)格的變化 變薄系數(shù)η的值r/t12510η1 (4) 板料相對寬度(b是板料的寬度)對彎曲變形區(qū)的變形有很大的影響。變薄后的厚度t=，1．其中稱為變薄系數(shù)，它表示了材料在彎曲后的變形程度。(3) 相對彎曲半徑r/t較小時(shí)，變形區(qū)在變形后產(chǎn)生變薄現(xiàn)象。 (2) 在變形區(qū)內(nèi)，外區(qū)的正方形網(wǎng)格面積增大，表示材料受切向拉伸作用而伸長(bbbb)；內(nèi)區(qū)的正方形網(wǎng)格面積減小，表示材料受切向壓縮作用而縮短(aaaa)。： (1) 彎曲件的變形區(qū)主要在圓角部分，此處的四方形網(wǎng)格變成了扇形。因此，當(dāng)彎曲件的彎曲線與板料的纖維方向垂直時(shí)，其最小彎曲半徑要比彎曲線平行于纖維方向時(shí)小，[27]。 供給生產(chǎn)用的板料，其機(jī)械性能在板面內(nèi)的各方向并不相同，表現(xiàn)出各向異性。使彎曲件外層纖維不發(fā)生斷裂的內(nèi)圓角半徑的極限值，稱其為最小彎曲半徑影響最小彎曲半徑數(shù)值的主要因素有 材料塑性愈好，應(yīng)變硬化指數(shù)n愈大，愈不易出現(xiàn)局部的集中變形，因而有利于提高成形極限，最小彎曲半徑也愈小。當(dāng)相對彎曲半徑小到一定程度后，毛料外層纖維的切向應(yīng)變將因超過材料的許可變形程度而斷裂。(a)彈性彎；(b)彈塑性彎曲；(c)純線性硬化彎曲； (d)純塑性彎曲；(e)冪函數(shù)硬化彎曲；(f)應(yīng)變分布 彎曲切向應(yīng)力的分布 最小彎曲半徑的選擇 設(shè)計(jì)彎曲件時(shí)，不僅要滿足使用上的要求，還必須考慮成形的可能性。(c)，(d)，(e)分別表示視材料為線性硬化、無硬化、冪函數(shù)硬化時(shí)切向應(yīng)力沿板厚的分布情況。3． 全塑性彎曲階段凸模繼續(xù)下壓，毛坯的彎曲變形區(qū)和彎曲半徑繼續(xù)減小，當(dāng)相對彎曲半徑r/t 200，彎曲變形區(qū)減至段((c))時(shí)，彈性變形層的厚度占板厚的比例已很小。對于常見的金屬材料，一般認(rèn)為當(dāng)相對彎曲半徑r/t＞200時(shí)，變形區(qū)板料中心附近處于彈性變形狀態(tài)的材料層厚度還處于相當(dāng)大的比例，彎曲變形處于彈—塑性變形階段。2． 彈—塑性變形階段隨著凸模繼續(xù)下壓，外彎曲力矩M繼續(xù)增大，當(dāng)M增大到某一數(shù)值時(shí)，內(nèi)、外表層的切向應(yīng)力首先達(dá)到材料的屈服應(yīng)力而進(jìn)入塑性狀態(tài)。這時(shí)，如果去掉外力矩，變形將隨之消失。 板材在V形模內(nèi)的校正彎曲過程彎曲變形過程是由彈性變形逐漸過渡到塑性變形，呈現(xiàn)出明顯的階段性。這是彎曲工藝與沖裁工藝(材料分離機(jī)理成形)在變形特性上的根本區(qū)別[3]。 彎曲變形機(jī)理利用壓力使板料產(chǎn)生塑性流動(dòng)、變形，從而形成具有一定曲率、一定角度的不封閉形狀零件的沖壓工藝過程稱為彎曲。先落料是為了以外輪廓定位進(jìn)行其他工序的沖裁，使基準(zhǔn)統(tǒng)一，減少定位誤差，避免過多地進(jìn)行尺寸轉(zhuǎn)換。③ 采用側(cè)刃定距時(shí)，側(cè)刃切邊工位在前，以便控制送料進(jìn)距。先沖孔的目的是為后續(xù)工序提供定位基準(zhǔn)。復(fù)合?？梢詻_裁尺寸較大的零件，；連續(xù)沖裁受壓力機(jī)臺(tái)面尺寸的限制，沖裁零件的尺寸較小，[2]。因此精度要求高的零件應(yīng)采用復(fù)合模進(jìn)行沖裁。連續(xù)沖裁時(shí)存在送料和定位誤差，當(dāng)有導(dǎo)正銷時(shí)，其精度略高，可達(dá)IT10—IT12級(jí)。復(fù)合沖裁因零件被頂?shù)侥＞吖ぷ髅嫔?，需用手或機(jī)械把它取走，生產(chǎn)率低于連續(xù)沖裁，操作不安全。究竟采用哪一種方式應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)率、零件的尺寸精度、尺寸大小、形狀復(fù)雜程度及模具制造條件等具體情況來考慮。工序組合可提高生產(chǎn)率，成本降低。工序數(shù)目主要取決于零件材料的性質(zhì)、幾何形狀的復(fù)雜程度和尺寸精度。 制定工藝方案的原則制定沖裁工藝的主要工作是確定工序的順序和工序組合、工序性質(zhì)與數(shù)目等。(2) 工件的尺寸與形狀：工件尺寸大、外形復(fù)雜、圓角半徑小時(shí)搭邊值取大(3) 材料厚度：厚料搭邊值取大一些。搭邊值過小，在沖裁過程中會(huì)被拉斷，妨礙順利送料，零件會(huì)產(chǎn)生毛刺，有時(shí)會(huì)拉入凸、凹模間隙中，損壞模具刃口，降低模具壽命。 搭邊值要合理確定。 排樣類型序號(hào)排樣類型排樣簡圖應(yīng)用情況有廢料無廢料或少廢料1直排比較簡單的方形、矩形2斜排橢圓形，十字、T字、г字、和角尺形件3對排梯形、三角形、半圓形、山字、п字形件4多排大批量生產(chǎn)中尺寸不太大的圓形，六角形5混合排材料計(jì)厚度均相同的兩種或兩種以上的工件6沖裁搭邊細(xì)而長的工件或?qū)挾染鶆虻陌辶现辉诠ぜ拈L度方向沖定形狀 搭邊值的確定 排樣時(shí)，工件之間以及工件與條料側(cè)邊之間留下的余料稱為搭邊。此外，在少、無廢料排樣中，一般采用單邊沖裁，也影響工件斷面質(zhì)量和模具壽命。采用少、無廢料排樣除節(jié)約原材料外，還可簡化模具結(jié)構(gòu)、降低沖裁力，但也存在著一些缺點(diǎn)，即工件質(zhì)量和精度較差，模具壽命較低。3)無廢料排樣工件與工件之間，以及工件與側(cè)邊之間均無搭邊廢料。工件與工件之間、工件與條料側(cè)邊之間都存在有搭邊廢料，．因?yàn)橛写钸?，這種排樣能保證沖裁質(zhì)量，模具壽命也長，但材料利用率低。但在選擇排樣方法時(shí)．除了材料利用率之外，還應(yīng)考慮到模具制造和使用是否方便、板料的纖維方向是否滿足后續(xù)工序要求等因素。進(jìn)行合理排樣的目的就是減少工藝廢料。廢料可分為兩部分，即工藝廢料和設(shè)計(jì)廢料(或稱結(jié)構(gòu)廢料)。衡量排樣經(jīng)濟(jì)性的標(biāo)準(zhǔn)是材料利用率，即沖裁件的實(shí)際有效面積與沖裁此工件所用板料面積A之比值[3] ()式中；——工件有效面積(mm)；A ——沖裁此工件所用的板料面積(mm)。(1)材料的經(jīng)濟(jì)利用 沖裁件在條料或板料上的布置方法叫排樣。選擇哪種方案較好所依據(jù)的原則就是：在保證產(chǎn)品精度和產(chǎn)量要求前提下、以最好的經(jīng)濟(jì)效益來確定所采用的工藝方案[6]。(a)所示的航空用電纜搭接片，除了從排樣分析材料利用率外，在工藝方案上還可有兩種選擇。(a)所示零件，在不影響使用條件下，只需對形狀稍加改進(jìn)，就可進(jìn)行無廢料沖裁，材料利用率可提高40％，生產(chǎn)率可提高一倍[5]。其它對沖裁件進(jìn)行工藝分析時(shí)，除了考慮上述的形狀、尺寸、精度、尺寸標(biāo)注和生產(chǎn)批量等主要因素外．還應(yīng)考慮沖裁件的厚度、板料性能、以及沖裁工序和其它工序(如彎曲、拉深等)之間的關(guān)系和相互影響。只有在大批量生產(chǎn)時(shí)，沖裁加工才能取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。沖裁時(shí)，為了防止凸模折斷或彎曲，沖孔尺寸不能太小[10]。如要求外形簡單、對稱，最好是由圓弧和直線組成，避免沖裁件上有過長的懸臂和窄槽，其寬度應(yīng)大于料厚t的兩倍。若能做到、表示該沖裁件的工藝性好；反之則差[17]。在技術(shù)方面，根據(jù)沖裁件產(chǎn)品圖紙，主要分析該沖裁件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素，檢查是否符合沖裁工藝的要求，在經(jīng)濟(jì)性方面，主要根據(jù)其產(chǎn)量和批量，分析產(chǎn)品成本，闡明采用沖裁工藝可取得的經(jīng)濟(jì)效益。E點(diǎn)——材料彎曲引起的拉應(yīng)力和凹模側(cè)壓引起的壓應(yīng)力的合成應(yīng)力和，應(yīng)力符號(hào)一般為正；凸模下壓引起軸向拉應(yīng)力[39]。C點(diǎn)——沿材料纖維方向?yàn)槔瓚?yīng)力，垂直于纖維方向?yàn)閴簯?yīng)力。為凸模側(cè)壓及材料彎曲引起的壓應(yīng)力；為彎曲引起的壓應(yīng)力與側(cè)壓引起的拉應(yīng)力的合成應(yīng)力；為凸模下壓引起的拉應(yīng)力。(4)沖裁時(shí)變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)板料由于受到上述外力的作用，會(huì)產(chǎn)生剪切、彎曲等各種變形，因此其變形區(qū)及臨域的應(yīng)力狀態(tài)是很復(fù)雜的，并且與變形過程有關(guān)。凸模和凹模刃口側(cè)面對板料剪切面施加的摩擦力分別為和，其方向與板料相對凸模相凹模的運(yùn)動(dòng)方向相反。因此自由沖裁時(shí)工件的不平整程度是有限度的。側(cè)壓力的合力和也將形成一個(gè)力矩，其方向與相反，并在沖裁瞬時(shí)與之保持平衡，即＝，以阻止板料進(jìn)一步彎曲變形。此彎矩使板料產(chǎn)生彎曲變形，造成凹?？谕獾陌辶仙下N，凸模端面下的板料下凹。正壓力的合力分別以與表示，顯然，兩者大小相等、方向相反。因此沖裁時(shí)凸模和凹模實(shí)際接觸板料的面積只限于刃口附近窄小的環(huán)形區(qū)域內(nèi)，其寬度約為料后的1/52/5。 沖裁力引起的應(yīng)力 力偶引起的應(yīng)力(3)沖裁時(shí)板料所受的外力在無壓料板的自由沖裁情況下。圖