沖壓工藝
靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力,使之產生塑性變形或分離,從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的成形加工方法。沖壓和鍛造同屬塑性加工(或稱壓力加工),合稱鍛壓。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。全世界的鋼材中,有60~70%是板材,其中大部分經過沖壓制成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片,鍋爐的汽包,容器的殼體,電機、電器的鐵芯矽鋼片等都是沖壓加工的。機器機表、傢用電器、自行車、辦公機械、生活器皿等產品中,也有大量沖壓件。
沖壓 sheet metal foming;stamping利用模具在壓力機上將金屬板材制成各種板片狀零件和殼體、容器類工件,或將管件制成各種管狀工件。這類在冷態進行的成型工藝方法稱為冷沖壓,簡稱沖壓。按沖壓加工溫度分為熱沖壓和冷沖壓。前者適合變形抗力高,塑性較差的板料加工;後者則在室溫下進行,是薄板常用的沖壓方法。它是金屬塑性加工(或壓力加工)的主要方法之一,也隸屬於材料成型工程技術。
沖壓所使用的模具稱為沖壓模具,簡稱沖模。沖模是將材料(金屬或非金屬)批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關重要,沒有符合要求的沖模,批量沖壓生產就難以進行;沒有先進的沖模,先進的沖壓工藝就無法實現。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素,隻有它們相互結合才能得出沖壓件。
工藝分類
沖壓主要是按工藝分類,可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁,其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離,同時保證分離斷麵的質量要求(表1)。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發生塑性變形,制成所需形狀和尺寸的工件。在實際生產中,常常是多種工序綜合應用於一個工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。
分離工序(沖裁)
是使用模具分離材料的一種基本沖壓工序,它可以直接制成平板零件或為其他沖壓工序如彎曲、拉深、成形等準備毛坯,也可以在已成形的沖壓件上進行切口、修邊等。沖裁廣泛用於汽車、傢用電器、電子、機器機表、機械、鐵道、通信、化工、輕工、紡織以及航空航天等工業部門。沖裁加工約占整個沖壓加工工序的50%~60%。[2]
成形工序
彎曲:將金屬板材、管件和型材彎成一定角度、曲率和形狀的塑性成型方法。彎曲是沖壓件生產中廣泛采用的主要工序之一。金屬材料的彎曲實質上是一個彈塑性變形過程,在卸載後,工件會產生方向的彈性恢復變形,稱回彈。回彈影響工件的精度,是彎曲工藝必須考慮的技術管件。[1]
拉深:拉深也稱拉延或壓延,是利用模具使沖裁後得到的平板坯料變成開口的空心零件的沖壓加工方法。 用拉深工藝可以制成筒形、階梯形、錐形、球形、盒形和其他不規則形狀的薄壁零件。如果與其他沖壓成形工藝配合,還可制造形狀極為復雜的零件。在沖壓生產中,拉深件的種類很多。由於其幾何形狀特點不同,變形區的位置、變形的性質、變形的分佈以及坯料各部位的應力狀態和分佈規律有著相當大的、甚至是本質的差別。所以工藝參數、工序數目與順序的確定方法及模具設計原則與方法都不一樣。各種拉深件按變形力學的特點可分為直壁回轉體(圓筒形件)、直壁非回轉體(盒形體)、曲麵回轉體(曲麵形狀零件)和曲麵非回轉體等四種類型。
拉形是通過拉形模對板料施加拉力,使板料產生不均勻拉應力和拉伸應變,隨之板料與拉形模貼合麵逐漸擴展,直至與拉形模型麵完全貼合。拉形的適用對象主要是制造材料具有一定塑性,表麵積大,曲度變化緩和而光滑,質量要求高(外形準確、光滑流線、質量穩定)的雙曲度蒙皮。拉形由於所用工藝裝備和設備比較簡單,故成本較低,靈活性大;但材料利用率和生產率較低。
旋壓是一種金屬回轉加工工藝。在加工過程中,坯料隨旋壓模主動旋轉或旋壓頭繞坯料與旋壓模主動旋轉,旋壓頭相對芯模和坯料作進給運動,使坯料產生連續局部變形而獲得所需空心回
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