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沖壓技術(shù)
第三單元 知識(shí)拓展
沖壓技術(shù)
沖壓與沖模概念。
沖壓，是在室溫下，利用安裝在壓力機(jī)上的模具，對(duì)材料施加壓力使其產(chǎn)生分離或塑形變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。
沖壓機(jī)
沖壓生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)
沖壓模具---在沖壓加工中，將材料加工成零件或半成品的一種特殊工藝裝備稱為沖壓模具，俗稱沖膜。
沖壓基本概念：
加工對(duì)象：主要金屬板材。
加工依據(jù)：板材沖壓成型性能主要是塑性。
加工設(shè)備：主要是壓力機(jī)。
加工工藝裝備：沖壓模具。
常用沖壓材料：
黑色金屬：
黑色金屬又稱鋼鐵材料，包括含鐵90%以上的工業(yè)純鐵，含碳2%～4%的鑄鐵，含碳小于2%的碳鋼，以及各種用途的結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、耐熱鋼、高溫合金、精密合金等。廣義的黑色金屬還包括鉻、錳及其合金。
有色金屬：
有色合金是以一種有色金屬為基體（通常大于50%），加入一種或幾種其他元素而構(gòu)成的合金。有色金屬通常指除去鐵（有時(shí)也除去錳和鉻）和鐵基合金以外的所有金屬。有色金屬可分為重金屬(如銅、鉛、鋅)、輕金屬(如鋁、鎂)、貴金屬(如金、銀、鉑)及稀有金屬(如鎢、鉬、鍺、鋰、鑭、鈾)。
非金屬材料：
沖壓生產(chǎn)三要素：
1.合理的沖壓工藝。
2.先進(jìn)的模具。
3.高效的沖壓設(shè)備。
沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)流程：
沖壓成型產(chǎn)品示例--日常用品
沖壓可以做什么？
高科技產(chǎn)品
沖壓工藝大致可分為分離工序和成形工序兩大類(lèi)。
（1）分離工序是在沖壓過(guò)程中使沖壓件與坯料沿一定的輪廓線相互分離，同時(shí)沖壓件分離斷面的質(zhì)量也要滿足一定的要求。
分離工序又包括落料、沖孔、切斷、切邊、切舌、剖切、整修、精沖等基本工序。
（2）成形工序是使沖壓坯料在不破壞的條件下發(fā)生塑性變形，并轉(zhuǎn)化成所要求的成品形狀，同時(shí)也應(yīng)滿足尺寸公差等方面的要求。
成型工序就是使材料具有一定的空間型體。例如彎曲、拉伸、翻邊等等，生活中彎曲件如們的活頁(yè)。拉伸件如金屬飯盒、金屬杯。
沖裁工藝
沖裁(blanking)是利用模具使板料產(chǎn)生分離的沖壓工序，包括落料、沖孔、切口、剖切、修邊等。用它可以制作零件或?yàn)閺澢⒗睢⒊尚蔚裙ば驕?zhǔn)備毛坯。從板料沖下所需形狀的零件(或毛坯)稱落料,在工件上沖出所需形狀孔(沖去的為廢料)稱沖孔。墊圈即由落料與沖孔兩道工序完成。 [1]
沖裁既然是分離工序，工件受力時(shí)必然從彈、塑性變形開(kāi)始，以斷裂告終。當(dāng)凸模下降接觸板料，板料即受到凸、凹模壓力面產(chǎn)生彈性變形，由于力矩的存在，使板料產(chǎn)生彎曲，即從模具表面上撓起，隨著凸模下壓，模具刃口壓人材料，內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)滿足塑性條件時(shí),產(chǎn)生塑性變形,變形集中在刃口附近區(qū)域。由此可知，塑性變形從刃口開(kāi)始，隨著切刃的深人,變形區(qū)向板料的深度方向發(fā)展、擴(kuò)大，直到在板料的整個(gè)厚度方向上產(chǎn)生塑性變形，板料的一部分相對(duì)于另一部分移動(dòng)。力矩將板料壓向切刃的側(cè)表面，故切刃相對(duì)于板料移動(dòng)時(shí)，這些力將表面壓平，在切口表面上形成光亮帶。當(dāng)切刃附近材料各層中達(dá)到極限應(yīng)變與應(yīng)力值時(shí)，便產(chǎn)生微裂，裂紋產(chǎn)生后,沿最大剪應(yīng)變速度方向發(fā)展，直至上、下裂紋會(huì)合，板料就完全分離。
彎曲工藝：
彎曲工藝是將板料、棒料、管料或型材等彎成一定形狀和角度零件的成形方法，是板料沖壓中常見(jiàn)的加工方法之一。在生產(chǎn)中彎曲件的形狀很多,如V 型件、U 型件、帽形件、圓弧型件等。這些零件可以在壓力機(jī)上用模具彎曲，也可以用專(zhuān)用彎曲機(jī)進(jìn)行折彎或滾彎。
板料彎曲最基本的形式是V型和U型彎曲。彎曲開(kāi)始時(shí)，凸凹模與板料是兩點(diǎn)接觸(在A.B處),凸模在A 處所施加的外力為F.凹模面上的B點(diǎn)處產(chǎn)生反力與此處外力構(gòu)成彎曲力矩，板料產(chǎn)生塑性變形。在彎曲過(guò)程中，隨著凸模逐漸進(jìn)人凹模，板料在凹模上的支承點(diǎn)B 將逐漸向模具中心移動(dòng)，即力臂逐漸變小由l。同時(shí)彎曲件的彎曲圓角半徑也逐漸減小由r 0變?yōu)閞1..rk.彎曲到一定程度時(shí)，板料與四模三點(diǎn)接觸.這之后凸模便把板料的直邊壓向凹模，形成五點(diǎn)甚至更多點(diǎn)接觸。最后，當(dāng)凸模在最低位置時(shí),板料的角部及直邊均受到凸模的壓力，彎曲件的圓角半徑和夾角完全與凸模吻合,彎曲過(guò)程結(jié)束。
拉深工藝是利用拉深模具將平板毛坯壓制成各種開(kāi)口的空心工件，或?qū)⒁阎瞥傻拈_(kāi)口空心件加工成其他形狀空心件的一種沖壓加工方法，拉深也叫拉延。
其形變過(guò)程是：隨著凸模的不斷下行，留在凹模端面上的毛坯外徑不斷縮小，圓形毛坯逐漸被拉進(jìn)凸、凹模間的間隙中形成直壁，而處于凸模下面的材料則成為拉深件的底，當(dāng)板料全部進(jìn)入凸、凹模間的間隙里是拉深過(guò)程結(jié)束，平面毛坯就變成具有一定的直徑和高度的杯形件。與沖裁模相比，拉深凸、凹模的工作部分不應(yīng)有鋒利的刃口，而具有一定的圓角，凸、凹模間的單邊間隙稍大于料厚。
用拉深工藝可以制得筒形、階梯型、球形、錐形、拋物線型等旋轉(zhuǎn)體零件。
常見(jiàn)金屬成型工藝：
刨削加工—是用刨刀對(duì)工件作水平相對(duì)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的切削加工方法，主要用于零件的外形加工。刨削加工的精度為IT9~IT7，表面粗糙度Ra為6.3~1.6um。
磨削加工—磨削是指用磨料，磨具切除工件上多余材料的加工方法。磨削加工是應(yīng)用較為廣泛的切削加工方法之一。
選擇性激光熔融—在一個(gè)鋪滿金屬粉末的槽內(nèi)，計(jì)算機(jī)控制著一束大功率的二氧化碳激光選擇性地掃過(guò)金屬粉末表面。在激光所到之處，表層的金屬粉末完全熔融結(jié)合在一起，而沒(méi)有照到的地方依然保持著粉末狀態(tài)。整個(gè)過(guò)程都需要在一個(gè)充滿惰性氣體的密封艙內(nèi)進(jìn)行。
選擇性激光燒結(jié)—是SLS法采用紅外激光器作能源，使用的造型材料多為粉末材料。加工時(shí)，首先將粉末預(yù)熱到稍低于其熔點(diǎn)的溫度，然后在刮平棍子的作用下將粉末鋪平;激光束在計(jì)算機(jī)控制下根據(jù)分層截面信息進(jìn)行有選擇地?zé)Y(jié)，一層完成后再進(jìn)行下一層燒結(jié)，全部燒結(jié)完后去掉多余的粉末，則就可以得到一燒結(jié)好的零件。目前成熟的工藝材料為蠟粉及塑料粉，用金屬粉或陶瓷粉進(jìn)行燒結(jié)的工藝還在研究之中。
金屬沉積—與“擠奶油”式的熔融沉積有些相似，但噴出的是金屬粉末。噴嘴在噴出金屬粉末材料的同時(shí)，還會(huì)一并提供高功率激光以及惰性氣體保護(hù)。這樣不會(huì)受到金屬粉末箱尺寸的局限，能直接制造出更大體積的零部件，而且也很適合對(duì)局部破損的精密零件進(jìn)行修復(fù)。
輥[gǔn]軋成型—輥軋成型方法是使用一組連續(xù)機(jī)架來(lái)把不銹鋼軋成復(fù)雜形狀。輥?zhàn)拥捻樞蚴沁@樣設(shè)計(jì)的，即：每個(gè)機(jī)架的輥型可連續(xù)使金屬變形，直到獲得所需的最終形狀。如果部件的形狀復(fù)雜，最多可用三十六個(gè)機(jī)架，但形狀簡(jiǎn)單的部件，三、四個(gè)機(jī)架就可以了。
模鍛—是指在專(zhuān)用模鍛設(shè)備上利用模具使毛坯成型而獲得鍛件的鍛造方法。此方法生產(chǎn)的鍛件尺寸精確，加工余量較小，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜生產(chǎn)率高。
模切—即下料工藝，將前制程成型后的薄膜定位在沖切模公模上，合模去除多余的材料，保留產(chǎn)品3D外形，與模具型腔相匹配。
模切制程-刀模—刀模下料工藝，將薄膜面板或線路定位在底板上，將刀模固定在機(jī)器上模板，利用機(jī)器下壓提供的力量控制刀鋒將材料切斷。他區(qū)別于沖切模的地方在于，切口更光滑；同時(shí)通過(guò)對(duì)切割壓力、深淺的調(diào)整可以沖切出壓痕、半斷等效果。同時(shí)模具的成本低作業(yè)更方便、安全、快捷。
離心鑄造—是將液體金屬注入高速旋轉(zhuǎn)的鑄型內(nèi)，使金屬液在離心力的作用下充滿鑄型和形成鑄件的技術(shù)和方法。離心鑄造所用的鑄型，根據(jù)鑄件形狀、尺寸和生產(chǎn)批量不同，可選用非金屬型(如砂型、殼型或熔模殼型)、金屬型或在金屬型內(nèi)敷以涂料層或樹(shù)脂砂層的鑄型。
消失模鑄造—是把與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結(jié)組合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振動(dòng)造型，在負(fù)壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據(jù)模型位置，凝固冷卻后形成鑄件的新型鑄造方法。消失模鑄造是一種近無(wú)余量、精確成型的新工藝，該工藝無(wú)需取模、無(wú)分型面、無(wú)砂芯，因而鑄件沒(méi)有飛邊、毛刺和拔模斜度，并減少了由于型芯組合而造成的尺寸誤差。
擠壓鑄造—又稱液態(tài)模鍛，是使熔融態(tài)金屬或半固態(tài)合金，直接注入敞口模具中，隨后閉合模具，以產(chǎn)生充填流動(dòng)，到達(dá)制件外部形狀，接著施以高壓，使已凝固的金屬（外殼）產(chǎn)生塑性變形，未凝固金屬承受等靜壓，同時(shí)發(fā)生高壓凝固，最后獲得制件或毛坯的方法，以上為直接擠壓鑄造；還有間接擠壓鑄造指將熔融態(tài)金屬或半固態(tài)合金通過(guò)沖頭注入密閉的模具型腔內(nèi)，并施以高壓，使之在壓力下結(jié)晶凝固成型，最后獲得制件或毛坯的方法。
連續(xù)鑄造—是利用貫通的結(jié)晶器在一端連續(xù)地澆入液態(tài)金屬，從另一端連續(xù)地拔出成型材料的鑄造方法。
拉拔—是用外力作用于被拉金屬的前端，將金屬坯料從小于 坯料斷面的模孔中拉出，以獲得相應(yīng)的形狀和尺寸的制品的一種塑性加工方法。由于拉拔多在冷態(tài)下進(jìn)行，因此也叫冷拔或冷拉。
金屬注射—成型(Metal Injection Molding，簡(jiǎn)稱MIM)是一種從塑料注射成形行業(yè)中引伸出來(lái)的新型粉末冶金近凈成形技術(shù)，眾所周知，塑料注射成形技術(shù)低廉的價(jià)格生產(chǎn)各種復(fù)雜形狀的制品，但塑料制品強(qiáng)度不高，為了改善其性能，可以在塑料中添加金屬或陶瓷粉末以得到強(qiáng)度較高、耐磨性好的制品。近年來(lái)，這一想法已發(fā)展演變?yōu)樽畲笙薅鹊靥岣吖腆w粒子的含量并且在隨后的燒結(jié)過(guò)程中完全除去粘結(jié)劑并使成形坯致密化。這種新的粉末冶金成形方法稱為金屬注射成形。
車(chē)削加工—是指車(chē)床加工是機(jī)械加工的一部份。車(chē)床加工主要用車(chē)刀對(duì)旋轉(zhuǎn)的工件進(jìn)行車(chē)削加工。車(chē)床主要用于加工軸、盤(pán)、套和其他具有回轉(zhuǎn)表面的工件，是機(jī)械制造和修配工廠中使用最廣的一類(lèi)機(jī)床加工。車(chē)削加工是在車(chē)床上利用工件相對(duì)于刀具旋轉(zhuǎn)對(duì)工件進(jìn)行切削加工的方法。車(chē)削加工的切削能主要由工件而不是刀具提供。
車(chē)削是最基本、最常見(jiàn)的切削加工方法，在生產(chǎn)中占有十分重要的地位。車(chē)削適于加工回轉(zhuǎn)表面，大部分具有回轉(zhuǎn)表面的工件都可以用車(chē)削方法加工，如內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、端面、溝槽、螺紋和回轉(zhuǎn)成形面等，所用刀具主要是車(chē)刀。

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