金属塑性成型是在外力作用下通过塑性变形,获得具有一定形状、尺寸和力学性能的零件或毛坯的加工方法。金属材料经塑性成型后,其组织、性能获得改善和提高。塑性成型是无切屑成型方法,因而能使工件获得良好的流线形状及合理的材料利用率。塑性成型方法可使工件尺寸达到较高精度,具有很高的生产效率。金属塑性成型可分为自由锻、模锻、板料冲压、挤压、轧制和拉拔。图5-3为锻造示意图。
5.1.2.1 自由锻加工
自由锻是将加热好的金属坯料,放在锻造设备的上下砥铁之间,施加冲击力或压力后,直接使坯料产生塑性变形,从而获得所需锻件的一种加工方法。自由锻的基本工序包括镦粗、拔长、冲孔、切割、弯曲、扭转、错移及锻接。自由锻分为手工锻造和机器锻造两种。手工锻造只能生产小型锻件,生产效率较低;机器锻造能生产大型锻件,生产效率高,是自由锻的主要方法。自由锻所用工具和设备相对简单,成本比较低,具有通用性。同铸造毛坯相比,自由锻毛坯具有更高的力学性能,消除了缩孔、缩松、气孔等缺陷。因此,它在重型机器及重要零件的制造上有特别重要的意义。
图5-3 锻造示意图
5.1.2.2 模锻加工
使金属坯料在模膛内受压产生塑性变形,以获得所需形状、尺寸和内部质量的锻件的加工方法称为模锻。模锻时,金属的变形在模膛内进行,故能较快获得所需形状。模锻件的尺寸较精确,表面质量较好,加工余量较小。模锻生产效率较高,能锻造形状复杂的锻件,并可使金属流线分布更为合理,从而进一步提高零件的使用寿命。模锻件减少了切削加工工作量,在批量足够的条件下,能降低零件成本。模锻适合于小型锻件的大批量生产,不适合单件小批量生产以及中、大型锻件的生产。模锻按所使用的设备不同,分为锤上模锻、压力机上模锻、胎模锻等。(www.daowen.com)
5.1.2.3 板料冲压加工
板料冲压简称冲压,是借助于常规或专用冲压设备的动力,使板料在模具里直接受力而变形,从而获得一定形状、尺寸和性能的产品零件的生产技术。板料冲压的坯料厚度一般小于4 mm,通常在常温下进行冲压,故称为冷冲压。板料、模具和设备是冲压加工的三要素。用于冲压的原材料可以是具有塑性的金属材料,如低碳钢、不锈钢、铜或铝及其合金等,也可以是非金属材料,如胶木、纤维板、皮革等。板料冲压具有以下特点:冲压生产操作简单,生产效率高,易于实现机械化和自动化;冲压件尺寸精确度高、表面质量光洁、具有互换性,可作为零件使用;冲压塑性变形产生冷变形,使冲压件具有质量轻、强度高和刚性好的优点;冲模结构复杂、精度要求高、制造费用相对较高,故冲压适合在大批量生产条件下采用。冲压基本工序可分为分离和变形工序两大类,分离工序包括落料、冲孔和切断;变形工序包括拉深、弯曲、翻边和胀型。下面主要介绍分离工序以及变形工序中的弯曲工艺和拉深工艺。
分离工序统称为冲裁,它是使板料的一部分与另一部分分离的加工工序。使板料按不封闭轮廓线分离的工序叫切断,使板料沿封闭轮廓线分离的工序叫冲孔或落料,冲孔和落料又统称为冲裁。落料是从板料上冲出一定外形的零件或坯料,冲下部分是成品。冲孔是在板料上冲出孔,冲下部分是废料。冲裁既可直接冲出成品零件,也可为后续变形工序准备坯料。
弯曲工艺是将金属材料弯曲成一定角度和形状的工艺方法称为弯曲。弯曲开始时,凸模与料辑接触产生弹性变形,随着凸模的下行,板料产生程度逐渐加大的局部弯曲塑性变形,直到板料与凸模完全贴合,这一过程称为自由弯曲。
拉深工艺是用平面板坯制作杯形件的冲压成型工艺,又称拉延。通过拉深可以制成圆筒形、球形、锥形、盒形、阶梯形、带凸缘的和其他复杂形状的空心件等。采用拉深与翻边、胀型、扩口、缩口等多种工艺组合,可以制成形状更复杂的冲压件。拉深变形过程为,原始直径为d的板料,经过凸模压入凹模孔口中,拉深后变成内径为d、高度为h的筒形零件。
由于冲压具有其优越性,冲压加工在国民经济各个领域中应用相当广泛。例如,在航空航天、军工、机械、电子、信息、铁道、交通、化工、医疗器具、日用电器及轻工业等部门里都有冲压加工。像飞机、火车、汽车上就有许多大、中、小型冲压件。小轿车的车身、车架及车圈等零部件都是冲压加工出来的。据有关调查统计,自行车、缝纫机、手表里有80%是冲压件,电视机、收录机、摄像机里有90%是冲压件,电脑的硬件中有许多冲压件,还有钢精锅炉、食品金属罐壳、搪瓷盆碗及不锈钢餐具,全都是冲压加工产品。
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