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冲压技术
第三单元 知识拓展
冲压技术
冲压与冲模概念。
冲压，是在室温下，利用安装在压力机上的模具，对材料施加压力使其产生分离或塑形变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。
冲压机
冲压生产现场
冲压模具---在冲压加工中，将材料加工成零件或半成品的一种特殊工艺装备称为冲压模具，俗称冲膜。
冲压基本概念：
加工对象：主要金属板材。
加工依据：板材冲压成型性能主要是塑性。
加工设备：主要是压力机。
加工工艺装备：冲压模具。
常用冲压材料：
黑色金属：
黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90%以上的工业纯铁，含碳2%～4%的铸铁，含碳小于2%的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。
有色金属：
有色合金是以一种有色金属为基体（通常大于50%），加入一种或几种其他元素而构成的合金。有色金属通常指除去铁（有时也除去锰和铬）和铁基合金以外的所有金属。有色金属可分为重金属(如铜、铅、锌)、轻金属(如铝、镁)、贵金属(如金、银、铂)及稀有金属(如钨、钼、锗、锂、镧、铀)。
非金属材料：
冲压生产三要素：
1.合理的冲压工艺。
2.先进的模具。
3.高效的冲压设备。
冲压产品生产流程：
冲压成型产品示例--日常用品
冲压可以做什么？
高科技产品
冲压工艺大致可分为分离工序和成形工序两大类。
（1）分离工序是在冲压过程中使冲压件与坯料沿一定的轮廓线相互分离，同时冲压件分离断面的质量也要满足一定的要求。
分离工序又包括落料、冲孔、切断、切边、切舌、剖切、整修、精冲等基本工序。
（2）成形工序是使冲压坯料在不破坏的条件下发生塑性变形，并转化成所要求的成品形状，同时也应满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间型体。例如弯曲、拉伸、翻边等等，生活中弯曲件如们的活页。拉伸件如金属饭盒、金属杯。
冲裁工艺
冲裁(blanking)是利用模具使板料产生分离的冲压工序，包括落料、冲孔、切口、剖切、修边等。用它可以制作零件或为弯曲、拉深、成形等工序准备毛坯。从板料冲下所需形状的零件(或毛坯)称落料,在工件上冲出所需形状孔(冲去的为废料)称冲孔。垫圈即由落料与冲孔两道工序完成。 [1]
冲裁既然是分离工序，工件受力时必然从弹、塑性变形开始，以断裂告终。当凸模下降接触板料，板料即受到凸、凹模压力面产生弹性变形，由于力矩的存在，使板料产生弯曲，即从模具表面上挠起，随着凸模下压，模具刃口压人材料，内应力状态满足塑性条件时,产生塑性变形,变形集中在刃口附近区域。由此可知，塑性变形从刃口开始，随着切刃的深人,变形区向板料的深度方向发展、扩大，直到在板料的整个厚度方向上产生塑性变形，板料的一部分相对于另一部分移动。力矩将板料压向切刃的侧表面，故切刃相对于板料移动时，这些力将表面压平，在切口表面上形成光亮带。当切刃附近材料各层中达到极限应变与应力值时，便产生微裂，裂纹产生后,沿最大剪应变速度方向发展，直至上、下裂纹会合，板料就完全分离。
弯曲工艺：
弯曲工艺是将板料、棒料、管料或型材等弯成一定形状和角度零件的成形方法，是板料冲压中常见的加工方法之一。在生产中弯曲件的形状很多,如V 型件、U 型件、帽形件、圆弧型件等。这些零件可以在压力机上用模具弯曲，也可以用专用弯曲机进行折弯或滚弯。
板料弯曲最基本的形式是V型和U型弯曲。弯曲开始时，凸凹模与板料是两点接触(在A.B处),凸模在A 处所施加的外力为F.凹模面上的B点处产生反力与此处外力构成弯曲力矩，板料产生塑性变形。在弯曲过程中，随着凸模逐渐进人凹模，板料在凹模上的支承点B 将逐渐向模具中心移动，即力臂逐渐变小由l。同时弯曲件的弯曲圆角半径也逐渐减小由r 0变为r1..rk.弯曲到一定程度时，板料与四模三点接触.这之后凸模便把板料的直边压向凹模，形成五点甚至更多点接触。最后，当凸模在最低位置时,板料的角部及直边均受到凸模的压力，弯曲件的圆角半径和夹角完全与凸模吻合,弯曲过程结束。
拉深工艺是利用拉深模具将平板毛坯压制成各种开口的空心工件，或将已制成的开口空心件加工成其他形状空心件的一种冲压加工方法，拉深也叫拉延。
其形变过程是：随着凸模的不断下行，留在凹模端面上的毛坯外径不断缩小，圆形毛坯逐渐被拉进凸、凹模间的间隙中形成直壁，而处于凸模下面的材料则成为拉深件的底，当板料全部进入凸、凹模间的间隙里是拉深过程结束，平面毛坯就变成具有一定的直径和高度的杯形件。与冲裁模相比，拉深凸、凹模的工作部分不应有锋利的刃口，而具有一定的圆角，凸、凹模间的单边间隙稍大于料厚。
用拉深工艺可以制得筒形、阶梯型、球形、锥形、抛物线型等旋转体零件。
常见金属成型工艺：
刨削加工—是用刨刀对工件作水平相对直线往复运动的切削加工方法，主要用于零件的外形加工。刨削加工的精度为IT9~IT7，表面粗糙度Ra为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。磨削加工是应用较为广泛的切削加工方法之一。
选择性激光熔融—在一个铺满金属粉末的槽内，计算机控制着一束大功率的二氧化碳激光选择性地扫过金属粉末表面。在激光所到之处，表层的金属粉末完全熔融结合在一起，而没有照到的地方依然保持着粉末状态。整个过程都需要在一个充满惰性气体的密封舱内进行。
选择性激光烧结—是SLS法采用红外激光器作能源，使用的造型材料多为粉末材料。加工时，首先将粉末预热到稍低于其熔点的温度，然后在刮平棍子的作用下将粉末铺平;激光束在计算机控制下根据分层截面信息进行有选择地烧结，一层完成后再进行下一层烧结，全部烧结完后去掉多余的粉末，则就可以得到一烧结好的零件。目前成熟的工艺材料为蜡粉及塑料粉，用金属粉或陶瓷粉进行烧结的工艺还在研究之中。
金属沉积—与“挤奶油”式的熔融沉积有些相似，但喷出的是金属粉末。喷嘴在喷出金属粉末材料的同时，还会一并提供高功率激光以及惰性气体保护。这样不会受到金属粉末箱尺寸的局限，能直接制造出更大体积的零部件，而且也很适合对局部破损的精密零件进行修复。
辊[gǔn]轧成型—辊轧成型方法是使用一组连续机架来把不锈钢轧成复杂形状。辊子的顺序是这样设计的，即：每个机架的辊型可连续使金属变形，直到获得所需的最终形状。如果部件的形状复杂，最多可用三十六个机架，但形状简单的部件，三、四个机架就可以了。
模锻—是指在专用模锻设备上利用模具使毛坯成型而获得锻件的锻造方法。此方法生产的锻件尺寸精确，加工余量较小，结构也比较复杂生产率高。
模切—即下料工艺，将前制程成型后的薄膜定位在冲切模公模上，合模去除多余的材料，保留产品3D外形，与模具型腔相匹配。
模切制程-刀模—刀模下料工艺，将薄膜面板或线路定位在底板上，将刀模固定在机器上模板，利用机器下压提供的力量控制刀锋将材料切断。他区别于冲切模的地方在于，切口更光滑；同时通过对切割压力、深浅的调整可以冲切出压痕、半断等效果。同时模具的成本低作业更方便、安全、快捷。
离心铸造—是将液体金属注入高速旋转的铸型内，使金属液在离心力的作用下充满铸型和形成铸件的技术和方法。离心铸造所用的铸型，根据铸件形状、尺寸和生产批量不同，可选用非金属型(如砂型、壳型或熔模壳型)、金属型或在金属型内敷以涂料层或树脂砂层的铸型。
消失模铸造—是把与铸件尺寸形状相似的石蜡或泡沫模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负压下浇注，使模型气化，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。消失模铸造是一种近无余量、精确成型的新工艺，该工艺无需取模、无分型面、无砂芯，因而铸件没有飞边、毛刺和拔模斜度，并减少了由于型芯组合而造成的尺寸误差。
挤压铸造—又称液态模锻，是使熔融态金属或半固态合金，直接注入敞口模具中，随后闭合模具，以产生充填流动，到达制件外部形状，接着施以高压，使已凝固的金属（外壳）产生塑性变形，未凝固金属承受等静压，同时发生高压凝固，最后获得制件或毛坯的方法，以上为直接挤压铸造；还有间接挤压铸造指将熔融态金属或半固态合金通过冲头注入密闭的模具型腔内，并施以高压，使之在压力下结晶凝固成型，最后获得制件或毛坯的方法。
连续铸造—是利用贯通的结晶器在一端连续地浇入液态金属，从另一端连续地拔出成型材料的铸造方法。
拉拔—是用外力作用于被拉金属的前端，将金属坯料从小于 坯料断面的模孔中拉出，以获得相应的形状和尺寸的制品的一种塑性加工方法。由于拉拔多在冷态下进行，因此也叫冷拔或冷拉。
金属注射—成型(Metal Injection Molding，简称MIM)是一种从塑料注射成形行业中引伸出来的新型粉末冶金近净成形技术，众所周知，塑料注射成形技术低廉的价格生产各种复杂形状的制品，但塑料制品强度不高，为了改善其性能，可以在塑料中添加金属或陶瓷粉末以得到强度较高、耐磨性好的制品。近年来，这一想法已发展演变为最大限度地提高固体粒子的含量并且在随后的烧结过程中完全除去粘结剂并使成形坯致密化。这种新的粉末冶金成形方法称为金属注射成形。
车削加工—是指车床加工是机械加工的一部份。车床加工主要用车刀对旋转的工件进行车削加工。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床加工。车削加工是在车床上利用工件相对于刀具旋转对工件进行切削加工的方法。车削加工的切削能主要由工件而不是刀具提供。
车削是最基本、最常见的切削加工方法，在生产中占有十分重要的地位。车削适于加工回转表面，大部分具有回转表面的工件都可以用车削方法加工，如内外圆柱面、内外圆锥面、端面、沟槽、螺纹和回转成形面等，所用刀具主要是车刀。

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