不(bu)銹鋼薄板(ban)的(de)成形工(gong)藝和(he)其他金屬薄板(ban)成形工(gong)藝一(yi)樣,包括沖壓(沖裁、彎曲(qu)、拉深等(deng))、脹形、翻邊、擴孔、局部成形、旋壓、旋薄和(he)冷彎成形等(deng)基本成形工(gong)藝。沖壓成形是板(ban)材成形最基本的(de)工(gong)藝過程。


1. 沖壓成(cheng)形


  沖壓成形是把平板凸(tu)緣拉入凹(ao)模孔內而形成直壁的加工方(fang)法。


  凸緣的流入(ru),隨著凹模孔輪廓形狀(zhuang)的變(bian)形狀(zhuang)態不同,可分為壓縮凸緣流入(ru)、平(ping)行凸緣流入(ru)、伸長凸緣流入(ru)三類,見(jian)圖5-6。


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  由于拉深零件的(de)形狀尺寸不同(tong),毛(mao)坯(pi)在(zai)變(bian)(bian)形過程中的(de)應(ying)力應(ying)變(bian)(bian)分布也不一樣。


  在(zai)沖壓(ya)過程中,金(jin)屬(shu)薄(bo)板(ban)的邊(bian)部由(you)壓(ya)邊(bian)圈夾持,由(you)凸模(mo)和(he)凹(ao)模(mo)的共同作(zuo)用(yong),使薄(bo)板(ban)板(ban)料(liao)向凹(ao)模(mo)移(yi)動產生(sheng)塑性變形(xing)(xing),將平板(ban)加工成所(suo)需形(xing)(xing)狀(zhuang)的零件。金(jin)屬(shu)板(ban)料(liao)向凹(ao)模(mo)的移(yi)動量由(you)壓(ya)邊(bian)圈之間的壓(ya)力(li)大小所(suo)控制。


  實際零件的沖(chong)壓(ya)過程就其成(cheng)形方(fang)式而言可(ke)能(neng)是多種方(fang)式的組合。為(wei)此,可(ke)以(yi)將復雜(za)零件的壓(ya)過程按不同區域的成(cheng)形方(fang)式進(jin)行分(fen)(fen)解。基本的加(jia)工方(fang)式可(ke)以(yi)分(fen)(fen)為(wei)以(yi)下幾點。


 a. 沖裁(剪(jian)切過程)


   將薄(bo)板切成毛料或零(ling)件。


   對沖裁(cai)件(jian)質量(liang)的影響因(yin)素有:沖剪(jian)方(fang)向;下料方(fang)式(shi);毛(mao)料形狀設計和切(qie)刃狀態等。


 b. 彎(wan)曲


   彎(wan)曲的要點包括:變(bian)(bian)形區域(yu)性-彎(wan)曲軸線;邊(bian)部(bu)彎(wan)轉-空間;彎(wan)曲區應變(bian)(bian)沿厚度(du)方向(xiang)(xiang)不均(jun)勻分布(應變(bian)(bian)梯度(du));和彎(wan)曲方向(xiang)(xiang)(沿軋向(xiang)(xiang)“弱線”),通常變(bian)(bian)曲軸垂(chui)直軋制方向(xiang)(xiang)。


   影(ying)響彎(wan)曲(qu)應(ying)變量的主要因素(su)有彎(wan)曲(qu)半(ban)徑(jing)與板厚之(zhi)比值及彎(wan)曲(qu)件彎(wan)曲(qu)成形(xing)時,外區受(shou)拉而內區受(shou)壓,卸載后(hou)這些應(ying)力導致回(hui)彈。


   彎曲(qu)-變直過程中(zhong)最終變形為0,但(dan)實際應變為加倍,即(ji)先(xian)拉后壓。


 c. 拉深


   拉深(shen)是使板(ban)料或(huo)者半成(cheng)品在拉深(shen)模(mo)具內,將其(qi)成(cheng)形(xing)為中空工件的工序。


   ①. 拉深(shen)過程 

 

     坯(pi)料在拉(la)(la)深(shen)模凸模的(de)(de)(de)作(zuo)用下,逐漸被壓(ya)入凹模內,在此過(guo)程(cheng)中(zhong)坯(pi)料發生很(hen)大的(de)(de)(de)塑性變形(xing),而形(xing)成中(zhong)空的(de)(de)(de)拉(la)(la)深(shen)件(jian)。拉(la)(la)深(shen)件(jian)的(de)(de)(de)底部一(yi)般(ban)不變形(xing),只起傳遞(di)拉(la)(la)力的(de)(de)(de)作(zuo)用,厚(hou)度(du)基本不變。拉(la)(la)深(shen)件(jian)的(de)(de)(de)直壁(bi)主要(yao)受(shou)拉(la)(la)力作(zuo)用,厚(hou)度(du)減小。而直壁(bi)與(yu)底之間(jian)的(de)(de)(de)過(guo)渡(du)圓(yuan)角(jiao)處被拉(la)(la)薄的(de)(de)(de)程(cheng)度(du)最為嚴重。拉(la)(la)深(shen)件(jian)的(de)(de)(de)法蘭部位切向受(shou)壓(ya)應力作(zuo)用,厚(hou)度(du)有所增大。


  ②. 拉(la)深(shen)過程的工藝要(yao)點 


    在拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)(shen)過程(cheng)中(zhong),拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)(shen)件起皺(zhou)和拉(la)(la)(la)(la)裂(lie)是最常見的(de)(de)質量問題。為(wei)了防止拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)(shen)件出(chu)現起皺(zhou),在拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)(shen)過程(cheng)中(zhong)需(xu)用(yong)壓(ya)環施加(jia)以適(shi)當的(de)(de)壓(ya)力將坯料(liao)壓(ya)住,見圖5-7。為(wei)了防止拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)(shen)件被拉(la)(la)(la)(la)裂(lie),除(chu)(chu)了將拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)(shen)模的(de)(de)邊緣作成圓角(jiao)和采(cai)用(yong)合(he)理的(de)(de)模具(ju)間(jian)隙值(zhi)外,還要(yao)根(gen)據材(cai)料(liao)的(de)(de)塑(su)性來(lai)選(xuan)用(yong)合(he)理的(de)(de)拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)(shen)系(xi)數(shu)(shu)。拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)(shen)系(xi)數(shu)(shu)是指拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)(shen)件直徑與(yu)坯料(liao)直徑之(zhi)比,該系(xi)數(shu)(shu)值(zhi)總是小于(yu)1。拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)(shen)系(xi)數(shu)(shu)值(zhi)越(yue)小,變形(xing)程(cheng)度越(yue)大,可拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)(shen)的(de)(de)次數(shu)(shu)越(yue)少,反之(zhi)則需(xu)經過多次拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)(shen)方(fang)能完成。拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)(shen)系(xi)數(shu)(shu)的(de)(de)大小,一般(ban)為(wei)0.5~0.8。在多次拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)(shen)過程(cheng)中(zhong),拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)(shen)件往往需(xu)要(yao)進行中(zhong)間(jian)退火(再(zai)經晶(jing)退火)以消除(chu)(chu)前幾次拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)(shen)變形(xing)中(zhong)所產(chan)生的(de)(de)冷加(jia)工硬(ying)化(hua),為(wei)隨后的(de)(de)拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)(shen)過程(cheng)的(de)(de)順利(li)進行做準備。


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2. 脹形


  脹(zhang)形又稱(cheng)拉(la)脹(zhang)是(shi)利用(yong)模具使(shi)板(ban)料拉(la)伸變(bian)薄局部表面積增大以獲得零(ling)件(jian)的(de)加工方法。常用(yong)的(de)有(you)圓柱形(或管形)毛坯的(de)脹(zhang)形及平(ping)板(ban)毛坯的(de)拉(la)張成形等(deng)。


  脹(zhang)形(xing)(xing)(xing)可采用不同的方法(fa)來實現,如剛模脹(zhang)形(xing)(xing)(xing)、橡皮(pi)脹(zhang)形(xing)(xing)(xing)和(he)液壓脹(zhang)形(xing)(xing)(xing)等。


  圓柱(zhu)形(xing)空(kong)心(xin)坯(pi)料的脹形(xing)是依靠(kao)材料的拉(la)伸,將直(zhi)徑(jing)較小(xiao)的空(kong)心(xin)零件(jian)或管毛坯(pi),在半徑(jing)方(fang)(fang)向上(shang)(shang)向外擴張的方(fang)(fang)法。脹形(xing)一(yi)般要用(yong)可(ke)(ke)分式(shi)凹(ao)模(mo),其凸(tu)(tu)模(mo)形(xing)式(shi)有(you)(you)(you):橡皮(或聚(ju)氨(an)酯)凸(tu)(tu)模(mo)(圖(tu)5-8);分塊式(shi)凸(tu)(tu)模(mo),由楔狀心(xin)塊將其分開(圖(tu)5-9);用(yong)液體(ti)(ti)作(zuo)為凸(tu)(tu)模(mo)(圖(tu)5-10),這種(zhong)方(fang)(fang)法有(you)(you)(you)的可(ke)(ke)以直(zhi)接(jie)將液體(ti)(ti)倒入毛坯(pi)內,但(dan)此法操作(zuo)不便(bian)且生產率低(di),有(you)(you)(you)的可(ke)(ke)用(yong)裝在凸(tu)(tu)模(mo)上(shang)(shang)充滿液體(ti)(ti)的橡皮囊上(shang)(shang)。


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3. 旋壓


   旋(xuan)壓是(shi)一種歷史悠久的工藝方法(fa),我(wo)國在10世紀就有了這種成形(xing)方法(fa),以后(hou)于14世紀才傳(chuan)入歐(ou)洲。旋(xuan)壓成形(xing)方法(fa)可(ke)制造各(ge)種不同形(xing)狀(zhuang)的旋(xuan)轉面零件,如發動機(ji)罩、螺旋(xuan)槳槳帽等(圖5-11)。


 a. 旋壓工藝原理


   旋(xuan)壓(ya)用(yong)的(de)機床(chuang)類似于車(che)床(chuang)或由車(che)床(chuang)改(gai)裝而成,但最(zui)新發(fa)展有數控(kong)旋(xuan)壓(ya)床(chuang)。旋(xuan)壓(ya)床(chuang)的(de)工作原理如(ru)圖(tu)5-12所示。用(yong)機床(chuang)尾頂座工通過頂塊3將(jiang)平板(ban)毛(mao)坯1壓(ya)緊于旋(xuan)壓(ya)模4上,毛(mao)坯連同模具一起旋(xuan)轉,操作者(zhe)用(yong)手(shou)操作旋(xuan)壓(ya)棒,將(jiang)毛(mao)坯順次壓(ya)向旋(xuan)壓(ya)模,這時毛(mao)坯發(fa)生周(zhou)向收縮,徑向延(yan)伸變(bian)形。


 b. 旋壓(ya)注意事(shi)項(xiang)


   旋壓過(guo)(guo)程主要問題是(shi)起皺和局部變薄以及(ji)拉裂。如圖5-12所示的(de)(de)旋壓壓延(yan)過(guo)(guo)程,凸緣周邊起皺決定(ding)于收縮變形程度(du)(即零件直(zhi)徑和毛(mao)(mao)(mao)坯直(zhi)徑之比(bi)值(zhi)),毛(mao)(mao)(mao)坯的(de)(de)穩定(ding)性,如to/D。。數值(zhi)(坯料(liao)厚度(du)/坯料(liao)直(zhi)徑),毛(mao)(mao)(mao)壞轉速(su)以及(ji)操作者的(de)(de)經驗。提高毛(mao)(mao)(mao)坯的(de)(de)轉速(su)會增加毛(mao)(mao)(mao)坯凸緣的(de)(de)穩定(ding)性,但由手(shou)工操作不能保證均勻的(de)(de)縱向(xiang)送(song)進,會造成(cheng)局部過(guo)(guo)度(du)碾薄,一般工廠(chang)所用的(de)(de)轉速(su)多在(zai)200~600r/min的(de)(de)范(fan)圍內(nei)。為了防止(zhi)起皺和旋壓模圓(yuan)角(jiao)處材料(liao)變(bian)薄或拉裂,操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)應按如下順序進行:首次操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)時將(jiang)凸模(mo)圓(yuan)角(jiao)處材料(liao)趕形貼(tie)模(mo)形成(cheng)(cheng)帽形件;第(di)二(er)步(bu)操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)時將(jiang)帽形件凸緣趕形成(cheng)(cheng)圓(yuan)錐面以(yi)增加(jia)這(zhe)部(bu)分材料(liao)的剛度(du),起防皺(zhou)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong);第(di)三步(bu)操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)是(shi)(shi)旋壓棒從毛坯(pi)周(zhou)邊向凸模(mo)圓(yuan)角(jiao)處趕并使毛坯(pi)向凸模(mo)靠攏。以(yi)后的操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)是(shi)(shi)重復(fu)上述(shu)二(er)、三步(bu)驟。逐步(bu)地將(jiang)材料(liao)旋壓貼(tie)模(mo)為止,最后再加(jia)以(yi)修整(zheng)趕形和(he)零件切邊。因為旋壓過程變(bian)形情況極其復(fu)雜(za),多(duo)半又是(shi)(shi)手工操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo),故成(cheng)(cheng)形之成(cheng)(cheng)敗與操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)者(zhe)的經驗很(hen)有關(guan)系。


   旋壓還(huan)可用(yong)于進行縮口、卷邊、擴口等項工作。


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 c. 旋壓的優缺點


   旋(xuan)(xuan)壓(ya)(ya)的(de)(de)缺點是(shi)零(ling)件變薄(bo)量較(jiao)(jiao)大,勞動(dong)強(qiang)度較(jiao)(jiao)大,要求技術水平較(jiao)(jiao)高(gao)而勞動(dong)生產率低(di)等。旋(xuan)(xuan)壓(ya)(ya)工(gong)作雖有這些(xie)缺點,但是(shi)由(you)于旋(xuan)(xuan)壓(ya)(ya)模具(ju)簡(jian)單,特別能適應(ying)于加工(gong)某些(xie)比(bi)較(jiao)(jiao)復雜的(de)(de)旋(xuan)(xuan)轉面零(ling)件,所(suo)以(yi)至今(jin)還是(shi)航空(kong)工(gong)業中不可缺少的(de)(de)工(gong)藝方法。旋(xuan)(xuan)壓(ya)(ya)設備的(de)(de)改進和旋(xuan)(xuan)壓(ya)(ya)過程(cheng)的(de)(de)自動(dong)化(hua)能夠(gou)克服(fu)上述的(de)(de)主要缺點并且使旋(xuan)(xuan)壓(ya)(ya)工(gong)藝得到新的(de)(de)發展。


d. 旋壓模


   旋壓(ya)模一般用鑄鐵、鋼和銅合金制造(zao)。有時(shi)在(zai)試制時(shi),也(ye)可用硬木制造(zao)。旋壓(ya)模按反切內樣板(ban)加工(gong),零件按反切外樣板(ban)檢驗(yan)。


   對(dui)于變形程度(du)較大零件可用(yong)一套模(mo)(mo)具(ju)經多(duo)次成形并經中(zhong)間退火工序,有(you)時還可增加模(mo)(mo)具(ju)套數,即采用(yong)中(zhong)間過渡(du)模(mo)(mo)等(deng)方法解決。


4. 翻邊(bian)與翻孔


   翻(fan)邊與翻(fan)孔是彎曲的變(bian)種(zhong),它沿(yan)彎曲線方(fang)向應(ying)變(bian)不(bu)相(xiang)等。沿(yan)曲線為(wei)(wei)壓應(ying)變(bian)時稱收縮翻(fan)邊;沿(yan)彎曲線為(wei)(wei)拉應(ying)變(bian)時稱拉伸翻(fan)邊。彎曲線為(wei)(wei)圓周的拉伸翻(fan)邊即(ji)變(bian)為(wei)(wei)擴(kuo)孔。


5. 局部成形


   局(ju)部成形包括(kuo)壓(ya)(ya)花與壓(ya)(ya)印(yin)等。壓(ya)(ya)花產(chan)生(sheng)(sheng)于局(ju)部區域,包括(kuo)筋紋,鼓包、裝飾牌(pai)照等。其特點是只(zhi)產(chan)生(sheng)(sheng)金屬移(yi)動。壓(ya)(ya)印(yin)則產(chan)生(sheng)(sheng)厚(hou)度(du)變化而拼成圖案(如(ru)制幣)。