不(bu)銹鋼薄(bo)板(ban)的成(cheng)形(xing)工(gong)藝(yi)和(he)(he)其他金屬(shu)薄(bo)板(ban)成(cheng)形(xing)工(gong)藝(yi)一樣,包(bao)括沖壓(沖裁、彎(wan)曲、拉深等)、脹(zhang)形(xing)、翻邊、擴孔、局(ju)部(bu)成(cheng)形(xing)、旋壓、旋薄(bo)和(he)(he)冷(leng)彎(wan)成(cheng)形(xing)等基(ji)本成(cheng)形(xing)工(gong)藝(yi)。沖壓成(cheng)形(xing)是板(ban)材成(cheng)形(xing)最基(ji)本的工(gong)藝(yi)過程。


1. 沖壓成形(xing)


  沖壓成形(xing)是把平板凸緣拉(la)入凹模孔內(nei)而形(xing)成直壁的加工方法。


  凸緣的流入,隨著凹(ao)模孔輪廓形(xing)狀(zhuang)的變形(xing)狀(zhuang)態不同(tong),可分為壓縮凸緣流入、平行(xing)凸緣流入、伸長凸緣流入三類,見圖5-6。


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  由于拉深零件的形狀(zhuang)尺寸不同,毛(mao)坯在變形過程中的應力(li)應變分布(bu)也不一(yi)樣。


  在(zai)沖壓過程中,金屬薄(bo)板(ban)的邊(bian)部由(you)壓邊(bian)圈(quan)夾持,由(you)凸(tu)模(mo)(mo)(mo)和凹(ao)模(mo)(mo)(mo)的共同作用,使薄(bo)板(ban)板(ban)料向(xiang)(xiang)凹(ao)模(mo)(mo)(mo)移動產生塑性變(bian)形,將平板(ban)加工成(cheng)所(suo)需形狀的零件。金屬板(ban)料向(xiang)(xiang)凹(ao)模(mo)(mo)(mo)的移動量由(you)壓邊(bian)圈(quan)之間的壓力(li)大小所(suo)控制。


  實際零件的(de)(de)(de)沖壓(ya)過程就其成(cheng)形方(fang)式而(er)言(yan)可能是多(duo)種方(fang)式的(de)(de)(de)組合。為此,可以(yi)將(jiang)復雜(za)零件的(de)(de)(de)壓(ya)過程按不同區(qu)域的(de)(de)(de)成(cheng)形方(fang)式進(jin)行(xing)分解。基本的(de)(de)(de)加工(gong)方(fang)式可以(yi)分為以(yi)下幾點。


 a. 沖裁(剪切過程)


   將薄(bo)板切成毛料或零件。


   對(dui)沖(chong)裁件質(zhi)量的影響因素有:沖(chong)剪方(fang)向;下(xia)料方(fang)式;毛料形狀(zhuang)設計和切刃狀(zhuang)態等。


 b. 彎曲(qu)


   彎曲的要點包括:變(bian)形區域性-彎曲軸線;邊部彎轉-空間;彎曲區應變(bian)沿厚度方(fang)向不均勻分布(應變(bian)梯(ti)度);和彎曲方(fang)向(沿軋向“弱(ruo)線”),通常變(bian)曲軸垂直軋制方(fang)向。


   影響彎(wan)曲應變量的主要因素有(you)彎(wan)曲半徑與(yu)板厚(hou)之比值(zhi)及彎(wan)曲件彎(wan)曲成形時,外區受拉而內(nei)區受壓,卸載后(hou)這些應力導致回(hui)彈。


   彎(wan)曲-變直過程中(zhong)最(zui)終變形為0,但實際應變為加倍,即先拉(la)后壓(ya)。


 c. 拉深


   拉深是(shi)使板料或者半成(cheng)品(pin)在拉深模具內(nei),將其成(cheng)形為中(zhong)空工件的工序。


   ①. 拉(la)深過程 

 

     坯料(liao)在(zai)拉(la)(la)深(shen)模凸模的(de)(de)(de)作(zuo)用下(xia),逐(zhu)漸被壓入凹模內,在(zai)此(ci)過程(cheng)中坯料(liao)發生很大(da)的(de)(de)(de)塑性變(bian)形,而形成(cheng)中空的(de)(de)(de)拉(la)(la)深(shen)件。拉(la)(la)深(shen)件的(de)(de)(de)底(di)部一(yi)般(ban)不(bu)變(bian)形,只起傳遞拉(la)(la)力(li)的(de)(de)(de)作(zuo)用,厚(hou)度基本不(bu)變(bian)。拉(la)(la)深(shen)件的(de)(de)(de)直(zhi)壁(bi)主要受拉(la)(la)力(li)作(zuo)用,厚(hou)度減(jian)小。而直(zhi)壁(bi)與底(di)之間的(de)(de)(de)過渡圓(yuan)角處被拉(la)(la)薄的(de)(de)(de)程(cheng)度最為(wei)嚴重。拉(la)(la)深(shen)件的(de)(de)(de)法蘭(lan)部位切向(xiang)受壓應力(li)作(zuo)用,厚(hou)度有所增大(da)。


  ②. 拉(la)深過程的工藝要點 


    在拉(la)(la)(la)(la)(la)深(shen)過程(cheng)中(zhong),拉(la)(la)(la)(la)(la)深(shen)件(jian)起皺和拉(la)(la)(la)(la)(la)裂是(shi)最常見的(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)量問題(ti)。為了(le)(le)(le)防(fang)止拉(la)(la)(la)(la)(la)深(shen)件(jian)出現起皺,在拉(la)(la)(la)(la)(la)深(shen)過程(cheng)中(zhong)需(xu)用壓環施加(jia)以適當的(de)(de)(de)(de)(de)壓力將坯料(liao)壓住(zhu),見圖5-7。為了(le)(le)(le)防(fang)止拉(la)(la)(la)(la)(la)深(shen)件(jian)被拉(la)(la)(la)(la)(la)裂,除(chu)了(le)(le)(le)將拉(la)(la)(la)(la)(la)深(shen)模的(de)(de)(de)(de)(de)邊(bian)緣作(zuo)成圓角和采用合理的(de)(de)(de)(de)(de)模具間隙值(zhi)外(wai),還要根據(ju)材料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)塑性來選用合理的(de)(de)(de)(de)(de)拉(la)(la)(la)(la)(la)深(shen)系(xi)數(shu)(shu)。拉(la)(la)(la)(la)(la)深(shen)系(xi)數(shu)(shu)是(shi)指(zhi)拉(la)(la)(la)(la)(la)深(shen)件(jian)直徑(jing)(jing)與(yu)坯料(liao)直徑(jing)(jing)之比,該系(xi)數(shu)(shu)值(zhi)總是(shi)小(xiao)于1。拉(la)(la)(la)(la)(la)深(shen)系(xi)數(shu)(shu)值(zhi)越小(xiao),變形程(cheng)度越大(da),可(ke)拉(la)(la)(la)(la)(la)深(shen)的(de)(de)(de)(de)(de)次(ci)(ci)數(shu)(shu)越少(shao),反之則(ze)需(xu)經過多次(ci)(ci)拉(la)(la)(la)(la)(la)深(shen)方能完(wan)成。拉(la)(la)(la)(la)(la)深(shen)系(xi)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)小(xiao),一般為0.5~0.8。在多次(ci)(ci)拉(la)(la)(la)(la)(la)深(shen)過程(cheng)中(zhong),拉(la)(la)(la)(la)(la)深(shen)件(jian)往(wang)往(wang)需(xu)要進行(xing)中(zhong)間退(tui)火(再經晶(jing)退(tui)火)以消(xiao)除(chu)前幾次(ci)(ci)拉(la)(la)(la)(la)(la)深(shen)變形中(zhong)所(suo)產生的(de)(de)(de)(de)(de)冷加(jia)工硬(ying)化,為隨后的(de)(de)(de)(de)(de)拉(la)(la)(la)(la)(la)深(shen)過程(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)順利(li)進行(xing)做準備。


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2. 脹形


  脹(zhang)形(xing)又稱拉(la)(la)脹(zhang)是(shi)利用(yong)模具使板料拉(la)(la)伸變薄局部表面積增大以獲得零件的(de)(de)加工方法。常(chang)用(yong)的(de)(de)有(you)圓柱形(xing)(或管形(xing))毛(mao)坯(pi)的(de)(de)脹(zhang)形(xing)及(ji)平板毛(mao)坯(pi)的(de)(de)拉(la)(la)張成形(xing)等(deng)。


  脹形(xing)可采用不同的方法來實(shi)現(xian),如剛模(mo)脹形(xing)、橡皮脹形(xing)和液壓脹形(xing)等(deng)。


  圓柱(zhu)形(xing)(xing)空(kong)心坯(pi)料的脹形(xing)(xing)是依靠材料的拉伸,將直(zhi)(zhi)徑(jing)較(jiao)小的空(kong)心零件(jian)或管(guan)毛坯(pi),在半(ban)徑(jing)方(fang)向上向外擴(kuo)張的方(fang)法(fa)。脹形(xing)(xing)一般要用可(ke)分式(shi)凹模(mo),其凸(tu)模(mo)形(xing)(xing)式(shi)有(you):橡皮(pi)(或聚氨酯)凸(tu)模(mo)(圖5-8);分塊式(shi)凸(tu)模(mo),由楔狀(zhuang)心塊將其分開(圖5-9);用液(ye)體作為凸(tu)模(mo)(圖5-10),這種(zhong)方(fang)法(fa)有(you)的可(ke)以直(zhi)(zhi)接將液(ye)體倒入毛坯(pi)內,但此法(fa)操作不(bu)便且(qie)生產率(lv)低,有(you)的可(ke)用裝(zhuang)在凸(tu)模(mo)上充滿液(ye)體的橡皮(pi)囊(nang)上。


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3. 旋壓(ya)


   旋(xuan)壓(ya)是一(yi)種(zhong)歷史悠久的(de)工藝方(fang)(fang)(fang)法,我國在10世(shi)紀就有了這種(zhong)成形(xing)方(fang)(fang)(fang)法,以后于(yu)14世(shi)紀才(cai)傳(chuan)入歐(ou)洲。旋(xuan)壓(ya)成形(xing)方(fang)(fang)(fang)法可(ke)制造(zao)各種(zhong)不同形(xing)狀(zhuang)的(de)旋(xuan)轉面零件(jian),如發動機罩、螺(luo)旋(xuan)槳(jiang)槳(jiang)帽等(圖5-11)。


 a. 旋壓工藝原(yuan)理


   旋(xuan)(xuan)(xuan)壓(ya)(ya)用(yong)(yong)的機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)類似于(yu)車床(chuang)(chuang)或由車床(chuang)(chuang)改裝而(er)成,但最新發(fa)展有(you)數(shu)控旋(xuan)(xuan)(xuan)壓(ya)(ya)床(chuang)(chuang)。旋(xuan)(xuan)(xuan)壓(ya)(ya)床(chuang)(chuang)的工作原(yuan)理(li)如圖5-12所(suo)示。用(yong)(yong)機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)尾頂(ding)座工通(tong)過頂(ding)塊3將平板(ban)毛坯1壓(ya)(ya)緊于(yu)旋(xuan)(xuan)(xuan)壓(ya)(ya)模(mo)4上(shang),毛坯連同模(mo)具一起旋(xuan)(xuan)(xuan)轉,操作者用(yong)(yong)手操作旋(xuan)(xuan)(xuan)壓(ya)(ya)棒,將毛坯順次壓(ya)(ya)向旋(xuan)(xuan)(xuan)壓(ya)(ya)模(mo),這時毛坯發(fa)生周向收(shou)縮,徑(jing)向延伸(shen)變形。


 b. 旋壓注(zhu)意事項(xiang)


   旋(xuan)壓過程(cheng)主要問題是起(qi)皺和(he)(he)局部變薄以(yi)及(ji)拉裂(lie)。如圖5-12所示的(de)旋(xuan)壓壓延過程(cheng),凸(tu)緣(yuan)周邊起(qi)皺決定于收縮變形程(cheng)度(du)(即零(ling)件直徑和(he)(he)毛(mao)坯直徑之比值),毛(mao)坯的(de)穩(wen)定性,如to/D。。數值(坯料厚度(du)/坯料直徑),毛(mao)壞轉速(su)(su)以(yi)及(ji)操(cao)作(zuo)者(zhe)的(de)經(jing)驗。提高毛(mao)坯的(de)轉速(su)(su)會增(zeng)加毛(mao)坯凸(tu)緣(yuan)的(de)穩(wen)定性,但(dan)由(you)手(shou)工(gong)操(cao)作(zuo)不(bu)能保證均(jun)勻的(de)縱向送進,會造(zao)成局部過度(du)碾薄,一般工(gong)廠所用的(de)轉速(su)(su)多(duo)在200~600r/min的(de)范圍內。為了(le)防止起(qi)皺和(he)(he)旋(xuan)壓模圓(yuan)角(jiao)(jiao)(jiao)處材料變薄或拉裂(lie),操(cao)(cao)(cao)作(zuo)(zuo)應按如下順序進行:首次操(cao)(cao)(cao)作(zuo)(zuo)時將凸(tu)(tu)模(mo)圓(yuan)角(jiao)(jiao)(jiao)處材料趕形(xing)貼模(mo)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)帽(mao)形(xing)件;第二(er)步操(cao)(cao)(cao)作(zuo)(zuo)時將帽(mao)形(xing)件凸(tu)(tu)緣趕形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)圓(yuan)錐面(mian)以(yi)增加(jia)這部分材料的剛度,起防皺作(zuo)(zuo)用;第三步操(cao)(cao)(cao)作(zuo)(zuo)是旋壓棒從毛坯周邊(bian)(bian)向凸(tu)(tu)模(mo)圓(yuan)角(jiao)(jiao)(jiao)處趕并使毛坯向凸(tu)(tu)模(mo)靠攏。以(yi)后(hou)的操(cao)(cao)(cao)作(zuo)(zuo)是重復上述二(er)、三步驟。逐步地將材料旋壓貼模(mo)為止,最后(hou)再加(jia)以(yi)修(xiu)整趕形(xing)和零(ling)件切(qie)邊(bian)(bian)。因為旋壓過程變形(xing)情況極其復雜(za),多(duo)半又是手工操(cao)(cao)(cao)作(zuo)(zuo),故(gu)成(cheng)(cheng)(cheng)形(xing)之(zhi)成(cheng)(cheng)(cheng)敗與操(cao)(cao)(cao)作(zuo)(zuo)者的經驗(yan)很(hen)有關(guan)系。


   旋(xuan)壓(ya)還可用于(yu)進行縮口、卷邊、擴口等項工(gong)作。


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 c. 旋壓的優缺點


   旋(xuan)壓的缺(que)點是零(ling)件變薄量較(jiao)大(da),勞動強度較(jiao)大(da),要求技術水平較(jiao)高而勞動生產率低等(deng)。旋(xuan)壓工(gong)作雖有這些缺(que)點,但(dan)是由于(yu)(yu)旋(xuan)壓模具簡(jian)單,特別能(neng)適應于(yu)(yu)加工(gong)某(mou)些比較(jiao)復(fu)雜的旋(xuan)轉面零(ling)件,所以(yi)至今還是航空工(gong)業中不可(ke)缺(que)少的工(gong)藝方法。旋(xuan)壓設備的改(gai)進和旋(xuan)壓過程的自動化能(neng)夠克服上述(shu)的主要缺(que)點并且使旋(xuan)壓工(gong)藝得到新的發展。


d. 旋壓(ya)模


   旋壓模(mo)一(yi)般用鑄鐵(tie)、鋼和銅合金制(zhi)造(zao)。有時在(zai)試制(zhi)時,也可用硬木制(zhi)造(zao)。旋壓模(mo)按反切內樣(yang)板(ban)加工,零件按反切外樣(yang)板(ban)檢驗(yan)。


   對于變形(xing)程度較(jiao)大零件(jian)可用一套(tao)模具經多(duo)次成(cheng)形(xing)并經中間退火工序,有(you)時還可增(zeng)加(jia)模具套(tao)數,即采用中間過渡模等方(fang)法(fa)解決(jue)。


4. 翻邊與翻孔(kong)


   翻邊與(yu)翻孔是彎曲(qu)的變種,它沿(yan)彎曲(qu)線方向應變不相(xiang)等。沿(yan)曲(qu)線為(wei)壓應變時稱(cheng)收縮翻邊;沿(yan)彎曲(qu)線為(wei)拉(la)應變時稱(cheng)拉(la)伸(shen)翻邊。彎曲(qu)線為(wei)圓周的拉(la)伸(shen)翻邊即變為(wei)擴孔。


5. 局部成(cheng)形


   局(ju)部(bu)成(cheng)形包(bao)括壓花與(yu)壓印等。壓花產生(sheng)于局(ju)部(bu)區域,包(bao)括筋紋(wen),鼓包(bao)、裝(zhuang)飾牌照等。其(qi)特點是只(zhi)產生(sheng)金屬移(yi)動。壓印則產生(sheng)厚(hou)度變(bian)化(hua)而拼成(cheng)圖(tu)案(如制幣)。