不銹鋼薄板的成形工藝和(he)其他金屬薄板成形工藝一樣,包(bao)括沖壓(沖裁、彎曲、拉深等)、脹形、翻(fan)邊、擴孔、局部成形、旋壓、旋薄和(he)冷彎成形等基本成形工藝。沖壓成形是板材成形最(zui)基本的工藝過(guo)程。


1. 沖壓(ya)成形


  沖壓成形是把平板凸緣拉入凹模孔內而形成直壁的加工方法。


  凸緣(yuan)(yuan)的流(liu)(liu)入,隨著凹模孔輪廓形狀的變(bian)形狀態不同,可(ke)分為壓(ya)縮凸緣(yuan)(yuan)流(liu)(liu)入、平(ping)行凸緣(yuan)(yuan)流(liu)(liu)入、伸長(chang)凸緣(yuan)(yuan)流(liu)(liu)入三類(lei),見(jian)圖5-6。


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  由(you)于拉(la)深零(ling)件(jian)的形狀尺(chi)寸不同(tong),毛(mao)坯在變形過(guo)程中的應力應變分(fen)布也不一樣(yang)。


  在沖壓(ya)(ya)過程中,金屬(shu)薄(bo)板(ban)的邊(bian)部(bu)由壓(ya)(ya)邊(bian)圈夾持(chi),由凸模和凹模的共同作(zuo)用,使薄(bo)板(ban)板(ban)料向凹模移動產(chan)生(sheng)塑(su)性變形(xing),將平板(ban)加工成所需(xu)形(xing)狀的零件。金屬(shu)板(ban)料向凹模的移動量由壓(ya)(ya)邊(bian)圈之間的壓(ya)(ya)力大(da)小所控制。


  實際零件的(de)沖壓過(guo)程(cheng)就其成形(xing)方(fang)(fang)式而(er)言可能是多(duo)種方(fang)(fang)式的(de)組合(he)。為此(ci),可以(yi)將(jiang)復雜零件的(de)壓過(guo)程(cheng)按不(bu)同區域的(de)成形(xing)方(fang)(fang)式進行分解(jie)。基本的(de)加工方(fang)(fang)式可以(yi)分為以(yi)下幾點。


 a. 沖裁(cai)(剪切過程)


   將(jiang)薄板切成毛料或零件。


   對沖裁件質(zhi)量的影響因素有:沖剪方(fang)(fang)向(xiang);下料(liao)(liao)方(fang)(fang)式;毛料(liao)(liao)形狀(zhuang)設計和(he)切刃狀(zhuang)態等。


 b. 彎曲(qu)


   彎曲(qu)(qu)的要(yao)點包括:變形區(qu)域性-彎曲(qu)(qu)軸線;邊(bian)部彎轉-空間;彎曲(qu)(qu)區(qu)應變沿(yan)厚度(du)(du)方(fang)向不(bu)均勻分布(應變梯度(du)(du));和彎曲(qu)(qu)方(fang)向(沿(yan)軋(ya)向“弱線”),通常變曲(qu)(qu)軸垂直(zhi)軋(ya)制方(fang)向。


   影響彎(wan)曲(qu)(qu)應變量的主(zhu)要因素有彎(wan)曲(qu)(qu)半徑與板(ban)厚之比值及(ji)彎(wan)曲(qu)(qu)件彎(wan)曲(qu)(qu)成形(xing)時,外區受拉而內區受壓(ya),卸(xie)載后這些應力導致回彈。


   彎曲-變直過程中最終變形為0,但實際應變為加(jia)倍,即(ji)先拉后壓。


 c. 拉深


   拉(la)深是(shi)使板(ban)料(liao)或者半成(cheng)品在拉(la)深模具內,將其成(cheng)形為中空工件的(de)工序。


   ①. 拉深過程 

 

     坯料在拉(la)(la)深(shen)模凸模的(de)(de)(de)作用(yong)(yong)下,逐漸被壓入凹模內,在此(ci)過程(cheng)中坯料發生很大的(de)(de)(de)塑性變(bian)形(xing),而形(xing)成中空的(de)(de)(de)拉(la)(la)深(shen)件(jian)(jian)(jian)。拉(la)(la)深(shen)件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)底部一般不變(bian)形(xing),只(zhi)起傳遞拉(la)(la)力的(de)(de)(de)作用(yong)(yong),厚(hou)(hou)度(du)基本(ben)不變(bian)。拉(la)(la)深(shen)件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)直壁(bi)(bi)主要受拉(la)(la)力作用(yong)(yong),厚(hou)(hou)度(du)減(jian)小。而直壁(bi)(bi)與底之間的(de)(de)(de)過渡圓角處被拉(la)(la)薄的(de)(de)(de)程(cheng)度(du)最為嚴重。拉(la)(la)深(shen)件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)法蘭部位切向受壓應力作用(yong)(yong),厚(hou)(hou)度(du)有所(suo)增大。


  ②. 拉深過(guo)程的工(gong)藝(yi)要點 


    在拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)過程中(zhong),拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)件起(qi)皺和(he)拉(la)(la)(la)(la)裂是(shi)最(zui)常(chang)見的(de)(de)(de)質量問題。為了(le)防(fang)止(zhi)拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)件出現起(qi)皺,在拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)過程中(zhong)需用(yong)壓環施(shi)加以適當的(de)(de)(de)壓力將(jiang)坯料壓住,見圖5-7。為了(le)防(fang)止(zhi)拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)件被拉(la)(la)(la)(la)裂,除(chu)了(le)將(jiang)拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)模(mo)的(de)(de)(de)邊(bian)緣(yuan)作(zuo)成圓角和(he)采(cai)用(yong)合理的(de)(de)(de)模(mo)具間隙值(zhi)外(wai),還要(yao)根據材料的(de)(de)(de)塑性(xing)來(lai)選用(yong)合理的(de)(de)(de)拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)系數(shu)。拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)系數(shu)是(shi)指拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)件直(zhi)徑與坯料直(zhi)徑之比,該(gai)系數(shu)值(zhi)總(zong)是(shi)小(xiao)于1。拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)系數(shu)值(zhi)越(yue)小(xiao),變形程度(du)越(yue)大(da),可拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)的(de)(de)(de)次(ci)數(shu)越(yue)少,反(fan)之則(ze)需經過多次(ci)拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)方(fang)能完(wan)成。拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)系數(shu)的(de)(de)(de)大(da)小(xiao),一般為0.5~0.8。在多次(ci)拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)過程中(zhong),拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)件往(wang)往(wang)需要(yao)進行(xing)中(zhong)間退火(huo)(再(zai)經晶退火(huo))以消除(chu)前幾次(ci)拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)變形中(zhong)所產生的(de)(de)(de)冷加工硬化,為隨后的(de)(de)(de)拉(la)(la)(la)(la)深(shen)(shen)過程的(de)(de)(de)順利進行(xing)做(zuo)準備。


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2. 脹形


  脹(zhang)(zhang)形(xing)又稱拉脹(zhang)(zhang)是(shi)利用模(mo)具使(shi)板料拉伸(shen)變薄局(ju)部表面積增大以獲得(de)零件的(de)加工方(fang)法。常用的(de)有圓柱(zhu)形(xing)(或管形(xing))毛坯的(de)脹(zhang)(zhang)形(xing)及平板毛坯的(de)拉張成形(xing)等。


  脹(zhang)(zhang)形(xing)可采用不同的(de)方法來實現,如剛模脹(zhang)(zhang)形(xing)、橡(xiang)皮脹(zhang)(zhang)形(xing)和液壓脹(zhang)(zhang)形(xing)等(deng)。


  圓柱(zhu)形空心坯(pi)(pi)料(liao)的脹形是依靠材料(liao)的拉伸,將直(zhi)徑較小的空心零件或管(guan)毛坯(pi)(pi),在(zai)(zai)半徑方向上(shang)(shang)向外擴(kuo)張的方法(fa)。脹形一般要用(yong)可分式(shi)凹模(mo)(mo),其凸(tu)模(mo)(mo)形式(shi)有(you):橡(xiang)(xiang)皮(pi)(pi)(或聚氨酯)凸(tu)模(mo)(mo)(圖5-8);分塊式(shi)凸(tu)模(mo)(mo),由楔狀心塊將其分開(圖5-9);用(yong)液體(ti)作為凸(tu)模(mo)(mo)(圖5-10),這種(zhong)方法(fa)有(you)的可以直(zhi)接將液體(ti)倒入(ru)毛坯(pi)(pi)內,但此法(fa)操作不便且生產率(lv)低,有(you)的可用(yong)裝在(zai)(zai)凸(tu)模(mo)(mo)上(shang)(shang)充滿液體(ti)的橡(xiang)(xiang)皮(pi)(pi)囊上(shang)(shang)。


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3. 旋壓


   旋壓(ya)是一種(zhong)歷史悠久的工藝方法,我國在10世紀(ji)(ji)就(jiu)有了(le)這種(zhong)成形(xing)方法,以(yi)后于14世紀(ji)(ji)才傳入歐(ou)洲。旋壓(ya)成形(xing)方法可制(zhi)造各種(zhong)不同(tong)形(xing)狀的旋轉面零件(jian),如發(fa)動機(ji)罩、螺旋槳槳帽(mao)等(圖5-11)。


 a. 旋(xuan)壓工藝原理


   旋壓(ya)(ya)用(yong)的機床類似于車床或由車床改裝而成,但最新發展有數(shu)控(kong)旋壓(ya)(ya)床。旋壓(ya)(ya)床的工作(zuo)原理如圖5-12所示。用(yong)機床尾頂(ding)座工通過(guo)頂(ding)塊3將平板(ban)毛坯(pi)(pi)1壓(ya)(ya)緊于旋壓(ya)(ya)模(mo)4上,毛坯(pi)(pi)連(lian)同模(mo)具一起(qi)旋轉,操作(zuo)者用(yong)手操作(zuo)旋壓(ya)(ya)棒,將毛坯(pi)(pi)順次壓(ya)(ya)向(xiang)(xiang)旋壓(ya)(ya)模(mo),這(zhe)時毛坯(pi)(pi)發生周向(xiang)(xiang)收縮,徑向(xiang)(xiang)延伸變形。


 b. 旋壓(ya)注意(yi)事項


   旋(xuan)壓過(guo)程主(zhu)要(yao)問題(ti)是起皺(zhou)和(he)(he)局部變薄以及拉裂。如圖5-12所(suo)示的(de)旋(xuan)壓壓延過(guo)程,凸緣周邊起皺(zhou)決定于收縮變形(xing)程度(du)(即零(ling)件直(zhi)(zhi)徑(jing)和(he)(he)毛坯(pi)(pi)(pi)(pi)直(zhi)(zhi)徑(jing)之比值(zhi)),毛坯(pi)(pi)(pi)(pi)的(de)穩(wen)(wen)定性,如to/D。。數值(zhi)(坯(pi)(pi)(pi)(pi)料厚度(du)/坯(pi)(pi)(pi)(pi)料直(zhi)(zhi)徑(jing)),毛壞(huai)轉(zhuan)(zhuan)速(su)以及操(cao)作者的(de)經驗。提(ti)高毛坯(pi)(pi)(pi)(pi)的(de)轉(zhuan)(zhuan)速(su)會增加毛坯(pi)(pi)(pi)(pi)凸緣的(de)穩(wen)(wen)定性,但由手工操(cao)作不(bu)能保證均勻的(de)縱向送進(jin),會造成局部過(guo)度(du)碾薄,一般工廠所(suo)用(yong)的(de)轉(zhuan)(zhuan)速(su)多在200~600r/min的(de)范圍(wei)內。為(wei)了防(fang)止起皺(zhou)和(he)(he)旋(xuan)壓模圓角處(chu)材(cai)料變薄或拉裂,操(cao)(cao)作(zuo)應按如下順序進行:首次操(cao)(cao)作(zuo)時(shi)將(jiang)(jiang)凸(tu)模圓角處(chu)材(cai)料趕(gan)形(xing)(xing)貼(tie)模形(xing)(xing)成(cheng)帽形(xing)(xing)件;第二步(bu)操(cao)(cao)作(zuo)時(shi)將(jiang)(jiang)帽形(xing)(xing)件凸(tu)緣趕(gan)形(xing)(xing)成(cheng)圓錐面以增(zeng)加這部分材(cai)料的剛度,起防皺(zhou)作(zuo)用;第三(san)(san)步(bu)操(cao)(cao)作(zuo)是(shi)旋壓棒從毛(mao)坯(pi)(pi)周(zhou)邊向凸(tu)模圓角處(chu)趕(gan)并使毛(mao)坯(pi)(pi)向凸(tu)模靠攏。以后(hou)的操(cao)(cao)作(zuo)是(shi)重復上述二、三(san)(san)步(bu)驟(zou)。逐步(bu)地將(jiang)(jiang)材(cai)料旋壓貼(tie)模為(wei)止,最后(hou)再加以修整(zheng)趕(gan)形(xing)(xing)和零件切邊。因為(wei)旋壓過程變形(xing)(xing)情況(kuang)極其復雜(za),多(duo)半又是(shi)手工操(cao)(cao)作(zuo),故成(cheng)形(xing)(xing)之成(cheng)敗與操(cao)(cao)作(zuo)者的經驗很有關系。


   旋壓還可用于進行縮(suo)口(kou)(kou)、卷邊、擴口(kou)(kou)等項工作。


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 c. 旋(xuan)壓的優缺點(dian)


   旋(xuan)(xuan)壓(ya)的(de)(de)缺(que)點(dian)是(shi)零(ling)件(jian)變(bian)薄量(liang)較(jiao)(jiao)大,勞動強度較(jiao)(jiao)大,要(yao)求(qiu)技(ji)術水平(ping)較(jiao)(jiao)高而勞動生產率低等。旋(xuan)(xuan)壓(ya)工(gong)(gong)作雖有這些(xie)缺(que)點(dian),但是(shi)由于(yu)旋(xuan)(xuan)壓(ya)模具簡單,特別能(neng)適(shi)應于(yu)加(jia)工(gong)(gong)某些(xie)比較(jiao)(jiao)復雜(za)的(de)(de)旋(xuan)(xuan)轉面零(ling)件(jian),所以(yi)至(zhi)今還是(shi)航空工(gong)(gong)業中不可(ke)缺(que)少(shao)的(de)(de)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)方法。旋(xuan)(xuan)壓(ya)設備(bei)的(de)(de)改進和旋(xuan)(xuan)壓(ya)過程的(de)(de)自動化(hua)能(neng)夠(gou)克服(fu)上述的(de)(de)主要(yao)缺(que)點(dian)并且使旋(xuan)(xuan)壓(ya)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)得到(dao)新的(de)(de)發(fa)展(zhan)。


d. 旋壓模


   旋(xuan)壓(ya)模一般用鑄鐵、鋼(gang)和銅合金制造。有(you)時在試制時,也可用硬木制造。旋(xuan)壓(ya)模按反(fan)切(qie)內(nei)樣板加工(gong),零件(jian)按反(fan)切(qie)外(wai)樣板檢驗。


   對(dui)于(yu)變形(xing)程(cheng)度較大(da)零件可用一套模具經多(duo)次成形(xing)并經中間(jian)退火工(gong)序,有時(shi)還(huan)可增加(jia)模具套數,即采用中間(jian)過(guo)渡(du)模等方法解決。


4. 翻邊與翻孔


   翻(fan)邊與翻(fan)孔(kong)是彎曲(qu)的(de)變種,它沿(yan)(yan)(yan)彎曲(qu)線方向應(ying)變不相等。沿(yan)(yan)(yan)曲(qu)線為壓應(ying)變時(shi)稱(cheng)收縮(suo)翻(fan)邊;沿(yan)(yan)(yan)彎曲(qu)線為拉(la)(la)應(ying)變時(shi)稱(cheng)拉(la)(la)伸(shen)(shen)翻(fan)邊。彎曲(qu)線為圓周的(de)拉(la)(la)伸(shen)(shen)翻(fan)邊即變為擴孔(kong)。


5. 局部成(cheng)形


   局部(bu)(bu)成(cheng)形包(bao)括(kuo)壓花(hua)與壓印等。壓花(hua)產生(sheng)(sheng)于局部(bu)(bu)區(qu)域,包(bao)括(kuo)筋紋,鼓包(bao)、裝飾牌照等。其(qi)特點(dian)是只產生(sheng)(sheng)金屬移動。壓印則(ze)產生(sheng)(sheng)厚度變化而拼成(cheng)圖案(如制幣)。