冷作工艺学.pdf

冷 作 工 艺 学 冷 作 工 艺 学 2第一篇第一篇 备备 料料 备料是指在制造冷作产品前原材料的准备工作，它包括钢材的选择、验收、矫正和钢材预处理。第一章第一章 钢材的基本知识钢材的基本知识 冷作用的材料有金属材料和非金属材料两大类，在金属材料中应用最广的是钢。第一节第一节 钢材的分类钢材的分类 一：钢一：钢 含碳量低于 2.11%的铁碳合金称为钢。具有高强度和韧性，同时具有良好的工艺性能，可进行各种加工，在机械制造和钢结构中获得广泛应用。二：钢材的分类二：钢材的分类 按横断面的形状特征分为板材（钢板）、管材（钢管）、型材（型钢）和线材（钢丝）四大类。钢材轧制分热轧和冷轧两种。热轧后，能提高钢的致密性和化学成分的均匀性，使钢的机械性能得到提高。冷轧是在常温下进行的，以热轧半成品为坯料，冷轧后可得到表面光洁，尺寸精确、机械性能好的成品。第二节第二节 钢板钢板 测量钢板的厚度时，应距离板边不小于 40mm，板角不小于 100mm 才准确。在使用前应先检查钢板表面有无裂纹、斑痕、层化、折皱等缺陷，凡有这些缺陷的均会影响钢的强度，所以不能使用。钢板按厚度分为两大类：一：薄钢板一：薄钢板 用热轧或冷轧方法生产的，厚度在 4mm 以下的钢板称为薄钢板。其尺寸表示方法是：厚度宽度长度。二：厚钢板二：厚钢板 厚度在4mm以上的钢板统称为厚钢板。通常把厚4.525mm钢板称中厚板；25mm以上的钢板称厚板。超过 60mm 的钢板称特厚板。第三节第三节 钢管钢管 钢管的尺寸表示方法是：外径壁厚长度。外钢管分无缝和有缝两种。一：无缝钢管一：无缝钢管 由整块金属轧制而成，断面上无接缝。按生产方法，又可分为热轧管、冷拔管、挤压管等。热轧无缝钢管外径自 32630mm，壁厚自 2.575mm,长度 312.5m。冷拔无缝钢 3管外径自 5200mm，壁厚自 0.2514mm,长度 1.59m。二：有缝钢管二：有缝钢管 又称焊接管，用钢带焊成，有镀锌（可以防锈）和不镀锌两种，前者称为白铁管，后者称为黑铁管。第四节第四节 型钢型钢 一：圆钢、方钢和六角钢一：圆钢、方钢和六角钢 圆钢是断面为圆形的钢材，分热轧、锻制和冷拉三种。热轧圆钢的直径为 5250mm，其中 59mm 的常用做拉拔钢丝的原料，叫做线材（又名热轧盘料）。锻制圆钢直径较粗，其直径为 50250mm，冷拉圆负直径为 3100mm，其尺寸精度高。热轧圆钢的标记方法是：直径长度。方钢是断面为方形的钢材，分热轧和冷轧两种。热轧方钢的边长为 5250mm，冷拉方钢的边长为 3100mm.热轧方钢的尺寸表示方法是：边长长度。六角钢是断面为六角形的钢材。热轧六角钢内切圆直径自 870mm，冷拉六角钢尺寸自 375mm。六角钢的标记方法是：六角钢的对边距离长度。二：扁钢二：扁钢 扁钢是断面为长方形的钢材，其尺寸表示方法为：厚度宽度长度。三：角钢三：角钢 分等边和不等边角钢两大类。其尺寸表示方法为：Lbbd角钢长度或 LBbd角钢长度，b 或 B 为角钢的边长，d 为角钢的边厚。角钢的大小也可以用号数表示，号数表示边长的厘米数，如 4 号角钢，即边长为40mm 的等边角钢。四：槽钢四：槽钢 分热轧普通槽钢、热轧轻型槽钢和普通低合金轻型槽钢三大类。其断面如图 11示。图 11 H为槽钢的高度 b为腿宽 d为腰厚 t为平均腿厚 r为内面圆角半径 r1为边端圆角半径 槽钢的大小用型号表示，其型号代表槽钢的高度，以厘米计算，如 10 号槽钢，其高度为 100mm。号数后面的 a、b、c 级表示同一号槽钢中不同腰厚，长度为 519 米。槽钢的尺寸表示方法：若槽钢的高为 400mm，腿宽为 102mm，腿宽为 12.5mm，长度为 10000mm 的热轧普通槽钢，其标记为：槽钢 40b10000 或【40b10000。4热轧轻型槽钢应在号数前用文字标明。普通低合金钢热轧轻型槽钢在其型号边上加“Q”以示区别。五：工字钢 分为热轧普通工字钢、热轧轻型工字钢和普通低合金热轧工字钢三大类。其断面形状如图 12 示。图 12 H为工字钢的高度 b为腿宽 d为腰厚 t为平均腿厚 r为内面圆角半径 r1为边端圆角半径 工字钢的规格以号数表示，号数表示工字钢的高度（厘米数）如 10 号工字钢，其高度为 10 厘米。号数后的 a、b、c 级表示同一号工字钢中不同腰厚，长度为 519 米。工字钢的尺寸标记方法：若工字钢的高为 200mm、腿宽为 100mm、腰厚 7mm，长为 5m，其标记为：工字钢 20a5000 或工 20a5000，对热轧轻型的工字钢应在号数前用文字标明。普通低合金钢热轧轻 型工字钢在其型号边上加“Q”以示区别。六：异形钢材六：异形钢材 是为特殊需要而轧制的。第五节第五节 钢材的重量计算钢材的重量计算 一：钢材重量的理论计算法 G=FLP1/1000 式中：G钢材的重量（千克）F钢材的断面积（mm2）L钢材的长度（米）P金属的密度（克/厘米3）碳钢为 7.85；不锈钢为 7.75，铝为 2.73。二：钢材重量的简易计算法二：钢材重量的简易计算法 1、7.85St 钢板的重量（千克）钢板的面积（米2）t钢板的厚度（mm）2、G=WL G型钢的重量（千克）W型钢每米理论重量（千克/米）可通过查表的方法获得 L型钢的长度（米）。三：组合构件的重量计算 5先将其分解成若干简单的部分，再按照各个零部件的规格、形状、大小分别进行计算其重量，最后相加即得整流器个组合构件的总重量。第六节 钢材的验收、堆放和保管 第六节 钢材的验收、堆放和保管 一：钢材的验收 一：钢材的验收 钢材进厂时，一般按钢厂的质量保证书验收，钢材的品种规格符合国家标准或订货技术条件要求。必须质量均匀，不得有夹层、裂纹、非金属夹杂和明显的偏析等缺陷。表面不得有肉眼可见的气孔、结疤、折迭和压入的氧化皮，以及其它影响强度的缺陷。二：钢材的堆放和保管 大多采用按钢材的规格分别堆放，为区别不牌号的钢材，可在钢材的端头涂上各种颜色的油漆，这种方法称涂色标记。露天堆放的钢材，长度方向适当倾斜，以减少积水，并在表层和整堆钢板周围涂上油类，以免积水加剧腐蚀。第七节 钢材的矫正 第七节 钢材的矫正 一：钢材变形的原因 一：钢材变形的原因 1、残余应力引起的变形 2、钢材在加工过程中的外力引超的变形 3、钢材因运输、存放不当引起的变形 二：矫正方法 二：矫正方法 1、手工矫正 在平台上用手锤、大锤、和型锤进行手工矫正的方法。1)析的矫正 薄板中间凸起时，应由凸起的周围开始逐渐向四周锤击，越往边锤击密度越大，锤击力也越重，切忌不能对薄板的凸起处直接锤击。若薄板的表面相邻处有几个凸起，则应先在凸起的交界处轻轻锤击，使若干个凸起处合并成一个，然后再锤击四周而展开。若薄板的四周呈波纹状，应从四周向中间锤击，且锤击点的密度向中间应逐渐增加，锤击力也越重。如果薄板发生扭曲等不规则变形，应沿另一没有翘起的对角线进行锤击，使其延伸而矫正。薄板变形时，松的部位往往凸起，而紧的部位往紧贴台面，所以矫正时应锤击紧贴台面的那些平的部分，使其伸长，并不断翻转检查，直到矫平为止。厚板手工矫正时，由于其刚性较好，可直接锤击凸处。矫正后的板料可用直尺进行检验，将尺的棱边以不同的方向贴在板上，就可以看出隙缝的大小。对于薄板，可用手指按揿板的各处，如不发生弹动，说明板与平台贴紧，然后用同样的方法将板翻身再检查。2)扁钢的矫正 在厚度方向弯曲时，应将扁钢的凸处向上，锤击凸处就可以矫平。在宽度方向弯曲时，用锤依次锤击扁钢的内层或在内层的三角形区域内进行锤击。如图 13 示。6 图 13 扁钢在宽度方向弯曲的矫正 a)、b)锤击扁钢的内层 c)锤击内层的三角形区域 矫正扁钢扭曲变形最好的方法是将扁钢的一头固定，另一端用叉形板手夹持扁钢的另一端，进行反方向的扭转，待扭曲消除后，再用锤击矫平。锤击时将扁钢斜置于平台上，使平的部分搁置于台面上，而扭曲翘起的部分伸出平台之外，锤击稍离平台边外向上翘起的部分，锤击点离台边的距离约为板厚的两倍左右，边锤击边使工件往平台移动，然后再翻转 1800，再进行同样的矫正，直至矫平为止。3)圆钢的矫正 在平台上，使凸处向上，锤击凸处，使其反向弯曲而矫正。4)角钢的矫正 矫正时选取一合适的钢圈，将角钢置于钢圈上，并使其弯曲处凸部向上，锤击凸部，使其发生反向弯曲变形。第二章 放样 第二章 放样 第一节 划线和下料 第一节 划线和下料 在放样和下料时，必须进行具体的划线操作，以标志出中心线、轮廓线、定位线等。划线最重要的是保证尺寸的准确性。划线分平面划线和立体划线两种。一：划线的工具 一：划线的工具 1、划针 针尖角度约为 150200。使用划针时，使针尖与直尺的底边接触，并应向外侧倾斜约 150200。，向划线方向倾斜约 450750。划线应尽量一次完成。2、圆规 常用的有普通圆规和弹簧圆规两种。使用圆规时以旋转中心的一个脚尖插在作为圆心的孔眼内定心，并施加较大的压力，另一脚以较轻的压力在材料表面上划出圆规。3、粉线 划线时将粉线紧靠于粉笔上，然后移动粉笔，使粉线涂上白粉。将粉线两端按在钢板上，将粉线中部垂直提起并放开，就能弹出线条来。为使尺寸准确，要求粉线粗细不得超过 1mm。4、角尺 扁平的角尺主要用于划直线，以检验工件装配角度的正确性。使用带筋的角尺时，可以将筋靠于型钢的直边上，划出与直边垂直的线。5、样冲 在划线后用样冲沿线冲出小眼作为标记。在使用圆规划圆弧前，也要使用样冲先在圆心上冲眼，作为圆规脚尖的定心。第二节 放样 第二节 放样 1、放样基准 一般可以根据以下三种类型来选择：1)以两个互相垂直的平面（或线）作为基准。2)以两条中心线为基准。73)以一个平面和一条中心线为基准。2、放样程序 首先划出基准线，其次才能划出其它线。对于对称的零件，一般先划中心线和垂直线，以此作为基准，然后再划圆周或圆弧，最后划出各段直线。对于非对称零件，先根据图样上所标注的尺寸，找出零件的两基准，当基准线划出后，再逐步划出其它的圆弧和直线段，最后完成整个放样工作。对于大尺寸的平板零件，应根据钢板尺寸，先考虑其拼接方案，然后进行放样划线。对于局部要求较准确的孔，可考虑先拼接、后划线。放样时为保证产品的质量，防止切割不当使零件造成废品，在样板上应适当预放加工余量。气割后需铣边者，其单边加工余量为 45mm。剪切时无割缝间隙，可不考虑余量，但剪切后需铣边或刨边者，需放加工余量 34mm。对于焊接结构件，除了考虑加工余量外，还需考虑零件在焊接后的收缩量。对于曲面和立体零件，在放样时需画展开图。第三章 加工成形 第三章 加工成形 第一节 钢材的切割 第一节 钢材的切割 钢材的切割可通过切削、冲剪、或热切割三种不同的方法。常用的切割方法有锯割、砂轮切割、剪切、冲裁、气割、光电跟踪气割、数控气割和等离子弧切割等。一：锯割 通过锯齿的运动，把钢材分离。在冷作工艺中，常用于切断型材。二：砂轮切割 利用砂轮片高速旋转时与工件摩擦产生热量，使之熔化而形成割缝。为了获得较高的切割效率和较高窄的割缝，切割用的砂轮片应具有很高的圆周速度和较小的厚度。三：剪切 是利用上下两剪刀的相对运动来切断钢材的。其生产率高、切口光洁、能切割各种型钢和中等厚度（小于 30mm）的钢板，应用广泛。剪床的种类很多，按其工作性质可分为剪直线和剪曲线的两大类。剪直线的剪床 按两剪刀的相对位置，剪直线的剪床分平口剪床、斜口剪床和圆盘剪床三种。平口剪床上下刀口是平行的，剪切时，下刀板固定，上刀板作上下运动。这种剪床工作时受力较大，但剪切时间较短，适宜于剪切狭而厚的条钢。斜口剪床的下刀口成水平位置，且固定不动，上刀板倾斜成一定的角度作上下运动，由于刀口逐渐与材料接触而发生剪切作用，所以剪切时间较长，但所需要的剪力远比平口剪床小，因而这种剪床应用广泛。材料剪断后，一般存在毛刺，毛刺的高度与两刀刃的间隙有关，一般在板厚的 10%以下。第二节 冲裁 第二节 冲裁 一：冲载的应用和分类一：冲载的应用和分类 利用冲模使板料相互分离的工序，叫做冲载。冲载分落料和冲孔两种。如果冲载时，沿封闭曲线以内被分离的板料是零件时，称为落料。反之，封闭曲线以外的板料作为零件时，称为冲孔。其主要设备是曲柄压力机和摩擦压力机等。二：冲载的基本原理二：冲载的基本原理 8冲载的基本原理与剪切相同，只不过是将剪切时的直线刀刃，改变成封闭的圆形或其它的刀刃。冲载模的模具工作部分是凸模和凹模。它们都具有锋利的刃口。凹模的直径比凸模的直径稍大，两者之间存在一定的间隙。冲载时，板料放在下模上，当开动冲床，滑块即向下运动，凸模便穿过板料进入凹模，使板料分离完成冲载工作。卸料板的作用是将板料从凸模上卸下。三、冲裁件的质量分析 三、冲裁件的质量分析 冲裁的目的是按零件图的要求，在冲成零件的一定形状的同时，应保证其尺寸符合精度要求，冲切表面应该光洁，无裂纹、撕裂和毛刺等缺陷。1.尺寸精度 冲裁的尺寸精度与许多因素有关，其中主要的是：冲模的制造精度，材料的性质和厚度，凸模和凹模的间隙，冲裁零件的形状和尺寸等。冲模的制造精度对冲裁件的尺寸精度有着直接的影响，冲模的制造精度越高，则冲裁件的精度也越高。材料的性质直接决定了该材料在冲裁过程中的弹性变形量，较软的材料，其弹性变形量小，冲裁后的回弹值也较小，因而零件的精度精度较高。硬的材料礤情况则正好相反。凸模和凹模的间隙对冲裁件的精度影响很大。落料时，如果间隙过大，冲裁后由于回弹而使零件尺寸有所减小。反之，则使零件尺寸变大。冲孔的情况与落料正好相反，间隙过大，冲孔尺寸增大，间隙过小，冲孔尺寸减小。2.断面质量 影响断面质量的主要因素是凸模和凹模的间隙，间隙过大或过小会使上下裂纹不能重合，间隙合理，冲裁时上、下刃口处所产生的裂纹就能重合。3.毛刺 冲裁间隙不合理能造成零件的毛刺外，凸模和凹模的刃口因磨损而形成圆角时，零件的边缘也会出现毛刺。4.冷作硬化 在接近冲裁刃口处的金属，由于有很大的塑性变形而产生冷作硬化现象，使材料变硬，同时改变材料的物理性能。因此在某些情况下，为了继续作冷作变形和恢复其物理性能，冲裁后的零件需经退火处理。四、冲裁模的间隙 四、冲裁模的间隙 冲裁模的凸模尺寸总要比凹模小，其间存在一些间隙。凸模和凹模间每侧的间隙称为单面间隙。两侧间隙之和称为双面间隙。在无特殊说明时，冲裁间隙就是指双面间隙。冲裁间隙是一个重要的工艺参数，间隙数值的大小，除了对冲裁件的断面质量和主要尺寸精度有影响外，还对冲裁力和模具寿命都有直接的影响。合理的间隙，除能保证良好的断面质量和较高的尺寸精度，还能降低冲裁力，延长模具的使用寿命。五、冲裁力 五、冲裁力 冲裁力的计算是指冲裁时，材料对凸模的最大抵抗力。1.冲裁力的计算公式，在平刃冲模上冲裁时可按下式计算：PkLt 式中 P-冲裁力 L-冲裁零件的周长（mm）9 t-冲裁零件的厚度（mm）-材料的抗剪强度（N/mm2）k-系数 一般取 k=1.3 为了方便计算也可用如下公式近似计算冲裁力：P=Ltb式中 b-材料的抗拉强度 2.降低冲裁力的方法 用平刃冲模进行冲裁时，是沿着整个零件的外形轮廓同时发生剪切作用，所以冲裁力较大。为了降低冲裁力，实现用小设备冲裁大工件，可采用带斜刃的冲模、凸模的阶梯布置法和加热方法等 六、冲裁模 六、冲裁模 冲裁模的结构形式很多，主要有简单冲裁模（单工序模）、导柱模、复合冲裁模等几种常用的典型冲裁模。第三节 零件的预加工 第三节 零件的预加工 零件的预加工是指零件的边缘加工，孔加工，攻丝与套丝和零件修整等工作。一、钻孔 一、钻孔 用钻头在实心的材料上加工出孔的方法称为钻孔。钻孔时，工件固定不动，钻头装在钻床或其它工具上，依靠钻头与工件的相对运动来完成切削加工，其相对运动包括钻头的切削运动和进刀运动。钻孔的精度只能达到 56 级。1、钻头1、钻头 钻头是钻孔的切削工具，通常常用的钻头为麻花钻，它是用碳素工具钢或高速钢制成，并经淬火与回火处理。1.麻花钻 麻花钻是由工作部分、柄部、颈部等部分组成。工作部分又分为切削部分和导向部分组成。切削部分担任主要的切削工作，两条螺旋槽用来形成切削刀，并起排屑和输送冷切液的作用，导向部分在钻削过程中，保持钻头的垂直和具有修光孔壁的作用，柄部是供钻头装夹和传递扭矩，有直柄和锥柄两种。扁尾用于增加传递的扭矩和把钻头从套筒中敲出。颈部是工作部分和柄部的连接部分。一般将钻头的规格和标号等刻印在颈部。钻头使用变钝后必须进行刃磨，钻头刃磨的好坏，对钻削质量、生产效率及钻头的耐用度有显著的影响。手工刃磨钻头是在砂轮机上进行。1）磨主切削刃 刃磨时，右手握住钻头的头部作为定位支点，并掌握好钻头绕轴心线转动和加在砂轮上的压力，用力不宜过大；左手握住钻头的柄部作上下摆动。转劝的目的是使后刀面都触磨到，而上下摆动的目的是为了磨出一定的后角，两手的动作必须配合好。一个主切削刃磨好后，翻转 180刃磨另一个主切削刃，刃磨主切削刃是钻头刃磨的基本技能，要熟练掌握。2、钻孔的工具 2、钻孔的工具 钻孔的工具除了钻床外，还有风钻和电钻等，冷作工常用的钻孔工具有风钻和电钻等。10风钻有手枪式和手提式；电钻有手枪式、手提式和磁座钻。3、钻孔方法 3、钻孔方法 钻孔前必须将工件夹紧固定，以防钻孔时工件移动而折断钻头，或使钻孔位置偏移。钻孔前先在工件上划出所要钻孔的中心和直径，在孔的圆周的打四个样冲眼，可作为钻孔后检查用。孔中心的样冲眼作为钻头定心用。钻孔时调整钻头位置，以对准孔的中心。钻孔时会产生大量的热，所以钻削时要不断加冷切润滑液，在冷切的同时还能起润滑作用，以减小钻屑的磨擦热和孔壁的表面粗糙度。二、攻丝 二、攻丝 1、攻丝的定义 用丝锥在孔中切削出内螺纹称攻丝。攻丝用的工具是丝锥，分手用和机用两种，有粗牙和细牙两类。而铰手是用来夹持丝椎柄部的工具，带动丝锥旋转切削。2、攻丝的方法 攻丝前，应先作钻头在工件上钻出底孔，孔需倒角钻的直径要根据螺纹的大径和螺距来确定，钻削普通螺纹底孔时，钻头的直径可以通过查表获得；还可以通过下列经验公式计算：加工钢材（韧性材料）D=d-P 加工铸铁（脆性材料）D=d-(1.051.1)P 式中:D攻丝底孔直径（mm）d螺纹大径（mm）P螺纹螺距（mm）攻丝过程中，必须使丝锥保持与工件垂直。为了避免切屑过长而卡住丝锥，每转 12圈后，便要反转四分之一圈左右，以使断屑。攻削不通孔时，要经常取出丝锥清除切屑，避免因切屑堵塞而折断。在末锥攻完需退出时，也要避快速思转动铰手，最好用手旋出，以保证已攻好的螺纹质量不受影响。攻丝过程中可用机油润滑。二 套丝 二 套丝 1.套丝的定义 用板牙在圆杆上切削出外螺纹称套丝。圆板牙是加工外螺纹的工具，它有固定式和可调式。2.套丝的方法 套丝前圆杆直径的确定，用圆板牙在钢料上套丝时，圆杆直径应比螺纹大径小 0.10.25mm。圆杆直径的经验公式计算：Dd-0.13P 式中 d螺纹大径（mm）P螺纹螺距（mm）套丝前，板牙端面应与圆杆中心线垂直，两手按顺时针方向均匀在旋转板牙铰手，每转 12 圈后，便要反转四分之一圈左右，以使断屑。套丝过程中可用机油润滑。11三、零件的修整 三、零件的修整 零件经边缘加工后，常用锉削或磨削修整 1、锉削 1、锉削 用锉刀对工件表面进地切削加工，使工件达到所需的尺寸、形状和表面粗糙度，这种工作称为锉削。在冷作件的制造过程中，常用锉削来修整零部件、倒毛刺等辅助工作。锉削所用的工具主要是锉刀。1）.锉刀 锉刀是用 T12 和 T13 制成，并经热处理，硬度达到 HRC6267。锉刀分粗、中、细等几种。锉刀按断面形状分为平锉、方锉、三角锉、半圆锉、圆锉五种。2）.锉刀的保养：（1）不可用新锉刀锉削铸件的硬皮、氧化皮或淬硬的工件；（2）由于用过的锉面比较容易锈蚀，所以锉刀应先用一面，待用钝后，再用另一面，这样可延长使用期限。（3）锉刀在每次使用完后，应用锉刀刷刷去锉纹中的残留铁屑，或用锐口的黄铜板顺锉齿方向刮除铁屑，以免生锈腐蚀锉刀。（4）不要把锉刀堆在一起，或与其它金属硬 物相碰，以免损坏锉齿。（5）不要用锉刀来锤击工件或其它物件，也不可当作撬棒使用。（6）防止锉刀沾水，沾油，以防锈蚀和锉刀打滑。2、磨削 2、磨削 1）.磨削的定义 用砂轮对工件表面进行切削加工的方法称为磨削。磨削用于清除钢边缘的毛刺、铁锈；碳弧气刨挑焊根后，焊缝坡口表层的磨光，清除零件表面由于装配工夹具的拆除后遗留下来的焊疤；受压容器的焊缝，在探伤检查前，要进行打磨处理等。2）.磨削的方法 在磨削前，要检查砂轮有无裂纹和破碎，防护是否完好。磨削过程中，不准在砂轮片边角及侧面磨削工件；用力不得过猛，要平稳地上下，左右地移动磨削，严禁磨有色金属。第四节 弯曲成形 第四节 弯曲成形 将材料弯曲成一定角度或一定形状的工艺方法称为弯曲。弯曲时根据材料温度的不同分冷弯和热弯。一、卷板 一、卷板 卷板是在卷板上，对板料进行连续三点滚弯的过程，利用卷板机可将板料弯曲成单曲率面或双曲率的制件。在单曲率制件中有圆柱面、圆锥面、和不同曲率面；在双曲率制件中有球面和双曲面等。1、卷板的工作原理 1、卷板的工作原理 卷板机可分为三辊卷板机和四辊卷板机两类。三辊卷板机又分为对称式和不对称式两种。2、卷板的工艺 2、卷板的工艺 12卷板由预弯、对中、和卷弯三个过程组成。1）.预弯（压头）板料在卷板机上弯曲时，两端边缘总有剩余直边。理论的剩余直边数值怀卷板的型式有关。实际上的剩余直边数值要比理论值大一般对称弯曲时为（612）t；不对称弯曲时为对称弯曲时的 1/61/10。由于剩余直边在矫圆时难以完全消除，并造成较大的焊缝应力和设备负荷，容易产生质量的设备事故，所以一般应对板料进行预弯，使剩余直边弯曲到所需的曲率半径后再卷弯。预弯可在三辊卷板机、四辊卷板机或预弯水压机上进行。2）.对中 将弯曲的板料置于卷板机上滚弯时，为防止产生歪扭，应将产对中，使板料的纵向中心线与辊筒轴线保持严格的平行。在四辊卷板机上对中时，调节侧辊使板边紧靠侧辊对准，在三辊卷板机上利用挡板，使板边靠紧挡板也能对中。也可将板料抬起使板边靠紧侧辊，然后再放平。把料对准侧辊的直槽也能进行对中。此外也可从辊筒中间位置用视线来观察上辊的外形与板边是否平行对中。上辊与下辊 否平行也可用视线来检验并加以调整。3）.卷弯 板料位置对中后，一般采用多进给法滚弯，调节上辊筒（在三辊卷板机上）或侧辊筒（在四辊卷板机上）的位置 使板料发生初步的弯曲，然后来回滚动而弯曲。当板料移至边缘时，根据板料和所划的线来检验板料位置的正确与否。逐步压下上辊并来回滚动，使板料的曲率半径逐渐减小，直至达到规定的要求。对于高强度钢由于回强较大，最好在最终卷弯前进行退火处理。卷弯过程中应不断地用样板检验弯板两端的曲率半径。在卷板机上所能弯卷的最小圆筒半径取决于上辊的直径，考虑到圆筒卷弯后的回弹，能卷弯的最小圆筒直径约为上辊直径的 1.11.2 倍。4）.矫圆 圆筒卷弯焊接后会发生变形，所以必须进行矫圆。矫圆分加载、滚圆、和卸载一个步骤。根据经验或计算，将辊筒调节 所需要的最大矫正曲率的位置，使板料受压。板料在辊筒的矫正曲率下，来回滚动滚卷 12 圈，要着重滚卷近焊接区，使整圈曲北均匀一致，然后在滚卷的同时，逐步退回辊筒，使工件 在逐渐减小矫正载荷下我滚卷。3、卷板的质量 3、卷板的质量 卷板的质量问题包括外形缺陷、表面压伤和卷裂等三个方面。1）.外形缺陷 卷弯贺柱筒身时，常见的外形缺陷有过弯、锥形、鼓形、束腰。边缘歪斜和棱角等缺陷；2）.表面压伤 卷板时，钢板或辊筒表面的氧化皮及粘附的杂质会造成板料表面的压伤。所以必须清除板料表面的氧化皮，卷板设备不行得有锈皮、毛刺、棱角或其它硬性颗粒，卷板时应不断地吹扫外侧剥落的氧化皮，矫圆时应尽量减少反转次数。3）.卷裂 板料在卷弯时由于变形过大，材料的冷作硬化，以及应力集中等因素都 能使材料的塑性变形变坏而造成裂纹。为了防止卷裂的产生，可以采用限制变形量，钢板进行正火处理；对缺口敏感性大的钢种，最好将板料预热到 150200C 后卷制；消除板料表面可能产生应力集中的因素等措施。13第五节 型钢弯曲 第五节 型钢弯曲 一型钢弯曲变形 一型钢弯曲变形 型钢的弯曲时，由于重心线与力作用线不在同一平面上，所以型 钢除受弯曲力矩外还受扭矩的作用，使型钢断面产生畸变。角钢外弯时夹角增大，角钢内弯时夹角缩小。型 钢弯曲时的变形程度取决于应力的大小，而应力的大小又决定于弯曲半径，弯曲半径越小，则畸变程度越大，为了控制应力与变形，规定了最小弯曲半径，等边角钢外弯时最小弯曲半径 R25B26Z。；内弯时 R24（BZ。）式中 Z。为型钢的重心距，B 为角钢的边宽。最小弯曲半径是设计零件的重要依据，型钢结构的弯曲半径应大于最小弯曲半径。二、卷弯、回弯、压弯、拉弯 二、卷弯、回弯、压弯、拉弯 1.卷弯 型钢的卷弯可在专用的三或四个型钢弯曲机上进行，弯曲机的工作原理与弯曲钢板相同，工作部分采用三或四个滚轮。型钢也可在卷板机上弯曲，卷弯角钢时把两根拼合在一起并用点焊固定，弯曲方法与钢板相同。2.回弯 将型钢的一端固定于弯模上，弯模旋转时型钢沿模具发生弯曲，这种方法称回弯 3.压弯 在压力机上或撑直机上，利用模具进行一次或多次压弯，使型钢成形。在撑直机上压弯时 以逐段进给的方式加以弯曲，由于两支座有一定的间距，使型钢的端头不能支承而弯曲，为此可加放一垫板，随同垫板一同压弯。如果型钢的尺寸高出顶头时，也可安放垫板进行弯曲。用模具压弯时，为了防止型钢截面的变形，模具上应有与型钢截面相适应的型槽。4.拉弯 型钢用普通方法弯曲时，在型钢断面的外层纤维产生拉应力，内层纤维产生压应力，虽然此应力值可以超过屈服极限，但卸载后型钢内层和外层纤维在相反的方向产生回弹，因此回弹较大。当曲率半径与型钢厚度的比值越大，回弹的现象越严重。在大半径的弯曲中以致型钢外层纤维的大部分或全部处于弹性变形的状态。弯曲后仍回弹变直，在这种情况下可采用拉弯工艺。拉弯时型钢同时受到拉伸与弯曲的作用，型钢都处于塑性变形区域，所以拉弯的回弹值比普通弯曲的回弹值小得多。拉弯的特点是：制件的精度较高，模具设计时右以不考虑回弹值。只要一个凸模，简化了设备结构。此外由于型钢不存在压应力，所以不会发生受压而变形的皱折。拉弯工作是在专用的拉弯设备上进行。三、管子的弯曲 三、管子的弯曲 1.管子的弯曲变形 1.管子的弯曲变形 管了在受外力的作用下弯曲时，外侧受拉内侧受压，管子外壁变薄内壁变厚，管子的断面发生畸变，断面会变成椭圆形。管子弯曲时的变形程度取决于相对弯曲半径和相对壁厚的值。所谓相对弯曲半径就是指管子中心层的弯曲半径与管子外径之比；相对壁厚是指管子壁厚与管子外径之比。如果相对弯曲半径和相对壁厚值趆小，那么变形趆大，严重时会引起管子的外壁破裂、内壁起皱成波浪形。当弯管的椭圆度趆大，管壁外层的减薄量就趆大，因此弯管的椭圆度，常用来作为检验弯管质量的一项重要指标。在管子弯曲过程中 14要尽量减少管子的椭圆度。常用的弯管方法有压弯、滚弯、回弯和挤弯四种，压弯分为简单弯曲和带矫正弯曲二种。1）滚弯是在卷板机上或型钢弯曲机上，用带槽滚轮弯曲；2）回弯是在立式或卧式弯管机上弯曲，分辗压式和拉拨式两种；3）挤弯是在压力机或专用推挤机上弯曲，它分型模式和芯棒式两种，型模式挤弯一般采用冷挤。芯棒式挤弯一般采用热挤。2.手工弯管 2.手工弯管 在无弯曲设备或单件小批量生产中，弯头又少，而制作冷弯模不经济，在这种情况下可采用手工弯曲。手工弯曲的主要工艺有灌砂、划线、加热和弯曲。1）灌砂 手工弯管时为了防止管子断面变形，采用以下的主要方法：管内充装填料，填料的种类有石英砂、松香和低熔点金属等。对较大直径的管子，一般使用砂子。灌砂前用锥形木塞将管子的一端塞住，在木塞是开有出气孔，以使管内空气受热膨胀时自由泄出，装砂后将管子的另一端也用木塞塞住。对于较大直径的管，不便使用木塞时，可采用钢制塞板。在管子的端头放置塞板，用螺钉将其固定。灌砂的松紧将直接影响到弯管的质量，装入管中的砂子应该清洁干燥，颗粒度的大小要均匀，一般在 2mm 以下，因此在使用前，砂子必须经过水洗，干燥、和过筛。因为砂中含有杂质和水分，加热时杂质的分解将沾污管壁，同时水分变成气体时体积膨胀，使压力增大，甚至将木塞顶出。如果砂子的颗粒度过大，就不容易填充紧密，使管了断面变形；颗粒度过小成粉状时，填充过于紧密，弯时不容易变形，甚至使管子破裂。2）划线 划线的目的是为了确定管子在炉中加热的长度和位置。3）加热 管子的加热宜用木炭、焦炭、煤气、或重油作为燃料。煤不宜用作加热管子，因为煤中含有较多的硫，硫在高温时会渗入钢内部，使钢的质量变坏。加热应缓慢均匀，加热不当，会影响弯管的质量。加热温度随钢的性质而定。管子加热应保持一段时间，使管内的砂也达到同样的温度，防止管子冷却过快。对于不锈钢和合金钢管最好用冷弯，可避免渗碳发生。对于管子的弯曲最好一次完成，增加次数会使金属质量变坏。4）弯曲 管子在炉中加热到所需的温度后，即可进行弯曲，如果管子的弯曲未达到所需的程度，但又差不多时，可采用在管子内壁用水冷却，使内层金属收缩，反之，则有管子外壁用水冷却。管子弯曲后，将木塞取出，然后将管内砂清理干净。3、有芯弯管 3、有芯弯管 有芯弯管是在弯管机上利用芯轴沿模具回弯管子。芯轴的作用是防止管子弯曲的变形。有芯弯管的质量取决于芯轴的形状，尺寸及伸入管内的位置，芯轴的内径约为管子内径的 90%以上，一般比管子内径小 0.51.5mm 左右。芯轴的长度为其直径的35 倍，当直径大时，系数取小值，反之取大值。为保证弯管的质量，弯管前必须将管子分组，并选择适当的芯轴，以适应管子的内径。弯管子时管子的内壁必须清理和涂油润滑，或采用喷油芯轴。154、无芯弯管 4、无芯弯管 无芯弯管是在弯管机上利用反变形法来控制管子断面的变形。它使管子在进入弯曲变形区前，预先给予一定量的反向变形，而使管子外侧向外凸出，用以来抵消管子在弯曲时断面的变形，从而保证弯管的质量。无芯弯管与有芯弯管相比有如下优点：1）大减少弯曲前的准备工作，提高了劳动生产效率；2）管内不需要润滑，节省了润滑油和喷油设备；3）避免芯子损耗；4）质量好，不但保证椭圆度，同时管壁拉薄和内壁因振动引起的波浪情况也有很大改善；5）弯曲时无振动现象，没有芯子与管子间的磨擦，降低了弯管力矩，延长弯管机的使用寿命和提高了使用能力。无芯弯管由于具有上述一系列优点，所以得到广泛应用，当管子的弯曲半径大于管子直径的 1.5 倍时一般都采用无芯弯管。只有对直径较大，壁厚较薄的管子时才采用有芯弯管。第六节 压制成形 第六节 压制成形 压制成形是在压力机上利用模具使板料成形的一种工艺方法，板料的成形完全取决于模具的形状与尺寸。压制成形有压弯、压延、旋压等。一、压弯 一、压弯 利用模具对板料施加外力，使它弯成一定的形状，这种加工方法称为压弯。材料自由弯曲时，内层纤维受压而缩短，外层纤维受拉而伸长，弯曲后断面成扇形。1、压弯件的结构工艺性1、压弯件的结构工艺性 压弯件要具有良好的工艺性，应注意下列几点：1）压弯件的圆角半径不宜小于最小弯曲半径，也不宜过大，因过大时材料的回弹也大。2）压弯件的直边长度不得小于板料厚度的两倍，过小的直边不能产生足够的弯矩，很难得到形状准确的零件。3）材料的边缘局部弯曲时，为避免转角处撕裂，应先钻孔或切槽，将弯曲线移至一致。4）压弯带孔零件时，孔的位置不应处于弯曲变形区内，使孔发生变形。5）压弯件的形状应对称，内圆半径要相等，以持材料压弯时平衡。2、压弯件质量分析2、压弯件质量分析 在压弯过程中，材料容易出现弯裂、回弹和偏移等质量问题。1）弯裂 材料压时，外层纤维受拉伸应力，当其拉伸应力超过屈服极限时，材料发生破裂，即弯裂。拉伸应力的大小取决于弯曲析件的弯曲半径。弯曲半径趆小则拉伸应力趆大，为了防止弯曲件破裂，要对弯曲半径加以限制。使弯曲件的外层纤维接近于拉裂时的弯曲半径，称为最小弯曲半径。最小弯曲半径与材料的机械性能、弯曲角的大小、材料的热处理状态、弯曲线方向、材料表面与冲裁表面的质量等因素有关。在一般情况下，零件的圆角半径不应小于最小弯曲半径。如果由于结构要求等原因，16必须用小于或等于最小弯曲半径时，就应分两次或多次弯曲，先弯成较大的圆角半径，再弯成要求的圆角半径，使变形区域扩大，以减少外层纤维的拉伸变形。也可采用热弯或预先退火的方法，提高其塑性。2）回弹 材料在弯曲时，在塑性变形的同时还存在弹性变形，因而会出现回弹现象。回弹现象与材料的机械性能、材料的相对弯曲半径 r/t、制件的形状、模具的间隙等因素有关。减少弯曲回弹现象可采用以下几种方法：修正模具的形状 在单角弯曲时，将凸模角度减少一个回弹角；在双角弯曲时，将凸模壁作出等于回弹角的倾斜度，或将凸模和顶板作成弧形曲面，利用曲面部分回弹补偿两直边的张开。受用加压校正法 在弯曲终了时进行加压校正，以增加圆角处的塑性变形程度，使拉压两区纤维的回弹趋势互相抵消，从而减少回弹量。为此，减少上模与材料的接触面积，加大对弯曲部位的压力。用拉弯法减少回弹 材料在弯曲的同时施加拉力，使压力区转变为拉力区，应力分布就趋于均匀一致，从而显著地减少材料的回弹。在压制一般冲压件时，应尽量减少凸模凹模之间的间隙，或利用压边装置，牵制板料的自由流动，也可取得一定的拉弯效果。3）偏移 材料在弯曲过程中，沿凹模圆角滑动时会产生摩擦阻力，当两边的摩擦阻力不等时，材料就会沿凹模左右骨动，产生偏移，使弯曲零件不合要求。防止偏移的方法是采用压料装置或用孔定位。3、压弯工艺 3、压弯工艺 在压弯前，必须检查材料有无麻点、裂纹、毛刺等缺陷，尺寸是否准确。凸凹应固定装好，并使间隙均匀一致。在压弯时，模具内的氧化皮等杂质应及时清理干净，并注意模具的润滑，以提高模具寿命和制件的质量。开始时应预先进行预压，以检查制件的质量是否符合精度要求，然后再成批压制。1）折边 把制件的边缘压弯成倾角或一定形状的操作称折边。折边广泛应用于薄板制作。薄板经折边后可以大地提高结构的强度和钢度。折边的顺序是由外向内依次弯曲，如果顺序不合理，将会造成后面的弯角无法折弯。如果制件不是太度，可以将数块板料同时进行折边。折边在专用的折边机上进行，目前应用的有板料折弯压力机和折边机两种形式。板料折弯时，折板的回转角度根据需要调节，因而可折弯不同的角度。板料折弯时总有一定的回弹角，因而折板的回转角应略大于零件的弯曲角。二、压延 二、压延 1、压延的基本原理 1、压延的基本原理 1）板料压延过程是将板料在凸模压力下，通过凹模形成一个开口空心零件的压制过程称为压延。压延件的形状很多，有圆筒形、阶梯形、锥形、球形、方盒形和其它不规则 17形状。压延工艺分为不变薄压延和变薄压延两种，在冷作工艺中常用不变薄压延。2）压延件起皱 如果在板料的两端施加轴向压力，当压力增加到某一数值时，板料会产生弯曲变形，这、种现象称为受压失稳。当板料愈长，厚度愈薄，愈容易失稳。压延时的起皱与板料的受压失稳相似，压延时凸缘部分受切向压应力的作用，当切向压应力达到一定的值时，凸缘部分的材料就失去稳定而产生弯曲，这种凸缘的整个周围产生波浪形的连续弯曲称为起皱。当压延件起皱后，使零件边缘产生波形，影响质量，严重时由于起皱部分的金属不能通过凹模的间隙而使零件拉破。防止起皱的有效方法是采用压边圈，压边圈安装于凹模上面，与凹模表面之间留有 1.151.2t 的间隙（t 为板厚），使压延过程中的凸缘便于向凹模洞口流动。3）压延件壁厚变化 在压延过程中，由于板料各处所受的应力不同，使压延件的厚度发生变化，有的部位变厚，有的部位变薄。2、压延件的坯料尺寸计算 2、压延件的坯料尺寸计算 计算压延件坯料尺寸最常用方法是等面积法，因为金属压延后的体积不变，同时金属板料在压制前后厚度变化不大，虽然零件有局部变薄，但也有局部变厚，相互抵消，所以认为压延前后的面积相等，即坯料的面积等于成形零件的面积。在实际工作中除用等面积法外，还有周长法和经验计算。封头是制造中经常遇到的一种产品，常见的有平封头、椭圆封头、球形封头等。3、压延工艺 3、压延工艺 ）封头的压延 封头的压制方法可分为：多次压延法、锥面压边圈压延法、槛形压延筋压延法、反压延法