备料工艺-成形加工.ppt

教学目标及内容教学目标及内容n教学目标教学目标熟悉压弯成形工艺熟悉滚弯成形工艺及设备熟悉压延成形工艺及特点n教学内容教学内容压弯成形 卷圆成形 压延成形 成形加工成形加工成形加工成形加工成形加工成形加工成形加工成形加工成形加工的方法成形加工的方法压弯成形压弯成形压延成形压延成形滚弯成形滚弯成形 在焊接结构制造中，成形加工占有相当大的份量。在焊接结构制造中，成形加工占有相当大的份量。制造某些焊接结构时，金属材料的制造某些焊接结构时，金属材料的80%90%需要需要进行成形加工。进行成形加工。大多数金属材料的弯曲和成形加工大多数金属材料的弯曲和成形加工 是在冷态是在冷态（常温）下进行的，在一定条件下也可以进行加热弯（常温）下进行的，在一定条件下也可以进行加热弯曲与成形。曲与成形。成形加工成形加工成形加工成形加工一、机械压弯成形一、机械压弯成形（一）压弯成形过程（一）压弯成形过程 压弯成形在压力机上使用压弯成形在压力机上使用弯曲模弯曲模进行弯曲成形的加工方法进行弯曲成形的加工方法自由弯曲自由弯曲接触弯曲接触弯曲校正弯曲校正弯曲原始状态原始状态成形加工成形加工成形加工成形加工一、机械压弯成形一、机械压弯成形（二）最小弯曲半径（二）最小弯曲半径1 1、最小弯曲半径最小弯曲半径是材料在不发生破坏的情况下所能弯曲的是材料在不发生破坏的情况下所能弯曲的最小曲率半径。最小曲率半径。最小弯曲半径是材料性能对弯曲加工的限制条件最小弯曲半径是材料性能对弯曲加工的限制条件设计弯曲件、制订工艺规程所必须考虑的一个重要问题。设计弯曲件、制订工艺规程所必须考虑的一个重要问题。成形加工成形加工成形加工成形加工（二）最小弯曲半径（二）最小弯曲半径2 2、影响材料最小弯曲半径的因素有：、影响材料最小弯曲半径的因素有：1 1）材料的力学性能）材料的力学性能 塑性好的材抖，外层纤维允许变形的程度大，最塑性好的材抖，外层纤维允许变形的程度大，最小弯曲半径可小些。小弯曲半径可小些。2 2）弯曲角）弯曲角越小，越小，弯曲部位外层拉伸加剧，最小弯曲半径应相应增加。弯曲部位外层拉伸加剧，最小弯曲半径应相应增加。3 3）弯曲线方向：）弯曲线方向：弯曲线与轧制纤维方向垂直时，弯曲半径可以小一些。弯曲线与轧制纤维方向垂直时，弯曲半径可以小一些。4 4）材料的表面质量和剪断面质量：）材料的表面质量和剪断面质量：质量较差时，易产生应力集中，应质量较差时，易产生应力集中，应采用较大弯曲半径。采用较大弯曲半径。5 5）其他因素：其他因素：薄板、窄板料可取较小弯曲半径。薄板、窄板料可取较小弯曲半径。成形加工成形加工成形加工成形加工（二）最小弯曲半径（二）最小弯曲半径3 3、钢板最小弯曲半径：、钢板最小弯曲半径：弯曲半径（弯曲半径（R R）55（为板厚）时，可在冷态下弯曲；为板厚）时，可在冷态下弯曲；弯曲半径（弯曲半径（R R）55时，应在热态下弯曲。时，应在热态下弯曲。板厚1.21.62.33.24.5691216192225冷弯曲2234610162045556570退火后弯曲56101430354045热弯曲346812141820成形加工成形加工成形加工成形加工一、机械压弯成形一、机械压弯成形（三）弯曲回弹（三）弯曲回弹1 1、弯曲回弹弯曲回弹 材料弯曲时，其过程由弹性变形发展到塑性材料弯曲时，其过程由弹性变形发展到塑性变形，但在塑性交形中，也存在有一定的变形，但在塑性交形中，也存在有一定的 弹性变形。在板弹性变形。在板料弯曲区域内的材料，外层受拉，内层受压。因此，当外料弯曲区域内的材料，外层受拉，内层受压。因此，当外力去除后，弯曲部分要产生一定程度的回弹，力去除后，弯曲部分要产生一定程度的回弹，成形加工成形加工成形加工成形加工一、机械压弯成形一、机械压弯成形（三）弯曲回弹（三）弯曲回弹2 2、影响回弹的因素影响回弹的因素 1 1）材料力学性能：回弹与屈服强度成正比，与弹性模量成反比。材料力学性能：回弹与屈服强度成正比，与弹性模量成反比。2 2）相对弯曲半径）相对弯曲半径r/r/越大，回弹越大。越大，回弹越大。3 3）弯曲角度越大，回弹越大。）弯曲角度越大，回弹越大。4 4）弯曲形状：一般）弯曲形状：一般U U形件较形件较形件回弹小，形件回弹小，形件较形件较V V形件回弹小。形件回弹小。5 5）模具间隙越大，回弹越大。）模具间隙越大，回弹越大。成形加工成形加工成形加工成形加工（三）弯曲回弹（三）弯曲回弹3 3、减小回弹的主要措施减小回弹的主要措施 1 1）将凸模角度减去一个回弹角。）将凸模角度减去一个回弹角。2 2）采用校正弯曲。）采用校正弯曲。3 3）减小凸模和凹模的间隙。）减小凸模和凹模的间隙。4 4）采用拉弯工艺。）采用拉弯工艺。5 5）必要时采用加热弯曲。）必要时采用加热弯曲。修正模具法修正模具法加压校正法加压校正法专用拉弯机原理图专用拉弯机原理图成形加工成形加工成形加工成形加工一、机械压弯成形一、机械压弯成形（四）弯曲件展开长度计算（四）弯曲件展开长度计算 什么是中性层？什么是中性层？如何确定中性层？如何确定中性层？成形加工成形加工成形加工成形加工一、机械压弯成形一、机械压弯成形（四）弯曲件展开长度计算（四）弯曲件展开长度计算R=r+K R中性层的曲率半径；中性层的曲率半径；r弯板内弧的曲率半径；弯板内弧的曲率半径；钢板的厚度；钢板的厚度；r/0.20.30.40.50.81.01.52.03.04.05.05.0k0.330.350.350.360.380.400.420.440.470.470.480.50中性层偏移系数中性层偏移系数 成形加工成形加工成形加工成形加工一、机械压弯成形一、机械压弯成形（五）常用冲压设备（五）常用冲压设备 冲压设备是利用冲模对钢板进行冲压设备是利用冲模对钢板进行冲裁、落料、切边、冲裁、落料、切边、压弯、拉伸、矫正压弯、拉伸、矫正等工作的。等工作的。常用的冲压设备有常用的冲压设备有机械压力机和液压机机械压力机和液压机两大类。压弯过程中所用两大类。压弯过程中所用设备除此两类外，尚有专用压弯机。进行板材压弯时，可根据板材的设备除此两类外，尚有专用压弯机。进行板材压弯时，可根据板材的性质、形状、尺寸、冲压工艺要求来选用相应吨位的加工设备。性质、形状、尺寸、冲压工艺要求来选用相应吨位的加工设备。成形加工成形加工成形加工成形加工（五）常用冲压设备（五）常用冲压设备1、机械式压力机开式曲柄压力机结构图开式曲柄压力机结构图闭式曲柄压力机结构图闭式曲柄压力机结构图成形加工成形加工成形加工成形加工（五）常用冲压设备（五）常用冲压设备 2、液压机 单臂式液压机外形图单臂式液压机外形图成形加工成形加工成形加工成形加工（五）常用冲压设备（五）常用冲压设备3、板料折弯机成形加工成形加工成形加工成形加工二、钢板滚弯成形二、钢板滚弯成形（一）卷板原理（一）卷板原理 卷板时，钢板置于卷板机上、下轴辊之间，当上轴辊下降卷板时，钢板置于卷板机上、下轴辊之间，当上轴辊下降时，钢板便受到弯矩的作用而发生弯曲变形。时，钢板便受到弯矩的作用而发生弯曲变形。是焊接结构生产中是焊接结构生产中圆筒形、锥形圆筒形、锥形等工件的主要加工方式。等工件的主要加工方式。成形加工成形加工成形加工成形加工成形加工成形加工成形加工成形加工二、钢板滚弯成形二、钢板滚弯成形（一）卷板原理（一）卷板原理成形加工成形加工成形加工成形加工（二）钢材的卷制要求（二）钢材的卷制要求 钢材冷弯曲加工时，应符合下列规定：钢材冷弯曲加工时，应符合下列规定：其变形率其变形率5%，钢板的最小弯曲半径，钢板的最小弯曲半径R25S（S为板厚为板厚)；对压力容器而言，对压力容器而言，2.5%3%。否则，必须在加热状态。否则，必须在加热状态下进行。下进行。通常当通常当D/S40时，可在冷态下进行，时，可在冷态下进行，当当D/S40时，必须热弯。时，必须热弯。成形加工成形加工成形加工成形加工二、钢板滚弯成形二、钢板滚弯成形（三）卷板机形式（三）卷板机形式 对称式三辊卷板机非对称式三辊卷板机 四辊卷板机 立式卷板机 成形加工成形加工成形加工成形加工（三）卷板机形式（三）卷板机形式对称式三辊卷板机对称式三辊卷板机立式卷板机立式卷板机成形加工成形加工成形加工成形加工二、钢板滚弯成形二、钢板滚弯成形（四）钢板卷制的过程（对称式三辊卷板机）（四）钢板卷制的过程（对称式三辊卷板机）预弯预弯对中对中卷圆卷圆成形加工成形加工成形加工成形加工二、钢板滚弯成形二、钢板滚弯成形（四）钢板卷制的过程（四）钢板卷制的过程 1、直边的产生：、直边的产生：在板的两端会各有一段（约为两下辊中心距的一半）在板的两端会各有一段（约为两下辊中心距的一半）平直部分无法弯卷。平直部分无法弯卷。成形加工成形加工成形加工成形加工二、钢板滚弯成形二、钢板滚弯成形（四）钢板卷制的过程（四）钢板卷制的过程 预弯的作用预弯的作用消除直边消除直边 压力机预弯压力机预弯卷板机上弯胎预弯卷板机上弯胎预弯成形加工成形加工成形加工成形加工二、钢板滚弯成形二、钢板滚弯成形（四）钢板卷制的过程（四）钢板卷制的过程 预弯的作用预弯的作用消除直边消除直边 成形加工成形加工成形加工成形加工二、钢板滚弯成形二、钢板滚弯成形（四）钢板卷制的过程（四）钢板卷制的过程 2、对中：、对中：目的：使工件的素线与轴辊轴线平行，目的：使工件的素线与轴辊轴线平行，防止产生轴向错边。防止产生轴向错边。对中的对中的方法有侧滚对中、专用挡板对中、倾斜进料对中、侧滚开槽对中等。方法有侧滚对中、专用挡板对中、倾斜进料对中、侧滚开槽对中等。a)用四辊卷板机用四辊卷板机的侧滚对中的侧滚对中b)用三辊卷板机用三辊卷板机 的对中挡板对中的对中挡板对中c)倾斜进料对中倾斜进料对中d)用下辊对中槽用下辊对中槽 对中对中成形加工成形加工成形加工成形加工（五）其他卷板机工作原理（五）其他卷板机工作原理 成形加工成形加工成形加工成形加工（五）其他卷板机工作原理（五）其他卷板机工作原理 成形加工成形加工成形加工成形加工二、钢板滚弯成形二、钢板滚弯成形（六）锥面的卷制（六）锥面的卷制卷制要点：卷制要点：1）上轴辊倾斜成一定的角度）上轴辊倾斜成一定的角度2）扇形大小口送料速度不一致）扇形大小口送料速度不一致（小口慢、大口快小口慢、大口快，保证扇形每条素，保证扇形每条素线进入卷板机时与轴辊轴线平行）。方法有：线进入卷板机时与轴辊轴线平行）。方法有：分区卷制法、小口减速分区卷制法、小口减速法、旋转送料法法、旋转送料法等。等。成形加工成形加工成形加工成形加工二、钢板滚弯成形二、钢板滚弯成形（六）锥面的卷制（六）锥面的卷制分区卷制法分区卷制法小口减速法小口减速法旋转送料法旋转送料法1上辊上辊 2侧辊侧辊 3坯料坯料 4减速装置减速装置下料检测合格要求项目？下料检测合格要求项目？成形加工成形加工成形加工成形加工二、压制成形二、压制成形 压延压延也称为拉深或拉延，是利用模具使一定形状的平也称为拉深或拉延，是利用模具使一定形状的平板毛坯变成板毛坯变成开口的空心形状开口的空心形状零件的冲压工艺方法。零件的冲压工艺方法。特点：特点：生产率高，成本低，成形美观。生产率高，成本低，成形美观。拉延工序图1-坯料 2-第一次拉延的产品 3-凸模 4-凹模 5-成品成形加工成形加工成形加工成形加工二、压制成形二、压制成形 （一）压延基本原理（一）压延基本原理 凸模往下压时先与坯料接触，然后强行把坯料压入凹模，迫使坯凸模往下压时先与坯料接触，然后强行把坯料压入凹模，迫使坯料分别转变为筒底、筒壁和凸缘，随着上模的下压，凸缘的径向逐渐料分别转变为筒底、筒壁和凸缘，随着上模的下压，凸缘的径向逐渐缩小，筒壁部分逐渐增长，最后凸缘部分全部转变为筒壁。缩小，筒壁部分逐渐增长，最后凸缘部分全部转变为筒壁。压延成形过程压延成形过程a）拉延前）拉延前 b）拉延中）拉延中 c）拉延结束）拉延结束1凸模凸模 2坯料坯料 3凹模凹模 4凸缘凸缘成形加工成形加工成形加工成形加工二、压制成形二、压制成形 （二）压延时的变形情况（二）压延时的变形情况 1起皱起皱 在圆筒形件拉延过程中，凸缘部分的材料受切向应力的作用。当切在圆筒形件拉延过程中，凸缘部分的材料受切向应力的作用。当切向应力达到一定值时，凸缘部分材料失去稳定，而在整个周边方向出向应力达到一定值时，凸缘部分材料失去稳定，而在整个周边方向出现连续的波浪形弯曲。现连续的波浪形弯曲。成形加工成形加工成形加工成形加工二、压制成形二、压制成形 （二）压延时的变形情况（二）压延时的变形情况 防止起皱的措施防止起皱的措施 采用压边圈，压边圈安装在凹模上面，与凹模表面之采用压边圈，压边圈安装在凹模上面，与凹模表面之间留有间留有1.151.2倍板厚的间隙倍板厚的间隙 压边圈压延压边圈压延1凸模凸模 2压边圈压边圈 3坯料坯料 4凹模凹模成形加工成形加工成形加工成形加工二、压制成形二、压制成形 （二）压延时的变形情况（二）压延时的变形情况 2、拉延过程中拉延件各部位的壁厚都会发生变化、拉延过程中拉延件各部位的壁厚都会发生变化典型钢制封头的壁厚变化情况典型钢制封头的壁厚变化情况a)椭圆形封头椭圆形封头b)球形封头球形封头影响壁厚变化的因素有影响壁厚变化的因素有：材料强度越低，壁厚变薄材料强度越低，壁厚变薄量越大；量越大；变形程度越大，封头底部变形程度越大，封头底部越尖，壁厚变薄量越大；越尖，壁厚变薄量越大；上、下模间隙及下模圆角上、下模间隙及下模圆角越小，壁厚变薄量越大；越小，壁厚变薄量越大；压边力过大或过小，压制压边力过大或过小，压制温度越高，都会导致壁厚减小。温度越高，都会导致壁厚减小。1.活动横梁活动横梁 2.压边圈压边圈 3.上模（冲头）上模（冲头）4.毛坯毛坯5.下模（冲环）下模（冲环）6.脱模装置脱模装置二、压制成形二、压制成形 （三）封头的压延成形（三）封头的压延成形 成形加工成形加工成形加工成形加工二、压制成形二、压制成形 （三）封头的压延成形（三）封头的压延成形 成形加工成形加工成形加工成形加工二、压制成形二、压制成形 （三）封头的压延成形（三）封头的压延成形 1）中厚壁封头）中厚壁封头 （6D-D6D-Dn n4545）用普通模具用普通模具一次压延成形一次压延成形，不需要特，不需要特殊措施殊措施2 2）薄壁封头）薄壁封头 （D Dp p-D-Dn n4545）需通过二次压延成形需通过二次压延成形，如图所示。，如图所示。3 3）厚壁封头）厚壁封头 （D Dp p-D-Dn n66）多为球形封头，增厚严重。压延时多为球形封头，增厚严重。压延时必须增大模具间隙必须增大模具间隙，或将坯料边缘削薄，或将坯料边缘削薄后进行压延成形，如图所示。后进行压延成形，如图所示。成形加工成形加工成形加工成形加工二、压制成形二、压制成形 （四）封头展开尺寸计算（椭圆封头）（四）封头展开尺寸计算（椭圆封头）K0封头冲压成形时的拉伸系数，通常可取为0.75S封头边缘加工余量对a=2b的标准椭圆形封头，可按下试计算Dp=1.223Dn+2hk+2s 成形加工成形加工成形加工成形加工三、旋压成形三、旋压成形 （一）旋压成形基本原理（一）旋压成形基本原理 旋压成形可以完成工件的拉延、收口、翻边和胀形等不同成形工序。旋压成形可以完成工件的拉延、收口、翻边和胀形等不同成形工序。旋压成形的基本原理如图所示。旋压成形的基本原理如图所示。1坯料坯料 2模胎模胎 3主轴主轴 4压块压块5顶针顶针 6连杆连杆 7旋棒旋棒 8手柄手柄成形加工成形加工成形加工成形加工三、旋压成形三、旋压成形 （二）旋压封头（二）旋压封头 封头的旋压有立式和卧式两种。下图为在立式旋压机上旋压封头工作封头的旋压有立式和卧式两种。下图为在立式旋压机上旋压封头工作原理（一次旋压）。原理（一次旋压）。1、2水平轴水平轴 3、10垂直轴垂直轴 4外滚轮外滚轮 5内滚轮内滚轮6上转筒上转筒 7下转筒下转筒 8加热炉加热炉 9主轴主轴 11底座底座成形加工成形加工成形加工成形加工三、旋压成形三、旋压成形 成形加工成形加工成形加工成形加工目前，有的旋压机不设置目前，有的旋压机不设置加热炉，采用二步冷旋压加热炉，采用二步冷旋压设备，如图所示。其工作设备，如图所示。其工作过程是：先将剪切好的过程是：先将剪切好的圆圆形坯料形坯料在压鼓机上在压鼓机上压制成压制成碟形碟形，使封头的中心部位，使封头的中心部位达到所要求的曲率半径，达到所要求的曲率半径，然后再在翻边机上将封头然后再在翻边机上将封头的的边缘部分旋压成形边缘部分旋压成形。二步旋压机组示意图总结总结压弯成形压弯成形 卷圆成形卷圆成形 压延成形压延成形 成形加工成形加工成形加工成形加工