武漢理工大學
現代材料成型複習資料
目錄第一篇板材成形工藝知識要點 2
第1章沖壓技術基礎 2
第2章沖壓成形的特點與基本規律 2
第3-4章衝裁工藝與模具設計 4
第二篇體積成型工藝與模具設計 9
第1章熱鍛成型基礎 9
第2章自由鍛造工藝 11
第5章螺旋（摩擦）壓力機 15
第6章平鍛機模鍛與模具 15
第7章模鍛後續工序 16
1．沖壓——是一種通過模具對板材施加壓力或拉力，使板材塑性成形，有時對板料施加剪下力而使板材分離，從而獲得一定尺寸、形狀和效能的一種零件加工方法，由於沖壓加工經常在材料冷狀態下進行，因此也稱冷衝壓。沖壓工藝的原材料一般為板材或帶材，故也稱板材沖壓。
2．沖壓工藝可以分成分離工序和成型工序兩大類。
3．沖壓工藝與厚度變化及破壞形式的關係
值、r值與成形效能的關係
加工硬化（應變強化）：使金屬的強度指標(如屈服強度、硬度)提高、塑性指標(如延伸率)降低的現象，也為冷作硬化。
硬化指數n：,反映了板材的變形強化能力。是均勻應變值.
n值大，可推遲失穩點到來，對拉伸工藝有利.
塑性應變比r：產生均勻變形階段的拉伸試樣寬度與厚度上的真實應變之比。
反映了板材由於各向異性，板平面方向與板厚方向的變形能力差異。
r=1各向異性，r≠1各向異性。
r＞1平面方向易變形， r＜1厚度方向易變形
n值反映拉伸類工藝的成形效能，
r值反映壓縮類工藝的成形效能
5.沖壓成形中毛坯的區域分析
塑性變形區——應力狀態滿足屈服準則的區域（正在產生塑性變形的區域）
不變形區——沒有滿足屈服準則的區域（不會產生塑性變形）
已變形區——已經完成了塑性變形的區域
待變形區——暫不變形的區域
傳力區——將衝模的作用力傳遞給變形區的區域
沖壓成形過程是不斷變化的連續過程，各個區域之間可以相互轉化。
6.模具分類( 根據工序組合程度分類)
單工序模——在壓力機的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具。
復合模——只有乙個工位，在壓力機的一次行程中，在同一工位上同時完成兩道或以上沖壓工序的模具。
級進模——在毛坯的送進方向上，具有兩個或更多的工位，在壓力機的一次行程中，在不同的工位上，完成兩道或以上沖壓工序的模具（也稱連續模）。
7 模具零件構成
通常模具是由二類零件組成：
工藝零件——這類零件直接參與工藝過程的完成並和坯料有直接接觸。
包括有工作零件、定位零件、卸料與壓料零件等。
結構零件——這類零件不直接參與完成工藝過程，也不和坯料有直接接觸，只對模具完成工藝過程起保證作用，或對模具功能起完善作用。
包括有導向零件、緊固零件(或加上標準件及其它零件)等。
並不是所有的衝模都必須具備上述五(或六種)零件，尤其是單工序模。但是工作零件和必要的固定零件等是不可缺少的，同時，有些零件具有多重功能。
1衝裁變形分離過程大致可分為3個階段。
彈性變形階段, 塑性變形階段,斷裂分離階段
落料：沿封閉曲線將板料分離（分離下來的部分為零件，餘下部分為廢料）的沖壓工序。
沖孔：沿封閉曲線將板料分離（分離下來的部分為廢料，餘下部分為零件）的沖壓工序。
2衝裁斷面可明顯地分成4個特徵區，
即圓角帶、光亮帶、斷裂帶和毛刺
3降低衝裁力的方法:
階梯凸模衝裁, 斜刃口衝裁，加熱衝裁。
4.確定合理間隙的理論計算法依據主要是：
在合理間隙情況下衝裁時，材料在凸、凹模刃口產生的裂紋成直線會合.
5. 1) 剛性卸料裝置，適用於沖製材料厚度≥0.8mm的帶料或條料。
2) 彈性卸料裝置，常用於衝裁料厚小於1.5mm的板料
6. 衝裁模刃口尺寸確定
(1)落料模先確定凹模刃口尺寸，其標稱尺寸應取接近或等於製件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損到一定尺寸範圍內，也能衝出合格製件，凸模刃口的標稱尺寸比凹模小乙個最小合理間隙。
(2)沖孔模先確定凸模刃口尺寸，其標稱尺寸應取接近或等於製件的最大極限尺寸，以保證凸模磨損到一定尺寸範圍內，凹模刃口的標稱尺寸應比凸模大乙個最小合理間隙。
7.工件尺寸公差應按「入體」原則標註為單向公差，所謂「入體」原則是指標注工件尺寸公差時應向材料實體方向單向標註，即：落料件正公差為零，只標註負公差；沖孔件負公差為零，只標註正公差。
8.模具工作部分尺寸及公差的計算方法可分為兩類。
⑴.凸模與凹模分開加工，是指凸模和凹模分別按圖樣加工至尺寸。此種方法適用於圓形或形狀簡單的工件
⑵.凸模和凹模配合加工，對於沖製形狀複雜或薄板製件的模具，其凸、凹模往往採用配合加工的方法。
9.搭邊―排樣中相鄰兩工件之間的餘料或工件與條料邊緣間的餘料稱為搭邊。搭邊的作用是補償定位誤差，防止由於條料的寬度誤差、送料步距誤差、送料歪斜誤差等而衝裁出的廢品。
10.結構廢料――由於工件結構形狀的需要，如工件內孔的存在而產生的廢料，稱為結構廢料，它決定於工件的形狀，一般不能改變。
11.工藝廢料―― 工件之間和工件與條料邊緣之間存在的搭邊，定位需要切去的料邊與定位孔，不可避免的料頭和料尾廢料，稱為工藝廢料，它決定於沖壓方式和排樣方式。
12.衝裁間隙對產品質量和模具壽命的影響
13.壓力中心的計算
第5-6章彎曲工藝與模具設計
1.彎曲加工：是在普通壓力機上使用彎曲模壓彎，此外還有折彎機上的折彎、拉彎機上的拉彎、輥彎機上的輥彎以及輥壓成形五種等
2.彎曲變形的特點：變形區內，外區(靠凹模一面)縱向金屬纖維受拉而變長，內區(靠凸模一面)縱向金屬纖維受壓而縮短
1) 應變狀態
(1) 長度方向(切向)：外側伸長應變，內側壓縮應變。
(2) 厚度方向(徑向)：板料外側厚度方向為壓縮應變；板料內側厚度方向為伸長應變。
(3) 寬度方向(軸向)：窄板彎曲(b/t≤3)時外側為壓縮應變，內側為伸長應變；寬板彎曲(b/t＞3)時外側內側方向的應變近似為零。
2) 應力狀態
(1) 長度方向(切向)：外側受拉應力，內側受壓應力。
(2) 厚度方向(徑向)：外側內側都為壓應力。
(3) 寬度方向(軸向)：窄板彎曲(b/t≤3)時內側外側的應力均可忽略為零；寬板彎曲(b/t＞3)時外側產生拉應力，內側產生壓應力。
窄板彎曲是三維應變、平面應力狀態；寬板彎曲是三維應力、平面應變狀態。
3.應力中性層
4.應變中性層
5.初始幾何中層面
6.彎曲時的主要質量問題有：拉裂、截面畸變、翹曲及回彈
第7-8章拉深工藝與模具設計
1.拉深是利用模具使平板毛坯變成為開口的空心零件的沖壓加工方法。
拉深件各部分的厚度是不一致的。一般是：
底部略為變薄，但基本上等於原毛坯的厚度；
壁部上段增厚，越靠上緣增厚越大；
壁部下段變薄，越靠下部變薄越多；
壁部向底部轉角稍上處，則出現嚴重變薄，甚至斷裂。
2.拉深缺陷：斷裂，起皺
3.拉深係數 m，極限拉深〔m〕 拉深次數n.
4.毛坯劃分為5個區域：
⑴．平面凸緣區(｜σ1｜＝｜σ3｜，有r＝0.61rt),
⑵. 凸緣圓角區, ⑶．筒壁區,
⑷．底部圓角區, ⑸．筒底部分
5.帶凸緣圓筒形件的拉深
窄凸緣(＜) 寬凸緣(＞)
6.寬凸緣件多次拉深工藝的兩種情況：
1.減小圓筒形直徑(圓角半徑不變)並增加其高度
2.改變圓角半徑（高度不變）並減小圓筒形直徑
7.反拉深
8.防止起皺的方法
（(1)壓邊，(2) 採用錐形凹模 (3) 採用拉深筋）
第9章板材的其它成形工藝
9.1 翻邊
1).翻邊——板材上的孔緣或外緣翻成豎邊的沖壓加工方法叫做翻邊。
2).按工藝特點，翻邊可分為內孔(圓孔和非圓孔)翻邊、外緣翻邊和變薄翻邊等。
外緣翻邊又分為內曲翻邊和外曲翻邊。按變形性質可分為伸長類翻邊、壓縮類翻邊以及屬於體積成形的變薄翻邊等。
3).伸長類翻邊的特點是：變形區材料受拉應力，切向伸長，厚度減薄，易發生破裂，如圓孔翻邊和外緣翻邊中的內曲翻邊等。
4).壓縮類翻邊的特點是， 變形區材料切向受壓縮應力，產生壓縮變形，厚度增厚，易起皺。如外緣翻邊中的外曲翻邊。
5).非圓孔翻邊通常是由伸長類翻邊、壓縮類翻邊和彎曲組合起來的復合成形
9.2 脹形
1.使毛坯厚度減薄和表面積增大，以獲取零件幾何形狀的沖壓加工方法叫做脹形。
2.脹形方法主要用於平板毛坯的區域性成形(如壓凸起、凹坑、加強肋、花紋圖案及標記等)、整體張拉成形以及圓柱形空心毛坯的擴徑等。
3.圓柱空心毛坯的脹形常採用剛模脹形、固體軟模脹形或液(氣)壓脹形等方法。
9.3 縮口
縮口——將管坯或預先拉伸好的圓筒形件通過縮口模將其口部直徑縮小。
9.4 旋壓
旋壓——將平板或空心板料毛坯固定在胎具上，隨同胎具旋轉的同時用趕棒碾壓毛坯使其逐漸貼緊胎具，從而獲得要求的旋轉體制件。也稱為趕形。
1，鍛造――利用鍛壓裝置，通過工具和或模具使金屬毛坯產生塑性變形，從而獲得一定形狀、尺寸和內部組織的一種壓力加工方法。
2，分類與特點
分類：1) 按溫度熱鍛，溫鍛，冷鍛
2) 按裝置和工具手工鍛造，機器鍛造（自由鍛，模鍛，胎模鍛，特種鍛造）
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