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沖壓成形工藝的優(yōu)點和分類
沖壓成形是利用工具、沖床)在沖壓機(jī)上加工出需要的各種形狀和尺寸的工件。其優(yōu)點是:
1)精度高,
2)速度快,
3)無污染,
4)成本低。
但是由于沖壓過程中各部位所受力不平衡,所以容易產(chǎn)生變形等問題。所以經(jīng)常要采用其他方法來解決這些問題。沖壓成形包括熱沖壓、超聲波沖壓法和超聲波感應(yīng)沖壓法四種。
1.熱沖壓
熱沖壓的方法主要是使用高溫金屬作為熱源,通過加熱設(shè)備來使金屬材料(主要是鐵和鋁)受熱后加熱到與周圍溫度相當(dāng)?shù)臏囟榷纬梢环N塑性變形的過程。其方法是:用電弧爐加熱金屬,使其在溫度較高的加熱爐中熔化,使之凝固成金屬圓筒形坯料,并在此基礎(chǔ)上加工出所需規(guī)格零件的坯料。熱沖壓成形時熱沖壓過程與普通拉伸成形相同,只是在沖壓過程中把坯料放入模具中加熱到一定溫度后進(jìn)行沖壓成形。該方法中用到了熱源如電弧、氣體等。通常都是利用這些熱源將材料加熱到高于其正常溫度所需要的溫度而形成坯料,在此過程中沒有或很少有缺陷發(fā)生;不需要用模具對坯料施加壓力便能成形;可以在較低溫度下成形;熱沖壓適用于熱壓大直徑圓管、盤條、法蘭、異形件和異型件等;它是將金屬加熱到超過其實際溫度而形成坯料;使模具內(nèi)達(dá)到一定壓力而形成模具輪廓。
2.超聲波沖壓法
超聲波沖壓法是指在不改變工件形狀的情況下,通過調(diào)整零件位置來達(dá)到?jīng)_壓成形的一種工藝。超聲波沖壓是通過向模具中發(fā)送較大范圍的聲波使其發(fā)生彎曲變形來實現(xiàn)沖壓成形的。例如當(dāng)使用彈簧螺母或螺紋進(jìn)行沖壓時,由于彈簧受力不均勻、模具彎曲角度不正確及沖壓件間間隙過大等原因(主要是因為模具彎曲角度為1~4°)都可能引起零件的變形(如圖4所示)。此外在超聲波作用下有許多缺陷(如氣泡、微孔、裂紋等)也會影響機(jī)床性能和成形質(zhì)量。。
3.超聲波感應(yīng)沖壓法
超聲波感應(yīng)沖壓法(Ub-Automated Contract, UHC)又稱“電子脈沖成形”法。UHC技術(shù)是一種多功能、高速、自動化、低成本的沖壓成形方法(即無需進(jìn)行加熱,通過高強(qiáng)度的電子脈沖來對模具進(jìn)行加熱)。UHC設(shè)備不僅可應(yīng)用于冷沖成形、熱沖、超聲加氣和超聲加液等加工方法中,還可以應(yīng)用于超聲加工等過程中。UHC采用了高頻和高速兩種處理方式:高頻處理是將超聲信號作為刺激模具產(chǎn)生新應(yīng)力;高速處理則是將信號作為抑制模具拉伸,使模具拉伸達(dá)到要求的精度;采用超聲波感應(yīng)原理對模具進(jìn)行高強(qiáng)度處理后制成一定尺寸大小的零件來進(jìn)行冷沖壓法生產(chǎn)加工。
4.超聲成形工藝,包括脈沖成形、連續(xù)成形和電磁補(bǔ)償三種方法構(gòu)成的復(fù)合工藝。
首先將沖壓件以一定的速度沖壓在沖壓機(jī)上,然后切斷工具,利用超聲波能量將毛坯產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為熱能。之后利用工件本身產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力在沖壓件上產(chǎn)生塑性變形、從而獲得成形零件。這種方法具有結(jié)構(gòu)簡單,自動化程度高,成本低等優(yōu)點。此外,由于對材料進(jìn)行了處理,工件的尺寸精度高,所以可生產(chǎn)無缺陷的零件。它還可以應(yīng)用于各種形狀不同的板材以及各種薄壁件。超聲波沖壓成形具有較強(qiáng)的力學(xué)性能和良好的組織狀態(tài),不僅提高了材料利用率,而且還能降低成形成本。此外,超聲波沖壓也可用于汽車等輕工業(yè)中汽車板、保險杠、防撞梁等零部件上彎曲處和彎曲后再平整的表面上。
