其他金属材料成型技术 下料 常用下料方法介绍.doc

职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库 其他金属材料成型技术课程 职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库 其他金属材料成型技术课程 常用下料方法介绍 主讲教师：张宠元 PAGE 1 其他金属材料成型技术 PAGE 1 PAGE PAGE 1 原材料在锻造之前，一般需按锻件大小和锻造工艺要求分割成具有一定尺寸的单个坯料。当原材料为铸锭时，由于内部组织、成分不均匀，通常用自由锻方法进行开坯，然后将锭料两端切除，并按一定尺寸将坯料分割开来。当原材料为轧材、挤材和锻坯时，其下料工作一般在锻工车间的下料工段进行，常用的下料方法有剪切法、锯切法、砂轮片切割法、冷折法、气割法、车割法、剁断法及特殊精密下料等，各种方法的毛坯质量、材料利用率、加工效率往往有很大不同。选用何种方法，视材料性质、尺寸大小、批量和对下料质量的要求进行选择。 一、剪床下料 剪床下料是一种普遍采用的方法，其特点是生产率高、操作简单、断口无金属损耗，模具费用低。普遍常用，d200mm。高碳钢、合金钢或断面尺寸较大的钢坯需预热。剪切下料通常是在专用剪床上进行，也可以在一般曲柄压力机、液压机和锻锤上进行。 一般棒料剪切法有：剪床剪切、冲床剪切。在剪床上剪切的棒料截面尺寸在 (φ150~φ200）mm 。 剪床上的剪切装置，如图1所示，剪床下料原理图。原棒料3送进剪床后，用压板2固紧，下料长度L0 由可调螺杆6定位，在上刀片1和下刀片4的剪切作用下将毛坯5切断。 剪切下料过程可分为三个阶段，如图2所示。剪切第一阶段，刀刃压进棒料，塑性变形区不大，由于加工硬化的作用，刃口端处首先出现裂纹。剪切第二阶段，裂纹随刃口的深入而继续扩展。剪切第三阶段，在刀刃的压力作用下，上下裂纹间的金属被拉断，造成S形断面。 剪切下料方法的缺点是： 1.坯料局部被压扁； 2.坯料端面不平整； 3.剪断面常有毛刺和裂纹。 剪切下料的质量与刀刃利钝程度、刀片间隙△的大小、支承情况、材料性质及剪切速度等因素有关。刃口圆顿时，将扩大塑性变形区，刃尖处裂纹出现晚，结果剪切端面不平整，如图3（a）所示。刃口间隙大，坯料容易产生弯曲，结果使断面与轴线不相垂直，对于软材料还会拉出端头毛刺，见图3（b）。刃口间隙太小，不仅容易碰损刀刃，上下裂纹也不重合，断面则呈锯齿状，见图3（c）。塑性差的材料，冷切时可能产生端面裂纹，见图3（d）。若坯料支承不利，因弯曲使上下两裂纹方向不相平行，断口则偏斜。剪切速度快，塑性变形区和加工硬化集中，上下两边裂纹方向一致，可获平整断口；剪切速度慢，情况则相反。实践证明，上下刀片间的间隙Δ应等于材料厚度的2~4%，可获得正常的断口。表1剪切一般结构钢的间隙Δ范围，是剪切一般结构钢时，间隙Δ的选取范围。表中所列数据用于冷剪切，热剪切时随加热温度的增高应减小Δ值。当剪切方坯料时，间隙Δ应适当减小。 在剪切过程中，随着刀片的作用而产生侧向力T，从而导致间隙Δ增大。刃口磨钝也会增大间隙Δ，这是不能忽略的。所以，实际上的Δ值应等于坯料厚度的5%最为合适。 按材料性质，可进行冷剪切或热剪切．冷剪切生产率高，但需要较大的剪切力。强度高塑性差的钢材，冷剪切容易产生很大的应力，可能导致切口出现裂纹，甚至发生崩裂，因此采用热剪切法下料。截面大或直径大于120mm的中碳钢，应进行预热剪切。高碳钢及合金钢均应预热剪切。高碳钢及合金钢应按化学成分和尺寸大小确定预热温度，可在400~700℃范围内选定。 剪切过程是通过两刀片的剪切作用，给直径为D0 的原材料以一定的压力P,使其内部产生剪切所需的应力而付之实现的（如图4）。由于上、下刀片的作用力P不在同一条垂线上，因而产生迫使坯料转动的力矩P×a，并被另一力矩T×b平衡。在力矩P×a的作用下，刀片与坯料间仅局部接触，首先造成压肩现象，并由此而引起不均匀的应力分布。压板给坯料一端以阻力Q，使之仅能产生小角度Ψ的转动。坯料另一端转动的角度Ψ1 较大，所以实际上刀片的作用力P比下刀片的作用力大一些。当压肩深度达到一定程度时，在坯料上产生所谓的前滑而导致瞬间剪断现象。断口特征见图4棒料剪切机理中的A向和B向视图。 剪床上的刀片刃口型状应与所剪坯料形状一致，刃口可做成双刃、单刃两种，见图5。单刃剪切省力，但剪切的端面质量不如双刃的高。 为避免坯料在剪切过程中发生弯转，生产中有时采用带支撑的剪切下料，剪切质量有一定改善，但仍有