冷作工工艺学 第六章 下料.pptx

第六章 下料《冷作工工艺学（第五版）》 §6—1 剪切第六章 下料 §6—2 冲裁 §6—3 气割 §6—4 等离子切割 §6—5 数控切割 §6—1 剪切第六章 下料 §6—1 剪切 下料，是将零件或毛坯从原材料上分离下来的工序。冷作工常用的下料方法有剪切、冲裁、气割、等离子弧切割等，对于薄板的下料有时也可采用手工剋切的方法。 剪切是冷作工应用的主要下料方法，它具有生产效率高、剪断面比较光洁、能切割板材及各种型材等优点。 §6—1 剪切一、剪切加工墓础知识 剪切加工的方法很多，但其实质都是通过上、下剪刃对材料施加剪切力，使材料发生剪切变形，最后断裂分离。因此，为掌握剪切加工技术，就必须了解剪切加工中材料的变形和受力状况、剪切加工对剪刃几何形状的要求及剪切力的计算等基础知识。 冷作工在生产中使用较多是斜口剪。这里仅对斜口剪的剪切过程、剪切受力、剪刃几何参数等加以分析，并介绍剪切力的计算方法。γ—前角 α—后角 β—楔角 s—剪刃间隙 φ—剪刃斜角 §6—1 剪切1. 剪切过程及剪断面状况的分析 剪切时，材料置于上、下剪刃之间，在剪切力的作用下，材料的变形和剪断过程如右图所示。 在剪刃口开始与材料接触时，材料处于弹性变形阶段。当上剪刃继续下降时，剪刀对材料的压力增大，使材料发生局部的塑性弯曲和拉伸变形（特别是当剪刃间隙偏大时）。同时，剪刀的刃口也开始压入材料，形成塌角区和光亮的塑剪区，这时在剪刃口附近金属的应力状态和变形是极不均匀的。随着剪刃压入深度的增加，在刃口处形成很大的应力和变形集中。当此变形达到材料极限变形程度时，材料出现微裂纹。随着剪裂现象的扩展，上、下刃口产生的剪裂缝重合，使材料最终分离。 §6—1 剪切 下图为材料剪断面，它具有明显的区域性特征，可以明显地分为塌角、光亮带、剪裂带和毛刺四个部分。塌角1的形成原因是当剪刃压入材料时，刃口附近的材料被牵连拉伸变形的结果；光亮带2由剪刃挤压切入材料时形成，表面光滑平整；剪裂带3则是在材料剪裂分离时形成，表面粗糙，略有斜度，不与板面垂直；而毛刺4是在出现微裂纹时产生的。1—塌角 2—光亮带 3—剪裂带 4—毛刺 §6—1 剪切 剪断面上的塌角、光亮带、剪裂带和毛刺四个部分在整个剪断面上的分布比例，随材料的性能、厚度、剪刃形状、剪刃间隙和剪切时的压料方式等剪切条件的不同而变化。 剪刃口锋利，剪刃容易挤压切入材料，有利于增大光亮带，而较大的剪刃前角，可增加刃口的锋利程度。 §6—1 剪切 剪刃间隙较大时，材料中的拉应力将增大，易于产生剪裂纹，塑性变形阶段较早结束，因此光亮带要小一些，而剪裂带、塌角和毛刺都比较大。反之，剪刃间隙较小时，材料中拉应力减小，裂纹的产生受到抑制，所以光亮带变大，而塌角、剪裂带等均减小。然而，间隙过大或过小均将导致上、下两面的裂纹不能重合于一线。间隙过小时，剪断面出现潜裂纹和较大毛刺；间隙过大时，剪裂带、塌角、毛刺和斜度均增大，表面极粗糙。 §6—1 剪切 若将材料压紧在下剪刃上，则可减小拉应力，从而增大光亮带。此外，材料的塑性好、厚度小，也可以使光亮带变大。 综合以上分析可以得出，增大光亮带，减小塌角、毛刺，进而提高剪断面质量的主要措施如下：增加剪刃口锋利程度，剪刃间隙取合理间隙的最小值，并将材料压紧在下剪刃上等。 §6—1 剪切2. 斜口剪剪切受力分析 根据斜口剪剪刃的几何形状和相对位置，斜口剪剪切受力分析如下图所示。 §6—1 剪切 由于剪刃具有斜角φ和前角γ，使得上、下剪刃传递的外力F不是竖直地作用于材料，而是与斜刃及前刀面成垂直方向作用。这样，在剪切中作用于材料上的剪切力F可分解为纯剪切力F1、水平推力F2及离口力F3。图a所示为剪切力的正交分解情况，图b、c为剪切力正交分解后的两面投影。 §6—1 剪切 在剪切过程中，由于φ角的存在，材料是被逐渐分离的。若φ角增大，材料的瞬时剪切长度变短，可减小所需的剪切力。但从受力图上又可看出，φ角增大，纯剪切力F1则减小，而水平推力F2增大，当φ角增大到一定数值时，将因水平推力F2过大而使材料从刃口中推出，从而无法进行剪切。因此，φ角的大小，应以剪切时材料不被推出为限。其受力条件为：F2 ≤ 2fF1 φ≤ 16°42式中f——材料的静摩擦因数，一般钢与钢的静摩擦因数取f = 0.15。由上式可以求出φ角的极限值：F2＝F1tanφF1tanφ≤2fF1tanφ≤2f = 0.30 §6—1 剪切 同时，由于离口