冲锻复合塑性加工工艺被称为流动控制成形(FCF英文全称为“Flow Control Forming of Sheet Metal”)技术[ 中野隆志。 板金成形と冷間鍛造の複合技術[J]。 塑性と加工。 2001,42(5):22-26。],是日本中野隆志在上世纪末提出的。通过在普通的板料冲压工艺,如在冲裁、弯曲、拉深等工序上,增加镦粗、挤压等锻造工序,以生产结构复杂的制件。基本工序为先通过冲压成形制得成形零件所需毛坯形状及大小;再经过锻造工序,对冲压成形的零件或坯料进行局部体积成形,使板材在局部或边缘位置成形出所需的形状,如厚壁或凸台凸柱,从而得到不等壁厚或局部凸起的整体成形零件。
1。2 冲锻工艺的变形特征
不管是冲压工艺、锻造工艺还是冲锻复合塑性成形工艺,其变形过程都是坯料变形区在载荷作用下发生塑性形变,但塑性成型工艺不同,导致坯料变形区的受力不同。因此,坯料的应力应变决定变形区的变形特征。
(1)冲压变形特征。对于大部分冲压变形,如冲裁、弯曲、拉深、翻边等,坯料的变形区一般不在载荷的直接作用范围。因为板料表面受到力的作用很小或不受到力,所以认为垂直于板面方向的主应力值近似为零,而板料内部两个互相垂直的主应力不为零,载荷主要发生在板料内部,两个主应力发生变化时使得板料产生塑性变形。因此对板料的冲压塑性成形过程中,坯料的主要变形区都为平面应力状态。当坯料发生不同平面应力状态时,使得板料在变形区内产生伸长、压缩或弯曲现象,从而得到不同形状的零件或毛坯。但不论零件形状怎么变化,其厚度都变化很小或基本保持不变。所以,通过冲压塑性成形加工得到的零件或坯料都是厚度相等的。论文网
(2)锻造变形特征。对于大部分锻造变形,如镦粗、挤压、模锻、压印等,坯料变形区一般都在位于载荷的直接作用范围内。 锻造塑性成形工艺变形区的应力状态一般都为三向应力状态,即在施加载荷的方向上为主应力,其应力值最大;而当变形区受到模具结构或其他条件的约束下,与施加载荷方向垂直的两个方向上与会产生等效应力,因此锻造塑性成形变形,应力状态是三向应力状态。一般坯料产生塑性变形时,其金属内材料会沿X轴、Y轴、Z轴三个方向上产生塑性变形。所以,锻造塑性成形工艺属于体积成形成形工艺,能够获得不等厚壁及局部体积变形的零件。
(3)冲锻变形特征。冲锻复合塑性成形工艺为冲压工艺与锻造工艺的结合,其变形特征会受到这两种特征的影响,冲锻复合塑性成形工艺成形后的零件特征必然是二者共同影响的结果。冲压加工成形与锻造成形中都包含着不同的加工工艺,而不同的工艺工序组合,其产生的结果不同,制得零件的特征也就不一样。对于一般冲锻成形工艺来说,它包括两种情况,一种为先冲压后锻造工序;一种为冲压的同时进行锻造。对于第一种情况,变形区的应力状态为先形成平面应力状态,后形成三向应力状态;而对于另一种情况,其变形区的应力状态很复杂,冲压变形区主要为平面应力状态,锻造变形区是三向应力状态,同时冲压锻造两者的复合,可以得到不等壁厚的零件。
1。3 冲锻成形工艺特点
冲锻复合塑性工艺特点是由冲压与锻造组合成的工艺,所以具备了两种工艺的共同优点为两者的结合:
(1)板材或型材来成形零件,无切削加工,材料利用率高,成本低,生产效率高。
(2)变形区的应力状态为三向应力状态,能够产生体积变形,成形出局部体积变形的零件,如凸柱、凸台、凹坑等。