自潤滑薄板

自潤滑薄板(sheet metal forming)將金屬 薄板加工成具有不同斷面形狀和幾何造型的制件的加 工過程。薄板成形有壓縮、伸長、伸長一壓縮復合、彎 曲、剪切等5類近20種基本成形方法。(見表)

對薄板 成形的研究工作，在初期主要是研究成形模具、薄板材 料以及潤滑，找出它們之間的相互關系并應用于實踐。 隨著成形工藝的發(fā)展成形設備以及成形作業(yè)方式等方 面的工作也列入了薄板成形的基本研究內(nèi)容。它們之 間的關系見圖。 薄板墓本成形方法 衡萬 第1次箱人信息 黔一 薄板成形墓本研究內(nèi)容及其相互關系 發(fā)展簡史薄板成形的最早形式是板金工藝。公 元前400。年，埃及人開始用手工敲制各種銅器和金 器。中國明代(1637年)出版的宋應星著的《天工開 物》中也記載了古代敲制銅鏡的手藝。手工模具壓印和 局部成形出現(xiàn)于公元前150。年。沖壓起源于140。~ 1568年間出現(xiàn)在瑞士等地的拉延。1850年第一臺曲柄 壓力機制造成功后，英國人于1857年首次在壓力機上 完成了拉延成形。1913年美國人用鋼板沖壓出汽車車 身，從此，沖壓成形工藝開始在汽車、家用電器及電子 設備的制造業(yè)中發(fā)展起來，并迅速成為薄板成形工藝 的主體。冷彎則是隨著二次世界大戰(zhàn)后建筑業(yè)和制造 業(yè)對冷彎型鋼的大量需求而發(fā)展起來并成為薄板成形 的一大領域的。沖壓、板金工藝和冷彎三大成形方式僅 是使用的模具和成形設備不同，它們的變形方式和規(guī) 律基本一致。在薄板成形的初創(chuàng)時期，從模具設計到薄 板成形性能，大量的是未知的，試錯是這個時期成形的 標準方法，沖壓成形系統(tǒng)的概念還沒有形成，潤滑也沒 有被看作成形系統(tǒng)中的一個重要部分。

隨著研究的深 入和不斷實踐，對成形系統(tǒng)的組成部分逐漸有所了解， 復雜的沖壓成形被分解為性質(zhì)不同的組成部分，如拉 延、脹形、彎曲、拉脹(拉延和脹形復合成形的簡稱) 和翻邊等。認識到薄板的硬化指數(shù)n值和塑性應變比 :值與成形性能有關。摩擦系數(shù)被作為測定接觸表面 相互作用和潤滑劑特性的指標。模具材料也不斷創(chuàng) 新。 成形模具過去僅限于指成形用模具的形狀和尺 寸，現(xiàn)在已擴展到包括成形件設計、成形工藝規(guī)劃、模 具設計、模具加工等構(gòu)成模具工藝學范疇的內(nèi)容，而這 些內(nèi)容都同控制成形件的形狀和尺寸直接相關。因此， 成形模具的形狀、尺寸及成形方式是薄板成形各基本 內(nèi)容間相互關系解析及其體系化的中心因素。 沖壓和板金工藝的成形工具是沖模。為了保持凹 模與凸模間準確的相對位置，其導桿必須堅固，整個模 具需具有良好的剛性，但與此同時，模具的自重也隨之 增加。由此帶來的不經(jīng)濟性，可以通過采用一套模具進 行多次成形的方法來補償。成形件的尺寸越大，這種補 償就越重要。此外，模具的設計應留有修改的余地，以 便試沖時對模具設計提出修正。 冷彎成形的工具是軋輥。合理的冷彎棍孔型設計 是決定冷彎道次和冷彎產(chǎn)品質(zhì)量的關鍵。 在模具制造技術方面，二次大戰(zhàn)后研制成功的電 火花加工和大型仿形銑床是沖模制造的主要加工技術 和設備。模具制造周期的縮短和尺寸精度的提高使預 制模具更加容易，有助于縮短成形件生產(chǎn)前的準備和 成形件的大批量生產(chǎn)。數(shù)控銑床的發(fā)展和使用使模具 制造技術得以進一步提高.總之，對模具材料、模具表 面處理方法及加工技術的研究已成為提高模具制造技 術的基礎。 成形設備冷彎的成形設備是冷彎成形機組，沖 壓和板金工藝的成形設備是壓力機。壓力機有機械式 和液壓式兩類.機械式壓力機有曲柄式、肘節(jié)式、連桿 式、肘板式及無曲柄式壓力機;液壓式壓力機有通用單 缸壓力機及拉延用雙缸或三缸壓力機。壓力機的選擇 要考慮到設備噸位、行程、工作臺規(guī)格、精度、剛度等。 曲柄壓力機適用于中小尺寸零件的各種成形加工，大 型成形件如汽車覆蓋件的成形應選用大型雙缸液壓 機。 薄板材料提高材料的性能和縮小性能的不均勻 性，是薄板高速成形和自動化作業(yè)的重要前提。鋼和鑄 鋼，鋁和鋁合金，不管是哪種材料，都是從提高延展性 和改善硬化特性來提高材料的性能的。這些性能是模 具工藝學和其他成形基本內(nèi)容間的主要結(jié)合因素，除 力學性能外，還有材料的成形性(見薄板成形性)。成 形性直接用來作為開發(fā)材料的指南并使材料直接與成 形作業(yè)的結(jié)果相結(jié)合。成形性概念本身也在發(fā)生變化， 從彎曲性能、脹形性能、拉延性能等模擬成形性到塑性 應變比、硬化指數(shù)等基本成形性和成形極限圖，甚至還 包括起皺(見壓縮失穩(wěn))和形狀尺寸精度等對成形難易 程度的影響。 反映薄板成形和使用中表面抗摩擦和損傷的表面 特性及薄板使用性能中的耐蝕性和減噪性等也是開發(fā) 和使用現(xiàn)代化成形技術所要涉及的重要內(nèi)容。 潤滑薄板與模具接觸面間的摩擦除增加成形力 和影響材料的流動特性外，還會損傷模具及成形件表 面，降低模具有效壽命，影響產(chǎn)品質(zhì)量。進行潤滑可以 防止模具與薄板的表面損傷和調(diào)節(jié)接觸表面的摩擦系 數(shù)。薄板成形通常使用水溶性的或者低粘度的油作潤 滑劑，以利于成形后脫脂廢液的處理。潤滑一方面要根 據(jù)固體的塑性接觸以及這種接觸的物理化學現(xiàn)象來選 擇使用潤滑劑，另一方面是開發(fā)自潤滑板材，在有的國 家既防銹又具自潤滑特性的軟鋼薄板已開始使用。當 然，從模具材料和表面加工來考慮防止擦傷仍是基本 的和重要的。 成形作業(yè)如前面的圖所示，如果把成形件設計、 成形模具、成形設備、薄板材料和潤滑等信息看作薄板 成形的第一次信息輸入，則對薄板成形的輸出即成形 件起重要作用的還有第二階段的信息輸入即成形作 業(yè)。它將薄板成形的所有第一次輸入信息看成是成形 系統(tǒng)的組成部分，在考慮它們各自作用的同時還要考 慮它們的相互影響和牽制以及對成形件產(chǎn)品的綜合作 用。成形系統(tǒng)的各種因素和工藝技術參數(shù)可以有數(shù)以 百計的組合，怎樣全面分析、評價可能的組合，確定出 成形系統(tǒng)的關鍵工藝和技術參數(shù)，是一個復雜的過程。 這一過程中可能需要在生產(chǎn)現(xiàn)場進行許多測量和調(diào) 試。過去是靠試錯來簡單地作出決定，現(xiàn)在則是依據(jù)對 成形的認識和經(jīng)驗知識來進行估算，確定一個比較合 理的組合。從成品產(chǎn)品設計、工藝流程制定(成形工藝 選定)、模具設計、模具制造及安裝調(diào)試，成形設備及 配套裝置選定到成形工藝控制，都能進行科學地預報 計算和得出一個最佳組合，是人們今后工作的目標。