冷沖壓加工工藝知識(shí)簡(jiǎn)介 格力電器股份有限公司 工藝部 2005.5.16 第一部分 冷沖壓加工工藝簡(jiǎn)介 一、 冷沖壓工藝概述 二、冷沖壓工藝原理 三 、 冷沖壓模具結(jié)構(gòu) 四、 沖壓件的工藝性 一、 冷沖壓工藝概述 1、冷沖壓加工特點(diǎn)： 2、冷沖壓加工的分類： 3、沖壓工藝的現(xiàn)狀和發(fā)展方向： 1、冷沖壓加工特點(diǎn)： 1） 冷沖壓加工是一種少切削或無切削的加工工藝方法 ， 利 用壓力機(jī)和裝在壓力機(jī)上的模具 ， 通過壓力使被加工材料 在沖模內(nèi)加工成所需要的具有一定形狀和尺寸精度的毛胚 或制件 ， 2） 冷沖壓加工所針對(duì)的材料可以是金屬 、 也可以是非金屬 ， 可以是板材 ， 也可以是條料 、 棒料 、 塊料和型材 。 3） 冷沖壓加工是許多加工方法中最重要的加工方法之一 ， 其在實(shí)際加工作業(yè)量中也是最大的幾種之一 。 4|） 就其加工件 ， 從身邊的家用品到生產(chǎn)用的機(jī)械 ， 可以說 到處都有 ， 沖壓加工技術(shù)象所有的加工技術(shù)一樣 ， 有非常 強(qiáng)的實(shí)踐性 ， 它是在總結(jié)以往生產(chǎn)中的創(chuàng)造性研究和試行 中失敗與成功的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上產(chǎn)生的 ， 并在長(zhǎng)年實(shí)踐中不斷 地改進(jìn)和提煉成為現(xiàn)代的沖壓技術(shù) 。 沖壓加工工藝與其他加工工藝方法相比 的優(yōu)越性 a、 生產(chǎn)效率高 ， 在冷沖壓工藝中 ， 壓力機(jī)的一次行程可完 成一道工序 ， 而壓力機(jī)的行程次數(shù)是每分鐘幾次或幾百 次 ， 所以在最短的時(shí)間內(nèi)完成一道工序的工作 。 b、 材料利用率高 ， 冷沖壓加工能以較少的廢料 ， 而得到強(qiáng) 度大 、 剛性好 ， 重量輕的機(jī)械零件 。 c、 同一產(chǎn)品的形狀和尺寸一致性好：用模具沖壓加工如同 復(fù)制 ， 使零件的形狀和尺寸非常接近模具工作部分 ， 使 零件的具有良好互換性 。 d、 冷沖壓操作簡(jiǎn)單 ， 操作人員技能要求低 （ 簡(jiǎn)單的普通沖 壓 ） ， 以簡(jiǎn)單操作技術(shù) ， 可獲得復(fù)雜產(chǎn)品零件 。 e、 冷沖壓便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化生產(chǎn) 。 沖壓加工零件 單機(jī)成線 多機(jī)連線 數(shù)控沖壓站 多工位級(jí)進(jìn)模 2、冷沖壓加工的分類： a、 按冷沖壓性質(zhì)分： 沖裁 使材料產(chǎn)生分離變形 （ 包括普通沖裁和精密沖 裁 ） 。 又可分沖孔和落料 變形沖壓 使材料產(chǎn)生塑性變形的沖壓加工 。 又分可：彎形 、 拉深 、 翻孔 、 翻邊 、 壓印等 b、 按工序數(shù)量分： 簡(jiǎn)單 、 單工序沖壓 在一個(gè)沖壓行程中只完成一個(gè)沖 壓工序內(nèi)容 。 復(fù)雜沖壓 在一個(gè)沖壓行程中完成二個(gè)或二個(gè)以上不 同沖壓工序的沖壓加工 。 連續(xù)沖壓 在壓力機(jī)的連續(xù)行程中 ， 連續(xù)完成二個(gè)或 二個(gè)以上不同沖壓工序內(nèi)容 。 3、 沖壓工藝現(xiàn)狀和發(fā)展方向： 冷沖壓多項(xiàng)優(yōu)越性 ， 主要是依靠裝在壓力機(jī)上的 沖模來實(shí)現(xiàn) 。 冷沖壓模具是冷沖壓必不可少的工 藝裝備 ， 它是保證冷沖壓加工實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì) 、 高效 、 低消耗的關(guān)鍵 。 以目前沖壓工藝水平和模具制造技術(shù)所能達(dá)到工 藝水準(zhǔn)，對(duì)冷沖壓零件沖裁料厚 30mm，拉深料 厚 20mm，沖壓件的尺寸精度， IT9 13（普通）， IT7 9（精密沖壓）， 模具制造精度 現(xiàn)狀和發(fā)展方向 模具發(fā)展方向：結(jié)構(gòu)上多工位連續(xù)模，高 精度、長(zhǎng)壽命，結(jié)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化，在使用上 朝只備件、無備模方向，在模具加工手段 上廣泛采用 CAD， CAE， CAM，由平面向 立體三維加工發(fā)展。所用沖壓設(shè)備方面： 高速?zèng)_床、多功能沖壓中心。 模具制造現(xiàn)狀 模具制造精度：尺寸精度 （ 外表面 ） 3m， （ 內(nèi) 表面 ） 5m 定位精度： （ 外表面 ） 5mm ； （ 內(nèi)表面 ） 100萬 次；進(jìn)口模具鋼 800萬次 鋼結(jié)硬制合金： （ 國(guó)產(chǎn) ） 1000萬次；進(jìn)口 8000 萬次 二、沖壓原理： 1、沖裁機(jī)理： 2、 彎曲原理 ： 3、 拉深原理 4、 冷擠壓 原理 1、沖裁 1 1沖裁變形的特點(diǎn)： 沖裁由凸模和凹模完成 ， 凸模和凹模 組成一組刀口 ， 把材料壓在中間 ， 凸模 逐步靠近凹模 ， 使材料受拉壓力 ， 最終 材料分離 。 整個(gè)過程可分為三個(gè)階段 。 彈性變形階段： 由于凸模施力的作用 ， 材料的應(yīng)力狀況處于 彈性階段 s達(dá)到塑 性變形點(diǎn)（屈服點(diǎn) s），這時(shí)凸模擠入 材料，同時(shí)材料也擠 入凹模，此時(shí)卸載， 材料的變形并不消失。 剪裂階段： 繼續(xù)施力 ， 在靠近凹模 刀口處材料所受應(yīng)力首 先達(dá)到并超過強(qiáng)度極限 b到達(dá) ， 同時(shí)由于尖 點(diǎn)處的應(yīng)力集中 ， 使凹 模刀口處材料發(fā)生裂紋 。 裂縫擴(kuò)展與重合 隨著凸模繼續(xù)擠入凸 模刀口處材料應(yīng)力隨 之達(dá)到并超過 b 最終 到達(dá)抗剪強(qiáng)度 ， 當(dāng)凸 模 、 凹模間隙 Z/2合適 時(shí) ， 凸 、 凹模刀口處 出現(xiàn)的裂縫擴(kuò)展重合 而使材料分離成零件 與廢料 。 沖裁零件端面構(gòu)成部分 沖裁所得的零件表面（端 面）有幾部分構(gòu)成，微園 角部分（塌角）、光亮帶 部分（擠壓帶）、斷裂部 分（斷裂帶或粗糙帶）。 沖裁的力學(xué)原理 使材料受拉壓力的彈 性階段；變形發(fā)生的 塑性階段；最終材料 分離剪裂強(qiáng)度階段 。 整個(gè)過程可分為三個(gè) 階段 。 1.2 間隙 沖裁凸模的橫斷面 ， 一般都小于凹模孔 ， 凸模和 凹模間有適當(dāng)?shù)目障?， 即間隙 。 間隙值的大小直接影響沖裁表面質(zhì)量狀況 。 選擇適當(dāng)?shù)拈g隙可以使凸模 ， 凹模刀口處產(chǎn)生的 上下裂紋正好重合 ， 獲得良好切口斷面的零件 。 間隙過小或過大裂紋都不能正好重合 ， 間隙過 小時(shí)產(chǎn)生由上下裂紋保衛(wèi)的部分 ， 即在刀口處產(chǎn) 生二次剪切面 （ 擠壓 ） 間隙過大 ， 斷裂面傾斜度 變大 。 不同間隙值與沖裁表面關(guān)系 間隙對(duì)沖裁力和卸料力的影響 間隙對(duì)沖裁力和卸料力有明顯影響，特別 是卸料力的影響更大，有試驗(yàn)表明隨著間 隙值的增加，沖裁力和卸料力明顯減小， 但增至一定值則基本趨于一個(gè)穩(wěn)定值。 間隙與沖裁件的尺寸精度的影響， 間隙與沖裁件的尺寸精度 也是有影響 ， 由于沖裁加 工時(shí)凸模 、 凹模的彈性變 形 ， 加工中材料的彎曲和 軸向力引起的變形及回彈 等原因 ， 沖裁件的尺寸不 一定與規(guī)定的模具尺寸一 致 ， 隨著間隙和被加工材 料等加工條件而發(fā)生變化 。 間隙值t % 間隙大小對(duì)模具壽命的影響 間隙大小對(duì)模具的使用壽命影響很大 ， 由 于間隙直接影響沖裁力的大小和沖裁件的 尺寸 ， 使得凸模 、 凹模的受力大小發(fā)生變 化 ， 應(yīng)力大小和方向產(chǎn)生復(fù)雜化 ， 導(dǎo)致側(cè) 向交變應(yīng)力等諸多不正常應(yīng)力產(chǎn)生 。 沖裁 件尺寸的變化導(dǎo)致凸模 、 凹模磨損狀況的 發(fā)生和變化 ， 一般情況間隙加大 ， 模具的 壽命明顯延長(zhǎng) 。 1.3模具工作刀口尺寸的確定： 凸 、 凹模刀口部分計(jì)算方 法與尺寸分類有關(guān) ， 其主 要考慮工作刀口在實(shí)際工 作中磨損走向而早晨的產(chǎn) 品零件尺寸變化趨勢(shì) ， 兼 顧模具的使用壽命和制造 工藝 。 為此大體可分為三類： A 外形尺寸； B內(nèi)形尺寸； C 中心距尺寸 . 模具尺寸的影響因素 1.3.2外形尺寸 其尺寸變化趨勢(shì)是隨著模具磨損 ， 零件尺寸變 大 ， 所以模具尺寸在強(qiáng)度設(shè)計(jì)上常將產(chǎn)品尺寸 取下差作為其設(shè)計(jì)基點(diǎn) 1.3.3內(nèi)形尺寸 其尺寸變化趨勢(shì)是隨著模具磨損 ， 零件尺寸變 小 ， 所以模具尺寸在給定設(shè)計(jì)上常將產(chǎn)品尺寸 取下差作為其設(shè)計(jì)基點(diǎn) 。 1.3.4中心距尺寸： 其尺寸變化趨勢(shì)是隨著模具磨損 ， 零件尺寸基 本不變 ， 所以模具尺寸在給定設(shè)計(jì)上常將產(chǎn)品 尺寸取中差作為其設(shè)計(jì)基點(diǎn) 。 2、 彎曲 ： 2.1彎曲變形的特點(diǎn)： 彎曲是沖壓工序的一種，它利用壓力使材 料產(chǎn)生塑性變形，從而被彎成有一定角度， 一定曲率的形狀，彎曲工作可利用模具在 普通壓力機(jī)上進(jìn)行，也可在其他專用設(shè)備 上進(jìn)行。 彎曲的形式 最簡(jiǎn)單的 V形件彎曲過程如下： 在彎曲的開始階段 ， 毛胚自由彎曲 ， 凸模下壓毛胚的直邊與凹模工作 表面 靠攏 。 凸模繼續(xù)下壓到一定位置毛胚因變形 與凸模三點(diǎn)接觸，此后彎曲區(qū)繼續(xù)縮 小，半成形彎曲件的兩邊反彈向凸模， 又被凸模向外撐開，逐步貼向凹模工 作表面。在此階段形成三個(gè)變形區(qū)， 其變形的回彈大小最終決定于三個(gè)變 形區(qū)彎曲角度的回彈方向和大小。在 凸模的行程終了，由凸模、凹模對(duì)毛 胚進(jìn)行校正，使彎曲件的園角、直邊 與凸模、凹模全部緊貼，但此校正功 效最終取決于三個(gè)變形區(qū)的回彈結(jié)果。 變形區(qū)應(yīng)力形式 如果在毛胚的端面畫上正 方形網(wǎng)格，然后彎曲，則 可以看到彎形區(qū)的網(wǎng)格形 狀發(fā)生了明顯的變化。 進(jìn)一步分析變形區(qū)網(wǎng)格變 形又可發(fā)現(xiàn)沿 o o線內(nèi)側(cè) 網(wǎng)格是受到壓縮，外側(cè)受 到拉伸，而在壓縮的內(nèi)側(cè) 和拉伸的外側(cè)必然有一條 線是處于保持長(zhǎng)度不變的， 即中性層，其位置不一定 在材料中線上。 材料彎曲帶變形應(yīng)力和結(jié)果 由于材料彎曲的應(yīng)力性質(zhì) 不同和受應(yīng)力作用，從而 產(chǎn)生了材料彎曲帶橫剖面 的畸變，此變化對(duì)于窄板 b1/2(do-d)。 在拉深中材料的應(yīng)力分布 在拉深中，凸緣部分材料 是小單元面積由扇形變?yōu)?矩形，其過程可以想象為 扇形毛胚被拉著通過一個(gè) 楔形槽，在切線方向被壓 縮，半徑方向被拉長(zhǎng)，其 應(yīng)力狀態(tài)為切向受壓應(yīng)力 3達(dá)到作用，徑向受拉應(yīng) 1的作用。 凸緣材料受壓應(yīng)力作用， 一旦失去穩(wěn)定，就會(huì)拱彎 曲，其情況與壓桿受壓失 穩(wěn)相似，凸緣失穩(wěn)拱起形 成的波紋折皺，叫起皺。 3.2拉深件的展開計(jì)算原理 拉深件的展開計(jì)算是 依據(jù)拉深過程中假設(shè) 材料厚度不改變，拉 深前后體積不變，厚 度不邊，從而面積不 邊的原理，進(jìn)行推導(dǎo) 出毛胚展開尺寸。 拉深出工件的頂端不整齊 由于板材的各向異性， 厚度不均勻以及定位 不準(zhǔn)或拉深間隙不均 勻等原因，通常拉深 出工件的頂端是不整 齊，須在拉深后進(jìn)行 修邊，因此在毛胚尺 寸計(jì)算時(shí)也應(yīng)考評(píng)率 這一部分修邊量。 3.3拉深工藝 拉深件材料的變形程度， 即拉深件高度與材料的 性質(zhì)和厚度、工件的大 小和形狀、模具的結(jié)構(gòu) 尺寸參數(shù)、間隙、拉深 速度、潤(rùn)滑及模工作部 位的光潔度等諸多原因 有關(guān)，往往無法一次拉 深完成工件的形狀要求， 需通過多次拉深方可完 成，且每次拉深均比后 一工序拉深多 5%的面積。 4冷擠壓 當(dāng)中空的筒形件高徑比大于 3倍關(guān)系時(shí)，若以采用拉深 方法即必須經(jīng)多道工序方可 完成，這樣一來勢(shì)必造成沖 壓成本上升、效率低、工藝 復(fù)雜化，但是若采用冷擠壓 工藝，則可一次完成，并可 獲得大的高徑比零件。冷擠 壓是將材料置于模具形腔中， 在凸、凹模的壓力作用下， 材料處于靜壓力的狀態(tài)下， 表現(xiàn)出一定的超塑性能，材 料塑性變形性能增加，材料 在凸模的壓力下、沿間隙擠 出形成筒形件。 冷擠壓工藝按金屬流 向與凸模運(yùn)動(dòng)方向可 分為，同向?yàn)檎龜D壓， 反向?yàn)樨?fù)擠壓和雙向 流的正反擠壓。 三、冷沖壓模具結(jié)構(gòu) 1沖裁模具： 沖裁模具主要有連接部件，沖裁工作刀 口部件，導(dǎo)向定位部件，脫料部件和輔助 部件等組件。 模具的零部件 連接部件：有上、下模板、正板、墊塊和 模柄等零件組成。 沖裁工作刀口部件：有凸模、凹模、廢 料刀口和等工作刀口零件。 導(dǎo)向定位件：有導(dǎo)柱、導(dǎo)套、定位板、定 位銷、導(dǎo)板導(dǎo)向性零件。 脫料類零件：卸料板、頂件板、彈簧。 輔助零部件：有螺釘、銷釘、限位塊。 模具的類型 1.1單工序模具： 單工序模具是在壓力機(jī)一次行程中在一工位上完 成一道或更多工序內(nèi)容的沖模。材料隨壓力機(jī)行 程逐次送進(jìn)到工位。 2多工序模具 (復(fù)合模、連續(xù)模 )： 完成兩個(gè)或更多工序內(nèi)容的模具，材料隨壓力機(jī) 行程逐次送進(jìn)一工位，從而使沖件逐步成形，或 在機(jī)床一行程中完成多個(gè)工序 級(jí)進(jìn)模 1.3精密沖裁模具： 精密沖裁 精密沖裁是光潔沖裁的一種，它利用有帶 齒輪圈壓料板約束材料而產(chǎn)生靜壓力延遲 裂紋產(chǎn)生，使沖壓件整個(gè)斷面全部或基本 全部光潔。 2彎曲模具 彎曲模具的基本結(jié)構(gòu)見圖示，零件各功 能與沖裁類形模具大體相同，最大的不 同在于間隙值的大小和回彈措施選擇， 彎曲模的間隙值一般按材料厚度 Z/2=t選 擇，同時(shí)并依據(jù)零件的結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行適 當(dāng)調(diào)整。 對(duì)于彎曲件回彈的克服有多種方法，其 常用的有如圖所列出的。 彎形模 3、拉深類模具： 拉深類模具依據(jù)拉深 工藝要求可分為正拉 深和反拉深。 四沖壓件的工藝性 1、 1 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 （ 1） 沖裁件的形狀應(yīng)能符合材料合理排樣 ， 減少廢料 。 （ 2） 沖裁件的各直線和曲線的連接處 ， 應(yīng)有適當(dāng)?shù)膱A角 ， 只有其 結(jié)構(gòu)適于采用少切削 ， 無廢料排樣時(shí)或拼裝模具結(jié)構(gòu)時(shí)不要圓 角 。 （ 3） 沖裁件的凸出或凹入部分寬度不宜太小 ， 并應(yīng)避免過長(zhǎng)的懸 臂與狹槽 。 （ 4） 沖孔時(shí) ， 由于受到凸模強(qiáng)度的限制 ， 孔的尺寸不宜太小 d2t。 （ 5） 孔與孔間的距離或孔與邊緣的距離 ， 由于受模具強(qiáng)度的限制 ， 其值也不宜過小 ， 一般大于 2.5t， 并不得小于 3 4mm。 （ 6） 在彎形件或拉深件上沖孔時(shí) ， 其孔壁與零件直壁間的距離不 能過小 ， 盡可能不進(jìn)入圓角區(qū) 。 1. 2 沖裁件的精度和毛刺 （ 1） 精度 沖裁精度一般可分為精密級(jí)和經(jīng)濟(jì)級(jí) ， 精密級(jí)是沖壓工藝 技術(shù)上所允許能達(dá)到精度 ， 但其經(jīng)濟(jì)性差 ， 而經(jīng)濟(jì)級(jí)精度 是以較經(jīng)濟(jì)的手段達(dá)到的精度 。 經(jīng)濟(jì)級(jí)一般以 IT10以上 ， 精度級(jí) IT10以下 。 （ 2） 毛刺 由于沖裁工藝的特性 ， 普通沖裁是不可避免毛刺的存在 ， 毛刺的大小除了沖裁間隙影響外 ， 還與所沖裁的材料有關(guān) ， 而一般強(qiáng)度越高 b大 ， 毛刺相對(duì)要小 ， 過高的毛刺要求一 方面增加成本 ， 另一方面極大縮短模具的使用壽命 。 以我公司產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性角度，一般控制在 0.15左右為宜。 2彎曲件的工藝性： 1. 1彎曲件的結(jié)構(gòu)工藝性 （ 1） 彎曲件的圓角半徑不宜小于最小半徑 ， 但也不應(yīng)過大 ， 否則會(huì)因回彈的影響 ， 彎曲角度和圓角都無法保證 ， 另外 ， 當(dāng)彎曲線與材料軋制紋平行時(shí) ， 易產(chǎn)生裂紋 。 （ 2） 彎曲件的彎邊長(zhǎng)度不宜過小 ， 否則在模具上的支撐過 小無法得到確定的形狀 。 （ 3） 彎曲線不應(yīng)在位于零件寬度突變處 ， 以免撕裂 ， 如必 須在寬度處彎曲 ， 則應(yīng)先沖工藝孔或槽 。 （ 4） 孔 、 槽應(yīng)盡可能不在彎曲范圍內(nèi) ， 否則在彎曲形時(shí) ， 孔 、 槽將會(huì)變形 。 （ 5） 對(duì)稱的彎曲件 ， 左右彎曲半徑應(yīng)一致 ， 否則彎曲過程 受力將不平衡 ， 零件易產(chǎn)生滑動(dòng) 。 切舌和彎曲同時(shí)進(jìn)行時(shí)，舌應(yīng)有一斜度，以便脫模。 2.2 彎曲件的精度： 彎曲件的精度與很多因素有關(guān) ， 材料的機(jī) 械性能 、 厚度 、 模具結(jié)構(gòu)和模具精度 ， 工 序的多少和工序的次序以及彎曲件本身的 結(jié)構(gòu)性質(zhì)和尺寸 ， 精度一般在 IT11 IT17 之間分出精密級(jí)與經(jīng)濟(jì)級(jí) 。 3拉深件、成形件的工藝性。 1. 1結(jié)構(gòu)工藝性： （ 1） 拉深件側(cè)壁與底面或凸緣連接處圓角 R1、 R2應(yīng)盡可能 放大 ， 尤其是凸緣處圓角 ， 放大這些圓角半徑 ， 能夠減少 拉深次數(shù) ， 或使零件容易拉深成形 。 （ 2） 矩形拉深件四周的圓角也應(yīng)放大 ， 過小的圓角在較深 拉深時(shí)以致無法完成拉深件 。 （ 3） 除非在結(jié)構(gòu)上有特殊要求 ， 必須盡量避免 ， 異常復(fù)雜 非對(duì)稱形狀的拉深件對(duì)于半敞開的空心件 ， 應(yīng)考慮設(shè)計(jì)成 對(duì)的拉深件 ， 然后剖切開比較有利 。 應(yīng)盡可能避免曲面空心零件的尖底形狀，尤其是高度大時(shí)， 其工藝性差 3.2拉深件成形件的精度 由于拉深件的形狀和尺寸獲得 ， 除決定于 模具的形狀和尺寸精度外 ， 也與模具的安 裝和調(diào)整 ， 工序的先后順序等有關(guān) ， 所以 其精度情況大致與彎曲件相似 。 第二部分 常用金屬材料知識(shí) 一、金屬材料概述 ： 二、模具用材料： 三、產(chǎn)品零件用材料： 一 金屬材料概述 ： 日常生產(chǎn)所用金屬材料可分為黑色金屬和有色金 屬 。 有色金屬 除黑色金屬以外的所有金屬及其合 金 。 黑色金屬 鐵和以鐵為基的合金 （ 鋼 、 鑄鐵和 鐵合金 ） 。 目前應(yīng)用最廣的是黑色金屬，以鐵為基材的合金 材料占整個(gè)結(jié)構(gòu)材料和工具材料的 90%以上。 隨鐵及鐵中含碳量不同將鐵合金可分為三類： 工業(yè)純鐵 (C0.0218%C) 亞共析鋼 0.0218% C0.77% 鋼 （ 0.0218% C2.11） 共析鋼 C 0.77% 過共析鋼 0.77% C2.11% 亞共晶白口鑄鐵 2.11C 4.3% 白口鑄鐵 （ 0.0218% C 6.69%） 共晶白口鑄鐵 C=4.3% 過共晶鑄鐵 4.3 C6.69% 根據(jù)含碳量及含有合金元素鋼的分類 按是否含有合金元素分：合金鋼和碳鋼 低碳鋼 按鋼的含碳量分 中碳鋼 高碳鋼 普通碳素鋼 按鋼的質(zhì)量分 優(yōu)質(zhì)碳素鋼 高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼 合金結(jié)構(gòu)鋼 結(jié)構(gòu)鋼 碳素結(jié)構(gòu)鋼 按用途 碳素 工具鋼 合金 國(guó)產(chǎn)鋼牌號(hào)的編制原則： 1）、碳素鋼 ： 普通碳素鋼 ：以字母 Q加鋼材的屈服極限值及質(zhì)量等級(jí)或 冶煉方法簡(jiǎn)稱代號(hào)表示鋼號(hào)； 如 Q235-AF：表示屈服極 限值 235N/mm2、 A級(jí)質(zhì)量等級(jí) 、 沸騰鋼 。 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：鋼號(hào)用阿拉伯?dāng)?shù)字表示 ， 用兩位數(shù)字表 示鋼中含碳量 （ 以萬分之幾計(jì) ） ， 字?jǐn)?shù)后面加質(zhì)量等級(jí)或 用途或冶煉方法簡(jiǎn)稱代號(hào) 。 如：結(jié)構(gòu)鋼號(hào)中碳含量萬 分之二十碳的沸騰鋼 。 碳素工具鋼： 鋼號(hào)用 “ T”和阿拉伯?dāng)?shù)字表示 ， 含碳量以千 分之幾數(shù)表示 。 如 T8A：鋼中碳含量千分之八 ， “ A”表示 含雜質(zhì)較少的高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼 。 2）、合金鋼 合金結(jié)構(gòu)鋼： 前面兩位數(shù)字表示鋼中含碳量 （ 以萬分之 幾計(jì) ） ， 數(shù)字后面加化學(xué)元素符號(hào)表示含主要合金元素的 含量 。 如 38CrMOALA：合金結(jié)構(gòu)鋼號(hào)中碳含量萬分之三 十八 、 含合金元素鉻 、 鉬 、 鋁 ， “ A”表示含雜質(zhì)較少的高 級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼 。 合金工具鋼： 一般不標(biāo)出含碳量數(shù)字 ， 若平均含碳量小 于 1%時(shí)可用一位數(shù)字表示含碳量 （ 含碳量以千分之幾 計(jì) ） ， 平均合金含量小于 1.5%不標(biāo)出含量 , 平均合金含量 為 1.5%2.49%,2.5%3.49% 。 相應(yīng)的寫成 2 ， 3 。 二、模具用材料： 模具用鋼依據(jù)成分 ， 性能和用途不同可分為： 按合金元素含量不同分為碳素工具 、 低合金模具鋼 、 中合金模具鋼和高合金模具鋼 。 按用途又可分為：冷作模具鋼 、 熱作模具鋼 、 塑膠模 具鋼 按性能分：耐磨韌性鋼 、 微變形鋼 、 高溫模具鋼 、 耐 蝕鏡面鋼 、 高速切削用鋼 。 常用的冷作模具用鋼主要有： T7A、 T8A 、 T10A 、 CrWMn、 9Mn2V、 Cr12MoV、 W6Mo5Cr4V2和 YG20等 等 。 塑料模具用鋼有： 45、 40Cr、 T7A、 T8A、 CrWMn、 9Mn2V、 3Cr2Mo、 3Cr2NiMo和 4Cr13等等 。 三、產(chǎn)品零件用材料： 按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能方面 ， 以強(qiáng)度和剛度要求最為突出 ， 在選 材上主要以碳素結(jié)構(gòu)鋼為主要用材范圍 ， 由于產(chǎn)品的剛度 要求和成形關(guān)系密切 、 產(chǎn)品形狀變化大 ， 將對(duì)材料的成形 性能提出更高的要求 ， 目前公司常用鋼號(hào)有： Q235A、 Q215A、 Q195A、 08F、 08Al。 另外 、 由于對(duì)材料的防蝕 性能要求 ， 故在上述性能牌號(hào)基礎(chǔ)上增加了防蝕方法的牌 號(hào) ， 如熱鍍鋅 、 電鍍鋅 、 光整鋅和合金化板 ， 其中合金化 板 、 電鍍鋅板是只作為生產(chǎn)中臨時(shí)性防蝕用板 ， 不可做最 終防蝕功能板 ， 必須進(jìn)行涂裝處理 ， 而光整鋅板則即可作 最終防蝕性用械反也可做涂裝要求用材 ， 熱鍍鋅板一般用 作最終無需涂裝的場(chǎng)合 。 不銹鋼 在一些特殊要求防蝕性能場(chǎng)合 ， 常用材料涂裝處 理無法滿足時(shí) ， 則應(yīng)考慮選用不銹鋼類材料 。 常 用不銹鋼類材料分兩類：鉻不銹鋼 （ 1Cr13、 2Cr13 、 3Cr13 、 4Cr13 ） 和 鉻 鎳 不 銹 鋼 （ 1Cr18Ni9、 1Cr18Ni9Ti、 0Cr18Ni9） 不銹鋼的特性 鉻不銹鋼： （ 3Cr13、 4Cr13） 可淬火至較高硬度 （ HRC50） 適合于醫(yī)療工具 、 量具 、 彈性件 。 鉻鎳不銹鋼： 呈現(xiàn)非磁性 ， 淬火后為單相奧氏體 ， 硬度比退火還低 。 ， 適合于在腐蝕性介質(zhì)中使用 的容器 。 熱鍍鋅材料 電鍍鋅材料 第三部分 公差與配合 一、尺寸公差： 二、形位公差： 一、尺寸公差： 1、定義 其本尺寸：設(shè)計(jì)給予定的尺寸 。 實(shí)際尺寸：通過測(cè)量所得的尺寸 。 極限尺寸：允許尺寸變化的兩個(gè)界限值 ， 它以基 本尺寸為基數(shù)來確定 。 尺寸偏差：某一尺寸減基本尺寸所得的代數(shù)差 。 尺寸公差：允許尺寸的變動(dòng)量 。 尺寸公差帶：在公差帶圖中，由代表上、下偏差 的兩條直線所限定的一個(gè)區(qū)域。 公差帶 公差帶名稱定義 公差帶定義 標(biāo)準(zhǔn)公差：標(biāo)準(zhǔn)表中列出，用以確定公差 帶大小的任一公差。 公差等級(jí)：確定尺寸精度程度的等級(jí)。 基本偏差：標(biāo)準(zhǔn)表中列出，用以確定公差 帶相對(duì)位置的上偏差或下偏差，一般為靠 近零線的那個(gè)偏差。 配合性質(zhì)定義 間隙或過去時(shí)盈：孔的尺寸減去相配合的軸的尺 寸所得的代數(shù)差此差值為正時(shí)是間隙，為負(fù)時(shí)是 過盈。 配合：基本尺寸相同的，相互結(jié)合的孔和軸公差 帶之間的關(guān)系。 間隙配合：具有間隙（包括最小間隙等于零）的 配合。 過盈配合：具有過盈（包括最小過盈等于零）的 配合。 過渡配合：可能具有間隙和過盈的配合。 公差帶與配合性質(zhì)的關(guān)系（間隙與 過盈 ) 公差帶與配合性質(zhì)的關(guān)系（過渡 ) 孔、軸配合的基制 基孔制：基本偏差為一定的孔的公差帶與 不同基本偏差的軸的公差帶形成的各種配 合的一種制度。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的基準(zhǔn)孔，其下 偏差為零。 基軸制：基本偏差為一定的軸的公差帶與 不同基本偏差的孔的公差帶形成的各種配 合的一種制度。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的基準(zhǔn)軸，其上 偏差為零。 作用尺寸 孔和軸的作用尺寸：在配合面的全長(zhǎng)上， 與實(shí)際孔內(nèi)接的最大理想軸尺寸，稱為孔 的作用尺寸：與實(shí)際軸外接的最大理想孔 尺寸，稱為軸的作用尺寸 直線度誤差的作用尺寸 橢圓度誤差的作用尺寸 圓柱度誤差的作用尺寸 2配合制度 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定有基孔制和基軸制，在一般情況下，優(yōu) 先采用基孔制，配合代號(hào)用孔，軸公差帶的組合 表示，寫成分?jǐn)?shù)形式分子為孔，分母為軸，如： H8/f7 在精度的選定上，在一般情況下孔的精度等級(jí)要 低于軸的精度等級(jí)。 標(biāo)準(zhǔn)配合分類有三類：即間隙配合，過渡配合和 過盈配合，屬于那一種配合取決于孔，軸公差帶 的相互關(guān)系。 3、 尺寸鏈 定義： 按一定的順序連接成封閉形式，并相互聯(lián)系的尺寸系統(tǒng)叫 尺寸鏈。組成尺寸鏈的每個(gè)尺寸均稱為尺寸鏈的環(huán)。 尺寸鏈可分零件尺寸鏈與裝配尺寸鏈。 若尺寸鏈中所有尺寸都在同一零件上，這種尺寸鏈稱為零 件尺寸鏈；若這些尺寸不在同一零件上，則稱為裝配尺寸 鏈。 零件尺寸鏈表示一個(gè)零件上表面或軸線間的尺寸聯(lián)系；裝 配尺寸鏈則表示一個(gè)裝配單元中幾個(gè)零件、部件之間的尺 寸聯(lián)系。 裝配尺寸鏈中的封閉環(huán) 在每一個(gè)尺寸鏈中，都有一個(gè)特殊環(huán)，而且也只 有一個(gè)特殊環(huán)，它的實(shí)際尺寸是受其他尺寸所支 配的，這個(gè)環(huán)叫做封閉環(huán)，常用字母表示。在裝 配尺寸鏈中，封閉環(huán)很容易確定。裝配過程中最 后形成的一環(huán)，即為封閉環(huán)。在零件尺寸鏈中， 封閉環(huán)必須在加工順序確定后才能判斷。加工順 序改變，封閉環(huán)也隨之改變，按加工順序，最后 得到的一環(huán)，即為封閉環(huán)。 除去封閉環(huán)以外的各環(huán)都叫做組成環(huán)。在一個(gè)尺 寸鏈中，組成環(huán)可能有很多個(gè)，屬于同一尺寸鏈 的組成環(huán)用同一字母表示。 尺寸鏈圖形 裝配尺寸鏈中的組成環(huán) 在尺寸鏈的組成環(huán)中又可分為增環(huán)和減環(huán) 兩種。當(dāng)某個(gè)能組成環(huán)的尺寸增大時(shí)，封 閉環(huán)的尺寸隨之增大，這樣的組成環(huán)稱為 增環(huán)；若某個(gè)組成環(huán)的尺寸增大時(shí)，封閉 環(huán)的尺寸反而減小，這樣的組成環(huán)則稱為 減環(huán)。 各組成環(huán)極限尺寸 所有尺寸鏈的計(jì)算，可分為兩種，即計(jì)算封閉環(huán) 尺寸和組成環(huán)尺寸。 若已知各組成環(huán)極限尺寸，求封閉環(huán)的環(huán)極限尺 寸，稱之為正計(jì)算；若已知封閉環(huán)的極限尺寸和 各組成環(huán)公稱尺寸，求各組成環(huán)極限尺寸，稱之 為反計(jì)算；若已知封閉環(huán)的極限尺寸和各組成環(huán) 極限尺寸，求一個(gè)組成環(huán)極限尺寸，稱之為中間 計(jì)算； 解尺寸連的原則 解尺寸連的方法很多，但常用的是極限法： 用極限法計(jì)算尺寸鏈，是從各環(huán)的最大與最小極限尺寸出發(fā)的。封閉 環(huán)的公稱尺寸，等于所有增環(huán)公稱尺寸之和，減去所有減環(huán)公稱尺寸 之和。 當(dāng)所有增環(huán)皆為最大極限尺寸，減環(huán)皆為最小極限尺寸時(shí)，封閉環(huán)必 為最大極限尺寸。 當(dāng)所有增環(huán)皆為最小極限尺寸，減環(huán)皆為最大極限尺寸時(shí)，封閉環(huán)必 為最小極限尺寸。 極限偏差間的關(guān)系： 封閉環(huán)的上偏差：等于所有增環(huán)上偏差之和，減去所有減環(huán)下偏差之 和。 封閉環(huán)的下偏差：等于所有增環(huán)下偏差之和，減去所有減環(huán)上偏差之 和。 封閉環(huán)的公差：等于所有組成環(huán)的公差之和。 尺寸量的計(jì)算 在進(jìn)行反計(jì)算時(shí)，已知封閉環(huán)的公稱尺 寸及極限偏差，和組成環(huán)的公稱尺寸， 計(jì)算各組成環(huán)的極限偏差，為了確定各 個(gè)未知數(shù)的大小，可以采用兩種方法， 即等公差法和等精度法。 公差法和等精度法。 等公差法：這種方法系先假定各組成環(huán)的尺寸公 差相等，在滿足公式（封閉環(huán)的公差：等于所有 組成環(huán)的公差之和）的條件下，求出各組成環(huán)的 平均公差，然后按照各環(huán)尺寸的大小及加工的難 易程度加以調(diào)整。 等精度法：此法系先假定各組成環(huán)尺寸按同一精 度級(jí)制造成，由此求出平均公差單位數(shù)，然后確 定各組成環(huán)的尺寸公差，最后調(diào)整個(gè)別組成環(huán)的 尺寸公差。 在工藝計(jì)算尺寸中用的最多的是中間計(jì)算：已知 封閉環(huán)和其他組成環(huán)的公稱尺寸及極限偏差，計(jì) 算一個(gè)組成環(huán)的公稱尺寸及極限偏差。 二形位公差 零件質(zhì)量精度的高低除由尺寸精度衡量外 還有形狀精度和位置精度。 形狀精度用形狀公差表示，它是零件構(gòu)成 要素（點(diǎn)、線、面）對(duì)實(shí)際形狀與理想形 狀的允許變動(dòng)量。 位置精度用位置公差表示，它是零件構(gòu)成 要素（點(diǎn)、線、面）對(duì)實(shí)際位置與理想位 置的允許變動(dòng)量。 形位公差和位置公差項(xiàng)目的分類 形位公差包括的項(xiàng)目有：直線度、平面度、圓度、圓 柱度、線輪廓度和面輪廓度等。 位置公差包括的項(xiàng)目有：定向公差（平行度、垂直度、 傾斜度），定位公差（同軸度、對(duì)稱度、位置度）和 跳動(dòng)（圓跳動(dòng)、全跳動(dòng)）。 在形位公差標(biāo)注時(shí)，當(dāng)形位公差帶為圓或圓柱時(shí)；應(yīng) 在公差數(shù)值前加注符號(hào)“ ”或“ R”。 當(dāng)形位公差帶為 圓球時(shí)；應(yīng)在公差數(shù)值前加注符號(hào)“球 ”或“球 R”。， 對(duì)形位公差有附加要求時(shí)，則應(yīng)在相應(yīng)的公差數(shù)值后 加注附加要求符號(hào)。 2、形位公差的相關(guān)性 形位公差與尺寸公差是兩類不同性質(zhì)的公差， 但是在一定條件下可以相互影響、互相 補(bǔ)償。 形位公差的相關(guān)性定義 獨(dú)立公差：其公差值即為圖紙上給定的數(shù) 值，與零件有關(guān)表面的實(shí)際尺寸無關(guān)。 獨(dú)立性相關(guān)公差：其公差值不僅與圖紙上 給定的數(shù)值有關(guān)，而且與零件有關(guān)表面的 實(shí)際尺寸有關(guān)。 最大實(shí)體狀態(tài)：其代表被測(cè)要素是在材料 最多的狀態(tài)條件。 形位公差相關(guān)性作用原理 當(dāng)形位公差為相關(guān)公差時(shí)，即使誤差超過了給定值，但沒 有達(dá)到一定數(shù)值，仍是可保證其裝配性。其原因在于相關(guān) 的形位公差值是從最不利于裝備的條件下給定的。即在最 大實(shí)體條件下給定，并考慮零件的可裝備性。 相關(guān)公差的補(bǔ)償值為零件有關(guān)表面的尺寸公差值，其補(bǔ)償 量一般為尺寸公差值。 相關(guān)公差通常用在無嚴(yán)格要求的非運(yùn)動(dòng)部件、靜止配合部 件部位上，且相關(guān)公差的檢驗(yàn)一般是用綜合量規(guī)檢查的， 獨(dú)立公差通常用在直接影響產(chǎn)品性能和使用要求的運(yùn)動(dòng)部 位、配合部件的部位上，否則會(huì)影響到裝配和工作間隙或 過盈的均勻性及運(yùn)動(dòng)精度。 3、形位公差相關(guān)時(shí)標(biāo)識(shí)要求： 當(dāng)形位公差為最大實(shí)體狀態(tài)下的相關(guān)公差 時(shí)，應(yīng)加注最大實(shí)體狀態(tài)符號(hào)“ M ”。 理論尺寸加方框的數(shù)字；表示該尺寸不附 加公差用以確定形位公差的理想形狀和理 想位置 形位公差的相關(guān)性標(biāo)注舉例說明 形位公差的相關(guān)性標(biāo)注舉例說明