特種壓力加工方法簡(jiǎn)介演示文稿

特種壓力加工方法簡(jiǎn)介演示文稿當(dāng)前1頁(yè)，總共39頁(yè)。金屬的塑性成型了解金屬塑性成型的理論基礎(chǔ)；掌握金屬的塑性成型方法及工藝；掌握薄板沖壓成形工藝，包括各種成形模具結(jié)構(gòu)、基本工序和典形零件的工藝制定。本章重點(diǎn)：當(dāng)前2頁(yè)，總共39頁(yè)。

3.1概述3.金屬的塑性成型

3.2塑性成型的理論基礎(chǔ)

3.4薄板的沖壓成型

3.5塑性成型新工藝

3.3塑性成型方法及工藝當(dāng)前3頁(yè)，總共39頁(yè)。金屬塑性成型的基本生產(chǎn)方法軋制示意圖擠壓示意圖金屬塑性成型：由利用金屬在外力作用下所產(chǎn)生的塑性變形，來(lái)獲得具有一定形狀、尺寸和機(jī)械性能的原材料、毛坯或零件的生產(chǎn)方法，也稱為壓力加工。3.1概述當(dāng)前4頁(yè)，總共39頁(yè)。鍛壓生產(chǎn)方式示意圖當(dāng)前5頁(yè)，總共39頁(yè)。3.2塑性成型理論的理論基礎(chǔ)3.2.1塑性變形理論及假設(shè)3.2.2金屬變形過(guò)程中的組織與性能3.2.3冷變形及熱變形3.2.4影響塑性變形的因數(shù)本節(jié)的重點(diǎn)：1.金屬塑性成型的原理；2.纖維組織的形成及利用；3.金屬可鍛性及其影響因素。當(dāng)前6頁(yè)，總共39頁(yè)。3.2.1塑性變形理論及假設(shè)1最小阻力定律

如果金屬顆粒在幾個(gè)方向上都可移動(dòng)，那么金屬顆粒就沿著阻力最小的方向移動(dòng)，這就叫做最小阻力定律。圓形、方形、矩形截面上各質(zhì)點(diǎn)在鐓粗時(shí)的流動(dòng)方向，方形截面鐓粗后的截面形狀。當(dāng)前7頁(yè)，總共39頁(yè)。方形變柱形動(dòng)畫(huà)模擬當(dāng)前8頁(yè)，總共39頁(yè)。

在壓力加工過(guò)程中，常用鍛造比(Y鍛)來(lái)表示變形度。鍛造比的計(jì)算公式與變形方式有關(guān)。拔長(zhǎng)時(shí)的鍛造比為:Y拔＝F0/F,鐓粗時(shí)的鍛造比為:Y鐓＝H0/H.

根據(jù)鍛造比即可得出坯料的尺寸。例如采用拔長(zhǎng)鍛造時(shí)，坯料所用的截面F坯料的大小應(yīng)保證滿足技術(shù)要求規(guī)定的鍛造比Y拔，即坯料截面積應(yīng)為：F坯料=Y拔F鍛件

3變形程度的計(jì)算2塑性變形前后體積不變的假設(shè)3.2.1塑性變形理論及假設(shè)當(dāng)前9頁(yè)，總共39頁(yè)。纖維組織的利用原則：

1、將鑄錠加熱進(jìn)行壓力加工后，由于金屬經(jīng)過(guò)塑性變形及再結(jié)晶，從而改變了粗大的鑄造組織，獲得細(xì)化的再結(jié)晶組織。

2、同時(shí)還可以將鑄錠中的氣孔、縮松等結(jié)合在一起，使金屬更加致密，其機(jī)械性能會(huì)有很大提高。

3、此外，鑄錠在壓力加工中產(chǎn)生塑性變形時(shí)，基體金屬的晶粒形狀和沿晶界分布的雜質(zhì)形狀都發(fā)生了變形，它們將沿著變形方向被拉長(zhǎng)，呈纖維形狀。這種結(jié)構(gòu)叫纖維組織。3.2.2金屬變形過(guò)程中的組織與性能當(dāng)前10頁(yè)，總共39頁(yè)。

使纖維分布與零件的輪廓相符合而不被切斷；使零件所受的最大拉應(yīng)力與纖維方向一致，最大切應(yīng)力與纖維方向垂直。4、具有纖維組織的金屬，各個(gè)方向上的機(jī)械性能不相同。順纖維方向的機(jī)械性能比橫纖維方向的好。金屬的變形程度越大，纖維組織就越明顯，機(jī)械性能的方向性也就越顯著。3.2.2金屬變形過(guò)程中的組織與性能當(dāng)前11頁(yè)，總共39頁(yè)。當(dāng)采用棒料直接經(jīng)切削加工制造螺釘時(shí)，螺釘頭部與桿部的纖維被切斷，不能連貫起來(lái)，受力時(shí)產(chǎn)生的切應(yīng)力順著纖維方向，故螺釘?shù)某休d能力較弱(如圖示)。當(dāng)采用同樣棒料經(jīng)局部鐓粗方法制造螺釘時(shí)(如圖示)，纖維不被切斷且連貫性好，纖維方向也較為有利，故螺釘質(zhì)量較好。實(shí)例：當(dāng)前12頁(yè)，總共39頁(yè)。冷變形

變形溫度低于回復(fù)溫度時(shí)，金屬在變形過(guò)程中只有加工硬化而無(wú)回復(fù)與再結(jié)晶現(xiàn)象，變形后的金屬只具有加工硬化組織，這種變形稱為冷變形。熱變形

變形溫度在再結(jié)晶溫度以上時(shí)，變形產(chǎn)生的加工硬化被隨即發(fā)生的再結(jié)晶所抵消，變形后金屬具有再結(jié)晶的等軸晶粒組織，而無(wú)任何加工硬化痕跡，這種變形稱為熱變形。

3.2.3冷變形及熱變形當(dāng)前13頁(yè)，總共39頁(yè)。鋼絲變形模擬加工硬化與再結(jié)晶當(dāng)前14頁(yè)，總共39頁(yè)。3.2.4影響塑性變形的因素可鍛性——常用金屬材料在經(jīng)受壓力加工產(chǎn)生塑性變形的工藝性能來(lái)表示?？慑懶缘膬?yōu)劣是以金屬的塑性和變形抗力來(lái)綜合評(píng)定的。

塑性是指金屬材料在外力作用下產(chǎn)生永久變形，而不破壞其完整性的能力。

變形抗力是指金屬對(duì)變形的抵抗力。金屬的可鍛性取決于材料的性質(zhì)(內(nèi)因)和加工條件(外因)。當(dāng)前15頁(yè)，總共39頁(yè)。材料性質(zhì)的影響(內(nèi)因)化學(xué)成分的影響

純金屬的可鍛性比合金的可鍛性好。鋼中合金元素含量越多，合金成分越復(fù)雜，其塑性越差，變形抗力越大。例如純鐵、低碳鋼和高合金鋼，它們的可鍛性是依次下降的。金屬組織的影響純金屬及固溶體(如奧氏體)的可鍛性好。碳化物(如滲碳體)的可鍛性差。鑄態(tài)柱狀組織和粗晶粒結(jié)構(gòu)不如晶粒細(xì)小而又均勻的組織的可鍛性好當(dāng)前16頁(yè)，總共39頁(yè)。加工條件的影響(外因)在一定的變形溫度范圍內(nèi)，隨著溫度升高，原子動(dòng)能升高，從而塑性提高，變形抗力減小，有效改善了可鍛性。若加熱溫度過(guò)高，晶粒急劇長(zhǎng)大，金屬力學(xué)性能降低，這種現(xiàn)象稱為“過(guò)熱”。若加熱溫度更高接近熔點(diǎn)，晶界氧化破壞了晶粒間的結(jié)合，使金屬失去塑性，坯料報(bào)廢，這一現(xiàn)象稱為“過(guò)燒”。金屬鍛造加熱時(shí)允許的最高溫度稱為始鍛溫度。不能再鍛，否則引起加工硬化甚至開(kāi)裂，此時(shí)停止鍛造的溫度稱終鍛溫度。變形溫度的影響當(dāng)前17頁(yè)，總共39頁(yè)。變形速度的影響一方面由于變形速度的增大，回復(fù)和再結(jié)晶不能及時(shí)克服加工硬化現(xiàn)象，金屬則表現(xiàn)出塑性下降、變形抗力增大，可鍛性變壞。另一方面，金屬在變形過(guò)程中，消耗于塑性變形的能量有一部分轉(zhuǎn)化為熱能，使金屬溫度升高(稱為熱效應(yīng)現(xiàn)象)。變形速度越大，熱效應(yīng)現(xiàn)象越明顯，使金屬的塑性提高、變形抗力下降(圖中a點(diǎn)以后)，可鍛性變好。當(dāng)前18頁(yè)，總共39頁(yè)。應(yīng)力狀態(tài)的影響

擠壓時(shí)為三向受壓狀態(tài)。拉拔時(shí)為兩向受壓一向受拉的狀態(tài)。壓應(yīng)力的數(shù)量愈多，則其塑性愈好，變形抗力增大；拉應(yīng)力的數(shù)量愈多，則其塑性愈差。當(dāng)前19頁(yè)，總共39頁(yè)。1.纖維組織是怎樣形成的?它對(duì)金屬的力學(xué)性能有何影響?2.試分析用棒料切削加工成形和用棒料冷鐓成形制造六角螺栓的力學(xué)性能有何不同?思考題金屬的塑性成型

當(dāng)前20頁(yè)，總共39頁(yè)。3.3塑性成型方法及工藝知識(shí)點(diǎn):自由鍛和模鍛自由鍛自由鍛工序自由鍛工藝規(guī)程的制定自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性高合金鋼鍛造特點(diǎn)模鍛概念錘上模鍛其他設(shè)備上的模鍛摩擦曲柄壓力機(jī)上模鍛胎模鍛扣模套筒模合模當(dāng)前21頁(yè)，總共39頁(yè)。3.3塑性成型方法及工藝3.3.1模膛鍛造成型工藝3.3.2鍛模模膛及其功用3.3.3制坯模膛3.3.4錘上模鍛成型工藝設(shè)計(jì)3.3.5壓力機(jī)上模膛成型工藝3.3.6模鍛件的缺陷當(dāng)前22頁(yè)，總共39頁(yè)。3.3.1模膛鍛造成型工藝3.3.1.1胎模鍛造成型工藝及應(yīng)用

胎模鍛造成型是在自由鍛設(shè)備上，使用可移動(dòng)的胎模具生產(chǎn)鍛件的鍛造方法。胎模成型與自由成型相比，具有較高的生產(chǎn)率，鍛件質(zhì)量好，節(jié)省金屬材料，降低鍛件成本。與固定模膛成型相比，不需要專用鍛造設(shè)備，模具簡(jiǎn)單，容易制造。鍛件質(zhì)量不如固定模膛成型的鍛件高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，胎模壽命短，生產(chǎn)率低。胎模成型只適用于小批量生產(chǎn)，多用在沒(méi)有模鍛設(shè)備的中小型工廠中。當(dāng)前23頁(yè)，總共39頁(yè)。3.3.1.2胎固定模膛成型工藝的分類及設(shè)備

固定模膛成型工藝主要分為錘上模膛成型工藝和壓力機(jī)上模膛成型工藝。錘上模鍛成型用于大批量鍛件生產(chǎn)。所用設(shè)備有蒸汽-空氣錘、無(wú)砧座錘、高速錘等。壓力機(jī)上模膛成型常用的設(shè)備有曲柄壓力機(jī)、摩擦壓力機(jī)和平鍛機(jī)、模鍛水壓機(jī)等。當(dāng)前24頁(yè)，總共39頁(yè)。3.3.2鍛模模膛模膛及其功用3.3.2.1預(yù)鍛模膛預(yù)鍛模膛的作用是：使坯料變形到接近于鍛件的形狀和尺寸，終鍛時(shí)，金屬容易充滿終鍛模膛。同時(shí)減少了終鍛模膛的磨損，以延長(zhǎng)鍛模的使用壽命。

預(yù)鍛模膛和終鍛模膛的區(qū)別是前者的圓角和斜度較大，沒(méi)有飛邊槽。當(dāng)前25頁(yè)，總共39頁(yè)。3.3.2.2終鍛模膛終鍛模膛的作用是：是使坯料最后變形到鍛件所要求的形狀和尺寸，因此它的形狀應(yīng)和鍛件的形狀相同。終鍛模膛的尺寸應(yīng)比鍛件尺寸放大一個(gè)收縮量。鋼件收縮量取1.5%沿模膛四周有飛邊槽，用以增加金屬?gòu)哪Ｌ胖辛鞒龅淖枇?，促使金屬充滿模膛，同時(shí)容納多余的金屬。終鍛后在孔內(nèi)留下一薄層金屬，稱為沖孔連皮。當(dāng)前26頁(yè)，總共39頁(yè)。3.3.3制坯模膛拔長(zhǎng)模膛——用來(lái)減小坯料某部分的橫截面積，以增加該部分的長(zhǎng)度。滾壓模膛——用來(lái)減小坯料某部分的橫截面積，以增大另一部分的橫截面積。主要是使金屬按模鍛件形狀來(lái)分布。當(dāng)前27頁(yè)，總共39頁(yè)。彎曲模膛——對(duì)于彎曲的桿類模鍛件，需用彎曲模膛來(lái)彎曲坯料。

切斷模膛——上模與下模的角部組成的一對(duì)刀口，用來(lái)切斷金屬。當(dāng)前28頁(yè)，總共39頁(yè)。3.3.4錘上模鍛成型工藝設(shè)計(jì)錘上模鍛成型的工藝過(guò)程一般為：切斷毛坯→加熱坯料→模鍛→切除模鍛件的飛邊→校正鍛件→鍛件熱處理→表面清理→檢驗(yàn)→成堆存放。錘上模鍛成型的工藝設(shè)計(jì)包括制定鍛件圖、計(jì)算坯料尺寸、確定模鍛工步(選擇模膛)、選擇設(shè)備及安排修整工序等。其中最主要的是鍛件圖的制定和模鍛工步的確定。當(dāng)前29頁(yè)，總共39頁(yè)。選擇模鍛件的分模面分模面即是上下鍛模在模鍛件上的分界面。制訂模鍛鍛件圖時(shí)，必須按以下原則確定分模面位置：要保證模鍛件能從模膛中取出，分模面應(yīng)選在模鍛件最大尺寸的截面上。按選定的分模面制成鍛模后，應(yīng)使上下兩模沿分模面的模膛輪廓一致，以便在安裝鍛模和生產(chǎn)中容易發(fā)現(xiàn)錯(cuò)模現(xiàn)象，及時(shí)調(diào)整鍛模位置。最好把分模面選在模膛深度最淺的位置處。這樣可使金屬很容易充滿模膛，便于取出鍛件，并有利于鍛模的制造。選定的分模面應(yīng)使零件上所加的敷料最少。最好使分模面為一個(gè)平面，使上下鍛模的模膛深度基本一致，差別不宜過(guò)大，以便于制造鍛模。3.3.4.1模鍛件圖的制定當(dāng)前30頁(yè)，總共39頁(yè)。確定模鍛件的機(jī)械加工余量及公差機(jī)械加工余量一般為1～4mm，鍛造公差一般取在±0.3～3mm之間。標(biāo)注模鍛斜度當(dāng)模膛寬度b小而深度h大時(shí)，模鍛斜度要取大些。內(nèi)壁斜度要略大于外壁斜度(a2>a1)。標(biāo)注模鍛圓角半徑鍛件上所有轉(zhuǎn)角處都應(yīng)做成圓角(圖8-10)。一般內(nèi)圓角半徑（R）應(yīng)大于其外圓半徑（r）。留出沖孔連皮鍛件上直徑小于25mm的孔，一般不鍛出，或只壓出球形凹穴。大于25mm的通孔，也不能直接模鍛出通孔，而必須在孔內(nèi)保留一層連皮。沖孔連皮的厚度s與孔徑d有關(guān)，當(dāng)d=30～80mm時(shí)，s=4～8mm。當(dāng)前31頁(yè)，總共39頁(yè)。模鍛圓角半徑內(nèi)圓角半徑R是外圓角半徑r的３－４倍內(nèi)壁斜度β應(yīng)比外壁斜度α大一級(jí)當(dāng)前32頁(yè)，總共39頁(yè)。齒輪坯的模鍛鍛件圖當(dāng)前33頁(yè)，總共39頁(yè)。長(zhǎng)軸類鍛件，如臺(tái)階軸、曲軸、連桿、彎曲搖臂等(圖8-12)；一般為拔長(zhǎng)、滾擠、預(yù)鍛、彎曲、預(yù)鍛、終鍛成型。盤(pán)類模鍛件，如齒輪、法蘭盤(pán)等(圖8-13)。一般為鐓粗、預(yù)鍛、終鍛成型。

模鍛工步確定以后，再根據(jù)已確定的工步選擇相應(yīng)的制坯模膛和模鍛模膛。3.3.4.2模鍛工步的確定及模膛種類的選擇當(dāng)前34頁(yè)，總共39頁(yè)。3.3.4.3模鍛成型件的結(jié)構(gòu)工藝性模鍛零件必須具有一個(gè)合理的分模面，以保證模鍛件易于從鍛模中取出、敷料最少、鍛模容易制造。零件上與錘擊方向平行的非加工表面，應(yīng)設(shè)計(jì)出模鍛斜度。非加工表面所形成的角都應(yīng)按模鍛圓角設(shè)計(jì)。為了使金屬容易充滿模膛和減少工序，零件外形力求簡(jiǎn)單、平直和對(duì)稱，盡量避免零件截面間差別過(guò)大，或具有薄壁、高筋、凸起等結(jié)構(gòu)。在零件結(jié)構(gòu)允許的條件下，設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免有深孔或多孔結(jié)構(gòu)。

在可能條件下，應(yīng)采用鍛-焊組合工藝，以減少敷料，簡(jiǎn)化模鍛工藝。當(dāng)前35頁(yè)，總共39頁(yè)。模鍛成型件的結(jié)構(gòu)截面相差過(guò)大過(guò)扁、過(guò)薄當(dāng)前36頁(yè)，總共39頁(yè)。自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性避免錐體