《塑性成形方法》PPT课件.ppt

1、2.4.1 锻造,定义： 锻造是利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定力学性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，是锻压（锻造与冲压）的两大组成部分之一,2.4 体积塑性成形方法,分类： 按作用力的来源可将锻造分为手工锻造和机械锻造两类。 按锻造温度可将锻造分为热锻、温锻和冷锻三类。 按照工艺特点又可将锻造分为自由锻和模锻,定义：利用冲击力或压力使金属在上下两个砥铁（砧块）间产生变形以获得所需锻件的锻造方法。 分类：手工锻造和机械锻造,2.4 体积塑性成形方法,1. 自由锻,2.4.1 锻造,优点：所需的工具简单，具有很强的通用性，生产准备周期短，因而应用较为广泛。采用自由

2、锻方法既可以生产不足1千克的小锻件，也可以生产大至200300吨以上的大型锻件，而且自由锻是生产大型锻件的唯一方法，因此它在重型机械制造中具有特别重要的作用，常用来生产大型零件的毛坯,不足：生产效率低，锻件形状简单，尺寸精度低，表面粗糙；工人劳动强度高，锻件的形状和尺寸主要取决于操作者的技术水平，不易实现机械化和自动化,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,1. 自由锻,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,1. 自由锻：锻造设备,自由锻的主要设备,基本工序,辅助工序,精整工序,金属坯料能产生一定程度的塑性变形，以达到所需形状和尺寸的工艺过程。镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转和错

3、移等,为基本工序操作方便而进行的预变形工序。压钳口、压钢锭棱边、切肩等,减少锻件表面缺陷而进行的工序。清除锻件表面凹凸不平及整形等,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,1. 自由锻：锻造工序,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,1. 自由锻：锻造工序基本工序,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,1. 自由锻：锻造工序基本工序,镦粗,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,1. 自由锻：锻造工序基本工序,镦粗,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,1. 自由锻：锻造工序基本工序,镦粗,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,1. 自由锻：锻造工序基本工序,镦

4、粗,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,1. 自由锻：锻造工序基本工序,拔长,拔长工序示意图,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,1. 自由锻：锻造工序基本工序,拔长,拔长工序示意图,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,1. 自由锻：锻造工序基本工序,拔长,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,1. 自由锻：锻造工序基本工序,冲孔,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,1. 自由锻：锻造工序基本工序,冲孔,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,1. 自由锻：锻造工序基本工序,冲孔,空心冲头冲孔过程示意图,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,1.

5、 自由锻：锻造工序基本工序,扩孔,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,1. 自由锻：锻造工序基本工序,扩孔,芯轴扩孔,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,1. 自由锻：锻造工序基本工序,扩孔,辗压扩孔,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,1. 自由锻：锻造工序基本工序,弯曲,弯曲工序示意图,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,1. 自由锻：锻造工序基本工序,弯曲,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,1. 自由锻大型锻件的自由锻,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,2. 模锻,定义：模具锻造简称模锻，是使金属坯料在冲击力或压力作用下，在锻模模膛内变

6、形而获得锻件的工艺方法。 分类：根据使用设备的不同可分为锤上模锻、水压机上模锻、热模锻压力机上模锻、平锻机上模锻和螺旋压力机上模锻等。根据模膛内金属流动的特点又可将模锻分为开式模锻和闭式模锻两类,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,2. 模锻,1锤头；2上模；3飞边槽；4下模；5模垫； 6，7，10紧固楔铁；8分模面；9模膛,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,2. 模锻,优点： 生产效率高。模锻时金属是在锻模模膛内进行的，能较快地获得所需形状，生产率一般比自由锻高34倍，甚至十几倍。 锻件尺寸精确，表面光滑，加工余量小，节约材料和切削加工成本。 由于成形靠模膛控制，可以锻造出

7、形状较复杂的锻件。 操作简便，生产过程易于实现机械化、自动化。 缺点：锻模制造工艺复杂，制造成本高，周期长；需要专用设备，设备投资大，能量消耗大等,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,2. 模锻,按所用设备的不同分类：分为锤上模锻、水压机上模锻、热模锻压力机上模锻、平锻机上模锻和螺旋压力机上模锻等,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,2. 模锻,按所用设备的不同分类：分为锤上模锻、水压机上模锻、热模锻压力机上模锻、平锻机上模锻和螺旋压力机上模锻等,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,2. 模锻,按所用设备的不同分类：分为锤上模锻、水压机上模锻、热模锻压力机上模锻、平锻机

8、上模锻和螺旋压力机上模锻等,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,2. 模锻,按模膛内金属流动特点分类：开式模锻和闭式模锻两种,开式模锻,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,2. 模锻,按模膛内金属流动特点分类：开式模锻和闭式模锻两种,开式模锻,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,2. 模锻,按模膛内金属流动特点分类：开式模锻和闭式模锻两种,开式模锻,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,2. 模锻,按模膛内金属流动特点分类：开式模锻和闭式模锻两种,闭式模锻,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,2. 模锻,按模膛内金属流动特点分类：开式模锻和闭式模锻两种,闭

9、式模锻,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,2. 模锻,按模膛内金属流动特点分类：开式模锻和闭式模锻两种,闭式模锻,2.4.1 锻造,2.4 体积塑性成形方法,锻造生产线,2.4.2 挤压,2.4 体积塑性成形方法,定义：挤压是金属坯料在三个方向的不均匀压应力作用下，从模具的孔口或缝隙中挤出或流入模膛内，使之横截面积减小，长度增加，以获得所需尺寸和形状的制品的加工方法。 分类：根据金属的流动方向与冲头运动方向的相互关系可分为正挤压、反挤压、复合挤压和径向挤压等,2.4.2 挤压,2.4 体积塑性成形方法,特点： 挤压零件尺寸精确、表面光洁； 节约原材料； 生产率高； 可加工形状复杂的零

10、件； 挤压件强度高、刚度好,2.4.2 挤压,2.4 体积塑性成形方法,1. 正挤压：坯料从模孔中流出部分的运动方向与凸模运动方向相同的挤压称为正挤压，该法可挤压各种截面形状的实心件和空心件,2.4.2 挤压,2.4 体积塑性成形方法,1. 正挤压：坯料从模孔中流出部分的运动方向与凸模运动方向相同的挤压称为正挤压，该法可挤压各种截面形状的实心件和空心件,2.4.2 挤压,2.4 体积塑性成形方法,2. 反挤压：坯料沿着凸模与凹模之间的间隙流出，其流出方向与凸模的运动方向相反的挤压称为反挤压,反挤压杯形件示意图,2.4.2 挤压,2.4 体积塑性成形方法,3. 复合挤压：坯料的一部分流动方向与凸

11、模运动方向相同，一部分流动方向与凸模的运动方向相反的挤压称为复合挤压,复合挤压示意图,2.4.2 挤压,2.4 体积塑性成形方法,4. 径向挤压：金属流出凹模孔口时的流动方向与凸模的运动方向相垂直的挤压称为径向挤压,径向挤压示意图,2.4.2 挤压,2.4 体积塑性成形方法,4. 径向挤压：金属流出凹模孔口时的流动方向与凸模的运动方向相垂直的挤压称为径向挤压,2.4.2 挤压,2.4 体积塑性成形方法,2.4.2 挤压,2.4 体积塑性成形方法,2.4.2 挤压,2.4 体积塑性成形方法,2.4.3 拉拔,2.4 体积塑性成形方法,定义：用外力作用于被拉金属的前端，将金属坯料从小于坯料截面的模

12、孔中拉出，使其截面面积减小而长度增加的方法称为拉拔。 分类：常见的拉拔方法有线材拉拔和管材拉拔两种。 特点：其表面质量好，光洁度高，尺寸公差小，可加工出长度很长的产品,2.4.3 拉拔,2.4 体积塑性成形方法,1. 线材拉拔,2.4.3 拉拔,2.4 体积塑性成形方法,2. 管材拉拔,2.4.3 拉拔,2.4 体积塑性成形方法,2.4.3 拉拔,2.4 体积塑性成形方法,2.4.4 轧制,2.4 体积塑性成形方法,定义：轧制是让具有一定塑性的金属或其它材料强行通过轧辊而成形的加工工艺 。 优点：轧制具有生产率高、成本低、产品质量好和金属消耗少等优点,2.4.4 轧制,2.4 体积塑性成形方法

13、,轧制成形,2.4.4 轧制,2.4 体积塑性成形方法,2.5 板料塑性成形方法,定义：板料塑性成形是借助于常规或专用冲压设备的动力，使板料在模具里经分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的产品零件的生产技术，也称为冲压。 分类：冲压的基本工序可分为分离工序和变形工序。分离工序是使毛坯的一部分与另一部分相互分离的工序。变形工序是使毛坯的一部分相对于另一部分产生位移而不破裂的工序,2.5 板料塑性成形方法,冲压工序,变形工序,分离工序,切断,修整,冲裁,拉深,胀形,弯曲,翻边,2.5 板料塑性成形方法,冲压模具,2.5 板料塑性成形方法,冲压设备剪床和冲床,2.5 板料塑性成形方法,优点： 可

14、获得形状复杂、尺寸精度高、表面质量好的冲压件，不经机械加工即可进行装配； 冲压件的表面质量不被破坏，质量稳定，互换性好； 冲压一般耗材较少，且模具的寿命一般较长，故冲压生产的成本较低； 由于冷变形使零件产生加工硬化，故冲压件的刚度高、强度高、质量轻。 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化,2.5.1 冲裁,2.5 板料塑性成形方法,冲裁是使板料沿轮廓线分离的工序，它主要包括落料、冲孔、切边、切口、剖切和整修等。冲裁中，落料和冲孔的应用最多,2.5.1 冲裁,2.5 板料塑性成形方法,冲裁是使板料沿轮廓线分离的工序，它主要包括落料、冲孔、切边、切口、剖切和整修等。冲裁中，落料

15、和冲孔的应用最多,落料,冲孔,2.5.1 冲裁,2.5 板料塑性成形方法,落料冲孔复合,2.5.1 冲裁,2.5 板料塑性成形方法,2.5.1 冲裁,2.5 板料塑性成形方法,2.5.1 冲裁,2.5 板料塑性成形方法,2.5.2 弯曲,2.5 板料塑性成形方法,弯曲是利用模具或其他工具将板料、型材或管材弯成具有一定角度和圆角的变形工序,2.5.2 弯曲,2.5 板料塑性成形方法,弯曲是利用模具或其他工具将板料、型材或管材弯成具有一定角度和圆角的变形工序,弯裂及最小弯曲半径 t为板厚影响最小弯曲半径的主要因素如下： 材料的力学性能； 材料的热处理状态； 弯曲件角度； 板料的纤维方向和表面质量,

16、2.5 板料塑性成形方法,2.5.2 弯曲,弯曲时的回弹 在材料弯曲变形结束后，由于弹性变形的恢复，将使弯曲件的角度和弯曲半径与模具的尺寸和形状不一致，这种现象称为回弹。 影响回弹的因素:板料性质、相对弯曲半径r/t(t为板厚)和模具结构等,2.5 板料塑性成形方法,2.5.3 拉深,拉深是利用模具将冲裁后得到的平面板坯压制成开口的空心零件，或将已制成的开口空心件毛坯制成其他形状空心零件的一种塑性变形工序,2.5 板料塑性成形方法,2.5.3 拉深,2.5 板料塑性成形方法,2.5.3 拉深,拉深系数与拉深次数 (1)拉深系数： 工件直径d与毛坯直径D的比值称为拉深系数，用m表示，即：m =

17、d/D它是衡量拉深变形程度的指标。 拉深系数越小，表明拉深件的直径越小，变形程度越大。但拉深系数过小，会使拉深件起皱、断裂或因严重的壁厚减小而超差。生产中希望采用较小的拉深系数，以减小拉深次数，简化拉深工艺,2.5 板料塑性成形方法,2.5.3 拉深,拉深系数与拉深次数 (2) 拉深次数 有些深腔拉深件（如弹壳、笔帽等），由于m小于极限拉深系数，不能一次拉深成形，则可采用多次拉深工艺。各道工序的拉深系数为 ， ， ， 连续拉深次数不宜太多，如低碳钢或铝，不多于45次，否则工件因加工硬化会使塑性下降，导致拉裂,圆筒形件多次拉深工艺示意图,2.5 板料塑性成形方法,2.5.3 拉深,2.5 板料塑

18、性成形方法,2.5.3 拉深,拉深零件,2.5 板料塑性成形方法,2.5.4 翻边,翻边是在成形坯料的平面或曲面部分上使板料沿一定的曲线翻成竖直边缘的冲压工序，包括内孔翻边和外缘翻边两种,2.5 板料塑性成形方法,2.5.4 翻边,内孔翻边过程示意图,2.5 板料塑性成形方法,2.5.4 翻边,2.5 板料塑性成形方法,2.5.4 翻边,2.6 特种塑性成形方法,2.6.1 超塑性成形,超塑性： 超塑性是指金属材料在特定的条件下呈现异常低的变形抗力和异常高的塑性（伸长率超过100%）的性质。所谓特定条件是指低的变形速率（=10-210-4/s）、一定的变形温度（TTm，Tm为材料熔点的热力学温

19、度）和具有等轴稳定的细晶组织（晶粒平均直径为0.25m）。 超塑性成形： 超塑性成形就是利用金属的超塑性将金属加工成各种形状零件的成形方法,2.6 特种塑性成形方法,2.6.1 超塑性成形,2.6 特种塑性成形方法,2.6.1 超塑性成形,2.6 特种塑性成形方法,2.6.1 超塑性成形,1. 超塑性成形的特点 可一次成形出形状复杂的零件； 扩大了可锻金属材料的种类，如过去只能采用锻造成形的镍基合金，也可以进行超塑性模锻成形； 金属填充模膛的性能好，可锻出尺寸精度高、机械加工余量小甚至不用加工的零件。 能获得均匀细小的晶粒组织，零件力学性能均匀一致； 金属变形抗力小，可充分发挥中、小设备的作用

20、； 成形后的零件基本上没有残余应力,2.6 特种塑性成形方法,2.6.1 超塑性成形,2. 超塑性成形工艺的应用 1）板料冲压；2）模锻；3）挤压；4）板料气压成形,板料气压成形,2.6 特种塑性成形方法,2.6.1 超塑性成形,2. 超塑性成形工艺的应用 5）超塑性气压胀形/扩散连接复合工艺（SPF/DB,2.6 特种塑性成形方法,2.6.1 超塑性成形,2.6 特种塑性成形方法,2.6.1 超塑性成形,2.6 特种塑性成形方法,2.6.1 超塑性成形,超塑性成形实例,2.6 特种塑性成形方法,2.6.1 超塑性成形,超塑性成形实例,2.6 特种塑性成形方法,2.6.2 旋压成形,定义：旋压

21、是用于成形薄壁空心回转体零件的一种金属塑性成形方法，它是借助旋轮等工具作进给运动，加压于随芯模沿同一轴线旋转的金属毛坯，使其产生连续的局部塑性变形而成为所需空心回转体零件的工艺过程。 特点：适合制造回转体零件，具有成形载荷低、节省材料、成本低廉、设备相对简单和产品质量高且具有优良的力学性能等优点。 分类：根据板厚变化情况可分为普通旋压（简称普旋）和强力旋压（简称强旋）两大类,2.6 特种塑性成形方法,2.6.2 旋压成形,2.6 特种塑性成形方法,2.6.2 旋压成形,1. 普通旋压成形,2.6 特种塑性成形方法,2.6.2 旋压成形,1. 普通旋压成形,2.6 特种塑性成形方法,2.6.2

22、旋压成形,2. 强力旋压成形筒形件变薄旋压,2.6 特种塑性成形方法,2.6.2 旋压成形,2. 强力旋压成形筒形件变薄旋压,2.6 特种塑性成形方法,2.6.2 旋压成形,2. 强力旋压成形锥形件变薄旋压,2.6 特种塑性成形方法,2.6.2 旋压成形,2. 强力旋压成形滚珠旋压,滚珠旋压所成形的筒形件,2.6 特种塑性成形方法,2.6.2 旋压成形,2.6 特种塑性成形方法,2.6.3 电磁成形,定义：电磁成形是指利用电磁力使金属成形的工艺。 应用：电磁成形常用于普通冲压不易加工的零件，适合于成形板材，主要用于管材的胀形、缩口、翻边、压印、剪切、装配和联接等，也可用于平板金属的拉深和成形等

23、,2.6 特种塑性成形方法,2.6.3 电磁成形,电磁成形原理图,2.6 特种塑性成形方法,2.6.3 电磁成形,2.6 特种塑性成形方法,2.6.3 电磁成形,电磁成形的方口管照片,2.6 特种塑性成形方法,2.6.4 液压胀形,定义：液压胀形是在管坯内部或在板坯一侧通以高压液体，迫使管或板产生塑性变形以制成工件的成形工艺。 优点：胀形压力传递均匀，且便于控制，广泛应用于大中型零件的成形。 缺点：辅助工序较多，效率不高。 应用：可以用来加工形状复杂的空心零件，如T形管、波纹管、高压气瓶、薄壁封头等,2.6 特种塑性成形方法,2.6.4 液压胀形,2.6 特种塑性成形方法,2.6.4 液压胀形,管坯胀形,2.6 特种塑性成形方法,2.6.4 液压胀形,球体胀形示意图,2.6 特种塑性成形方法,2.6.4 液压胀形,球体胀形制成的大型液化石油气储罐,2.6 特种塑性成形方法,2.6.5 摆动辗压,摆动辗压是指用一个轴线与坯料轴线倾斜一个小角度的圆锥形模具边旋转边对坯料进行局部压缩的工艺方法,2.6 特种塑性成形方法,2.6.5 摆动辗压,2.6 特种塑性成形方法,2.6.6 特种轧制,1. 辊锻: 辊锻是用装有扇形块的一对相对旋转的轧