第二、三篇铸造成形和金属塑性成形

1、u 铸造成形理论基础铸造成形理论基础l金属液态成形金属液态成形铸造（铸造（casting ）：液态金属在重力）：液态金属在重力或外力作用下充填到型腔中，待其凝固冷却后，获得或外力作用下充填到型腔中，待其凝固冷却后，获得所需形状和尺寸的毛坯或零件的方法。所需形状和尺寸的毛坯或零件的方法。l优点：适应性广优点：适应性广 ；成本较低；成本较低 ，易于成形。能够形成，易于成形。能够形成复杂的内腔复杂的内腔 。一、一、 熔融合金的流动性及充型能力熔融合金的流动性及充型能力 1. 流动性流动性 液态合金充满型腔，形成轮廓清晰、形状和尺寸液态合金充满型腔，形成轮廓清晰、形状和尺寸符合要求的优质铸件的能力。符

2、合要求的优质铸件的能力。 影响合金流动性的因素影响合金流动性的因素 合金成分合金成分l共晶成分的合金共晶成分的合金 凝固温度最低凝固温度最低l逐层凝固逐层凝固 ：表层逐渐向中心凝固，固液界面比较滑，：表层逐渐向中心凝固，固液界面比较滑，对液态合金的流动阻力较小。对液态合金的流动阻力较小。l糊状凝固糊状凝固 ：合金在一定温度范围内凝固，由于初生树：合金在一定温度范围内凝固，由于初生树枝状晶体与液体金属两相共存，粗糙的固液界面使合金枝状晶体与液体金属两相共存，粗糙的固液界面使合金的流动阻力加大，合金的流动性大大下降。结晶温度区的流动阻力加大，合金的流动性大大下降。结晶温度区间越宽，流动性越差。间越

3、宽，流动性越差。 2、充型能力、充型能力 考虑铸型及工艺因素影响时熔融金属的流动性。考虑铸型及工艺因素影响时熔融金属的流动性。 影响充型能力的因素影响充型能力的因素 （1）流动性：熔融金属本身的流动能力，是影响充型能力的主）流动性：熔融金属本身的流动能力，是影响充型能力的主要因素之一。要因素之一。 （2）浇注温度及铸型条件）浇注温度及铸型条件 浇注温度：铸钢为浇注温度：铸钢为15201620；铸铁；铸铁12301450；铝合金为；铝合金为680780。 浇注温度高，也太合金的粘度下降；过热多大，液态合浇注温度高，也太合金的粘度下降；过热多大，液态合金所含热量增加，因而液态合金传给铸型的热量增多

4、，减缓金所含热量增加，因而液态合金传给铸型的热量增多，减缓了合金的冷却速度，这大大提高了充型能力。因此，提高合了合金的冷却速度，这大大提高了充型能力。因此，提高合金的浇注温度，是改善充型能力的重要工艺措施。金的浇注温度，是改善充型能力的重要工艺措施。 铸型条件对充型能力有很大影响。铸型中凡是能增加金属流动阻力、降低流速和提高金属冷却速度的因素，均会降低合金的充型能力。 铸型压力、畜热系数；铸件与浇铸系统结构。 二、合金的收缩合金的收缩 l合金的收缩合金的收缩：合金在凝固和冷却过程中，体积和尺寸减小的现象。 液态收缩液态收缩：（T浇）-液相线温度Tl间的收缩。 凝固收缩凝固收缩：（Tl）-固相线

5、温度Ts间的收缩。 固态收缩固态收缩：（Ts）到室温间的收缩 l缩孔：缩孔：集中在铸件上容积较大的孔洞。 l缩松缩松 ：分散在铸件某些区域内的细小孔洞洞。 防止缩孔、缩松的方法防止缩孔、缩松的方法： 1、选用结晶温度范围窄的合金。 2、定向凝固 定向凝固：定向凝固：冒口放在厚大部位， 冒口本身最后凝固。 l铸造应力：铸造应力：固态收缩受到阻碍产生的应力 。l铸造铸造热应力热应力：壁厚不均匀、各部分收缩不一致产生的应力。l铸造铸造机械应力机械应力：合金线收缩 受到铸型或型芯的机械阻碍 形成的内应力。l减小应力的措施： 1、使铸件同时凝固 同时凝固同时凝固 ：铸件个部分热分 布趋于一致，同时凝固收

6、缩。 2、改善退让性 3、去应力退火三、铸件常见缺陷铸件常见缺陷 l冷隔、浇不足冷隔、浇不足充型能力不足。 预防：提高浇注温度、浇注速度l气孔气孔在金属液结壳前气体未逸出，在铸件内生成的孔洞。 预防：降低金属液含气量；增大型砂的透气性；在型腔的最高处增设出气冒口。l粘砂粘砂粘附铸件表面上难以清除的砂粒。 机械粘砂、化学粘砂l夹砂夹砂在铸件表面形成的沟槽和疤痕l砂眼砂眼铸件内部充塞的砂洞。 预防：提高型砂的强度；增大模样起模斜度。 l胀砂胀砂在金属液的压力作用下铸件局部胀大l变形变形铸造应力大于屈服强度。 预防：反变形量 ，加大加工余量l裂纹裂纹铸造应力大于强度极限。 热裂：热裂：高温下产生热裂

7、。裂纹短、缝隙宽、形状曲折、氧化色。 冷裂：冷裂：在较低温度下形成的裂纹。裂纹细小、呈直线状、裂缝内呈蓝色。大而薄的铸件容易产生冷裂 防止裂纹：减小铸造应力、如铸件壁厚要均匀；增加型砂的退让性；降低合金的脆性控制硫、磷量 。u 砂型（砂型（sand mould）铸造工艺）铸造工艺 铸造生产过程l铜钟通高6.75米，钟壁厚度不等，最厚处185毫米，最薄处94毫米，重w约46吨。钟体内外遍铸经文，共22.7万字。铜钟合金成分为：铜80.54、锡16.40、铝1.12，为泥范铸造。永乐大钟永乐大钟一、造型（造芯）方法一、造型（造芯）方法 手工造型、机器造型 手工造型：填砂、紧实和起模都用手工来完成。

8、 优点：优点：操作方便灵活、适应性强。生产率低，劳动 强度大，质量 不易保证。故只适用单件、小批量生产。 型（芯）砂的性能：型（芯）砂的性能：强度、透气性、耐火度、退让 性、可塑性。 造型：造型：加砂、紧砂和起模用造型机完成大批量生产 砂型的主要方法。 造芯：造芯：制作铸件空心、内凹部分型芯。手工造型过程：手工造型过程： 备砂 造型（芯） 修型（芯） 烘干 下芯 合箱浇铸（金属熔炼）落砂清理检验。 手工造型常用方法：手工造型常用方法： 过程：过程：准备砂箱、 模型 填砂紧实 扎气孔起模开浇口 整模造型；分活块造型；挖砂造型；假箱造型；三箱造型；刮板造型。 型芯制造：型芯制造： 放芯骨紧砂开通气

9、道刷涂料烘干型砂型砂moulding sand配制配制砂型干燥砂型干燥工装准备工装准备炉料准备炉料准备合金冶炼合金冶炼芯砂芯砂core sand配制配制型芯干燥型芯干燥工艺三大块：冶炼，造型（芯）和浇工艺三大块：冶炼，造型（芯）和浇注注落砂落砂shakeout 清理清理cleaning 铸件检验铸件检验入库入库砂型砂型sand mould铸造工艺流程图铸造工艺流程图凝固冷却凝固冷却浇注金属浇注金属造型、芯造型、芯做木模做木模铸件空心圆柱的铸造工艺流程空心圆柱的铸造工艺流程 二、砂型铸造工艺设计二、砂型铸造工艺设计 铸造工艺图铸造工艺图 指导模样（芯盒）设计、生产准备、造型和铸件检验的工艺文件。

10、在零件图上用规定的红、兰等各色符号表示：浇注位置、分型面、加工浇注位置、分型面、加工余量、收缩率、起模斜度、反变形量、浇、冒口系统、冷铁，铸肋，余量、收缩率、起模斜度、反变形量、浇、冒口系统、冷铁，铸肋，砂芯数量及芯头大小、下芯次序等。砂芯数量及芯头大小、下芯次序等。（一）选择浇注位置遵循原则（一）选择浇注位置遵循原则：1、重要加工面朝下或位于侧面。 2、铸件的大平面应朝下。3、面积大的薄壁置于铸型下部、垂直或倾斜位置。 4、厚大部分放上部或侧面 ，以便 定向凝固 。（二）铸型分型面的选择原则（二）铸型分型面的选择原则1、简化工艺、便于起模，使造型工艺简化、简化工艺、便于起模，使造型工艺简化

11、尽量使分型面平尽量使分型面平 直、数量少，避免不必要的活块和型芯。直、数量少，避免不必要的活块和型芯。2、尽量使铸件全部或大部置于同一砂箱、尽量使铸件全部或大部置于同一砂箱3、尽量使型腔及主要型芯位于下型、尽量使型腔及主要型芯位于下型 （三）工艺参数的确定（三）工艺参数的确定 机械加工余量、起模斜度、收缩率、型芯头尺寸等具体参数机械加工余量、起模斜度、收缩率、型芯头尺寸等具体参数 灰铸铁加工余量表灰铸铁加工余量表1-6 、最小铸孔表、最小铸孔表1-7、型芯头、型芯头 收缩率收缩率 %100件件模LLLK（四）铸造工艺设计的一般程序（四）铸造工艺设计的一般程序 1、铸造工艺设计、画铸造工艺图：、

12、铸造工艺设计、画铸造工艺图：产品零件的技术条件和结构工艺性分析。产品零件的技术条件和结构工艺性分析。选择铸造及造型方法。选择铸造及造型方法。确定浇注位置和分型面。确定浇注位置和分型面。选用工艺参数。选用工艺参数。设计浇冒口、冷铁和铸肋。设计浇冒口、冷铁和铸肋。型芯设计。型芯设计。2、画铸件毛坯图、画铸件毛坯图在铸造工艺图基础上在铸造工艺图基础上 。3、铸型装配图、铸型装配图4、铸造工艺卡片：说明造型、造芯、浇注、打箱、清理等工艺操作过程、铸造工艺卡片：说明造型、造芯、浇注、打箱、清理等工艺操作过程及要求及要求C6140车床进给箱铸造工艺方案分析车床进给箱铸造工艺方案分析车床进给箱铸造工艺图车床

13、进给箱铸造工艺图三、铸件结构设计三、铸件结构设计 1、铸造工艺对铸件结构设计的要求、铸造工艺对铸件结构设计的要求u铸件的外形必须力求简单、造型方便铸件的外形必须力求简单、造型方便 ，不加工表面，应给出结构斜度，不加工表面，应给出结构斜度，u铸件的内腔必须力求简单、尽量少用型芯铸件的内腔必须力求简单、尽量少用型芯2、合金性能对铸件结构设计的要求、合金性能对铸件结构设计的要求u壁厚均匀壁厚均匀 u内表面及外表面转角的连接处应为圆角内表面及外表面转角的连接处应为圆角 u铸件上部大的水平面（按浇注位置）设计成倾斜面铸件上部大的水平面（按浇注位置）设计成倾斜面 u采用能够自由收缩或减缓收缩受阻的结构采用

14、能够自由收缩或减缓收缩受阻的结构 u厚壁与薄壁相连接要逐步过渡厚壁与薄壁相连接要逐步过渡 u应采用对称或加肋的结构应采用对称或加肋的结构 8-3 特种铸造特种铸造一、熔模铸造（失蜡铸造）一、熔模铸造（失蜡铸造）1熔模铸造的工艺过程熔模铸造的工艺过程 制造蜡模制造蜡模 制造型壳制造型壳 熔化蜡模熔化蜡模脱蜡脱蜡 焙烧焙烧浇注浇注 脱壳和清理脱壳和清理 2、熔模铸造的特点、熔模铸造的特点（1）铸件形状复杂精度高。）铸件形状复杂精度高。（尺寸精度达（尺寸精度达IT11IT14，表面粗糙度，表面粗糙度Ra12.51.6m，最小壁厚为，最小壁厚为0.3mm，最小孔径为，最小孔径为0.5mm.（2）铸造合

15、金不受限制，）铸造合金不受限制， （3）铸件生产批量不受限制）铸件生产批量不受限制 （4）工序繁杂，生产周期长、成本较高；）工序繁杂，生产周期长、成本较高； 应用：应用：叶片、泵的叶轮、切削刀具等叶片、泵的叶轮、切削刀具等25kg以下铸件以下铸件二、金属型铸造二、金属型铸造（铸型用金属制成）种类种类垂直分型式、水平分型式、复合分型式垂直分型式、水平分型式、复合分型式金属型铸造的工艺过程金属型铸造的工艺过程 表面喷刷涂料表面喷刷涂料 预热金属型预热金属型浇注浇注 开型开型金属型铸造的优缺点及应用金属型铸造的优缺点及应用 1、有较高的尺寸精度（、有较高的尺寸精度（IT12IT16） 2、铸件冷却速

16、度快，晶粒较细，、铸件冷却速度快，晶粒较细， 3、可实现一型多铸，劳动生产率高。、可实现一型多铸，劳动生产率高。 4、金属型制造成本高、金属型制造成本高 ，不适宜熔点高、形状复杂和薄壁铸件；铸铁，不适宜熔点高、形状复杂和薄壁铸件；铸铁件表面易产生白口件表面易产生白口 应用：应用：大批量生产的铜合金、铝合金铸件，活塞、连杆、汽缸盖等。大批量生产的铜合金、铝合金铸件，活塞、连杆、汽缸盖等。三、压力铸造三、压力铸造 将熔融合金在高压、高速条件下充型的精密铸造方法。（比压：将熔融合金在高压、高速条件下充型的精密铸造方法。（比压：3070MPa）压铸机压铸机热压室、冷压室（立式、卧式）两类。热压室、冷压

17、室（立式、卧式）两类。压力铸造的优缺点及其应用压力铸造的优缺点及其应用 1、铸件尺寸精度高，、铸件尺寸精度高，IT11IT13，Ra6.31.6m。2、可铸壁薄、形状复杂、具有小孔、螺纹的铸件。、可铸壁薄、形状复杂、具有小孔、螺纹的铸件。3、铸件内部组织极细密，、铸件内部组织极细密，4、生产率高，可实现半自动化及自动化生产。、生产率高，可实现半自动化及自动化生产。 5、压铸件皮下易产生气孔，易产生缩孔和缩松；、压铸件皮下易产生气孔，易产生缩孔和缩松；6、设备投资大，铸型制造周期长、造价高，不宜小批量生产、设备投资大，铸型制造周期长、造价高，不宜小批量生产。四、低压铸造四、低压铸造 液体金属在压

18、力（液体金属在压力（0.020.06MPa）作用下，由下而上）作用下，由下而上 充充填型腔的铸造工艺。填型腔的铸造工艺。 特点特点 ： 压力和速度可以调节；压力和速度可以调节；充型平稳无飞溅现象；充型平稳无飞溅现象；铸件组铸件组织致密；织致密；铸件合格率高，节省金属；铸件合格率高，节省金属；设备投资少，劳动条件好。设备投资少，劳动条件好。 用途：用途：发动机缸体、缸盖、活塞、叶轮等。发动机缸体、缸盖、活塞、叶轮等。五、离心铸造五、离心铸造 液体金属在离心力作用下充填铸型并凝固成形的一种铸液体金属在离心力作用下充填铸型并凝固成形的一种铸造方法造方法 。 铸型转速在铸型转速在2501500r/mi

19、n 特点：特点： 铸中空铸件不用型芯；铸中空铸件不用型芯； 提高金属充型能力提高金属充型能力 ； 补缩条件补缩条件好好 ； 无浇注系统和冒口，节约金属无浇注系统和冒口，节约金属 。 用途：用途：铸铁管、汽缸套、铜套、双金属轴承、无缝管坯、造纸机滚筒等铸铁管、汽缸套、铜套、双金属轴承、无缝管坯、造纸机滚筒等铸件铸件 。六、陶瓷型铸造六、陶瓷型铸造工艺过程工艺过程 ：砂套造型砂套造型 灌浆胶结灌浆胶结起模、喷烧起模、喷烧 焙烧焙烧合型合型 浇注浇注 特点：特点：尺寸精度和表面粗糙度等与熔模铸造相近尺寸精度和表面粗糙度等与熔模铸造相近 ；铸件的大小不受铸件的大小不受限制限制 ；投资少、生产周期短；投

20、资少、生产周期短；不适于生产批量大、重量轻或形状不适于生产批量大、重量轻或形状复杂的铸件复杂的铸件 ；主要用于：主要用于：生产厚大的精密铸件生产厚大的精密铸件 其它特种铸造：其它特种铸造：实型铸造实型铸造发泡塑料模样造型，浇铸后模样气化发泡塑料模样造型，浇铸后模样气化 磁型铸造磁型铸造用磁丸微震紧实的实型铸造。用磁丸微震紧实的实型铸造。挤压铸造挤压铸造 型腔内对金属液施加机械压力的铸造工艺型腔内对金属液施加机械压力的铸造工艺 l8-4 常用合金铸造生产常用合金铸造生产l一、铸铁一、铸铁l灰铸铁灰铸铁:铸造性能优良，铸造工艺简单，生产中多采用同时凝固原则 l灰铸铁主要在冲天炉、电炉熔炼。l孕育处

21、理：铁液中冲入硅铁合金孕育剂处理方法。石墨分布均匀细小，含碳量愈少、石墨愈细小，铸铁的强度愈高。l球墨铸铁球墨铸铁l铁液：高碳（Wc=3.6%4.0%） 、低硫、磷、锰。l球化处理：（冲入法）1.0%1.6%稀土镁合金。l孕育：的主要作用是促进铸铁石墨化l二、铸钢件的生产二、铸钢件的生产l铸造性能差、熔点高，易氧化；流动性差；收缩大l铸钢的熔炼：电弧炉、平炉、感应电炉l铸造工艺特点：l1、型砂强度、耐火度、透气性要求高人造石英砂。l2、采用定向凝固原则l3、严格控制浇注温度l热处理：wC0.35%均匀化退火；wC0.35%正火。l三、非铁合金铸件的生产三、非铁合金铸件的生产l铸件收缩大、实现定

22、向凝固。坩锅炉来熔化。l 四、常用铸造方法的选择四、常用铸造方法的选择l常用铸造方法比较见表1-18。 塑性成形：塑性成形：利用金属材料的塑性变形规律利用金属材料的塑性变形规律,在外力的作用下获得具有一定形在外力的作用下获得具有一定形状、尺寸和力学性能的零件或毛坯的加工方法。状、尺寸和力学性能的零件或毛坯的加工方法。塑性成形的方法：塑性成形的方法：自由锻、模锻、板料冲压、挤压、拉拔、轧制自由锻、模锻、板料冲压、挤压、拉拔、轧制特点：特点：（1）能改善金属的组织，提高金属的力学性能）能改善金属的组织，提高金属的力学性能 （2）可提高材料的利用率）可提高材料的利用率 （3）具有较高的生产率）具有较

23、高的生产率 （4）可获得精度较高的毛坯或零件）可获得精度较高的毛坯或零件（5）压力加工不能加工脆性材料（如铸铁）压力加工不能加工脆性材料（如铸铁）一、金属塑性变形的实质一、金属塑性变形的实质 金属塑性变形的概念金属塑性变形的概念 金属塑性变形的实质：金属塑性变形的实质：晶体内部产生滑移的结果。晶体内部产生滑移的结果。 塑性成形实质：塑性成形实质：金属在固态下，通过金属在固态下，通过力使坯料塑性流动（晶体内部产生滑移）。力使坯料塑性流动（晶体内部产生滑移）。 二、金属塑性变形对组织和性能的影响二、金属塑性变形对组织和性能的影响 （一）（一） 金属在常温下塑性变形后，组织将发生以下变化：金属在常温

24、下塑性变形后，组织将发生以下变化：晶粒沿最大变形方向伸长；晶粒沿最大变形方向伸长；晶格与晶粒发生扭曲，产生内应力；晶格与晶粒发生扭曲，产生内应力；晶粒间产生碎晶。晶粒间产生碎晶。（二）（二） 塑性变形对力学性能的影响塑性变形对力学性能的影响 1、产生加工硬化、产生加工硬化 金属在常温下随着变形量的增加，强度和硬度上升，而塑性和韧性金属在常温下随着变形量的增加，强度和硬度上升，而塑性和韧性 下降的现象，称冷变形强化，又称下降的现象，称冷变形强化，又称加工硬化加工硬化。 回复：回复：温度升高时，原子因获得热能，使原子得以回复正常排列，消温度升高时，原子因获得热能，使原子得以回复正常排列，消 除了晶

25、格扭曲，部分的消除加工硬化。这一过程叫回复。除了晶格扭曲，部分的消除加工硬化。这一过程叫回复。 再结晶：再结晶：当温度升高时，金属原子获得更多的热能，开始以某些碎晶当温度升高时，金属原子获得更多的热能，开始以某些碎晶或杂质为核心，按变形前的晶格结构结晶形成新的晶粒，从而消除了全部或杂质为核心，按变形前的晶格结构结晶形成新的晶粒，从而消除了全部的冷变形强化现象，这个过程叫再结晶。这时的温度叫再结晶温度。的冷变形强化现象，这个过程叫再结晶。这时的温度叫再结晶温度。 在实际生产中，采用加热的方法使金属发生再结晶，再次获得良好的在实际生产中，采用加热的方法使金属发生再结晶，再次获得良好的塑性，以便于使

26、金属继续塑性变形产生加工硬化，来提高其强度和硬度。塑性，以便于使金属继续塑性变形产生加工硬化，来提高其强度和硬度。 塑性变形塑性变形产生加工硬化产生加工硬化回复回复再结晶再结晶提高塑性提高塑性塑性变形塑性变形提提高强度和硬度高强度和硬度 塑性变形有以下两种：塑性变形有以下两种： 冷变形：冷变形：在再结晶以下的变形叫冷变形。变形过程中无再结晶现象。在再结晶以下的变形叫冷变形。变形过程中无再结晶现象。变形后的金属具有冷变形强化现象。变形后的金属具有冷变形强化现象。 热变形：热变形：在再结晶温度以上的变形叫热变形。在再结晶温度以上的变形叫热变形。2、纤维组织的利用、纤维组织的利用 纤维组织对金属的力

27、学性能有很多的纤维组织对金属的力学性能有很多的影响，使金属在性能上有了方向性。影响，使金属在性能上有了方向性。（1）变形程度的影响）变形程度的影响 纤维组织的明显程度与金属的变形程度有关。变形程度越大，纤维纤维组织的明显程度与金属的变形程度有关。变形程度越大，纤维组织越明显，金属在纵向（平行于纤维方向）上塑性和韧性越高，而在组织越明显，金属在纵向（平行于纤维方向）上塑性和韧性越高，而在横向（垂直纤维方向）上塑性和韧姓降低。横向（垂直纤维方向）上塑性和韧姓降低。 常用常用锻造比锻造比来表示变形程度：来表示变形程度：锻造比锻造比Y锻锻：拔长拔长Y锻锻=S0/S；镦粗镦粗Y锻锻=H0/H 碳钢碳钢Y

28、锻锻= 23；合金钢；合金钢Y锻锻= 34；高合金工具钢（高速钢）（高合金工具钢（高速钢）（Y锻锻=512）；型材）；型材Y锻锻= 1.11.3 （2）纤维组织的利用）纤维组织的利用 零件工作时正应力方向与零件工作时正应力方向与纤维方向一致，切应力方向纤维方向一致，切应力方向与纤维方向垂直。与纤维方向垂直。 纤维方向的分布与零件纤维方向的分布与零件的外形轮廓相符合不被切断的外形轮廓相符合不被切断 。三、金属的可锻性（塑性变形性）三、金属的可锻性（塑性变形性） 衡量金属材料在塑性变形时获得优质制品的难易程度。衡量金属材料在塑性变形时获得优质制品的难易程度。 金属的可锻性：金属的可锻性：塑性和变形

29、抗力来衡量。塑性和变形抗力来衡量。1、影响金属可锻性的内在因素、影响金属可锻性的内在因素 化学成分：化学成分：Wc；合金元素；合金元素 金属组织金属组织 ：2、影响金属可锻性的加工条件、影响金属可锻性的加工条件 变形温度；变形温度； 变形速度；变形速度； 应力状态；应力状态；四、金属变形的规律四、金属变形的规律1、体积不变规律、体积不变规律 （1）塑性变形只有形状和尺寸的改变，无体积的变化；）塑性变形只有形状和尺寸的改变，无体积的变化；（2）不论应变状态如何，必有一个主应变与其它两个主应变的符号相反，）不论应变状态如何，必有一个主应变与其它两个主应变的符号相反，且绝对值最大。且绝对值最大。（3

30、）根据两个主应变值，可算出第三个主应变大小。）根据两个主应变值，可算出第三个主应变大小。2、最小阻力定律、最小阻力定律金属在塑性变形过程中，如果金金属在塑性变形过程中，如果金属质点有向几种方向移动的可能时，则金属各质点将属质点有向几种方向移动的可能时，则金属各质点将向阻力最小的方向移动。向阻力最小的方向移动。9-2 自由锻自由锻l一、自由锻工序一、自由锻工序l基本工序：镦粗、拔长、弯曲、冲孔、切割等l辅助工序：压钳口、压钢锭棱边、切肩等l修整：校正、滚圆、平整 l二、自由锻工艺规程的制定二、自由锻工艺规程的制定 l1、绘制自由锻件图、绘制自由锻件图 l （1）敷料 （2）锻件余量 （3）锻件公

31、差l2、确定坯料质量尺寸、确定坯料质量尺寸 l G坯料= G锻件+G烧损+G料头l3、选择锻造工序、选择锻造工序 l4、选择锻造设备、选择锻造设备 l5确定锻造温度范围确定锻造温度范围 l三、自由锻件的结构设计三、自由锻件的结构设计 l设计原则设计原则：满足使用性能，形状应尽量简单。l1锻件上不应具有锥体l或斜面结构。 l2锻件几何体的交接处l不应形成空间曲线。l l3锻件上不应设计出加强筋、l凸台、工字形截面或空间曲线形表面 l4设计成由简单件构成的组合体。l9-3 模锻模锻 l模锻模锻：在模锻设备上，利用金属锻模使坯料在模膛内受压发生塑性变形的锻造方法。l 一、锤上模锻的工艺特点一、锤上模

32、锻的工艺特点l1、可多次连续锤击，逐步成型。 l2、锤头的行程、打击速度或打击能量均可调节。 l3、金属在上模模膛中具有更好的充填效果 l4、适应性广，可生产多种类型的锻件 l5、不适合低塑性材料（如镁合金等）。l二、锤上模锻锻模结构二、锤上模锻锻模结构 l制坯模膛：拔长模膛、滚压模膛、弯曲模膛、切断模膛 l模锻模膛：终锻模膛、预锻模膛 l 三、锤上模锻工艺规程的制定三、锤上模锻工艺规程的制定 l工艺规程：绘制模锻件图、计算坯料尺寸、确定模锻工步（模膛）、选择锻造设备、确定锻造温度范围等 l 1绘制模锻件图 l（）分模面（）分模面 l1）应选在模锻件最大水平投影尺寸的截面上。l2）分模面的应使

33、上下模模膛轮廓一致。 l3）分模面应使零件所加的敷料最少 。l（）加工余量、公差和敷料（）加工余量、公差和敷料 l（）模锻斜度（）模锻斜度 l斜度为515；内壁比外壁大25 l（4）设计时尽量避免有深孔或多孔结构 l（5）对复杂锻件，为减少敷料，简化模锻工艺，在可能条件下，应采用锻造焊接或锻造机械连接组合工艺。 l 五、其它模锻方法五、其它模锻方法 l胎模锻是在自由锻设备上用胎模生产模锻件的工艺方法 l模锻生产的压力机有摩擦压力机、平锻机、水压机、曲柄压力机 l9-4 板料冲压板料冲压 l利用冲模在压力机上l使板料分离或变形，l获得冲压件的加工l方法。l冲压设备：剪床 冲床 l一、冲压工序及工

34、艺设计一、冲压工序及工艺设计 l（一）分离工序l分离工序是使板料的一部分与另一部分分离 l1冲裁变形过程冲裁变形过程（a）弹性变形阶段 （b）塑性变形阶段 （c）剪裂分离阶段l冲裁凸模、凹模锋利，l间隙=510板厚。l冲裁件断面：l1圆角带（塌角）l2光亮带（光面）l3剪裂带；4毛刺。 l 2冲裁工艺设计冲裁工艺设计 l（1）冲裁间隙的选择）冲裁间隙的选择 Z=2C t l（2）刃口尺寸计算）刃口尺寸计算 l 1) 落料时以凹模为设计基准；冲孔时凸模为设计基准。l 2）凹模的刃口的基本尺寸=落料件的最小极限尺寸；l 凸模刃口基本尺寸=孔的最大极限尺寸。l 3）采用配制加工时，刃口尺寸的制造公差

35、一般为冲件公差的1/31/4。 l 4）冲件形状简单模具用分别加工法，冲件形状复杂的模具用配制法计算刃口尺寸计算。l（3）冲裁力计算）冲裁力计算 F=KLt或 F=Ltbl（4）排样设计）排样设计 a）有废料排样法 b）少废料排样法 c）无废料排样法 l 3整修与精冲整修与精冲 l整修：利用模具将冲裁件的边缘切去一小层金属(0.10.4mm) ，从而提高冲裁件断面质量与精度。工件精度：IT76级 l精密冲裁：无间隙(负间隙冲裁 )l 整修 精密冲裁l l （二）弯曲工序（二）弯曲工序 l1弯曲变形过程与特点 l（1）弯曲变形区 l（2）最小弯曲半径rmin ：弯曲半径大于rminl（3）中性层：计算弯曲件展开长度的依据。l （4）回弹 l2、弯曲工艺设计l （1）弯曲件的结构工艺性l直边高H2t； L12t l（2）毛坯展开尺寸计算 l （3）弯曲力的计算 l （4）弯曲件的工序安排 （三）拉深（三）拉深 平板形成中空形状的冲压工序l1拉深变形过程与质量控制拉深变形过程与质量控制 l衡量拉深变形程度大小的主要工艺参数是拉深系数，