特种压力加工方法简介ppt课件

1、金属的塑性成型金属的塑性成型知识点:金属的塑性变形金属塑性变形的本质塑性变形与组织、性能金 属 的 可锻性组 织 和性能组织加工时的塑性变形回复温度再结晶热变形锻造比可锻性的概念可锻性的衡量影响可锻性的要素性能加工硬化1金属的塑性成型金属的塑性成型了解金属塑性成型的实际根底；了解金属塑性成型的实际根底；掌握金属的塑性成型方法及工艺；掌握金属的塑性成型方法及工艺；掌握薄板冲压成形工艺，包括各种成形模具构造、根本工序和典形零掌握薄板冲压成形工艺，包括各种成形模具构造、根本工序和典形零件的工艺制定。件的工艺制定。本章重点：本章重点：2 3.1 3.1 概述概述 3.3.金属的塑性成型金属的塑性成型

2、3.2 3.2 塑性成型的实际根底塑性成型的实际根底 3.4 3.4 薄板的冲压成型薄板的冲压成型 3.5 3.5 塑性成型新工艺塑性成型新工艺 3.3 3.3 塑性成型方法及工艺塑性成型方法及工艺3金属塑性成型的根本消费方法金属塑性成型的根本消费方法轧制表示图轧制表示图挤压表示图挤压表示图金属塑性成型：由利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，来获得具有一定外金属塑性成型：由利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，来获得具有一定外形、尺寸和机械性能的原资料、毛坯或零件的消费方法，也称为压力加工。形、尺寸和机械性能的原资料、毛坯或零件的消费方法，也称为压力加工。3.1 3.1 概述概述4锻压消费方

3、式表示图锻压消费方式表示图53.2 3.2 塑性成型实际的实际根底塑性成型实际的实际根底3.2.1 3.2.1 塑性变形实际及假设塑性变形实际及假设3.2.2 3.2.2 金属变形过程中的组织与性能金属变形过程中的组织与性能3.2.3 3.2.3 冷变形及热变形冷变形及热变形3.2.4 3.2.4 影响塑性变形的因数影响塑性变形的因数本节的重点：本节的重点： 1. 金属塑性成型的原理；金属塑性成型的原理； 2. 纤维组织的构成及利用；纤维组织的构成及利用； 3. 金属可锻性及其影响要素。金属可锻性及其影响要素。63.2.1 3.2.1 塑性变形实际及假设塑性变形实际及假设1 1 最小阻力定律最

4、小阻力定律 假设金属颗粒在几个方向上都可假设金属颗粒在几个方向上都可挪动，那么金属颗粒就沿着阻力最小的方挪动，那么金属颗粒就沿着阻力最小的方向挪动，这就叫做最小阻力定律。圆形、向挪动，这就叫做最小阻力定律。圆形、方形、矩形截面上各质点在镦粗时的流动方形、矩形截面上各质点在镦粗时的流动方向，方形截面镦粗后的截面外形。方向，方形截面镦粗后的截面外形。7方形变柱形动画模拟方形变柱形动画模拟8 在压力加工过程中，常用锻造比在压力加工过程中，常用锻造比(Y锻锻)来表示变形度。锻造比的计算公式与变来表示变形度。锻造比的计算公式与变形方式有关。形方式有关。 拔长时的锻造比为拔长时的锻造比为:Y拔拔F0/F,

5、 镦粗时的锻造比为镦粗时的锻造比为:Y镦镦H0/H. 根据锻造比即可得出坯料的尺寸。例如采用拔长锻造时，坯料所用的截面根据锻造比即可得出坯料的尺寸。例如采用拔长锻造时，坯料所用的截面F坯坯料的大小应保证满足技术要求规定的锻造比料的大小应保证满足技术要求规定的锻造比Y拔，即坯料截面积应为：拔，即坯料截面积应为：F坯料坯料 = Y拔拔F锻件锻件3 3 变形程度的计算变形程度的计算2 2 塑性变形前后体积不变的假设塑性变形前后体积不变的假设3.2.1 3.2.1 塑性变形实际及假设塑性变形实际及假设9纤维组织的利用原那么：纤维组织的利用原那么： 1、将铸锭加热进展压力加工后，由于金属经过塑性变形及再

6、结晶，从而、将铸锭加热进展压力加工后，由于金属经过塑性变形及再结晶，从而改动了粗大的铸造组织，获得细化的再结晶组织。改动了粗大的铸造组织，获得细化的再结晶组织。 2、同时还可以将铸锭中的气孔、缩松等结合在一同，使金属更加致密，、同时还可以将铸锭中的气孔、缩松等结合在一同，使金属更加致密，其机械性能会有很大提高。其机械性能会有很大提高。 3、此外，铸锭在压力加工中产生塑性变形时，基体金属的晶粒外形和沿、此外，铸锭在压力加工中产生塑性变形时，基体金属的晶粒外形和沿晶界分布的杂质外形都发生了变形，它们将沿着变形方向被拉长，呈纤维外晶界分布的杂质外形都发生了变形，它们将沿着变形方向被拉长，呈纤维外形。

7、这种构造叫纤维组织。形。这种构造叫纤维组织。3.2.2 3.2.2 金属变形过程中的组织与性能金属变形过程中的组织与性能10 使纤维分布与零件的轮廓相符合而不被切断；使纤维分布与零件的轮廓相符合而不被切断； 使零件所受的最大拉应力与纤维方向一致，最大切应力与纤维方向垂直。使零件所受的最大拉应力与纤维方向一致，最大切应力与纤维方向垂直。 4、具有纤维组织的金属，各个方向上的机械性能不一样。顺纤维方向的、具有纤维组织的金属，各个方向上的机械性能不一样。顺纤维方向的机械性能比横纤维方向的好。金属的变形程度越大，纤维组织就越明显，机机械性能比横纤维方向的好。金属的变形程度越大，纤维组织就越明显，机械性

8、能的方向性也就越显著。械性能的方向性也就越显著。3.2.2 3.2.2 金属变形过程中的组织与性能金属变形过程中的组织与性能11 当采用棒料直接经切削加工制造螺钉时，螺钉头部与杆部的纤维被切断，不当采用棒料直接经切削加工制造螺钉时，螺钉头部与杆部的纤维被切断，不能衔接起来，受力时产生的切应力顺着纤维方向，故螺钉的承载才干较弱能衔接起来，受力时产生的切应力顺着纤维方向，故螺钉的承载才干较弱(如图如图示示 )。 当采用同样棒料经部分镦粗方法制造螺钉时当采用同样棒料经部分镦粗方法制造螺钉时(如图示如图示)，纤维不被切断且衔接，纤维不被切断且衔接性好，纤维方向也较为有利，故螺钉质量较好。性好，纤维方向

9、也较为有利，故螺钉质量较好。实例：实例：12冷变形冷变形 变形温度低于回复温度时，金属在变形过程中只变形温度低于回复温度时，金属在变形过程中只需加工硬化而无回复与再结晶景象，变形后的金属只具需加工硬化而无回复与再结晶景象，变形后的金属只具有加工硬化组织，这种变形称为冷变形。有加工硬化组织，这种变形称为冷变形。热变形热变形 变形温度在再结晶温度以上时，变形产生的变形温度在再结晶温度以上时，变形产生的加工硬化被随即发生的再结晶所抵消，变形后金属加工硬化被随即发生的再结晶所抵消，变形后金属具有再结晶的等轴晶粒组织，而无任何加工硬化痕具有再结晶的等轴晶粒组织，而无任何加工硬化痕迹，这种变形称为热变形。

10、迹，这种变形称为热变形。3.2.3 3.2.3 冷变形及热变形冷变形及热变形13钢丝变形模拟钢丝变形模拟加工硬化与再结晶加工硬化与再结晶143.2.4 3.2.4 影响塑性变形的要素影响塑性变形的要素 可锻性可锻性常用金属资料在经受压力加工产生塑性变形的工艺性能来常用金属资料在经受压力加工产生塑性变形的工艺性能来表示。可锻性的优劣是以金属的塑性和变形抗力来综合评定的。表示。可锻性的优劣是以金属的塑性和变形抗力来综合评定的。 塑性是指金属资料在外力作用下产生永久变形，而不破坏其完好性的塑性是指金属资料在外力作用下产生永久变形，而不破坏其完好性的才干。才干。 变形抗力是指金属对变形的抵抗力。变形抗

11、力是指金属对变形的抵抗力。 金属的可锻性取决于资料的性质金属的可锻性取决于资料的性质(内因内因)和加工条件和加工条件(外因外因)。15资料性质的影响资料性质的影响( (内因内因) )化学成分的影响化学成分的影响 纯金属的可锻性比合金的可锻性好。 钢中合金元素含量越多，合金成分越复杂，其塑性越差，变形抗力越大。例如纯铁、低碳钢和高合金钢，它们的可锻性是依次下降的。金属组织的影响金属组织的影响 纯金属及固溶体纯金属及固溶体(如奥氏体如奥氏体)的可锻性好。碳化物的可锻性好。碳化物(如渗碳体如渗碳体)的可锻的可锻性差。铸态柱状组织和粗晶粒构造不如晶粒细小而又均匀的组织的可性差。铸态柱状组织和粗晶粒构造

12、不如晶粒细小而又均匀的组织的可锻性好锻性好16加工条件的影响加工条件的影响( (外因外因) ) 在一定的变形温度范围内，随着温度升高，原子动能升高，从而在一定的变形温度范围内，随着温度升高，原子动能升高，从而塑性提高，变形抗力减小，有效改善了可锻性。塑性提高，变形抗力减小，有效改善了可锻性。 假设加热温度过高，晶粒急剧长大，金属力学性能降低，这种景假设加热温度过高，晶粒急剧长大，金属力学性能降低，这种景象称为象称为“过热。假设加热温度更高接近熔点，晶界氧化破坏了晶粒间过热。假设加热温度更高接近熔点，晶界氧化破坏了晶粒间的结合，使金属失去塑性，坯料报废，这一景象称为的结合，使金属失去塑性，坯料报

13、废，这一景象称为“过烧。过烧。 金属锻造加热时允许的最高温度称为始锻温度。金属锻造加热时允许的最高温度称为始锻温度。不能再锻，否那么引起加工硬化甚至开裂，此时停顿锻造的温度称终不能再锻，否那么引起加工硬化甚至开裂，此时停顿锻造的温度称终锻温度。锻温度。变形温度的影响变形温度的影响17变形速度的影响变形速度的影响 一方面由于变形速度的增大，回复和再结一方面由于变形速度的增大，回复和再结晶不能及时抑制加工硬化景象，金属那么表现晶不能及时抑制加工硬化景象，金属那么表现出塑性下降、变形抗力增大，可锻性变坏。出塑性下降、变形抗力增大，可锻性变坏。 另一方面，金属在变形过程中，耗费于塑另一方面，金属在变形

14、过程中，耗费于塑性变形的能量有一部分转化为热能，使金属温性变形的能量有一部分转化为热能，使金属温度升高度升高(称为热效应景象称为热效应景象)。变形速度越大，热效。变形速度越大，热效应景象越明显，使金属的塑性提高、变形抗力应景象越明显，使金属的塑性提高、变形抗力下降下降(图中图中a点以后点以后)，可锻性变好。，可锻性变好。18应力形状的影响应力形状的影响 挤压时为三向受压形状。拉拔时为两向受压一向受拉的形状。压应力的数量挤压时为三向受压形状。拉拔时为两向受压一向受拉的形状。压应力的数量愈多，那么其塑性愈好，变形抗力增大；拉应力的数量愈多，那么其塑性愈差。愈多，那么其塑性愈好，变形抗力增大；拉应力

15、的数量愈多，那么其塑性愈差。191.纤维组织是怎样构成的纤维组织是怎样构成的?它对金属的力学性能有何影响它对金属的力学性能有何影响?2.试分析用棒料切削加工成形和用棒料冷镦成形制造六角试分析用棒料切削加工成形和用棒料冷镦成形制造六角螺栓的力学性能有何不同螺栓的力学性能有何不同?金属的塑性成型金属的塑性成型203.3 3.3 塑性成型方法及工艺塑性成型方法及工艺知识点:自在锻和模锻自在锻自在锻工序自在锻工艺规程的制定自在锻件的构造工艺性高合金钢锻造特点模锻概念锤上模锻其他设备上的模锻摩擦曲柄压力机上模锻胎模锻扣模套筒模合模213.3 3.3 塑性成型方法及工艺塑性成型方法及工艺3.3.1 模膛锻

16、呵斥型工艺模膛锻呵斥型工艺3.3.2 锻模模膛及其功用锻模模膛及其功用3.3.3 制坯模膛制坯模膛3.3.4 锤上模锻成型工艺设计锤上模锻成型工艺设计3.3.5 压力机上模膛成型工艺压力机上模膛成型工艺3.3.6 模锻件的缺陷模锻件的缺陷223.3.1 3.3.1 模膛锻呵斥型工艺模膛锻呵斥型工艺3.3.1.1 胎模锻呵斥型工艺及运用胎模锻呵斥型工艺及运用 胎模锻呵斥型是在自在锻设备上，运用可挪动的胎模具消费锻件的锻造方法。胎模锻呵斥型是在自在锻设备上，运用可挪动的胎模具消费锻件的锻造方法。 胎模成型与自在成型相比，具有较高的消费率，锻件质量好，节省金属资料，降胎模成型与自在成型相比，具有较高

17、的消费率，锻件质量好，节省金属资料，降低锻件本钱。低锻件本钱。与固定模膛成型相比，不需求公用锻造设备，模具简单，容易制造。与固定模膛成型相比，不需求公用锻造设备，模具简单，容易制造。 锻件质量不如固定模膛成型的锻件高，工人劳动强度大，胎模寿命短，消费率低。锻件质量不如固定模膛成型的锻件高，工人劳动强度大，胎模寿命短，消费率低。 胎模成型只适用于小批量消费，多用在没有模锻设备的中小型工厂中。胎模成型只适用于小批量消费，多用在没有模锻设备的中小型工厂中。233.3.1.2 胎固定模膛成型工艺的分类及设备胎固定模膛成型工艺的分类及设备 固定模膛成型工艺主要分为锤上模膛成型工艺和压力机上模膛成型工艺。

18、 锤上模锻成型用于大批量锻件消费。所用设备有蒸汽-空气锤、无砧座锤、高速锤等。 压力机上模膛成型常用的设备有曲柄压力机、摩擦压力机和平锻机、模锻水压机等。243.3.2 3.3.2 锻模模膛模膛及其功用锻模模膛模膛及其功用3.3.2.1 预锻模膛预锻模膛 预锻模膛的作用是：使坯料变形到接近于锻件的外形和尺寸，终预锻模膛的作用是：使坯料变形到接近于锻件的外形和尺寸，终锻时，金属容易充溢终锻模膛。同时减少了终锻模膛的磨损，以延伸锻时，金属容易充溢终锻模膛。同时减少了终锻模膛的磨损，以延伸锻模的运用寿命。锻模的运用寿命。 预锻模膛和终锻模膛的区别是前者的圆角和斜度较大，没有预锻模膛和终锻模膛的区别是

19、前者的圆角和斜度较大，没有飞边槽。飞边槽。253.3.2.2 终锻模膛终锻模膛 终锻模膛的作用是：是使坯料最后变形到锻件终锻模膛的作用是：是使坯料最后变形到锻件所要求的外形和尺寸，因此它的外形应和锻件的外所要求的外形和尺寸，因此它的外形应和锻件的外形一样。形一样。 终锻模膛的尺寸应比锻件尺寸放大一个收终锻模膛的尺寸应比锻件尺寸放大一个收缩量。钢件收缩量取缩量。钢件收缩量取1.5% 沿模膛周围有飞边槽，用以添加金属从模膛中流出的阻力，促使金属充溢模膛，沿模膛周围有飞边槽，用以添加金属从模膛中流出的阻力，促使金属充溢模膛，同时包容多余的金属。同时包容多余的金属。 终锻后在孔内留下一薄层金属，称为冲

20、孔连皮。终锻后在孔内留下一薄层金属，称为冲孔连皮。263.3.3 3.3.3 制坯模膛制坯模膛 拔长模膛拔长模膛用来减小坯料某部分的横截面积，用来减小坯料某部分的横截面积，以添加该部分的长度。以添加该部分的长度。 滚压模膛滚压模膛用来减小坯料某部分的横截面用来减小坯料某部分的横截面积，以增大另一部分的横截面积。主要是使金积，以增大另一部分的横截面积。主要是使金属按模锻件外形来分布。属按模锻件外形来分布。27 弯曲模膛弯曲模膛对于弯曲的杆类模锻件，需用弯曲模膛来弯曲坯料。对于弯曲的杆类模锻件，需用弯曲模膛来弯曲坯料。 切断模膛切断模膛上模与下模的角部组成的一对刀口，用来切断金属。上模与下模的角部

21、组成的一对刀口，用来切断金属。283.3.4 3.3.4 锤上模锻成型工艺设计锤上模锻成型工艺设计 锤上模锻成型的工艺过程普通为：切断毛坯锤上模锻成型的工艺过程普通为：切断毛坯加热坯料加热坯料模锻模锻切除模锻切除模锻件的飞边件的飞边校正锻件校正锻件锻件热处置锻件热处置外表清理外表清理检验检验成堆存放。成堆存放。 锤上模锻成型的工艺设计包括制定锻件图、计算坯料尺寸、确定模锻锤上模锻成型的工艺设计包括制定锻件图、计算坯料尺寸、确定模锻工步工步(选择模膛选择模膛)、选择设备及安排修整工序等。其中最主要的是锻件图的制、选择设备及安排修整工序等。其中最主要的是锻件图的制定和模锻工步确实定。定和模锻工步确

22、实定。29选择模锻件的分模面选择模锻件的分模面 分模面即是上下锻模在模锻件上的分界面。制定模锻锻件图时，必需分模面即是上下锻模在模锻件上的分界面。制定模锻锻件图时，必需按以下原那么确定分模面位置：按以下原那么确定分模面位置：要保证模锻件能从模膛中取出，分模面应选在模锻件最大尺寸的截面上。要保证模锻件能从模膛中取出，分模面应选在模锻件最大尺寸的截面上。按选定的分模面制成锻模后，应使上下两模沿分模面的模膛轮廓一致，以按选定的分模面制成锻模后，应使上下两模沿分模面的模膛轮廓一致，以便在安装锻模和消费中容易发现错模景象，及时调整锻模位置。便在安装锻模和消费中容易发现错模景象，及时调整锻模位置。最好把分

23、模面选在模膛深度最浅的位置处。这样可使金属很容易充溢模膛，最好把分模面选在模膛深度最浅的位置处。这样可使金属很容易充溢模膛，便于取出锻件，并有利于锻模的制造。便于取出锻件，并有利于锻模的制造。选定的分模面应使零件上所加的敷料最少。选定的分模面应使零件上所加的敷料最少。最好使分模面为一个平面，使上下锻模的模膛深度根本一致，差别不宜过最好使分模面为一个平面，使上下锻模的模膛深度根本一致，差别不宜过大，以便于制造锻模。大，以便于制造锻模。3.3.4.1 模锻件图的制定模锻件图的制定30确定模锻件的机械加工余量及公差确定模锻件的机械加工余量及公差 机械加工余量普通为机械加工余量普通为14 mm，锻造公

24、差普通取在，锻造公差普通取在0.33 mm之间。之间。标注模锻斜度标注模锻斜度 当模膛宽度当模膛宽度b小而深度小而深度h大时，模锻斜度要取大些。内壁斜度要略大于外壁大时，模锻斜度要取大些。内壁斜度要略大于外壁斜度斜度(a 2 a 1)。标注模锻圆角半径标注模锻圆角半径 锻件上一切转角处都应做成圆角锻件上一切转角处都应做成圆角(图图8-10)。普通内圆角半径。普通内圆角半径R应大于其外应大于其外圆半径圆半径r。留出冲孔连皮留出冲孔连皮 锻件上直径小于锻件上直径小于25mm的孔，普通不锻出，或只压出球形凹穴。大于的孔，普通不锻出，或只压出球形凹穴。大于25mm的的通孔，也不能直接模锻出通孔，而必需

25、在孔内保管一层连皮。通孔，也不能直接模锻出通孔，而必需在孔内保管一层连皮。 冲孔连皮的厚度冲孔连皮的厚度s与孔径与孔径d有关，当有关，当d =3080mm时，时，s =48mm。31模锻圆角半径模锻圆角半径内圆角半径内圆角半径R是外是外圆角半径圆角半径r的的倍倍内壁斜度内壁斜度应比外壁斜度应比外壁斜度大一级大一级32齿轮坯的模锻锻件图齿轮坯的模锻锻件图33 长轴类锻件，如台阶轴、曲轴、连杆、弯曲摇长轴类锻件，如台阶轴、曲轴、连杆、弯曲摇臂等臂等(图图8-12)；普通为拔长、滚挤、预锻、弯曲、；普通为拔长、滚挤、预锻、弯曲、预锻、终锻成型。预锻、终锻成型。 盘类模锻件，如齿轮、法兰盘等盘类模锻件

26、，如齿轮、法兰盘等(图图8-13)。普通为镦粗、预锻、终锻成型。普通为镦粗、预锻、终锻成型。 模锻工步确定以后，再根据已确定的工步模锻工步确定以后，再根据已确定的工步选择相应的制坯模膛和模锻模膛。选择相应的制坯模膛和模锻模膛。3.3.4.2 模锻工步确实定及模膛种类的选择模锻工步确实定及模膛种类的选择343.3.4.3 模锻成型件的构造工艺性模锻成型件的构造工艺性模锻零件必需具有一个合理的分模面，以保证模锻件易于从锻模中取出、敷料模锻零件必需具有一个合理的分模面，以保证模锻件易于从锻模中取出、敷料最少、锻模容易制造。最少、锻模容易制造。零件上与锤击方向平行的非加工外表，应设计出模锻斜度。非加工外表所构成零件上与锤击方向平行的非加工外表，应设计出模锻斜度。非加工外表所构成的角都应按模锻圆角设计。的角都应按模锻圆角设计。为了使金属容易充溢模膛和减少工序，零件外形力求简单、平直和对称，尽量为了使金属容易充溢模膛和减少工序，零件外形力求简单、平直和对称，尽量防止零件截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、凸起等构造。防止零件截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、凸起等构造。在零件构造允许的条件下，设计时尽量防止有深孔或多孔构造。在零件构造允许的条件下，设计时尽量防止有深孔或