机械制造基础第3讲：金属塑性变形与锻造工艺方法.

1、机械制造根底金工教研室制造科学与工程学院2007年春季学期第三讲 金属塑性变形与锻造工艺方法 2004 金工教研室第三讲 金属塑性变形与锻造工艺方法压力加工塑性变形冷/热根本生产方式轧制、拉拔、挤压、锻造、板料冲压制作原材料金属型材、板材、管材、线材零件主轴、齿轮、枪炮管、汽车覆盖件、日用五金压力加工演示 2004 金工教研室本讲内容一、金属塑性变形二、锻造方法：自由锻三、锻造方法：模锻四、锻造工艺问题五、锻造结构工艺性六、板料冲压七、特种压力加工方法简介 2004 金工教研室一、金属塑性变形单晶体滑移变形纯理论设想未变形弹性变形弹塑性变形塑性变形 2004 金工教研室位错运动晶体内部存在大量

2、 “ 缺陷 “位错为主：使变形抗力增大千倍未变形位错运动塑性变形 2004 金工教研室多晶体塑性变形低温下变形过大会引起金属破坏 2004 金工教研室常温下塑性变形=组织与性能内部组织晶粒沿最大变形方向伸长晶格与晶粒扭曲，产生内应力晶粒间产生碎晶性能冷变形强化：阻碍进一步变形变形增大=强度硬度提高，塑性韧性降低碎晶、晶格扭曲阻碍变形 2004 金工教研室塑性变形与性能的关系强度硬度提高塑性韧性降低常温下塑性变形对低碳钢力学性能的影响 2004 金工教研室冷变形强化的回复不稳定=自发回复稳定状态温度 2004 金工教研室回复与再结晶温度回复温度T回T熔熔时，碎晶位核再结晶T再熔冷变形：再结晶温度

3、以下的塑性变形热变形：以上强化与再结晶过程同时存在，强化消失再结晶退火：冷变形后进行 2004 金工教研室两种金属的变形铅熔点327 ：0 时的变形T再熔327273K240K0 273K：热变形钨熔点3380 ：1100 时的变形T再熔 3380273K1461K1100 1373K：冷变形注意：冷变形不是“室温下的变形 2004 金工教研室金属纤维组织铸锭缺陷=纤维组织=性能方向性=竹竿纵向塑性韧性提高，横向降低不能用热处理消除 2004 金工教研室金属可锻性压力加工获得优良制品的工艺性能塑性好、变形抗力小=工艺性好取决于金属的本质：碳化物都不好化学成分：纯金属、含碳量小好内部组织：纯金属

4、、故溶体、晶粒细好加工条件变形温度、变形速度、应力状态 2004 金工教研室变形温度高温=塑性好、易变形=太高=过热、过烧始锻：AE线以下200终锻：800 2004 金工教研室变形速度单位时间内的变形程度对可锻性的影响？速度快=强化难以及时消除=可锻性差？速度快=热能=提高塑性=可锻性好？高速锤才明显变好 2004 金工教研室应力状态三向应力=塑性好两向应力=塑性差拉应力不好 2004 金工教研室讨论：“趁热打铁铁：能打吗？ 锻造工业上 “铁 即是 “铸铁可锻性极差，绝对不能 “ 打 趁热：锻造温度是有严格限制的 2004 金工教研室二、锻造方法：自由锻自由：坯料沿各个方向自由变形流动适应性

5、极强大型、特大型锻件唯一成形方法设备上下各一个抵铁锤锻中小型锻件：锻锤冲击力液水压机大型锻件：液压力 2004 金工教研室自由锻根本设备：空气锤自由锻根本工序演示 2004 金工教研室自由锻工序根本工序镦粗拔长冲孔弯曲扩孔错移切割扭转 2004 金工教研室自由锻工序根本工序镦粗拔长冲孔弯曲扩孔错移切割扭转 2004 金工教研室自由锻工序根本工序镦粗拔长冲孔弯曲扩孔错移切割扭转 2004 金工教研室自由锻工序根本工序镦粗拔长冲孔弯曲扩孔错移切割扭转 2004 金工教研室自由锻工序根本工序镦粗拔长冲孔弯曲扩孔错移切割扭转 2004 金工教研室自由锻工序根本工序镦粗拔长冲孔弯曲扩孔错移切割扭转 20

6、04 金工教研室自由锻工序根本工序镦粗拔长冲孔弯曲扩孔错移切割扭转 2004 金工教研室自由锻工序根本工序镦粗拔长冲孔弯曲扩孔错移切割扭转 2004 金工教研室锻造工艺：盘类锻件拔长镦粗冲孔盘类零件锻造过程演示 2004 金工教研室锻造工艺：轴类锻件镦粗拔长切肩锻台阶大、中、小型轴类零件锻造过程演示 2004 金工教研室锻造工艺：筒类锻件镦粗拔长冲孔在芯轴上拔长 2004 金工教研室锻造工艺：环类锻件镦粗拔长冲孔在芯轴上扩孔 2004 金工教研室锻造工艺：曲轴类锻件镦粗拔长错移锻台阶扭转 2004 金工教研室锻造工艺：弯曲类锻件拔长弯曲叉杆类零件锻造过程演示 2004 金工教研室三、锻造方法：

7、模锻在锻模模膛内变形变形流动受限锻件尺寸精确、结构可较复杂、生产率高按设备分类锤上模锻曲柄压力机上模锻摩擦压力机上模锻胎模锻 2004 金工教研室锤上模锻锤上模锻演示 2004 金工教研室锻模1锤头2上模3飞边槽4下模5模垫6/7/10楔铁8分模面9模膛 2004 金工教研室锻模件 2004 金工教研室制坯模膛拔长 2004 金工教研室制坯模膛滚压 2004 金工教研室制坯模膛弯曲和切断 2004 金工教研室弯曲连杆的锻造过程 2004 金工教研室曲柄压力机 2004 金工教研室曲柄压力机用的锻模 2004 金工教研室摩擦压力机摩擦压力机模锻演示 2004 金工教研室胎模锻在自由锻设备上增加胎

8、模三种胎模：扣模、筒模、合模 2004 金工教研室筒模 2004 金工教研室合模 2004 金工教研室三种胎模锻模具彩图 2004 金工教研室四、锻造工艺问题锻件图设计敷料、余量、公差、分模面模锻斜度、模锻圆角半径、冲孔连皮坯料重量和尺寸计算G坯料G锻件G烧损G料头锻造工序设计其他问题温度及加热冷却规程、辅助工序 2004 金工教研室敷料、余量、公差 2004 金工教研室分模面 2004 金工教研室模锻斜度 2004 金工教研室模锻圆角半径 2004 金工教研室冲孔连皮 2004 金工教研室锻造工序工步设计长轴类零件:拔长-滚压-弯曲-预锻-终锻最后锻压方向与轴线垂直小型长轴零件一次可锻出多个

9、周期性轧制可省去拔长、滚压 2004 金工教研室锻造工序工步设计短轴类零件: 镦粗-预锻-终锻最后锻压方向与轴线平行 2004 金工教研室半轴的自由锻工艺 2004 金工教研室锻造工艺过程锻出头部拔长拔长及修正台阶拔长并留出台阶锻出凹挡及拔长端部并修整 2004 金工教研室五、锻造结构工艺性锻件结构工艺性好锻造成型方便节约金属保证质量提高生产率工艺性原那么：相对的 2004 金工教研室自由锻件力求简单 2004 金工教研室自由锻件少用圆锥、斜面 2004 金工教研室自由锻件 2004 金工教研室自由锻件杆类零件防止复杂相贯线 2004 金工教研室自由锻件杆类零件 2004 金工教研室自由锻件盘

10、类零件防止筋板、小孔、凸台面 2004 金工教研室自由锻件盘类零件防止筋板、小孔、凸台面 2004 金工教研室自由锻件复杂零件：拆开复杂形状改为组合零件 2004 金工教研室模锻件防止型腔过深 2004 金工教研室模锻件 2004 金工教研室合理的模锻件 2004 金工教研室模锻件 2004 金工教研室六、板料冲压利用冲模使板料：别离、变形常温下进行：冷冲压810mm：热冲压应用广泛：汽车、航空、电器工艺特点废料少、精度好、重量轻、本钱低设备操作简单板料冲压演示板料冲压工序 2004 金工教研室别离工序冲裁：落料及冲孔弹性变形塑性变形断裂开始断裂 2004 金工教研室凸凹模间歇过大：边缘粗糙过

11、小：上下裂纹也不能很好重合间歇大小还影响模具寿命摩擦大小、机件受力大小cm 2004 金工教研室冲裁件排样 2004 金工教研室材料消耗比照 2004 金工教研室修整：类似切削加工 2004 金工教研室变形工序拉深 2004 金工教研室彩图 2004 金工教研室拉深系数md / D m 0.5 0.8 d: 拉深件直径； D: 坯料直径 2004 金工教研室屡次拉深m太小那么必须屡次拉深由于加工硬化一次比一次严重m 应该逐步变大屡次拉深演示 2004 金工教研室起皱拉深件损坏零件侧面起皱痕迹拉断损坏拉深模板材越薄、m越小，越容易起皱 2004 金工教研室彩图 2004 金工教研室压边圈防止起皱

12、 2004 金工教研室彩图 2004 金工教研室旋压拉深 2004 金工教研室弯曲 2004 金工教研室彩图 2004 金工教研室弯曲时的纤维方向 2004 金工教研室翻边 2004 金工教研室成形胀形 2004 金工教研室简单冲模 2004 金工教研室连续冲模连续模演示 2004 金工教研室复合冲模复合模演示 2004 金工教研室冲压件的结构工艺性防止长槽、长悬臂 2004 金工教研室节省材料 2004 金工教研室结构尺寸与板材厚度的关系 2004 金工教研室交接处：圆弧过渡 2004 金工教研室对弯曲件的要求R大于最小弯曲半径H 2L (1.52) 2004 金工教研室对拉深件的要求单次拉

13、深深度不宜过大最小许可半径 2004 金工教研室简化工艺、节省材料复杂零件：冲压焊接 2004 金工教研室简化工艺、节省材料采用冲口工艺：减少零件数量 2004 金工教研室简化工艺、节省材料保证性能不变的前提下，简化形状 2004 金工教研室冲压件的厚度合理使用加强筋，减小壁厚 2004 金工教研室冲压件的精度和外表质量精度上限落料件：IT10冲孔件：IT9弯曲件：IT10 IT9拉深件：高度IT10 IT8、直径IT10 IT9整形后IT7 IT6外表质量：不超过原材料 2004 金工教研室七、特种压力加工方法简介精密模锻 2004 金工教研室零件挤压正挤压反挤压复合挤压径向挤压四种挤压方向演示 2004 金工教研室零件挤压热挤压：高于再结晶温度外表脱碳，粗糙冷挤压：低于再结晶温度变形抗力大、外表光滑温挤压：介于室温和再结晶温度之间抗力不大，外表尚可比冷变形模具简单提高模具寿命热挤压演示 2004 金工教研室零件挤压的工艺特点三向应力，塑性好高碳钢、高速钢可制造形状复杂、深孔、薄壁、异型断面的零件IT76，纤维组织不断材料利用率高 2004 金工教研室零件轧制纵轧麻花钻和丝杠轧制过程演示 2004 金工教研室零件轧制板材轧制棒材轧制 2004 金工教研室零件轧制横轧碾环轧制齿轮轧制 2004 金工教研室零件轧制斜轧 2004 金工教研室零件轧制楔横轧 2004 金工教研