第三篇 塑性成形

1、第三篇 塑性成形 15模锻一、金属塑性成形（压力加工） 金属材料在外力作用下产生塑性变形，获得具有一定形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的生产方法。二、塑性成形的基本生产方式 1轧制 2挤压3拉拔4自由锻造6板料冲压第一章 塑性成形工艺基础1-1 概述231轧制42挤压53拉拔6上砥铁下砥铁坯料4自由锻造75模锻86板料冲压9三 塑性变形的实质 在外力的作用下金属内部的原子沿一定的晶面和晶向产生了滑移的结果。单晶体在切应力作用下的滑移变形过程。10不能获得形状复杂的锻件；投资费用高（设备、工模具）；生产现场劳动条件差。应用： 轧制、挤压、拉拔 金属型材、板材等； 自由锻、模锻 重载的机械零件，如

2、主轴等； 板料冲压 汽车制造、电器、仪表及日用品。塑性成形方法的特点缺点：111-2 塑性变形后金属的组织和性能冷变形 金属在变形过程中只有加工硬化而无回复与再结晶现象。热变形 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。12一 冷变形后组织及性能的变化1 组织变化的特征：晶粒沿变形最大方向伸长；晶粒扭曲，产生内应力；晶粒间产生碎晶。2 性能变化的特征：加工硬化：随着变形程度的增加，其强度和硬度不断提高，塑性和韧性不断下降的现象。133 金属的回复与再结晶纯金属的再结晶温度再0.4熔（）。 冷变形后的金属加热至一定温度后, 内应力明显降低和消除，金属的力学性能没有显著

3、变化，这一过程称为回复。加热温度较高，塑性变形后金属被拉长的晶粒重新形核、结晶，变为等轴晶粒，称为再结晶。 141 无加工硬化现象，改善组织，提高力学性能1）细化晶粒； 2）压合了铸造缺陷； 3）组织致密。二 热变形对组织及性能其影响152 锻造比锻造比是锻造时金属变形程度的一种表示方法。拔长时的锻造比为 Y拔=S0/S=L/L0镦粗时的锻造比为 Y镦=H0/H=S/S0一般情况下，增加锻造比，对改善金属的组织和性能是有利的。但是锻造比太大是无益的。161）平行于锻造流线的方向上：抗拉强度提高2）垂直于锻造流线的方向上：抗剪强度提高 3 出现锻造流线,金属性能各向异性曲轴的流线分布示意图a）切

4、削 b）锻造 T再冷变形热变形以上以下171-3 金属的可锻性一、金属的锻造性金属材料在压力加工时成形的难易程度。1 . 锻造性的衡量指标塑性、变形抗力：塑性好，变形抗力小，其锻造性好。2 . 影响锻造性的因素1）金属的本质化学成分：碳含量越低，材料的锻造性越好。组织状态：纯金属和固溶体具有良好的锻造性。182）变形条件变形温度：T温越高，材料的锻造性越好。锻造温度范围始锻温度终锻温度： 碳钢：1200800()19变形速度：V变越小，材料的锻造性越好。塑性、变形抗力塑性变形抗力应变速率20二、金属的变形规律1. 体积不变定律2. 最小阻力定律压应力数目多，塑性最好；拉应力数目多、塑性差。同向

5、应力状态下变形抗力较大。应力状态21第二章 锻造2-1 自由锻造一、自由锻设备锻锤压力机空气锤蒸汽空气锤水压机油压机65750Kg630Kg5T落下部分总重量 = 活塞+锤头+锤杆滑块运动到下始点时所产生的最大压力锻锤吨位 =压力机吨位 =金属坯料上、下砧铁之间，施加冲击力或压力，使之产生塑性变形获得所需锻件的一种加工方法22二、自由锻基本工序基本工序 完成锻件基本变形和成形的工序。H完全镦粗局部镦粗，S1.25H0/D02.53. 冲孔：4. 弯曲：5. 扭转：6. 错移：1. 镦粗：2. 拔长：，S L芯轴拔长23拔长24冲孔25弯曲26扭转27错移28三自由锻的优缺点所用工具简单、通用性

6、强、灵活性大，适合单件和小批锻件，特别是特大型锻件的生产。自由锻的优点：自由锻的缺点：锻件精度低、加工余量大、生产效率低、劳动强度大等。29四 锻件分类及基本工序方案1.饼块类锻件圆盘、叶轮、齿轮、模块等。基本工序：镦粗。辅助工序和修整工序有：倒棱、滚圆、平整等工步。302.空心类锻件 各种圆环、齿圈、轴承环、缸体、空心轴等零件的毛坯。基本工序有镦粗、冲孔、扩孔或芯轴拔长等工步。辅助工序和修整工序有：倒棱、滚圆、校正等。 313.轴杆类锻件 基本工序有拔长或镦粗+拔长工步。辅助工序和修整工序：倒棱和滚圆工步。 324.曲轴类锻件 基本工序：拔长、错移和扭转。辅助和修整工序：分段压痕、倒棱、滚圆

7、和校正等。 335.弯曲类锻件 基本工序有拔长、弯曲工步。辅助工序和修整工序有：分段压痕、滚圆和平整等工步。 342-2 模锻特点：1）生产率高； 2）锻件尺寸精确，结构可以较复杂；3）锻件一般不得超过150kg。利用锻模使坯料在模膛内受压变形获得锻件。锻模模膛飞边槽桥部仓部一、锤上模锻1 锻模结构352 模膛的分类模膛模锻模膛制坯模膛终锻模膛预锻模膛拔长模膛滚压模膛弯曲模膛切断模膛36终锻模膛与预锻模膛的差异1 圆角比终锻模膛大，减少金属流动阻力。2 没有毛边槽。37弯曲连杆的锻造过程38二 压力机上锻造 东风公司锻造厂用于热模锻的曲柄压力机的 吨位有2000t、4000t、8000t。最大

8、吨位为12000t优点：刚度大、噪声小生产效率高1 曲柄压力机392 摩擦压力机结构简单投资少工艺适应性广中小型锻件403 平锻机两个分模面、局部锻造材料利用率高、生产率高成本高、工艺适应性差41三 胎膜锻造 在自由锻设备上采用可移动模具生产模锻件的锻造方法422-3 锻造工艺规程的制订1.确定机械加工余量、敷料、公差一、锻件图的绘制432 分模面的选择1）分模面应选在锻件的最大截面处；2）分模面的选择应使模膛浅而对称；3）分模面的选择应使锻件上所加敷料最少；4）分模面应最好是平直面。443 设计模锻斜度4 设计模锻圆角外圆角：r = 1.512mm内圆角：R=（23）r5 确定冲孔连皮外壁斜

9、度：57 0内壁斜度：712 04546二 坯料重量和尺寸的计算G坯 = G锻+G料头+G烧三 锻造工序的选择轴、杆类零件：镦粗、拔长盘类、环类零件：镦粗、冲孔1 锻造温度范围及加热火次的确定 2 锻造设备的选择四 其它事项471 半轴自由锻工艺 锻件图材料: 18CrMnTi坯料尺寸:130240 坯料重量:25kg锻造设备:0.5T自由锻锤锻出头部 拔长拔长及修整台阶拔长并留出台阶锻出凹挡及拔长端部并修整482. 确定模锻工序1）基本工序圆盘类零件：镦粗 预锻 终锻长杆类零件：制坯 预锻 终锻2）修正工序切边；冲孔；校正；热处理；清理。49长轴类锻件50短轴类锻件5152532-4 锻件结

10、构工艺性1. 避免斜面和锥度2. 避免曲面相交3. 避免加强筋和凸台4. 采用组合工艺一 自由锻件的结构工艺性54斜面避免斜面和锥度55避免曲面相交56避免加强筋和凸台57采用组合工艺584. 避免设计深孔、多孔结构；5. 采用锻焊组合工艺。1. 易于从锻模中取出锻件；2. 零件的外形应力求简单、对称、平直；3. 避免薄壁、高筋、凸起等结构；二. 模锻件结构工艺性5960第三章 板料冲压利用冲模对金属板料施加压力，使其产生分离或变形获得所需零件的工艺方法。61一、冲压设备1. 剪床：2. 冲床：下料设备冲压设备1）开式冲床2）闭式冲床3-1 分离工序使坯料的一部分相对另一部分产生分离的工序。6

11、263二、冲裁（落料、冲孔）1 冲裁的变形过程弹性变形阶段塑性变形阶段断裂、分离阶段塑性变形阶段弹性变形阶段断裂分离阶段使坯料沿封闭轮廓分离的工序。64冲裁过程6512341塌角区2光亮带区3剪裂带区4毛刺2 冲裁模设计及冲裁工艺特点1） 凸凹模要具有锋利的刃口2） 凸凹模间隙要合理Z 双边间隙Z = （5%10%）t663）凸凹模刃口尺寸要正确落料：以凹模为设计基准D凹 = d落D凸= D凹 - ZD凸 = d孔D凹 = D凸 + Z冲孔：以凸模为设计基准4） 排样要合理排样：冲裁件在板料上的布置方式。有搭边排样少无搭边排样12673）冲裁力k 安全系数（1.3）L 冲裁件周边长度（mm）

12、坯料的抗剪强度（N/mm2）t 坯料厚度（mm）（N）68利用整修模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属，切掉剪裂带和毛刺。提高其尺寸精度降低表面粗糙度。 IT6-IT7 Ra = 1.6-0.8 m三 整修69一. 拉深使坯料在凸模的作用下压入凹模，获得空心体零件的冲压工序。1 拉深变形过程使坯料的一部分相对一部分产生位移而不被破坏的工序。（拉深、弯曲、翻边、成形等）3-2 变形工序70712 拉深废品1）拉裂（拉穿）2）起皱3 拉深模设计及工艺特点1） 凸凹模的工作部分必须具有一定的圆角；r凹=(5-15)t r凸=（0.6-1）r凹2） 凸凹模间隙要合理Z =（1.1-1.2）tZ 单边间隙

13、7273743） 控制拉深系数（m）m = d/D =（0.5-0.8）D=100d=20；h=42d1=55d2=3232/55=0.58d3=2020/32=0.6284）设置压边圈75二. 弯曲将平直板料弯成一定的角度或圆弧的工序。1 弯曲的变形特点1）变形区域主要在圆角部位；2）外层受拉应力，内层受压应力。2 弯曲缺陷弯裂3 弯曲工艺特点1)弯曲半径 rrmin=（0.25-1）t ； 2)“回弹”问题761 翻边在带孔的平坯料上用扩孔的方法获得凸缘的工序。2 成形包括：缩口、胀形、压肋等三 翻边、成形77三、冲模的分类及结构1. 简单冲模2. 连续冲模3. 复合冲模冲床在一次行程中只完成一个冲压工序。冲床在一次行程中在不同的工位同时只完成两个以上的冲压工序。冲床在一次行程中在同一工位同时完成两个以上的冲压工序。7879凸、凹模做成一体80四、冲压件结构工艺性1. 冲压方法对结构工艺性的要求1）对冲裁件的要求 冲裁件的形状力求简单、对称，利于材料的利用； 应避免细长槽和细长臂结构； 81 冲裁件的内外转角处，应尽量避免尖角。工序圆弧角最小圆角半径黄铜、紫铜、铝低碳钢合金钢落料0.24t0.35t0.30t0.50t0.45t0.70t冲孔0.20t0.45t0.35t