塑性成形的加工方法

1、塑性成形 金属在外力作用下产生塑性变形，获得一定形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的加工方法。打铁 锻造 冲压压力加工 塑性加工12.1单晶体滑移变形动画按整体刚性相对滑移计算，所需外力比实际测得的数据要大几千倍。2动画2.1位错运动引起塑性变形晶体内部各种缺陷（尤其是位错）使晶体产生滑移变形变得容易。 视频32.1多晶体塑性变形晶内变形：单晶体塑性变形；晶间变形：晶粒间的滑动和转动；4常温下塑性变形对低碳钢力学性能的影响2.1滑移面5 (a)塑性变形后的组织 (b)金属回复后的组织 (c)再结晶组织温度升高2.1金属的回复和再结晶示意图T回=（0.250.3）T熔T再=0.4T熔6金属钨再结晶

2、温度为1200C，金属锡再结晶温度为-7C，如果在室温下（20C）使上述两金属变形，属于何种变形？2.172.1铸锭热变形前后的组织变形前原始组织 变形后的纤维组织金属在平行纤维组织方向上抗拉强度和塑性提高，而在垂直纤维方向上抗拉强度和塑性降低。 82.1不同工艺方法对纤维组织形状的影响切削加工 局部镦粗切削加工 局部镦粗螺钉 曲轴 齿轮92.1碳钢的锻造温度锻造温度指始锻温度和终锻温度间的温度范围。10应变速率对塑性及变形抗力的影响2.111挤压时金属应力状态拉拔时金属应力状态2.1主应力中压应力的数目越多，金属的可锻性越好。12自由锻特点：1、工具简单，较强的适应性。2、成本低，是生产大型

3、锻件的 唯一方法。3、精度低，生产率低。 适合小型、简单锻件的生产2.2自由锻造示意图132.2空气锤142.2空气锤空气锤吨位较小，可锻100kg以下的锻件152.2蒸汽-空气锤蒸汽-空气锤吨位较大，可锻造1500kg以下的锻件单柱式 双柱桥式 双柱拱式162.2蒸汽-空气锤蒸汽-空气锤吨位较大，可锻造1500kg以下的锻件双柱拱式蒸汽-空气锤172.2水压机水压机吨位较大，可锻造质量达300t的锻件182.2自由锻工序镦粗拔长扭转错移冲孔弯曲切割基本工序辅助工序精整工序压钳口压钢锭棱边切肩整形清除表面凸凹19模锻特点：1、生产率高。2、锻件精度高。3、可以锻出比自由锻复杂的 形状。4、节省

4、材料和切削加工工时。5、锻件不能太大，锻模成本高。2.2模锻示意图适用于小型锻件、大批量生产202.2轴类锻件盘类锻件自由锻难以锻出的结构21单膛锻模多膛锻模2.2模膛最多不超过七个。锻模种类222.2锻模模膛模锻模膛制坯模膛预锻模膛终锻模膛拔长模膛滚压模膛弯曲模膛切断模膛区别：1、横截面积大； 2、圆角半径大； 3、模锻斜度大；飞边槽：1、承受多余金属；2、促进金属流动；视频1视频223拔长模膛 开 式 闭 式2.2工作时，坯料除送进外，还要翻转。24滚压模膛 开 式 闭 式2.2操作时，坯料每打击一次需要翻转一下，不需送进。25弯曲模膛切断模膛2.2262.2蒸汽-空气模锻锤设备吨位101

5、60kN，可锻150kg以下锻件272.2摩擦压力机动画28摩擦压力机特点 1、行程不固定，具有锤的功能。2、滑块运动速度慢，有利于金属再结晶。3、设备有顶料装置，可采用组合模具。4、承受偏心载荷能力差，适用单膛锻模。主要适用于中小型锻件的批量生产如钢钉、螺钉、螺帽、三通阀体、配气阀、齿轮等2.2292.2曲柄压力机设备吨位一般是2000120000KN动画30 曲柄压力机特点1、工作时振动、噪声小。2、滑块行程固定，生产率高。3、机身刚度大、滑块运动精度高，锻件的质量好。4、可采用组合模具，节省贵重的模具材料。5、一次成形，氧化皮影响锻件表面质量，且不宜拔 长和滚压。6、设备复杂，造价相对较

6、高。 适用于大批量生产2.2312.2锻造生产视频模锻件322.2332.2342.235特点：1、可冲出复杂薄壁件，材料 利用率高。2、产品具有足够的精度和较 小的表面粗糙度。3、能获得质量小、强度和刚 度 较高的零件。4、操作简单、生产效率高。5、模具复杂，制造费用高。 适于大批量生产 冲压2.2 利用模具使板料产生分离或变形的方法。362.2剪 床动画372.2冲 床382.2高速冲床视频动画392.2液压机原理：利用液体压力能;常见结构：梁柱组合;工作介质：乳化液、油;动画典型三梁四柱式液压机402.2液压机马鞍式压力机整体框架压力机412.2液压机单臂式压力机压力机生产线42冲压基本

7、工序2.2分离工序变形工序冲裁剪切拉深弯曲胀形翻边汽车门板冲压成形汽车消音器冲压工艺过程 冲压件生产举例挡油盘环冲压工艺过程43冲 裁2.2冲孔落料动画视频使金属板料沿封闭轮廓分离的工序。1、冲裁变形过程2、凸凹模间隙及模具尺寸确定3、冲裁力计算44冲裁变形和分离过程2.245冲裁件断裂面分区2.2光亮带宽度越大，剪裂带、毛刺、塌角越小，冲裁断面质量越好。落料件 冲孔件462.2普通冲裁与精密冲裁的断面质量比较普通冲裁光亮带占30%精密冲裁光亮带占75-100%精密冲裁：1、凹模圆角减小。 2、凸凹模间隙减小，负间隙。472.2冲裁件与模具的尺寸关系落料件：Dd=D料冲孔件：dp=D孔再利用凸

8、凹模间隙值确定另一方。482.2冲裁力计算 P冲裁力，N； L冲裁周边长度，mm； S坯料厚度，mm材料抗剪强度，MPa； k系数，一般可取k=1.3取抗剪强度为材料抗拉强度的80，则可按下式进行估算：49拉 深2.2直壁类拉深件圆筒形件、带法兰边圆筒形件、阶梯形件盒形件、带法兰边的盒形件、其他形状的零件平面法兰边零件、曲面法兰边零件形成开口中空形状。50拉 深2.2曲面类拉深件球面类零件、锥形件、其他曲面零件平面法兰边零件、曲面法兰边零件512.2航空及国防工业中的拉深件522.2汽车工业中的拉深件53拉 深2.2动画视频54拉深缺陷2.2起皱 破裂防止措施防止措施动画552.2原因：相对厚

9、度较小 ,拉深变形区抗失稳能力越差。56拉深系数 多次拉深2.2动画原因：拉深系数选得太小、拉深变形程度太大。57弯 曲2.2弯曲产品58弯 曲2.2动画视频592.2弯管的各种工艺压弯 滚弯 推弯绕弯 拉弯60弯曲时的纤维方向2.261回 弹2.2设计弯曲模时必须使模具的角度比成品件角度小一个回弹角 。62胀 形2.2轿车排气管道重卡汽车挡泥板63胀 形2.2平板胀形管坯胀形球体胀形拉 形视频视频动画动画动画动画刚模胀形：刚性分块式凸模胀形。软模胀形：利用弹性体或液体、气体代替刚性凸模的作用对 管坯进行胀形。 弹性体：聚氨酯、天然橡胶、聚氯乙烯（PVC） 液 体：油、乳化液和水模具局部变薄成

10、形64翻 边2.2外缘翻边 内孔翻边视频动画翻成竖直边缘65圆孔翻边加工举例2.2拉深 冲孔 内孔翻边66挡油盘环冲压工艺过程拉深-冲孔-翻边-胀形2.267其他塑性成形方法2.2挤压轧制拉拔超塑性成形旋压成形摆动辗压成形液态模锻高能率成形充液拉深聚氨酯成形68挤 压特点：1、三向压应力作用，可锻性好。2、可以挤出形状复杂零件。3、质量好（IT6-IT7，Ra =3.2-0.8）4、纤维组织连续，力学性能好。5、生产率高，材料利用率高。2.269动画2.2正挤压反挤压复合挤压径向挤压 按金属流动方向与凸模运动方向 挤压分类按坯料的变形温度 热挤压 （氧气瓶）冷挤压 （活塞销）温挤压 （电机壳）

11、70电机外壳挤压过程（温挤压）坯料复合挤压正挤压径向挤压2.271轧 制有缝钢轧制无缝钢管轧制2.2722.2轧辊轴线与坯料轴线 轧制分类纵轧横轧（齿轮）斜轧 （钢球）辊锻轧制辗环轧制 应用例举麻花钻轧制丝杠轧制垂直平行倾斜73辊 锻 轧 制应用：1、扁断面的长杆件（扳手、链环）。2、头部不变而沿长方向截面递减的 锻件（叶片辊锻比铣削旧工艺生 产率提高了2.5倍）。3、连杆成形。2.2视频动画74螺 旋 斜 轧钢球轧制周期轧制2.275拉拔拉拔型材截面形状2.2动画视频线材拉拔棒材拉拔型材拉拔管材拉拔76超塑性成形2.2 超塑性是指金属或合金在特定条件下，延伸率超过100%以上的特性。特定条件

12、：1、低的形变速率；2、一定的变形温度；3、均匀的细晶粒度； （晶粒平均直径0.25m ）超塑性拉深板料气压成形例举视频77旋压成形2.2 利用旋压机使坯料和模具以一定的速度共同旋转，并在旋轮的作用下使坯料在与旋轮接触的部位上产生局部变形，获得空心回转体零件的成形方法。 动画视频78旋压成形特点1、局部连续变形，变形区小，省力。 （为拉深的1/10左右 ）2、设备工装简单，费用低 （变薄旋压制造薄壁筒的工具费仅为拉深的1/10 ）。3、尺寸精度高。 （直径610mm旋压件直径公差为0.025mm）4、适用形状复杂、冲压难以成形的零件。 （薄壁收口容器、大型封头等）2.279大 型 封 头 旋

13、压2.2802.2摆动辗压成形 摆动辗压是利用一个绕中心轴摆动的圆锥形模具对坯料局部加压的成形方法。 特点：1、省力。 （为锻压变形力的1/51/20）2、可辗压出厚度为1mm的薄片类零件。3、质量好，节省材料。 （Ra=1.60.4）动画81液 态 模 锻 液态模锻是将一定量的液态金属直接注入金属模膛，然后在压力的作用下，使处于熔融或半熔融状态的金属液发生流动并凝固成形，同时伴有少量塑性变形，从而获得毛坯或零件的成形方法。动画视频2.282液态模锻特点1、在压力下结晶，强制补缩，组织致密。2、已凝固金属产生塑性变形，制件紧贴模膛，保证尺寸精度。3、强制补缩，比压铸件组织致密，可成形形状复杂的

14、锻件。4、适用材料品种多（铸造合金、变形合金、复合材料等）。 适用于形状复杂、尺寸精确的零件如活塞、压力表壳等铝合金件，蜗轮、高压阀体等铜合金件，法兰、弹头等钢件等2.283高能率成形2.2 高能率成形是一种在极短时间内释放高能量使金属变形的成形方法。爆炸成形 炸药的化学能电液成形 电流脉冲放电电磁成形 脉冲磁场方法模具简单，仅用凹模，成本低，效率高。无需传压介质，能量易于控制，生产率高。84电磁成形管坯胀形管坯缩径平板毛坯成形动画2.2电磁成型机85充液拉深特点：1、受液压作用，板料和凸模 紧密贴合。2、降低了摩擦阻力。3、提高拉深件的拉深极限， 减少拉深次数。4、减少零件擦伤，提高精 度。

15、5、设备相对复杂，生产率低。用于深筒形件，锥形、抛物线形等复杂曲面零件的成形充液拉深是利用液体代替刚性凹模的作用所进行的拉深成形方法。 2.2动画86聚氨酯成形聚氨酯弯曲聚氨酯冲裁2.2 利用聚氨酯在受压时表现出的高粘性流体性质，将其作为凸模或凹模的板料成形方法。 动画872.3塑性成形件工艺设计自由锻件工艺设计模锻件工艺设计绘制锻件图坯料质量计算坯料尺寸计算锻造工序选择确定锻造设备设计举例1设计举例2选择分模面余量、敷料、公差、冲孔连皮模锻斜度模锻圆角半径齿轮模锻件图举例（绘制锻件图）88绘制锻件图2.3自由锻工艺设计89绘制锻件图2.390绘制锻件图2.391坯料质量计算2.3G烧损第一次

16、加热时取被加热金属的2%3%， 以后各次加热取1.5%2%；G料头 冲孔切断实心冲孔空心冲孔垫环冲孔圆形件 矩形件 92坯料尺寸计算2.3镦粗圆坯料： 方坯料： 检验拔长镦粗拔长93选择锻造工序轴类件：拔长、（镦粗及拔长）、切肩、锻台阶等。盘类件：镦粗、（拔长及镦粗）、冲孔等。筒类件：镦粗、冲孔、在芯轴上拔长等。环类件：镦粗、冲孔、在芯轴上扩孔等。曲轴类：拔长、错移、锻台阶、扭转等。弯曲件：拔长、弯曲等。2.394钢传动轴工艺设计举例零件图锻件形状2.395钢传动轴工艺设计举例锻件图2.3坯料：圆钢直径100mm，长度350mm设备：0.5t 锤工序：拔长、切肩、锻台阶96法兰圈锻造工艺设计举

17、例零件图锻件图1、坯料重量：93.3kg2、坯料尺寸： 圆钢：直径200mm 长度380mm3、设备：3吨锤、1吨锤2.397加热火次及锻造工序火次1镦粗：高度115mm冲孔：直径160mm火次2扩孔校平2.398确定分模面1. 要保证模锻件能从模膛中取出2.399确定分模面2. 使上下两模沿分模面处模膛轮廓一致2.3错模现象100确定分模面3. 分模面选择能使模膛深度最浅2.3d-d分模面好于b-b101确定分模面4. 使分模面为一个平面2.3102确定分模面5. 使零件上所添加敷料最少2.3零件图 径向分模 轴向分模合理103确定分模面6. 有利于纤维组织方向要求2.3合理104确定分模面

18、举例1. 要保证模锻件能从模膛中取出2. 上下两模沿分模面的模膛轮廓一致3. 分模面能使模膛深度最浅4. 分模面应使零件上所加的敷料最少xxx2.3105余量、公差、敷料、冲孔连皮2.3余量一般为14mm 公差一般取在(0.33) mm之间 孔径d 25mm时孔应锻出当孔径为3080mm时, 冲孔连皮的厚度为48mm。 106确定模锻斜度锤上模锻，模锻斜度一般为515 内壁斜度比外壁斜度大25 2.3107确定模锻圆角2.3外圆角半径(r)取1.512mm，内圆角半径(R)比外圆角半径大23倍。 模膛深度越深，圆角半径取值就越大。 108齿轮坯模锻件图实例分模面加工余量模锻斜度模锻件图2.31

19、09自 由 锻 件 结 构 设 计1、 避免锥体或斜面结构.不合理合理不合理合理2.31102、避免空间曲线.不合理合理不合理合理自 由 锻 件 结 构 设 计2.31113、 避免加强筋、凸台、工字形截面或其他非规则形截面.不 合 理合 理不 合 理 合 理自 由 锻 件 结 构 设 计2.31124、采用锻-焊、锻-螺纹连接工艺.不合理合理不合理合理自 由 锻 件 结 构 设 计2.3113模 锻 件 结 构 设 计不合理合理1、合理的分模面。2.3合理114不合理合理2、与分模面垂直的表面，应设计模锻斜度。分模面模 锻 件 结 构 设 计2.31153、避免薄壁、高筋、凸起等结构。模 锻 件 结 构 设 计2.3116不合理4、避免窄槽、多孔、深孔结构。多孔齿轮模 锻 件 结 构 设 计2.31175、采用锻-焊结合，简化工艺。模锻件焊合件模 锻 件 结 构 设 计2.3118冲 压 件 结 构 设 计1、冲裁件外形力求简单、对称，尽量采用规则形状。冲