《压力加工方法》课件

压力加工方法压力加工是一种常见的金属加工方法，通过施加压力来改变金属的形状或性能。压力加工方法广泛应用于各种工业领域，例如制造业、汽车制造业和航空航天业。课程大纲课程安排压力加工概念与分类锻造工艺挤压加工工艺滚压成型工艺冲压加工工艺模锻加工工艺热模具加工工艺压力加工案例分析压力加工发展趋势学习目标掌握压力加工的基本原理、工艺流程及应用领域。考核方式课堂参与、作业完成、期末考试。教材与参考资料《压力加工工艺学》等相关书籍和资料。压力加工概念压力加工是指利用外力对金属材料施加压力，使其产生塑性变形，从而改变材料形状、尺寸或内部组织结构的加工方法。压力加工过程通常在常温或高温下进行，根据加工方式的不同，可分为锻造、挤压、滚压、冲压、模锻等多种工艺。压力加工的特点塑性变形压力加工使金属发生塑性变形，改变材料形状。高精度压力加工可以生产形状复杂、尺寸精确的零件。高强度压力加工可以提高材料强度，改善金属性能。低损耗压力加工可以减少材料浪费，提高材料利用率。压力加工的优势材料利用率高压力加工能充分利用材料，减少废料，提高材料利用率。产品质量高压力加工能提高产品致密度，改善材料内部结构，提高产品强度、硬度和韧性。生产效率高压力加工速度快，周期短，自动化程度高，生产效率高。生产成本低压力加工可减少切削加工环节，节省加工时间和材料，降低生产成本。压力加工的分类按加工温度分类冷加工温加工热加工按加工方法分类锻造挤压滚压冲压模锻热模具锻造工艺原理塑性变形锻造利用金属材料在高温状态下塑性变形，改变金属材料的形状。晶粒细化锻造过程中，金属材料被反复压缩，晶粒细化，提高材料强度和韧性。组织致密锻造过程中，金属材料内部气孔和夹杂物被压缩，组织变得致密。性能提升锻造工艺可以显著提高金属材料的强度、韧性、抗疲劳性和抗冲击性能。锻造工艺参数锻造工艺参数是影响锻件质量的关键因素，包括温度、压力、速度和时间等。锻造温度是指锻件在锻造过程中所处的温度，它直接影响锻件的塑性变形能力和内部组织结构。800-1200锻造温度锻造温度应根据材料的种类和性能确定。10-100锻造压力锻造压力应根据材料的强度、锻件形状和尺寸等因素确定。0.1-10锻造速度锻造速度应根据锻件的形状和尺寸以及锻造设备的性能等因素确定。1-10锻造时间锻造时间应根据锻件的形状、尺寸和材料的性能等因素确定。锻造工艺设计1工序设计确定锻造工序，如预锻、粗锻、精锻等。每个工序都需要确定所需的锻造力、锻造温度和锻造时间。2模具设计根据锻件的形状和尺寸，设计相应的锻造模具，包括模具的材料、结构和尺寸。3设备选择选择合适的锻造设备，如锤头、压力机等。设备的选择应根据锻件的尺寸、重量和锻造力等因素确定。4工艺参数确定锻造温度、锻造力、锻造速度等工艺参数，以确保锻件的质量和效率。挤压加工工艺挤压加工是一种重要的压力加工方法，利用模具和压力机将金属坯料挤压成所需的形状和尺寸。该工艺广泛应用于制造各种金属制品，如铝型材、钢管、轴承等。1挤压成型坯料被挤压通过模具，形成最终形状2模具设计根据产品设计要求，设计合适的模具3坯料准备选择合适的材料，进行预热处理4压力机提供足够的压力，推动坯料变形挤压加工参数参数说明挤压比坯料截面积与挤压件截面积之比，影响挤压力大小。挤压温度影响金属材料的流动性和挤压变形抗力。挤压速度影响挤压过程的效率和产品质量。润滑剂降低挤压过程中的摩擦力，减少能量消耗。挤压加工装备1挤压机挤压机是进行挤压加工的核心装备，根据挤压压力、挤压速度、挤压方式的不同，可以分为不同的类型。2模具挤压模具决定了挤压产品的形状、尺寸和精度，是挤压加工的重要组成部分。3辅助设备辅助设备包括加热炉、冷却系统、输送系统等，为挤压加工提供必要的条件。4检测设备检测设备用于监测挤压加工过程中的参数，并确保产品的质量。滚压成型工艺1材料准备选择合适的材料，例如钢、铝、铜等2滚压成型利用滚轮的压力和旋转运动，将材料塑造成所需的形状3冷却处理将滚压后的材料进行冷却，以确保其形状和尺寸稳定4表面处理根据需求进行表面处理，例如抛光、喷涂等滚压成型工艺是一种利用滚轮的压力和旋转运动，将材料塑造成所需的形状的加工方法。滚压成型参数滚压成型参数会影响最终产品的尺寸精度和表面质量。这些参数包括滚轮速度、进料速度、压下量、滚轮间距、滚轮材料和滚轮形状等。滚轮速度影响产品的表面光洁度和成型效率。进料速度影响产品的尺寸精度和成型效率。压下量影响产品的厚度和成型效率。滚轮间距影响产品的尺寸精度。滚轮材料和滚轮形状影响产品的表面质量和成型效率。滚压成型装备滚压成型机滚压成型机是滚压成型加工过程中的核心设备。滚压成型机主要由机架、滚轮、传动装置、控制系统等组成。辅助设备滚压成型工艺还需一些辅助设备，例如：送料装置、切割装置、冷却装置等，以确保加工的顺利进行。冲压加工工艺1冲压加工的概念冲压加工是一种利用冲床对金属板料施加压力，使其在模具中塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的加工工艺。2冲压加工的原理冲压加工利用冲床的冲头和模具的凹凸部分对板料施加压力，使板料在模具的凹凸部分之间产生塑性变形，最终获得所需形状的零件。3冲压加工的特点生产效率高产品质量稳定成本低适用范围广冲压加工参数冲压加工参数对冲压件的质量和生产效率至关重要。主要参数包括冲压力、冲压速度、冲压次数、冲压模具尺寸、材料特性等。冲压参数的选择需要根据具体工件的尺寸、形状、材料以及生产要求来确定。不同的冲压参数会影响冲压件的尺寸精度、表面质量、强度等。冲压加工装备1冲压机冲压机是冲压加工的核心装备，用于将金属板材或其他材料塑造成所需的形状。2模具模具是冲压加工中的重要工具，决定着产品的形状和尺寸，是冲压加工的关键环节。3辅助设备冲压加工需要一些辅助设备，如送料机、剪板机、折弯机等，以提高加工效率和精度。4自动化系统现代冲压加工工艺已广泛采用自动化系统，例如机器人，提高生产效率，降低人工成本。模锻加工工艺模具准备模具由上模、下模和顶出装置组成，模具的精度直接影响锻件的形状和尺寸。毛坯预热将毛坯加热到适当温度，使其具有良好的塑性，便于变形。锻造过程将预热的毛坯放置在模具中，利用锻锤或压力机施加压力，使毛坯在模具的约束下变形，形成所需的形状。锻件冷却将锻件从模具中取出，在空气中自然冷却或进行人工冷却，以控制锻件的内部应力。清理加工去除锻件表面的氧化皮和毛刺，并进行必要的机械加工，以满足产品的精度要求。模锻加工参数模锻加工参数直接影响最终产品的质量和成本，需要根据具体工件进行设计和优化。1000温度模锻温度是影响锻件质量的关键因素之一，过高或过低都会导致锻件缺陷。50速度锻造速度是指锤头或压力机工作台下降的速度，影响锻件的塑性变形程度和表面质量。10压力锻造压力是指锤头或压力机施加在工件上的压力，影响锻件的尺寸精度和表面质量。100次数锻造次数是指锤头或压力机对工件进行锻造的次数，影响锻件的形状和尺寸精度。模锻加工装备模锻压力机模锻压力机是模锻加工的核心设备，通过巨大的压力将金属坯料塑造成所需的形状。模锻锤模锻锤利用冲击力和重力，将金属坯料塑造成所需形状。其特点是效率高，但加工精度较低。模锻模具模锻模具是模锻加工的核心部件，它决定了锻件的形状和尺寸精度。热模具加工工艺1模具预热预热模具至工作温度2材料预热将材料预热至合适温度3模具填充将材料填充到模具中4冷却固化冷却模具使材料固化热模具加工工艺是一种重要的压力加工方法。它利用高温模具和材料，使材料在模具中塑性变形，最终获得所需形状和尺寸的零件。热模具加工参数参数描述影响温度模具温度直接影响工件的冷却速度。影响工件尺寸精度和表面质量。压力压力大小决定塑性变形程度和工件成形精度。影响工件尺寸精度、表面质量和内部组织。速度模具移动速度影响塑性变形速率。影响工件表面质量和内部组织。润滑润滑剂降低模具与工件之间的摩擦力。影响工件表面质量、尺寸精度和模具寿命。热模具加工装备大型热模锻机大型热模锻机用于生产尺寸大、重量重的锻件，例如大型轴类、轮盘类等。高速热冲压机高速热冲压机能够在高温下高速冲压成型，提高生产效率，降低成本。热模具自动生产线热模具自动生产线集成热处理、模锻、冲压等工序，实现自动化生产。典型压力加工案例例如，汽车发动机曲轴的锻造。锻造能够有效提高材料的强度、韧性和耐疲劳性，同时降低材料的内应力，延长曲轴的使用寿命。曲轴是发动机的重要部件，其承受着巨大的载荷和应力，对材料的性能要求非常高。其他案例还有，飞机机身蒙皮的滚压成型，提高了机身蒙皮的强度和刚度，同时也降低了材料的重量，提升了飞机的性能。以及，汽车零部件的冲压成型，能够快速高效地生产出形状复杂的零部件，满足现代汽车工业对生产效率和成本控制的要求。压力加工工艺发展趋势自动化程度提升智能制造技术应用，提高生产效率和精度，降低人工成本。数字化转型数字孪生技术，实时监控生产过程，优化加工参数，提高产品质量。绿色制造低能耗、低排放、环保型加工工艺，符合可持续发展理念。材料创新先进材料应用，如复合材料、超合金，满足高性能需求。压力加工工艺实践应用汽车制造压力加工广泛应用于汽车制造。锻造用于制造发动机曲轴和连杆，挤压用于制造车身结构件，冲压用于制造汽车外覆盖件和车身内饰件。航空航天在航空航天领域，压力加工用于制造飞机机身、机翼和发动机部件。例如，飞机机身结构件通常采用挤压成型，发动机叶片通常采用模锻成型。本课程总结学习收获掌握压力加工的基本概念、