锻造知识ppt课件.ppt

工程材料及热加工基础 1 第十章压力加工 10 1压力加工理论基础 本章重点 塑性变形的基础理论 金属的可锻性 各种塑性成形方法的特点 应用和结构工艺设计 冲压加工的基本原理和加工方法 10 3板料冲压 10 2常用的锻造方法 2 利用塑性变形的加工方法 压力加工 借助外力的作用 使金属坯料产生塑性变形 从而获得一定形状 尺寸和性能的零件 概述 3 能改善金属的组织 提高金属的机械性能 提高材料的利用率和经济效益 节省材料和切削加工工时 具有较高的劳动生产率 压力加工方法的优点 不能获得形状复杂的锻件 初次投资费用高 设备 工模具 厂房 生产现场劳动条件差 缺点 概述 4 轧制 挤压 拉拔 金属型材 板材 钢材 线材等 自由锻 模锻 承受重载的机械零件 如机器主轴 重要齿轮 连杆 炮管 枪管等 板料冲压 汽车制造 电器 仪表及日用品 压力加工的应用 概述 5 10 1压力加工理论基础 材料在外力的作用下 变形过程一般可分三个阶段 弹性变形 塑性变形和断裂 滑移 孪生是最基本的金属中塑性变形方式 位错在晶界堆积 晶界使金属塑性变形抗力提高 冷变形后 晶粒沿变形方向被拉长 产生变形织构 并形成残余内应力 10 1 1塑性变形知识回顾 6 冷变形和热变形 冷变形 在 Tm的温度下进行的塑性变形 热变形 在 Tm的温度下进行的塑性变形 冷变形 加工硬化 冲压 冷弯 冷挤 冷轧 塑性材料 热变形 加工硬化 再结晶 锻造 热挤 轧制 变形量大 易氧化 10 1压力加工理论基础 7 10 1 2纤维组织和锻造比 锻造比 变形程度的大小 镦粗 y H0 H 拔长 y F0 F 金属材料 形成锻造流线 各向异性 y y 流线的纵向性能高于横向 y 1 组织紧密晶粒细化 10 1压力加工理论基础 8 流线的合理分布 流线与工件最大拉应力方向一致 流线与切应力 冲击方向垂直 沿工件外轮廓连续分布 10 1压力加工理论基础 9 10 1 2金属的可锻性 塑性变形抗力 塑性越好 变形抗力越小 金属的锻造性能越好 影响因素 1 金属的本质化学成分 金属的组织状态2 变形条件变形温度 变形速度 应力状态 可锻性是金属材料的工艺性能指标之一 10 1压力加工理论基础 10 10 1压力加工理论基础 11 塑性变形区的压应力数目越多 合金的塑性越好 拉应力数目越多 塑性越差 10 1压力加工理论基础 12 判断合金锻造性的经验公式 K b K 锻造性判据 断面收缩率 b 抗拉强度 级别K Mpa 锻造性12 1优 10 1压力加工理论基础 13 10 2常用的锻造方法 利用冲击力或压力在上下砧间直接使坯料变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件的加工方法 坯料变形时 除与上 下抵铁或其它辅助工具接触部分表面外 都是自由表面 变形不受限制 10 2 1自由锻 14 能生产各种大小的锻件 对于大型锻件 自由锻是唯一可能的生产方法 自由锻采用通用的设备和工具 成本低 生产准备周期短 只能锻造形状简单件 生产率低 工人的劳动强度大 锻件表面质量差 只适用于单件小批量生产 1 自由锻特点与应用 10 2常用的锻造方法 15 2 自由锻设备 变形大 锻透深度大 内部质量好 没有振动 噪音小 20MPa 200个大气压 0 4 0 9MPa 4 9个大气压 10 2常用的锻造方法 16 空气锤 10 2常用的锻造方法 17 水压机 蒸汽或压缩空气 双柱拱式蒸汽锤 10 2常用的锻造方法 18 水压机 10 2常用的锻造方法 19 3 自由锻的工序 基本工序 镦粗 拔长 冲孔 弯曲 错移 扭转 辅助工序 倒棱 压肩等 精整工序 修整鼓形 平整端面 校直弯曲 10 2常用的锻造方法 20 基本工序 拔长 10 2常用的锻造方法 21 基本工序 镦粗 10 2常用的锻造方法 22 基本工序 冲孔 10 2常用的锻造方法 23 基本工序 弯曲 10 2常用的锻造方法 24 基本工序 错移 10 2常用的锻造方法 25 基本工序 扭转 10 2常用的锻造方法 26 4 锤上自由锻工艺规程的制订 a 绘制锻件图 锻件图 零件图 加工余量 锻件公差和余块 轴锻件图 齿轮锻件图 10 2常用的锻造方法 27 b 坯料的质量及尺寸计算 坯料的质量 G坯料 G锻件 G烧损 G切头 G芯子 坯料的尺寸 锻件的锻造比 采用的变形方式 轴类零件 盘盖类零件 轧材 y 1 3钢锭 y 2 5 5 镦粗 防弯 H D 2 5 10 2常用的锻造方法 28 c 确定变形工步 齿轮坯自由锻工艺过程 锻件图 下料 镦粗 垫环局部镦粗 冲孔 冲子冲孔 修整 10 2常用的锻造方法 29 半轴自由锻工艺 锻件图材料 18CrMnTi坯料尺寸 130 240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 30 确定锻造温度范围和锻后冷却规范 选择温度范围依据相图碳钢的始锻温度低于AE线150 250 终锻温度高于再结晶温度50 100 锻后冷却有三种方法 中小型碳钢件可以空冷 成分复杂的合金钢锻件 锻后在地坑中冷却 高合金钢锻件必须装炉缓慢冷却 始锻温度 终锻温度 10 2常用的锻造方法 31 5 自由锻零件的结构工艺性 尽量避免锥面或斜面避免圆柱与圆柱面相交避免椭圆形 工字型或其它非规则形状截面及非规则外形避免肋板和凸台 10 2常用的锻造方法 32 比较下列锻件的结构工艺性 33 10 2 2模锻 将加热后的坯料放在模膛内受压变形而获得锻件的一种加工方法 10 2常用的锻造方法 34 1 模锻件的特点及应用 尺寸精度高 锻件形状复杂 操作简单 生产效率高 流线完整 性能好 特点 应用 中 小型锻件的成批和大量生产 为什么 答案 1 受模锻设备吨位的限制 2 锻模成本高 10 2常用的锻造方法 35 2 模锻设备 10 2常用的锻造方法 36 模锻锤 可以镦粗 拔长 滚挤 弯曲 成形 预锻 终锻 长轴类锻件 短轴类锻件 10 2常用的锻造方法 37 曲柄压力机 行程不能调节 不能拔长和滚挤 每个变形工步在一次行程中完成 10 2常用的锻造方法 38 平锻机 平锻机上模锻过程 10 2常用的锻造方法 39 摩擦压锻机 螺杆与滑块非刚性连接 承受偏心能力差 滑块行程 打击能量可自动调节 10 2常用的锻造方法 40 摩擦压锻作业 10 2常用的锻造方法 41 3 锤上模锻工艺 a 模锻的变形工序和模锻模膛 制坯工序 制坯模膛 锻件初步成形 模锻工序 模锻模膛 锻件最终成形 弯曲连杆的多模膛锻模 10 2常用的锻造方法 42 选定分模面确定加工余量和锻造公差 加工表面 模锻斜度圆角半径冲孔连皮 b 模锻件图的制订 模锻件图包括的内容 齿轮坯模锻件图 10 2常用的锻造方法 43 分模面的选择原则 能从模膛中顺利取出 金属易于充满模膛 简化模具制造 能及时发现错模 减少余块节约金属 齿轮坯锻件分模面的选择 10 2常用的锻造方法 44 c 变形工序的确定 短轴类锻件 镦粗制坯和终锻成形 长轴类锻件 拔长 滚挤 弯曲制坯和预断 终锻成形 10 2常用的锻造方法 45 4 模锻件的结构工艺性 应具有合理的分型面 锻件上与分型面垂直的非加工表面应设计有结构斜度 在满足使用要求的前提下 锻件形状应力求简化 应尽量避免窄沟 深槽和深孔 多孔结构 可采用锻 焊组合工艺 简化模锻工艺 10 2常用的锻造方法 46 模锻件结构工艺性 10 2常用的锻造方法 47 问题 小型锻件的中 小批量生产应采用自由锻还是模锻 答案 胎膜锻在自由锻设备上使用非固定模具 胎膜 生产模锻件的工艺方法 特点 与自由锻相比 生产率高 精度高 余量小 与模锻相比 成本低 设备 模具 10 2常用的锻造方法 48 5 胎膜锻 扣模 组合筒模 合模 10 2常用的锻造方法 49 10 3板料冲压 金属板料 产生分离 变形 冲压件 冲模和冲床 冲床 冲压设备冲模 冲压工具 分上模和下模 50 冲床 手动冲床 10 3板料冲压 51 数控冲床 10 3板料冲压 52 10 3 1板料冲压的基本工序及特点 可冲压形状复杂的零件 废料少 冲件尺寸精度高 质量稳定 互换性好 质量轻 强度高 刚性好 操作简单 生产率高 板料必须具备足够的塑性 冲模制造复杂 费用高 基本工序 冲裁 弯曲 拉深和成形 特点 10 3板料冲压 53 1 冲裁 板料沿封闭轮廓分离的工序 落料和冲孔 冲孔和落料有何异同 相同 模具结构 坯料变形过程 落料冲孔 10 3板料冲压 54 塌角光亮带剪裂带毛刺 a 冲裁过程及受力分析 冲裁区 各部分的尺寸比例与材料的性质 板厚 模具结构等条件有关 10 3板料冲压 55 10 3板料冲压 b 冲裁件的形状和尺寸 1 冲裁件形状尽量简化 便于模具加工 热处理 2 应考虑排样 节省材料 56 10 3板料冲压 c 模具的尺寸 冲孔 D凸 D孔 D凹 D凸 2Z 模具间隙Z 0 05 0 25 t其中t 板料厚度 尺寸 模具间隙过小 模具寿命下降模具间隙过大 冲件质量下降 落料 D凹 D落料 D凸 D凹 2Z 57 修整模的间隙为0 006 0 01mm 修整时单边切除量0 05 0 2mm 修整后的切面粗糙度Ra 1 25 0 65 尺寸精度IT6 IT7 问题 冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度达不到要求时 如何处理 外缘修整 内孔修整 d 冲裁件的修整 10 3板料冲压 58 e 冲裁模 连续模 简单模 10 3板料冲压 59 弯曲 弯曲问题 弯裂 回弹 10 3板料冲压 60 a 防止弯裂和回弹措施 防止弯裂实际弯曲半径r 最小弯曲半径rmin回弹的防止改变模具尺寸 使弹复后达到零件的尺寸 改变模具的结构 拉弯 10 3板料冲压 61 拉弯 弹复现象 带有顶板的双角弯曲 10 3板料冲压 62 b 弯曲件展开尺寸计算 弯曲件的弯曲部位边薄 长度变长 10 3板料冲压 63 弯曲件结构工艺性 弯曲半径不应小于最小弯曲半径 但也不宜过大 弯曲部位与板料边缘及板料上孔的距离有限制 应尽量沿材料纤维方向弯曲 多向弯曲时 应先冲工艺孔或切槽 10 3板料冲压 64 d 弯曲模 简单弯曲模压制一般弯曲件 斜楔式弯曲模压制多角形弯曲件 10 3板料冲压 65 3 拉深 平面板料开口中空形件 拉深过程 拉深的变形和应力 10 3板料冲压 66 正常拉深 10 3板料冲压 67 拉深起皱 拉深开裂 10 3板料冲压 68 防止皱折 加压边圈 压边力不宜过大能压住工件不致起皱即可 10 3板料冲压 69 防止拉穿 模具结构凸凹模加工成圆角R凸mmin d 筒径 D 坯料直径 否则应多次拉深涂润滑剂减少摩擦 10 3板料冲压 70