机械制造工艺教案第二章1-3节.ppt

1、机械制造技术基础，第2章锻压技术ForgingandStampingProcess，3，2.1热加工基础Hot-workFundamentals，金属塑性变形的实质-结晶内部滑动结晶的一部分相对于其他部分，沿原子密集的晶面(这一面滑动带-很多晶面同时滑动积累形成。 4、加工硬化随着变形程度的增大，强度和硬度上升，塑性下降的现象(dd27 )，也被称为冷变形强化。 2 .加工硬化的实质金属内部组织发生了变化： (1)晶粒向变形最大的方向延伸；(2)晶格和晶粒扭曲，产生内部应力；(3)晶粒间产生破碎结晶。 另一方面，加工硬化、恢复和再结晶、5、3 .恢复加热温度为t次=(0.250.3)T熔融时，塑性变形后的金属性能的大部分恢复到变形前的性能. 称为恢复，此时的温度称为恢复温度t次。 一、加工硬化、恢复和再结晶、六、四.再结晶，温度持续上升到该金属熔点的绝对温度的0.4倍，就消除了所有的加工硬化现象。 此时的温度称为再结晶温度t再=0.4T熔融。 一、加工硬化、恢复和再结晶，7、1 .冷变形在再结晶温度以下的变形。 变形过程中没有再结晶现象，变形的金属有加工硬化现象(dd13 )。 二、冷变形和热变形，八、二、冷变形和热变形，二、热变形在再结晶温度以上的变形。 变形后，金属有再结晶组织，没有加工硬化痕。 也称为热加工。 9、1 .纤维组织金属冷变形时，晶粒向变形方向延伸而产生。 可以通过再结晶退火除去。 三、纤维组织、流线和锻造比、10、2 .流线金属热变形时，非金属夹杂物等杂质沿变形方向排列产生。 流线越显眼，金属在纵向(平行流线方向)上塑性和韧性提高，在横向(垂直流线方向)上塑性和韧性降低。 三、纤维组织、流线和锻造比、11、热加工生产采用的原始原材料是铸锭。 其内部组织不均匀，晶粒粗大，有气孔、松弛、非金属夹杂物等缺陷。 铸锭被加热后，经过热加工，通过塑性变形和再结晶，粗大不均匀的铸造结构(dd26 )发生变化，得到了微细的再结晶组织。 同时，可以压接铸块中的气孔、松弛等，使金属更致密，大幅度提高力学性能。 2.1钢锭的开块、12、冲压加工中金属截面积变化的程度。 在拉拔时锻造比：Y拉拔=F0/F=(D0/d)2镦锻时的锻造比：Y镦锻=H0/H=(d/D0)2式中，H0、F0布料变形前的高度和截面积h、F布料变形后的高度和截面积。 一般来说，增加锻造比可以使金属组织致密化，提高锻件的力学性能。 2.2锻造比、13、流线的化学稳定性强，热处理不能消除，只能用不同方向的锻压来改变流线的分布情况。 使流线分布配合零件的轮廓不要切断使零件受到的最大拉伸应力与流线的方向一致，使最大剪切应力与流线的方向垂直。 2.3流线的利用，14，1，锡在20，钨在1100下变形，分别是什么样的变形？ 为什么(锡的熔点为232，钨的熔点为3380)呢？ 2、流线组织是怎么形成的？ 它的存在有什么利害关系？ 举例说明。 3、原始材料长度150mm，长到450mm时，锻造比是多少(体积不变)。 复习思考问题，15，2.2金属的可锻性forbeslityofmetals，金属的可锻性测定金属材料经冲压加工时容易获得优质产品的技术性能。 锻性的优劣用金属的塑性和变形阻力进行了综合评价。 塑性是指金属材料在外力的作用下永久变形，不损害完整性的能力。 变形阻力金属对变形的阻力称为变形阻力。 塑性高时，金属的变形难以破裂，变形阻力小时，锻压省力化。 综合两者，金属材料具有良好的锻炼性。 金属的锻造性取决于材料的性质(内因)和加工条件(外因)。16、1 .化学成分的影响纯金属的锻性比合金的锻性好。 钢中合金元素的含量越多，合金成分越复杂，塑性越差，变形阻力越大。 例如，纯铁、低碳钢、高合金钢的锻炼性依次降低(dd32 )。 一、材料性质的影响，17、纯金属和单相固溶体(奥氏体等)具有良好的塑性，锻造性能好。 如果含有多个不同性能的组成相，则塑性降低，锻造性能差。 铸造状态的柱状组织和粗晶粒结构，晶粒越细且均匀的组织，锻造性越好。 2、金属组织的影响、18、2、加工条件的影响、金属的加工条件、一般是指金属的变形温度、变形速度和变形方式等。 1 .变形温度的影响，随着温度的提高，原子动能变高，容易产生滑动变形，金属的锻造性能提高，因此加热是冲压加工成形中重要的变形条件。 19、过热加热温度过高，晶粒急剧生长，性能下降的现象。 过烧的加热温度接近熔点，晶界氧化，布料被废弃的现象。 初锻温度金属锻造加热时允许的最高温度。 最终温度温度降低到一定程度时，塑性变差，变形阻力增大，不能再锻造，引起加工硬化和裂纹，停止锻造的温度。 锻造温度范围的锻造温度和锻造温度之间的区间。 20、变形速度的增大、恢复和再结晶无法立即克服加工硬化现象，金属塑性下降，变形阻力增大，锻性差。 变形速度越大，热效应现象越显着，金属的塑性提高，变形阻力降低(图中的a点以后)，锻性变好。 但是，热效应现象只能在用高速锤锻造的情况下实现。 一般设备不能超过a点的变形速度，所以塑性差的材料(例如高速钢等)和大型锻件，还是应该采用小的变形速度。 2、变形速度的影响、21、挤出变形时为三方向受压状态。 拔出时是经常施加双向压力的状态。 在三向应力状态图中，压缩应力的数量越多，塑性越好，拉伸应力的数量越多，塑性越差。 3、应力状态的影响，22、1，如何提高金属的塑性？ 最常见的措施是什么？2“趁热打铁”的意思是什么？3、拔图2-8所示的两种砧时，效果有什么不同？ 4、重要的轴类锻件为什么在锻造过程中有镦锻工序？ 复习思考问题，23，主要内容：加工硬化和再结晶； 冷变形和热变形； 纤维组织和流线锻造性的重点内容：加工硬化和再结晶； 纤维组织和流线锻炼性。 本课程总结，24，2.3锻造技术成形过程，一、模锻技术锻造技术主要分为无模自由成形(也称自由锻造)和模孔塑性成形(也称模锻)。 1 .自由锻造原料在锻造过程中，除了与上下砂轮或其他辅助工具接触的部分的表面以外，在自由表面，变形没有限制，因此称为自由锻造。 25、2 .自由锻炼的应用自由锻炼使用的工具简单、通用，生产准备周期短、灵活性大，使用范围广，特别适合单品、少量生产。 在重型机械中，自由锻炼是生产大型和特殊锻件的唯一成形方法。 3 .模锻是将加热到锻造温度的金属原材料在模锻模腔内多次受到冲击力或压力的作用，不得不流动成形而得到锻件的压力加工方法。 26、4 .模锻的应用模锻生产率高，能锻造形状复杂的锻件。 其尺寸准确，表面清洁，加工馀量少。 由于冲模锻件流线分布合理，所以强度高，抗疲劳，寿命长。 模锻适用于中、小型锻件的批量生产和大量生产，广泛应用于机械制造业和国防工业。 27、在模锻-自由锻造设备中，使用可移动模制造锻件的锻造方法。 冲模没有固定在自由锻锤上，使用时放在上面，使用时不拆下。 锻造时，将模具放在砧上，将加热后的布料放入模具中，锻造成形。也可以自由锻造原材料，锻造成接近锻造品的形状，然后用模具最终锻造成形。 模具锻造比自由锻造有更高的生产效率，锻件质量好，节约金属材料，降低锻件成本。 与模锻相比，不需要专用的锻造设备，模具简单，制造容易。 但是，锻件的质量不比锻件高，工人劳动强度大，模具寿命短，生产率低。 1、模锻技术，28、锤上模锻是在模锻锤上进行的模锻(dd16 )。 模具锻造设备蒸汽-气锤、无砧锤、高速锤等。 蒸汽气锤(dd66 ) :锤和轨道之间的间隙小，底盘和砧相连，确保上下模正确关闭。 吨位为(116)t，能够锻造(0.5150)kg锻造品。 锤上模锻分类开式模锻和闭式模锻两种。 开放型锻造型镗孔周围有毛刺槽，毛刺槽可调节金属量，有利于填充模，技术简单，应用最广泛。 闭式模锻虽然没有毛刺槽，没有毛刺消耗，但用下材尺寸控制工件的高度，难以保证锻件的精度，所以应用少。 2、锤上模锻造、29、锤上模锻造用锻造模由带蚂蚁的上模2和下模4两部分组成。 30，1 )模具锻造模具，金属在该模具上整体变形，因此作用于模具的阻力大。 模具锻造模具分为最终锻造模具和预锻造模具两种(dd74 )。 (1)最终锻造模具使原材料最终变形至锻件所要求的形状和尺寸，因此其形状必须与锻件的形状相同。 但是，最终锻造模具的尺寸必须比锻件的尺寸大收缩量。 钢的收缩量为1.5%。 毛刺槽沿模具周围有毛刺槽，增加金属从模具流出的阻力，在使金属充满模具的同时，收容多馀的金属。 冲孔连皮在最终锻炼后，在孔内残留了薄金属。 31、(3)成型品模框：1)拔出模框，2 )转型模框，3 )弯曲模框，4 )切断模框。 (2)预锻模具使原材料变形为接近锻件的形状和尺寸。 预锻模具和精锻模具的区别在于前者的焊角和斜率大，没有毛刺槽。 32、锤上模锻具有设备投资少、锻件质量好、适应性强、能实现多种变形工序、锻造不同形状的锻件等优点，广泛应用于锻压生产。 但是，锤上的模锻振动大，噪音大，完成变形工序需要很多锤，所以机械化和自动化困难，生产率在模锻中相对较低，也不适合高精度锻件和部分杆锻件的模锻。 (3)锤上模锻的特点和应用，33，(1)摩擦压力机的工作原理(dd17 )，3 .摩擦压力机上模锻，坯料变形具有一定的冲击作用，滑动行程可以控制，这与锻造锤相似。 布料变形中的抵抗力由框架承受，形成封闭系统是压力机的特征。 摩擦压力机具有锻锤和压力机的双重工作特性。 34，1 )可以实现轻打、重打，在一个模型中可以多次锻炼。 可以进行弯曲、压印、热压、精密冲压、去毛刺、去毛刺、去毛刺、校正等工序。 2 )金属变形过程中的再结晶现象充分进行。 因此，特别适合锻造低塑性合金钢和有色金属(铜合金等)等。 生产率低。 (2)摩擦压力机模锻的特点，3 )模具设计和制造简化，能够节约材料和降低生产成本，同时能够锻造形状更复杂，修整和模锻倾斜小的锻件，能够使轴类锻件直立地进行局部镦锻。 4 )摩擦压力机承受偏心负荷的能力差，通常只适用于单孔锻造模。 复杂形状的锻件需要用自由锻造设备或其他设备制作空白。 适合中小锻件的小批量和中批量生产。 铆钉、螺钉、螺母、阀、齿轮、三通阀体等。 35、(1)曲柄压力机的工作原理(2)曲柄压力机的模锻特征：1)无静压、振动、噪音小。 4、曲柄冲压机模锻，2 )机械化和自动化，生产率高。 3 )滑块运动精度高，锻件的公差、馀量、开模梯度小。4 )组合模具制造简单，更换容易，节省宝贵的模具材料。 5 )水垢难以去除，不能进行拔长或滚轧工序。 用周期轧制布料或辊锻造器材。 但是设备复杂，成本高。 36、(1)平锻机的工作原理能实现水平和垂直两个方向的分离。 5 .平锻机的模锻，37，1 )坯料是棒材或管材，只能进行局部(一端)的加热和局部的变形加工，因此，能完成一部分不能用立式锻造设备锻造的长棒类锻造品，也能用长棒材连续地锻造多个锻造品。 2 )平锻模具有两个分离面，扩大了模锻的适用范围，能够锻造锤和曲柄冲压机锻造不到的、在不同方向上有凸台和槽的锻件(dd20 )。 3 )非回转体和中心非对称的锻件难以用平锻机锻造，平锻机的成本高，超过了曲轴压力机。 因此，平锻造机主要用于凹段、凹孔、贯通孔、凸缘类的旋转体锻件的大量生产，最适合用平锻造机进行模锻造的锻件是带头部的棒类和有孔(贯通孔或不贯通孔)的锻件。 (2)平锻机的模锻，38，表2-1中常用的锻造方法的比较，39，工艺一般为：切断坯料加热坯料模锻切除模锻造品的毛刺校正锻造品热处理锻造品清扫表面检查放入炉中制作锻件图、计算坯料尺寸、确定模具锻造工序(选择模具孔)、选择设备、安排修整工序等。 其中最重要的是锻件图的制定和模锻造工序的确定。 1、模锻件图的成型锻件图为锻件的设计和制造、材料的计算和检查提供了依据。 在制作模锻件图时，必须考虑(1)选择模锻件的分离面，二、锤上模锻工序规程的制定，40，1 )分离面-模锻件的最大尺寸的截面，模锻件可以从模孔中取出的问题。 2 )必须使上下两模沿分离面的模孔轮廓一致，容易发现模偏移现象，及时调整合模位置。 3 )分型面被选择在型腔深度最小的位置。 有利于模具的制造。 4 )请将选定的分离面涂在零件上的敷料最小化。 5 )最好使分离面为平面。 d-d面是最合理的分型面。 决定脱模面上下模的模锻件的界面、41、(2)模锻件的机械加工馀量和公差机械加工馀量. 模具锻件也要规定锻造公差，必须控制上下模具未闭合、模具未填充、上下模具错位、模具磨损和变形等造成的锻件误差。 馀量一般为14mm，公差一般在0.33mm之间。 42、模具锻件的与锤方向平行(与分离面垂直)的面，需要模具充满型腔，从模具中取出锻件的坡度。 在锤上模锻造中，开模梯度一般为515。 内壁的倾斜比外壁的倾斜大25度。 (3)模锻斜率、43、焊脚半径的确定：外焊脚半径r=加工馀量部件的焊脚半径(或倒角)内焊脚半径R=(23)r，锻造品的所有面和面的交点为焊脚过渡td145 )，(4)模锻焊脚半径，44，模锻工序主要是锻造品模具锻件根据形状分为两种。 一种是长轴类锻造品，例如台阶轴、曲柄轴、连杆、弯曲摇臂等，另一种是齿轮、法兰等圆盘型锻造品。 2、模锻工序的确定，45、盘类锻件，这种锻件的变形工序通常是镦粗坯和精锻成形(dd34 )。 形状简单，也可以加入材料直接最终锻造成形。 形状复杂时，增加成形镦粗、临时锻造等工序。 46、此类锻件需要在拔长、滚轧等工序中制作布料。 复杂形状的东西需要增加弯曲、成形、临时锻炼等工序。 长轴系锻件，47，(1)模锻件必须具有合理的分离面。 模锻件容易从模锻件中取出，调味汁最小，保证模锻件容易制造。 三、模锻成形品的结构技术性，48、(2)配合的表面需要机械加工，其他表面必须设计在非加工表面上