第八章 压力加工成型

第八章压力加工与成形概述：首先，压力加工：实心金属在外力作用下产生塑性变形，获得一定形状、尺寸和机械性能的材料、毛坯或零件的成形和加工方法。(2)成形本质：固态流动成形，(3)目的：获得具有一定形状、尺寸和机械性能的原材料坯料和零件。2.特征和应用(与铸件相比)。1.压力加工零件的高机械性能。2、材料利用率高。1、必要条件、外力(外因)、塑性变形能力(内因)、3、不容易获得复杂形状的锻件。用于制造形状简单、受力复杂的零件毛坯。(3)生产方式，(1)轧制，(2)交叉轧制辊轴与坯料轴相互平行，交叉轧制辊轴与坯料轴以一定角度相交，(4)交叉楔轧当楔块安装在辊轴平行的轧辊上进行轧制时，楔块逐渐挤压坯料，使坯料的直径变小，长度变长。(1)纵向辊轴和坯料轴相互垂直，(2)挤压，(1)正向挤压-坯料流动方向与冲头相同，反向挤压-坯料流动方向与冲头相反，径向挤压-坯料流动方向与冲头垂直，(4)复合挤压-坯料上的金属部分与冲头的流动方向相同，另一部分与冲头的流动方向相反。3，拉伸，4，自由锻造，5，模锻，6，钣金冲压，8.1金属塑性变形，1，塑性变形的本质，1)，单晶塑性变形，1，作用下的变形，只能使晶体产生弹性变形或断裂而不能塑性变形，2，作用下的变形，滑动面总是原子排列最密集的平面，滑动方向总是排列最密集的方向。滑移-在外力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿某一晶面和晶体方向的相对位移。产生滑移的晶面和晶向称为滑移面和滑移方向。滑动面和滑动面上的滑动方向形成滑动系统。体心立方晶格：62=12，面心立方晶格：43=12，密排六方晶格：13=3，孪晶在外力的作用下，晶体的一部分在一个区域内沿某一晶面和晶体方向连续有序地移动。滑移量是原子间距的整数倍。滑移后晶体两部分的取向保持不变。位移量只是原子间距的一小部分。孪晶后，晶体两部分的取向发生变化。2)多晶的塑性变形。1)变形、晶内变形、滑移、孪晶、移动、晶间变形、旋转、1)不均匀变形、2)大变形阻力、3)纤维组织各向异性的形成、2)特性、2)塑性变形后金属的微观结构和性能、1)微观结构变化、1)沿晶粒的最大变形、2)晶格和晶粒变形，导致内应力；3。颗粒之间会产生破碎的颗粒。4.铸态结构的改进2)性能变化-加工硬化。1.概念。随着塑性变形的进行，强度硬度增加而塑性韧性降低的现象称为加工硬化。2.对生产的影响：能提高金属的强度、硬度和耐磨性，冷螺旋弹簧-提高屈强比，冷冲击自行车挡泥板-提高金属的表面强度，造成连续变形困难，3。消除-再结晶，恢复，再结晶，t=0.4T再次熔化，晶粒长大，金属以一些破碎的晶体和杂质为核心形成细小的等轴晶，完全消除加工硬化，完全恢复塑性。，4，冷、热变形，冷变形-在再结晶温度以下的变形，其特征在于：a .高精度，良好的表面质量，b .强度，高硬度，c .良好的工作条件，d .大变形阻力，大内应力，热变形-在再结晶温度以上的变形，其特征在于：改善的机械性能，a .晶粒细化，缺陷消除，b .纤维组织的形成-性能是方向性的，*纤维组织的合理利用， 零件的最大正应力方向平行于纤维方向，零件的最大剪应力方向垂直于纤维方向，纤维沿零件轮廓形状的分布不被切断。 (3)影响因素，(1)金属性质，(1)化学成分：c，w，Mo，v，ti，(2)显微组织：纯金属，单相固溶体/第二相铸态，粗晶，夹杂物，(2)变形条件，(1)变形温度，在一定温度范围内，T锻造，(1)初锻温度原则上高但不太热，不能燃烧，太热：加热温度过高或保温时间过长；过度燃烧：当加热温度接近金属熔点时，炉气中的氧气渗透形成脆性晶界，破坏晶粒间的结合。(2)变形速度，变形速度单位时间的变形程度，热效应在变形过程中，变形能力转化为热能，从而导致金属温度上升。碳钢的锻造温度范围，a .对塑性的影响，b .对变形抗力的影响，压应力数，拉应力数，塑性数，塑性数，压应力拉应力，相同应力不同应力，应力状态，8.2自由锻造，概述，1。定义：自由锻造是一种利用冲击力或静压力在锻造设备的上下砧铁之间产生变形以获得所需形状和尺寸的锻件的方法。分类，1，手动锻造，2，锤上自由锻造，3，液压机上自由锻造，锤上自由锻造适用于生产中小型自由锻件，液压机上锻造适用于生产大型自由锻件。3.设备1。空气锤，它是由空气驱动来驱动锤子的。锤头由6-9个大气压的蒸汽或压缩空气驱动工作。较大吨位0.5 5吨，用于锻造大中型锻件。3、液压机，用20 40兆帕的高压水推动大活塞形成巨大的静压力使金属变形。吨位500 15000吨，用于锻造大型锻件。万吨液压机的吨位和数量是一个国家重型机械制造业的重要标志。4.生产率低，劳动强度大，对工人技术水平要求高。4、特点，主要用于各种单件小批量生产。1.所用设备和工具简单、通用、成本低、灵活。2.锻件的尺寸不受限制，是制造大型锻件的唯一方法。3、锻造精度低，形状不能太复杂。五、自由锻造的基本工艺，用于锻造齿轮毛坯、法兰等零件毛坯。用于锻造轴和套筒零件毛坯。1、实心冲头冲压，2、空心冲头冲压，3、在支撑环上冲压，4)、弯曲以将坯料弯曲成曲线或一定角度。锻造各种弯曲锻件、锻造多拐曲轴、麻花钻等。用于切断钢锭底部、夹紧锻造的夹紧手柄部分、锻造头和劈开锻造等。用于锻造曲轴锻件。(6)自由锻造工艺规范，(1)绘制锻造图纸，(1)锻造余量，以及(3)剩余零件(敷料)-为简化锻造形状和便于锻造而保留的金属部分。(2)计算坯料的质量和尺寸，1)坯料的质量，g坯料=g锻造g燃烧g其它，坯料的尺寸应根据坯料(v坯料)的体积和第一基本工艺(镦粗或拉伸长度)的性能来确定：(2)确定坯料的尺寸，碳钢锭y 2.5 3，轧制材料y=1.3 1.5，以及(3)安排锻造工艺，例如齿轮坯料镦粗冲孔。长轴(轴)锻件：主要工序是拉拔。例如，曲轴：延伸，偏移，扭转。弯曲锻造：拉伸长度，弯曲(多次)。复杂形状和各种工艺组合的锻件。短轴(饼)锻造：主要工序是镦粗(带肩、局部镦粗；精选镦粗冲孔)。4)、选择锻造设备，5)、确定锻造温度范围，6)、填写锻造工艺卡，7)、自由锻造工艺示例，1、汽车半轴，2、齿轮毛坯，7、自由锻造的结构可制造性，1)、形状尽量简单，避免相交和相交，2)、锥度和斜面不允许，3)、筋和凸台不允许，4)、复杂零件，锻造时截面应采用急剧变化的组合，8.3、模锻概述，1、特点和应用，1、生产率高，对工人技术要求低。2。锻件更复杂，具有更好的精度和Ra。3、加工余量小，材料利用率高。4、劳动强度小，5、变形阻力大，设备吨位大。(限于150公斤以下的锻件)，7。流程灵活性差。6.生产准备周期长(锻模制造周期长，成本高，使用寿命低)。压力机模锻，主要用于大批量生产中小锻件，锤锻，轮胎模锻。锤上模锻，1)设备(蒸汽-空气模锻锤)，1。锤头与导轨和长导轨之间的小间隙，2。大砧质量和框架与砧座之间的直接连接，2)锻模，1。模锻模孔，1。终锻模孔，形状与锻件相同，有飞边槽，有穿孔零件-冲孔和蒙皮连接，以容纳多余金属，增加金属流动阻力，预锻模腔，形状接近锻件，大倾角，圆角，无飞边槽，毛坯成形模腔，拉伸长模腔，滚压挤压模腔，弯曲模腔，切断模腔，选择分型面。 b .上下模腔的最浅深度，c .上下模腔沿分型面的轮廓相同。 d .向锻件中添加至少剩余的零件；3、锻造工艺规程；1 .绘制公差为0.3-3毫米、公差为0.5-5毫米的锻件图；2、确定余量、公差和余料；4、锻造圆角；a .促进金属流动和填充模腔；b、防止模腔过早开裂和塌陷，r=(1.5-12)mm；3、锻造倾斜，便于取出锻件21，r=(2-3)r；2、确定锻造步骤；1、锻造长轴锻件，锻造工艺如下：模锻时，坯料的轴向(长度方向)与锻造冲击方向垂直，金属主要沿高度方向流动，沿长度方向流动很少，经常需要制坯。(2)对于平板锻件，坯料的轴向与模锻时的冲击方向相同，金属同时沿高度、宽度和长度方向流动。工艺：制坯(镦平)终锻，3。修整过程，1。修剪和打孔，2。矫直，3。热处理，4。清洁，4。典型模锻件的加工。模锻件的结构可制造性，1。容易移除锻件，最少附加件，容易制造锻模，2。简单、直和对称的形状，避免锻模横截面积的过大差异，避免锻件上的薄壁、高筋和凸起结构。复杂零件应考虑组合锻造和焊接结构，模锻可在自由锻造设备上移动。2)、轮胎模具类型及主要功能轮胎，6、轮胎模具锻造，1)、定义，1。扣模，主要用于锻造直边非旋转体锻件。圆筒模具，3。合模，主要用于锻造形状复杂的非旋转体锻件，主要用于锻造旋转体锻件，3)工艺，1)锻件比自由锻件复杂，尺寸精度高，加工余量小，材料利用率高。(4)快速更换模具，缩短生产周期，降低成本。2，与模锻相比：与模锻相比：2，生产率高，3，机械性能更好(轮胎模具内应力状态更好)，1，工艺灵活，2，模具结构更简单，3，设备简单，经济。与自由锻造相比，它适合小批量生产，自由锻造成形困难，锻造复杂形状的锻件不经济。(7)在其他设备上模锻，(1)在摩擦压力机上模锻，(2)在曲柄压力机上模锻(热模锻曲柄压力机)，(3)在平锻上模锻1、生产率高(通过模具设备成型，操作简单，容易实现“两个”)，2、能形成形状复杂的零件，浪费少，材料利用率高。3、尺寸精度高，表面质量好，互换性好，无需加工；4、强度高，刚性好，重量轻。5.加工成本低。冲压不仅可以制造尺寸非常小的仪表零件，还可以制造汽车大梁和压力容器封头等大型零件，以及精密(微米级公差)和形状复杂的零件。占全球钢铁产量60%-70%的板材、管材和其他型材大多被冲压成成品。冲压广泛用于制造汽车、机械、家用电器、日用品、发动机、仪表、航空航天、武器等。(3)设备，(4)基础工艺，(1)分离工艺，(1)落料根据闭合轮廓将坯料分离，落料将坯料分离成下部工件、周边废料，冲压将坯料分离成下部废料和周边工件，根据所需轮廓将冲压与板材分离，如剪切、落料和冲压。冲裁和冲孔统称为冲裁。*冲裁时应注意的问题：凸模和凹模的工作部分应提供锋利的刃口；凸模和凹模之间应有合理的间隙；凸模和凹模刃口尺寸的正确确定；冲压：D凸=D孔D凹=D凸Z；消隐：D凹=D凹=D凸=D凹-Z；布局合理；2.修剪；2)变形过程；坯料的一部分相对于另一部分无损伤地移动的过程；没有重叠布局的重叠布局过程。1.制图：将一个平的毛坯变成一个开放的空心零件的过程。男性和女性死亡之间应该有一个合理的差距。凸模和凹模的工作部分应具有合理的圆角。防止开裂。绘图系数不应太小。M=日/日。应进行适当的润滑。退火应该在两个拉伸过程之间进行。(2)防止起皱-压板增加。多次绘图时，后一次绘图的系数略大于前一次绘图的系数。2)弯曲：将板材或坯料弯曲成一定角度和形状的过程。1)防止弯曲裂纹。a)相对弯曲半径r/s的控制不能太小。b)合理使用纤维结构。2)防止回弹。r/s=板材强度=回弹。3)翻边：使板材获得一定高度翻边的方法。2)防止孔边开裂。2)翻边系数的限制。(1)凸模和凹模的工作部分应有圆角，k0=d0/d不应过小；(4)成形：通过局部变形改变毛坯或半成品形状的过程。(1)增加刚性，例如冲压肋，(2)制造具有特殊形状的零件，例如鼓出、闭合，以及(5)冲压工艺的例子，(1)汽车消音器，(2)黄铜外壳，(5)冲压零件的结构可制造性，(1)材料的选择，(1)材料的选择，(2)用薄厚度代替厚度(使用加强肋来增加强度和刚性)，(1)冲裁零件，(2)形状和尺寸设计，(1)避免窄而长的结构， (2)方便合理的形状布局，(4)冲裁件内外角采用圆弧连接，圆角半径应大于材料厚度的一半。 (3)最小孔径、孔间距和孔边不应过小；(2)弯