总复习-2-塑性成型.ppt

1、1、冷变形对金属组织与性能的影响,冷变形：金属在再结晶温度以下进行的塑性变形(T再=0.4T熔)。,1 ）形成纤维组织,金属在外力作用下进行塑性变形时，金属内部的晶粒也 由原来的等轴晶粒变为沿加工方向拉长的晶粒，当变形度 增加时，晶粒被显著拉长成纤维状，这种组织称为冷加工 纤维组织。平行于纤维组织方向上强度、塑性和韧性就相 应提高，而垂直于纤维方向上塑性和韧性则降低。,2.1 金属塑性成形的工艺基础,2 ） 晶 粒 破 碎 ， 位 错 密 度 增 加 ， 产 生 冷 变 形强化,2.1.2 金属变形过程中的组织和性能,加工硬化：金属材料经冷塑性变形后，随变形度的增加， 其强度和硬度提高，塑性和

2、韧性下降的现象。 加工硬化对金属组织性能的影响：,压力加工中，加工硬化增大了材料继续变形的阻力。 通过加工硬化可以提高金属强度、硬度和耐磨性。,2.1 金属塑性成形的工艺基础,2.1.2 金属变形过程中的组织和性能,3 晶粒择优取向，形成变形织构 ， 使 金 属 具 有 各 向 异 性。 随着变形程度的增加，各晶粒的晶格位向会沿变形方向发 生转动，当变形量很大时，金属中每个晶粒位向大体趋于一 致，此种现象称为择优取向，所形成的结构称为变形织构。 织构现象使金属呈现各向异性，这对金属材料的加工和使用 性能带来不利影响。例如织构板材冷冲筒形制品时，由于不 同方向上的性能差异，变形不一致，冲出的产品

3、壁厚不均匀， 边缘不整齐，形成所谓制耳。,2.1 金属塑性成形的工艺基础,2.1.2 金属变形过程中的组织和性能,4)残余内应力：是指去除外力后，残留在金属内部的 应力，它主要是由于金属在外力作用下变形不均匀 而造成的，内应力是一种弹性应力，在整个工件中， 它处于一种暂时平衡状态，在压应力附近必有一拉 应力与之相平衡。,2.1 金属塑性成形的工艺基础-回顾,2、冷变形后金属再加热时组织与性能变化,2.1.2 金属变形过程中的组织和性能,1)回复,随着温度的升高，已产生加工 硬化的金属其晶格的扭曲程度减 小，内应力降低，但金属组织还 没有显著变化的现象。,T回=（0.250.3）T熔,2)再结晶

4、,随着温度的进一步升高，已发 生回复的金属开始以某些碎晶或 杂质为核心形成新的晶粒，从而 消除了加工硬化的现象。,T再=0.4T熔,2.1 金属塑性成形的工艺基础-回顾,3、热变形后的组织和性能,2.1.2 金属变形过程中的组织和性能,热变形：指金属在再结晶温度以上进行的塑性变形。金 属在热变形过程中，同时存在加工硬化和再结晶两个过 程，但其加工硬化随时被再结晶所消除，因而在此过程 中表现不出加工硬化现象。,1）金属致密度提高，铸件进行热变形加工后，铸件中的 气孔、缩松等被压合在一起，使金属的致密度提高。 2）组织细化、力学性能提高。热变形能使坯料粗大铸 态组织碎化，然后转化为细化的再结晶组织

5、，从而提高 力学性能。,3）出现锻造流线，金属性能呈现异向性。,课-,第二章 第2次课 review 基本要求：了解金属塑性成形工艺基础和常用塑性 成形工艺。 重点难点：模膛锻造成形工艺和薄 板 冲 压 成 形 工 艺，包括各种成形模具结构、基本工序 和典型零件的工艺制订。,Review,2.2 锻造,一、自由锻造,Review,自由锻指将金属坯料放在锻造设备的上下抵 铁之间，施加冲击力或压力，使之产生自由变形 而获得所需形状的成形方法。坯料在锻造过程中， 除与上下抵铁或其它辅助工具接触的部分表面外， 都是自由表面，变形不受限制，锻件的形状和尺 寸靠锻工的技术来保证，所用设备与工具通用性 强。

6、主要用于单件、小批生产，也是生产大型锻 件的唯一方法。,Review,1、自由锻造的主要设备及工序,频1,1）自由锻的设备 手工锻造：视频1,机器锻造：空气锤、蒸汽-空气锤、液压机,汽-,锤2,锻锤是以冲击力使坯料变形的，设备规格以落下部分的重 量来表示。空气锤：利用电动机作为动力，吨位较小，打击 速度快，锤击能量小，适用于小型锻件, 只有50010000N， 用于锻100Kg以下的锻件；蒸汽-空气锤：利用蒸汽或压缩空 气作为动力，吨位较大，可达1050KN，可锻1500Kg以下 中小型的锻件。(空气锤2),液压机3是以液体产生的静压力使坯料变形的，设备规格 以最大压力来表示。常用的有油压机和

7、水压机。水压机的压 力大，可达500015000KN，是锻造大型锻件的主要设备。,2）自由锻造的主要工序 自由锻工序分为基本工序、辅助工序、精整工序三类。 基本工序是指锻造过程中直接改变坯料形状和尺寸的工艺过 程，主要包括镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错移等； 辅助工序是为方便基本工序的操作而预先使坯料产生某些局 部变形的工序，如钢锭的倒棱、拔长前的压肩等； 精整工序是按图纸要求修整锻件的最后形状和尺寸、消除表 面不平和歪斜的工序，如修整鼓形、平整端面、校直等。,Review,Review,2）自由锻造的主要工序 自由锻工序基本工序：,镦粗：坯料高度减小、横截面增大 拔长：横截面减小而长度增加

8、,冲孔：用冲头将坯料冲出透孔或不透孔,扩孔：减小空心坯料壁厚而增加其内、外径 弯曲：将坯料弯成规定外形,错移：将坯料一部分相对另一部分相互平移，但两部分轴线仍,然保持平行的工序,扭转：将坯料一部分相对另一部分绕其同一轴线扭转一定角度,2.自由锻工艺规程的制定,（1）绘制锻件图：工艺规程中的核心内容。,以零件图为基础，结合自由锻工艺特点绘制而成。 敷料：简化锻件形状，便于进行锻造而增加的一,部分材料，亦称为“余块”。,余量：零件的加工表面上增加供切削加工用的 材料，具体数值结合生产的实际条件查表确定。,公差：锻件名义尺寸的允许变动量。根据锻件,形状、尺寸并考虑到生产实际情况加以选取。Review

9、,锻件图的绘制方法 锻件图上的锻件形状用粗实线描绘，零件的形状在 锻件图内用双点划线绘制，锻件的公称尺寸和公差 注在尺寸线的上面，零件公称尺寸注在尺寸线下面 并加括号。,上、左： 锻件和公差,下、右： 零件尺寸 Review,（2）确定坯料重量和尺寸,质量计算：,G坯料 = G锻件 + G烧损 + G料头,式中： G坯料坯料质量； G锻件锻件质量； G烧损加热时坯料表面氧化烧损的质量。（第一 次加热时取被加热金属的2%3%，以后各次加热取 1.5%2%；） G料头在锻造过程中冲掉或切掉的金属的质量。 如冲孔时坯料中部的料芯，修切端部产生的料头等。 Review,3、自由锻件结构设计 自由锻件结

10、构设计的原则： (1)形状简单 (2)避免曲面交接 (3)避免锻肋 (4)凹坑代凸台,Review,4 、 自 由 锻 的 特 点 总 结 优点：,1）自由锻使用工具简单，不需要造价昂贵的模具；,2）可锻造各种重量的锻件，对大型锻件，它是唯一方法； 3）由于自由锻每次锻击坯料只产生局部变形，变形金属流 动阻力也小，故同重量锻件，自由锻比模锻所需设备吨位小。 缺点：,1）锻件的形状和尺寸靠锻工的操作技术来保证，故尺寸精 度低，加工余量大，金属材料消耗多；,Review,2）锻件形状比较简单，生产率低，劳动强度大。故自由锻 只是用于单件或小批量生产。,二、模膛锻造,模锻是将加热好的坯料放在由上、下

11、模组成的锻模模膛 内，在锻压力的作用下迫使坯料变形而获得锻件的一种加 工方法。坯料变形时，金属的流动受到模膛的限制和引导， 从而获得与模膛形状一致的锻件。 与自由锻相比，模锻优点：,1）由于有模膛引导金属的流动，锻件的形状可以比较复杂; 2）锻件内部的锻造流线比较完整，从而提高了零件的机械 性能和使用寿命。,3）锻件表面光洁，尺寸精度高，加工余量小,节约材料和 切削加工工时；,Review,4）材料利用率与生产率较高； 5）操作简单，易于实现机械化； 6）生产批量越大成本越低。,模锻的缺点：,1）模锻是整体成形，摩擦阻力大，故模锻所需设备吨位大， 设备费用高；,2）锻模加工工艺复杂，制造周期长

12、，费用高。故只适用于 中小型锻件的成批或大批生产。,Review,模锻广泛应用于国防工业和机械制造业，按质量计算模 锻件在飞机上占85%，坦克占70%，汽车占80%，机车占 60%。,按使用设备不同，模锻可分为：锤上模锻、曲柄压力机 上模锻、摩擦压力机上模锻、平锻机上模锻等。 1、锤上模锻 采用模锻锤进行模锻,锤(,视频a,（1）设备：蒸汽空气锤(模锻锤),Review,特点：(与自由锻蒸汽空气锤相比) 锤头大，打击刚度大； 锤头运动精度高，上下模间错移量小； 锤头行程不固定，工艺适应性强， 模锻锤一般均由一名工人操纵 。,Review,（2）分类： 开式模锻：两模间间隙的方向与模具运动方向

13、垂直，在模锻过程中间隙不断减小。具有飞边。 视频b 闭式模锻：两模间间隙的方向与模具运动方 向平行，在模锻过程中间隙大小变化不大。 没有飞边，适合低塑性合金变形。,视频c,（3）模锻模具 材料要求：锤上模锻模具在高温下具有足够的强度、韧 性、硬度和耐磨性，良好的导热性、耐热疲劳性、回火稳 定性和抗氧化性等。 锻模结构：包括上、下模；模膛；分模面。,Review,模膛分类：模膛根据其功能不同可分为制坯模膛和模 锻模膛两大类,制坯模膛：拔长模膛、滚压模膛、弯曲模膛 模锻模膛：预锻模膛、终锻模膛,Review over,第二章,第四次课,REVIEW 第4次课 冲压成型,27,冲裁,落料与冲孔的板料

14、变形过程和模具结构是相同的，只是作 用不同。落料时，冲下来的部分为制件，带孔的周边为废 料；冲孔时，冲落的部分是废料，留下的带孔部分为制件。,第4次课 冲压成形,(4) 凸模和凹模刃口尺寸的确定,1 刃口尺寸确定的依据和原则,在模具设计中，刃口尺寸的确定很重要的工艺计算内容,1.先确定基准件,设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上； 设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上；,2. 考虑冲模的磨损规律,设计落料模时,凹模基本尺寸应取落料件公差范围内的最小尺寸 设计冲孔模时 凸模基本尺寸应取冲孔件公差范围内的最大尺寸,时,3.凸、凹模间隙则取最小合理间隙值；,4.确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。,第4次课 冲压成形,（4） 凸模和凹模刃口尺寸的确定,2 刃口尺寸的计算算例,有60mm孔，厚度2mm的Al合金薄片，需冲孔 (300.025)mm,设计该零件的冲孔模？,第一步：凸模刃口尺寸：30.025mm,第二步：计算模具间隙：z=m=0.12mm=0.2mm,第三步：确定凹模尺寸：凹模刃口尺寸=凸模刃口