机械制造工程第六章节

1、第六章固态成形金属压力加工教学目的与要求： 1了解金属压力加工的基本原理。 2掌握常用压力加工方法，主要工艺过程、特点及应 用条件。教学内容： 1 金属压力加工的基本原理O 2 锻造成形，冲压成形重点、难点： 重点：常用压力加工方法的特点及应用条件。难点：金属压力加工的基本原理。 一.何谓固态成形?利用夕卜力的作用使金属在态条件下产生塑性变形,从而获得有一定形状尺寸和力学性能的原材料. 毛坯或零件的成形 工艺，称为固态成形（也称为塑4生成形、 金属压力加工）工艺。ZhamQZKou Inktituto Of Aeronautic*! Indualrr Mr*3 1、压力加工：机械性矣岂好，强度

2、高，韧性好， 承载大; 2、某些力口工方法不需或者少后序加工，效率高, 材料利用率高。 1、工艺投入比较大，成本高; 2、都需要模具； 3、形成复杂件难以成形,或者不能成形。!、应用条件1. 液态成形达不到性能要求的，可采用压力加工。2. 在工艺上不适合采用液态成形的制件。第一节金属层力加工基凉原理一、金属塑性变形的实质金属塑性变形及可锻性ZhamQZKou Inktituto Of Aeronautic*! Indualrr Mr*3 (2)去应力退火。（二）回复力口工硬化是一种不稳定的现象，具有自发回复到稳定 状态的倾向，但在室温下不易实现。当 提高温度时， 原子因获得热能，热运动加剧，使

3、原子排列回复到正 常状态，从而消除晶格扭曲，并部分消除加工硬化。 这个过程称为“回复” o 这时的温度称为回复温度T回。丁回=（0.250.3） T熔（T回、T熔为用绝对温度表示的 回复温度、熔点）oZhamQZKou Inktituto Of Aeronautic*! Indualrr Mr*3 1、再结晶的概念 变形后的金属在较高温度加热时，由于原子扩散 能力增大，被拉长（或压扁）、破碎的晶粒通过 重新生核、长大变成新的均匀、细小的等轴晶。 这个过程称为再结晶。 2、珥结晶温度 再结晶温度指的是最低再结晶温度（T再）,通常 用经大变形量（70%以上）的冷塑性变形的金属， 经一小时加 热后育

4、邑完全再结晶 的最低温度来表示。 最低在结晶温度（T再）与该金属的熔点（T熔） 有如下关系：T再二（03504） T熔。3、影响最低再结晶温度的因素:预先变形度；金属的熔点；杂质和合金元素；力热速度牙口保温日寸间。4、再结晶后晶粒的晶粒度 再结晶晶粒度取决于塑性变形程度、加热温度、保温时间。 1）塑性变形程度; 2）加热温度； 3）保温时间加熱温度三.金属塑性变形的分类 1-种类 1）冷变形（冷变形vT再） 在金属的再结晶温度以下的塑性变形加工称为 冷加工。 变形过程中只有加工硬化而无再结晶现象，金 属材料的强度和硬度升高，塑性和韧性下降， 变形后的 金属只具有加工硬化组织。 冷变形加工的严品

5、具有表面质量好，尺寸精度 高，力学性能好的优点，一般不需再进行切削 加工。2）热变形（T再v热变形） 在金属的再结晶温度以上的塑性变形加工称为热加工。 变形产生的加工硬化立即随金属的再结晶而消失，变形后金 属具有细而均匀的 再结晶 等轴晶 粒组织而无任何加工硬化痕 迹。 金属只有在热变形的情况下，才能在较小的变形功的作用下 产生较大的变形，力口工出尺寸较大和形状较复杂的工件；同 时，能获得具有较高力学性能的再结晶组织。 由于热变形是在高温下进行的，因而金属在加热过程中，表 面容易形成氧化皮，产品尺寸精度和表面质量较低。 金属在自 由锻、热模锻、热轧、热挤压中的变形都属于热变形。2、热变形和冷变

6、形特点比较 1）加工性: 热变形优于冷变形; 2）制件质量：冷变形优于热变形； 3）共同处：都可以提高承载能力。金属的幷推殂枳和各向异住由 于金属压力力口工生产采用 的最初坯料内 部存在杂质，因此在产生塑性变形时，基体金属的 晶粒形状和沿晶界分布的杂质形状都发生了变形，沿着变形方向被拉长，呈纤维形状，这种 结构称为纤维组织。 纤维组织使金属在性能上具有方向性，平行于 纤维方向（纵向）上的塑生和韧片生明显高于垂 直于纤维方向（横向）上的相应性能。金属的 变形越大，纤维组织越明显，4生能的方向4生电 就越明显。色詁浄老秒涵祺0 g X免今利用幷推爼怨方向住拓遵循原则/ 1、使零件所受最大拉应力与纤

7、维方向一致, 最大切应力与纤维方向垂直。 2、使纤维分布与零件的轮廓相符合而不被切 断。3、选择 1）根据材料性能； 2）根据制件复杂程度金属的可变康性厂 1.评定条件 1）金属的塑性 2、影响因素 1）化学成分 3）变形温度 5）应力状态压力加工性2）变形抗力2）金属组织4）变形速度第二节Y% 1.锻造温度范围 2.加热速度(1) 导热性；(2) 截面积大小；(3) 形状复杂程度二、锻造成形工艺自由锻是用冲击力或压力使金属在锻造设 备的上下砧块（或砥铁）间产生塑性变形, 从而获得所需几何形状及內咅卩品质锻件的压力力工方法。自由锻的扌丁击力来自锻锤或手锤，靠人工而不用模来控制金属的变形实际生产

8、中最常用的是徼粗. 拔长. 冲孑C. 错移.扭转等工序。4皋衣CV?CX 二二 rwcM*v 5 rorNo&xN遂%鏗啊华H桝肾家救ZhamQZKou Inktituto Of Aeronautic*! Indualrr Mr*3x: 3? SE; o 0MS2 urarNOMtMNZhamQZKou Inktituto Of Aeronautic*! Indualrr Mr*3innt(5)扭转2、模锻模锻是将口热到锻造温度的金属坯料置于锻模模膛內,使其承受_次或多次冲击力或压力的作用 而被迫流动成型以获得锻件 的压力加工方法o方法分类:锤上模锻、曲柄压力机模锻、 平锻机模锻、摩擦压力机模

9、锻。ZhamQZKou Inktituto Of Aeronautic*! Indualrr Mr*3*l Induatry MnA3in-4rM卷力机上模緻工作濠理压力机上模锻平锻机上模锻工作原理示意图平锻机上模锻点击 开始3.胎模锻月台模锻是介于自由 锻和模锻之间 的一种锻造方法。在自由锻设备上，使用可移 动的胎模生产锻件的锻造方法，称为胎 模锻造方法O胎槿報工作斥意图锻模点击开始各种隈压方法综台比较i7加工方法a使用设备适用 范围甘率卩锻件精度卩模具特点4劳动特点卩1自a由锻a空气锤+蒸汽-空气旺水压机+小型撮件，单件小批生产“中型锻件，单件小批生产Q大型锻件，单件小批生产卩低Q低Q不用

10、模具0塞J胎模锻心*l Induatry MnA3*l Induatry MnA3 (1)选择模锻件的分模面; (2)确定模锻件的机械加工余量及尺寸公差;(3)确定模锻斜度和 (4) 留冲孑C连皮。帶帝冲孔吨皮及他边的槿載件ZhnQZKou Inktituto Of Aeronutc*l Induatry MarAan-nt鍛件分类形状持征P变形工步示例Q主要变形工毎0盘在加平面上的投影为圆 0中墩粗、（预锻、）终济LP形或长度接近宽度的锻类Q件2i陳总坯m直水平面上的投影长度与4?拔长、滚压、（预锻、）.宽度之匕嵌大，轴线是直终船tI izt=i_r v 丄a线、类1琴水平面上的投影长度与1

11、 im ! 、f*Tvj j “拔长、滚压、弯曲崔预.宽度之比较:大，轴线是弯i1 LU-锻、）纟冬锻存曲线*srfnrh -4抜长P类。LJ弯曲夷般第三节祕料的冲层啟形 一、何谓冲压麻形7檢料冲层麻形是利用冲模使檢抖产或今 南或变形的畑工方该，祕料冲层的坯料 4废一嚴小子通纟是虑纟温下进行 的，所皿乂前徐冲层。二、工艺今类今爲工為变形工昏三、板料冲压的特点 1、操作简单，加工效率高； 2、一般不需再进行切削加工，因而节约材 料，节约育皂源消耗； 3、加工质量高，基本不需要后序力口工；4、对工人技术要求低；5、灵活性差。应用 1.较大批量； 2、原始坯料较薄的板材; 3.只能生产薄壁的制件。&

12、舞侑極衣工絮會衣學住埠tern时宾ZhwnQZKou l、ttuto Of AronAutcl Induatrr MnASniorM五、常用冲压方法（一）冲裁与剪切工具。冲床掃冲裁模（专用模具）4剪切卩剪床“刀片（长直刃；圆状刃）2 I工艺 过程直接由刀片分开A适用于敞开性的分离工序卩冲裁件形状尺寸由模具拉来决 定（适于封闭性的分离工序）卩諾抖和冲3 落料：被分离的部分为成品，而留下的部分是废料; 冲孔：被分离的部分为废料，而留下的部分是成品。a）弹性变形阶段b）塑性变形阶段c）剪裂分离阶段冲我过程示意图凸模坯料凹模冲裁 AZho*iQZrou tituto Of Aronutc*l Indu

13、atry MnA3 冲裁间隙凸、凹模间隙不仅严重影响冲裁面的断面品而且影响模寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。只有当间隙合适时，上下裂纹重合一线，冲裁力、卸料力和推件力适中，模才有足够长的寿命O 合理排样排样是指落料件在条料、带料或板料上合理布:排样合理可使废料最少，材料利用率最大。 落料件的排样有两种类型：无搭边排样和有搭边排样。a) 182. 7Hillb)117nm2 c) 112. 63ll：Hd)97.5mn 落料件的排样有两种类型：无搭边排样和有搭 边排样。(-)拉深(拉延、压延) 1、何谓拉深成形？ 拉深成形是在压力机的压力作用下，利用模具 使金属板料产生塑生变形成

14、为开口 空丿件的一种 冲压工艺，不仅能生产锅、盆、壶等各种各样的 日用品，而且在汽车、拖拉机、电器、仪表以及 在航空工业中得到极其广泛的应用。ZhamQZKou Inktituto Of Aeronautic*! Indualrr Mr*3- 3wc 1W398V 5 O3-MC- ?oNoriN 遂%鏗啊*H桝婆家救-（【簾a/导p=w）卒祿丝擦屛=塁蚤（）弯曲过程示惫因,弯曲是将坯料弯成一定角度、一定曲率而 形成定形状了牛的 Hr序弯曲时的歼痣方向凸模 坯料 -凹模弯曲工艺要素模具角度模具/、do翻边()层筋胀形ZhamQZKou Inktituto Of Aeronautic*! Indualrr Mr*3 1.简单冲模 2.连续冲模 3.复合冲模态战彬金属圧力加工ZhamQZKou Inktituto Of Aeronautic*! Indualrr Mr*3ckl lndutrv M an*nininl(2)轧制板材车J制态战彬金属圧力加工态战彬金属圧力加工棒材车JZhamQZKo