《塑性成形理论》PPT课件.ppt

1、金属塑性成形工艺,本章重点 金属塑性成形的理论； 掌握常用金属的塑性成形工艺； 掌握薄板冲压成形工艺,第三篇 金属塑性成形,本章内容,金属塑性成形概述 金属的塑性变形（塑性成形理论） 锻造工艺 板料冲压 锻造及冲压零件的结构工艺性 塑性成形新工艺简介,又称为压力加工,金属坯料,外力,塑性变形,产生,改变形状,改变尺寸,改善性能,达到,毛坯 零件,得到,一、金属塑性成形（压力加工,概 述,5模型锻造,二、塑性成形的基本生产方式,1轧制,2挤压,3拉拔,4自由锻造,6板料冲压,1）轧制：金属坯料在2个回转棍之间受压变形,轧制产品截面形状,轧钢机,轧制钢材的设备称为轧钢机。轧钢机由轧辊、组装轧辊用的

2、机架、使上下轧辊旋转的齿轮变速箱、电动机等部分组成，此外还有连接用的中间接轴和联轴节等部件,轧钢机,轧钢机,2）挤压 使金属坯料从挤压模孔挤出而成形为各种型材、管材、零件等。 挤压的方法：正挤压、反挤压、复合挤压、径向挤压,3）拉拔 将金属坯料从拉模的模孔中拉出而成形为各种线材、薄壁管材、特殊截面型材等,4）锻造 将金属坯料置于上下砧或锻模内，用冲击力或压力使金属成形为各种型材和锻件等 锻造的种类有： 自由锻、模锻、胎模锻,4）冲压 利用冲模将金属板料切离或变形为各种冲压件,1）零件大小不受限制；2）生产批量不受限制,三、塑性成形（压力加工）的特点,1力学性能高,1）组织致密； 2）晶粒细化；

3、 3）压合铸造缺陷； 4）使纤维组织合理分布,2节约材料,1）力学性能高，承载能力提高； 2）减少零件制造中的金属消耗（与切削加工相比,3生产率高,4适用范围广,1 金属的塑性成形原理,各种压力加工方法，都是通过对金属材料施加外力，使之产生塑性变形来实现的。单晶体的塑性变形形式主要有滑移和孪晶两种,第一章 金属塑性成形工艺基础,一、金属塑性变形的实质,1.单晶体的塑性变形,1）滑移,晶体的一部分相对一部分沿一定的晶面发生相对滑动,2）孪晶,晶体的一部分相对一部分沿一定的晶面发生相对转动,2. 多晶体的塑性变形,晶内变形,晶间变形,滑移,孪晶,滑动,转动,多晶体塑性变形的实质,晶粒内部发生滑移和

4、孪晶；同时晶粒之间发生滑移和转动,二、塑性变形后金属的组织和性能,1.冷变形及其影响,1）组织变化的特征,晶粒沿变形最大方向伸长,晶格与晶粒均发生畸变,晶粒间产生碎晶,2）性能变化的特征,加工硬化,随着变形程度的增加，其强度和硬度不断提高，塑性和韧性不断下降,有利：强化金属材料,不利：进一步的塑性变形带来困难,2. 回复 即将冷成形后的金属加热至一定温度后，使原子恢复到平衡位置，晶内残余应力大大减小的现象。 生产中常利用回复消除加工硬化后工件的残余内应力,T回 = （0.250.3）T熔,3. 再结晶即塑性变形后金属被拉长的晶粒重新生核、结晶，变为等轴晶粒的现象,T再 = （0.350.4）T

5、熔,T再,冷变形,热变形,K,K,4 . 热变形及其影响,1）不产生加工硬化,2）使组织得到改善，提高了力学性能,细化晶粒,压合了铸造缺陷,3）形成纤维组织,组织致密,5 . 纤维组织,1）在平行于纤维组织的方向上：材料的抗拉强度提高,2）在垂直于纤维组织的方向上：材料的抗剪强度提高,2 金属塑性成形工艺基础,一、金属的可锻性,是金属材料在压力加工时成形的难易程度,1 . 可锻性的衡量指标,1）塑性,2）变形抗力,材料的塑性越好，其可锻性越好,材料的变形抗力越小，其可锻性越好,2 . 影响可锻性的因素,1）金属的本质,化学成分：Me越低，材料的可锻性越好,组织状态：纯金属和固溶体具有良好的可锻

6、性,2）变形条件,变形温度,应力状态,变形速度,T温越高，材料的可锻性越好,V变越小，材料的可锻性越好,三向压应力 塑性最好、变形抗力最大,三向拉应力 塑性最差,三、金属的变形规律,1. 体积不变定律,2. 最小阻力定律,二、锻造温度范围,始锻温度,终锻温度,过热、过烧 缺陷,加工硬化,45: 1200800,1.体积不变条件（定律）： 由于塑性变形时金属密度变化很小，所以可以认为变形前后的体积相等实际上在变形中有微小变化。气孔、缩松被压合；氧化及耗损等。 运用此定律，便于估算坯料体积、质量及坯料在各工序中的尺寸,2. 最小阻力定律 Least Resistance,在变形过程中，如果金属质点

7、有可能向各个不同方向移动，则每一质点将沿着阻力最小方向移动 。 质点流动阻力最小方向是通过该质点指向金属变形部分周边的法线方向。 应用： 确定金属变形中质点的移动方向 控制金属坯料变形的流动方位 降低能耗，提高生产率,何谓塑性变形？ 塑性变形的实质是什么,铅在20 C ，钨在1100C 时的塑性变形各属于哪种变形？为什么？ 铅的熔点327C ，钨的熔点3380C,纤维组织是怎样形成的？它对材料的力学性能有何影响,试分析用棒料切削加工成形和用棒料冷镦成形制造六角螺拴的力学性能有何不同,第二章 金属的塑性成形方法,2-1 自由锻造,一、自由锻设备,锻锤,压力机,空气锤,蒸汽空气锤,水压机,油压机,

8、65750Kg 40Kg以下,630Kg5T 1.5T以下,落下部分总重量 = 活塞+锤头+锤杆,滑块运动到下始点时所产生的最大压力,锻锤吨位,压力机吨位,液压机,液压机产生静压力使金属坯料变形。 目前大型水压机可达万吨以上，能锻造300吨的锻件。由于静压力作用时间长，容易达到较大的锻透深度，故液压机锻造可获得整个断面为细晶粒组织的锻件。液压机是大型锻件的唯一成形设备，大型先进液压机的生产常标志着一个国家工业技术水平发达的程度。另外，液压机工作平稳，金属变形过程中无振动，噪音小，劳动条件较好。但液压机设备庞大、造价高,中国二重,16000吨,世界最大的1.65万吨自由锻造油压机,上海重型机器厂

9、,自由锻优点,1. 使用的工具简单，通用 2. 生产准备周期短，灵活性大，所以使用范围广，特别适用于单件或小批量生产 3. 自由锻是大型件唯一的锻造方法,自由锻缺点,1. 生产效率低，对工人的技艺要求高，劳动强度大 2. 锻件精度差，后期机械加工量大,二、自由锻基本工序,工序 基本工序，辅助工序和修整工序,1. 基本工序：是金属坯料实现较大变形以获得铸件所需的基本形状和尺寸的工序 包括- 镦粗，拔长，冲孔，弯曲，扭转和错移等,2. 辅助工序：是为基本工序操作方便而进行的预先变形工序。如压钳口，压钢锭棱边，切肩等,3. 修整工序：是用以减少锻件表面缺陷的工序,二、自由锻基本工序,基本工序 完成锻

10、件基本变形和成形的工序,H,S,使坯料的高度减小，横截面积增大,3. 冲孔,4. 弯曲,1. 礅粗,2. 拔长,S,L,使坯料的横截面积减小，长度增大,在坯料上冲出通孔或是盲孔,可取断面比锻件稍大的坯料，先拔长不弯曲的部分到锻件所要求的断面积，然后弯曲成形,5. 扭转，6. 切割，7. 位移，8. 锻焊,三、自由锻工艺规程的制定,1. 锻件图的绘制,1）机械加工余量,2）公差,3）敷料,2. 坯料重量和尺寸的计算,G坯 = （1+k）G锻,G坯 = G锻+G料头+G芯料+G烧损,K 消耗系数,1/31/4）余量,1.25H/D2.5,D为直径（mm)，H为高度(mm,4 . 锻造工序的选择,轴

11、、杆类零件：镦粗、拔长,盘类、环类零件：镦粗（拔长及镦粗）、 冲孔（芯轴上扩孔,筒类零件：镦粗、冲孔、在芯轴上拔长,3 . 选择标准的坯料,镦粗防弯控制条件，薄盘夹持控制条件,5 . 锻造设备的选择,6 . 确定坯料加热，冷却和热处理,8 . 填写工艺卡,四、自由锻件结构工艺性,1. 避免斜面和锥度,2. 避免曲面相交,3. 避免加强筋和凸台,4. 采用组合工艺,根据锻件的尺寸、形状、材料，重量等条件来选择设备种类及其规格，既保证锻透工件、有较高的生产率，又不浪费动力，并使操作方便,7 . 确定工时,自由锻件的结构工艺性,避免锥体和斜面结构,几何体间的交接处 不应形成空间曲线,自由锻件的结构工

12、艺性,自由锻件上不应设计 出加强筋、凸台、工字形截面,截面变化大的锻件， 采用组合连接,2-2 模型锻造,模型锻造 将金属坯料放在具有一定形状的模锻模膛 内受压、变形，获得锻件的方法,特点,1）生产率高,2）锻件的尺寸精度和表面质量高,3）材料利用率高,4）可锻造形状较复杂的零件,5）模具成本高、设备昂贵,6）锻件不能任意大。一般不得超过150kg,一、锤上模锻,一）锤上模锻设备,蒸汽空气模锻捶,蒸汽空气模锻捶,锤上模锻一般选用1-16吨的蒸汽-空气模锻锤。锻模制作成带燕尾的上下两半模，上下模分别用楔铁紧固在锤头和模垫上,二）锻模结构,锻模,模膛,飞边槽,桥部,仓部,形成锻件基本形状和尺寸的空

13、腔,容纳多余的金属,增加金属流动的阻力，促使金属充满模膛,锤头,上模,飞边槽,下模,模垫,紧固楔铁,紧固楔铁,紧固楔铁,模膛（型槽,分型面,三）模膛的分类,模膛,模锻模膛,制坯模膛,终锻模膛,预锻模膛,延伸模膛,滚压模膛,弯曲模膛,切断模膛,开式模膛,闭式模膛,1）锻模结构与模膛 锻模一般由上模和下模两部分组成，上下合拢形成内部模膛。 模膛按其功用不同分为制坯模膛、预锻模膛和终锻模膛。 制坯模膛：拔长、滚圆、弯曲切断以及镦粗、击匾等。 预锻模膛：使坯料接近锻件的形状和尺寸，有利于坯料最终成形，并减少终端模膛磨损。 终端模膛：用来完成锻件的最终成形,2）锻模模膛的功用,a）预锻模膛,预锻模膛的作

14、用是：使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸，终锻时，金属容易充满终锻模膛。同时减少了终锻模膛的磨损，以延长锻模的使用寿命,预锻模膛和终锻模膛的区别是前者的圆角和斜度较大，没有飞边槽,b）终锻模膛,使坯料最后变形到锻件所要求的形状和尺寸，因此它的形状应和锻件的形状相同,沿模膛四周有飞边槽，用以增加金属从模膛中流出的阻力，促使金属充满模膛，同时容纳多余的金属。 终锻后在孔内留下一薄层金属，称为冲孔连皮,c）制坯模膛,拔长模膛用来减小坯料某部分的横截面积，以增加该部分的长度,c）制坯模膛,滚压模膛用来减小坯料某部分的横截面积，以增大另一部分的横截面积。主要是使金属按模锻件形状来分布,弯曲模膛对于弯曲的

15、杆类模锻件，需用弯曲模膛来弯曲坯料,切断模膛上模与下模的角部组成的一对刀口，用来切断金属,四）锻模工艺规程的制定,1. 绘制锻件图,1）分模面的选择,分模面应选在锻件的最大截面处,分模面的选择应使模膛浅而对称,分模面的选择应使锻件上所加敷料最少,分模面应最好是平直面,2)确定加工余量、公差和敷料,加工余量：14mm,公差：0.33mm,3）设计模锻斜度,外壁斜度：57 0,内壁斜度：712 0,4）设计模锻圆角,外圆角：r = 1.512mm,内圆角：R=（23）r,5）确定冲孔连皮,锻件上直径小于25mm的孔，一般不锻出，或只压出球形凹穴。大于25mm的通孔，也不能直接模锻出通孔，而必须在孔

16、内保留一层连皮,2. 确定模锻工序,1）基本工序,2）修正工序,切边,冲孔,校正,热处理,清理,五）模锻件结构工艺性,1. 易于从锻模中取出锻件,2. 零件的外形应力求简单、对称、平直,3. 避免薄壁、高筋、凸起等结构,4. 避免设计深孔、多孔结构,5. 采用锻焊组合工艺,二、胎模锻造,利用自由锻设备在活动模具上生产模锻件的方法,1. 扣模,2. 筒模,3. 合模,1、特点 （1）与自由锻相比，模锻件的形状较为复杂，尺寸精确，生产效率高。 （2）与模锻相比，可利用自由锻设备组织生产，胎模制造成本低,2、胎模的种类 按胎模的结构特点分为扣模、弯曲模、套筒模和合模等。 （1）扣模：分单扣模和双扣模

17、两种,2）弯曲模：由上、下模组成,3）套筒模：适合生产饼类锻件,4）合模： 由上下模组成，并有导销或导锁定位,应用：没有模锻设备的中、小型锻件的批量生产,3 板料冲压,利用冲模对金属板料施加压力，使其产生分离或变形获 得所需零件的工艺方法,冷冲压,t 8 mm,拖拉机：400多个,三米收割机：1000多个,一、冲压设备,1. 剪床,2. 冲床,下料设备,1）斜刃剪,2）平刃剪,3）圆盘剪,冲压设备,1）开式冲床,2）闭式冲床,冷冲压的特点,1）可生产形状复杂的零件、零件精度高、表面粗糙度低、互换性好。零件的强度高、刚度好。 （2）材料的利用率高，一般可达7080%。 （3）适应性强，金属及非金

18、属均可用冲压方法加工。零件可大可小。 （4）生产率高，每分钟可冲压小件数千件，易实现机械化和自动化。 （5）模具结构复杂、制造成本高,二、冲压基本工序及变形特点,一）分离工序,使坯料的一部分相对另一部分产生分离的工序,冲孔、落料、修正、剪切、切边等,1. 冲裁（落料、冲孔区别,1）冲裁的变形过程,弹性变形阶段,塑性变形阶段,断裂、分离阶段,使坯料沿封闭轮廓分离的工序,2）冲裁模设计及冲裁工艺特点,凸凹模要具有锋利的刃口,凸凹模间隙要合理,Z = （5%10%）t,凸凹模间隙对冲裁件质量的影响,凸凹模刃口尺寸要正确,落料：以凹模为设计基准,D凹 = d落,D凸= D凹 - Z,D凸 = d孔,D

19、凹 = D凸 + Z,冲孔：以凸模为设计基准,排样要合理,排样：冲裁件在板料上的布置方式,有接边排样,少无接边排样,3）冲裁力,k 安全系数（1.3,L 冲裁件周边长度（mm,坯料的抗剪强度（N/mm2,t 坯料厚度（mm,N,2 . 修正,利用修正模沿冲裁件外缘或 内孔刮削一薄层金属，切掉 剪裂带和毛刺。提高其尺寸 精度降低表面粗糙度,IT9-IT7 Ra = 1.6-0.8 m,二）变形工序,使坯料的一部分相对一部分产生位移而不被破坏的工序,拉深、弯曲、翻边、成形等,1 . 拉深,使坯料在凸模的作用下压入凹模， 获得空心体零件的冲压工序,1）拉深变形过程,2）拉深废品,拉裂（拉穿,起皱,3

20、）拉深模设计及工艺特点,凸凹模的工作部分必须具有一定的圆角,r凹=10t r凸=（0.6-1）r凹,凸凹模间隙要合理,Z =（1.1-1.2）t,Z 单边间隙,控制拉深系数（m,m = d/D =（0.5-0.8,D=100,d=20；h=40,d1=55,d2=32,32/55=0.58,d3=20,20/32=0.628,设置压边圈,涂润滑油,2. 弯曲,将平直板料弯成一定的 角度或圆弧的工序,1）弯曲的变形特点,变形区域主要在圆角部位,外层金属受拉应力，内层金属受压应力,2）弯曲缺陷,弯裂,3）弯曲工艺特点,弯曲半径 rrmin=（0.25-1）t,毛刺应位于内侧,弯曲线应尽量与坯料纤维

21、方向垂直,“回弹”问题,a）设计补偿角,b）对工件进行退火,c）设计加强筋,胀形主要用于平板毛坯的局部胀形（或叫起伏成形），如压制凹坑，加强筋，起伏形的花纹及标记等。另外，管类毛坯的胀形（如波纹管）、平板毛坯的拉形等，均属胀形工艺。 变形区板料的成形主要通过减薄壁厚，增大局部表面积来实现,1.胀形,管坯胀形 1凸模； 2凹模；3坯料； 4橡胶；5外套,3. 胀形、翻边、旋压,翻边是在坯料的平面部分或曲面部分上使板料沿一定的曲率翻成竖立边缘的冲压成形方法。分内孔翻边和外缘翻边两种,2.翻边,翻边筒,其允许值用翻边系数K0来衡量： K0=d0d,旋压的基本要点是： (1)合理的转速; (2)合理的

22、过渡形状; (3)合理加力,3.旋压,旋压,原理：工作时先将冲裁后的坯料用顶柱1压在模型3的端部。模型通常固定在旋转卡盘上。推动压杆2使坯料在压力作用下变形，最后获得与模型形状一样的成品。 特点：这种工艺方法不需要复杂的冲模，变形力较小，但生产率较低。 应用：目前，除一般中小批量生产采用此种工艺外，某些厚板件和大型容器(锅炉、化工用的巨型罐等)的封头也采用旋压成形,三、冲模的分类及结构,1. 简单冲模,2. 连续冲模,3. 复合冲模,冲床在一次行程中只完成一个冲压工序,冲床在一次行程中在不同的工位同时只完成两个以上的 冲压工序,冲床在一次行程中在同一工位同时完成两个以上的冲压 工序,1.简单冲

23、模,在冲床的一次冲程中只完成一个工序的冲模，称为简单冲模。模具简单，造价低,冲模的分类和构造,简单冲模,冲床的一次冲程中，在模具不同部位上同时完成数道冲压工序的模具，称为连续模。生产率高，要求定位精度高,2. 连续冲模（级进模,连续冲模,冲床的一次冲程中，在模具同一部位上同时完成数道冲压工序的模具，称为复合模。精度高，模具复杂,3. 复合冲模,落料拉伸复合冲模,拉伸件,四、冲压件结构工艺性,1. 冲压方法对结构工艺性的要求,1）对冲裁件的要求,冲裁件的形状应力求简单、对称，有利于材料的合理利用,应避免细长槽和细长臂结构,不合理,冲裁件的内外转角处，应尽量避免尖角,冲裁件最小圆角半径,冲裁件孔的

24、尺寸,为避免工件变形，孔间距、孔边距、外缘凸出和凹进的尺寸都不能太小；冲孔时，孔的尺寸也不能太小,2）对弯曲件的要求,弯曲件的形状应力求简单、对称，并考虑材料纤维方向,弯曲半径不能小于材料允许的最小弯曲半径,弯曲高度H2t,带孔件的弯曲,3）对拉深件的要求,拉伸件的形状应力求简单、对称，并不宜太高,拉深件的圆角半径应满足：rdt、R 2t,2. 改进结构可简化工艺及节省材料,1）采用冲焊结构,2）采用冲口工艺,3）尽量简化冲压件的结构,落料不超过IT10，冲孔不超过IT9，弯曲不超过IT9IT10。 拉深件高度尺寸精度为IT8IT9，经整形工序后尺寸精度达IT6IT7。拉深件直径尺寸精度为IT

25、9IT10,五、 拟订冲压工艺方案,1.选择冲压基本工序,冲压基本工序的选择，主要是根据冲压件的形状、尺寸、公差及生产批量确定的。 (1)剪裁和冲裁 剪裁与冲裁都能实现板料的分离。 (2)弯曲 (3)拉深,3 冲压件的精度和表面质量,1) 对于有孔或有切口的平板零件，当采用单工序模冲裁时，一般应先落料，后冲孔（或切口）；当采用连续模冲裁时，则应先冲孔（或切口）后落料。 (2) 对于多角弯曲件，当采用简单弯模分次弯曲成形时，应先弯外角，后弯内角。对于孔位于变形区（或靠近变形区）或孔与基准面有较高的要求时，必须先弯曲，后冲孔。否则，都应先冲孔，后弯曲。 (3)对于旋转体复杂拉深件，一般是由大到小的

26、顺序进行拉深，或先拉深大尺寸的外形，后拉深小尺寸的内形；对于非旋转体复杂拉深件，则应先拉深小尺寸的内形，后拉深大尺寸的外形。 (4) 对于有孔或缺口的拉深件，一般应先拉深，后冲孔（或缺口）。对于带底孔的拉深件，有时为了减少拉深次数，当孔径要求不高时，可先冲孔，后拉深。当底孔要求较高时，一般应先拉深后冲孔，也可先冲孔，后拉深，再冲切底孔边缘达到要求。 (5)校平、整形、切边工序，应分别安排在冲裁、弯曲拉深之后进行,2、确定冲压工序的顺序与数目,六、 确定模具类型与结构形式,根据确定的冲压工艺方案选用冲模类型，并进一步确定各零件、部件的具体结构形式,七、 选择冲压设备,根据冲压工序的性质选定设备类

27、型，根据冲压工序所需冲压力和模具尺寸的大小来选定冲压设备的技术规格,八、 编写冲压工艺文件,思 考 题,1. 冲下列零件时，应采用哪些冲压工序？饭盒；煤气罐封头；脸盆；硬币,2.如何利用弯曲回弹现象设计弯曲模，使工件得到准确的弯曲角度,思 考 题,1用50冲孔模具来生产50落料件能否保证冲压件的精度？为什么,答：不能保证冲压件的精度，落料件的直径大于50mm。因为凹模的尺寸决定落料件尺寸，此题中使用的凸模直径为50mm，而凹模的直径为50+Z mm（Z为凸凹模之间的间隙），所以落料件的直径大于50mm,思 考 题,2.用2501.5板料能否一次拉深直径为50的拉深件？应采取哪些措施才能保证正常

28、生产,答：因为：（m为拉深系数） m = d/D =50/250=0.25（0.5-0.8）所以此件不能一次拉深成形。 应采取的措施是：多次拉深（可安排45次）；多次拉深后，对工件进行退火处理，保证足够的塑性；加润滑剂，来减少摩擦阻力,思 考 题,圆孔翻边件的凸缘高度尺寸较大而一次翻边实现不了时，应采取什么措施,措施1：首先将坯料拉深成形，然后将底部冲孔，最后将底部内缘金属翻边形成凸缘。 措施2：首先将坯料拉深成形，然后切掉底部金属,思 考 题,分析如图所示冲压件结构是否合理？应怎样改进？其生产的主要工序是什么？（板厚为15mm,答： 落料； 冲底板的二孔； 弯曲； 冲立壁的二孔,4 金属的塑

29、性成形新工艺,4.1 零件的挤压 4.2 零件的轧制 4.3 液态模锻 4.4 精密模锻 4.5 粉末锻造 4.6 超塑性成形 4.7 高能高速成形,4.1 零件的挤压,挤压是施加强大压力作用于模具，迫使放在模具内的金属坯料产生定向塑性变形并从模孔中挤出，从而获得所需零件或半成品的加工方法,零件挤压的类型,1、正挤压 金属流动方向与凸模运动方向相同,2、反挤压 金属流动方向与凸模运动方向相反,3、复合挤压 挤压过程中，坯料上一部分金属的流动方向与凸模运动方向相同，而另一部分金属流动方向与凸模运动方向相反,4、径向挤压 金属运动方向与凸模运动方向成90,挤压又可按坯料的挤压温度不同分为：热挤压、

30、冷挤压和温挤压,1) 热挤压：挤压时，坯料变形的温度高于再结晶温度，与锻造温度相同。 特点：热挤压中，金属的变形抗力小，允许的变形程度较大，生产率高。但产品表面较粗糙。 应用：热挤压广泛地应用于冶金部门，生产铝、铜、镁及其合金的型材和管材等。目前也越来越多地用于机器零件和毛坯的生产,2) 冷挤压 挤压时坯料变形的温度低于再结晶温度，经常是在室温下,特点：冷挤压中，金属的变形抗力较大，变形程度不宜过大。 变形后的金属，其内部组织为冷变形强化组织，故产品的强度高，且产品的表面较光洁。 应用：图3-68所示为纯铁底座零件，长期以来是采用切削加工方法制造，工序多。改用冷挤压成形后，一次挤压成形，尺寸精

31、度完全符合设计要求，表面粗糙度值为Ra1.40.8 m,3) 温挤压 温挤压时金属坯料变形的温度介于室温和再结晶温度之间(100800,特点： 与热挤压相比，坯料氧化脱碳少，表面粗糙度值低，产品尺寸精度较高。 与冷挤压相比，变形抗力低，增大了每个工序的变形程度，提高了模具的寿命，扩大了冷挤压产品材料的品种。 温挤压产品的表面粗糙度值可达Ra6.33.2m。 应用： 适合于挤压中碳钢和合金钢件,如电机不锈钢接头外壳(图369)，若采用冷挤压制作，需经多次挤压才能完成。现采用温挤压成形(变形温度360)，只需两次挤压即可成形。 其过程为：第一次用复合挤压将21 mm处的尾部挤出， 第二次用正挤压，

32、即可获得平底工件,零件挤压工艺具特点： (1) 挤压时金属坯料处于三向受压状态，可提高金属坯料的塑性，因而适合于挤压的材料品种多，如非铁金属、碳钢、合金钢、不锈钢及工业纯铁等。在一定的变形量下，某些高碳钢、轴承钢，甚至高速钢等也可进行挤压。 (2) 可制出形状复杂、深孔、薄壁和异型断面的零件。 (3) 挤压零件的精度可达IT7IT6，表面粗糙度值可达Ra3.20.4m，从而可达到少、无屑加工的目的。 (4) 挤压变形后，零件内部的纤维组织基本上是沿零件外形分布而不被切断，从而提高了零件的力学性能。 (5) 节省原材料。其材料利用率可达70，生产率也较高，比其它锻造方法提高几倍 设备：挤压是在专

33、用挤压机(有液压式、曲轴式、肘杆式等)上进行的，也可在适当改造后的通用曲柄压力机或摩擦压力机上进行,4.2 零件的轧制,设备结构简单，吨位小。 劳动条件好，易于实现机械化和自动化，生产率高。 轧制时模具可用价廉的球墨铸铁或冷硬铸铁来制造，节约贵重的模具钢材，加工也较容易。 锻件质量好。 材料利用率高，可达到90以上，即达到少切屑，甚至无切屑,零件轧制的特点,借助于旋转的轧辊与金属接触摩擦，依靠摩擦力将金属咬人轧辊缝隙间，再在轧辊的压力作用下，使金属在长、宽、高三个方向上完成塑性变形的过程,辊锻轧制是使坯料通过装有弧形模块的一对作相反旋转的轧辊，受压变形的生产方法(图370)。 辊锻轧制既可作为

34、模锻前的制坯工序，也可直接辊锻工件。目前，成形辊锻适用生产如下三种类型的锻件： (1) 扁断面的长杆件：如板手、活动扳手、链环等。 (2) 带有不变形头部、而沿长度方向横截面面积递减的锻件：如叶片等。叶片辊锻成形与铣削成形相比，材料利用率提高4倍，生产率提高2.5倍，且叶片质量好。 (3)连杆件：用辊锻工艺锻制连杆生产率高，工艺过程得以简化，但需进行后续的精整工艺,一、纵轧,纵轧是轧辊轴线与坯料轴线互相垂直的轧制方法。 包括各种型材轧制和辊锻轧制等,1)辗环轧制 它是用来扩大环形坯料的内外直径，获得各种环状零件的轧制方法,驱动辊 1由电机带动旋转，利用摩擦力使坯料5在驱动辊和芯辊2之间受压变形

35、。驱动辊还可由油缸推动作上下移动。改变1、2两辊间的距离，使坯料厚度逐渐变小，而直径得到扩大。导向辊3用以保持正确运送坯料。信号辊4用来控制环件直径。坯料变形到与辊4接触，信号辊立即发出信号，使辊1停止工作,这种方法生产的环类件呈各种形状，如火车轮箍、轴承座圈、齿轮及法兰等,二、横轧 轧辊轴线与坯料轴线互相平行的轧制方法,2) 齿轮轧制 采用热横轧可制造出直齿轮和斜齿轮(图3-72) 这是一种无屑或少屑加工齿轮的新工艺,轧制前将坯料加热，然后将带有齿形的轧轮1 作径向进给，迫使轧轮与坯料 2对辗，这样坯料上的一部分金属受压形成齿谷，相邻部分的金属被轧轮齿部“反挤”而上升，形成齿顶,三、斜轧,斜

36、轧亦称螺旋斜轧。它是轧辊轴线与坯料轴线相交一定角度的轧制方法(图3-73)。 如钢球轧制、周期轧制、冷轧丝杠等,螺旋斜轧采用两个带有螺旋型槽的轧辊，互相交叉成一定角度，并做同方向旋转，使坯料在轧辊间既绕自身轴线转动，又向前进。与此同时受压变形获得所需产品。 产品形状由型槽决定，轧制过程连续进行,四、楔横轧,带有楔形模具的两(或三个)轧辊，以相同的方向旋转，棒料在它的作用下反向旋转的轧制，称为楔横轧(图3-74,楔横轧的变形过程，主要是靠两个楔形凸块压缩坯料，使坯料径向尺寸减小，长度增加。 楔形凸块展开后如图3-75所示,楔形凸块由三部分组成，即楔人部分、展宽部分和精整部分。 轧制时楔入部分首先

37、与坯料接触，将坯料压出环形槽，称为楔入过程。 然后楔形凸块上展宽部分的侧面把环形槽逐渐扩展，使变形部分的宽度增加(展宽部分)。 达到所需宽度后，由楔形凸块上的第三部分对轧件进行精整,轧件变形过程,楔横轧有如下优点： 生产率高：每台轧机每小时可生产数百甚至上千个锻件； 产品精度高：采用高刚度轧机或冷轧时，可达到无屑加工要求； 设备投资少，模具寿命高。 生产中无冲击，噪声小，易于实现机械化与自动化。 应用： 目前，楔横轧在我国发展很快，主要用于大批量生产阶梯轴、锥形轴等对称形零件或毛坯,麻花钻,丝杠,轧制示例,精密模锻是在模锻设备上锻造出形状复杂、锻件精度高的模锻工艺。如精密模锻伞齿轮，其齿形部分

38、可直接锻出而不必再经切削加工。模锻件尺寸精度可达IT12IT15，表面粗糙度为Ra3.21.6,精密模锻工艺过程,先将原始坯料普通模锻成中间坯料再对中间坯料进行严格的清理，除去氧化皮或缺陷最后采用无氧化或少氧化加热后精锻(如图,4.3 精密模锻,需要精确计算原始坯料的尺寸，严格按坯料质量下料。 需要精细清理坯料表面，除净坯料表面的氧化皮、脱碳层及其它缺陷等。 应采用无氧化或少氧化加热法，尽量减少坯料表面形成的氧化皮。 精密模锻的锻件精度很大程度上取决于锻模的加工精度。为排除模膛中的气体，减小金属流动阻力，使金属更好地充满模膛，在凹模上应开有排气小孔。 模锻时要很好地进行润滑和冷却锻模。 精密模锻一般都在刚度大、精度高的模锻设备上进行。如曲柄压力机、摩擦压力机或高速锤等,精密模锻工艺特点,