第09章塑性加工20110515

1、铁路车辆锻件冲压件哈工大，王仲仁教授王仲仁. 1977年在哈尔滨工业大学学报发表论文： 试谈压力加工中的成形规律兼评古布金的“最小阻力定律”：最早对最小阻力定律 提出质疑；1979年在锻压技术发表：论塑性加工中应变应力顺序对应规律兼评古布金的最小阻力定律 ，正式提出“应变应力顺序对应规律”陈家民. 1980年在东北工学院学报发表论文： “最小阻力定律”是普遍规律吗? 通过矩形件镦粗实验和分析,证明“最小阻力定律”不是普遍规律 陈森灿.清华大学，1981年在锻压技术发表论文： 关于塑性加工中的成形规律评“最小阻力定律”和“应变顺序与应力顺序相对应规律” ：指出“最小阻力定律”在塑性成形工艺中的作

2、用不足;对王仲仁提出的“应变顺序与应力顺序相对应规律”及其理论证明和实用意义提出了一些不同看法。姜奎华.武汉理工大学，2004年在塑性工程学报发表论文：应力应变顺序对应规律及其学术意义. 大功率低速船用柴油机半组合式曲轴 560吨加氢反应器筒体 4吨拱式自由锻电液锤上重，世界最大的 1.65万吨自由锻液压机(强调:锻件图中的双点划线!) 线上：锻件尺寸和公差；线下：零件尺寸加括号齿轮毛坯的自由锻造工艺过程如下图示 避免锥形和楔形； 少用空间相贯线； 肋筋凸台不能锻； 遇繁化简再组合。 分模面选定原则：（1）定在最大截面处；（a-a无法出模）（2）错模现象易检查； （c-c不易查错模）（3）利于

3、充型好出模； （b-b充型难）（4）减少余块省工料；（5）平面分型易制造。 d-d面较合理 图示为榔头锻件的胎模锻过程。 （三）模锻件结构工艺性（三）模锻件结构工艺性 1. 必须有合理的分模面，以保证锻件容易取出，必须有合理的分模面，以保证锻件容易取出，敷料少，易制模。敷料少，易制模。 2. 模锻件表面质量好，非配合面不考虑加工。模锻件表面质量好，非配合面不考虑加工。 3. 为易于充模，零件外形力求简单、平直、对为易于充模，零件外形力求简单、平直、对称。称。 4. 设计时尽量避免深孔和多孔结构。设计时尽量避免深孔和多孔结构。 5. 有些情况应考虑组合工艺。有些情况应考虑组合工艺。（1）合理分模

4、是关键； （2）锻模斜度要考虑；（3）相交面处用圆角； （4）平直对称又简单；（5）高筋薄壁是麻烦； （6）多孔深孔要回避；（7）锻焊组合巧用劲。冲压常用设备：剪床和冲床等。冲压常用设备：剪床和冲床等。 剪床为冲床备料，将板料切成条料；剪床为冲床备料，将板料切成条料；而冲压加工主要在各类冲床上进行。而冲压加工主要在各类冲床上进行。数控剪床成形工序是使板料发生塑性变形，以获得规定形状工件的工序。主要包括弯曲和拉深、收口与翻边等。 1.弯曲：是将板料、型材或管材在弯矩作用下弯成一定角度的工序。 弯曲时，材料内侧受压，外侧受拉；塑性变形集中在与凸模接触的狭窄区域内坯料越厚，内弯曲半径越小，则压缩及拉

5、伸应力越大，越容易弯裂 防裂措施：选用塑性好的材料；限制最小弯曲半径；使弯曲方向与坯料流线方向一致，防止坯料表面的划伤，以免产生应力集中 1）弯曲变形特点）弯曲变形特点 变形区域主要在变形区域主要在圆角部位；圆角部位； 外层金属受拉应力，外层金属受拉应力，内层金属受压应力。内层金属受压应力。2 2）弯曲缺陷：弯裂）弯曲缺陷：弯裂. .坯料越厚，内弯曲半径越小，则压缩及拉坯料越厚，内弯曲半径越小，则压缩及拉伸应力越大，越容易弯裂伸应力越大，越容易弯裂. .3)3)防裂措施：选用塑性好的材料；限制最小弯曲半径；使弯曲防裂措施：选用塑性好的材料；限制最小弯曲半径；使弯曲方向与坯料流线方向一致，防止坯

6、料表面的划伤，以免产生应方向与坯料流线方向一致，防止坯料表面的划伤，以免产生应力集中力集中3）弯曲工艺特点）弯曲工艺特点弯曲半径弯曲半径 rrmin=（0.25-1）t ； 毛刺应位于内侧；毛刺应位于内侧； 弯曲线应尽量与坯料纤维方向弯曲线应尽量与坯料纤维方向垂直；垂直； “回弹回弹”问题问题钟志华和他的棱形概念车，湖南大学校长，2005年12月当选中国工程院院士。主要成就 “薄板冲压工艺与模具设计理论、计算方法和关键技术及在车身制造中的应用” 3.3.胀形胀形: : 使局部坯料厚度变薄形成零件的工序使局部坯料厚度变薄形成零件的工序 (1)平板坯料胀形平板坯料胀形 (2)管坯胀形管坯胀形(3)

7、球体胀形球体胀形 (4)拉形拉形4.翻边：将工件外缘或内孔翻起一定高度。翻边：将工件外缘或内孔翻起一定高度。例例:圆孔翻边过程圆孔翻边过程4.翻边：将工件外缘或内孔翻起一定高度。翻边：将工件外缘或内孔翻起一定高度。例例:圆孔翻边过程圆孔翻边过程外缘翻边外缘翻边：和拉深过程相似；：和拉深过程相似；内孔翻边内孔翻边：孔径扩大，同时弯出筒形边的冲压：孔径扩大，同时弯出筒形边的冲压工艺。注意翻边高度不能太大，否则需多次翻工艺。注意翻边高度不能太大，否则需多次翻边，且中间要进行退火。边，且中间要进行退火。三、冲压模具三、冲压模具1.简单冲模简单冲模 2.连续冲模连续冲模 3.复合冲模复合冲模四、冲压件的

8、结构工艺性四、冲压件的结构工艺性1.冲压件的形状与尺寸冲压件的形状与尺寸(1)对落料和冲孔件的结构要求对落料和冲孔件的结构要求1）外形力求简单对称，尽量采用规则形状）外形力求简单对称，尽量采用规则形状;2）孔及有关尺寸符合要求；）孔及有关尺寸符合要求；3）直线与直线、曲线与直线的交接处均考）直线与直线、曲线与直线的交接处均考虑圆弧连接；虑圆弧连接；4）冲裁件的排样问题）冲裁件的排样问题（2 2）对弯曲件的要求）对弯曲件的要求1 1）弯曲件的形状应尽量对称；）弯曲件的形状应尽量对称；2 2）选择正确的弯曲半径；）选择正确的弯曲半径；3 3）弯曲边的长短及过短边的处理；）弯曲边的长短及过短边的处理

9、；4 4）弯曲带孔件时应注意的问题）弯曲带孔件时应注意的问题（3 3）对拉深件的要求）对拉深件的要求1 1）拉深件外形应简单、对称，不宜太深；）拉深件外形应简单、对称，不宜太深；2 2）注意适当选择拉深件的圆角半径）注意适当选择拉深件的圆角半径2.2.改进结构、简化工改进结构、简化工艺、节省材料艺、节省材料（1 1）采用冲焊结构；）采用冲焊结构；（2 2）采用冲口工艺；）采用冲口工艺；（3 3）采用简化结构）采用简化结构第四节第四节 挤压、轧制、拉拔成形挤压、轧制、拉拔成形一、一、挤压成形挤压成形1 1 概述概述 挤压是使坯料在挤压筒中受强大挤压是使坯料在挤压筒中受强大的压力作用而变形的加工方

10、法。的压力作用而变形的加工方法。挤压为三向压应力状态；挤压为三向压应力状态；可挤出各种形状复杂、孔深、薄壁和可挤出各种形状复杂、孔深、薄壁和异形断面的零件；异形断面的零件；零件精度高，表面粗糙度低；零件精度高，表面粗糙度低；零件力学性能好；零件力学性能好；节约材料、生产效率高节约材料、生产效率高. .（2 2）横轧：）横轧： 轧辊轴线与坯料轴线平行轧辊轴线与坯料轴线平行（3 3）斜轧：轧辊轴线与坯料轴线交叉成）斜轧：轧辊轴线与坯料轴线交叉成一定角度一定角度三、拉拔成形三、拉拔成形将金属坯料通过拉将金属坯料通过拉拔模的模孔，使之变形的塑性加工方拔模的模孔，使之变形的塑性加工方法。法。包括：线材拉

11、拔、棒料拉拔、型材拉拔、包括：线材拉拔、棒料拉拔、型材拉拔、管材拉拔、异形材拉拔等管材拉拔、异形材拉拔等 第五节第五节 特种塑性加工方法特种塑性加工方法一、超塑性成形一、超塑性成形指金属或合金在特定指金属或合金在特定条件下（低的变形速率条件下（低的变形速率=10-210-4 1/S、一、一定的变形温度和均匀的细晶粒度平均直径定的变形温度和均匀的细晶粒度平均直径（0.20.5 m），相对延伸率超过），相对延伸率超过100%的的特性。特性。n 主要超塑性材料：主要超塑性材料： 锌铝合金、铝基合金、锌铝合金、铝基合金、 钛合金、高温合金钛合金、高温合金1 1 超塑性成形工艺的应用超塑性成形工艺的应用

12、（1 1）板料冲压）板料冲压（2 2）板料气压成形）板料气压成形（3 3）挤压和模锻）挤压和模锻2 2 超塑性模锻的工艺特点超塑性模锻的工艺特点n扩大了可锻金属材料的种类扩大了可锻金属材料的种类n金属填充模膛的性能好金属填充模膛的性能好n力学性能均匀一致力学性能均匀一致n变形抗力小变形抗力小二、旋压成形二、旋压成形 一种利用旋压机使坯料和模具以一一种利用旋压机使坯料和模具以一定的速度旋转并在旋轮的作用下使坯料在定的速度旋转并在旋轮的作用下使坯料在旋轮接触的部位上产生局部变形旋轮接触的部位上产生局部变形, ,获得空心获得空心回转体的加工方法回转体的加工方法 1.1.普通旋压普通旋压特征特征: :

13、厚度基本不变厚度基本不变, , 外径变化大外径变化大1)1)拉深旋压拉深旋压 2)2)缩径旋压缩径旋压 3)3)扩口旋压扩口旋压2.2.变薄旋压变薄旋压特征特征: :坯料直径基本不变坯料直径基本不变, ,壁厚减薄壁厚减薄n锥形变薄旋压锥形变薄旋压n筒形变薄旋压筒形变薄旋压旋压的主要优点旋压的主要优点: :n属局部变形属局部变形, ,耗能小；耗能小；n工装费用低；工装费用低；n可加工一些用冲压方法无法加工的零件；可加工一些用冲压方法无法加工的零件；n尺寸精度和表面精度好；尺寸精度和表面精度好；n提高材料的力学性能提高材料的力学性能. .三、摆动辗压成形三、摆动辗压成形 利用一个绕中心轴摆动的圆锥

14、利用一个绕中心轴摆动的圆锥形模具对坯料局部加压变形的加工形模具对坯料局部加压变形的加工方法方法摆动旋压的优点摆动旋压的优点: :n省力省力, ,小设备可加工大锻件；小设备可加工大锻件；n可加工出厚度可加工出厚度1mm1mm零件；零件；n产品质量好；产品质量好；n噪声震动小，易实现机械噪声震动小，易实现机械化、自动化。化、自动化。四、粉末锻造和液态模锻简介四、粉末锻造和液态模锻简介1.1.粉末锻造简介粉末锻造简介2.2.液态模锻简介液态模锻简介主要特点主要特点: :n在压力下结晶在压力下结晶; ;n在压力下发生塑性变形在压力下发生塑性变形; ;n得到强制补缩得到强制补缩; ;n可形成复杂模锻件可形成复杂模锻件. .五、高能率成形简介五、高能率成形简介1.1.爆炸成形爆炸成形2.2.电液成形电液成形3.3.