机械制造工艺基础-锻压工艺ppt课件

1、机械制造工艺根底安徽新华学华学院：t./ ；:；2安徽新华学院2.2.金属的塑性成形金属的塑性成形- -锻压工艺锻压工艺 了解金属塑性成形的实际根底；了解金属塑性成形的实际根底； 掌握金属的塑性成形方法及工艺；掌握金属的塑性成形方法及工艺； 掌握薄板冲压成形工艺，包括各种成形掌握薄板冲压成形工艺，包括各种成形模具构造、根本工序和典形零件的工艺模具构造、根本工序和典形零件的工艺制定。制定。本章重点：本章重点：安徽新华学院 2.1 2.1 概述概述 2.2 2.2 塑性成形的实际根底塑性成形的实际根底 2.4 2.4 薄板的冲压成形薄板的冲压成形 2.5 2.5 塑性成形新工塑性成形新工艺艺 2.

2、3 2.3 塑性成形方法及工艺塑性成形方法及工艺：t./ ；:；2安徽新华学院金属塑性成形工艺：金属塑性成形工艺：由利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，来获得具有一定外形、尺寸和由利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，来获得具有一定外形、尺寸和机械性能的原资料、毛坯或零件的消费方法，也称为压力加工。机械性能的原资料、毛坯或零件的消费方法，也称为压力加工。金属塑性加工适用的资料：金属塑性加工适用的资料：各种钢材和大多数非铁金属及其合金都具有一定的塑性，都可在热态或冷态下进展各种钢材和大多数非铁金属及其合金都具有一定的塑性，都可在热态或冷态下进展压力加工。铸铁是脆性资料，不能进展压力加工。压力加

3、工。铸铁是脆性资料，不能进展压力加工。2.1 2.1 概述概述塑性变形塑性变形: :当外力增大到使金属的内应力到达甚至超越该金属的屈服极限以后，金属所产当外力增大到使金属的内应力到达甚至超越该金属的屈服极限以后，金属所产生的变形。当外力停顿作用后，金属的变形并不消逝，这种变构成为塑性变形。生的变形。当外力停顿作用后，金属的变形并不消逝，这种变构成为塑性变形。安徽新华学院2.1 2.1 概述概述压力加工的特点：压力加工的特点： 1 1改善金属的组织、提高力学性能改善金属的组织、提高力学性能 金属资料经压力加工后，其组织、性金属资料经压力加工后，其组织、性能都得到改善和提高，塑性加工能消除金属铸锭

4、内部的气孔、缩孔和树枝状晶等缺能都得到改善和提高，塑性加工能消除金属铸锭内部的气孔、缩孔和树枝状晶等缺陷，并由于金属的塑性变形和再结晶，可使粗大晶粒细化，得到致密的金属组织，陷，并由于金属的塑性变形和再结晶，可使粗大晶粒细化，得到致密的金属组织，从而提高金属的力学性能。从而提高金属的力学性能。2 2资料的利用率高资料的利用率高 金属塑性成形主要是靠金属的体积重新分配，而不需求金属塑性成形主要是靠金属的体积重新分配，而不需求切除金属，因此资料利用率高。切除金属，因此资料利用率高。 3 3较高的消费率较高的消费率 塑性成形加工普通是利用压力机和模具进展成形加工的，塑性成形加工普通是利用压力机和模具

5、进展成形加工的，消费效率高。例如，利用多工位冷镦工艺加工内六角螺钉，比用棒料切削加工工效消费效率高。例如，利用多工位冷镦工艺加工内六角螺钉，比用棒料切削加工工效提高约提高约400400倍以上。倍以上。4 4毛坯或零件的精度较高毛坯或零件的精度较高 运用先进的技术和设备，可实现少切削或无切削运用先进的技术和设备，可实现少切削或无切削加工。例如，精细锻造的伞齿轮齿形部分可不经切削加工直接运用，复杂曲面外形加工。例如，精细锻造的伞齿轮齿形部分可不经切削加工直接运用，复杂曲面外形的叶片精细锻造后只需磨削便可到达所需精度。的叶片精细锻造后只需磨削便可到达所需精度。安徽新华学院金属塑性加工常用方法：金属塑

6、性加工常用方法：冲压、轧制、拉拔、挤压等冲压、轧制、拉拔、挤压等 缺陷：不能加工脆性资料如铸铁和外形特别复杂特别是内腔外形复杂或体积特别大的零件或毛坯。安徽新华学院：t./ ；:；2安徽新华学院2.2 2.2 塑性成形的实际根底塑性成形的实际根底2.2.1 2.2.1 金属的塑性变形及变形后的性能金属的塑性变形及变形后的性能1.1.金属塑性变形的本质金属塑性变形的本质1 1理想的单晶体理想的单晶体对于理想的单晶体可以用晶粒内部的滑移变形来解释对于理想的单晶体可以用晶粒内部的滑移变形来解释安徽新华学院(2) 存在缺陷的晶体 可用位错运动实际来解释(3) 多晶体 多晶体的塑性变形可以看成是组成多晶

7、体的许多单个晶粒内部产生变形，以及晶粒间产生滑移和晶粒转动的综合效果安徽新华学院2. 2. 金属在常温下经过塑性变形，内部组织将发生变化：金属在常温下经过塑性变形，内部组织将发生变化：1 1晶粒沿变形最大的方向伸长晶粒沿变形最大的方向伸长 2 2晶格与晶粒均发生扭曲，产生内应力晶格与晶粒均发生扭曲，产生内应力3 3晶粒间产生碎晶晶粒间产生碎晶3. 3. 加工硬化加工硬化金属在常温下随着变形量的添加，强度和硬度升高，而塑性和韧度下降的景象称为加金属在常温下随着变形量的添加，强度和硬度升高，而塑性和韧度下降的景象称为加工硬化。滑移面上的碎晶块和附近晶格的剧烈扭曲，增大了滑移阻力工硬化。滑移面上的碎

8、晶块和附近晶格的剧烈扭曲，增大了滑移阻力4. 4. 回复及回复温度回复及回复温度加工硬化是一种不稳定景象，具有自发地回复到稳定形状的倾向，但在室温下不易实现。加工硬化是一种不稳定景象，具有自发地回复到稳定形状的倾向，但在室温下不易实现。提高温度，原子获得热能，热运动加剧，使原子得以回复正常陈列，消除了晶格扭曲，提高温度，原子获得热能，热运动加剧，使原子得以回复正常陈列，消除了晶格扭曲，可使加工硬化得到部分消除。这一过程称为可使加工硬化得到部分消除。这一过程称为“回复。回复。 这时的温度称为回复温度。这时的温度称为回复温度。T T回回= =50.3T T熔熔TT绝对温度绝对温

9、度安徽新华学院5. 5. 再结晶及再结晶温度再结晶及再结晶温度 再结晶视频再结晶视频 链接链接//cailiaochengxing/main_c_2.1.1_1.htmlaochengxing/main_c_2.1.1_1.html当温度继续升高到该金属熔点温度的当温度继续升高到该金属熔点温度的0.40.4倍时，金属原子获得更多的热能，那么开倍时，金属原子获得更多的热能，那么开场以某些碎晶或杂质为中心结晶成新的晶粒，从而消除了全部加工硬化景象，这个场以某些碎晶或杂质为中心结晶成新的晶粒，从

10、而消除了全部加工硬化景象，这个过程称为再结晶。这时的温度称为再结晶温度，过程称为再结晶。这时的温度称为再结晶温度，T T再再=0.4T=0.4T熔熔 TT绝对温度绝对温度6. 6. 再结晶退火再结晶退火采用加热的方法使金属发生再结晶，从而再次获得良好塑性。这种工艺操作叫再结采用加热的方法使金属发生再结晶，从而再次获得良好塑性。这种工艺操作叫再结晶退火晶退火7 7加工硬化景象的消逝条件加工硬化景象的消逝条件当金属在高温下受力变形时，加工硬化和再结晶过程同时存在。不过，变形中的加工当金属在高温下受力变形时，加工硬化和再结晶过程同时存在。不过，变形中的加工硬化随时都被再结晶过程所消除，变形中没有加工

11、硬化景象。硬化随时都被再结晶过程所消除，变形中没有加工硬化景象。：t./ ；:；2安徽新华学院8.8.金属的冷变形和热变形金属的冷变形和热变形以再结晶温度为分界点，低于再结晶温度的变形称为金属的冷变形以再结晶温度为分界点，低于再结晶温度的变形称为金属的冷变形 高于再结晶温度的变形称为金属的热变形高于再结晶温度的变形称为金属的热变形9 9、纤维组织和流线：流线组织视频、纤维组织和流线：流线组织视频 分布在晶界上的非金属夹杂物，在变形过程中随着晶粒的拉长也被拉生长形。分布在晶界上的非金属夹杂物，在变形过程中随着晶粒的拉长也被拉生长形。当变形程度足够大时，这些夹杂物被拉成线条状。但是拉长的晶粒可经再

12、结晶当变形程度足够大时，这些夹杂物被拉成线条状。但是拉长的晶粒可经再结晶过程得到细化，而这些夹杂物不能改动，过程得到细化，而这些夹杂物不能改动，就以细长线条状保管下来，构成了所谓的就以细长线条状保管下来，构成了所谓的流线组织。流线组织的化学稳定性很高，流线组织。流线组织的化学稳定性很高，只需经过锻压才干改动其分布方向，用热只需经过锻压才干改动其分布方向，用热处置是不能消除或改动流线组织形状的。处置是不能消除或改动流线组织形状的。 而在冷变形中，晶粒沿变形方向拉长的而在冷变形中，晶粒沿变形方向拉长的组织称为纤维组织。纤维组织可经过再结晶退火消除。组织称为纤维组织。纤维组织可经过再结晶退火消除。安

13、徽新华学院10.10.锻造比锻造比Y Y表示金属变形程度的大小表示金属变形程度的大小拔长时拔长时 Y Y拔拔=Fo/F =Fo/F 镦粗时镦粗时 Y Y镦镦=Ho/H=Ho/HHo Ho 、FoFo坯料变形前的高度和横截面积坯料变形前的高度和横截面积 H H、FF坯料变形后的高度和横截面积坯料变形后的高度和横截面积锻造比锻造比Y Y越大，坯料的变形程度越大越大，坯料的变形程度越大11 11 各向异性各向异性流线组织使金属的力学性能具有明显的方向性，即锻件在纵向上平行流线方向流线组织使金属的力学性能具有明显的方向性，即锻件在纵向上平行流线方向塑性和韧性添加，而在横向上流线纤维方向塑性和韧性降低。

14、但强度在不同方塑性和韧性添加，而在横向上流线纤维方向塑性和韧性降低。但强度在不同方向上的差别不大。向上的差别不大。 安徽新华学院 当采用棒料直接经切削加当采用棒料直接经切削加工制造螺钉时，螺钉头部与杆工制造螺钉时，螺钉头部与杆部的纤维被切断，不能衔接起部的纤维被切断，不能衔接起来，受力时产生的切应力顺着来，受力时产生的切应力顺着纤维方向，故螺钉的承载才干纤维方向，故螺钉的承载才干较弱较弱(如图示如图示 )。 当采用同样棒料经部分镦粗当采用同样棒料经部分镦粗方法制造螺钉时方法制造螺钉时(如图示如图示)，纤维，纤维不被切断且衔接性好，纤维方不被切断且衔接性好，纤维方向也较为有利，故螺钉质量较向也较

15、为有利，故螺钉质量较好。好。实例：实例：在设计和制造易受冲击载荷的零件时，应遵照的原那么1使流线分布与零件的轮廓相符合而不被切断2使零件所受的最大拉应力与流线方向一致，最大切应力与流线方向垂直：t./ ；:；2：t./ ；:；2安徽新华学院2.2.2 2.2.2 金属的可锻性金属的可锻性定义是指金属在经受压力加工时，获得优质锻件难易程度的工艺性能可锻性的优劣是以金属的塑性和变形抗力来综合评定的。塑性是指金属资料在外力作用下产生永久变形，而不破坏其完好性的才干。变形抗力是指金属对变形的抵抗力。塑性高，那么金属不易开裂；变形抗力小，那么锻造省力影响金属可锻性的要素取决于资料的性质(内因)和加工条件

16、(外因)。安徽新华学院资料性质的影响资料性质的影响(1)(1)化学成分的影响化学成分的影响 纯金属的可锻性比合金的可锻性好。 钢中合金元素含量越多，合金成分越复杂，其塑性越差，变形抗力越大。 例如纯铁、低碳钢和高合金钢，它们的可锻性是依次下降的。(2)(2)金属组织的影响金属组织的影响 纯金属及固溶体纯金属及固溶体(如奥氏体如奥氏体)的可锻性好。而碳化物的可锻性好。而碳化物(如如渗碳体渗碳体)的可锻性差。的可锻性差。 粗晶粒构造不如晶粒细小而又均匀的组织的可锻性好粗晶粒构造不如晶粒细小而又均匀的组织的可锻性好安徽新华学院2. 2. 加工条件的影响加工条件的影响 在一定的变形温度范围内，随着温度

17、升高，原子动能升高，从在一定的变形温度范围内，随着温度升高，原子动能升高，从而塑性提高，变形抗力减小，有效改善了可锻性。而塑性提高，变形抗力减小，有效改善了可锻性。 假设加热温度过高，晶粒急剧长大，金属力学性能降低，这种景假设加热温度过高，晶粒急剧长大，金属力学性能降低，这种景象称为象称为“过热。假设加热温度更高接近熔点，晶界氧化破坏了晶过热。假设加热温度更高接近熔点，晶界氧化破坏了晶粒间的结合，使金属失去塑性，坯料报废，这一景象称为粒间的结合，使金属失去塑性，坯料报废，这一景象称为“过烧。过烧。 金属锻造加热时允许的最高温度称为始锻温度。在锻造过程中，金属锻造加热时允许的最高温度称为始锻温度

18、。在锻造过程中，金属坯料温度不断降低，当温度降低到一定程度时，塑性变差，变金属坯料温度不断降低，当温度降低到一定程度时，塑性变差，变形抗力增大，不能再锻，否那么引起加工硬化甚至开裂，此时停顿形抗力增大，不能再锻，否那么引起加工硬化甚至开裂，此时停顿锻造的温度称终锻温度。始锻温度与终锻温度之间的区间，称为锻锻造的温度称终锻温度。始锻温度与终锻温度之间的区间，称为锻造温度范围造温度范围(1)(1)变形温度的影响变形温度的影响安徽新华学院常见的金属锻造温度范围：t./ ；:；2安徽新华学院钢加热过程中外表颜色随温度的变化安徽新华学院(2)(2)变形速度的影响变形速度的影响 变形速度即单位时间内的变形程度。对可锻性的影响是矛盾的。 一方面由于变形速度的增大，回复和再结晶不能及时抑制加工硬化景象，金属那么表现出塑性下降、变形抗力增大，可锻性变坏。 另