第二篇塑性加工_机械制造基础

1、实实 质质是在外力作用下，使金是在外力作用下，使金属产生塑性变形从而获属产生塑性变形从而获得具有一定形状、尺寸得具有一定形状、尺寸和性能要求的原材料或和性能要求的原材料或零件的加工方法零件的加工方法。 可获得所要求组织、形状和尺可获得所要求组织、形状和尺寸且内部组织和性能得到了提寸且内部组织和性能得到了提高，同时压合铸造组织缺陷。高，同时压合铸造组织缺陷。 少无切削加工。少无切削加工。 工件精度日益提高。工件精度日益提高。 生产率很高。生产率很高。 劳动条件差。劳动条件差。 需要较大的设备。需要较大的设备。 与铸造生产相比不能制造形状与铸造生产相比不能制造形状复杂的零件。复杂的零件。正正挤挤压

2、压图 6-2 挤压示意图挤压筒挤压模a) 正挤压坯料凸模挤压模挤压筒b) 反挤压凸模坯料图 6-2 挤压示意图挤压筒挤压模a) 正挤压坯料凸模挤压模挤压筒b) 反挤压凸模坯料 拉 拔 示 意 图A. 未变形未变形B . 弹性变形弹性变形C . 弹塑性变形弹塑性变形 D . 塑性变形塑性变形P 多晶体塑性变形示意图180160140硬度120变形程度200延伸率%J/cm冲击韧性400160120803202402802360冲击韧性延伸率%20406080布氏硬度强度极限400强度极限1000%200300MPa700HB600500220 常温下塑性变形对低碳钢机械性能的影响3 3、冷变形的

3、特点、冷变形的特点 再结晶温度以下的塑性变形。再结晶温度以下的塑性变形。 具有加工硬化组织。具有加工硬化组织。 为防破裂变形程度不宜过大。为防破裂变形程度不宜过大。 对于热处理不能强化的金属（对于热处理不能强化的金属（AlAlMgMg，MgMg合合金，金，ZnZn合金等）可用冷变形提高机械性能。合金等）可用冷变形提高机械性能。b) 金属回复后的组织a) 塑性变形后的组织温度升高c) 在结晶组织 金属的回复和再结晶示意图 （2）镦粗锻造比）镦粗锻造比Y镦镦 金属坯料镦粗后的横截面积与镦金属坯料镦粗后的横截面积与镦粗前横截面积之比或镦粗前高度粗前横截面积之比或镦粗前高度与镦粗后高度之比。与镦粗后高

4、度之比。Y镦镦=F0/FY镦镦=H0/H （1）拔长锻造比）拔长锻造比Y拔拔 金属坯料拔长前的横截面积与金属坯料拔长前的横截面积与拔长后横截面积之比或拔长后拔长后横截面积之比或拔长后长度与拔长前长度之比。长度与拔长前长度之比。 Y拔拔=F0/F Y拔拔=L/L0 不 同 工 艺 方 法 对 纤 维 组 织 的 影 响 a) 切 削 加 工b) 局 部 镦 粗 金属本身金属本身 化学成分化学成分 纯金属可锻性好纯金属可锻性好 合金差合金差 内部组织内部组织 纯金属、固溶体可锻纯金属、固溶体可锻性好性好 金属碳化物差金属碳化物差 细晶粒好细晶粒好 粗晶粒差粗晶粒差 加工条件加工条件 应力状态应力状

5、态 变形温度变形温度 温度越高越好温度越高越好 温度过高产生过热、过温度过高产生过热、过烧、脱碳、氧化烧、脱碳、氧化 在始锻与终锻温度之间在始锻与终锻温度之间 变形速度变形速度 双重影响双重影响自由锻自由锻 用冲击力和压力使金属在上下用冲击力和压力使金属在上下砧块之间产生塑性变形以获得锻件砧块之间产生塑性变形以获得锻件的压力加工方法。的压力加工方法。分类：分类： 手工自由锻手工自由锻 机器自由锻机器自由锻特点：特点： 金属在两砧块之间受力变形自由流金属在两砧块之间受力变形自由流动。动。 生产率低，灵活性大，劳动强度大。生产率低，灵活性大，劳动强度大。 锻件的形状、尺寸由人工控制。锻件的形状、尺

6、寸由人工控制。 金属消耗量大，加工余量大。金属消耗量大，加工余量大。应用：应用： 单件小批生产单件小批生产 大锻件的生产大锻件的生产基本工序基本工序使坯料形状尺寸产生较大的改变；使坯料形状尺寸产生较大的改变；如：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、如：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、 切割、错移、扭转。切割、错移、扭转。辅助工序辅助工序为基本工序操作方便而进行的预先为基本工序操作方便而进行的预先变形；如：压钳口、倒棱、切肩。变形；如：压钳口、倒棱、切肩。精整工序精整工序 提高锻件表面质量的工序，通提高锻件表面质量的工序，通常在终锻温度以下进行。常在终锻温度以下进行。空气锤空气锤蒸汽蒸汽空气自由锻锤空气自由锻锤锻造

7、水压机锻造水压机（1）变形分布与镦粗相似）变形分布与镦粗相似（2）拔长方形毛坯要不断翻转）拔长方形毛坯要不断翻转900（3）圆形毛坯使用）圆形毛坯使用V形砥铁，同时使毛坯形砥铁，同时使毛坯 沿轴线转动沿轴线转动（4）拔长空心毛坯：芯轴延伸，芯轴扩孔）拔长空心毛坯：芯轴延伸，芯轴扩孔空心冲头冲孔空心冲头冲孔实心冲头冲孔实心冲头冲孔典典 型型 模模 锻锻 件件 实质实质 借助于模具将外力作用在被变形的借助于模具将外力作用在被变形的金属上使金属产生塑性变形的过程。金属上使金属产生塑性变形的过程。 一种模具只能生产一种锻件。一种模具只能生产一种锻件。1 . 生产率高生产率高2 . 节省金属节省金属3

8、. 可生产复杂重要锻件可生产复杂重要锻件4 . 加工范围广加工范围广5 . 易实现机械化、自动化易实现机械化、自动化6 . 可实现无削、少削加工可实现无削、少削加工7 . 模具贵模具贵8 . 模锻件与成品有差距，需冷加工模锻件与成品有差距，需冷加工9 . 设备贵设备贵 中、小型锻件中批、大批大量的中、小型锻件中批、大批大量的生产（质量生产（质量 2.5-3/F2.5-3轧材作坯料轧材作坯料 ： Y Y拔长拔长=F=F0 0/F1.3-1.5/F1.3-1.5 例例：镦粗镦粗 1.25H1.25H0 0/D/D0 02.5 2.5 V V坯坯 =G=G坯坯 / / V V坯坯 = = D D0

9、02 2H H0 0 /4 /4 联立三式得：联立三式得： D D0 0 H H0 0 盘类件盘类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔镦粗（拔长、镦粗）、冲孔 轴类件轴类件:拔长（镦粗、拔长）、切肩、锻台阶拔长（镦粗、拔长）、切肩、锻台阶 筒类件筒类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔、心轴上拔长镦粗（拔长、镦粗）、冲孔、心轴上拔长 环类件环类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔、心轴上扩孔镦粗（拔长、镦粗）、冲孔、心轴上扩孔 弯曲类件弯曲类件:拔长（镦粗、拔长）、弯曲拔长（镦粗、拔长）、弯曲 曲轴类件曲轴类件:拔长（镦粗、拔长）、错移、锻台阶、扭转拔长（镦粗、拔长）、错移、锻台阶、扭转1、制定模锻件图、制定模锻件图

10、2、确定模锻工步、确定模锻工步3、修整工序、修整工序依据产品的零件图设计依据产品的零件图设计冷锻件图冷锻件图检验锻件检验锻件热锻件图热锻件图检验模具检验模具 分型面的选择分型面的选择锻后能保证锻件顺利取出锻后能保证锻件顺利取出易发现模锻件易发现模锻件分型面使型槽浅而宽分型面使型槽浅而宽应尽量取平面应尽量取平面bcdabacd 分模面的选择比较余量、公差、敷料余量、公差、敷料l余量：余量：14mml公差：公差：l冲孔连皮：冲孔连皮：d25mm模锻斜度模锻斜度模锻圆角半径模锻圆角半径确定冲孔连皮确定冲孔连皮rRrR 园角半径例例分模面分模面aa余余 量量模锻斜度模锻斜度圆圆 角角长轴类件长轴类件拔

11、长、滚压、弯曲、拔长、滚压、弯曲、预锻、终锻等预锻、终锻等盘类锻件盘类锻件镦粗镦粗简单简单镦粗、终锻镦粗、终锻复杂复杂图 6-28 盘类锻件DDD图 6-27 长轴类锻件图 6-30 切边模及冲孔模a) 切边模凹模凸模b) 冲孔模a) 体积精压a) 平面精压图 6-31 精压一、自由锻件结构工艺性一、自由锻件结构工艺性1、避免锥体或斜面结构、避免锥体或斜面结构a) 工 艺 性 差 的 结 构b) 工 艺 性 好 的 结 构图 9-2-3 杆 类 锻 件 结 构a) 工 艺 性 差 的 结 构b) 工 艺 性 好 的 结 构2、几何体的交接处不应形成、几何体的交接处不应形成 空间曲线空间曲线图

12、9-2-4 盘类锻件结构b) 工艺性好的结构a) 工艺性差的结构3、避免加强筋、凸台、工字形截、避免加强筋、凸台、工字形截面或空间曲线形表面面或空间曲线形表面图 9-2-5 复杂件结构a) 工艺性差的结构3055360125b) 工艺性好的结构4、采用锻、采用锻-焊、锻焊、锻-螺纹连接工艺螺纹连接工艺一、自由锻件结构工艺性一、自由锻件结构工艺性2、模锻件结构工艺性、模锻件结构工艺性具有合理分模面；具有合理分模面；设计模锻斜度、模锻圆角；设计模锻斜度、模锻圆角；零件外形力求简单、平直和对称；零件外形力求简单、平直和对称；避免有深孔或多孔结构；避免有深孔或多孔结构；采用锻采用锻-焊组合工艺。焊组合

13、工艺。3、冲压件结构工艺性、冲压件结构工艺性 冲压件的形状冲压件的形状 力求简单对称，避免长槽与细力求简单对称，避免长槽与细长悬臂结构，尽可能采用圆形、长悬臂结构，尽可能采用圆形、矩形规则形状；矩形规则形状； 便于排样；便于排样； 采用压出筋，提高制件刚度；采用压出筋，提高制件刚度； 采用冲焊结构；采用冲焊结构； 采用冲孔工艺；采用冲孔工艺； 改进结构，减少工序；改进结构，减少工序； 3、冲压件结构工艺性、冲压件结构工艺性 冲压件的尺寸冲压件的尺寸 冲裁件转角采用圆角；冲裁件转角采用圆角；孔与孔间距或孔与边缘距离不应孔与孔间距或孔与边缘距离不应过小；过小；弯曲件的弯曲半径应大于材料允弯曲件的弯曲半径应大于材料允许的最小弯曲半径许的最小弯曲半径 ：rmin=(0.251)S，弯曲件弯曲边的，弯曲件弯曲边的平直部分平直部分H2S，弯曲带孔件时，弯曲带孔件时，L(1.52)S；拉深件圆角半径不应过小。拉深件圆角半