南昌大学金属工艺学第3篇划红线ppt课件

1、 第三篇第三篇 金属塑性加工金属塑性加工 概述：概述：一、定义一、定义: :2 2、成形本质：固态流动成形、成形本质：固态流动成形3 3、目的：获得具有一定外形，尺寸和机械性的原资料毛坯和零、目的：获得具有一定外形，尺寸和机械性的原资料毛坯和零件。件。二、特点及运用二、特点及运用1 1、压力加工件机械性能高。、压力加工件机械性能高。2 2、资料利用率高。、资料利用率高。1 1、必要条件、必要条件外力外因外力外因塑性变形才干内因塑性变形才干内因3 3、不易获得外形复杂的锻件。、不易获得外形复杂的锻件。用于制造外形较简单，受力复杂的零件毛坯。用于制造外形较简单，受力复杂的零件毛坯。金属塑性加工金属

2、塑性加工 ：利用金属在外力作用下所产生的塑性：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。料、毛坯或零件的消费方法。 1.1 1.1 金属塑性变形的本质金属塑性变形的本质 第一章第一章 金属的塑性变形金属的塑性变形一、单晶体的塑性变形一、单晶体的塑性变形2 2、在、在作用下的变形情况作用下的变形情况只能使晶体产生弹性变形或断裂而不能产生塑性变形。只能使晶体产生弹性变形或断裂而不能产生塑性变形。3 3、作用下使金属资料发生塑性的变形。作用下使金属资料发生塑性的变形。1 1、晶体受外力作用下的

3、分力：晶体受外力作用时将分、晶体受外力作用下的分力：晶体受外力作用时将分解为与晶面滑移面垂直的正应力解为与晶面滑移面垂直的正应力 和与和与晶面平行的切应力晶面平行的切应力 。1 1滑移滑移2 2孪生孪生：是使部分晶体相对与另一部分晶体作原子间：是使部分晶体相对与另一部分晶体作原子间距的整数部挪动，是塑性变形的主要方式。距的整数部挪动，是塑性变形的主要方式。：是使部分晶体相对与另一部分晶体挪动，：是使部分晶体相对与另一部分晶体挪动，并使这两部分晶体沿某一晶面成镜面对称。并使这两部分晶体沿某一晶面成镜面对称。随着塑性变形的进展，强度硬度添加而塑性韧性下降的随着塑性变形的进展，强度硬度添加而塑性韧性

4、下降的景象称为加工硬化。景象称为加工硬化。1.2 1.2 塑性变形后金属的组织和性能塑性变形后金属的组织和性能一、组织的变化一、组织的变化1 1、晶粒沿变形最大方向伸长；、晶粒沿变形最大方向伸长；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、晶粒间产生碎晶二、性能的变化二、性能的变化加工硬化加工硬化1 1、概念、概念P1042 2、对消费的影响、对消费的影响 可提高金属的强度，硬度和耐磨性可提高金属的强度，硬度和耐磨性冷卷弹簧冷卷弹簧提高屈强比提高屈强比冷冲自行车挡泥板冷冲自行车挡泥板提高金属的外表强度提高金属的外表强度 给继续变形呵斥困

5、难给继续变形呵斥困难3 3、消除、消除再结晶再结晶 回复回复 再结晶再结晶 T T再再0.4T0.4T熔熔 K K 晶粒长大晶粒长大当经冷变形的金属加热到再结晶温度以上时，金属以一当经冷变形的金属加热到再结晶温度以上时，金属以一些碎晶、杂质为中心，构成细小的等轴晶粒些碎晶、杂质为中心，构成细小的等轴晶粒, ,使加工硬化使加工硬化彻底消除，塑性完全恢复的景象。彻底消除，塑性完全恢复的景象。P105P105，有文字上差别，有文字上差别4 4、冷热变形、冷热变形 冷变形冷变形在再结晶温度以下进展的塑性变形在再结晶温度以下进展的塑性变形 特点：特点：a.a.精度高，外表质量好精度高，外表质量好 b.

6、b.强度、硬度高强度、硬度高c.c.劳动条件好劳动条件好 d. d.变形抗力大，内应力大变形抗力大，内应力大 热变形热变形在再结晶温度以上进展的塑性变形在再结晶温度以上进展的塑性变形特点：特点：机械性能得的提高机械性能得的提高a.a.晶粒得到细化晶粒得到细化缺陷被消除缺陷被消除b.b.构成纤维组织构成纤维组织性能是有方向性性能是有方向性 纤维组织的合理利用纤维组织的合理利用a.a.零件最大正应力方向与纤维方向平行。零件最大正应力方向与纤维方向平行。b.b.零件最大切应力方向与纤维方向垂直。零件最大切应力方向与纤维方向垂直。C. C. 纤维沿零件轮廓外形分布不被切断。纤维沿零件轮廓外形分布不被切

7、断。一、概念一、概念金属的锻造性是指金属资料锻造的难易程度金属的锻造性是指金属资料锻造的难易程度二、衡量目的二、衡量目的1 1、 塑性：金属不产生裂纹所允许的最大变形程度，塑性：金属不产生裂纹所允许的最大变形程度，塑性好那么锻造性好。塑性好那么锻造性好。2 2、 变形抗力：金属在变形时抵抗工具作用的力，变形抗力：金属在变形时抵抗工具作用的力，变形抗力小那么锻造性。变形抗力小那么锻造性。1.3 1.3 金属的锻造性可锻性金属的锻造性可锻性4 4、消费率低，劳动强度大，对工人技术程度要求高。、消费率低，劳动强度大，对工人技术程度要求高。 特点特点主要用于种类繁多的单件小批消费。主要用于种类繁多的单

8、件小批消费。1 1、所用设备、工具简单、通用、本钱低、灵敏性大。、所用设备、工具简单、通用、本钱低、灵敏性大。2 2、锻件大小不限，是制造大型锻件的独一方法。、锻件大小不限，是制造大型锻件的独一方法。3 3、锻件精度低，外形不能太复杂。、锻件精度低，外形不能太复杂。1) 1) 镦粗镦粗 毛坯高度减小毛坯高度减小, ,横断面积增大的锻造工序。横断面积增大的锻造工序。用于锻造齿轮坯、法兰盘等零件毛坯。用于锻造齿轮坯、法兰盘等零件毛坯。2) 2) 拔长拔长 使坯料横截面减小而长度添加的锻造工序。使坯料横截面减小而长度添加的锻造工序。 2.52.5D DH H镦粗的坯料尺寸应满足镦粗的坯料尺寸应满足其

9、中：其中：H H为坯料的高度为坯料的高度 D D为坯料的直径为坯料的直径用于锻造轴杆及套筒类零件毛坯。用于锻造轴杆及套筒类零件毛坯。3) 3) 冲孔冲孔 采用冲子将坯料冲出透孔或不透孔的锻造工序。采用冲子将坯料冲出透孔或不透孔的锻造工序。用于锻造带孔锻件。用于锻造带孔锻件。自在锻工序自在锻工序自在锻的工序可分为根本工序、辅助工序和精整工序三大类。自在锻的工序可分为根本工序、辅助工序和精整工序三大类。 1. 根本工序根本工序1. 1. 锤上模锻锤上模锻1 1设备蒸气设备蒸气空气模锻锤空气模锻锤(1) (1) 锤头与导轨之间的间隙小且导轨很长。锤头与导轨之间的间隙小且导轨很长。(2)(2)砧座质量

10、大且机架与砧座直接衔接。砧座质量大且机架与砧座直接衔接。2 2锻模锻模(1) (1) 模锻模膛模锻模膛终锻模膛终锻模膛外形与锻件一致设有飞边槽外形与锻件一致设有飞边槽带孔件带孔件冲孔连皮冲孔连皮 飞边槽的作用：增大金属流出模膛阻力飞边槽的作用：增大金属流出模膛阻力,使金属更使金属更好充溢模膛。包容多余的金属。好充溢模膛。包容多余的金属。 预锻模膛预锻模膛外形接近锻件，斜度、圆角比较大。外形接近锻件，斜度、圆角比较大。无飞边槽无飞边槽(2) (2) 制坯模膛制坯模膛(2) (2) 制坯模膛制坯模膛 拔长模膛拔长模膛 滚挤模膛滚挤模膛 弯曲模膛弯曲模膛 切断模膛切断模膛用它来减少坯料某部分的横截面

11、积，以添用它来减少坯料某部分的横截面积，以添加该部分的长度。加该部分的长度。用它来减小坯料某部分的横截面积，以增用它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。主要是使金属按大另一部分的横截面积。主要是使金属按模锻件外形来分布。模锻件外形来分布。对于弯曲的杆类模锻件，需求用弯曲模膛对于弯曲的杆类模锻件，需求用弯曲模膛来弯曲坯料。来弯曲坯料。它是在上模与下模的角部组成一对刀口，它是在上模与下模的角部组成一对刀口，用来切断金属。用来切断金属。a.a.便于锻件取出且分模面为平面；便于锻件取出且分模面为平面；b. b. 使上下模膛深度最浅；使上下模膛深度最浅；c. c. 上下模膛沿分模面轮廓

12、一致；上下模膛沿分模面轮廓一致；d. d. 使锻件上加余块最少。使锻件上加余块最少。 分模面的择分模面的择3) 3) 模锻工艺规程模锻工艺规程(1) (1) 绘制模锻件图绘制模锻件图 确定余量、公差和余块确定余量、公差和余块 普通：余量为普通：余量为0.50.55mm5mm，公差为，公差为0.30.33mm3mm 模锻斜度模锻斜度 便于取出锻件便于取出锻件2121 模锻圆角模锻圆角a.a.便于金属流动与充型便于金属流动与充型b.b.防止模膛过早开裂与压塌防止模膛过早开裂与压塌r r外外(1.5(1.512)mm12)mmR R内内(2(23)r3)r外外P118二、模锻零件构造工艺性二、模锻零

13、件构造工艺性1.1.便于锻件取出，加余块最少，锻模易于制造便于锻件取出，加余块最少，锻模易于制造2.2.外形力求简单、平直和对称，尽量防止锻件截面积差别外形力求简单、平直和对称，尽量防止锻件截面积差别 过大，防止锻件上有薄壁、高筋和凸起构造过大，防止锻件上有薄壁、高筋和凸起构造3.3.复杂件要思索锻焊组合构造复杂件要思索锻焊组合构造2.3 2.3 锻件构造的工艺锻件构造的工艺2.2.外形尽量简单防止截交与相贯外形尽量简单防止截交与相贯. .1.1.不允许有锥度和斜面不允许有锥度和斜面3.3.不允许有筋和凸台不允许有筋和凸台4.4.复杂件，断面有急剧变化的锻件应采用组合件复杂件，断面有急剧变化的

14、锻件应采用组合件. .一、一、 自在锻锻件构造工艺性自在锻锻件构造工艺性P123一、落料与冲孔工序一、落料与冲孔工序 1. 1.冲裁冲裁使坯料按封锁轮廓分别使坯料按封锁轮廓分别落料落料冲下部分为工件，周边为废料。冲下部分为工件，周边为废料。 冲孔冲孔冲下部分为废料，周边是工件。冲下部分为废料，周边是工件。将冲压件与板料按要求的轮廓线分别的工序将冲压件与板料按要求的轮廓线分别的工序, ,如剪切、落如剪切、落料、冲孔。落料和冲孔总称为冲裁。料、冲孔。落料和冲孔总称为冲裁。3.1 3.1 分别工序分别工序 冲裁时应留意的问题冲裁时应留意的问题 凸凹模任务部分应有锋利的刃口。凸凹模任务部分应有锋利的刃

15、口。 凸凹模间应有合理的间隙。凸凹模间应有合理的间隙。 正确确定凸凹模刃口的尺寸正确确定凸凹模刃口的尺寸冲孔：冲孔：D D凸凸D D孔孔 D D凹凹D D凸凸2Z2Z落料：落料：D D凹凹D D落落 D D凸凸D D凹凹2Z2Z 合理排样合理排样有搭边排样有搭边排样无搭边排样无搭边排样其中其中 Z Z 为单为单边间隙。边间隙。 2. 2.修整修整3.切断切断3.2 变形工序变形工序资料只发生位移资料只发生位移, ,不破坏不破坏( (不分别不分别) ) 的工序。的工序。1.1.拉深：使平板毛坯变成开口空心零件的工序。拉深：使平板毛坯变成开口空心零件的工序。b.b.凸凹模间要有合理的间隙；凸凹模间

16、要有合理的间隙；a.a.凸凹模任务部分要有合理的圆角；凸凹模任务部分要有合理的圆角； 防止拉裂防止拉裂c.c.限制拉深系数限制拉深系数( m )( m )不能太小不能太小 ；d.d.进展适当的光滑进展适当的光滑必要时在两次拉深之间需进展退火处置。必要时在两次拉深之间需进展退火处置。 防止起皱防止起皱添加压板添加压板一次拉深：一次拉深：Ddm 产品直径产品直径原料直径原料直径进展多次拉深时：进展多次拉深时：1nnddm2.2.弯曲：使板料或坯件弯成一定角度和外形的工序。弯曲：使板料或坯件弯成一定角度和外形的工序。 防止弯裂防止弯裂 a. a.控制相对弯曲半径控制相对弯曲半径 r/s r/s 不能

17、太小。不能太小。 b. b.合理利用纤维组织合理利用纤维组织 防止回弹防止回弹 r/s r/s 板料强度板料强度 回弹回弹3. 3. 翻边：使板料获得一定高度凸缘的方法翻边：使板料获得一定高度凸缘的方法资料厚度资料厚度防止孔边拉裂防止孔边拉裂 限制翻边系数限制翻边系数 凸凹模任务部分要有圆角凸凹模任务部分要有圆角K0 K0 d0/d d0/d 不能太小不能太小4.4.成型：利用部分变形使坯料或半废品改动外形的工序。成型：利用部分变形使坯料或半废品改动外形的工序。 添加刚性添加刚性 如压筋。如压筋。 制造特殊外形的零件如胀形和收口。制造特殊外形的零件如胀形和收口。五、冲压工序举例五、冲压工序举例 1 1、汽车消音器、汽车消音器一、简单冲模：在冲床的一次冲程中只完成一个工序。一、简单冲模：在冲床的一次冲程中只完成