工程材料第八章

1、塑性加工：利用金属材料在外力作用下所产生的塑性变形，获塑性加工：利用金属材料在外力作用下所产生的塑性变形，获得所需产品的加工方法。由于这种外力多数情况下是以压力的得所需产品的加工方法。由于这种外力多数情况下是以压力的形式出现的，因此也称为压力加工。形式出现的，因此也称为压力加工。塑性变形是压力加工的基础，凡具有一定塑性的金属如钢及大塑性变形是压力加工的基础，凡具有一定塑性的金属如钢及大多数有色金属，均可进行压力加工。多数有色金属，均可进行压力加工。塑性加工的特点塑性加工的特点:1.可实现无屑加工，从而能大大节省材料。可实现无屑加工，从而能大大节省材料。2.容易实现机械化和自动化，生产效率高。容

2、易实现机械化和自动化，生产效率高。塑性加工常用的方法：塑性加工常用的方法：自由锻、模锻、板料冲压、轧制、挤压、拉拨等自由锻、模锻、板料冲压、轧制、挤压、拉拨等 第八章第八章 塑性加工塑性加工 8.1 自由锻自由锻自由锻成形示意图自由锻成形示意图 自由锻自由锻的特点及应用的特点及应用 1 1）设备通用性大、操作工具简单；）设备通用性大、操作工具简单； 2 2）锻件质量范围大，）锻件质量范围大，1Kg1Kg，几十吨，在重型机器制造业，几十吨，在重型机器制造业 有重要地位；有重要地位； 3 3）生产效率低，劳动强度大，适宜小批量生产。）生产效率低，劳动强度大，适宜小批量生产。 自由锻分人工锻和机器锻

3、。自由锻分人工锻和机器锻。 人工自由锻只能生产小型锻件，生产率低。机器锻则是自人工自由锻只能生产小型锻件，生产率低。机器锻则是自由锻的主要生产方法。由锻的主要生产方法。 根据对坯料作用力的性质不同，自由锻设备可分为产生冲根据对坯料作用力的性质不同，自由锻设备可分为产生冲击力的锻锤和产生静压力的液压机两大类。击力的锻锤和产生静压力的液压机两大类。 锻锤：（空气锤，蒸汽锻锤：（空气锤，蒸汽空气锤空气锤 液压机液压机：（水压机）：（水压机）1.自由锻工序自由锻工序：基本工序、辅助工序、精整工序基本工序、辅助工序、精整工序2.自由锻工艺规程的制订自由锻工艺规程的制订(1).(1).绘制锻件图：绘制锻件

4、图：1)1)敷料、敷料、2)2)锻件余量、锻件余量、3)3)锻件公差锻件公差1)1)敷料敷料. .为了简化锻件形状，便于进行锻造而增加的一部分金属。为了简化锻件形状，便于进行锻造而增加的一部分金属。2 2）锻件余量）锻件余量 由于自由锻锻件的由于自由锻锻件的尺寸精度低、表面质量较差，需尺寸精度低、表面质量较差，需再经切削加工制成成品零件，所以，再经切削加工制成成品零件，所以，应在零件的加工表面上增加供切削应在零件的加工表面上增加供切削加工用的金属。加工用的金属。3 3）锻件公差）锻件公差 锻件公差是锻件名义锻件公差是锻件名义 尺寸的允许变动量。其值的大小尺寸的允许变动量。其值的大小根据锻件形状

5、、尺寸并考虑到生产的具体情况加以选取。根据锻件形状、尺寸并考虑到生产的具体情况加以选取。 m烧损烧损-加热时坯料表面氧化烧损的质量；加热时坯料表面氧化烧损的质量；与所用加热设备与所用加热设备类型等因素类型等因素有关，可参考相关资料；有关，可参考相关资料；m锻件锻件 锻件质量；锻件质量；m料头料头 -锻造中被切掉的金属质量。锻造中被切掉的金属质量。 坯料尺寸坯料尺寸 ：根据计算出的坯料重量即可计算杯料的体积，：根据计算出的坯料重量即可计算杯料的体积，最后依据选择的坯料截面尺寸确定其长度。最后依据选择的坯料截面尺寸确定其长度。3）选择锻造工序）选择锻造工序 2)2)坯料质量及尺寸计算坯料质量及尺寸

6、计算 m m坯料坯料=m=m锻件锻件+m+m烧损烧损+m+m料头料头 锻造轴杆件的基本工序是锻造轴杆件的基本工序是拔长拔长，但对于截面尺寸相差大的，但对于截面尺寸相差大的铸件，为满足锻造比的要求，则需采取铸件，为满足锻造比的要求，则需采取镦粗镦粗一拔长工序。一拔长工序。 （2 2）空心类锻件：空心类锻件： 包括各种圆环、齿圈、轴承环和各种圆包括各种圆环、齿圈、轴承环和各种圆筒、缸体、空筒、缸体、空心轴等。心轴等。 锻造空心件的基本工序有镦粗、冲孔、马杠扩孔、芯棒拔锻造空心件的基本工序有镦粗、冲孔、马杠扩孔、芯棒拔长等。长等。（3）盘套类锻件盘套类锻件： 包括各种圆盘、叶轮、齿轮、模块等。特包括

7、各种圆盘、叶轮、齿轮、模块等。特点是横向点是横向尺寸大于高度尺寸或相近。基本工序是镦粗，其中带尺寸大于高度尺寸或相近。基本工序是镦粗，其中带孔的件需冲孔。孔的件需冲孔。（4）曲轴类锻件：包括单拐和多拐的各种曲轴曲轴类锻件：包括单拐和多拐的各种曲轴, 其基本工序有其基本工序有拔长、错移和扭转。拔长、错移和扭转。 （5）弯曲类锻件：包括各种具有弯曲轴线的锻件，如吊钩、弯曲类锻件：包括各种具有弯曲轴线的锻件，如吊钩、弯杆、曲弯杆、曲柄、轴瓦盖等，基本工序是拔长、柄、轴瓦盖等，基本工序是拔长、弯曲弯曲。（6）复杂形状锻件复杂形状锻件 ：包括阀体、叉杆、十字轴等，锻造难度：包括阀体、叉杆、十字轴等，锻造

8、难度大，应根据大，应根据锻件形状特点，采用适当工序组合锻造。锻件形状特点，采用适当工序组合锻造。8.1.2 模锻模锻利用模具使毛坯在模膛内变形的锻造方法称为模锻。利用模具使毛坯在模膛内变形的锻造方法称为模锻。模锻的优点模锻的优点:生产效率高生产效率高尺寸精确尺寸精确,加工余量小加工余量小可锻造复杂的锻件可锻造复杂的锻件,如如用自由锻来生产用自由锻来生产,则必须则必须加大量敷料来简化形状加大量敷料来简化形状.可节省金属材料可节省金属材料模锻生产的应用模锻生产的应用:小型零件的大批量生产小型零件的大批量生产按设备类型可分为锤上模锻、胎模锻、压力机上模锻等按设备类型可分为锤上模锻、胎模锻、压力机上模

9、锻等1.锤上模锻锤上模锻(1)锻模结构锻模结构 锻模锻模模膛及其功用模膛及其功用1 预锻模膛预锻模膛 预锻模膛的作用是：使坯料变形到接近于锻件的形预锻模膛的作用是：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。对于形状了终锻模膛的磨损，以延长锻模的使用寿命。对于形状简单或批量不大的模锻件可以不设置简单或批量不大的模锻件可以不设置预锻模膛。预锻模膛。2. 终锻模膛终锻模膛 终锻模膛的作用是：是使坯料最后变形到锻件所要求的终锻模膛的作用是：是使坯料最后变形到锻件所要求的形状和尺寸，因

10、此它的形状应和锻件的形状相同。形状和尺寸，因此它的形状应和锻件的形状相同。 但因锻件但因锻件冷却时要收缩，冷却时要收缩，终锻模膛的尺寸应比锻件尺寸放大一个收缩终锻模膛的尺寸应比锻件尺寸放大一个收缩量。钢件收缩量取量。钢件收缩量取1.5%。沿模膛四周有飞边槽，用以增加金。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。的金属。 对于具有通孔的锻件，由于不可能靠上对于具有通孔的锻件，由于不可能靠上、下下 模的突起部模的突起部分把金属完全挤压掉，故终锻后在孔内留下一薄层金属，称分把金属完全挤压掉，故终锻后在

11、孔内留下一薄层金属，称为冲孔连皮。只有把为冲孔连皮。只有把冲孔连皮和飞边冲掉后，才能得到有通冲孔连皮和飞边冲掉后，才能得到有通孔的模锻件。孔的模锻件。 预锻模膛和终锻模膛的区别是前者的圆角和斜度较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。大，没有飞边槽。 制坯制坯模膛模膛 拔长模膛拔长模膛用来减小坯料某部用来减小坯料某部分的横截面积，以增加该部分的长度。分的横截面积，以增加该部分的长度。 滚压模膛滚压模膛用来减小坯料某用来减小坯料某部分的横截面积，以增大另一部分部分的横截面积，以增大另一部分的横截面积。主要是使金属按模锻的横截面积。主要是使金属按模锻件形状来分布。件形状来分布

12、。 弯曲模膛弯曲模膛对于弯曲的杆类模锻件，需用弯曲模对于弯曲的杆类模锻件，需用弯曲模膛来弯曲坯料。膛来弯曲坯料。 切断模膛切断模膛上模与下模的角部组成的一对刀口，上模与下模的角部组成的一对刀口，用来切断金属。用来切断金属。(3)3)制订模锻工艺规程制订模锻工艺规程1)1)制订模锻件图制订模锻件图 模锻锻件图是制造和检验终锻模膛的依据。这是以零件图为基模锻锻件图是制造和检验终锻模膛的依据。这是以零件图为基础，考虑了分模面的选择、加工总余量、公差、余块、模锻斜度和础，考虑了分模面的选择、加工总余量、公差、余块、模锻斜度和圆角半径等绘制的圆角半径等绘制的。分模面分模面要方便锻件取出要方便锻件取出要使

13、分模面上下模膛要使分模面上下模膛 轮廓一致轮廓一致要使敷料为最少要使敷料为最少要使分模面为一平面，要使分模面为一平面， 上下深度基本一致上下深度基本一致（2）加工余量、模锻公差和工艺余块）加工余量、模锻公差和工艺余块 模锻件的加工余量和公差比自由锻件小得多，其数值根据锻件大模锻件的加工余量和公差比自由锻件小得多，其数值根据锻件大小形状和精度等级有所不同，一般余量为小形状和精度等级有所不同，一般余量为1mm-4mm，公差为，公差为+0.3mm- +3mm之间，用时可查有关手册。之间，用时可查有关手册。（3）模锻斜度）模锻斜度 模锻斜度不包括在加工余量内，一般取模锻斜度不包括在加工余量内，一般取5

14、、7、10、12等标准值。锻件的内壁斜度应比外壁斜度值大一级。等标准值。锻件的内壁斜度应比外壁斜度值大一级。（4）圆角半径）圆角半径 钢的模锻件外圆角半径取钢的模锻件外圆角半径取1mm-6mm，内圆角半径是外圆角半径的，内圆角半径是外圆角半径的3-4倍。模膛深度越深，圆角半径取值越大。倍。模膛深度越深，圆角半径取值越大。内圆角半径内圆角半径R是外圆角半径是外圆角半径r的的23倍倍内壁斜度内壁斜度应比外壁斜应比外壁斜度度大一级大一级 长轴类锻件长轴类锻件，如台阶轴、曲如台阶轴、曲轴、连杆、弯曲摇臂等轴、连杆、弯曲摇臂等( (图图8-12)8-12)；一般为拔长、滚挤、预锻、弯曲、一般为拔长、滚挤

15、、预锻、弯曲、预锻、终锻成型。预锻、终锻成型。 盘类模锻件盘类模锻件，如齿轮、法兰如齿轮、法兰盘等盘等(图图8-13)。一般为镦粗、预锻、。一般为镦粗、预锻、终锻成型。终锻成型。 模锻工步确定以后，再根据模锻工步确定以后，再根据已确定的工步选择相应的制坯模已确定的工步选择相应的制坯模膛和模锻模膛。膛和模锻模膛。3.3.4.2 模锻工步的确定及模膛种类的选择模锻工步的确定及模膛种类的选择模锻工步主要根据模锻件的形状和尺寸来确定。模锻件按形状分为两大类：3 3）修整工序）修整工序 ：坯料在锻模内制成模锻件后：坯料在锻模内制成模锻件后, ,还须经过一系还须经过一系列修整工序列修整工序 , ,以保证和

16、提高锻件质量。以保证和提高锻件质量。 切边和冲孔：切边和冲孔： 刚锻制成的模锻件，一般都带有飞边和连刚锻制成的模锻件，一般都带有飞边和连皮，须在压力机上将其切除。皮，须在压力机上将其切除。 校正：在切边及其他工序中都可能引起锻件变形。因此校正：在切边及其他工序中都可能引起锻件变形。因此对许多锻件，特别是形状复杂的模锻件在切边后还需进行校对许多锻件，特别是形状复杂的模锻件在切边后还需进行校正正 热处理热处理 ：为了消除模锻件的过热组织或加工硬化组织，：为了消除模锻件的过热组织或加工硬化组织，使模具具有所需的力学性能。模锻件的热处理一般是正火或使模具具有所需的力学性能。模锻件的热处理一般是正火或退

17、火。退火。 清理：为了提高模锻件的表面质量，改善模锻件的切削清理：为了提高模锻件的表面质量，改善模锻件的切削加工性能，模锻件需要进行表面处理，去处在生产过程中形加工性能，模锻件需要进行表面处理，去处在生产过程中形成的氧化皮，所沾油物及其他表面缺陷成的氧化皮，所沾油物及其他表面缺陷。（二）二）胎模锻造胎模锻造-在自由锻设备上得到模锻件的方法。常用的在自由锻设备上得到模锻件的方法。常用的胎模有摔模、扣模、垫模、套模、合模、弯曲模、跳模等。胎模有摔模、扣模、垫模、套模、合模、弯曲模、跳模等。1.摔模摔模 根据用途有多种摔模，如用于压痕称为卡摔；用于制坯称为根据用途有多种摔模，如用于压痕称为卡摔；用于

18、制坯称为型摔；用于整径称为光摔；用于校正整形称为校正摔等，摔模型摔；用于整径称为光摔；用于校正整形称为校正摔等，摔模均用于回转体锻件。均用于回转体锻件。2. 扣模扣模 扣模分单扇扣模和双扇扣模。用于非回转体类锻件的局部扣扣模分单扇扣模和双扇扣模。用于非回转体类锻件的局部扣形，也可为合模制坯。形，也可为合模制坯。3. 套模套模 有开式套模和闭式套模两种。开式套模多用于法兰，齿轮类有开式套模和闭式套模两种。开式套模多用于法兰，齿轮类锻件，或为闭式套模制坯，取件时一般要翻转锻件，或为闭式套模制坯，取件时一般要翻转180度；闭式套度；闭式套模常用于回转体锻件，有时也用于非回转体锻件。模常用于回转体锻件

19、，有时也用于非回转体锻件。3 3. .压力机上的模锻压力机上的模锻(1)(1)摩擦压力机上的模锻摩擦压力机上的模锻工作原理简介工作原理简介特点特点: :1)1)滑块行程不固定且速度低滑块行程不固定且速度低2 2）变形速度低，适宜锻塑性低些）变形速度低，适宜锻塑性低些的金属的金属3 3）承受偏心载荷能力差，适用于）承受偏心载荷能力差，适用于单膛锻模单膛锻模4 4）适合中小型锻件的小批量和中）适合中小型锻件的小批量和中批量生产批量生产（2 2）曲柄压力机上模锻）曲柄压力机上模锻工作原理简介工作原理简介特点：特点：1 1）滑块行程固定，有良）滑块行程固定，有良好的导向装置和顶件机构好的导向装置和顶件

20、机构2 2）其工作性质是静压力）其工作性质是静压力3 3）可对杆件头部进行局）可对杆件头部进行局部镦粗部镦粗4 4）为一次成型，不宜拨）为一次成型，不宜拨长和滚压工步。长和滚压工步。8.2 8.2 板料冲压板料冲压成形成形利用冲模使板料产生分离或成形的加工方法利用冲模使板料产生分离或成形的加工方法, ,这种加这种加工方法通常是在冷态下进行的工方法通常是在冷态下进行的, ,又叫冷冲压又叫冷冲压板料冲压的特点板料冲压的特点: :1)1)可冲出形状复杂的零件可冲出形状复杂的零件, ,废料较少废料较少2)2)有足够的精度和表面质量有足够的精度和表面质量3)3)能获得质轻能获得质轻, ,耗料少、强刚度高

21、的的零件耗料少、强刚度高的的零件4 4）易操作，效率高）易操作，效率高冲压常用设备：冲压常用设备：剪床剪床和和冲床冲床等。等。 剪床为冲床备料，将板料切成条料，以供下一步的冲剪床为冲床备料，将板料切成条料，以供下一步的冲压工序用。而冲压加工主要在各类冲床上进行，制成所需形压工序用。而冲压加工主要在各类冲床上进行，制成所需形状和尺寸的成品零件。状和尺寸的成品零件。冲压基本工序：包括分离工序和变形工序冲压基本工序：包括分离工序和变形工序（一）分离工序一）分离工序 1 1切断切断 将材料沿不封闭的曲线分离的冲压方法称为切断。主要用将材料沿不封闭的曲线分离的冲压方法称为切断。主要用于于将板料切成具有一

22、定宽度的条料，为成形工序的备料工序。将板料切成具有一定宽度的条料，为成形工序的备料工序。 2 2冲裁冲裁 利用冲模将板料以封闭的轮廓与坯料分离的冲压方法称为利用冲模将板料以封闭的轮廓与坯料分离的冲压方法称为冲冲裁，冲裁是落料和冲孔的总称。裁，冲裁是落料和冲孔的总称。 3 3精密冲裁精密冲裁 用压边圈使板料冲裁区处于静液压作用下，抑制剪裂纹用压边圈使板料冲裁区处于静液压作用下，抑制剪裂纹的的发生，实现塑性变形分离的冲裁方法称为精密冲裁。发生，实现塑性变形分离的冲裁方法称为精密冲裁。 4 4切口切口 将材料沿不封闭的曲线部分地分离开，其分离部分的材料将材料沿不封闭的曲线部分地分离开，其分离部分的材

23、料 发发生弯曲，此种冲压方法称为切口。生弯曲，此种冲压方法称为切口。二二、成形工序、成形工序1 1拉深拉深（拉延）：（拉延）：（1 1）拉伸过程：利用模具使板料变形区在一拉一压的应力状态作）拉伸过程：利用模具使板料变形区在一拉一压的应力状态作用下，用下，成形为空心件（深的空心件）而厚度基本不变的加工方法称成形为空心件（深的空心件）而厚度基本不变的加工方法称为拉深，也叫拉延。为拉深，也叫拉延。（2 2）拉深系数（）拉深系数（m m）：拉深变形后制件的直径与毛坯直径之比。）：拉深变形后制件的直径与毛坯直径之比。（3 3）m m的意义：是衡量拉伸变形程度的指标。的意义：是衡量拉伸变形程度的指标。 m

24、 mdd，变形程度越大，坯料拉入凹模越困难。，变形程度越大，坯料拉入凹模越困难。 4 4）极限拉深系数：保证危险断面不被拉裂的最小拉深）极限拉深系数：保证危险断面不被拉裂的最小拉深系数，一般取系数，一般取0.5-0.80.5-0.8。坯料塑性差选上限，塑性好。坯料塑性差选上限，塑性好可选下限。可选下限。（5 5）拉深次数：受极限拉深系数的限制，所需要的拉深）拉深次数：受极限拉深系数的限制，所需要的拉深不能一次完成而需要分几次逐步成形，这次数就称不能一次完成而需要分几次逐步成形，这次数就称为拉深次数。为拉深次数。（6 6）拉深件的成形质量问题：破裂和起皱拉深件的成形质量问题：破裂和起皱 a.凹凸

25、模圆角半径设计不合理；凹凸模圆角半径设计不合理；b. 凹凸模间隙不合理凹凸模间隙不合理 c. 拉深系数过小；拉深系数过小；d. 模具表面精度和润滑条件差。模具表面精度和润滑条件差。2.弯曲弯曲: 将板料、型材或管材在弯矩作用下弯成具有一定曲将板料、型材或管材在弯矩作用下弯成具有一定曲率和角度的制件的成形方法称为弯曲。率和角度的制件的成形方法称为弯曲。1）弯曲变形特点）弯曲变形特点 变形区域主要在圆角部位；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。外层金属受拉应力，内层金属受压应力。2）弯曲缺陷：弯裂）弯曲缺陷：弯裂3）弯曲工艺特点）弯曲工艺特点弯曲半径弯曲半径 rrmin=

26、（0.25-1）t ； 毛刺应位于内侧；毛刺应位于内侧； “回弹回弹”问题问题“回弹现象回弹现象”：由于弹性变形，材料弯曲结束和外去除后，：由于弹性变形，材料弯曲结束和外去除后，制件的弯曲角度和模具角度不一致的现象。制件的弯曲角度和模具角度不一致的现象。补偿措施：设计模具时，考虑回弹角度；补偿措施：设计模具时，考虑回弹角度； 制件精度要求高时，加一次校正工序；制件精度要求高时，加一次校正工序；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)球体胀形球体胀形 (4)拉形拉形4.4.翻边翻边: : 是在成形坯

27、料的平面或曲面部分上使板料沿一定是在成形坯料的平面或曲面部分上使板料沿一定的曲线翻成垂直边缘的冲压方法的曲线翻成垂直边缘的冲压方法. .翻边的种类较多翻边的种类较多, ,常用的常用的是圆孔翻边是圆孔翻边. .外缘翻边：和拉深过程相似；外缘翻边：和拉深过程相似；内孔翻边：孔径扩大，同时弯出筒形边的冲压工艺。注意内孔翻边：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，否则需多次翻边，且中间要进行退火。翻边高度不能太大，否则需多次翻边，且中间要进行退火。翻边工艺简介8.2.3冲压冲压模具模具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8.3 8.3 挤压、轧制、拉拨成形挤

28、压、轧制、拉拨成形8.3.1 8.3.1 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的压力作用而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法。变形的加工方法。n挤压为三向压应力状态挤压为三向压应力状态n可挤出各种形状复杂、孔深、薄壁和异形断面的可挤出各种形状复杂、孔深、薄壁和异形断面的 零件零件n零件精度高，表面粗糙度低零件精度高，表面粗糙度低n零件力学性能好零件力学性能好n节约材料、生产效率高节约材料、生产效率高2 分类分类 按凸模和金属流动方向的不同分类按凸模和金属流动方向的不同分类 正挤压正挤压 反挤压反挤压 复合挤压复合挤压 径向挤压径向挤压 静液挤压静液

29、挤压8.3.2 轧制成形1 轧制的生产应用与特点轧制的生产应用与特点2 轧制轧制的种类的种类(1)纵轧纵轧 轧辊轴线与坯料轴线垂直轧辊轴线与坯料轴线垂直,包括各种型材轧制、辊包括各种型材轧制、辊锻轧制、辗环轧制等锻轧制、辗环轧制等A、辊锻轧制：、辊锻轧制：应用于生产：扁断面长杆件应用于生产：扁断面长杆件 叶片类零件叶片类零件 连杆成形辊锻连杆成形辊锻 B、辗环轧制、辗环轧制（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）斜轧）斜轧 轧辊轴线与坯料轴线交叉成一定轧辊轴线与坯料轴线交叉成一定 角度角度8.3.3 拉拨成形拉拨成形 是将金属坯料通过拉拨模的模孔而使之变是将金属坯料

30、通过拉拨模的模孔而使之变形的塑性加工方法形的塑性加工方法拉拨有：线材拉拨、棒料拉拨、型材拉拨、拉拨有：线材拉拨、棒料拉拨、型材拉拨、 管材拉拨、异形材拉拨等管材拉拨、异形材拉拨等 管材拉拨示意图管材拉拨示意图8.4 特种塑性加工方法特种塑性加工方法8.4.1 超塑性成形超塑性成形n 超塑性是指金属或合金在特定条件下（低超塑性是指金属或合金在特定条件下（低 的变形速率、一定的变形温度和均匀的细的变形速率、一定的变形温度和均匀的细 晶粒度），其相对延伸率超过晶粒度），其相对延伸率超过100%的特性的特性n 主要超塑性材料：锌铝合金、铝基合金、主要超塑性材料：锌铝合金、铝基合金、 钛合金、高温合金钛

31、合金、高温合金1 超塑性成形工艺的应用超塑性成形工艺的应用（1）板料冲压）板料冲压（2）板料气压成形）板料气压成形（3）挤压和模锻）挤压和模锻2 超塑性模锻的工艺特点n扩大了可锻金属材料的种类n金属填充模膛的性能好n力学性能均匀一致n变形抗力小8.4.2 旋压成形旋压成形 一种利用旋压机使坯料和模具以一定的速度旋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旋轮接触的部位上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产生局部变形,获得空心回转体的加工方法获得空心回转体的加工方法 1.普通旋压普通旋压特征特征:厚度基本不变厚度基本不变, 外径变化大外径变化大1)拉深

32、旋压 2)缩径旋压 3)扩口旋压2.变薄旋压特征:坯料直径基本不变,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n旋压的主要优点旋压的主要优点n为局部变形为局部变形,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8.4.3 摆动辗压成形摆动辗压成形 利用一个绕中心轴摆动的圆锥形模具对坯料局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方法部加压变形的加工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

33、件n可加工出厚度仅可加工出厚度仅1mm零件零件n产品质量好产品质量好n噪声震动小，易实现机械化噪声震动小，易实现机械化 与自动化与自动化8.4.4 粉末锻造和液态模锻简介粉末锻造和液态模锻简介1.粉末锻造简介粉末锻造简介2.液态模锻液态模锻简介简介主要特点主要特点:n在压力下结晶在压力下结晶n在压力下发生塑性在压力下发生塑性 变形变形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8.4.5 高能率成形简介高能率成形简介1.爆炸成形爆炸成形 2.电液成形电液成形3.电磁成形电磁成形8.4.6 充液拉深利用液体代替凹模的作用进行拉深成形的方法特点特点:n提高了拉深承载能力提高了拉深承

34、载能力n不存在凹模强大的摩擦阻力不存在凹模强大的摩擦阻力n提高了拉深成形极限提高了拉深成形极限,减少拉深次数减少拉深次数n减少零件擦伤减少零件擦伤,提高零件质量提高零件质量n设备复杂设备复杂,生产效率低生产效率低8.4.7 聚氨酯成形聚氨酯成形 聚氨酯成形是利用聚氨酯在受压时表现出的高粘性流体性质，将其作为凸模或凹 模的板料成形方法。1 1、零件结构应尽可能简单、零件结构应尽可能简单、对称、平直；对称、平直；2 2、应避免零件上的锥形、应避免零件上的锥形、楔形结构；如图所示楔形结构；如图所示。8.5 塑性加工零件的结构工艺性塑性加工零件的结构工艺性8.5.1锻件结构工艺性锻件结构工艺性1.自由

35、锻件结构工艺性自由锻件结构工艺性3、应避免圆柱面与圆柱面、圆柱面与棱柱面相交； 避免圆柱面与圆柱面、圆柱面与棱柱面相交 4 4、零件上不允许有加强筋；、零件上不允许有加强筋；5 5、对横截面尺寸相差很大或形状复杂的零件，应尽可、对横截面尺寸相差很大或形状复杂的零件，应尽可能分别对其进能分别对其进行锻造，然后用螺纹连接。行锻造，然后用螺纹连接。 如下图：螺纹连接如下图：螺纹连接2.模锻件结构工艺性模锻件结构工艺性（1）必须有舍理的分模面，以保证锻件容易取出，）必须有舍理的分模面，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

36、面不考虑加工。（3）为易于充模，零件外形力求简单、平直和对称）为易于充模，零件外形力求简单、平直和对称（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8.5.2 冲压件的结构工艺性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4）冲裁件的排样问题）冲裁件的排样问题3）直线与直线、曲线与直线的交接处均考虑圆弧连接）直线与直线、曲线与直线的交接处均考虑圆弧连接2）孔及有关尺寸符合要求）孔及有关尺寸符合要求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

37、采用规则形状（2）对弯曲件的要求）对弯曲件的要求1）弯曲件的形状应尽量对称）弯曲件的形状应尽量对称2）选择正确的弯曲半径）选择正确的弯曲半径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）对拉深件的要求）对拉深件的要求1）拉深件外形应简单、对称，且不宜太深）拉深件外形应简单、对称，且不宜太深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.改进结构、简化工艺改进结构、简化工艺 节省材料节省材料（1）采用冲焊结构）采用冲焊结构（3）采用简化结构）采用简化结构（2）采用冲口工艺）采用冲口工艺3 . 冲压件的厚度冲

38、压件的厚度 1、简述、简述W18Cr4V高速钢热处理特点。高速钢热处理特点。 答：（答：（1）W18Cr4V高速钢锻造的作用是将粗大碳化物击碎，高速钢锻造的作用是将粗大碳化物击碎，使之细化并弥散分布在基体上。使之细化并弥散分布在基体上。 （2）对它的球化退火作用是：使碳化物球化，消除应力，降）对它的球化退火作用是：使碳化物球化，消除应力，降低硬度，改善切削加工性，为淬火做组织准备。低硬度，改善切削加工性，为淬火做组织准备。 （3）在）在128010淬火淬火+560三次回火的作用是：淬火温度三次回火的作用是：淬火温度高是为了保证足够的合金元素溶入奥氏体，从而提高钢的热硬高是为了保证足够的合金元素

39、溶入奥氏体，从而提高钢的热硬性。进行三次（高温）回火的作用是使较多的残余奥氏体转变性。进行三次（高温）回火的作用是使较多的残余奥氏体转变为回火马氏体及造成二次硬化。最终达到稳定组织、提高硬度、为回火马氏体及造成二次硬化。最终达到稳定组织、提高硬度、耐磨性及热硬性的目的耐磨性及热硬性的目的。 白口铸铁、灰口铸铁、钢三者成分、组织和性白口铸铁、灰口铸铁、钢三者成分、组织和性能有何主要区别？能有何主要区别？ 白口铸铁、灰口铸铁、钢三者成分的主要区别白口铸铁、灰口铸铁、钢三者成分的主要区别在于其碳含量的不同。白口铸铁的碳含量在在于其碳含量的不同。白口铸铁的碳含量在2.11%到到6.69%之间，灰口铸铁

40、的碳含量在之间，灰口铸铁的碳含量在2.5%到到4%之间。而钢的碳含量范围在之间。而钢的碳含量范围在0.0218%到到2.11%之间。之间。 白口铸铁、灰口铸铁、钢三者组织的主要区别：白口铸铁、灰口铸铁、钢三者组织的主要区别： 白口铸铁、灰口铸铁、钢三者成分、组织和性白口铸铁、灰口铸铁、钢三者成分、组织和性能有何主要区别？能有何主要区别？ 白口铸铁、灰口铸铁、钢三者成分的主要区别白口铸铁、灰口铸铁、钢三者成分的主要区别在于其碳含量的不同。白口铸铁的碳含量在在于其碳含量的不同。白口铸铁的碳含量在2.11%到到6.69%之间，灰口铸铁的碳含量在之间，灰口铸铁的碳含量在2.5%到到4%之间。而钢的碳含

41、量范围在之间。而钢的碳含量范围在0.0218%到到2.11%之间。之间。 白口铸铁、灰口铸铁、钢三者组织的主要区别：白口铸铁、灰口铸铁、钢三者组织的主要区别： 钢按钢按Fe Fe3C相图进行结晶得到的。钢相图进行结晶得到的。钢中的碳可以以铁中的碳可以以铁素体以形式存在，也可以化合态渗碳体的形式存在。素体以形式存在，也可以化合态渗碳体的形式存在。 钢按钢按Fe Fe3C相图可分为：相图可分为： 1）亚共析钢）亚共析钢：组织为：组织为P + ， 2）共析钢共析钢：组织为：组织为P 3）过）过共析钢共析钢：组织为：组织为P Fe3CII 性能特点：性能特点：亚共析钢随碳含量增加，钢的强度硬度升高，亚

42、共析钢随碳含量增加，钢的强度硬度升高，塑性韧性下降塑性韧性下降。而。而过过共析钢随碳含量增加，二次共析钢随碳含量增加，二次渗碳体渗碳体发展为连续网状，当发展为连续网状，当碳含量超过碳含量超过.%时，性能变得硬时，性能变得硬而脆，且强度下降。而脆，且强度下降。 白口铸铁没有经过石墨化，完全按白口铸铁没有经过石墨化，完全按Fe Fe3C相图进行结相图进行结晶得到的。晶得到的。铸铁中的碳以化合态渗碳体的形式存在。铸铁中的碳以化合态渗碳体的形式存在。 白口铸铁按白口铸铁按Fe Fe3C相图可分为：相图可分为： 1）亚共晶）亚共晶白口铸铁：组织为白口铸铁：组织为P + Fe3CII + Ld， 2）共晶

43、共晶白口铸铁：组织为白口铸铁：组织为Ld， 3）过）过共晶共晶白口铸铁：组织为白口铸铁：组织为Fe3CI + Ld， 性能特点：性能特点：白口铸铁由于出现了以渗碳体为基体的莱氏白口铸铁由于出现了以渗碳体为基体的莱氏体，性硬而脆不易切削加工，也不能塑性加工。体，性硬而脆不易切削加工，也不能塑性加工。 灰口铸铁经过完全石墨化，按灰口铸铁经过完全石墨化，按Fe C相图进行结相图进行结晶得到的。晶得到的。铸铁中的碳以游离态（石墨）的形式铸铁中的碳以游离态（石墨）的形式存在。存在。 灰口铸铁组织是由石墨和基体组成的，基体可以灰口铸铁组织是由石墨和基体组成的，基体可以为为F，P或或F P。从这个意义上说，

44、。从这个意义上说，灰口铸铁组灰口铸铁组织实际是钢的基体上分布着石墨。织实际是钢的基体上分布着石墨。 性能特点：性能特点： 力学性能低力学性能低 由于石墨相当于钢基体中的裂纹由于石墨相当于钢基体中的裂纹或空洞，破坏了基体的连续性，且易导致应力集或空洞，破坏了基体的连续性，且易导致应力集中。中。 耐磨性能好耐磨性能好 由于石墨本身有润滑作用。由于石墨本身有润滑作用。 消振性能好消振性能好 由于石墨可以吸收振动能量。由于石墨可以吸收振动能量。 铸造性能好铸造性能好 由于铸铁硅含量高由于铸铁硅含量高, 成分接近于成分接近于共晶共晶. 切削性能好切削性能好 由于石墨使车屑容易脆断，不粘由于石墨使车屑容易

45、脆断，不粘刀刀. 第三章第三章 金属材料的塑性变形金属材料的塑性变形【重点内容】【重点内容】1. 金属塑性变形本质；金属塑性变形本质；2. 冷塑性变形对金属材料的的组织和性冷塑性变形对金属材料的的组织和性能的影响；能的影响；3. 经冷变形的金属，在加热时的组织和性能的变化；经冷变形的金属，在加热时的组织和性能的变化；4.冷加工与热加工的区别；冷加工与热加工的区别；【本章难点】加工硬化现象，回复和再结晶现象，【本章难点】加工硬化现象，回复和再结晶现象，【基本要求】【基本要求】1.了解金属的塑性变形的过程；了解金属的塑性变形的过程；2.掌握加工硬化现象；掌握加工硬化现象；3.熟悉冷变形金属在加热过

46、程中组织与熟悉冷变形金属在加热过程中组织与性能的变化；性能的变化；4.掌握冷变形与热变形的区别。掌握冷变形与热变形的区别。1单晶体的塑性变形主要以单晶体的塑性变形主要以 的方式进行，的方式进行，它是在它是在 作用下，使晶体的一部分沿一定作用下，使晶体的一部分沿一定的的 相对于另一部分发生滑动。相对于另一部分发生滑动。2.冷变形后的金属被加热，当温度不太高时，冷变形后的金属被加热，当温度不太高时，金属内部的晶格畸变程度金属内部的晶格畸变程度 ，内应，内应力力 ，这个阶段称为，这个阶段称为 ；当加热；当加热到较高温度，不但晶格畸变到较高温度，不但晶格畸变 ，金属的，金属的位错密度位错密度 ，使变形的晶粒逐步变成，使变形的晶粒逐步变成等轴晶粒，这一过程为等轴晶粒，这一过程为 。3.金属材料冷热加工的区别