《锻压成型》课件

锻压成型锻压成型是一种重要的金属加工方法。它利用压力和模具将金属材料塑造成所需的形状。课程概述课程目标本课程旨在帮助学生掌握锻压成型的基本原理和工艺技术。培养学生分析解决实际锻压生产问题的能力。课程内容课程内容涵盖锻压成型的定义、分类、工艺原理、工艺参数选择、工艺设计、模具设计等。通过理论教学、案例分析、实验操作等环节，学生将掌握锻压成型的基本知识和技能。锻压成型的定义形变加工利用外力使金属材料发生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的工件。塑性变形金属材料在压力作用下发生永久性变形，不产生断裂，称为塑性变形。工艺类型锻造、冲压、弯曲、拉伸、挤压等各种形变加工方法。锻压成型的特点高强度锻压成型提高材料致密度，增强机械强度和韧性。高精度锻压成型可获得高精度和复杂形状的零件。高耐用性锻件表面光洁度高，耐腐蚀性强，使用寿命长。高效率锻压成型生产效率高，可实现批量生产。锻压成型的工艺分类锻造利用锻锤或压力机对金属坯料进行锤击或压制成形的工艺，适用于形状复杂、精度要求高的零件。冲压利用冲床对板料进行冲裁、弯曲、拉伸等成形的工艺，适用于形状简单、批量生产的零件。挤压利用挤压机将金属坯料挤压成所需形状的工艺，适用于生产截面形状复杂的零件。旋压利用旋压机将金属板料旋转并压制成形的工艺，适用于生产圆形或旋转对称的零件。锻压成型的原理1外力作用锻压成型依靠外力对金属材料施加压力，使金属材料发生塑性变形，从而改变金属材料的形状和尺寸。2塑性变形金属材料在压力作用下发生塑性变形，其内部晶体结构发生重新排列，最终形成新的形状。3冷热加工锻压成型可以分为冷加工和热加工，冷加工在常温下进行，热加工在高温下进行，不同的加工温度会影响金属材料的塑性变形程度和加工性能。锻压成型的影响因素11.材料性质材料的强度、塑性、韧性、硬度等影响着成型难度和最终产品的质量。22.工艺参数温度、压力、速度、变形量等参数直接影响着成型过程和结果。33.模具设计模具形状、尺寸、精度等影响着产品的形状、尺寸和精度。44.设备性能设备的功率、精度、稳定性等影响着成型效率和产品质量。塑性变形的基本规律金属塑性变形在力作用下，金属材料发生永久变形，且不会发生断裂。应力与应变应力是指作用在金属材料上的外力，应变是指金属材料在外力作用下发生的形变。塑性变形过程金属材料的塑性变形是一个复杂的物理过程，涉及到晶体结构的变化。塑性变形的影响因素影响金属材料塑性变形的主要因素包括：材料本身的性质、温度、应变速率、环境等。流动曲线及其应用流动曲线是描述金属材料在不同变形温度和变形速度下，其流动应力与应变之间的关系曲线。流动曲线是锻压成型工艺设计和生产中不可缺少的工具，可以帮助工程师选择最佳的加工工艺参数，提高锻件的质量和生产效率。通过分析流动曲线，可以确定金属材料的变形能力、变形抗力以及变形温度和变形速度对变形抗力的影响。金属热态塑性变形规律温度影响温度升高，金属强度降低，塑性提高，易于变形。变形速度影响变形速度越快，金属的流动阻力越大，塑性降低。晶粒尺寸影响晶粒尺寸越小，金属的强度和塑性越好，易于变形。锻造工艺参数的选择锻造温度锻造温度直接影响金属的塑性，影响锻件的质量。温度过高会导致金属过度氧化，温度过低则会导致金属强度过高，难以变形。锻造力锻造力的大小决定了金属变形程度，过小的锻造力会导致锻件尺寸不合格，过大的锻造力会导致锻件表面出现裂纹。锻造模具锻造模具的形状和尺寸决定了锻件的最终形状，模具的材质和热处理工艺也影响锻件的质量。锻造工艺锻造工艺包括预热、成形、冷却等步骤，每个步骤的控制都影响锻件的质量。锻造工艺的设计确定锻件形状依据产品图纸和技术要求，确定锻件的最终形状和尺寸。要考虑锻件的用途、工作条件和加工要求。选择锻造方法根据锻件的形状、尺寸、材质和生产批量，选择合适的锻造方法，如自由锻、模锻、精锻、冷镦等。设计锻造模具根据锻件形状和尺寸，设计相应的锻造模具，确保模具的强度、刚度、耐磨性和尺寸精度。确定工艺参数根据锻件材质、形状和尺寸，选择合适的锻造温度、压力、速度、变形量等工艺参数，确保锻件的质量和效率。编制工艺流程根据选择的锻造方法和工艺参数，编制完整的锻造工艺流程，包括预热、锻造、冷却等步骤。锻件的热处理及表面质量热处理热处理是提高锻件机械性能的重要手段。常见热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火等。通过控制加热温度、保温时间和冷却速度，可以改变锻件的组织结构，从而获得所需性能。表面质量锻件表面质量直接影响其使用性能。常见表面质量指标包括表面粗糙度、表面硬度、表面氧化层厚度、表面裂纹等。锻造过程中需采取措施控制表面质量，例如使用润滑剂、控制锻造温度和速度等。锻造缺陷及其预防11.裂纹锻造裂纹是由于金属内部应力集中，导致金属断裂形成。22.氧化锻造过程中，金属表面与空气接触，发生氧化反应，形成氧化皮。33.疏松锻造过程中，金属内部存在气孔或夹杂物，导致金属密度降低，形成疏松。44.偏析锻造过程中，金属内部成分不均匀，导致金属性能下降，形成偏析。锻造模具的设计与制造精密的工艺锻造模具需要高精度和耐用性，才能满足锻件的尺寸和形状要求。数字化设计利用计算机辅助设计软件，可以提高模具设计效率，并进行虚拟仿真，优化设计方案。先进的制造技术现代锻造模具制造采用数控加工、热处理、表面处理等先进技术，确保模具的质量和性能。精准的安装模具安装需要精确对位，保证锻件的尺寸和形状符合要求，并确保模具的寿命和安全性。锻造机床及其选择锤头锻造机适用于各种金属的锻造，其特点是效率高、成本低，适用于大批量生产。压力机主要用于板料成形，可以实现复杂形状的加工，适用于精密零件的锻造。锻造机器人可以提高锻造效率，降低生产成本，适用于自动化程度高的锻造生产线。锻造工艺方案的选择1材料选择根据零件性能要求选择合适的材料2锻造方法选择自由锻、模锻、或其他特殊锻造工艺3设备选择根据锻件尺寸和重量选择合适锻造设备4模具选择选择合适的模具设计和制造工艺锻造工艺方案选择是锻造生产过程的关键环节之一。选择合适的方案可以有效提高锻件质量、降低生产成本，并满足最终产品的设计要求。锻造工艺的工艺过程1准备清理毛坯，加热2锻造使用锻锤或压力机成形3修整去除毛刺，清理表面4检验尺寸、形状、表面质量5热处理提高强度和韧性锻造工艺是一个复杂的流程，从准备毛坯到最终热处理，每个步骤都很重要。板料成形工艺11.弯曲通过模具施加压力使板料产生弯曲变形，改变板料的形状。22.拉伸通过模具施加拉力使板料产生拉伸变形，改变板料的厚度。33.冲压通过模具施加压力使板料产生穿孔或切断，改变板料的形状或尺寸。44.缩颈通过模具施加压力使板料产生缩颈变形，改变板料的形状或尺寸。板料成形工艺参数的选择材料参数板材的材质、厚度和机械性能是首要考虑因素。例如，低碳钢板的成形性较好，而高强度钢板则需要更高的成形力。成形工艺参数成形工艺参数主要包括冲压速度、冲压力、模具尺寸和形状、润滑剂等。这些参数会直接影响成形质量，需要根据具体工况进行合理选择。成形设备参数冲压机的吨位、行程、速度等参数需要与板料成形工艺要求相匹配，才能保证成形过程的安全和稳定性。其他参数例如，环境温度、湿度等因素也会对板料成形工艺参数产生影响，需要根据具体情况进行调整。板料成形工艺的设计1工艺参数的选择合理选择工艺参数，例如冲压速度、模具间隙、材料厚度等，对板料成形质量至关重要。2模具设计模具设计是板料成形工艺的关键环节，需要根据产品形状、尺寸和材料特性进行精确设计，确保成形过程顺利进行。3工艺流程优化优化工艺流程，例如冲压顺序、工序安排等，可以提高生产效率和产品质量，降低生产成本。板料成形缺陷及其预防皱纹板料成形过程中产生的压缩应力导致表面出现波纹，影响美观和强度。起皱拉伸应力过大，板料表面出现不规则的凸起，影响产品性能。裂纹拉伸应力超过板料屈服极限，导致板料表面出现裂纹，影响产品强度和寿命。开裂拉伸应力过大，板料内部产生裂纹，影响产品强度和寿命。板料成形模具的设计与制造11.需求分析模具设计前，需要明确成形零件的形状、尺寸、材料、数量以及成形精度要求。22.结构设计根据成形工艺和零件的结构特点，设计模具的型腔、型芯、导向机构、ejector机构等。33.材料选择模具材料要根据成形工艺、零件的材质、成形温度等因素选择，以保证模具的强度、硬度、耐磨性、耐热性。44.加工制造模具的加工制造过程，包括模具的粗加工、精加工、热处理、表面处理、组装调试等。板料成形机床及其选择冲压机冲压机是板料成形机床的重要组成部分，用于对金属板材进行冲压成型，可根据需要进行冲孔、落料、弯曲等操作，提高生产效率。折弯机折弯机主要用于对金属板材进行折弯成形，通过对板材施加压力，使板材产生弯曲变形，以实现所需的形状和尺寸。数控机床数控机床可用于进行多种板料成形加工，如切割、铣削、钻孔等，具有高精度、高效率的特点，可满足复杂形状的板料加工需求。液压机液压机是一种常用的板料成形机床，利用液压系统提供的巨大压力，可实现压弯、拉伸、冲压等多种成形工艺，适用于各种尺寸的板料加工。板料成形工艺方案的选择1工艺性工艺方案是否可行2经济性成本和效率3技术性是否满足产品要求4安全性生产过程的安全保障选择板料成形工艺方案需要综合考虑多种因素，包括工艺性、经济性、技术性和安全性。板料成形工艺的工艺过程1准备材料选择模具准备2成形压边冲压3修整去除毛刺表面处理4检验尺寸检验性能测试板料成形工艺过程通常包括准备、成形、修整和检验四个主要阶段。每个阶段都有其特定的工艺要求和技术指标，确保最终产品质量符合标准。锻压成型工艺的发展趋势智能化锻压成型工艺正朝着智能化方向发展。通过传感器、人工智能和数据分析技术，可以实现生产过程的自动化、数字化和智能化，提高生产效率和产品质量。绿色化随着环保意识的提高，锻压成型工艺也开始朝着绿色化方向发展。采用低能耗、低排放的工艺和设备，减少对环境的影响。复合材料锻压成型工艺正逐渐应用于复合材料的加工。复合材料具有高强度、轻量化等优势，在航空航天、汽车等领域有着广阔的应用前景。微型化随着电子产品微型化的发展，锻压成型工艺也开始向微型化方向发展。采用精密加工技术，可以制造出尺寸更小、精度更高的产品。锻压成型工艺的应用案例锻压成型工艺在工业生产中有着广泛的应用，例如汽车制造、航空航天、机械制造、电子产品、建筑材料等等。例如，汽车制造中，汽车车身、底盘、发动机等部件都采用锻压成型工艺，以提高产品的强度、韧性和耐用性。锻压成型工艺在未来将更加注重节能环保、智能化和自动化，并向更高的精度、更复杂的形状和更大的尺寸发展。本课程的重点与难点重点本课程重点学习锻压成形工艺的基本原理、工艺分类、工艺参数选择和工艺设计等内容。难点掌握塑性变形