中科大机械制造基础课件第3篇 金属压力加工

第三篇金属压力加工第一章金属的塑性变形2026/8/28§1.1金属塑性变形的实质●弹性变形在外力作用下，材料内部产生应力，应力迫使原子离开原来的平衡位置，改变了原子间的距离，使金属发生变形。并引起原子位能的增高，但原子有返回低位能的倾向。当外力停止作用后，应力消失，变形也随之消失。

图3-1●塑性变形内应力超过金属的屈服点后，外力停止作用后，金属的变形并不完全消失。●滑移面在切向应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分，沿着一定的晶面产生相对滑移，该面称为滑移面。2026/8/28●位错运动引起塑性变形近代物理学证明，晶体不是在滑移面上，原子并不是整体的刚性运动而是以位错引起金属塑性变形。位错：沿滑移面旧原子对破坏，新原子对形成

图3-2●多晶体的塑性变形（晶内和晶间变形）晶内变形：外力作用下，某一晶粒的塑性变形。晶间变形：晶粒之间的相互位移或转动。在外力作用下，有的晶粒处于利于塑性变形位置，则首先塑性变形。有的处于不利于塑性变形的位置，则暂时不变形。晶粒间会移动、转动，这种利与不利位置在变化，塑性变形不断进行。图3-32026/8/28§1.2塑性变形对金属组织和性能影响●金属在常温下经塑性变形后，内部组织将发生变化。

⑴晶粒沿最大变形的方向伸长；

⑵晶格与晶粒发生扭曲，产生内应力；⑶晶粒产生碎晶。●冷作硬化

＊现象：强度、硬度上升，而塑性、韧性下降。＊原因：滑移面附近的晶粒碎晶块，晶格扭曲畸变，增大滑移阻力，使滑移难以进行。2026/8/28

●回复与再结晶

＊回复：冷作硬化是一种不稳定的现象，具有自发恢复到稳定状态的倾向。室温下不易实现。当提高温度时，原子获得热能，热运动加剧，当加热温度T回：

T回=（0.25—0.3）T熔使原子回复到正常排列，消除了晶格扭曲，使加工硬化得到部分消除。2026/8/28§1.3金属的可锻性一、金属的本质

⒈化学成分的影响纯金属的可锻性比合金好，有些元素可使可锻性显著下降，钢的含碳量越低，可锻性越好。可锻性的衡量：塑性（断面收缩率ψ，伸长率δ），变形抗力。可锻性取决于：金属本质和加工条件。2026/8/28⒉金属组织的影响

＊组织不同，可锻性有差异、纯金属、固溶体可锻性好；

＊碳化物可锻性差；＊铸态柱状组织和粗晶粒不如晶粒细小均匀。二、加工条件⒈变形温度的影响

＊温度↑→原子的运动能力↑→容易滑移→塑性↑,变形抗力↓.＊锻造温度：始锻温度终锻温度，过低难于锻造图3-82026/8/28第二章锻造一、自由锻

＊自由锻是利用冲击力或压力使金属在上、下两个抵铁之间变形。从而获得所需形状及尺寸的锻件。

＊沿变形方向可以自由流动。

＊锻锤：依靠冲击力使金属变形，只能锻造中小锻件。液压机：依靠静压力使金属变形，可加工大型锻件。§2.1锻造方法2026/8/28⒈自由锻工序⑴基本工序镦粗：适于饼块类，盘套类拔长：适于轴类、杆类拔长、镦粗经常交替反复使用。有时一头镦粗，另一头拔长。（通孔、盲孔）冲孔：常用方法：镦粗—冲孔镦粗—冲孔—扩孔弯曲：工件轴线产生一定曲率。扭转：某一部转一定角度。错移：例如曲轴。切割：

2026/8/28§2.2锻造工艺规程的制订一、绘制锻件图

⒈敷料、余量及公差＊敷料：为简化零件的形状和结构，便于锻造而增加的一部分金属为敷料。＊余量：零件表面为切削加工而增加的尺寸称余量。

＊锻件公差：查表而定。＊自由锻锻件图：图2-35

2026/8/28⒉分模面

＊分模面：上下模锻在模锻件上的分界面。

＊选分模面原则：

i)应保证模锻件能从模腔中取出来。图3-26a-aii)应使上、下两模沿分模面的模腔轮廓一致。

图3-26b-biii)分模面应选在能使模腔深度最浅的位置上。

图3-26b-biv）使敷料最少。

v）分模面最好是一个平面。2026/8/28§2.3锻件结构的工艺性一、自由锻件的结构工艺性

图3-33图3-34二、模锻件的结构工艺性＊模锻件有一合理分模面，使工件容易取出，敷料少。锻模容易制造。＊零件上与其它零件配合时要机加工，其他面均应设计成非加工面。因此，要注意模锻斜度，模锻圆角。＊锻件外形应力求简单、平直、对称，避免直径相差过大或具有薄壁、高筋、高台、深孔、多孔等。2026/8/28第三章板料冲压

＊板料冲压又叫冷冲，但δ>8～10mm时用热冲＊特点：

(1)可冲形状复杂的零件，且废料少。 (2)高精度，低粗糙度，零件互换性好。

(3)重量轻，耗材少，强度刚度较好。(4)操作简单，生产率高。

＊常用的材料：低碳钢、铜合金、铝合金等塑性好的材料。＊常用设备：剪床和冲床。＊基本工序：1、分离工序

2、变形工序。

2026/8/28一、落料及冲孔（统称冲裁）＊落料——落下部分为成品。＊冲孔——落下部分为废品。1、冲裁变形过程

(1)弹性变形阶段

§3.1分离工序

2026/8/28(2)塑性变形阶段板料中的应力值达到屈服极限，板料金属产生塑性变形，产生硬化，凹凸模刃口处硬化加剧，出现裂纹。(3)断裂分离阶段上下裂缝重合，板料分离。分离面的质量主要和下列有关：a.间隙有关b.刃口锋利c.模具有关d.材料有关e.板厚有关……2026/8/28一、拉深1、拉深过程底部金属一般不变性，只起传递拉力作用，厚度基本不变，坯料外径D与内径d之间的环形部分金属切向受压应力的作用,形成拉深件的直壁，直壁的厚度有所减少。

§3.2变形工序

2026/8/282．拉深中的废品拉深件主要受拉应力，应力超过强度极限时出现废品，最危险处是直壁和园角的过渡处。拉穿现象与下列现象有关：(1)凸凹模的园角半径有关，对钢件取r凹=10δ，r凸=（0.6～1）r凹。(2)凹凸模的间隙:拉深的间隙较大，一般取单边间隙

C=(1.1～1.2)δ。间隙过小：摩擦力大，易拉穿工件、擦伤表面模具寿命低。间隙过大：易使工件起皱。2026/8/28§3.3冲模简介(P120)一、冲压件的形状及尺寸1、对落料件和冲压件的要求

(1)落料件的外形和冲孔件的孔形应简单、对称尽量用圆形、矩形避免长槽或细长悬臂结构。注意排样，提高利用率。§3.4冲压件