第5章材料的塑性成形工艺-2.ppt

1、5-3 锻压件结构工艺性,一、自由锻件的结构工艺性,1.锻件上不应有锥体或斜面； 2.几何体的交接处不应形成空间曲线； 3.锻件不应有加强筋、凸台等； 4.复杂件应设计成组合体。,避免锥面或斜面,避免相贯线,a）错误的 b）正确的 自由锻零件的结构设计,避免叉形件内部的台阶,避免凸台、加强筋,做成组合件，先锻后连接,二、 模锻成形件的结构工艺性,模锻零件必须具有一个合理的分模面，以保证模锻件易于从锻模中取出、敷料最少、锻模容易制造。 零件上与锤击方向平行的非加工表面，应设计出模锻斜度。非加工表面所形成的角都应按模锻圆角设计。 为了使金属容易充满模膛和减少工序，零件外形力求简单、平直和对称，尽量

2、避免零件截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、凸起等结构。 在零件结构允许的条件下，设计时尽量避免有深孔或多孔结构。 在可能条件下，应采用锻-焊组合工艺，以减少敷料，简化模锻工艺。,合理选择分模面,分型面加设凸边防止错移,直线分模面,对称的截面,应尽量避免有深孔或多孔结构,模锻件,可采用锻-焊组合工艺，以减少敷料,三、冲压件的结构工艺性,影响因素主要有：冲压件的形状、尺寸、精度、材料等。 1、冲裁件要求： 外形力求简单、对称；尽可能采用圆形和矩形，避免细长悬臂和窄槽结构，否则制造模具困难，降低模具寿命 。,落料件形状应使排样时废料较少，有利于材料的合理利用，如图中的b较a更为合理，材料利用率可达7

3、9。,冲裁件的直线与直线、曲线与直线的交接处，均应以圆弧连接，尽量避免尖角，以防止模具相应部位易于磨损或尖角处产生应力集中而冲裂。最小圆角半径数值如下表：,冲裁件的孔及其有关尺寸必须考虑材料的厚度，孔径、孔间距和孔边距不得过小，以防止凸模刚性不足或孔边冲裂。,2、对弯曲件要求： 形状应力求简单、对称，尽量采用V形、Z形等简单、对称的形状，以利于制模和减少弯曲次数。,弯曲半径 r不能小于材料允许的最小弯曲半径，以防弯曲过程中弯裂；但也不宜过大，以免因回弹量过大而使制件精度降低。 弯曲边高度h 过小不易弯曲成形，一般应使弯曲边高度h2；若不允许增加弯曲边高度h时，则必须预压工艺槽或先留出适当的余量

4、待弯曲后再切去。,防止孔变形： 弯曲带孔件时，孔的位置应避开变形区，或在孔附近预冲工艺孔。,3、对拉深件要求,拉深件外形应简单、对称，且不宜太高。以便使拉深次数尽量少，并容易成型。,拉深件的圆角半径（如图示）应满足：rdS，R2S，r（3-5）S。否则，应增加整形工序。,拉深件的壁厚变薄量一般要求不应超出拉伸工艺壁厚变化的规律（最大变薄率约在10%18%左右）。,4、改进结构以简化工艺节省材料： 采用冲焊结构，对于形状复杂的冲压件，可先分别冲制若干个简单件，然后再焊成整体件,采用冲口工艺，以减少组合件数量，节省材料，简化工艺过程,尽量简化拉深件结构，以达到减少工序、节省材料、降低成本的目的。

5、如消音器后盖零件结构经改进后，冲压加工由八道工序降为两道工序，材料消耗减少50。,5、冲压件厚度 尽可能采用薄材料+加强筋。,6、冲压件的精度和表面质量 精度不高于冲压工艺达到的一般精度（ ITl0IT8 ）； 表面质量不高于原材料的表面质量。 7、冲压件材料 尽量用价低的材料，如能用钢不用有色金属，能用薄板不用厚板等。,5-4 先进塑性成形方法,特点： 1）少屑或无屑加工，提高材料性能； 2）生产率高； 3）减小变形率； 4）无氧化加热，提高锻件表面质量。,包括： 精密模锻、摆动碾压、液态模锻、径向锻造、粉末锻造、超塑性成形、高能高速成形等。,一、精密模锻 工艺过程：,第一步 将原始坯料经普

6、通模锻成中间坯料 第二步 对中间坯料进行严格清理，除去氧化皮或缺陷 第三步 采用无氧化或少氧化加热后精锻,工艺特点,1.精确计算原始坯料的尺寸； 2.仔细清理坯料表面； 3.采用无氧加热法； 4.模膛精度比锻件高两级； 5.冷却及润滑。 6.在刚度大、精度高的设备上进行，如曲柄压力机、摩擦压力机、高速锤等。,二、摆动碾压 即上模的轴线与被碾压工件(放在下模)的轴线倾斜一个角度，模具一面绕轴心旋转，一面对坯料进行压缩的加工方法。 每一瞬时仅压缩坯料横截面的一部分,摆动辗压的种类： 镦粗、铆接、缩口、挤压等。,应用： 摆动辗压适于大批量加工回转体饼盘类或带法兰的半轴类锻件，如汽车后半轴、齿轮和铣刀

7、毛坯等。,三、液态模锻 液态模锻实际上是铸造和锻造工艺的组合，是把液态金属直接浇入金属模内，然后在一定时间内以一定的压力作用于液态(或半液态)金属上，最后使之成形的制造方法。,液态模锻,原材料配制熔炼浇注加压成型脱模冷却热处理检验入库。,液态模锻的工艺流程：,液态模锻工艺的主要特点：,在成型过程中，液态金属在压力下完成结晶凝固。 已凝固的金属在压力作用下，产生塑性变形，使制件外侧壁紧贴模壁，液态金属自始至终获得等静压。 液态模锻对材料的选择范围很宽，不仅适用于铸造合金，而且还适用于变形合金。,四、径向锻造 径向锻造又称旋转锻造，是对轴向旋转送进的棒料或管料施加径向脉冲打击力，锻成沿轴向具有不同

8、横截面制件的工艺方法 。,工件运动方式,特点与应用 径向锻造使金属处于压应力状态，且为高速成形，可锻造低塑性的高合金钢； 工具简单、成本低，可用于各种批量生产； 可锻多种截面形状，锻件直径可达400600mm；制件精度高，表面光洁。 广泛应用于带台阶的实心和空心轴、多种截面形状的棒材以及气瓶、炮弹壳的收口等。,五、粉末锻造 粉末冶金与锻造工艺组合,粉末锻造的原理：,将粉末预压成型后，在充满保护气体的炉子中烧结制坯，将坯料加热至锻造温度后模锻而成。,粉末锻造的优点（与模锻相比）,材料利用率高，可达90%以上。而模锻的材料利用率只有50%左右。 机械性能高。材质均匀无各向异性，强度、塑性和冲击韧性

9、都较高。,锻件精度高，表面光洁，可实现少、无切削加工。,生产率高。每小时产量可达5001000件。,锻造压力小。如130汽车差速器行星齿轮，钢坯锻造需用25003000kN压力机，粉末锻造只需800kN压力机。,可以加工热塑性差的材料。如难于变形的高温铸造合金可用粉末锻造方法锻出形状复杂的零件。采用粉末锻造出的零件有差速器齿轮、柴油机连杆、链轮、衬套等。,六、超塑性成形 超塑性是指金属或合金在特定条件下，即低的变形速率(=10-210-4s)、一定的变形温度(约为熔点一半)和均匀的细晶粒度(晶粒平均直径为0.25m)，其相对伸长率超过100以上的特性。 如钢超过500、纯钛超过300、锌铝合金超过1 000。,处于超塑性状态下的金属，其变形应力只有常态下的金属变形应力的几分之一至几十分之一，在拉深变形过程中不产生缩颈现象，因此极易成形，可采用板料冲压、挤压、模锻等多种工艺方法制出复杂零件。,板料气压成形,高能成型是一种在极短时间内释放高能量而使金属变形的成型方法。,七、高能成型,按使用的能源不同，高能成形可分为爆炸成形、