《塑性成形方法》PPT課件.ppt

1、2.4.1 鍛造,定義： 鍛造是利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定力學(xué)性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法，是鍛壓（鍛造與沖壓）的兩大組成部分之一,2.4 體積塑性成形方法,分類： 按作用力的來源可將鍛造分為手工鍛造和機械鍛造兩類。 按鍛造溫度可將鍛造分為熱鍛、溫鍛和冷鍛三類。 按照工藝特點又可將鍛造分為自由鍛和模鍛,定義：利用沖擊力或壓力使金屬在上下兩個砥鐵（砧塊）間產(chǎn)生變形以獲得所需鍛件的鍛造方法。 分類：手工鍛造和機械鍛造,2.4 體積塑性成形方法,1. 自由鍛,2.4.1 鍛造,優(yōu)點：所需的工具簡單，具有很強的通用性，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，因而應(yīng)用較為廣泛。采用自由

2、鍛方法既可以生產(chǎn)不足1千克的小鍛件，也可以生產(chǎn)大至200300噸以上的大型鍛件，而且自由鍛是生產(chǎn)大型鍛件的唯一方法，因此它在重型機械制造中具有特別重要的作用，常用來生產(chǎn)大型零件的毛坯,不足：生產(chǎn)效率低，鍛件形狀簡單，尺寸精度低，表面粗糙；工人勞動強度高，鍛件的形狀和尺寸主要取決于操作者的技術(shù)水平，不易實現(xiàn)機械化和自動化,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,1. 自由鍛,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,1. 自由鍛：鍛造設(shè)備,自由鍛的主要設(shè)備,基本工序,輔助工序,精整工序,金屬坯料能產(chǎn)生一定程度的塑性變形，以達到所需形狀和尺寸的工藝過程。鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、切割、扭轉(zhuǎn)和錯

3、移等,為基本工序操作方便而進行的預(yù)變形工序。壓鉗口、壓鋼錠棱邊、切肩等,減少鍛件表面缺陷而進行的工序。清除鍛件表面凹凸不平及整形等,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,1. 自由鍛：鍛造工序,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,1. 自由鍛：鍛造工序基本工序,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,1. 自由鍛：鍛造工序基本工序,鐓粗,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,1. 自由鍛：鍛造工序基本工序,鐓粗,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,1. 自由鍛：鍛造工序基本工序,鐓粗,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,1. 自由鍛：鍛造工序基本工序,鐓

4、粗,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,1. 自由鍛：鍛造工序基本工序,拔長,拔長工序示意圖,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,1. 自由鍛：鍛造工序基本工序,拔長,拔長工序示意圖,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,1. 自由鍛：鍛造工序基本工序,拔長,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,1. 自由鍛：鍛造工序基本工序,沖孔,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,1. 自由鍛：鍛造工序基本工序,沖孔,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,1. 自由鍛：鍛造工序基本工序,沖孔,空心沖頭沖孔過程示意圖,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,1.

5、 自由鍛：鍛造工序基本工序,擴孔,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,1. 自由鍛：鍛造工序基本工序,擴孔,芯軸擴孔,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,1. 自由鍛：鍛造工序基本工序,擴孔,輾壓擴孔,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,1. 自由鍛：鍛造工序基本工序,彎曲,彎曲工序示意圖,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,1. 自由鍛：鍛造工序基本工序,彎曲,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,1. 自由鍛大型鍛件的自由鍛,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,2. 模鍛,定義：模具鍛造簡稱模鍛，是使金屬坯料在沖擊力或壓力作用下，在鍛模模膛內(nèi)變

6、形而獲得鍛件的工藝方法。 分類：根據(jù)使用設(shè)備的不同可分為錘上模鍛、水壓機上模鍛、熱模鍛壓力機上模鍛、平鍛機上模鍛和螺旋壓力機上模鍛等。根據(jù)模膛內(nèi)金屬流動的特點又可將模鍛分為開式模鍛和閉式模鍛兩類,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,2. 模鍛,1錘頭；2上模；3飛邊槽；4下模；5模墊； 6，7，10緊固楔鐵；8分模面；9模膛,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,2. 模鍛,優(yōu)點： 生產(chǎn)效率高。模鍛時金屬是在鍛模模膛內(nèi)進行的，能較快地獲得所需形狀，生產(chǎn)率一般比自由鍛高34倍，甚至十幾倍。 鍛件尺寸精確，表面光滑，加工余量小，節(jié)約材料和切削加工成本。 由于成形靠模膛控制，可以鍛造出

7、形狀較復(fù)雜的鍛件。 操作簡便，生產(chǎn)過程易于實現(xiàn)機械化、自動化。 缺點：鍛模制造工藝復(fù)雜，制造成本高，周期長；需要專用設(shè)備，設(shè)備投資大，能量消耗大等,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,2. 模鍛,按所用設(shè)備的不同分類：分為錘上模鍛、水壓機上模鍛、熱模鍛壓力機上模鍛、平鍛機上模鍛和螺旋壓力機上模鍛等,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,2. 模鍛,按所用設(shè)備的不同分類：分為錘上模鍛、水壓機上模鍛、熱模鍛壓力機上模鍛、平鍛機上模鍛和螺旋壓力機上模鍛等,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,2. 模鍛,按所用設(shè)備的不同分類：分為錘上模鍛、水壓機上模鍛、熱模鍛壓力機上模鍛、平鍛機

8、上模鍛和螺旋壓力機上模鍛等,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,2. 模鍛,按模膛內(nèi)金屬流動特點分類：開式模鍛和閉式模鍛兩種,開式模鍛,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,2. 模鍛,按模膛內(nèi)金屬流動特點分類：開式模鍛和閉式模鍛兩種,開式模鍛,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,2. 模鍛,按模膛內(nèi)金屬流動特點分類：開式模鍛和閉式模鍛兩種,開式模鍛,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,2. 模鍛,按模膛內(nèi)金屬流動特點分類：開式模鍛和閉式模鍛兩種,閉式模鍛,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,2. 模鍛,按模膛內(nèi)金屬流動特點分類：開式模鍛和閉式模鍛兩種,閉

9、式模鍛,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,2. 模鍛,按模膛內(nèi)金屬流動特點分類：開式模鍛和閉式模鍛兩種,閉式模鍛,2.4.1 鍛造,2.4 體積塑性成形方法,鍛造生產(chǎn)線,2.4.2 擠壓,2.4 體積塑性成形方法,定義：擠壓是金屬坯料在三個方向的不均勻壓應(yīng)力作用下，從模具的孔口或縫隙中擠出或流入模膛內(nèi)，使之橫截面積減小，長度增加，以獲得所需尺寸和形狀的制品的加工方法。 分類：根據(jù)金屬的流動方向與沖頭運動方向的相互關(guān)系可分為正擠壓、反擠壓、復(fù)合擠壓和徑向擠壓等,2.4.2 擠壓,2.4 體積塑性成形方法,特點： 擠壓零件尺寸精確、表面光潔； 節(jié)約原材料； 生產(chǎn)率高； 可加工形狀復(fù)雜的零

10、件； 擠壓件強度高、剛度好,2.4.2 擠壓,2.4 體積塑性成形方法,1. 正擠壓：坯料從?？字辛鞒霾糠值倪\動方向與凸模運動方向相同的擠壓稱為正擠壓，該法可擠壓各種截面形狀的實心件和空心件,2.4.2 擠壓,2.4 體積塑性成形方法,1. 正擠壓：坯料從模孔中流出部分的運動方向與凸模運動方向相同的擠壓稱為正擠壓，該法可擠壓各種截面形狀的實心件和空心件,2.4.2 擠壓,2.4 體積塑性成形方法,2. 反擠壓：坯料沿著凸模與凹模之間的間隙流出，其流出方向與凸模的運動方向相反的擠壓稱為反擠壓,反擠壓杯形件示意圖,2.4.2 擠壓,2.4 體積塑性成形方法,3. 復(fù)合擠壓：坯料的一部分流動方向與凸

11、模運動方向相同，一部分流動方向與凸模的運動方向相反的擠壓稱為復(fù)合擠壓,復(fù)合擠壓示意圖,2.4.2 擠壓,2.4 體積塑性成形方法,4. 徑向擠壓：金屬流出凹?？卓跁r的流動方向與凸模的運動方向相垂直的擠壓稱為徑向擠壓,徑向擠壓示意圖,2.4.2 擠壓,2.4 體積塑性成形方法,4. 徑向擠壓：金屬流出凹?？卓跁r的流動方向與凸模的運動方向相垂直的擠壓稱為徑向擠壓,2.4.2 擠壓,2.4 體積塑性成形方法,2.4.2 擠壓,2.4 體積塑性成形方法,2.4.2 擠壓,2.4 體積塑性成形方法,2.4.3 拉拔,2.4 體積塑性成形方法,定義：用外力作用于被拉金屬的前端，將金屬坯料從小于坯料截面的模

12、孔中拉出，使其截面面積減小而長度增加的方法稱為拉拔。 分類：常見的拉拔方法有線材拉拔和管材拉拔兩種。 特點：其表面質(zhì)量好，光潔度高，尺寸公差小，可加工出長度很長的產(chǎn)品,2.4.3 拉拔,2.4 體積塑性成形方法,1. 線材拉拔,2.4.3 拉拔,2.4 體積塑性成形方法,2. 管材拉拔,2.4.3 拉拔,2.4 體積塑性成形方法,2.4.3 拉拔,2.4 體積塑性成形方法,2.4.4 軋制,2.4 體積塑性成形方法,定義：軋制是讓具有一定塑性的金屬或其它材料強行通過軋輥而成形的加工工藝 。 優(yōu)點：軋制具有生產(chǎn)率高、成本低、產(chǎn)品質(zhì)量好和金屬消耗少等優(yōu)點,2.4.4 軋制,2.4 體積塑性成形方法

13、,軋制成形,2.4.4 軋制,2.4 體積塑性成形方法,2.5 板料塑性成形方法,定義：板料塑性成形是借助于常規(guī)或?qū)Ｓ脹_壓設(shè)備的動力，使板料在模具里經(jīng)分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的產(chǎn)品零件的生產(chǎn)技術(shù)，也稱為沖壓。 分類：沖壓的基本工序可分為分離工序和變形工序。分離工序是使毛坯的一部分與另一部分相互分離的工序。變形工序是使毛坯的一部分相對于另一部分產(chǎn)生位移而不破裂的工序,2.5 板料塑性成形方法,沖壓工序,變形工序,分離工序,切斷,修整,沖裁,拉深,脹形,彎曲,翻邊,2.5 板料塑性成形方法,沖壓模具,2.5 板料塑性成形方法,沖壓設(shè)備剪床和沖床,2.5 板料塑性成形方法,優(yōu)點： 可

14、獲得形狀復(fù)雜、尺寸精度高、表面質(zhì)量好的沖壓件，不經(jīng)機械加工即可進行裝配； 沖壓件的表面質(zhì)量不被破壞，質(zhì)量穩(wěn)定，互換性好； 沖壓一般耗材較少，且模具的壽命一般較長，故沖壓生產(chǎn)的成本較低； 由于冷變形使零件產(chǎn)生加工硬化，故沖壓件的剛度高、強度高、質(zhì)量輕。 沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實現(xiàn)機械化與自動化,2.5.1 沖裁,2.5 板料塑性成形方法,沖裁是使板料沿輪廓線分離的工序，它主要包括落料、沖孔、切邊、切口、剖切和整修等。沖裁中，落料和沖孔的應(yīng)用最多,2.5.1 沖裁,2.5 板料塑性成形方法,沖裁是使板料沿輪廓線分離的工序，它主要包括落料、沖孔、切邊、切口、剖切和整修等。沖裁中，落料

15、和沖孔的應(yīng)用最多,落料,沖孔,2.5.1 沖裁,2.5 板料塑性成形方法,落料沖孔復(fù)合,2.5.1 沖裁,2.5 板料塑性成形方法,2.5.1 沖裁,2.5 板料塑性成形方法,2.5.1 沖裁,2.5 板料塑性成形方法,2.5.2 彎曲,2.5 板料塑性成形方法,彎曲是利用模具或其他工具將板料、型材或管材彎成具有一定角度和圓角的變形工序,2.5.2 彎曲,2.5 板料塑性成形方法,彎曲是利用模具或其他工具將板料、型材或管材彎成具有一定角度和圓角的變形工序,彎裂及最小彎曲半徑 t為板厚影響最小彎曲半徑的主要因素如下： 材料的力學(xué)性能； 材料的熱處理狀態(tài)； 彎曲件角度； 板料的纖維方向和表面質(zhì)量,

16、2.5 板料塑性成形方法,2.5.2 彎曲,彎曲時的回彈 在材料彎曲變形結(jié)束后，由于彈性變形的恢復(fù)，將使彎曲件的角度和彎曲半徑與模具的尺寸和形狀不一致，這種現(xiàn)象稱為回彈。 影響回彈的因素:板料性質(zhì)、相對彎曲半徑r/t(t為板厚)和模具結(jié)構(gòu)等,2.5 板料塑性成形方法,2.5.3 拉深,拉深是利用模具將沖裁后得到的平面板坯壓制成開口的空心零件，或?qū)⒁阎瞥傻拈_口空心件毛坯制成其他形狀空心零件的一種塑性變形工序,2.5 板料塑性成形方法,2.5.3 拉深,2.5 板料塑性成形方法,2.5.3 拉深,拉深系數(shù)與拉深次數(shù) (1)拉深系數(shù)： 工件直徑d與毛坯直徑D的比值稱為拉深系數(shù)，用m表示，即：m =

17、d/D它是衡量拉深變形程度的指標(biāo)。 拉深系數(shù)越小，表明拉深件的直徑越小，變形程度越大。但拉深系數(shù)過小，會使拉深件起皺、斷裂或因嚴(yán)重的壁厚減小而超差。生產(chǎn)中希望采用較小的拉深系數(shù)，以減小拉深次數(shù)，簡化拉深工藝,2.5 板料塑性成形方法,2.5.3 拉深,拉深系數(shù)與拉深次數(shù) (2) 拉深次數(shù) 有些深腔拉深件（如彈殼、筆帽等），由于m小于極限拉深系數(shù)，不能一次拉深成形，則可采用多次拉深工藝。各道工序的拉深系數(shù)為 ， ， ， 連續(xù)拉深次數(shù)不宜太多，如低碳鋼或鋁，不多于45次，否則工件因加工硬化會使塑性下降，導(dǎo)致拉裂,圓筒形件多次拉深工藝示意圖,2.5 板料塑性成形方法,2.5.3 拉深,2.5 板料塑

18、性成形方法,2.5.3 拉深,拉深零件,2.5 板料塑性成形方法,2.5.4 翻邊,翻邊是在成形坯料的平面或曲面部分上使板料沿一定的曲線翻成豎直邊緣的沖壓工序，包括內(nèi)孔翻邊和外緣翻邊兩種,2.5 板料塑性成形方法,2.5.4 翻邊,內(nèi)孔翻邊過程示意圖,2.5 板料塑性成形方法,2.5.4 翻邊,2.5 板料塑性成形方法,2.5.4 翻邊,2.6 特種塑性成形方法,2.6.1 超塑性成形,超塑性： 超塑性是指金屬材料在特定的條件下呈現(xiàn)異常低的變形抗力和異常高的塑性（伸長率超過100%）的性質(zhì)。所謂特定條件是指低的變形速率（=10-210-4/s）、一定的變形溫度（TTm，Tm為材料熔點的熱力學(xué)溫

19、度）和具有等軸穩(wěn)定的細(xì)晶組織（晶粒平均直徑為0.25m）。 超塑性成形： 超塑性成形就是利用金屬的超塑性將金屬加工成各種形狀零件的成形方法,2.6 特種塑性成形方法,2.6.1 超塑性成形,2.6 特種塑性成形方法,2.6.1 超塑性成形,2.6 特種塑性成形方法,2.6.1 超塑性成形,1. 超塑性成形的特點 可一次成形出形狀復(fù)雜的零件； 擴大了可鍛金屬材料的種類，如過去只能采用鍛造成形的鎳基合金，也可以進行超塑性模鍛成形； 金屬填充模膛的性能好，可鍛出尺寸精度高、機械加工余量小甚至不用加工的零件。 能獲得均勻細(xì)小的晶粒組織，零件力學(xué)性能均勻一致； 金屬變形抗力小，可充分發(fā)揮中、小設(shè)備的作用

20、； 成形后的零件基本上沒有殘余應(yīng)力,2.6 特種塑性成形方法,2.6.1 超塑性成形,2. 超塑性成形工藝的應(yīng)用 1）板料沖壓；2）模鍛；3）擠壓；4）板料氣壓成形,板料氣壓成形,2.6 特種塑性成形方法,2.6.1 超塑性成形,2. 超塑性成形工藝的應(yīng)用 5）超塑性氣壓脹形/擴散連接復(fù)合工藝（SPF/DB,2.6 特種塑性成形方法,2.6.1 超塑性成形,2.6 特種塑性成形方法,2.6.1 超塑性成形,2.6 特種塑性成形方法,2.6.1 超塑性成形,超塑性成形實例,2.6 特種塑性成形方法,2.6.1 超塑性成形,超塑性成形實例,2.6 特種塑性成形方法,2.6.2 旋壓成形,定義：旋壓

21、是用于成形薄壁空心回轉(zhuǎn)體零件的一種金屬塑性成形方法，它是借助旋輪等工具作進給運動，加壓于隨芯模沿同一軸線旋轉(zhuǎn)的金屬毛坯，使其產(chǎn)生連續(xù)的局部塑性變形而成為所需空心回轉(zhuǎn)體零件的工藝過程。 特點：適合制造回轉(zhuǎn)體零件，具有成形載荷低、節(jié)省材料、成本低廉、設(shè)備相對簡單和產(chǎn)品質(zhì)量高且具有優(yōu)良的力學(xué)性能等優(yōu)點。 分類：根據(jù)板厚變化情況可分為普通旋壓（簡稱普旋）和強力旋壓（簡稱強旋）兩大類,2.6 特種塑性成形方法,2.6.2 旋壓成形,2.6 特種塑性成形方法,2.6.2 旋壓成形,1. 普通旋壓成形,2.6 特種塑性成形方法,2.6.2 旋壓成形,1. 普通旋壓成形,2.6 特種塑性成形方法,2.6.2

22、旋壓成形,2. 強力旋壓成形筒形件變薄旋壓,2.6 特種塑性成形方法,2.6.2 旋壓成形,2. 強力旋壓成形筒形件變薄旋壓,2.6 特種塑性成形方法,2.6.2 旋壓成形,2. 強力旋壓成形錐形件變薄旋壓,2.6 特種塑性成形方法,2.6.2 旋壓成形,2. 強力旋壓成形滾珠旋壓,滾珠旋壓所成形的筒形件,2.6 特種塑性成形方法,2.6.2 旋壓成形,2.6 特種塑性成形方法,2.6.3 電磁成形,定義：電磁成形是指利用電磁力使金屬成形的工藝。 應(yīng)用：電磁成形常用于普通沖壓不易加工的零件，適合于成形板材，主要用于管材的脹形、縮口、翻邊、壓印、剪切、裝配和聯(lián)接等，也可用于平板金屬的拉深和成形等

23、,2.6 特種塑性成形方法,2.6.3 電磁成形,電磁成形原理圖,2.6 特種塑性成形方法,2.6.3 電磁成形,2.6 特種塑性成形方法,2.6.3 電磁成形,電磁成形的方口管照片,2.6 特種塑性成形方法,2.6.4 液壓脹形,定義：液壓脹形是在管坯內(nèi)部或在板坯一側(cè)通以高壓液體，迫使管或板產(chǎn)生塑性變形以制成工件的成形工藝。 優(yōu)點：脹形壓力傳遞均勻，且便于控制，廣泛應(yīng)用于大中型零件的成形。 缺點：輔助工序較多，效率不高。 應(yīng)用：可以用來加工形狀復(fù)雜的空心零件，如T形管、波紋管、高壓氣瓶、薄壁封頭等,2.6 特種塑性成形方法,2.6.4 液壓脹形,2.6 特種塑性成形方法,2.6.4 液壓脹形,管坯脹形,2.6 特種塑性成形方法,2.6.4 液壓脹形,球體脹形示意圖,2.6 特種塑性成形方法,2.6.4 液壓脹形,球體脹形制成的大型液化石油氣儲罐,2.6 特種塑性成形方法,2.6.5 擺動輾壓,擺動輾壓是指用一個軸線與坯料軸線傾斜一個小角度的圓錐形模具邊旋轉(zhuǎn)邊對坯料進行局部壓縮的工藝方法,2.6 特種塑性成形方法,2.6.5 擺動輾壓,2.6 特種塑性成形方法,2.6.6 特種軋制,1. 輥鍛: 輥鍛是用裝有扇形塊的一對相對旋轉(zhuǎn)的軋