金屬塑性加工2

1、DLPU 材料成形工藝材料成形工藝 第三章第三章 金屬塑性成形金屬塑性成形 DLPU 回顧回顧 l塑性成形 l塑性成形分類 l板料成形分類 l鍛造目的、分類 l鍛前加熱方法 l加熱常見缺陷 l鍛造溫度范圍 l自由鍛造工序 l鐓粗分類 l拔長 DLPU l塑性成形 利用工具或模具使利用工具或模具使金屬金屬材料材料在外力作用下，在外力作用下，以以獲得一定形狀和力學(xué)性獲得一定形狀和力學(xué)性 能的工藝能的工藝。 l塑性成形分類 通常分為：一次成形、二次成形 l板料成形分類：按照金屬的變形性質(zhì)又可以分為分離工序和成形工 序 l鍛造目的：成形和改性；分類：按成形工具分類 自由鍛、模鍛、胎 模鍛造、特種鍛造；

2、按成形溫度分類 l鍛前加熱方法 l加熱常見缺陷： 氧化、 脫碳、 過熱、 過燒、 裂紋 l鍛造溫度范圍 l自由鍛造工序 l鐓粗分類 l拔長 DLPU 本節(jié)內(nèi)容 模鍛 1 模鍛的主要特點 2 開式模鍛分析 3 閉式模鍛分析 4 模鍛工藝的制定 5 模鍛工藝出現(xiàn)的主要缺陷 DLPU 2.5.1 模鍛的主要特點 在鍛壓機械的動力作用下，坯料在鍛模型腔中被迫塑在鍛壓機械的動力作用下，坯料在鍛模型腔中被迫塑 性流動成形，從而形成比自由鍛造質(zhì)量更高的鍛件。性流動成形，從而形成比自由鍛造質(zhì)量更高的鍛件。 優(yōu)點優(yōu)點 生產(chǎn)效率高生產(chǎn)效率高 鍛件形狀復(fù)雜，尺寸精度高，粗糙度低鍛件形狀復(fù)雜，尺寸精度高，粗糙度低 鍛

3、件的機械加工余量少，材料利用率高鍛件的機械加工余量少，材料利用率高 流線分布更合理，提高工件使用壽命流線分布更合理，提高工件使用壽命 操作簡便，勞動強度小操作簡便，勞動強度小 鍛件批量大時，其成本較低鍛件批量大時，其成本較低 DLPU 缺點缺點 設(shè)備投資大設(shè)備投資大 生產(chǎn)準備周期長生產(chǎn)準備周期長 鍛模成本高，使用壽命短鍛模成本高，使用壽命短 工藝靈活性不如自由鍛工藝靈活性不如自由鍛 DLPU 根據(jù)模具的根據(jù)模具的終鍛型槽結(jié)構(gòu)不同終鍛型槽結(jié)構(gòu)不同，模鍛可分為，模鍛可分為 開式模鍛開式模鍛 閉式模鍛閉式模鍛 根據(jù)根據(jù)所用的設(shè)備不同所用的設(shè)備不同，模鍛可分為，模鍛可分為 錘上模鍛錘上模鍛 熱模鍛壓機

4、上模鍛熱模鍛壓機上模鍛 平鍛機上模鍛平鍛機上模鍛 水壓機模鍛水壓機模鍛. 根據(jù)根據(jù)成形溫度成形溫度，模鍛分為，模鍛分為 熱鍛熱鍛 冷鍛冷鍛 DLPU 2.5.2 開式模鍛分析 開式模鍛要產(chǎn)生飛邊，這是其主要特點。 DLPU DLPU 影響開式模鍛的主要因素 模具型腔的具體尺寸模具型腔的具體尺寸 模具飛邊槽模具飛邊槽 坯料溫度和模具溫度坯料溫度和模具溫度 鍛造設(shè)備的工作速度鍛造設(shè)備的工作速度 DLPU （1）模具型腔的具體尺寸 鍛件尺寸、圓角半徑、模壁斜度、型腔斜度 和寬度、光潔度 DLPU （2）飛邊槽 DLPU （2）飛邊槽 DLPU 錘上鍛模的飛邊槽 a) 單倉飛邊槽b) 雙倉飛邊槽c)

5、帶阻力溝飛邊槽 DLPU 坯料溫度和模具溫度坯料溫度和模具溫度 坯料溫度：坯料溫度： 坯料本身溫度是否達到始鍛溫度；坯料本身溫度是否達到始鍛溫度； 坯料表面和內(nèi)部溫度是否均勻。坯料表面和內(nèi)部溫度是否均勻。 模具溫度：成型過程中熱交換原因，模具需加熱。模具溫度：成型過程中熱交換原因，模具需加熱。 鍛造設(shè)備的工作速度鍛造設(shè)備的工作速度 速度高，利于充模，特別是形狀復(fù)雜、尺寸要求高的鍛件；速度高，利于充模，特別是形狀復(fù)雜、尺寸要求高的鍛件； 速度高，一部分熱量來不及散失，使局部溫度升高速度高，一部分熱量來不及散失，使局部溫度升高 塑性塑性 過熱或過燒過熱或過燒 DLPU 2.5.3 閉式模鍛分析 閉

6、式模鍛（無飛邊模鍛） DLPU 閉式模鍛變形過程 DLPU 閉式模鍛的常見缺陷 必要條件：必要條件： 坯料體積準確坯料體積準確 坯料形狀合理，定位準確坯料形狀合理，定位準確 準確控制打擊能量或模壓力準確控制打擊能量或模壓力 缺陷：缺陷： 縱向毛刺縱向毛刺 充不滿充不滿 模具損傷模具損傷 DLPU 2.5.5 模鍛工藝出現(xiàn)的主要缺陷 主要缺陷（1）折疊 折疊折疊是金屬的變形流動過程中已氧化的表層金屬匯合在一 起形成的。 折疊是鍛件的內(nèi)患之一，它不僅減少了零件的承載面積， 而且在工作中會引起應(yīng)力集中，成為疲勞源。 折疊的原因折疊的原因 兩股或多股流動的金屬對流匯合而成 一股金屬急速大量流動將鄰近的

7、金屬帶著流動而形成 變形金屬彎曲后進一步發(fā)展而形成 一部分金屬的局部變形壓入到另一部金屬內(nèi)形成 DLPU DLPU 主要缺陷（2）充不滿 在型槽深而窄的部分由于阻力大而不易充滿 在型槽圓角較小的部分，由于金屬不易流到而不 易充滿 飛邊槽的橋部過寬，大量金屬流入飛邊槽 制坯時某部分坯料體積不足，或操作是由于放偏 ，某部分金屬數(shù)量不足引起不滿 。 DLPU 坯料優(yōu)化 鍛件飛邊附近普遍出現(xiàn)溫升過高，甚至造 成過燒，這是坯料尺寸過大所至，經(jīng)適當減小坯料， 消除了這個缺陷，并且使鍛造力和鍛造時間減少。 在飛邊附近出現(xiàn)的過燒缺陷 減小坯料后過燒缺陷消失 DLPU 2.5.4 模鍛工藝的制定 1. 備料工序

8、 2. 加熱工序 3. 變形工序 制坯+模鍛 預(yù)鍛+終鍛 4. 鍛后工序 5. 檢驗工序 什么是工序？ 不變化設(shè)備和工模具完 成的加工 模鍛工藝流程 DLPU DLPU DLPU DLPU DLPU DLPU 模鍛工藝制定的內(nèi)容 1. 根據(jù)零件產(chǎn)品的技術(shù)要求和生產(chǎn)批量，結(jié)合具 體的生產(chǎn)條件，合理地選擇模鍛工藝方案 2. 根據(jù)零件的形狀、尺寸、技術(shù)條件及選擇的工 藝方案設(shè)計鍛件圖 3. 確定所需的變形工序，進行工序設(shè)計及其模具 型腔設(shè)計 DLPU 模鍛工藝制定的內(nèi)容 4. 計算并選用坯料規(guī)格，確定所需的下料設(shè)備 5. 設(shè)計鍛模的總體結(jié)構(gòu)，確定鍛模材料、技術(shù)條 件，并繪制鍛模結(jié)構(gòu)圖 6. 確定切邊

9、、沖孔工序并設(shè)計切邊模和沖孔模， 選擇切邊和沖孔設(shè)備 7. 確定加熱、冷卻和熱處理規(guī)范，選擇有關(guān)設(shè)備 8. 確定清理、校正、精壓工序及其設(shè)備，并設(shè)計 校正模、精壓模等 DLPU 模鍛工藝流程 DLPU 成形過程 制坯工步一般有：制坯工步一般有： 鐓粗鐓粗 壓扁壓扁 拔長（開式和閉式）拔長（開式和閉式） 滾擠（開式和閉式）滾擠（開式和閉式） 卡壓卡壓 成形成形 彎曲彎曲 DLPU 拔長 DLPU 滾擠 DLPU 彎曲 DLPU 預(yù)鍛 預(yù)鍛的作用是使制坯后的坯料進一步變形，以保 證終鍛是金屬充滿型槽，已得到無折疊、裂紋或 其他缺陷的優(yōu)質(zhì)鍛件，同時有助于減少終鍛型槽 磨損，提高使用壽命 使用預(yù)鍛要產(chǎn)

10、生一些不良影響，例如增大模塊尺 寸、降低生產(chǎn)率；鍛模中心與型腔中心不能重合 ，導(dǎo)致錯移量增大，降低鍛件精度，使鍛模和設(shè) 備的受力狀態(tài)惡化，影響工作壽命。 DLPU 預(yù)鍛與終鍛的型槽區(qū)別 型槽的高與寬型槽的高與寬 在預(yù)鍛中為了使金屬以鐓粗成形 為主，往往將型槽設(shè)計得比終鍛型槽略高高一些、 略窄窄一些。由于不設(shè)飛邊槽，所以橫斷面積要比 終鍛型槽的略大些。 圓角半徑圓角半徑 預(yù)鍛型槽內(nèi)的圓角半徑應(yīng)比終鍛型槽 大大，主要是為了減小金屬流動阻力，促進預(yù)鍛成 形，同時防止折疊產(chǎn)生。 模壁斜度模壁斜度 傳統(tǒng)的設(shè)計要求預(yù)鍛的斜度大一些， 但生產(chǎn)實踐表明，預(yù)鍛和終鍛的模壁斜度相同相同更 好一些。 DLPU 鍛件

11、圖的制定 確定分模面的位置和形狀 確定余量、公差 確定模鍛斜度 確定圓角半徑 確定沖孔連皮 繪制鍛件圖并確定技術(shù)條件 DLPU 鍛件毛坯的計算 根據(jù)體積不變原則 DLPU 工程實例汽車發(fā)動機連桿1 拔長壓扁劈開備坯終鍛切邊 成形設(shè)備：KHZ8-100KJ氣液錘 材料利用 率:56.9% DLPU 工程實例汽車發(fā)動機連桿2 成形設(shè)備：LZK2500-P25MN熱模鍛壓力機 材料利用 率:65.5% DLPU 工程實例汽車發(fā)動機連桿3 輥鍛備坯終鍛切邊 成形設(shè)備：LZK2500-P25MN熱模鍛壓力機 材料利用 率:63.7% DLPU 工程實例汽車發(fā)動機連桿及端蓋4 拔長+彎頭備料終鍛切邊 成形

12、設(shè)備LZK4000-A40MN熱模鍛壓力機 材料利用 率:67% DLPU 工程實例汽車轉(zhuǎn)向節(jié) 局部拔長備坯預(yù)鍛終鍛切邊 成形設(shè)備：LZK2500-P25MN熱模鍛壓力機 材料利用 率:84.8% DLPU 工程實例汽車轉(zhuǎn)向臂 材料利用 率:80% 輥鍛終鍛切邊 鍛壓設(shè)備及噸位：LZK1600-P16MN熱模鍛壓力機 DLPU 工程實例汽車凸輪軸 滾擠備坯終鍛切邊 成形設(shè)備：LZK2500-P25MN熱模鍛壓力機 材料利用 率:73.2% DLPU 工程實例汽車搖臂 壓扁備坯終鍛切邊 LZK1000-P10MN熱模鍛壓力機 材料利用 率:66% DLPU 工程實例汽車撥叉 預(yù)鍛終鍛切邊 LZK1600-P16MN熱模鍛壓力機 材料利用 率:39% D