影響塑性加工零件結(jié)構(gòu)工藝性的因素及改善措施

1、影響塑性加工零件結(jié)構(gòu)工藝性的因素及改善措施塑性加工零件在實(shí)際生活中有著廣泛的應(yīng)用，從航空航天中的精細(xì)零件到普普 通通的民用五金處處都可以看到它的身影，所以了解并掌握影響塑性零件加工的因 素及改善措施具有極其現(xiàn)實(shí)的意義。本文以鍛件為例來(lái)講述。目錄：關(guān)鍵詞三大概念塑性變形的產(chǎn)生條件正文參考文獻(xiàn)關(guān)鍵詞：塑性加工，結(jié)構(gòu)工藝性，鍛件三大概念：1. 塑性加工： 利用金屬材料在外力作用下所產(chǎn)生的塑性變形， 獲得所需零件的加工方法稱為塑性加工。 由于這種外力多數(shù)情況下是以壓力的形式出現(xiàn)， 因此也稱為壓力加工。（）2. 結(jié)構(gòu)工藝性： 結(jié)構(gòu)工藝性全稱零件結(jié)構(gòu)工藝性， 指所設(shè)計(jì)的零件在滿足使用要求的前提下制造的可行

2、性和經(jīng)濟(jì)性。（）3. 鍛件：鍛件是金屬被施加壓力， 通過(guò)塑性變形塑造要求的形狀和 合適的壓縮件的物件。塑性變形產(chǎn)生的條件：金屬（以低碳鋼為例）在外力（載荷）的作用下，首先 發(fā)生彈性變形。載荷增加到一定值以后，除了發(fā)生彈性變形外，同時(shí)還發(fā)生塑性變 形，即彈塑性變形。繼續(xù)增加載荷，塑性變形也將逐漸增大，直至金屬發(fā)生斷裂。 由此可見(jiàn)，金屬在外力作用下的變形過(guò)程可以分為三個(gè)連續(xù)的階段： 彈性變形階段、 彈塑性變形階段和斷裂階段。由此可見(jiàn)，塑性變形發(fā)生在作用在材料上的載荷大于屈服極限（即圖1中的a s）時(shí)。（）圖1低碳鋼的應(yīng)力-應(yīng)變圖正文：金屬的塑性加工性能是衡量金屬材料通過(guò)塑性加工獲得優(yōu)質(zhì)零件的難易

3、程度。塑性加工性能好，表明該金屬適合于塑性加工成形，如鋁合金；塑性加工性 能差，表明該金屬不適合于塑性加工成形，如鑄鐵。在實(shí)際生產(chǎn)中，塑性加工性能的影響因素可分為兩大類：金屬的本質(zhì)，加工條 件。五小類：金屬所含化學(xué)成分，金屬本身內(nèi)部組織，加工時(shí)變形溫度，加工時(shí)的 變形速度，應(yīng)力狀態(tài)。（）所以，在塑性加工過(guò)程中，要求創(chuàng)造最有利的變形 條件，充分發(fā)揮金屬的塑性，降低變形抗力，使功耗最小，變形進(jìn)行充分，達(dá)到加 工目的。以鍛件的設(shè)計(jì)為例。在實(shí)際鍛件的設(shè)計(jì)中，應(yīng)在滿足應(yīng)用條件的基礎(chǔ)上， 應(yīng)選用塑性好，晶體細(xì)小且均勻的合理材料，避免由材料本身所引起的加工缺陷； 同時(shí)，應(yīng)注意溫度對(duì)鍛件成形的影響，結(jié)合相應(yīng)的

4、相圖（如圖2）確定一個(gè)合適的加工溫度范圍并嚴(yán)格控制加工溫度的范圍；設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量避免錐體和斜面以及不 對(duì)稱結(jié)構(gòu)，讓零件在變形速度（如圖 3）不一的影響降到最低；明確成形時(shí)零件所 受應(yīng)力，避免由于不恰當(dāng)?shù)膽?yīng)力作用引起工件非要求狀態(tài)下的變形。圖2碳鋼的鍛造溫度范圍圖3變形速度對(duì)塑性及變形抗力的影響1-變形抗力曲線；2-塑性變化曲線金屬塑性加工的種類很多，根據(jù)加工時(shí)工件的受力和變形方式，基本的塑性加工 方法有鍛造，軋制,擠壓,拉拔,拉深,彎曲,剪切等幾類。（）鍛件是靠鍛壓機(jī)的鍛錘錘擊工件產(chǎn)生壓縮變形產(chǎn)生所需零件，有自由鍛和模鍛兩種方式。自由鍛不需專用模具，靠平錘和平砧間工件的壓縮變形，使工件鐓粗或

5、拔長(zhǎng)，其加工精度低，生產(chǎn)率也不高，主要用于軸類，曲柄和連桿等單件的小批生產(chǎn)。 模鍛通過(guò)上和下鍛模模腔拉制工作的變形， 可加工形狀復(fù)雜和尺寸精度較高的零件， 適于大批量的生產(chǎn)，生產(chǎn)率也較高，是機(jī)械零件制造上實(shí)現(xiàn)少切削或無(wú)切削加工的 重要途徑。在自由鍛中，鍛件的設(shè)計(jì)有幾個(gè)要求：1.應(yīng)該盡量避免錐體或斜面的結(jié)構(gòu)，因 為此結(jié)構(gòu)需要制造專用工具，鍛件成形也比較困難，使工藝過(guò)程復(fù)雜化，操著不方 便，影響設(shè)備的使用效率（如圖 4）; 2.數(shù)個(gè)簡(jiǎn)單幾何體組成鍛件時(shí)，相互的交接 處應(yīng)用平面與圓柱，平面與平面相接，消除不易使鍛件成形的空間曲線結(jié)構(gòu)（如圖 5-a,b ）; 3.設(shè)計(jì)時(shí)要避免出現(xiàn)難以用自由鍛方法獲得的

6、加強(qiáng)筋，凸臺(tái)，工字形截面或空間曲線形表面結(jié)構(gòu)，應(yīng)如圖6修改；4.鍛件橫切面復(fù)雜時(shí)，可考慮用相應(yīng)的簡(jiǎn) 單鍛件通過(guò)焊接或機(jī)械連接的方式組合成所需零件（如圖7）。在模鍛中，設(shè)計(jì)時(shí)要滿足以下幾個(gè)模鍛特點(diǎn)和工藝要求：1.零件必須有個(gè)合適的分模面，易于零件的從模塊中取出和易于制造；2.由于模件尺寸精度高和表面粗超度低， 所以零件需明確加工面便于機(jī)械加工；3.為了使金屬容易充滿模膛和減少工序，零件外形力求簡(jiǎn)單,條件允平直和對(duì)稱；4.滿足要求的前提下，應(yīng)避免設(shè)計(jì)的模件有深孔或多孔；5.許的前提下，應(yīng)采用鍛一焊結(jié)合工藝，簡(jiǎn)化模鍛工藝。（）圖4軸類鍛件結(jié)構(gòu)圖5桿類鍛件結(jié)構(gòu)圖6盤類鍛件結(jié)構(gòu)圖7復(fù)雜件結(jié)構(gòu)參考文獻(xiàn)：.詳見(jiàn)，第二版工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)第 8章章引.詳見(jiàn)，第五版材料力學(xué)1第2章第4節(jié) .詳見(jiàn)，機(jī)器制造工藝篇第4章，結(jié)構(gòu)工藝性的基本概念