[農(nóng)學(xué)]塑 性 成 形

1、塑塑 性性 成成 形形常用鍛造方法常用鍛造方法自由鍛模鍛胎模鍛手工鍛造機(jī)器鍛造錘上自由鍛（沖擊力）水壓機(jī)上自由鍛（壓力）錘上模鍛曲柄壓力機(jī)上模鍛平鍛機(jī)上模鍛摩擦壓力機(jī)上模鍛第第一一節(jié)節(jié) 自由鍛自由鍛定義：用簡(jiǎn)單的通用性工具，將加熱好的坯料放在鍛 造設(shè)備的上、下砧鐵之間直接使其變形獲得所 需鍛件的加工方法。一、自由鍛工序基本工序：鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔、彎曲、切割、扭轉(zhuǎn)、 錯(cuò)移等鐓粗錯(cuò)移錯(cuò)移扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)彎曲彎曲沖孔沖孔第第二二節(jié)節(jié) 自由鍛自由鍛二、自由鍛工藝規(guī)程的制訂1、繪制鍛件圖應(yīng)考慮：余塊（敷料）、機(jī)械加工余量、鍛造公差第第二二節(jié)節(jié) 自由鍛自由鍛2、確定變形工藝方案：基本工序、輔助工序、修整工序第第二

2、二節(jié)節(jié) 自由鍛自由鍛局部鐓粗局部鐓粗局部鐓粗局部鐓粗切肩切肩心軸擴(kuò)孔心軸擴(kuò)孔扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)第第二二節(jié)節(jié) 自由鍛自由鍛3、計(jì)算坯料質(zhì)量及尺寸（1）坯料質(zhì)量的確定 m坯 = m鍛+m損 = m鍛+m燒+m切（2）坯料尺寸的確定 先計(jì)算體積：v坯 = m坯 / 然后計(jì)算坯料的直徑d0或邊長(zhǎng)a0q若鐓粗，則： 1.25 h0 /d0 2.5 圓坯料： d0 = （0.8 1.0） 3 v坯 方坯料： a0 = （0.7 0.9） 3 v坯q若拔長(zhǎng)，則： 坯料截面積 f坯坯 y拔拔 f鍛鍛max 圓坯料： d0 = y拔拔 f坯坯 方坯料： a0 = f坯坯 注：應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)修正4、選定鍛造設(shè)備 見表3-65

3、、確定鍛造溫度范圍 見表3-7第第二二節(jié)節(jié) 自由鍛自由鍛第三節(jié)第三節(jié) 模型鍛造模型鍛造定義：將加熱后的坯料置于具有一定形狀和尺寸的鍛 模模膛內(nèi)，使其受壓變形而獲得鍛件的方法。特點(diǎn)：l生產(chǎn)率高l模鍛件尺寸和表面精度高l模鍛件力學(xué)性能好l易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)l設(shè)備、工藝復(fù)雜，成本高、周期長(zhǎng)第三節(jié)第三節(jié) 模型鍛造模型鍛造應(yīng)用：中、小型鍛件的大批量生產(chǎn)分類：l錘上模鍛l曲柄壓力機(jī)上模鍛l平鍛機(jī)上模鍛l摩擦壓力機(jī)上模鍛第三節(jié)第三節(jié) 模型鍛造模型鍛造錘上模鍛錘上模鍛錘上模鍛工藝過程： 切斷坯料 加熱坯料 模鍛 切邊、沖孔 校正鍛件 鍛件熱處理 表面清理 檢驗(yàn)錘上模鍛錘上模鍛第三節(jié)第三節(jié) 模型鍛造模型

4、鍛造模鍛工藝規(guī)程模鍛工藝規(guī)程鍛件能順利取出鍛件能順利取出分模面應(yīng)選在最大截面處，使模膛最淺分模面應(yīng)選在最大截面處，使模膛最淺1、選擇分模面盤類零件應(yīng)徑向分模盤類零件應(yīng)徑向分模分模面應(yīng)為一平面分模面應(yīng)為一平面上下模膛輪廓相同上下模膛輪廓相同 模鍛工藝規(guī)程模鍛工藝規(guī)程 2、確定加工余量及鍛造公差 l 按照零件的形狀尺寸和鍛件的 精度等級(jí)確定；l 按鍛錘噸位確定（見表312）3、確定模鍛斜度l 1，2 = 315l 2 1l h / b4、確定模鍛圓角半徑 r = 加工余量 + 零件圓角半徑r = （23）r 模鍛工藝規(guī)程模鍛工藝規(guī)程5、沖孔連皮當(dāng)d=3080mm時(shí)， s = 48mm 模鍛工藝規(guī)程

5、模鍛工藝規(guī)程v坯=(v鍛+v飛+v連)(1+k)盤類零件： d坯 = 1.08 3 v坯/m軸類零件： d坯= 1.13 2 kfmax短軸類短軸類 模鍛工藝規(guī)程模鍛工藝規(guī)程 模鍛工藝規(guī)程模鍛工藝規(guī)程1、切邊沖孔2、校正3、熱處理4、清理5、精壓第四節(jié) 板料沖壓定義：利用沖模對(duì)金屬板料加壓，使之分離或變形，從 而獲得沖壓件的加工方法特點(diǎn)：（1）可成形復(fù)雜薄壁件 （2）成形精度較高 （3）生產(chǎn)率高 （4）模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，費(fèi)用高應(yīng)用范圍：復(fù)雜薄壁件的大批量生產(chǎn)第四節(jié) 板料沖壓板料沖壓的基本工序：分離工序、成形工序第四節(jié) 板料沖壓一、沖裁定義：利用沖模將板料沿封閉的輪廓線分離的工序。 落料：被分離的

6、部分為成品，周邊是廢料。沖孔：獲得孔，被分離的是廢料沖裁斷面特征第四節(jié) 板料沖壓1、沖裁的變形分離過程 第四節(jié) 板料沖壓第四節(jié) 板料沖壓3、沖裁模刃口尺寸的確定n落料：凹模尺寸=落料件最小極限尺寸 凸模尺寸=凹模尺寸 - 2zn沖孔：凸模尺寸=沖孔件最大極限尺寸 凹模尺寸=凸模尺寸+ 2z4、沖裁力計(jì)算5、沖裁排樣有廢料排樣、少?gòu)U料排樣、無(wú)廢料排樣第四節(jié) 板料沖壓第四節(jié) 板料沖壓回彈現(xiàn)象：外力去除后，塑性變形保留，彈性變 形恢復(fù)，使坯料產(chǎn)生與彎曲變形方向 相反的變形解決辦法：設(shè)計(jì)回彈角2、拉深（拉延）定義：將平面板料制成各種開口的中空形狀零件的變形工藝(1)拉深變形過程分析第四節(jié) 板料沖壓第四

7、節(jié) 板料沖壓(2)拉深件質(zhì)量問題分析q 起皺限制拉深系數(shù)、采用壓邊圈第四節(jié) 板料沖壓(2)拉深件質(zhì)量問題分析q 拉裂防止措施：l凸、凹模無(wú)刃口，須加工成圓角 r凹=（520）t r凸 = （0.61.0） r凹l合理規(guī)定凸、凹模間隙，z = （1.11.5） tl良好潤(rùn)滑，減小摩擦 第五節(jié)第五節(jié) 鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性 第五節(jié)第五節(jié) 鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性 第五節(jié)第五節(jié) 鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性 第五節(jié)第五節(jié) 鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性 第五節(jié)第五節(jié) 鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性二、模鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性l有合理分模面；l應(yīng)設(shè)計(jì)模鍛斜度、模鍛圓角；l零件外形力

8、求簡(jiǎn)單、平直、對(duì)稱；l盡量避免窄溝、深槽、深孔、多孔；l形狀復(fù)雜件應(yīng)采用鍛焊結(jié)構(gòu)。 第五節(jié)第五節(jié) 鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性 第五節(jié)第五節(jié) 鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性 第五節(jié)第五節(jié) 鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性 第五節(jié)第五節(jié) 鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性 第五節(jié)第五節(jié) 鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性 第五節(jié)第五節(jié) 鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性 第五節(jié)第五節(jié) 鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性2、沖壓件的尺寸（1）沖裁件應(yīng)采用圓角（2）避免窄槽 第五節(jié)第五節(jié) 鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性 第五節(jié)第五節(jié) 鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性4、拉深件的圓角半徑塑性加工新工藝

9、塑性加工新工藝第一節(jié)第一節(jié) 軋制軋制定義：定義：靠旋轉(zhuǎn)的軋輥與軋件之間形成的摩擦力將軋件拖進(jìn)輥縫之間，并使之受到壓縮產(chǎn)生塑性變形的過程。一、軋制過程及其基本原理n簡(jiǎn)單理想軋制過程：n兩個(gè)軋輥均被驅(qū)動(dòng)、直徑相等、轉(zhuǎn)速相同；n軋制過程中兩個(gè)軋輥完全對(duì)稱；n軋輥為剛性的；軋件除受軋輥?zhàn)饔猛猓皇芷渌饬ψ饔?；n軋件的機(jī)械性質(zhì)均勻。xlhhdxtr二、軋制方法二、軋制方法1.按軋制溫度： 熱軋，冷軋2.按軋件與軋輥的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系 縱軋：軋輥的縱軸線相互平行，軋件運(yùn)動(dòng)方向與延伸方向與軋輥縱軸線垂直。 斜軋：軋輥的縱軸線傾斜互成一定角度，軋件邊旋轉(zhuǎn)邊沿自身縱軸線方向前進(jìn)，且前進(jìn)方向與軋輥縱軸線方向成一定角

10、度。 橫軋：軋輥軸線與軋件軸線互相平行，且軋輥與軋件作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的軋制方法 。 縱軋縱軋 斜軋斜軋 楔橫軋楔橫軋橫軋四、管材軋制四、管材軋制1. 無(wú)縫鋼管（1）穿孔（2）軋管：自動(dòng)軋管機(jī)（3）均整：帶芯棒斜軋（4）定徑和減徑：無(wú)芯棒連軋2. 焊管 將管坯（鋼板或帶鋼）彎曲成所需的鋼管形狀，然后采用焊接法焊接成鋼管。五、型材軋制 型材軋制主要用于各種型鋼生產(chǎn)。大多數(shù)有色金屬型材主要采用擠壓、拉拔的方法生產(chǎn)。 n型鋼的軋制方法：在軋輥上加工出軋槽，把兩個(gè)或兩個(gè)以上軋輥的軋槽對(duì)應(yīng)裝配起來(lái)，形成孔型。軋制時(shí)，軋件通過一系列孔型，一般斷面積由大變小，長(zhǎng)度由短變長(zhǎng)，以達(dá)到所要求的形狀和尺寸。角鋼 槽鋼 工字

11、鋼 孔型系統(tǒng)示例六、線材軋制六、線材軋制n特點(diǎn)：（1）總的延伸率大，軋件溫降快，頭尾溫差大，軋制速度高。 （2）機(jī)架多、分工細(xì)，產(chǎn)品比較單一、軋機(jī)專業(yè)程度高。 （3）高速無(wú)扭轉(zhuǎn)軋機(jī)具有特殊的孔型系統(tǒng) 。 y型軋機(jī)型軋機(jī) 45 軋機(jī)軋機(jī)第二節(jié)第二節(jié) 擠壓擠壓1.定義：對(duì)放在擠壓筒內(nèi)的金屬坯料施加壓力，使之從特定的?？字辛鞒?，獲得所需斷面形狀和尺寸的一種塑性加工方法。2.擠壓方法： 可按擠壓方向、變形特征、潤(rùn)滑狀態(tài)、擠壓溫度、擠壓速度、模具種類或結(jié)構(gòu)、坯料形狀或數(shù)目、制品形狀或數(shù)目分類。常用擠壓方法常用擠壓方法3. 特點(diǎn)：具有比軋制更為強(qiáng)烈的三向壓應(yīng)力狀態(tài)圖，金屬可以發(fā)揮其最大的塑性，獲得大變形量

12、?？杉庸び密堉苹蝈懺旒庸び欣щy甚至無(wú)法加工的金屬材料。可生產(chǎn)斷面極其復(fù)雜的，變斷面的管材和型材。靈活性很大，只需更換模具，即可生產(chǎn)出很多產(chǎn)品。產(chǎn)品尺寸精確，表面質(zhì)量好。工藝流程簡(jiǎn)單，設(shè)備投資少，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化和封閉化比較容易。 金屬的固定廢料損失較大。擠壓余量1015，軋件的切頭尾損失僅為13。加工速度低。沿長(zhǎng)度和斷面上制品的組織、性能不夠均一。工具消耗較大。小結(jié)： 擠壓法非常適合于生產(chǎn)品種、規(guī)格、批數(shù)繁多的有色金屬管、棒、型材及線坯。在生產(chǎn)斷面復(fù)雜的或薄壁的管材和型材，直徑與壁厚之比趨近于2的超厚壁管材，以及脆性的有色金屬和鋼鐵材料方面，擠壓法是唯一可行的壓力加工方法。 圓棒正擠壓時(shí)子午

13、面上網(wǎng)格變化示意圖圓棒正擠壓時(shí)子午面上網(wǎng)格變化示意圖 錐模擠壓錐模擠壓 平模擠壓平模擠壓n縱向線兩次彎曲，彎曲角度由外向內(nèi)逐漸縮小。壓縮錐（變形區(qū)）。n橫向線彎曲。n外層網(wǎng)格變形為平行四邊形，說明承受了剪切變形，外層金屬的主延伸變形比內(nèi)層的大，沿縱向制品后端的主延伸變形比前端的大。n使用平模或大模角錐模擠壓時(shí)，都存在死區(qū)。模角增大、摩擦加大、擠壓比減小、擠壓速度降低，死區(qū)增大。死區(qū)的存在對(duì)提高制品表面質(zhì)量極為有利。n棒材前端橫向線彎曲很小，制品頭部晶粒粗大，機(jī)械性能低劣，應(yīng)切除。3. 影響金屬流動(dòng)的因素（1）擠壓筒壁上的摩擦力（2）筒溫（3）金屬導(dǎo)熱性（4）潤(rùn)滑劑的絕熱性（5）合金相狀態(tài)（6）

14、金屬的強(qiáng)度（7）模角（8）變形程度三、擠壓工具三、擠壓工具(a) 平模(d) 錐模(e) 平錐模(c) 雙錐模(f) 碗形模（b）平流模第三節(jié)第三節(jié) 拉拔加工拉拔加工一、拉拔原理、方法、特點(diǎn)1.定義： 在外加拉力的作用下，迫使金屬通過?？桩a(chǎn)生塑性變形，以獲得與模孔形狀、尺寸相同的制品的加工方法，稱之為拉拔（或稱為拉伸）。是生產(chǎn)管材、棒材、型材及線材的主要方法之一。拉拔成形原理示意圖拉拔成形原理示意圖dndndndndtdtrllr坯料坯料坯料p2. 拉拔方法 實(shí)心材拉拔棒材、型材、線材 空心材拉拔管材3. 特點(diǎn)（1）拉拔制品尺寸精度高，表面光潔度好。（2）工具與設(shè)備簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。（3）最適合

15、于連續(xù)高速生產(chǎn)斷面尺寸小的長(zhǎng)制品。（4）拉拔道次變形量和兩次退火間的總變形量受到限制，工藝過程長(zhǎng)。過大的道次加工率將導(dǎo)致制品尺寸、形狀不合格，甚至被拉斷。原因是變形區(qū)內(nèi)為兩壓一拉應(yīng)力狀態(tài)，不利于充分發(fā)揮金屬的塑性。二、拉拔基本原理二、拉拔基本原理1.圓棒拉拔時(shí)的應(yīng)力與變形dndrdt 拉拔制品內(nèi)部的周期性裂紋示意圖d1d2d2d12. 管材拉拔時(shí)的應(yīng)力與變形（1）空拉llrrl增壁厚l減壁厚lrrlrr第四節(jié)第四節(jié) 特種鍛造特種鍛造1. 輥鍛定義：將坯料用一對(duì)裝有模具轉(zhuǎn)向相反的鍛輥曳入，產(chǎn)生塑性變形，獲得具有一定形狀尺寸和性能鍛件的加工方法稱為輥鍛，是來(lái)自于軋制的鍛造成形方法。 一般模鍛：模具

16、直線運(yùn)動(dòng) 輥鍛：模具旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 軋制：軋輥整個(gè)圓周都是工作部分，采用長(zhǎng) 坯料 輥鍛：只有扇形模一部分工作，短坯料輥鍛示意圖輥鍛示意圖軋輥坯料輥鍛模特點(diǎn)：（1）連續(xù)的靜壓過程，無(wú)沖擊和振動(dòng)。變形實(shí)質(zhì)是坯料的拔長(zhǎng)。（2）生產(chǎn)率高。（3）節(jié)約金屬材料。（4）設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。（5）勞動(dòng)條件好，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。（6）節(jié)約模具鋼材。（7）鍛件質(zhì)量好。2.擺動(dòng)輾壓 擺輾是一種連續(xù)、局部、遞增成形方法。特點(diǎn)：（1）變形力小，能耗低。只有一般鍛造變形力的1/51/20；（2）制件質(zhì)量好，無(wú)震動(dòng)，低噪音，模具壽命高，投資少，設(shè)備費(fèi)用低，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。（3）上下接觸面上的壓力分布不同，上大下?。涣慵壮霈F(xiàn)上大下小

17、或下大上小的蘑菇頭形狀；徑向尺寸易增大，高度填充困難。 主要用于輾制薄盤類、錐齒輪、萬(wàn)向節(jié)、非軸對(duì)稱件等。 控制變形趨向性的措施1. 合理確定毛坯和半成品尺寸2. 改變模具工作部分的幾何形狀和尺寸 增大rp，減小rd，拉深阻力增大，翻邊阻力減小。3. 改變毛坯與模具接觸面之間的摩擦阻力 摩擦阻力減小，有利拉深變形，不利于翻邊和脹形。第五節(jié)第五節(jié) 旋壓成形旋壓成形輥輪模具坯料利用輥輪、壓頭等工具對(duì)隨旋壓模轉(zhuǎn)動(dòng)的坯料作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)并施壓，使其徑向尺寸產(chǎn)生顯著變化，形成所需形狀、尺寸零件的沖壓加工方法。第六節(jié)第六節(jié) 精密模鍛精密模鍛在模鍛設(shè)備上鍛造出形狀復(fù)雜、高精度鍛件的模鍛工藝。如精密模鍛傘齒輪，其齒

18、形部分可直接鍛出而不必再經(jīng)過切削加工。精密模鍛件尺寸精度可達(dá)it12it15，表面粗糙度為ra3.21.6m。汽車差速錐齒輪精密模鍛件汽車差速錐齒輪精密模鍛件 尺寸精度可達(dá)尺寸精度可達(dá)it12 it15表面粗糙度值表面粗糙度值ra可達(dá)可達(dá)3.21.6m m 精密模鍛工藝特點(diǎn)： （1）精確計(jì)算原始坯料的尺寸，嚴(yán)格按坯料質(zhì)量下料。（2）精細(xì)清理坯料表面，除凈坯料表面的氧化皮、脫碳層及其它缺陷等。（3）采用無(wú)氧化或少氧化加熱方法，盡量減少坯料表面形成的氧化皮。（4）精鍛模膛的精度必須很高，一般要比鍛件的精度高兩級(jí)。精密鍛模一定有導(dǎo)柱、導(dǎo)套結(jié)構(gòu)，以保證合模準(zhǔn)確。為排除模膛中的氣體，減小金屬流動(dòng)阻力，使金屬更好地充滿模膛，在凹模上應(yīng)開有排氣小孔。（5）模鍛時(shí)要很好地進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻鍛模。（6）精密模鍛一般都在剛度大、精度高的曲柄壓力機(jī)、摩擦壓力機(jī)或高速錘上進(jìn)行。超塑性成形超塑性成形 n定義：金屬或合金在低的變形速率（=10-210- 4/s）、一定的變形溫度（約為熔點(diǎn)絕對(duì)溫度的一半）和均勻的細(xì)晶粒度（晶粒平均直徑為.25m）條件下，其相對(duì)伸長(zhǎng)率超過100%以上的變形。例如鋼可超過500%、純鈦可超過300%、鋅鋁合金可超過1000%。n超塑性狀態(tài)下的金屬在拉伸變形過程中不產(chǎn)生縮頸現(xiàn)象，變形應(yīng)力可比常態(tài)下金屬的變形應(yīng)力降