第二篇塑性加工_機(jī)械制造基礎(chǔ)

1、實(shí)實(shí) 質(zhì)質(zhì)是在外力作用下，使金是在外力作用下，使金屬產(chǎn)生塑性變形從而獲屬產(chǎn)生塑性變形從而獲得具有一定形狀、尺寸得具有一定形狀、尺寸和性能要求的原材料或和性能要求的原材料或零件的加工方法零件的加工方法。 可獲得所要求組織、形狀和尺可獲得所要求組織、形狀和尺寸且內(nèi)部組織和性能得到了提寸且內(nèi)部組織和性能得到了提高，同時(shí)壓合鑄造組織缺陷。高，同時(shí)壓合鑄造組織缺陷。 少無切削加工。少無切削加工。 工件精度日益提高。工件精度日益提高。 生產(chǎn)率很高。生產(chǎn)率很高。 勞動條件差。勞動條件差。 需要較大的設(shè)備。需要較大的設(shè)備。 與鑄造生產(chǎn)相比不能制造形狀與鑄造生產(chǎn)相比不能制造形狀復(fù)雜的零件。復(fù)雜的零件。正正擠擠壓

2、壓圖 6-2 擠 壓 示 意 圖擠 壓 筒擠 壓 模a) 正 擠 壓坯 料凸 模擠 壓 模擠 壓 筒b) 反 擠 壓凸 模坯 料圖 6-2 擠 壓 示 意 圖擠 壓 筒擠 壓 模a) 正 擠 壓坯 料凸 模擠 壓 模擠 壓 筒b) 反 擠 壓凸 模坯 料 拉拔示意圖A. 未變形未變形B . 彈性變形彈性變形C . 彈塑性變形彈塑性變形 D . 塑性變形塑性變形P 多 晶 體 塑 性 變 形 示 意 圖180160140硬度120變形程度200延伸率%J/cm沖擊韌性400160120803202402802360沖擊韌性延伸率%20406080布氏硬度強(qiáng)度極限400強(qiáng)度極限1000%20030

3、0MPa700HB600500220 常溫下塑性變形對低碳鋼機(jī)械性能的影響3 3、冷變形的特點(diǎn)、冷變形的特點(diǎn) 再結(jié)晶溫度以下的塑性變形。再結(jié)晶溫度以下的塑性變形。 具有加工硬化組織。具有加工硬化組織。 為防破裂變形程度不宜過大。為防破裂變形程度不宜過大。 對于熱處理不能強(qiáng)化的金屬（對于熱處理不能強(qiáng)化的金屬（AlMgAlMg，MgMg合合金，金，ZnZn合金等）可用冷變形提高機(jī)械性能。合金等）可用冷變形提高機(jī)械性能。b ) 金屬回復(fù)后的組織a ) 塑性變形后的組織溫度升高c ) 在結(jié)晶組織 金屬的回復(fù)和再結(jié)晶示意圖 （2）鐓粗鍛造比）鐓粗鍛造比Y鐓鐓 金屬坯料鐓粗后的橫截面積與鐓金屬坯料鐓粗后的

4、橫截面積與鐓粗前橫截面積之比或鐓粗前高度粗前橫截面積之比或鐓粗前高度與鐓粗后高度之比。與鐓粗后高度之比。Y鐓鐓=F0/FY鐓鐓=H0/H （1）拔長鍛造比）拔長鍛造比Y拔拔 金屬坯料拔長前的橫截面積與金屬坯料拔長前的橫截面積與拔長后橫截面積之比或拔長后拔長后橫截面積之比或拔長后長度與拔長前長度之比。長度與拔長前長度之比。 Y拔拔=F0/F Y拔拔=L/L0 不 同 工 藝 方 法 對 纖 維 組 織 的 影 響 a) 切 削 加 工 b) 局 部 鐓 粗 金屬本身金屬本身 化學(xué)成分化學(xué)成分 純金屬可鍛性好純金屬可鍛性好 合金差合金差 內(nèi)部組織內(nèi)部組織 純金屬、固溶體可鍛純金屬、固溶體可鍛性好性

5、好 金屬碳化物差金屬碳化物差 細(xì)晶粒好細(xì)晶粒好 粗晶粒差粗晶粒差 加工條件加工條件 應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力狀態(tài) 變形溫度變形溫度 溫度越高越好溫度越高越好 溫度過高產(chǎn)生過熱、過溫度過高產(chǎn)生過熱、過燒、脫碳、氧化燒、脫碳、氧化 在始鍛與終鍛溫度之間在始鍛與終鍛溫度之間 變形速度變形速度 雙重影響雙重影響自由鍛自由鍛 用沖擊力和壓力使金屬在上下用沖擊力和壓力使金屬在上下砧塊之間產(chǎn)生塑性變形以獲得鍛件砧塊之間產(chǎn)生塑性變形以獲得鍛件的壓力加工方法。的壓力加工方法。分類：分類： 手工自由鍛手工自由鍛 機(jī)器自由鍛機(jī)器自由鍛特點(diǎn)：特點(diǎn)： 金屬在兩砧塊之間受力變形自由流金屬在兩砧塊之間受力變形自由流動。動。 生產(chǎn)率低，

6、靈活性大，勞動強(qiáng)度大。生產(chǎn)率低，靈活性大，勞動強(qiáng)度大。 鍛件的形狀、尺寸由人工控制。鍛件的形狀、尺寸由人工控制。 金屬消耗量大，加工余量大。金屬消耗量大，加工余量大。應(yīng)用：應(yīng)用： 單件小批生產(chǎn)單件小批生產(chǎn) 大鍛件的生產(chǎn)大鍛件的生產(chǎn)基本工序基本工序使坯料形狀尺寸產(chǎn)生較大的改變；使坯料形狀尺寸產(chǎn)生較大的改變；如：鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、如：鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、 切割、錯移、扭轉(zhuǎn)。切割、錯移、扭轉(zhuǎn)。輔助工序輔助工序?yàn)榛竟ば虿僮鞣奖愣M(jìn)行的預(yù)先為基本工序操作方便而進(jìn)行的預(yù)先變形；如：壓鉗口、倒棱、切肩。變形；如：壓鉗口、倒棱、切肩。精整工序精整工序 提高鍛件表面質(zhì)量的工序，通提高鍛件表面質(zhì)量的工

7、序，通常在終鍛溫度以下進(jìn)行。常在終鍛溫度以下進(jìn)行。空氣錘空氣錘蒸汽蒸汽空氣自由鍛錘空氣自由鍛錘鍛造水壓機(jī)鍛造水壓機(jī)（1）變形分布與鐓粗相似）變形分布與鐓粗相似（2）拔長方形毛坯要不斷翻轉(zhuǎn)）拔長方形毛坯要不斷翻轉(zhuǎn)900（3）圓形毛坯使用）圓形毛坯使用V形砥鐵，同時(shí)使毛坯形砥鐵，同時(shí)使毛坯 沿軸線轉(zhuǎn)動沿軸線轉(zhuǎn)動（4）拔長空心毛坯：芯軸延伸，芯軸擴(kuò)孔）拔長空心毛坯：芯軸延伸，芯軸擴(kuò)孔空心沖頭沖孔空心沖頭沖孔實(shí)心沖頭沖孔實(shí)心沖頭沖孔典典 型型 模模 鍛鍛 件件 實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì) 借助于模具將外力作用在被變形的借助于模具將外力作用在被變形的金屬上使金屬產(chǎn)生塑性變形的過程。金屬上使金屬產(chǎn)生塑性變形的過程。 一種模

8、具只能生產(chǎn)一種鍛件。一種模具只能生產(chǎn)一種鍛件。1 . 生產(chǎn)率高生產(chǎn)率高2 . 節(jié)省金屬節(jié)省金屬3 . 可生產(chǎn)復(fù)雜重要鍛件可生產(chǎn)復(fù)雜重要鍛件4 . 加工范圍廣加工范圍廣5 . 易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動化易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動化6 . 可實(shí)現(xiàn)無削、少削加工可實(shí)現(xiàn)無削、少削加工7 . 模具貴模具貴8 . 模鍛件與成品有差距，需冷加工模鍛件與成品有差距，需冷加工9 . 設(shè)備貴設(shè)備貴 中、小型鍛件中批、大批大量的中、小型鍛件中批、大批大量的生產(chǎn)（質(zhì)量生產(chǎn)（質(zhì)量 2.5-3/F2.5-3軋材作坯料軋材作坯料 ： Y Y拔長拔長=F=F0 0/F1.3-1.5/F1.3-1.5 例例：鐓粗鐓粗 1.25H1.25H0

9、 0/D/D0 02.5 2.5 V V坯坯 =G=G坯坯 / / V V坯坯 = = D D0 02 2H H0 0 /4 /4 聯(lián)立三式得：聯(lián)立三式得： D D0 0 H H0 0 盤類件盤類件:鐓粗（拔長、鐓粗）、沖孔鐓粗（拔長、鐓粗）、沖孔 軸類件軸類件:拔長（鐓粗、拔長）、切肩、鍛臺階拔長（鐓粗、拔長）、切肩、鍛臺階 筒類件筒類件:鐓粗（拔長、鐓粗）、沖孔、心軸上拔長鐓粗（拔長、鐓粗）、沖孔、心軸上拔長 環(huán)類件環(huán)類件:鐓粗（拔長、鐓粗）、沖孔、心軸上擴(kuò)孔鐓粗（拔長、鐓粗）、沖孔、心軸上擴(kuò)孔 彎曲類件彎曲類件:拔長（鐓粗、拔長）、彎曲拔長（鐓粗、拔長）、彎曲 曲軸類件曲軸類件:拔長（鐓

10、粗、拔長）、錯移、鍛臺階、扭轉(zhuǎn)拔長（鐓粗、拔長）、錯移、鍛臺階、扭轉(zhuǎn)1、制定模鍛件圖、制定模鍛件圖2、確定模鍛工步、確定模鍛工步3、修整工序、修整工序依據(jù)產(chǎn)品的零件圖設(shè)計(jì)依據(jù)產(chǎn)品的零件圖設(shè)計(jì)冷鍛件圖冷鍛件圖檢驗(yàn)鍛件檢驗(yàn)鍛件熱鍛件圖熱鍛件圖檢驗(yàn)?zāi)＞邫z驗(yàn)?zāi)＞?分型面的選擇分型面的選擇鍛后能保證鍛件順利取出鍛后能保證鍛件順利取出易發(fā)現(xiàn)模鍛件易發(fā)現(xiàn)模鍛件分型面使型槽淺而寬分型面使型槽淺而寬應(yīng)盡量取平面應(yīng)盡量取平面bcdabacd 分模面的選擇比較余量、公差、敷料余量、公差、敷料l余量：余量：14mml公差：公差：l沖孔連皮：沖孔連皮：d25mm模鍛斜度模鍛斜度模鍛圓角半徑模鍛圓角半徑確定沖孔連皮確定沖

11、孔連皮rRrR 園 角 半 徑例例分模面分模面aa余余 量量模鍛斜度模鍛斜度圓圓 角角長軸類件長軸類件拔長、滾壓、彎曲、拔長、滾壓、彎曲、預(yù)鍛、終鍛等預(yù)鍛、終鍛等盤類鍛件盤類鍛件鐓粗鐓粗簡單簡單鐓粗、終鍛鐓粗、終鍛復(fù)雜復(fù)雜圖 6-28 盤類鍛件DDD圖 6-27 長 軸 類 鍛 件圖 6-30 切 邊 模 及 沖 孔 模a) 切 邊 模凹 模凸 模b) 沖 孔 模a ) 體 積 精 壓a ) 平 面 精 壓圖 6 - 3 1 精 壓一、自由鍛件結(jié)構(gòu)工藝性一、自由鍛件結(jié)構(gòu)工藝性1、避免錐體或斜面結(jié)構(gòu)、避免錐體或斜面結(jié)構(gòu)a) 工藝性差的結(jié)構(gòu)b) 工藝性好的結(jié)構(gòu)圖 9-2-3 桿類鍛件結(jié)構(gòu)a) 工藝

12、性差的結(jié)構(gòu)b) 工藝性好的結(jié)構(gòu)2、幾何體的交接處不應(yīng)形成、幾何體的交接處不應(yīng)形成 空間曲線空間曲線圖 9 - 2 - 4 盤 類 鍛 件 結(jié) 構(gòu)b ) 工 藝 性 好 的 結(jié) 構(gòu)a ) 工 藝 性 差 的 結(jié) 構(gòu)3、避免加強(qiáng)筋、凸臺、工字形截、避免加強(qiáng)筋、凸臺、工字形截面或空間曲線形表面面或空間曲線形表面圖 9-2-5 復(fù)雜件結(jié)構(gòu)a) 工藝性差的結(jié)構(gòu)3055360125b) 工藝性好的結(jié)構(gòu)4、采用鍛、采用鍛-焊、鍛焊、鍛-螺紋連接工藝螺紋連接工藝一、自由鍛件結(jié)構(gòu)工藝性一、自由鍛件結(jié)構(gòu)工藝性2、模鍛件結(jié)構(gòu)工藝性、模鍛件結(jié)構(gòu)工藝性具有合理分模面；具有合理分模面；設(shè)計(jì)模鍛斜度、模鍛圓角；設(shè)計(jì)模鍛斜度

13、、模鍛圓角；零件外形力求簡單、平直和對稱；零件外形力求簡單、平直和對稱；避免有深孔或多孔結(jié)構(gòu)；避免有深孔或多孔結(jié)構(gòu)；采用鍛采用鍛-焊組合工藝。焊組合工藝。3、沖壓件結(jié)構(gòu)工藝性、沖壓件結(jié)構(gòu)工藝性 沖壓件的形狀沖壓件的形狀 力求簡單對稱，避免長槽與細(xì)力求簡單對稱，避免長槽與細(xì)長懸臂結(jié)構(gòu)，盡可能采用圓形、長懸臂結(jié)構(gòu)，盡可能采用圓形、矩形規(guī)則形狀；矩形規(guī)則形狀； 便于排樣；便于排樣； 采用壓出筋，提高制件剛度；采用壓出筋，提高制件剛度； 采用沖焊結(jié)構(gòu)；采用沖焊結(jié)構(gòu)； 采用沖孔工藝；采用沖孔工藝； 改進(jìn)結(jié)構(gòu)，減少工序；改進(jìn)結(jié)構(gòu)，減少工序； 3、沖壓件結(jié)構(gòu)工藝性、沖壓件結(jié)構(gòu)工藝性 沖壓件的尺寸沖壓件的尺寸 沖裁件轉(zhuǎn)角采用圓角；沖裁件轉(zhuǎn)角采用圓角；孔與孔間距或孔與邊緣距離不應(yīng)孔與孔間距或孔與邊緣距離不應(yīng)過?。贿^?。粡澢膹澢霃綉?yīng)大于材料允彎曲件的彎曲半徑應(yīng)大于材料允許的最小彎曲半徑許的最小彎曲半徑 ：rmin=(0.251)S，彎曲件彎曲邊的，彎曲件彎曲邊的平直部分平直部分H2S，彎曲帶孔件時(shí)，彎曲帶孔件時(shí)，L(1.52)S；拉深件圓角半徑不應(yīng)過小。拉深件