工程材料第8章

1、第第8章塑性加工章塑性加工第第8章塑性加工章塑性加工8.1鍛造成形8.2板料沖壓成形8.6塑性加工技術(shù)的新發(fā)展 8.5塑性加工零件的結(jié)構(gòu)工藝性8.4特種塑性加工方法8.3擠壓、軋制、拉拔成形第第8章塑性加工章塑性加工金屬材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需產(chǎn)品的加工方法稱為塑性加工，也稱為壓力加工。特點：1、塑性加工體積基本不變2、可實現(xiàn)少屑或無屑加工3、產(chǎn)品力學性能好4、易實現(xiàn)機械化和自動化，生產(chǎn)率高5、加工設(shè)備多，產(chǎn)品范圍廣方法：自由鍛、模鍛、板料沖壓、擠壓、拉拔等。第第8章塑性加工章塑性加工8.1.1自由鍛自由鍛自由鍛是利用沖擊力或壓力使金屬在上下兩個抵板之間產(chǎn)生塑性變形而得到所需

2、鍛件的鍛造方法。自由鍛分為手工鍛造和機器鍛造兩種。根據(jù)所用設(shè)備它對坯料作用力的性質(zhì)分為鍛錘和液壓機兩大類。8.1 鍛造成形鍛造成形基本工藝過程：設(shè)計鍛件圖下料加熱鍛造冷卻及熱處理鍛件清理第第8章塑性加工章塑性加工2.自由鍛工藝規(guī)程的制訂自由鍛工藝規(guī)程的制訂（1）繪制鍛件圖考慮到敷料、鍛件余量、鍛件公差等因素。1-敷料；2-余量圖8.1典型鍛件圖1.自由鍛工序主要分為基本工序、輔助工序、精整工序三大類。第第8章塑性加工章塑性加工（2）坯料質(zhì)量及尺寸計算m坯料m鍛件m燒損m料頭（3）選擇鍛造工序根據(jù)工序特點和鍛件形狀確定。一般包括鐓粗、沖孔、拔長、扭轉(zhuǎn)、彎曲及相應(yīng)夾具、加熱設(shè)備等。第第8章塑性加工

3、章塑性加工墩粗 沖孔拔長第第8章塑性加工章塑性加工模彎曲法。 在墊模中彎曲能得到形狀和尺寸較準確的小型鍛件彎曲: 采用一定的工模具將坯料彎成所規(guī)定的外形的鍛造工序鍛錘壓緊彎曲法。 坯料的一端被上、下砧壓緊, 用大錘打擊或用吊車拉另一端 , 使其彎曲成形.第第8章塑性加工章塑性加工【切割】是指將坯料分成幾部分或部分地割開 ,或從坯料的外部割掉一部分,或從內(nèi)部割出一部分的鍛造工序第第8章塑性加工章塑性加工【錯移】是指將坯料的一部分相對另一部分平行錯開一段距離，但仍保持軸心平行的的鍛造工序 (下圖),常用于鍛造曲軸零件。錯移時，先對坯料進局部切割，然后在切口兩側(cè)分別施加大小相等、方法相反且垂直于軸線

4、的沖擊力或壓力，使坯料實現(xiàn)錯移。第第8章塑性加工章塑性加工【鍛接】是將坯料在爐內(nèi)加熱至高溫后，用錘快擊 , 使兩者在固態(tài)結(jié)合的鍛造工序。 鍛接的方法有搭接、對接、咬接等 , 如圖所示。鍛接后的接縫強度可達被連接材料強度的 70%80%。 第第8章塑性加工章塑性加工【扭轉(zhuǎn)】是將毛料的一部分相對于另一部分繞其軸線旋轉(zhuǎn)一定角度的鍛造工序。 該工序多用于鍛造多拐曲軸和校正某些鍛件。小型坯料扭轉(zhuǎn)角度不大時 , 可用錘擊方法 , 如圖所示。第第8章塑性加工章塑性加工自由鍛的生產(chǎn)特點和應(yīng)用 自由鍛所用工具和設(shè)備簡單 , 通用性好 , 成本低 。 同鑄造毛坯相比 , 自由鍛消除了縮孔、 縮松、氣孔等缺陷, 使

5、毛坯具有更高的力學性能。因此,它在重型機器及重要零件的制造上有特別重要的意義。 自由鍛是靠人工操作來控制鍛件的形狀和尺寸的 ,所以鍛件精度低 ,加工余量大 , 勞動強度大,生產(chǎn)率也不高 , 因此它主要應(yīng)用于單件、小批量生產(chǎn) 。第第8章塑性加工章塑性加工8.1.2模鍛模鍛模鍛是在高強度金屬鍛模上預先制出與鍛件形狀一致的模膛，使坯料在模膛內(nèi)受壓變形的鍛造方法?；竟に囘^程基本工藝過程：確定變形工藝設(shè)計模膛選擇設(shè)備確定加熱規(guī)范鍛后工序按使用設(shè)備不同分：錘上模鍛、胎模鍛、壓力機上模鍛。第第8章塑性加工章塑性加工圖8.2典型模鍛件第第8章塑性加工章塑性加工與自由鍛比較，模鍛優(yōu)點：（1）生產(chǎn)率高（2）模鍛

6、尺寸精確，加工余量?。?）可以鍛造形狀比較復雜的鑄件（4）節(jié)約金屬，減少加工量。缺點：（1）鍛件不能太大（2）成本高，不適合小批生產(chǎn)第第8章塑性加工章塑性加工1.錘上模鍛錘上模鍛所用設(shè)備有蒸汽空氣錘、無砧座錘、高速錘等。（1）鍛模結(jié)構(gòu)1-錘頭;2-上模;3-飛邊;4-下模;5-模墊;6.7.10-緊固楔鐵;8-分模面;9-模膛圖8.3錘上模鍛第第8章塑性加工章塑性加工（2）模膛分類模膛分類分為模鍛模膛和制坯模膛。1飛邊2分模面3沖孔連皮4鍛件1）模鍛模膛）模鍛模膛分為終鍛模膛和預鍛模膛。終鍛模膛的作用是使坯料最后變形到鍛件所要求的形狀和尺寸。預鍛模膛的作用是使坯料變形到接近于鍛件的形狀和尺寸。

7、區(qū)別：預鍛模膛圓角和斜度較大，沒有飛邊槽。第第8章塑性加工章塑性加工2）制坯模膛制坯模膛制坯模膛有拔長模膛、滾壓模膛、彎曲模膛、切斷模膛等。拔長模膛第第8章塑性加工章塑性加工（3）制訂模鍛工藝規(guī)程）制訂模鍛工藝規(guī)程包括制訂鍛件圖、計算坯料尺寸、確定模鍛工步模鍛、選擇設(shè)備及安排修整工序等。圖8.4分模面的選擇比較圖1）制訂模鍛件圖）制訂模鍛件圖要考慮分模面、余量公差敷料、模鍛斜度、模鍛圓角半徑等。第第8章塑性加工章塑性加工模鍛斜度圓角半徑第第8章塑性加工章塑性加工圖8.4長軸類鍛件圖8.5盤類鍛件2）確定模鍛工步）確定模鍛工步主要是根據(jù)鍛件的形狀和尺寸來確定的。第第8章塑性加工章塑性加工3）修整

8、工序修整工序圖8.6切邊模及沖孔模圖8.7精壓第第8章塑性加工章塑性加工圖8.8摩擦壓力機傳動簡圖2.壓力機上的模鍛壓力機上的模鍛用于模鍛生產(chǎn)的壓力機有摩擦壓力機、曲柄壓力機、平鍛機和模鍛水壓機。第第8章塑性加工章塑性加工圖8.9曲柄壓力機傳動簡圖第第8章塑性加工章塑性加工曲柄壓力機上模鍛的特點： 優(yōu)點：鍛件精度高；模膛可采用組合式；可局部鐓粗缺點：存在氧化皮影響鍛件質(zhì)量；不宜進行拔長和鐓粗；一次成形需預成形工步相比：鍛件精度高；生產(chǎn)率高；勞動條件好；節(jié)省金屬；可大批量生產(chǎn)。但設(shè)備復雜，造價高。摩擦壓力機上模鍛的特點：優(yōu)點：滑塊行程可控，可實現(xiàn)不同程度的打；速度慢，金屬能完成再結(jié)晶；可采用組合

9、模具。缺點：適用單膛鍛模；鍛件形狀簡單相比：結(jié)構(gòu)簡單；造價低投資少；使用維修方便；用途廣泛。第第8章塑性加工章塑性加工曲柄壓力機上模鍛齒輪工步第第8章塑性加工章塑性加工8.2 板料沖壓成形板料沖壓成形板料沖壓是利用沖模使板料產(chǎn)生分離或成形的加工方法，又叫冷沖壓。板料沖壓特點：（1）可以沖壓出形狀復雜的零件，廢料少。（2）產(chǎn)品具有足夠高的精度和較低的表面粗糙度，互換性能好。（3）能獲得質(zhì)量輕、材料消耗少、強度和剛度高的零件。（4）沖壓操作簡單，生產(chǎn)率高，零件成本低。第第8章塑性加工章塑性加工圖8.10沖裁變形過程板料沖壓基本工序有分離工序和變形工序。1.沖裁（落料和沖孔）使坯料按封閉輪廓分離的工

10、序。8.2.1分離工序分離工序分離工序是使坯料一部分與另一部分相互分離的工序。包括沖裁、切斷、修整等。第第8章塑性加工章塑性加工(2 )凸凹模間隙凸凹模間隙影響沖裁件的斷面質(zhì)量，也影響模具壽命。(3)凸凹模刃口尺寸設(shè)計落料模時，應(yīng)先確定凹模刃口尺寸。設(shè)計沖孔模時，應(yīng)先確定凸模刃口尺寸。(4)沖裁力的計算kLSFpK 系數(shù),取1.3, L: 沖裁周邊長度; S: 胚料厚度;Fp: 沖裁力; : 材料的抗剪斜度第第8章塑性加工章塑性加工2.修整利用修整模沿沖裁件外緣或內(nèi)孔刮削一薄層金屬。第第8章塑性加工章塑性加工3.切斷指用剪刃或沖模將板料沿不封閉輪廓進行分離的工序。第第8章塑性加工章塑性加工 圖

11、8.11拉深工序8.2.2成形工序成形工序成形工序是使坯料的一部分相對另一部分產(chǎn)生位移面不破裂的工序。如拉深、彎曲、翻邊、脹形等。1.拉深（1）拉深過程利用模具使落料后得到平板坯料變形成開口空心零件的成形工序。第第8章塑性加工章塑性加工（2）拉深系數(shù)拉深件直徑d與坯料直徑D的比值，用m表示，md/D多次拉深的總拉深系數(shù)等于每次拉深系數(shù)的乘積。圖8.12多次拉深直徑變化第第8章塑性加工章塑性加工（3）拉深件的成形質(zhì)量問題主要是破裂和起皺。圖8.13成形質(zhì)量問題原因包括：凸凹模圓角半徑設(shè)計不合理；凸凹模間隙不合理；拉深系數(shù)??；模具表面精度和潤滑條件差等。第第8章塑性加工章塑性加工3.脹形利用坯料局

12、部厚度變薄形成零件的成形工序。圖8.14彎曲過程中金屬變形簡圖2.彎曲坯料的一部分相對另一部分彎曲成一定角度的工序。第第8章塑性加工章塑性加工圖8.15翻邊及加工舉例4.翻邊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起邊緣的沖壓方法。第第8章塑性加工章塑性加工第第8章塑性加工章塑性加工圖8.16簡單沖模8.2.3沖壓模具沖壓模具簡稱沖模，分為簡單模、連續(xù)模和復合模。1.簡單沖模一次行程中只完成一道工序的沖模第第8章塑性加工章塑性加工2.連續(xù)沖模一次行程在不同部位同時完成數(shù)道工序的模具。圖8.17連續(xù)沖模第第8章塑性加工章塑性加工3.復合沖模一次行程在同一部位同時完成數(shù)道工序的模具。

13、圖8.18落料及拉深復合模第第8章塑性加工章塑性加工a）正擠壓b）反擠壓8.3.1擠壓成形擠壓成形擠壓是使坯料在擠壓筒中受強大的壓力作用而變形的加工方法。8.3擠壓、軋制、拉拔成形擠壓、軋制、拉拔成形按金屬流動方向和凸模運動方向的不同分為以下四種：第第8章塑性加工章塑性加工c）復合擠壓d）徑向擠壓圖8.19擠壓成形四種形式擠壓是在專用擠壓機上進行的，也可在經(jīng)適當改進后能用的曲柄壓力機或摩擦壓力機上進行。 第第8章塑性加工章塑性加工 圖8.20輥鍛示意圖1-軋輪2-毛坯3-感應(yīng)加熱器圖8.21熱軋齒輪示意圖8.3.2軋制成形軋制成形根據(jù)軋輥軸線與坯料軸線方向的不同軋制分為縱軋、橫軋、斜軋等。第第

14、8章塑性加工章塑性加工縱軋是軋輥軸線與坯料軸線互相垂直的軋制方法。如扳手，葉片。橫軋是軋輥軸線與坯料軸線互相平行的軋制方法。如齒輪斜軋是軋輥軸線與坯料軸線相交一定角度的軋制方法，亦稱螺旋斜軋。如絲杠。第第8章塑性加工章塑性加工8.3.3拉拔成形拉拔成形拉拔是將金屬坯料拉拔模的?？资蛊渥冃蔚乃苄约庸し椒?。坯料截面形狀和尺寸與拉拔模?？壮隹谙嗤?。目前拉拔形式主要有線材拉拔、棒料拉拔、型材拉拔和管材拉拔。圖8.22管材拉拔第第8章塑性加工章塑性加工8.4特種塑性加工方法特種塑性加工方法1.超塑性成形超塑性成形第第8章塑性加工章塑性加工2.旋壓成形旋壓成形利用旋壓機使坯料和模具以一定速度共同旋轉(zhuǎn)，并在

15、旋輪的作用下使坯料在與旋輪接觸部位上產(chǎn)生局部變形，獲得空心回轉(zhuǎn)體零件的加工方法。第第8章塑性加工章塑性加工變薄旋壓第第8章塑性加工章塑性加工3. 擺動輾壓成形擺動輾壓成形利用一個繞中心軸擺動的圓錐形模具對坯料局部加壓的工藝方法。第第8章塑性加工章塑性加工4. 粉末鍛造、液態(tài)模鍛粉末鍛造、液態(tài)模鍛指將粉末燒結(jié)的預成形坯經(jīng)加熱后，在閉式模中鍛造成零件的成形工藝方法。第第8章塑性加工章塑性加工液態(tài)模鍛是將一定量的液態(tài)金屬直接注入金屬模膛，在壓力下使熔融或半熔融狀態(tài)的金屬液發(fā)生流動并凝固成形，同時伴有少量塑性變形，從而獲得毛坯或零件的加工方法。第第8章塑性加工章塑性加工5. 高能率成形高能率成形是一種

16、在極短時間內(nèi)釋放高能量使金屬變形的成形方法。主要包括爆炸成形、電液成形和電磁成形等。第第8章塑性加工章塑性加工6. 充液拉深充液拉深利用液體代替剛性凹模的作用所進行的拉深成形方法。第第8章塑性加工章塑性加工7. 聚氨酯成形聚氨酯成形利用聚氨酯在受壓時表現(xiàn)出的高粘性流體性質(zhì)，將其作為凸?；虬寄５陌辶铣尚畏椒?。第第8章塑性加工章塑性加工8.5塑性加工零件的結(jié)構(gòu)工藝性塑性加工零件的結(jié)構(gòu)工藝性8.5.1鍛件結(jié)構(gòu)工藝性鍛件結(jié)構(gòu)工藝性1. 自由鍛件結(jié)構(gòu)工藝性（1）鍛件上具有錐體或斜面的結(jié)構(gòu)不合理。（2）構(gòu)成鍛件的幾何體交接處不應(yīng)形成空間曲線。圖8.23軸類鍛件結(jié)構(gòu)圖8.24桿類鍛件結(jié)構(gòu)第第8章塑性加工章塑

17、性加工（3）自由鍛鍛件上不應(yīng)設(shè)計出加強筋、凸臺、工字型截面等。 圖8.25盤類鍛件結(jié)構(gòu)第第8章塑性加工章塑性加工（4）鍛件截面面積急劇變化或形狀復雜時，應(yīng)設(shè)計成幾個簡單件的組合體。 圖8.26復雜鍛件結(jié)構(gòu)第第8章塑性加工章塑性加工圖8.27模鍛零件形狀2. 模鍛件結(jié)構(gòu)工藝性模鍛件結(jié)構(gòu)工藝性（1）模鍛零件必須具有合理分型面，以便易于取出、敷料最少、鍛模容易制造。（2）模鍛零件除了配合表面，均應(yīng)設(shè)計為非加工面。（3）零件外形力求簡單，便于成形和減少工序。第第8章塑性加工章塑性加工（4）設(shè)計盡量避免深孔或多孔結(jié)構(gòu)。（5）盡可能采用鍛焊組合工藝，簡化模鍛工藝。第第8章塑性加工章塑性加工8.5.2沖壓件

18、結(jié)構(gòu)工藝性沖壓件結(jié)構(gòu)工藝性沖壓件的形狀與尺寸（1）對沖裁件的要求1）形狀盡可能簡單對稱，盡量采用規(guī)則形狀簡化成形工序；3）線的交接處均應(yīng)用圓弧連接2）孔及其尺寸第第8章塑性加工章塑性加工4）排樣指落料件在條料、帶料或板料上進行合理布置的方法。分為：無搭過排樣和有搭邊排樣。圖8.28不同排樣方式第第8章塑性加工章塑性加工（2）對彎曲件的要求1）形狀應(yīng)盡量對稱，彎曲半徑應(yīng)小于材料允許的最小直徑。圖8.29彎曲邊高圖8.30帶孔彎曲件3）彎曲帶孔件，避免孔的變形2）彎曲邊不易邊短第第8章塑性加工章塑性加工（3）對拉深件的要求1）形狀應(yīng)盡量簡單對稱，不宜太高圖8.31拉深件最小允許半徑2）拉深件的圓角半徑盡量不小于最小許可半徑第第8章塑性加工章塑性加工2. 改進結(jié)構(gòu)可以簡化工藝節(jié)省材料1）采用沖焊結(jié)構(gòu)；圖8.33沖口工藝的應(yīng)用圖8