金屬的塑性成形方法(趙)課件

第三篇

金屬壓力加工

概述

5．模型鍛造一、金屬塑性成形（壓力加工）金屬材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形，獲得具有一定形狀、尺寸和力學(xué)性能的毛坯或零件的生產(chǎn)方法。二、塑性成形的基本生產(chǎn)方式

1．軋制2．?dāng)D壓3．拉拔4．自由鍛造6．板料沖壓上砥鐵下砥鐵坯料1）零件大小不受限制；2）生產(chǎn)批量不受限制。三、塑性成形（壓力加工）的特點(diǎn)1．力學(xué)性能高1）組織致密；2）晶粒細(xì)化；3）壓合鑄造缺陷；4）使纖維組織合理分布。2．節(jié)約材料1）力學(xué)性能高，承載能力提高；2）減少零件制造中的金屬消耗（與切削加工相比）。

3．生產(chǎn)率高4．適用范圍廣要實(shí)現(xiàn)上述鋼性滑移，從理論上計(jì)算所需的外力比實(shí)際上測(cè)得的要大幾千倍。所以實(shí)際金屬的滑移是靠位錯(cuò)的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)引起塑性變形的示意圖2.多晶體的塑性變形晶內(nèi)變形晶間變形滑移滑動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)多晶體塑性變形的實(shí)質(zhì)：晶粒內(nèi)部發(fā)生滑移；同時(shí)晶粒之間發(fā)生滑移和轉(zhuǎn)動(dòng)。二、塑性變形后金屬的組織和性能1.冷變形及其影響1）組織變化的特征：①晶粒沿變形最大方向伸長；②晶格與晶粒均發(fā)生畸變；③晶粒間產(chǎn)生碎晶。2）性能變化的特征：加工硬化：隨著變形程度的增加，其強(qiáng)度和硬度不斷提高，塑性和韌性不斷下降。有利：強(qiáng)化金屬材料不利：進(jìn)一步的塑性變形帶來困難2.回復(fù)T回=（0.25~0.3）T熔3.再結(jié)晶T再

=（0.35~0.4）T熔T再冷變形熱變形以上以下(K)(K)（1）在平行于纖維組織的方向上：材料的抗拉強(qiáng)度提高（2）在垂直于纖維組織的方向上：材料的抗剪強(qiáng)度提高2）變形條件①變形溫度：③應(yīng)力狀態(tài)：②變形速度：塑性、變形抗力塑性變形抗力T溫越高，材料的可鍛性越好。V變?cè)叫?，材料的可鍛性越好。三向壓?yīng)力—塑性最好、變形抗力最大。三向拉應(yīng)力—塑性最差、變形抗力最大。三、金屬的變形規(guī)律1.體積不變定律2.最小阻力定律二、鍛造溫度范圍始鍛溫度：終鍛溫度：過熱、過燒

缺陷加工硬化45:1200℃~800℃第二章鍛造§2-1鍛造方法一、自由鍛造

1設(shè)備鍛錘壓力機(jī)空氣錘蒸汽—空氣錘水壓機(jī)油壓機(jī)65~750Kg630Kg~5T落下部分總重量=活塞+錘頭+錘桿滑塊運(yùn)動(dòng)到下始點(diǎn)時(shí)所產(chǎn)生的最大壓力鍛錘噸位=壓力機(jī)噸位=三、自由鍛工藝規(guī)程的制定1.鍛件圖的繪制1）余量：在零件加工表面上為切削加工而增加的尺寸。2）公差3）敷料：為了簡(jiǎn)化零件的形狀和結(jié)構(gòu)、便于鍛造而增加的一部分金屬。2.坯料重量和尺寸的計(jì)算G坯

=G鍛+G料頭+G芯料+G燒是鍛件名義尺寸的允許變動(dòng)量（1/3~1/4）余量§2-2模型鍛造模型鍛造—將金屬坯料放在具有一定形狀的模鍛模膛內(nèi)受壓、變形，獲得鍛件的方法。特點(diǎn)：1）生產(chǎn)率高；2）鍛件的尺寸精度和表面質(zhì)量高；3）材料利用率高；4）可鍛造形狀較復(fù)雜的零件；5）模具成本高、設(shè)備昂貴；6）鍛件不能任意大。一般不得超過150kg。一、錘上模鍛（一）錘上模鍛設(shè)備蒸汽—空氣模鍛捶（二）鍛模結(jié)構(gòu)鍛模模膛飛邊槽—形成鍛件基本形狀和尺寸的空腔?！菁{多余的金屬。（三）模膛的分類模膛模鍛模膛制坯模膛終鍛模膛預(yù)鍛模膛延伸模膛滾壓模膛彎曲模膛切斷模膛2)確定加工余量、公差和敷料加工余量：1~4mm公差：0.3~3mm3）設(shè)計(jì)模鍛斜度外壁斜度：5~70內(nèi)壁斜度：7~1204）設(shè)計(jì)模鍛圓角外圓角：r=1.5~12mm內(nèi)圓角：R=（2~3）r5）確定沖孔連皮2.確定模鍛工序1）基本工序圓盤類零件：鐓粗預(yù)鍛終鍛長桿類零件：制坯預(yù)鍛終鍛2）修正工序切邊；沖孔；校正；熱處理；清理。（五）模鍛件結(jié)構(gòu)工藝性1.易于從鍛模中取出鍛件；2.零件的外形應(yīng)力求簡(jiǎn)單、對(duì)稱、平直；3.避免薄壁、高筋、凸起等結(jié)構(gòu)；4.避免設(shè)計(jì)深孔、多孔結(jié)構(gòu)；5.采用鍛焊組合工藝。二、胎模鍛造利用自由鍛設(shè)備在活動(dòng)模具上生產(chǎn)模鍛件的方法。1.扣模2.筒模3.合模應(yīng)用：沒有模鍛設(shè)備的中、小型鍛件的批量生產(chǎn)?！?板料沖壓利用沖模對(duì)金屬板料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形獲得所需零件的工藝方法。冷沖壓：t<8mm拖拉機(jī)：400多個(gè)。玉米收割機(jī)：1000多個(gè)。一、沖壓設(shè)備1.剪床：2.沖床：下料設(shè)備沖壓設(shè)備1）開式?jīng)_床2）閉式?jīng)_床3.4.1分離工序

分離工序是使坯料的一部分與另一部分相互分離的工序。如落料、沖孔、切斷、精沖等。二、沖壓基本工序及變形特點(diǎn)（一）分離工序使坯料的一部分相對(duì)另一部分產(chǎn)生分離的工序。（沖孔、落料、修正、剪切、切邊等）1.沖裁（落料、沖孔）1）沖裁的變形過程①彈性變形階段②塑性變形階段③斷裂、分離階段塑性變形階段彈性變形階段斷裂分離階段使坯料沿封閉輪廓分離的工序。12341塌角區(qū)2光亮帶區(qū)3剪裂帶區(qū)4毛刺2）沖裁模設(shè)計(jì)及沖裁工藝特點(diǎn)①凸凹模要具有鋒利的刃口②凸凹模間隙要合理Z雙邊間隙Z=（5%~10%）t凸凹模間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量的影響當(dāng)間隙過小時(shí)，如圖示，外表尺寸略有增大，內(nèi)腔尺寸略有縮?。◤椥曰貜?fù)）。光面寬度增加，塌角、毛刺、斜度等都有所減小，工件質(zhì)量較高。當(dāng)間隙過大時(shí)，如圖示，斷面光面減小，塌角與斜度增大，形成厚而大的拉長毛刺，且難以去除，同時(shí)沖裁的翹曲現(xiàn)象嚴(yán)重。外形尺寸縮小，內(nèi)腔尺寸增大，模具壽命較高。當(dāng)間隙合適時(shí)，如圖所示，這時(shí)光面約占板厚的1/2～1/3左右，切斷面的塌角、毛刺和斜度均很小。零件的尺寸幾乎與模具一致，完全可以滿足使用要求。間隙小間隙大間隙適中③凸凹模刃口尺寸要正確落料：以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)D凹

=d落D凸=D凹

-ZD凸

=d孔D凹=D凸

+Z沖孔：以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)④排樣要合理排樣：沖裁件在板料上的布置方式。有接邊排樣少無接邊排樣122.修正利用修正模沿沖裁件外緣或內(nèi)孔刮削一薄層金屬，切掉剪裂帶和毛刺。提高其尺寸精度降低表面粗糙度。

IT9-IT7Ra=1.6-0.8цm（二）變形工序使坯料的一部分相對(duì)一部分產(chǎn)生位移而不被破壞的工序。（拉深、彎曲、翻邊、成形等）D1.拉深使坯料在凸模的作用下壓入凹模，獲得空心體零件的沖壓工序。1）拉深變形過程ddh2）拉深廢品①拉裂（拉穿）②起皺3）拉深模設(shè)計(jì)及工藝特點(diǎn)①凸凹模的工作部分必須具有一定的圓角；r凹=10tr凸=（0.6-1）r凹②凸凹模間隙要合理Z=（1.1-1.2）tZ—單邊間隙③控制拉深系數(shù)（m）m=d/D=（0.5-0.8）D=100d=20；h=42d1=55d2=3232/55=0.58d3=2020/32=0.628④設(shè)置壓邊圈⑤涂潤滑油2.彎曲將平直板料彎成一定的角度或圓弧的工序。1）彎曲的變形特點(diǎn)①變形區(qū)域主要在圓角部位；②外層金屬受拉應(yīng)力，內(nèi)層金屬受壓應(yīng)力。2）彎曲缺陷彎裂3）彎曲工藝特點(diǎn)①彎曲半徑r≥rmin=（0.25-1）t；②

彎曲線應(yīng)盡量與坯料纖維方向垂直；③“回彈”問題a）設(shè)計(jì)補(bǔ)償角b）對(duì)工件進(jìn)行退火c）設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋3.翻邊、成形1）翻邊在帶孔的平坯料上用擴(kuò)孔的方法獲得凸緣的工序。2）成形包括：起伏、脹形、壓印等三、沖模的分類及結(jié)構(gòu)1.簡(jiǎn)單沖模2.連續(xù)沖模3.復(fù)合沖模沖床在一次行程中只完成一個(gè)沖壓工序。沖床在一次行程中在不同的工位同時(shí)只完成兩個(gè)以上的沖壓工序。沖床在一次行程中在同一工位同時(shí)完成兩個(gè)以上的沖壓工序。四、沖壓件結(jié)構(gòu)工藝性1.沖壓方法對(duì)結(jié)構(gòu)工藝性的要求1）對(duì)沖裁件的要求①?zèng)_裁件的形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)單、對(duì)稱，有利于材料的合理利用；②應(yīng)避免細(xì)長槽和細(xì)長臂結(jié)構(gòu)；

③沖裁件的內(nèi)外轉(zhuǎn)角處，應(yīng)盡量避免尖角。沖裁件最小圓角半徑④沖裁件孔的尺寸2）對(duì)彎曲件的要求①彎曲件的形狀應(yīng)