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第九章金屬塑性成形第九章金屬塑性成形概述第一節(jié)金屬塑性成形根底第二節(jié)常用的金屬塑性成形方法第三節(jié)金屬塑性成形的工藝與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第四節(jié)金屬塑性成形技術(shù)的開展概述概念:金屬塑性成形是利用金屬材料所具有的塑性,在外力作用下通過塑性變形,獲得具有一定形狀、尺寸和力學(xué)性能的零件或毛坯的加工方法。由于外力多數(shù)情況下是以壓力的形式出現(xiàn)的,因此也稱為金屬壓力加工。特點(diǎn):優(yōu)點(diǎn):〔1〕消除缺陷,細(xì)化晶粒,提高金屬的力學(xué)性能?!?〕材料利用率高。〔3〕具有較高的生產(chǎn)率。例如,利用多工位冷鐓工藝加工內(nèi)六角螺釘,比用棒料切削加工工效提高約400倍以上。〔4〕零件的精度較高,可實(shí)現(xiàn)少、無切削加工。缺點(diǎn):不能加工脆性材料和形狀特別復(fù)雜或體積特別大的零件或毛坯,且一次性投資較高。應(yīng)用:金屬的塑性成形是生產(chǎn)金屬型材、板材、線材等的主要方法。此外,承受較大或復(fù)雜負(fù)荷的機(jī)械零件,如機(jī)床主軸、內(nèi)燃機(jī)曲軸、連桿以及工具、模具等通常需采用此成形方法。如飛機(jī)上的壓力加工成形零件約占85%;汽車、拖拉機(jī)上的鍛件占60%-80%。第一節(jié)金屬塑性成形根底一、金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)二、塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響三、金屬的鍛造性能一、金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)金屬塑性變形的實(shí)質(zhì),對(duì)于單晶體是由于金屬原子某晶面兩側(cè)受切應(yīng)力作用產(chǎn)生相對(duì)滑移,或晶體的局部晶格相對(duì)于某晶面沿一定方向發(fā)生切變,即滑移理論和孿生理論。單晶體塑性變形:滑移。多晶體塑性變形:滑移+晶粒轉(zhuǎn)動(dòng)。二、塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響1.冷塑性變形對(duì)組織的影響:1〕晶粒沿變形最大的方向伸長(zhǎng)。
2〕晶格晶粒均發(fā)生扭曲,產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。
3〕晶粒間產(chǎn)生碎晶。2.冷塑性變形對(duì)組織的影響--形變強(qiáng)化、加工硬化、冷作硬化。強(qiáng)度,硬度↑;塑性,韌性↓原因:〔微觀〕碎晶,晶格扭曲,增大滑移阻力。晶粒變形加工硬化塑變程度增大,金屬強(qiáng)度,硬度升高;塑性,韌性下降的現(xiàn)象。1〕有利:強(qiáng)化金屬,形變強(qiáng)化有害:變形抗力↑,繼續(xù)壓力加工困難,對(duì)模具不利,設(shè)備噸位↑加工硬化的結(jié)果使金屬的晶體構(gòu)造處于不穩(wěn)定的應(yīng)力狀態(tài),具有自發(fā)恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)的趨勢(shì)〔室溫不行〕2〕消除方法:加熱
-回復(fù)和再結(jié)晶
3.回復(fù)與再結(jié)晶:1〕回復(fù):金屬冷變形后,加熱到一定溫度,原子恢復(fù)正常排列,消除了晶格扭曲,應(yīng)力大大降低。加工硬化局部消除〔晶粒形狀、大小及金屬的性能變化不大〕,原子獲得能量。震動(dòng)加劇,回復(fù)正常排列。T回=〔0.25~0.3〕T熔
〔室溫+273〕T回、T熔分別為金屬回復(fù)、熔化的絕對(duì)溫度。2〕再結(jié)晶:溫度再增加,金屬原子獲得更多能量,那么以碎晶和雜質(zhì)為核結(jié)晶成新的晶粒。
實(shí)質(zhì):無畸變組織代替變形組織,完全消除加工硬化。T再=0.4T熔
T再—金屬絕對(duì)再結(jié)晶溫度。再結(jié)晶退火:經(jīng)冷變形后的金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上,保持適當(dāng)時(shí)間,使變形晶粒重新結(jié)晶為均勻的等軸晶粒,以消除變形強(qiáng)化和剩余應(yīng)力的工藝。高溫下受力塑性變形—硬化與再結(jié)晶同時(shí)存在。4.冷變形和熱變形1〕冷變形冷變形—T再以下發(fā)生的變形。冷變形后具有加工硬化組織,能獲得較高的外表光潔度及硬度,但變形程度不宜過大,防止破裂。冷變形的特點(diǎn):制作精度好、外表粗糙度小、勞動(dòng)條件好,可提高材料的強(qiáng)度和硬度,但變形抗力大,對(duì)工模具要求高,且易產(chǎn)生應(yīng)力、塑性下降。冷變形常常需要中間退火。冷變形后的件假設(shè)繼續(xù)加工,要再結(jié)晶退火。2〕熱變形熱變形—T再以上發(fā)生的變形。
熱變形可得到再結(jié)晶組織,變形程度大,無加工硬化,獲得良好的機(jī)械性的組織。熱加工的特點(diǎn):塑性良好,變形抗力小,容易加工變形;但易氧化,制件的尺寸精度差,外表粗糙,勞動(dòng)條件差,需專門加熱設(shè)備。5.鍛造流線及鍛造比1〕鍛造流線:鍛造時(shí),金屬的脆性雜質(zhì)被打碎,順著金屬主要伸長(zhǎng)方向呈碎粒狀或鏈狀分布;塑性雜質(zhì)隨著金屬變形沿主要伸長(zhǎng)方向呈帶狀分布,這種熱鍛后具有一定方向性的金屬組織,通常稱為鍛造流線,又叫纖維組織。2〕鍛造比鍛造比是鍛造時(shí)變形程度的一種表示方法。通常用變形前后的截面比、長(zhǎng)度比或高度比來表示。鍛造比對(duì)鍛件的鍛透程度和力學(xué)性能有很大影響。鍛造比越大,熱變形程度越大,金屬的組織、性能的改善越明顯。但當(dāng)鍛造比到達(dá)一定值時(shí),鍛件的力學(xué)性能不再上升,而且增加各向異性。一般,碳素結(jié)構(gòu)鋼取2-3,合金結(jié)構(gòu)鋼取3-4。對(duì)于某些高合金工具鋼和特殊性能的合金鋼,為促進(jìn)合金碳化物分布的均勻化,擊碎鋼中的碳化物,常采用較大的鍛造比,如高速鋼取5-12,不繡鋼取4-6。
鍛造比越大,鍛造流線越明顯;鍛造流線的穩(wěn)定性很高,不能用熱處理方法消除,只有經(jīng)過鍛壓使金屬變形,才能改變其方向和形狀。鍛造流線使金屬的力學(xué)性能呈各向異性,當(dāng)分別沿著流線方向和垂直流線方向拉伸時(shí),前者有較高的抗拉強(qiáng)度;當(dāng)分別沿著流線方向和垂直流線方向剪切時(shí),后者有較高的抗剪強(qiáng)度。故為了提高零件機(jī)械性能,應(yīng)盡量做到:a)使纖維方向于零件的輪廓相符合,而不被切斷。b)使零件受σmax拉應(yīng)力與纖維方向一致。τmax與纖維垂直。三、金屬的鍛造性能金屬在壓力加工時(shí)獲得優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的難易程度稱為金屬的鍛造性能。包括方面:1〕塑性↑:變形時(shí)金屬不易開裂。δ、ψ、αk↑
2〕變形抗力↓:省力,不易磨損模具,小設(shè)備,消耗能量小。影響金屬鍛造性能的因素:〔1〕內(nèi)在因素:〔2〕加工條件:〔1〕內(nèi)在因素:1〕化學(xué)成分:純金屬一般具有良好的鍛造性能。碳鋼隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,鍛造性能逐漸變差。合金元素的參加會(huì)劣化鍛造性能。2〕金屬組織:純金屬及固溶體鍛造性能好,而碳化物的鍛造性能差。鑄態(tài)柱狀晶組織和粗晶結(jié)構(gòu)不如細(xì)小而又均勻晶粒結(jié)構(gòu)的金屬鍛造性能好。3〕晶體結(jié)構(gòu):面心立方>體心立方>密排六方。(2)加工條件:
1)變形溫度:t↑
變形抗力↓、塑性↑鍛造性能↑;T再以上,塑性↑↑,如:碳鋼在A3線上,組織為A、面心、塑性↑但t過高,易產(chǎn)生“過熱”、“過燒”、“脫碳”、“嚴(yán)重氧化”。
鍛造溫度范圍是指鍛件由始鍛溫度到終鍛溫度的間隔。鍛造溫度范圍的確定以合金狀態(tài)圖為依據(jù)。
一般:始鍛溫度:AE線下200℃左右。終鍛溫度:800℃(T再以上)2)變形速度:指單位時(shí)間內(nèi)的變形程度。
在一定的變形速度以下,可鍛性下降;當(dāng)超過某一變形速度時(shí),可鍛性提高;原因:變形加工硬化熱能
再結(jié)晶
3)應(yīng)力狀態(tài):一般說來:壓應(yīng)力數(shù)目越多,塑性越好;拉應(yīng)力數(shù)目越多,塑性越差。進(jìn)入第二節(jié)TheEndofThisPart第二節(jié)常用的金屬塑性成形方法一、軋制二、擠壓三、拉拔四、自由鍛五、模鍛六、板料沖壓
七、其他塑性成形方法一、軋制1.概念:軋制是指金屬坯料在兩個(gè)回轉(zhuǎn)軋輥的空隙中受壓變形,以獲得各種產(chǎn)品的加工方法。如下圖。坯料軋輥
軋制生產(chǎn)所用的坯料主要是金屬錠。其在軋制過程中,靠摩擦力通過軋輥孔隙而受壓變形,從而獲得所需的產(chǎn)品。
軋輥上的孔型不同,可軋制出不同的原材料(如鋼板、型材等)、毛坯和零件。
軋制方法的主要工藝有輥鍛、橫軋、斜軋和旋鍛等。
二、擠壓1.概念:擠壓是指金屬坯料在擠壓模內(nèi)受壓被擠出模孔而成形的方法,如以下圖。擠壓筒擠壓模凸模坯料2.特點(diǎn):擠壓可以獲得各種復(fù)雜截面的型材或零件,適用于加工低碳鋼、非鐵金屬及合金。3.類型:1〕按金屬流動(dòng)方向和凸模運(yùn)動(dòng)的方向不同分:正擠壓、反擠壓、復(fù)合擠壓和徑向擠壓。2〕按金屬坯料所處的溫度分:熱擠壓、冷擠壓和溫?cái)D壓。三、拉拔1.概念:拉拔是指將金屬坯料強(qiáng)行拉過拉拔模的模孔而變形的加工方法,如以下圖。拉拔模坯料2.特點(diǎn):多數(shù)情況下是在冷態(tài)下進(jìn)行,所得產(chǎn)品具有較高的尺寸精度和低的外表粗糙度,常用于軋制件的再加工,可制造各種線材、薄壁管和各種特殊幾何形狀的型材。
模孔常用硬質(zhì)合金或其它耐磨材料制造。四、自由鍛造1.概念:自由鍛是指金屬坯料在鍛錘或壓力機(jī)的上下抵鐵〔上砧、下砧〕間受沖擊力或壓力而變形的加工方法,如以下圖。坯料2.特點(diǎn):1〕工具簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng);2〕應(yīng)用廣泛,幾克—幾百噸,機(jī)械性能高;3〕鍛件尺寸精度差,材料利用率低;4〕只能用于形狀簡(jiǎn)單的鍛件;5〕勞動(dòng)強(qiáng)度大〔尤其手工〕;3.工序:自由鍛的工序分為根本工序、輔助工序和修整工序。根本工序有鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔、芯軸擴(kuò)孔、芯軸拔長(zhǎng)、彎曲、切割、錯(cuò)移、扭轉(zhuǎn)等;輔助工序有壓鉗口、倒棱、切肩等;修整工序有校正、滾圓、平整等;4.設(shè)備:常用的自由鍛設(shè)備有鍛錘和液壓機(jī)兩大類,其中鍛錘產(chǎn)生沖擊力使金屬坯料變形,常用的有空氣錘和蒸汽-空氣錘。空氣錘噸位較小,只用來鍛造小型件;蒸汽-空氣錘的噸位稍大〔最大噸位可達(dá)50kN〕,可用來鍛造質(zhì)量小于1500kg的鍛件;液壓機(jī)產(chǎn)生靜壓力使金屬坯料變形,噸位較大的水壓機(jī)可以鍛造重量達(dá)300t的鍛件。五、模鍛1.概念:模鍛是指金屬坯料在一定形狀的鍛模模膛內(nèi)受沖擊力或壓力而變形的加工方法。2.原理:模鍛的工作原理與蒸汽-空氣自由鍛根本相同,只是其采用專用的鍛模對(duì)金屬材料進(jìn)行成形。3.特點(diǎn):優(yōu)點(diǎn):1〕操作技術(shù)要求不高,生產(chǎn)率高;
2〕尺寸精確,外表質(zhì)量好;
3〕可鍛造形狀較復(fù)雜的鍛件;
4〕節(jié)省材料,減少切削量,降低本錢〔批量〕。5〕鍛件內(nèi)部流線分布更合理;6〕勞動(dòng)強(qiáng)度較低;
缺點(diǎn):1〕受設(shè)備噸位限制,質(zhì)量不能太大〔150kg以下〕;
2〕鍛模本錢高,不宜于小批、單件生產(chǎn)。
3〕工藝靈活性較差,生產(chǎn)準(zhǔn)備周期較長(zhǎng);5.鍛模
鍛模的結(jié)構(gòu)是由上下兩模塊組成。兩模塊通過燕尾和楔鐵分別緊固在錘頭和模座上。上、下模接觸時(shí),其接觸面上所形成的空間為模膛。
模鍛模膛按其結(jié)構(gòu)和功用可分為制坯模膛和模鍛模膛兩類。
制坯模膛—拔長(zhǎng)、滾壓、彎曲、切斷
模鍛模膛—預(yù)鍛模膛和終鍛模膛4.分類:
按使用設(shè)備的不同,模鍛主要有錘上模鍛、胎模鍛和其它設(shè)備上的模鍛?!?〕模鍛模膛1〕預(yù)鍛模膛
a.使坯料變形到接近于鍛件的形狀、尺寸,使金屬易于充滿終鍛模膛。b.減少對(duì)終鍛模膛的磨損,提高鍛模壽命。Δ與終鍛模膛區(qū)別:斜度和圓角大,沒有飛邊槽。Δ形狀簡(jiǎn)單、小批量、可不用此模膛。2〕終鍛模膛:使坯料變形成鍛件圖上要求的形狀、尺寸和精度。a.因熱脹冷縮,終鍛模膛尺寸要比鍛件尺寸放大一個(gè)收縮量。b.模膛四周有飛邊槽—增加金屬從模膛中流出阻力,容納多余的金屬。c.對(duì)于有通孔件,留有沖孔連皮?!?〕制坯模膛作用:1〕使坯料形狀和尺寸接近鍛件〔為預(yù)鍛和終鍛做準(zhǔn)備〕2〕去除坯料外表的金屬氧化皮a.拔長(zhǎng)模膛:減少某局部橫截面,以增加其長(zhǎng)度,一般設(shè)在鍛模邊緣,操作時(shí)需一邊送進(jìn),一邊翻轉(zhuǎn)。b.滾壓模膛:減少某局部橫截面,以增加另一局部橫截面,使金屬按鍛件形狀分布。c.彎曲模膛:需彎曲的桿類件,用彎曲模膛來彎曲坯料。d.切斷模膛:它是在上、下模的角上組成一對(duì)刀口,單件時(shí)用來切下鍛件或切下鉗口;多件時(shí),用它別離單件。六、板料沖壓凹模凸模坯料1.概念:板料沖壓是指金屬板料在沖模之間受壓產(chǎn)生分離或變形的加工方法,如下圖。一般冷態(tài)下成型,δ>8—10mm時(shí),熱態(tài)成型2.材料:
原材料塑性高――低C鋼、鋁合金、銅合金、鎂合金、塑性高的合金鋼。3.設(shè)備:剪床—剪料
沖床—沖壓剪床沖床4.特點(diǎn):1〕可沖壓出成型復(fù)雜的件,廢料少;2〕產(chǎn)品具有足夠高的精度和較低的外表粗糙度,互換性好。3〕質(zhì)量輕,材料消耗少,強(qiáng)度、剛度高。4〕操作簡(jiǎn)單,便于自動(dòng)化,生產(chǎn)率高。5〕模具復(fù)雜,適于大批量生產(chǎn)。5.根本工序:可分為別離工序和變形工序,前者主要指沖裁工序,后者包括彎曲、拉深和成形等。(1)別離工序1〕沖裁沖裁是利用凹、凸模使坯料按封閉輪廓?jiǎng)e離的工序。落料和沖孔總稱為沖裁。落料和沖孔的工藝過程完全相同,當(dāng)坯料被沖下的局部為成品時(shí),該工藝過程稱為落料;當(dāng)坯料的周邊為成品時(shí),該工藝過程稱為沖孔。2〕切斷指將材料沿不封閉的曲線別離的沖壓方法稱為切斷。主要用于將板料切成具有一定寬度的條料,為成形工序的備料工序。
3〕切口指將材料沿不封閉的曲線局部地別離開,其別離局部的材料發(fā)生彎曲,此種沖壓方法稱為切口?!?〕變形工序---包括彎曲、拉深和成形1〕彎曲:指將板料、型材或管材在彎矩作用下彎成具有一定曲率和角度的制件的成形方法稱為彎曲。
①受力分析:外側(cè)受拉,內(nèi)側(cè)受壓,σt>σb,外側(cè)拉裂,板厚δ↑
r↓
那么σt↑易裂②最小彎曲半徑rmin=〔0.25—1〕δ
塑性↑
rmin可小些③彎曲方向:彎曲時(shí)盡可能使彎曲線與毛坯的纖維方向一致④回彈:回彈現(xiàn)象
0——10°
防止方法:a.彎曲的模具角度小一個(gè)回彈角;
b.彎曲時(shí)兩端加拉力,壓力→拉力;2)拉深:指使平板坯料變成中空型零件或使中空型零件深度加深的變形工序。
拉深過程:
1)D直徑平板放在凹模上。
2)凸模向下運(yùn)動(dòng),板料被拉入凸、凹模的間隙中,形成空心零件。
拉深中的廢品:
①拉裂
σt>σb
;②起皺
起皺拉裂3)成形:指用各種局部變形的方式來改變工件或坯料形狀的各種加工工藝方法。主要包括壓肋、壓坑、脹形、翻邊等。①壓肋:②壓坑:指壓制圓形加強(qiáng)窩。③脹形:通過模具使空心件或管狀坯料向外擴(kuò)張,脹出所需的凸起曲面的成形方法。④翻邊:將制件的孔邊緣或外邊緣翻轉(zhuǎn)成豎立或一定角度的直邊的工藝方法。七、其他塑性成形方法1.精密模鍛:指在模鍛設(shè)備上鍛造出形狀復(fù)雜、鍛件精度高的模鍛工藝。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)清理外表,去氧化皮,脫碳層;
3〕采用無氧化或少氧化加熱,減少氧化皮;4〕采用高精度鍛模;5〕鍛模應(yīng)進(jìn)行潤(rùn)滑,冷卻〔熱脹冷縮〕;6〕采用剛度大,精度高的設(shè)備。應(yīng)用:多用于中小型零件的大批生產(chǎn)。如各類醫(yī)療器械、汽車、拖拉機(jī)的直齒錐齒輪、飛機(jī)操縱桿及發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片等零件。2.超塑性成形〔1〕概念:金屬在特定的組織條件、溫度條件和變形速度下變形時(shí),塑性比常態(tài)下提高幾倍到幾十倍,而變形抗力降低到常態(tài)的幾分之一,甚至幾十分之一的特性?!?〕類型:主要有細(xì)晶粒超塑性和相變超塑性兩種?!?〕應(yīng)用:1〕板料沖壓,可拉深很深筒;
2〕板料氣壓成形;
3〕擠壓、模鍛,如鈦合金;進(jìn)入第三節(jié)TheEndofThisPart第三節(jié)金屬塑性成形的工藝與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、自由鍛的工藝與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、模鍛的工藝與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、板料沖壓的工藝與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、自由鍛的工藝與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一〕自由鍛的工藝設(shè)計(jì)自由鍛工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括:根據(jù)零件圖繪制鍛件圖、計(jì)算坯料的質(zhì)量和尺寸、確定鍛造工序、選擇鍛造設(shè)備、確定坯料加熱標(biāo)準(zhǔn)和填寫工藝卡片等。即:零件圖→繪制鍛件圖→計(jì)算坯料質(zhì)量和尺寸→選擇鍛造工序→設(shè)備和噸位→加熱標(biāo)準(zhǔn)→規(guī)定技術(shù)要求→檢驗(yàn)要求→編制勞動(dòng)組織和工時(shí)1.繪制鍛件圖1)敷料:為簡(jiǎn)化鍛件形狀而增添的金屬(也叫余塊)。2)加工余量:自由鍛件精度、尺寸、表面質(zhì)量較差。
需切削加工,所以應(yīng)留余量,即加工余量。3)鍛造公差:鍛件實(shí)際尺寸和名義尺寸之間所允許的最大偏差。公差查手冊(cè)。
1—工藝余塊2—余量
鍛件圖的繪制方法如下:1)鍛件的形狀用粗實(shí)線,同時(shí)用假想線(雙點(diǎn)劃線)描繪出零件的形狀。
2)鍛件的尺寸和公差標(biāo)注在尺寸線的上面,零件的尺寸和公差用括號(hào)標(biāo)注在尺寸線的下面或側(cè)面。
3)圖上無法標(biāo)注的技術(shù)要求,如鍛造溫度范圍、鍛造比、氧化缺陷、脫碳層深度等以技術(shù)條件方式用文字說明。鍛件圖2.計(jì)算坯料質(zhì)量和尺寸
1〕坯料質(zhì)量的計(jì)算:坯料質(zhì)量為鍛件的質(zhì)量與鍛造時(shí)各種金屬損耗的質(zhì)量之和,可按下式進(jìn)行計(jì)算:m坯=〔m鍛+m芯+m切〕〔1+δ〕式中:m坯--坯料質(zhì)量;m鍛--鍛件質(zhì)量;m芯--沖孔時(shí)的芯料質(zhì)量;m切--鍛造中被切掉的金屬質(zhì)量。δ–鋼料加熱損耗率,第一次加熱取被加熱金屬的2%-3%,以后各次加熱取1.5%-2.0%。2〕確定坯料的尺寸:根據(jù)計(jì)算出的坯料質(zhì)量即可計(jì)算杯料的體積,最后依據(jù)根本工序及鍛造比計(jì)算坯料的截面面積、直徑、邊長(zhǎng)等尺寸。3.選擇鍛造工序包括根本工序、輔助工序及修整工序。根據(jù)鍛件技術(shù)要求,坯料情況,生產(chǎn)批量等確定。一般:盤類:鐓粗、〔或拔長(zhǎng)、鐓粗〕沖孔。
軸類:拔長(zhǎng)〔拔+鐓粗〕、壓肩。
筒類:鐓粗〔鐓+拔〕、沖孔、在心軸上拔長(zhǎng)。
環(huán)類:鐓粗〔拔+鐓〕、沖孔。詳細(xì)情況見教材表9-1。4.選擇鍛造設(shè)備鍛造設(shè)備應(yīng)根據(jù)鍛件材料、尺寸〔或質(zhì)量〕、鍛造的根本工序、設(shè)備的鍛造能力等因素進(jìn)行選擇,并應(yīng)考慮工廠的現(xiàn)有設(shè)備條件。相關(guān)內(nèi)容可查有關(guān)手冊(cè)。5.確定坯料加熱標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)鍛件的材料、尺寸、形狀和生產(chǎn)批量等因素,查閱相關(guān)手冊(cè),確定坯料的加熱標(biāo)準(zhǔn)。6.填寫工藝卡片工藝卡的填寫可參見教材表9-2,典型自由鍛鍛件的工藝卡。二〕自由鍛件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原那么:滿足使用性能要求,符合自由鍛工藝要求,節(jié)約金屬,保證質(zhì)量,提高生產(chǎn)率。1.盡量防止錐體或斜面〔因必用專用工具,成型困難〕2.鍛件由幾個(gè)簡(jiǎn)單幾何體構(gòu)成時(shí),交接處不應(yīng)形成空間曲線。3.鍛件不應(yīng)設(shè)計(jì)出凸臺(tái)、筋板。4.橢圓形、工字形等復(fù)雜截面應(yīng)防止。5.截面變化不宜太大。
鍛造比太大6.外外表復(fù)雜的鍛件不應(yīng)設(shè)計(jì),可采用分別鍛造,然后焊接或機(jī)械聯(lián)接。二、模鍛的工藝與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一〕模鍛的工藝設(shè)計(jì)模鍛的工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括:繪制模鍛件圖、計(jì)算坯料質(zhì)量和尺寸、確定模鍛工步〔模膛〕、安排修整工序等。1.繪制模鍛鍛件圖模鍛鍛件圖是制造和檢驗(yàn)終鍛模膛的依據(jù)。這是以零件圖為根底,考慮了分模面的選擇、加工余量、公差、余塊、模鍛斜度、圓角半徑和沖孔連皮等繪制的?!?〕分模面的選擇原那么:a、保證鍛件能完整地從模膛中取出;b、使模膛淺而寬,便于加工、利于金屬流動(dòng);c、應(yīng)使上、下模膛沿分模面的輪廓一致,便于檢查上、下模錯(cuò)移;d、分模面應(yīng)使鍛件上敷料最少;e、分模面盡量選平面;f、有流線要求時(shí),依受載情況確定;應(yīng)用實(shí)例:c分模面選擇比較abdacbd
a-a面鍛件無法取出;b-b面金屬不易充滿模膛,且不利于鍛模制造和敷料較多(因孔不能鍛出),浪費(fèi)金屬,增加加工工時(shí);c-c面易發(fā)生錯(cuò)?,F(xiàn)象;d-d面最合理。返回〔2〕確定余量、公差、敷料機(jī)械加工余量:一般1—4mm,比自由鍛小的多。公差:
一般±0.3—3mm;敷料:為簡(jiǎn)化形狀,d<25—30mm,孔不鍛出,加敷料。相關(guān)具體數(shù)值可查鍛工手冊(cè)?!?〕確定模鍛斜度鍛件上平行于錘擊方向必有斜度,以利于取件。斜度大小與鍛件形狀尺寸、材料性質(zhì)、鍛造方法〔如平鍛有頂出裝置,斜度小〕等有關(guān)。一般鋼件外模鍛斜度α=5—10°,內(nèi)斜度比外斜度大2—3°,因?yàn)閮?nèi)壁冷縮,夾緊工件。4〕確定圓角半徑:鍛件兩平面交接處均要做成圓角。a、金屬易于充滿模膛;b、模凹角處易應(yīng)力集中、裂紋;c、凸尖角處有圓角磨損減輕,提高模具壽命;d、防止拉斷流線;鋼的模鍛件外圓角半徑取1.5mm-12mm,內(nèi)圓角半徑是外圓角半徑的2-3倍。模膛深度越深,圓角半徑取值越大。5〕沖孔連皮:d>25
沖孔,連皮厚度與孔徑d有關(guān),d=30—80mm時(shí),
s=4—8mm。2.計(jì)算坯料質(zhì)量和尺寸坯料質(zhì)量:G坯=G鍛+G飛+G氧+G連皮式中,G飛=G鍛×〔15—25〕%,G氧=〔G鍛+G飛〕×〔3—4〕%。坯料尺寸:
盤類件:鐓粗為主
1.25<H坯/D坯<2.5
長(zhǎng)軸類:以拔長(zhǎng)為主
L坯=〔1.05—1.30〕V坯/F坯=〔1.34—1.66〕V坯/D2坯3.確定模鍛工步
1)長(zhǎng)軸類鍛件:
拔長(zhǎng)—滾壓—預(yù)鍛—終鍛
同一模具上設(shè)置2)短軸類(盤類)件:
鐓粗—終鍛
鐓粗—預(yù)鍛—終鍛4.安排修整工序常用的修整工序有:校正和清理
校正變形:終鍛模膛、校正模清理:去毛刺、氧化皮、切邊、沖孔。精壓:平面精壓和體積精壓
平面精壓-保證平行平面間尺寸精度;體積精壓--保證所有尺寸精度;二〕模鍛件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)模鍛件時(shí),應(yīng)根據(jù)模鍛特點(diǎn)和工藝要求,使零件結(jié)構(gòu)符合以下原那么,以便于模鍛生產(chǎn)和降低本錢。1)必須具有合理的分模面〔鍛件易取出,敷料少,鍛模易做〕。2)應(yīng)有模鍛斜度和圓角3〕非加工面尺寸精度要符合模鍛生產(chǎn)工藝,加工面留余量。4〕鍛件形狀盡量簡(jiǎn)單對(duì)稱,各截面差不可太大。5〕盡量防止深孔、多孔?!埠?jiǎn)化模具制造、提高壽命〕6〕假設(shè)形狀復(fù)雜,用鍛-焊結(jié)構(gòu),減少敷料。三、板料沖壓的工藝與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一〕沖裁工藝與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二〕彎曲工藝與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三〕拉深工藝與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一〕沖裁工藝與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.沖裁件的尺寸和形狀:1〕落料件外形和沖孔件的孔形應(yīng)力求簡(jiǎn)單、對(duì)稱,排樣時(shí)廢料少,盡可能采用圓形、矩形,防止長(zhǎng)槽、長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)??傊簯?yīng)利于制造模具,提高模具壽命,節(jié)省材料。2〕沖孔時(shí)
圓孔d≥t
方孔L≥0.9t
t——料厚;孔距、孔與邊距≥t
保證凹模壽命;外緣凸出或凹進(jìn)的尺寸≥1.5t,保證件不變形。3〕沖裁件:兩相鄰邊要用圓弧聯(lián)接,防止應(yīng)力集中。2.模具尺寸:〔1〕沖裁間隙:即凸凹模間隙。間隙大小影響斷面質(zhì)量、模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。間隙過大--沖裁件斷面質(zhì)量粗糙,尺寸精度誤差大;間隙過小--沖模磨損嚴(yán)重,卸料、落料難。原那么:沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時(shí),選較小間隙;
沖裁件斷面質(zhì)量無嚴(yán)格要求時(shí),選較大間隙;一般取〔5—1
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