《壓力加工方法》課件

壓力加工方法壓力加工是一種常見的金屬加工方法，通過施加壓力來改變金屬的形狀或性能。壓力加工方法廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域，例如制造業(yè)、汽車制造業(yè)和航空航天業(yè)。課程大綱課程安排壓力加工概念與分類鍛造工藝擠壓加工工藝滾壓成型工藝沖壓加工工藝模鍛加工工藝熱模具加工工藝壓力加工案例分析壓力加工發(fā)展趨勢(shì)學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握壓力加工的基本原理、工藝流程及應(yīng)用領(lǐng)域?？己朔绞秸n堂參與、作業(yè)完成、期末考試。教材與參考資料《壓力加工工藝學(xué)》等相關(guān)書籍和資料。壓力加工概念壓力加工是指利用外力對(duì)金屬材料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，從而改變材料形狀、尺寸或內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的加工方法。壓力加工過程通常在常溫或高溫下進(jìn)行，根據(jù)加工方式的不同，可分為鍛造、擠壓、滾壓、沖壓、模鍛等多種工藝。壓力加工的特點(diǎn)塑性變形壓力加工使金屬發(fā)生塑性變形，改變材料形狀。高精度壓力加工可以生產(chǎn)形狀復(fù)雜、尺寸精確的零件。高強(qiáng)度壓力加工可以提高材料強(qiáng)度，改善金屬性能。低損耗壓力加工可以減少材料浪費(fèi)，提高材料利用率。壓力加工的優(yōu)勢(shì)材料利用率高壓力加工能充分利用材料，減少廢料，提高材料利用率。產(chǎn)品質(zhì)量高壓力加工能提高產(chǎn)品致密度，改善材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品強(qiáng)度、硬度和韌性。生產(chǎn)效率高壓力加工速度快，周期短，自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)效率高。生產(chǎn)成本低壓力加工可減少切削加工環(huán)節(jié)，節(jié)省加工時(shí)間和材料，降低生產(chǎn)成本。壓力加工的分類按加工溫度分類冷加工溫加工熱加工按加工方法分類鍛造擠壓滾壓沖壓模鍛熱模具鍛造工藝原理塑性變形鍛造利用金屬材料在高溫狀態(tài)下塑性變形，改變金屬材料的形狀。晶粒細(xì)化鍛造過程中，金屬材料被反復(fù)壓縮，晶粒細(xì)化，提高材料強(qiáng)度和韌性。組織致密鍛造過程中，金屬材料內(nèi)部氣孔和夾雜物被壓縮，組織變得致密。性能提升鍛造工藝可以顯著提高金屬材料的強(qiáng)度、韌性、抗疲勞性和抗沖擊性能。鍛造工藝參數(shù)鍛造工藝參數(shù)是影響鍛件質(zhì)量的關(guān)鍵因素，包括溫度、壓力、速度和時(shí)間等。鍛造溫度是指鍛件在鍛造過程中所處的溫度，它直接影響鍛件的塑性變形能力和內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。800-1200鍛造溫度鍛造溫度應(yīng)根據(jù)材料的種類和性能確定。10-100鍛造壓力鍛造壓力應(yīng)根據(jù)材料的強(qiáng)度、鍛件形狀和尺寸等因素確定。0.1-10鍛造速度鍛造速度應(yīng)根據(jù)鍛件的形狀和尺寸以及鍛造設(shè)備的性能等因素確定。1-10鍛造時(shí)間鍛造時(shí)間應(yīng)根據(jù)鍛件的形狀、尺寸和材料的性能等因素確定。鍛造工藝設(shè)計(jì)1工序設(shè)計(jì)確定鍛造工序，如預(yù)鍛、粗鍛、精鍛等。每個(gè)工序都需要確定所需的鍛造力、鍛造溫度和鍛造時(shí)間。2模具設(shè)計(jì)根據(jù)鍛件的形狀和尺寸，設(shè)計(jì)相應(yīng)的鍛造模具，包括模具的材料、結(jié)構(gòu)和尺寸。3設(shè)備選擇選擇合適的鍛造設(shè)備，如錘頭、壓力機(jī)等。設(shè)備的選擇應(yīng)根據(jù)鍛件的尺寸、重量和鍛造力等因素確定。4工藝參數(shù)確定鍛造溫度、鍛造力、鍛造速度等工藝參數(shù)，以確保鍛件的質(zhì)量和效率。擠壓加工工藝擠壓加工是一種重要的壓力加工方法，利用模具和壓力機(jī)將金屬坯料擠壓成所需的形狀和尺寸。該工藝廣泛應(yīng)用于制造各種金屬制品，如鋁型材、鋼管、軸承等。1擠壓成型坯料被擠壓通過模具，形成最終形狀2模具設(shè)計(jì)根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)合適的模具3坯料準(zhǔn)備選擇合適的材料，進(jìn)行預(yù)熱處理4壓力機(jī)提供足夠的壓力，推動(dòng)坯料變形擠壓加工參數(shù)參數(shù)說明擠壓比坯料截面積與擠壓件截面積之比，影響擠壓力大小。擠壓溫度影響金屬材料的流動(dòng)性和擠壓變形抗力。擠壓速度影響擠壓過程的效率和產(chǎn)品質(zhì)量。潤滑劑降低擠壓過程中的摩擦力，減少能量消耗。擠壓加工裝備1擠壓機(jī)擠壓機(jī)是進(jìn)行擠壓加工的核心裝備，根據(jù)擠壓壓力、擠壓速度、擠壓方式的不同，可以分為不同的類型。2模具擠壓模具決定了擠壓產(chǎn)品的形狀、尺寸和精度，是擠壓加工的重要組成部分。3輔助設(shè)備輔助設(shè)備包括加熱爐、冷卻系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)等，為擠壓加工提供必要的條件。4檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)設(shè)備用于監(jiān)測(cè)擠壓加工過程中的參數(shù)，并確保產(chǎn)品的質(zhì)量。滾壓成型工藝1材料準(zhǔn)備選擇合適的材料，例如鋼、鋁、銅等2滾壓成型利用滾輪的壓力和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將材料塑造成所需的形狀3冷卻處理將滾壓后的材料進(jìn)行冷卻，以確保其形狀和尺寸穩(wěn)定4表面處理根據(jù)需求進(jìn)行表面處理，例如拋光、噴涂等滾壓成型工藝是一種利用滾輪的壓力和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將材料塑造成所需的形狀的加工方法。滾壓成型參數(shù)滾壓成型參數(shù)會(huì)影響最終產(chǎn)品的尺寸精度和表面質(zhì)量。這些參數(shù)包括滾輪速度、進(jìn)料速度、壓下量、滾輪間距、滾輪材料和滾輪形狀等。滾輪速度影響產(chǎn)品的表面光潔度和成型效率。進(jìn)料速度影響產(chǎn)品的尺寸精度和成型效率。壓下量影響產(chǎn)品的厚度和成型效率。滾輪間距影響產(chǎn)品的尺寸精度。滾輪材料和滾輪形狀影響產(chǎn)品的表面質(zhì)量和成型效率。滾壓成型裝備滾壓成型機(jī)滾壓成型機(jī)是滾壓成型加工過程中的核心設(shè)備。滾壓成型機(jī)主要由機(jī)架、滾輪、傳動(dòng)裝置、控制系統(tǒng)等組成。輔助設(shè)備滾壓成型工藝還需一些輔助設(shè)備，例如：送料裝置、切割裝置、冷卻裝置等，以確保加工的順利進(jìn)行。沖壓加工工藝1沖壓加工的概念沖壓加工是一種利用沖床對(duì)金屬板料施加壓力，使其在模具中塑性變形，從而獲得所需形狀和尺寸的加工工藝。2沖壓加工的原理沖壓加工利用沖床的沖頭和模具的凹凸部分對(duì)板料施加壓力，使板料在模具的凹凸部分之間產(chǎn)生塑性變形，最終獲得所需形狀的零件。3沖壓加工的特點(diǎn)生產(chǎn)效率高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定成本低適用范圍廣沖壓加工參數(shù)沖壓加工參數(shù)對(duì)沖壓件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率至關(guān)重要。主要參數(shù)包括沖壓力、沖壓速度、沖壓次數(shù)、沖壓模具尺寸、材料特性等。沖壓參數(shù)的選擇需要根據(jù)具體工件的尺寸、形狀、材料以及生產(chǎn)要求來確定。不同的沖壓參數(shù)會(huì)影響沖壓件的尺寸精度、表面質(zhì)量、強(qiáng)度等。沖壓加工裝備1沖壓機(jī)沖壓機(jī)是沖壓加工的核心裝備，用于將金屬板材或其他材料塑造成所需的形狀。2模具模具是沖壓加工中的重要工具，決定著產(chǎn)品的形狀和尺寸，是沖壓加工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。3輔助設(shè)備沖壓加工需要一些輔助設(shè)備，如送料機(jī)、剪板機(jī)、折彎機(jī)等，以提高加工效率和精度。4自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)代沖壓加工工藝已廣泛采用自動(dòng)化系統(tǒng)，例如機(jī)器人，提高生產(chǎn)效率，降低人工成本。模鍛加工工藝模具準(zhǔn)備模具由上模、下模和頂出裝置組成，模具的精度直接影響鍛件的形狀和尺寸。毛坯預(yù)熱將毛坯加熱到適當(dāng)溫度，使其具有良好的塑性，便于變形。鍛造過程將預(yù)熱的毛坯放置在模具中，利用鍛錘或壓力機(jī)施加壓力，使毛坯在模具的約束下變形，形成所需的形狀。鍛件冷卻將鍛件從模具中取出，在空氣中自然冷卻或進(jìn)行人工冷卻，以控制鍛件的內(nèi)部應(yīng)力。清理加工去除鍛件表面的氧化皮和毛刺，并進(jìn)行必要的機(jī)械加工，以滿足產(chǎn)品的精度要求。模鍛加工參數(shù)模鍛加工參數(shù)直接影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量和成本，需要根據(jù)具體工件進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化。1000溫度模鍛溫度是影響鍛件質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，過高或過低都會(huì)導(dǎo)致鍛件缺陷。50速度鍛造速度是指錘頭或壓力機(jī)工作臺(tái)下降的速度，影響鍛件的塑性變形程度和表面質(zhì)量。10壓力鍛造壓力是指錘頭或壓力機(jī)施加在工件上的壓力，影響鍛件的尺寸精度和表面質(zhì)量。100次數(shù)鍛造次數(shù)是指錘頭或壓力機(jī)對(duì)工件進(jìn)行鍛造的次數(shù)，影響鍛件的形狀和尺寸精度。模鍛加工裝備模鍛壓力機(jī)模鍛壓力機(jī)是模鍛加工的核心設(shè)備，通過巨大的壓力將金屬坯料塑造成所需的形狀。模鍛錘模鍛錘利用沖擊力和重力，將金屬坯料塑造成所需形狀。其特點(diǎn)是效率高，但加工精度較低。模鍛模具模鍛模具是模鍛加工的核心部件，它決定了鍛件的形狀和尺寸精度。熱模具加工工藝1模具預(yù)熱預(yù)熱模具至工作溫度2材料預(yù)熱將材料預(yù)熱至合適溫度3模具填充將材料填充到模具中4冷卻固化冷卻模具使材料固化熱模具加工工藝是一種重要的壓力加工方法。它利用高溫模具和材料，使材料在模具中塑性變形，最終獲得所需形狀和尺寸的零件。熱模具加工參數(shù)參數(shù)描述影響溫度模具溫度直接影響工件的冷卻速度。影響工件尺寸精度和表面質(zhì)量。壓力壓力大小決定塑性變形程度和工件成形精度。影響工件尺寸精度、表面質(zhì)量和內(nèi)部組織。速度模具移動(dòng)速度影響塑性變形速率。影響工件表面質(zhì)量和內(nèi)部組織。潤滑潤滑劑降低模具與工件之間的摩擦力。影響工件表面質(zhì)量、尺寸精度和模具壽命。熱模具加工裝備大型熱模鍛機(jī)大型熱模鍛機(jī)用于生產(chǎn)尺寸大、重量重的鍛件，例如大型軸類、輪盤類等。高速熱沖壓機(jī)高速熱沖壓機(jī)能夠在高溫下高速?zèng)_壓成型，提高生產(chǎn)效率，降低成本。熱模具自動(dòng)生產(chǎn)線熱模具自動(dòng)生產(chǎn)線集成熱處理、模鍛、沖壓等工序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。典型壓力加工案例例如，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的鍛造。鍛造能夠有效提高材料的強(qiáng)度、韌性和耐疲勞性，同時(shí)降低材料的內(nèi)應(yīng)力，延長(zhǎng)曲軸的使用壽命。曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要部件，其承受著巨大的載荷和應(yīng)力，對(duì)材料的性能要求非常高。其他案例還有，飛機(jī)機(jī)身蒙皮的滾壓成型，提高了機(jī)身蒙皮的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)也降低了材料的重量，提升了飛機(jī)的性能。以及，汽車零部件的沖壓成型，能夠快速高效地生產(chǎn)出形狀復(fù)雜的零部件，滿足現(xiàn)代汽車工業(yè)對(duì)生產(chǎn)效率和成本控制的要求。壓力加工工藝發(fā)展趨勢(shì)自動(dòng)化程度提升智能制造技術(shù)應(yīng)用，提高生產(chǎn)效率和精度，降低人工成本。數(shù)字化轉(zhuǎn)型數(shù)字孿生技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)過程，優(yōu)化加工參數(shù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量。綠色制造低能耗、低排放、環(huán)保型加工工藝，符合可持續(xù)發(fā)展理念。材料創(chuàng)新先進(jìn)材料應(yīng)用，如復(fù)合材料、超合金，滿足高性能需求。壓力加工工藝實(shí)踐應(yīng)用汽車制造壓力加工廣泛應(yīng)用于汽車制造。鍛造用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸和連桿，擠壓用于制造車身結(jié)構(gòu)件，沖壓用于制造汽車外覆蓋件和車身內(nèi)飾件。航空航天在航空航天領(lǐng)域，壓力加工用于制造飛機(jī)機(jī)身、機(jī)翼和發(fā)動(dòng)機(jī)部件。例如，飛機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)件通常采用擠壓成型，發(fā)動(dòng)機(jī)葉片通常采用模鍛成型。本課程總結(jié)學(xué)習(xí)收獲掌握壓力加工的基本概念、