《鍛壓成型》課件

鍛壓成型鍛壓成型是一種重要的金屬加工方法。它利用壓力和模具將金屬材料塑造成所需的形狀。課程概述課程目標本課程旨在幫助學生掌握鍛壓成型的基本原理和工藝技術(shù)。培養(yǎng)學生分析解決實際鍛壓生產(chǎn)問題的能力。課程內(nèi)容課程內(nèi)容涵蓋鍛壓成型的定義、分類、工藝原理、工藝參數(shù)選擇、工藝設計、模具設計等。通過理論教學、案例分析、實驗操作等環(huán)節(jié)，學生將掌握鍛壓成型的基本知識和技能。鍛壓成型的定義形變加工利用外力使金屬材料發(fā)生塑性變形，從而獲得所需形狀和尺寸的工件。塑性變形金屬材料在壓力作用下發(fā)生永久性變形，不產(chǎn)生斷裂，稱為塑性變形。工藝類型鍛造、沖壓、彎曲、拉伸、擠壓等各種形變加工方法。鍛壓成型的特點高強度鍛壓成型提高材料致密度，增強機械強度和韌性。高精度鍛壓成型可獲得高精度和復雜形狀的零件。高耐用性鍛件表面光潔度高，耐腐蝕性強，使用壽命長。高效率鍛壓成型生產(chǎn)效率高，可實現(xiàn)批量生產(chǎn)。鍛壓成型的工藝分類鍛造利用鍛錘或壓力機對金屬坯料進行錘擊或壓制成形的工藝，適用于形狀復雜、精度要求高的零件。沖壓利用沖床對板料進行沖裁、彎曲、拉伸等成形的工藝，適用于形狀簡單、批量生產(chǎn)的零件。擠壓利用擠壓機將金屬坯料擠壓成所需形狀的工藝，適用于生產(chǎn)截面形狀復雜的零件。旋壓利用旋壓機將金屬板料旋轉(zhuǎn)并壓制成形的工藝，適用于生產(chǎn)圓形或旋轉(zhuǎn)對稱的零件。鍛壓成型的原理1外力作用鍛壓成型依靠外力對金屬材料施加壓力，使金屬材料發(fā)生塑性變形，從而改變金屬材料的形狀和尺寸。2塑性變形金屬材料在壓力作用下發(fā)生塑性變形，其內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生重新排列，最終形成新的形狀。3冷熱加工鍛壓成型可以分為冷加工和熱加工，冷加工在常溫下進行，熱加工在高溫下進行，不同的加工溫度會影響金屬材料的塑性變形程度和加工性能。鍛壓成型的影響因素11.材料性質(zhì)材料的強度、塑性、韌性、硬度等影響著成型難度和最終產(chǎn)品的質(zhì)量。22.工藝參數(shù)溫度、壓力、速度、變形量等參數(shù)直接影響著成型過程和結(jié)果。33.模具設計模具形狀、尺寸、精度等影響著產(chǎn)品的形狀、尺寸和精度。44.設備性能設備的功率、精度、穩(wěn)定性等影響著成型效率和產(chǎn)品質(zhì)量。塑性變形的基本規(guī)律金屬塑性變形在力作用下，金屬材料發(fā)生永久變形，且不會發(fā)生斷裂。應力與應變應力是指作用在金屬材料上的外力，應變是指金屬材料在外力作用下發(fā)生的形變。塑性變形過程金屬材料的塑性變形是一個復雜的物理過程，涉及到晶體結(jié)構(gòu)的變化。塑性變形的影響因素影響金屬材料塑性變形的主要因素包括：材料本身的性質(zhì)、溫度、應變速率、環(huán)境等。流動曲線及其應用流動曲線是描述金屬材料在不同變形溫度和變形速度下，其流動應力與應變之間的關系曲線。流動曲線是鍛壓成型工藝設計和生產(chǎn)中不可缺少的工具，可以幫助工程師選擇最佳的加工工藝參數(shù)，提高鍛件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。通過分析流動曲線，可以確定金屬材料的變形能力、變形抗力以及變形溫度和變形速度對變形抗力的影響。金屬熱態(tài)塑性變形規(guī)律溫度影響溫度升高，金屬強度降低，塑性提高，易于變形。變形速度影響變形速度越快，金屬的流動阻力越大，塑性降低。晶粒尺寸影響晶粒尺寸越小，金屬的強度和塑性越好，易于變形。鍛造工藝參數(shù)的選擇鍛造溫度鍛造溫度直接影響金屬的塑性，影響鍛件的質(zhì)量。溫度過高會導致金屬過度氧化，溫度過低則會導致金屬強度過高，難以變形。鍛造力鍛造力的大小決定了金屬變形程度，過小的鍛造力會導致鍛件尺寸不合格，過大的鍛造力會導致鍛件表面出現(xiàn)裂紋。鍛造模具鍛造模具的形狀和尺寸決定了鍛件的最終形狀，模具的材質(zhì)和熱處理工藝也影響鍛件的質(zhì)量。鍛造工藝鍛造工藝包括預熱、成形、冷卻等步驟，每個步驟的控制都影響鍛件的質(zhì)量。鍛造工藝的設計確定鍛件形狀依據(jù)產(chǎn)品圖紙和技術(shù)要求，確定鍛件的最終形狀和尺寸。要考慮鍛件的用途、工作條件和加工要求。選擇鍛造方法根據(jù)鍛件的形狀、尺寸、材質(zhì)和生產(chǎn)批量，選擇合適的鍛造方法，如自由鍛、模鍛、精鍛、冷鐓等。設計鍛造模具根據(jù)鍛件形狀和尺寸，設計相應的鍛造模具，確保模具的強度、剛度、耐磨性和尺寸精度。確定工藝參數(shù)根據(jù)鍛件材質(zhì)、形狀和尺寸，選擇合適的鍛造溫度、壓力、速度、變形量等工藝參數(shù)，確保鍛件的質(zhì)量和效率。編制工藝流程根據(jù)選擇的鍛造方法和工藝參數(shù)，編制完整的鍛造工藝流程，包括預熱、鍛造、冷卻等步驟。鍛件的熱處理及表面質(zhì)量熱處理熱處理是提高鍛件機械性能的重要手段。常見熱處理工藝包括退火、正火、淬火、回火等。通過控制加熱溫度、保溫時間和冷卻速度，可以改變鍛件的組織結(jié)構(gòu)，從而獲得所需性能。表面質(zhì)量鍛件表面質(zhì)量直接影響其使用性能。常見表面質(zhì)量指標包括表面粗糙度、表面硬度、表面氧化層厚度、表面裂紋等。鍛造過程中需采取措施控制表面質(zhì)量，例如使用潤滑劑、控制鍛造溫度和速度等。鍛造缺陷及其預防11.裂紋鍛造裂紋是由于金屬內(nèi)部應力集中，導致金屬斷裂形成。22.氧化鍛造過程中，金屬表面與空氣接觸，發(fā)生氧化反應，形成氧化皮。33.疏松鍛造過程中，金屬內(nèi)部存在氣孔或夾雜物，導致金屬密度降低，形成疏松。44.偏析鍛造過程中，金屬內(nèi)部成分不均勻，導致金屬性能下降，形成偏析。鍛造模具的設計與制造精密的工藝鍛造模具需要高精度和耐用性，才能滿足鍛件的尺寸和形狀要求。數(shù)字化設計利用計算機輔助設計軟件，可以提高模具設計效率，并進行虛擬仿真，優(yōu)化設計方案。先進的制造技術(shù)現(xiàn)代鍛造模具制造采用數(shù)控加工、熱處理、表面處理等先進技術(shù)，確保模具的質(zhì)量和性能。精準的安裝模具安裝需要精確對位，保證鍛件的尺寸和形狀符合要求，并確保模具的壽命和安全性。鍛造機床及其選擇錘頭鍛造機適用于各種金屬的鍛造，其特點是效率高、成本低，適用于大批量生產(chǎn)。壓力機主要用于板料成形，可以實現(xiàn)復雜形狀的加工，適用于精密零件的鍛造。鍛造機器人可以提高鍛造效率，降低生產(chǎn)成本，適用于自動化程度高的鍛造生產(chǎn)線。鍛造工藝方案的選擇1材料選擇根據(jù)零件性能要求選擇合適的材料2鍛造方法選擇自由鍛、模鍛、或其他特殊鍛造工藝3設備選擇根據(jù)鍛件尺寸和重量選擇合適鍛造設備4模具選擇選擇合適的模具設計和制造工藝鍛造工藝方案選擇是鍛造生產(chǎn)過程的關鍵環(huán)節(jié)之一。選擇合適的方案可以有效提高鍛件質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本，并滿足最終產(chǎn)品的設計要求。鍛造工藝的工藝過程1準備清理毛坯，加熱2鍛造使用鍛錘或壓力機成形3修整去除毛刺，清理表面4檢驗尺寸、形狀、表面質(zhì)量5熱處理提高強度和韌性鍛造工藝是一個復雜的流程，從準備毛坯到最終熱處理，每個步驟都很重要。板料成形工藝11.彎曲通過模具施加壓力使板料產(chǎn)生彎曲變形，改變板料的形狀。22.拉伸通過模具施加拉力使板料產(chǎn)生拉伸變形，改變板料的厚度。33.沖壓通過模具施加壓力使板料產(chǎn)生穿孔或切斷，改變板料的形狀或尺寸。44.縮頸通過模具施加壓力使板料產(chǎn)生縮頸變形，改變板料的形狀或尺寸。板料成形工藝參數(shù)的選擇材料參數(shù)板材的材質(zhì)、厚度和機械性能是首要考慮因素。例如，低碳鋼板的成形性較好，而高強度鋼板則需要更高的成形力。成形工藝參數(shù)成形工藝參數(shù)主要包括沖壓速度、沖壓力、模具尺寸和形狀、潤滑劑等。這些參數(shù)會直接影響成形質(zhì)量，需要根據(jù)具體工況進行合理選擇。成形設備參數(shù)沖壓機的噸位、行程、速度等參數(shù)需要與板料成形工藝要求相匹配，才能保證成形過程的安全和穩(wěn)定性。其他參數(shù)例如，環(huán)境溫度、濕度等因素也會對板料成形工藝參數(shù)產(chǎn)生影響，需要根據(jù)具體情況進行調(diào)整。板料成形工藝的設計1工藝參數(shù)的選擇合理選擇工藝參數(shù)，例如沖壓速度、模具間隙、材料厚度等，對板料成形質(zhì)量至關重要。2模具設計模具設計是板料成形工藝的關鍵環(huán)節(jié)，需要根據(jù)產(chǎn)品形狀、尺寸和材料特性進行精確設計，確保成形過程順利進行。3工藝流程優(yōu)化優(yōu)化工藝流程，例如沖壓順序、工序安排等，可以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。板料成形缺陷及其預防皺紋板料成形過程中產(chǎn)生的壓縮應力導致表面出現(xiàn)波紋，影響美觀和強度。起皺拉伸應力過大，板料表面出現(xiàn)不規(guī)則的凸起，影響產(chǎn)品性能。裂紋拉伸應力超過板料屈服極限，導致板料表面出現(xiàn)裂紋，影響產(chǎn)品強度和壽命。開裂拉伸應力過大，板料內(nèi)部產(chǎn)生裂紋，影響產(chǎn)品強度和壽命。板料成形模具的設計與制造11.需求分析模具設計前，需要明確成形零件的形狀、尺寸、材料、數(shù)量以及成形精度要求。22.結(jié)構(gòu)設計根據(jù)成形工藝和零件的結(jié)構(gòu)特點，設計模具的型腔、型芯、導向機構(gòu)、ejector機構(gòu)等。33.材料選擇模具材料要根據(jù)成形工藝、零件的材質(zhì)、成形溫度等因素選擇，以保證模具的強度、硬度、耐磨性、耐熱性。44.加工制造模具的加工制造過程，包括模具的粗加工、精加工、熱處理、表面處理、組裝調(diào)試等。板料成形機床及其選擇沖壓機沖壓機是板料成形機床的重要組成部分，用于對金屬板材進行沖壓成型，可根據(jù)需要進行沖孔、落料、彎曲等操作，提高生產(chǎn)效率。折彎機折彎機主要用于對金屬板材進行折彎成形，通過對板材施加壓力，使板材產(chǎn)生彎曲變形，以實現(xiàn)所需的形狀和尺寸。數(shù)控機床數(shù)控機床可用于進行多種板料成形加工，如切割、銑削、鉆孔等，具有高精度、高效率的特點，可滿足復雜形狀的板料加工需求。液壓機液壓機是一種常用的板料成形機床，利用液壓系統(tǒng)提供的巨大壓力，可實現(xiàn)壓彎、拉伸、沖壓等多種成形工藝，適用于各種尺寸的板料加工。板料成形工藝方案的選擇1工藝性工藝方案是否可行2經(jīng)濟性成本和效率3技術(shù)性是否滿足產(chǎn)品要求4安全性生產(chǎn)過程的安全保障選擇板料成形工藝方案需要綜合考慮多種因素，包括工藝性、經(jīng)濟性、技術(shù)性和安全性。板料成形工藝的工藝過程1準備材料選擇模具準備2成形壓邊沖壓3修整去除毛刺表面處理4檢驗尺寸檢驗性能測試板料成形工藝過程通常包括準備、成形、修整和檢驗四個主要階段。每個階段都有其特定的工藝要求和技術(shù)指標，確保最終產(chǎn)品質(zhì)量符合標準。鍛壓成型工藝的發(fā)展趨勢智能化鍛壓成型工藝正朝著智能化方向發(fā)展。通過傳感器、人工智能和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化、數(shù)字化和智能化，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。綠色化隨著環(huán)保意識的提高，鍛壓成型工藝也開始朝著綠色化方向發(fā)展。采用低能耗、低排放的工藝和設備，減少對環(huán)境的影響。復合材料鍛壓成型工藝正逐漸應用于復合材料的加工。復合材料具有高強度、輕量化等優(yōu)勢，在航空航天、汽車等領域有著廣闊的應用前景。微型化隨著電子產(chǎn)品微型化的發(fā)展，鍛壓成型工藝也開始向微型化方向發(fā)展。采用精密加工技術(shù)，可以制造出尺寸更小、精度更高的產(chǎn)品。鍛壓成型工藝的應用案例鍛壓成型工藝在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應用，例如汽車制造、航空航天、機械制造、電子產(chǎn)品、建筑材料等等。例如，汽車制造中，汽車車身、底盤、發(fā)動機等部件都采用鍛壓成型工藝，以提高產(chǎn)品的強度、韌性和耐用性。鍛壓成型工藝在未來將更加注重節(jié)能環(huán)保、智能化和自動化，并向更高的精度、更復雜的形狀和更大的尺寸發(fā)展。本課程的重點與難點重點本課程重點學習鍛壓成形工藝的基本原理、工藝分類、工藝參數(shù)選擇和工藝設計等內(nèi)容。難點掌握塑性變形