第二篇塑性加工-機(jī)械制造基礎(chǔ)

第二篇塑性加工第一章塑性成形原理第二章塑性成形方法第三章塑性成型工藝設(shè)計(jì)第四章鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性第五章塑性成形新技術(shù)第二篇塑性加工實(shí)質(zhì)是在外力作用下，使金屬產(chǎn)生塑性變形從而獲得具有一定形狀、尺寸和性能要求的原材料或零件的加工方法。特點(diǎn)可獲得所要求組織、形狀和尺寸且內(nèi)部組織和性能得到了提高，同時(shí)壓合鑄造組織缺陷。少無(wú)切削加工。工件精度日益提高。生產(chǎn)率很高。勞動(dòng)條件差。需要較大的設(shè)備。與鑄造生產(chǎn)相比不能制造形狀復(fù)雜的零件。機(jī)器零件毛坯的生產(chǎn)原材料的生產(chǎn)軋制擠壓拉拔鍛造沖壓自由鍛模鍛胎膜鍛塑性加工生產(chǎn)方式第二篇塑性加工軋制正擠壓反擠壓擠壓拉拔第一章金屬塑性變形1.1金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)1.2塑性變形后金屬組織和性能1.3金屬的可鍛性1.4塑性變形基本規(guī)律1.1金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)一、單晶體的塑性變形二、多晶體的塑性變形第一章金屬塑性變形一、單晶體的塑性變形1.滑移2.孿晶A.未變形B.彈性變形C.彈塑性變形D.塑性變形問(wèn)題：計(jì)算力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際變形力？A.未變形B.C.位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)D.塑性變形原因：實(shí)際金屬中存在缺陷（點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷）位錯(cuò)：晶體中的線缺陷

位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)引起塑性變形二、多晶體的塑性變形1、晶界和晶粒位向的影響2、多晶體變形的不均勻性1.2塑性變形后金屬組織和性能一.鋼的冷變形二.鋼的熱變形三.溫變形一、

鋼的冷變形1、產(chǎn)生加工硬化晶粒沿變形最大方向伸長(zhǎng)晶格與晶粒均發(fā)生扭曲晶粒間產(chǎn)生碎晶*加工硬化可提高產(chǎn)品性能2.消除加工硬化方法

——加熱

回復(fù)

T回=（0.25~0.3)T熔再結(jié)晶

T再=0.4T熔再結(jié)晶退火一、鋼的冷變形3、冷變形的特點(diǎn)再結(jié)晶溫度以下的塑性變形。具有加工硬化組織。為防破裂變形程度不宜過(guò)大。對(duì)于熱處理不能強(qiáng)化的金屬（Al—Mg，Mg合金，Zn合金等）可用冷變形提高機(jī)械性能。二、鋼的熱變形1、熱變形特征在再結(jié)晶溫度以上的塑性變形變形后具有再結(jié)晶組織塑性好，抗力低鍛合缺陷2、熱變形對(duì)改善鑄錠組織性能的作用熱變形前內(nèi)部組織不均勻晶粒粗大，常有偏析氣孔、縮松、裂紋及非金屬夾雜物。熱變形后改善了粗大的鑄造組織，獲得了細(xì)化的再結(jié)晶組織鍛合缺陷，使金屬更加致密，提高機(jī)械性能形成纖維組織，使金屬的機(jī)械性能具有了各向異性3、鍛造比與纖維組織鍛造比鍛造前后金屬坯料的橫街面積比值或長(zhǎng)度（或高度）比值。（2）鐓粗鍛造比Y鐓

金屬坯料鐓粗后的橫截面積與鐓粗前橫截面積之比或鐓粗前高度與鐓粗后高度之比。Y鐓=F0/FY鐓=H0/H

（1）拔長(zhǎng)鍛造比Y拔

金屬坯料拔長(zhǎng)前的橫截面積與拔長(zhǎng)后橫截面積之比或拔長(zhǎng)后長(zhǎng)度與拔長(zhǎng)前長(zhǎng)度之比。

Y拔=F0/FY拔=L/L0

3、鍛造比與纖維組織纖維組織鍛造比大，纖維組織明顯；用熱處理方法不能消除纖維組織；纖維組織的存在使金屬力學(xué)性能出現(xiàn)各向異性縱向塑性和韌性明顯大于橫向。利用纖維組織分布與零件輪廓相符，而不被切斷流線方向與最大正應(yīng)力方向一致；纖維組織方向與最大剪應(yīng)力方向垂直。改造方法鍛造方法冶煉工藝三.溫變形在再結(jié)晶溫度以下變形，既產(chǎn)生回復(fù)也產(chǎn)生變形硬化的塑性變形。用于冷變形成形困難，而用熱變形表面氧化嚴(yán)重達(dá)不到精度的工件。1.3金屬的可鍛性可鍛性金屬材料通過(guò)塑性加工獲得優(yōu)質(zhì)零件的難易程度。衡量指標(biāo)：塑性變形抗力影響可鍛性因素金屬本身加工條件1.3金屬的可鍛性金屬本身化學(xué)成分純金屬可鍛性好合金差內(nèi)部組織純金屬、固溶體可鍛性好金屬碳化物差細(xì)晶粒好粗晶粒差加工條件應(yīng)力狀態(tài)變形溫度溫度越高越好溫度過(guò)高產(chǎn)生過(guò)熱、過(guò)燒、脫碳、氧化在始鍛與終鍛溫度之間變形速度雙重影響1.4塑性變形基本規(guī)律一、體積不變定律二、最小阻力定律第二章塑性成形方法

2.1自由鍛

2.2模鍛

2.3板料沖壓

一、概述

1、自由鍛實(shí)質(zhì)

2、分類

3、特點(diǎn)

4、應(yīng)用

5、自由鍛工序基本工序輔助工序精整工序

6、自由鍛設(shè)備2.1自由鍛自由鍛用沖擊力和壓力使金屬在上下砧塊之間產(chǎn)生塑性變形以獲得鍛件的壓力加工方法。分類：手工自由鍛機(jī)器自由鍛特點(diǎn)：

金屬在兩砧塊之間受力變形自由流動(dòng)。生產(chǎn)率低，靈活性大，勞動(dòng)強(qiáng)度大。鍛件的形狀、尺寸由人工控制。金屬消耗量大，加工余量大。應(yīng)用：

單件小批生產(chǎn)大鍛件的生產(chǎn)基本工序使坯料形狀尺寸產(chǎn)生較大的改變；如：鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔、彎曲、切割、錯(cuò)移、扭轉(zhuǎn)。輔助工序?yàn)榛竟ば虿僮鞣奖愣M(jìn)行的預(yù)先變形；如：壓鉗口、倒棱、切肩。精整工序提高鍛件表面質(zhì)量的工序，通常在終鍛溫度以下進(jìn)行。6、自由鍛設(shè)備空氣錘蒸汽—空氣自由鍛錘鍛造水壓機(jī)二、基本工序

1、鐓粗

2、拔長(zhǎng)

3、沖孔

4、扭轉(zhuǎn)

5、錯(cuò)移

6、彎曲

7、切斷2.1自由鍛鐓粗——變形不均勻（1）H0/D0

1單鼓形（2）H0/D0=2.5-1.5雙鼓形（3）H0/D0>2.5~3失穩(wěn)

結(jié)論：坯料鐓粗部分的長(zhǎng)度與截面直徑之比要小于2.5-3。2、拔長(zhǎng)（1）變形分布與鐓粗相似（2）拔長(zhǎng)方形毛坯要不斷翻轉(zhuǎn)900（3）圓形毛坯使用V形砥鐵，同時(shí)使毛坯沿軸線轉(zhuǎn)動(dòng)（4）拔長(zhǎng)空心毛坯：芯軸延伸，芯軸擴(kuò)孔3、沖孔（1）端面產(chǎn)生拉縮（2）側(cè)面出現(xiàn)鼓形（3）高度略有減小空心沖頭沖孔實(shí)心沖頭沖孔4、扭轉(zhuǎn)5、錯(cuò)移7、切斷2.2模鍛典型模鍛件一、概述1、產(chǎn)生原因2、實(shí)質(zhì)3、特點(diǎn)4、應(yīng)用5、種類實(shí)質(zhì)借助于模具將外力作用在被變形的金屬上使金屬產(chǎn)生塑性變形的過(guò)程。一種模具只能生產(chǎn)一種鍛件。2、實(shí)質(zhì)1.生產(chǎn)率高2.節(jié)省金屬3.可生產(chǎn)復(fù)雜重要鍛件4.加工范圍廣5.易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化6.可實(shí)現(xiàn)無(wú)削、少削加工7.模具貴8.模鍛件與成品有差距，需冷加工9.設(shè)備貴中、小型鍛件中批、大批大量的生產(chǎn)（質(zhì)量<150Kg）

3、特點(diǎn)4、應(yīng)用5、種類錘上模鍛壓力機(jī)上模鍛平鍛機(jī)上模鍛水壓機(jī)上、輥鍛機(jī)上模鍛等一、概述二、錘上模鍛（一）錘上模鍛設(shè)備（二）鍛模鍛模構(gòu)成鍛模模膛（三）模鍛工藝規(guī)程2.2模鍛2.2模鍛（一）錘上模鍛設(shè)備種類蒸汽-空氣模鍛錘無(wú)砧座錘高速錘

組成原理鍛模由上、下兩部分模塊組成模塊上加工出模膛上模緊固在錘頭上與錘頭一起做上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)下模緊固在模墊上2.2模鍛（二）鍛模鍛模構(gòu)成鍛模模膛模膛是坯料借以成形的凹槽部分分類模鍛模膛終鍛模膛預(yù)鍛模膛制坯模膛

拔長(zhǎng)模膛滾壓模膛彎曲模膛切斷模膛成形、鐓粗臺(tái)、擊扁等2.2模鍛1.模鍛模膛終鍛模膛

作用：使坯料最后變形到鍛件所要求的外形和尺寸。特點(diǎn)：a.型腔和鍛件形狀相同

b.尺寸比鍛件尺寸大一個(gè)收縮量

c.模膛四周有飛邊槽，使金屬易充滿

d.只能鍛出帶有連皮的通孔鍛件模膛作用1.模鍛模膛預(yù)鍛模膛

作用：使坯料預(yù)變形到接近鍛件外形和尺寸。特點(diǎn)：a.園角半徑、斜度大于終鍛模膛

b.無(wú)飛邊槽模膛作用模膛作用

2、制坯模膛拔長(zhǎng)模膛開式閉式滾壓模膛開式閉式模膛作用彎曲模膛切斷模膛三、壓力機(jī)上模鍛1、壓力機(jī)模鍛與錘上模鍛的區(qū)別2、曲柄壓力機(jī)模鍛3、摩擦壓力機(jī)模鍛4、平鍛機(jī)模鍛2.2模鍛1、壓力機(jī)模鍛與錘上模鍛的區(qū)別錘屬打擊性質(zhì)；鍛錘結(jié)構(gòu)復(fù)雜，熱效率低；廠房、設(shè)備受損失；工人勞動(dòng)條件差。壓力機(jī)工作時(shí)無(wú)沖擊力（靜壓力作用）有快速行程結(jié)構(gòu)剛度好、導(dǎo)向好有上、下頂料裝置設(shè)備昂貴、難制造氧化皮不好清除不能進(jìn)行拔長(zhǎng)、滾擠2、曲柄壓力機(jī)模鍛組成原理模鍛工藝特點(diǎn)、應(yīng)用余量、公差都小于錘上鍛?？稍O(shè)計(jì)成鑲塊式可進(jìn)行桿類件的局部模鍛終鍛前常用預(yù)鍛成形工步適于大批大量生產(chǎn)3、摩擦壓力機(jī)模鍛1、組成原理主要是靠飛輪、螺桿及滑塊向下運(yùn)動(dòng)時(shí)所積蓄的能量使鍛件變形。2、應(yīng)用中、小批量生產(chǎn)

4、平鍛機(jī)模鍛1

.工作原理2.平鍛機(jī)上模具的組成凸模凹模：固定凹模、活動(dòng)凹模3.工藝特點(diǎn)同壓力機(jī)模鍛特點(diǎn)具有兩個(gè)分模面要求坯料嚴(yán)格非回轉(zhuǎn)體不能用*小結(jié)—模鍛方法的選擇1.鍛件年產(chǎn)量大批大量生產(chǎn)錘、壓力機(jī)、平鍛機(jī)中批量生產(chǎn)摩擦壓力機(jī)中、小批量生產(chǎn)胎膜鍛2.鍛件的形狀、尺寸錘、壓力機(jī)有一個(gè)分模面不能鍛出通孔鍛件，只能鍛出帶沖孔連皮的各種盤類鍛件和軸類鍛件。平鍛機(jī)有兩個(gè)分模面鍛帶桿的局部鐓粗或帶孔的鍛件2.3板料沖壓一、概述二、板料沖壓基本工序三、沖模分類和構(gòu)造一、概述實(shí)質(zhì)特點(diǎn)及應(yīng)用板料沖壓用原材料沖壓設(shè)備2.3板料沖壓利用裝在沖床上的沖模對(duì)板料進(jìn)行沖壓使之產(chǎn)生分離或變形，從二獲得毛坯或零件的壓力加工方法。可沖制形狀復(fù)雜零件能保證產(chǎn)品具有較高精度操作簡(jiǎn)便、生產(chǎn)率高、成本低冷沖模制造復(fù)雜、模具材料貴原材料要具有足夠的塑性用于大批量生產(chǎn)金屬板料條料帶料剪床斜刃、平刃、園盤剪沖床開式、閉式

一、概述沖壓設(shè)備2.3板料沖壓沖壓基本工序變形工序分離工序切斷修整沖裁拉深脹形彎曲翻邊2.3板料沖壓二、板料沖壓基本工序1、剪切使坯料按不封閉的輪廓分離的工序2、沖裁是使坯料按封閉輪廓分離的工序

落料—制取一定外形沖孔—獲得內(nèi)孔二、板料沖壓基本工序（1）沖裁變形過(guò)程彈性變形塑性變形斷裂分離

（2）沖裁間隙一般

Z=（5~10）%t（3）凸凹模刃口尺寸的確定落料尺寸~凹模刃口尺寸沖孔尺寸~凸模刃口尺寸2、沖裁2.3板料沖壓（4）沖裁力平刃：P=klt

P=ltbk——修正系數(shù)

k=1.3l——沖裁周邊長(zhǎng)度t——板料厚度——抗剪強(qiáng)度

=0.8bb——強(qiáng)度極限

2、沖裁2.3板料沖壓（5）沖裁件的排樣是指落料件在條料、帶料、或板料上進(jìn)行合理分布的方法。無(wú)搭邊排樣、有搭邊排樣3、修整利用修整模沿沖裁外緣或內(nèi)孔刮削一薄層金屬，以切掉普通沖裁時(shí)在沖裁件斷面上存留的剪裂帶和毛刺。（IT6~IT7Ra0.8~1.6）2.3板料沖壓4、彎曲

使坯料的一部分相對(duì)于另一部分彎曲一定角度的工序。特征1）內(nèi)側(cè)金屬受壓外側(cè)金屬收拉2）彎曲模角度應(yīng)比成品小一個(gè)回彈角3）缺陷：回彈、開裂、表面擦傷二、板料沖壓基本工序5、拉深使坯料變成中空形狀零件的工序工藝特點(diǎn)1）凸凹模邊緣都作成園角2）成品直徑d與坯料直徑D比例應(yīng)在一定范圍內(nèi)，即：

拉深系數(shù)

m=d/D

（取

m=0.5~0.8）3）采用壓板二、板料沖壓基本工序拉深缺陷及防止1）起皺原因—坯料邊緣在切線方向受到壓縮辦法—采用壓邊2）拉穿原因—變薄辦法—正確選擇m二、板料沖壓基本工序6、成型利用局部變形使坯料或半成品改變形狀的工序應(yīng)用制成剛性筋條增大半成品部分內(nèi)徑管坯脹形二、板料沖壓基本工序7、翻邊是在帶孔的平坯料上用擴(kuò)孔的方法獲得凸緣的工序。特點(diǎn)翻邊前的直徑d0與翻邊后的直徑d應(yīng)有所限制翻邊系數(shù)K=d0/d二、板料沖壓基本工序簡(jiǎn)單模三、沖模的分類和構(gòu)造連續(xù)模三、沖模的分類和構(gòu)造復(fù)合模三、沖模的分類和構(gòu)造第三章塑性成形工藝設(shè)計(jì)3.1自由鍛工藝設(shè)計(jì)

3.2模鍛工藝設(shè)計(jì)

3.3板料沖壓工藝設(shè)計(jì)一、自由鍛工藝規(guī)程編制流程3.1

自由鍛工藝設(shè)計(jì)鍛造溫度范圍加熱冷卻規(guī)范由零件圖繪制鍛件圖確定毛坯的重量和尺寸制定變形工步及工具確定設(shè)備噸位確定鍛后熱處理規(guī)范提鍛件技術(shù)、檢驗(yàn)要求填寫工藝卡片鍛件圖——是鍛造加工的依據(jù)，它是在零件圖的基礎(chǔ)上考慮加工余量、鍛件公差、敷料等因素制成。二、繪制鍛件圖3.1

自由鍛工藝設(shè)計(jì)1.敷料2.鍛件余量3.鍛件公差二、繪制鍛件圖3.1

自由鍛工藝設(shè)計(jì)三、坯料重量及尺寸計(jì)算1、重量：G坯

=G件

+G燒

+G切

+G頭+G尾2、尺寸：與鍛造過(guò)程中的變形程度有關(guān)碳素鋼錠拔長(zhǎng)：

Y拔長(zhǎng)=F0/F>2.5-3

軋材作坯料：

Y拔長(zhǎng)=F0/F>1.3-1.5

3.1

自由鍛工藝設(shè)計(jì)例：鐓粗

1.25≤H0/D0≤2.5V坯

=G坯/V坯

=D02H0

/4

聯(lián)立三式得：

D0H0

四、選擇鍛造工序參照類似鍛件的典型工藝依據(jù)具體生產(chǎn)條件來(lái)定盤類件:鐓粗（拔長(zhǎng)、鐓粗）、沖孔軸類件:拔長(zhǎng)（鐓粗、拔長(zhǎng)）、切肩、鍛臺(tái)階筒類件:鐓粗（拔長(zhǎng)、鐓粗）、沖孔、心軸上拔長(zhǎng)環(huán)類件:鐓粗（拔長(zhǎng)、鐓粗）、沖孔、心軸上擴(kuò)孔彎曲類件:拔長(zhǎng)（鐓粗、拔長(zhǎng)）、彎曲曲軸類件:拔長(zhǎng)（鐓粗、拔長(zhǎng)）、錯(cuò)移、鍛臺(tái)階、扭轉(zhuǎn)3.1

自由鍛工藝設(shè)計(jì)返回五、確定設(shè)備噸位六、確定鍛造溫度范圍七、填寫工藝卡片理論計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式保證金屬有較高塑性，較小的變形抗力，高質(zhì)量的鍛件。3.1

自由鍛工藝設(shè)計(jì)模鍛工藝規(guī)程1、制定模鍛件圖3.2

模鍛工藝設(shè)計(jì)2、確定模鍛工步3、修整工序一、模鍛工藝規(guī)程設(shè)計(jì)內(nèi)容3.2

模鍛工藝設(shè)計(jì)鍛件圖：依據(jù)產(chǎn)品的零件圖設(shè)計(jì)冷鍛件圖——檢驗(yàn)鍛件熱鍛件圖——檢驗(yàn)?zāi)＞?/p>

分型面的選擇鍛后能保證鍛件順利取出易發(fā)現(xiàn)模鍛件分型面使型槽淺而寬應(yīng)盡量取平面二、制定模鍛件圖余量、公差、敷料余量：1~4mm公差：沖孔連皮：d>25mm模鍛斜度模鍛圓角半徑確定沖孔連皮

3.2

模鍛工藝設(shè)計(jì)二、制定模鍛件圖例分模面余量二、制定模鍛件圖模鍛斜度圓角二、制定模鍛件圖長(zhǎng)軸類件——拔長(zhǎng)、滾壓、彎曲、預(yù)鍛、終鍛等盤類鍛件——鐓粗——簡(jiǎn)單鐓粗、終鍛——復(fù)雜三、確定模鍛工步四、修整工序

切邊、沖孔

校正熱處理清理精壓第四章鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性3.1自由鍛件結(jié)構(gòu)工藝性

3.2模鍛