[精选]材料成型工艺概述.pptx

2 材料成型：材料成型：压力加工压力加工通过压力机械、模具与材料通过压力机械、模具与材料的组合，完成材料的加工与成形型；的组合，完成材料的加工与成形型；焊接焊接通过焊接设备、工艺完成材料的通过焊接设备、工艺完成材料的加工与成型；加工与成型；铸造铸造通过熔炼、铸模、工艺的组合，通过熔炼、铸模、工艺的组合，完成材料的成型。完成材料的成型。过程控制过程控制机、电、材料一体化的过程机、电、材料一体化的过程控制。控制。2 开展动态：开展动态：系统集成系统集成SISI：材料、机械、计算机技术：材料、机械、计算机技术 的高度集成。的高度集成。材料材料基础基础 机械机械重点重点 计算机计算机工具工具 管理管理方法方法2 钢铁汽车石化航空船舶电子数字化管理数字化设计 数字化装备制造业内在制造业内在技术特征技术特征制造业外在制造业外在行业背景行业背景支撑新型工业开展的重要关键技术支撑新型工业开展的重要关键技术2 世界经济开展的趋势说明：世界经济开展的趋势说明：装备制造业是一个国家经济开展的基石，是国民经济的基装备制造业是一个国家经济开展的基石，是国民经济的基础产业，是国民经济的核心和工业化的原动力。础产业，是国民经济的核心和工业化的原动力。装备制造业仍将作为新经济开展必不可少的基础，不仅是装备制造业仍将作为新经济开展必不可少的基础，不仅是高新技术的载体，而且是高新技术开展的动力。高新技术的载体，而且是高新技术开展的动力。兴旺国家不会将最核心的技术和装备卖给我们。中国作为兴旺国家不会将最核心的技术和装备卖给我们。中国作为一个主权国家，只有开展自己的装备制造业，才能真正成为经一个主权国家，只有开展自己的装备制造业，才能真正成为经济强国济强国。类别成形型方法成形型加工材料模具材料冲压模冲裁模弯曲模拉深模压缩模金属材料工具钢、硬质合金工具钢、铸铁工具钢、铸铁工具钢、硬质合金塑料模压制成型模注射成型模挤出成型模吹塑成型模真空成型模热固性塑料 热塑性塑料热塑性塑料热塑性塑料热塑性塑料硬钢硬钢硬钢硬钢、铸铁硬钢压铸模压力铸造成形低熔点合金；锌合金；铝、锡、铅合金；镍铜合金耐热钢锻模模锻成形金属锻模钢粉末冶金模压力成型金属合金工具钢硬质合金陶瓷模压力成型陶瓷粉末合金工具钢硬质合金模具工业在国民经济中的地位模具工业在国民经济中的地位 70以上的汽车、拖拉机、电机、电器、仪表以上的汽车、拖拉机、电机、电器、仪表零件，零件，80以上的塑料制品，以上的塑料制品，70以上的日用五金以上的日用五金及耐用消费品零件，都采用模具成型的方法来生产。及耐用消费品零件，都采用模具成型的方法来生产。德德国国把把模模具具称称为为“金金属属加加工工中中的的帝帝王王，把把模模具工业视为具工业视为“关键工业。关键工业。把把模模具具称称为为“工工业业的的基基石石，把把模模具具工工业视为业视为“不可估量其力量的工业。不可估量其力量的工业。把模具说成是把模具说成是“促进社会富裕繁荣的动力，促进社会富裕繁荣的动力，把模具工业视为把模具工业视为“整个工业开展的秘密。整个工业开展的秘密。面向未来消费主流的汽车制造装备关键技术面向未来消费主流的汽车制造装备关键技术汽车制造加工制造结构设计分析CAD核心部件与传感器装配调试关键技术主要装备模具模具冲压冲压 工艺与生产线CAM机床机床车铣车铣装配装配集成集成传输传输平台平台测试测试检验检验喷漆喷漆涂装涂装 机器机器人切人切焊焊 伺服与控制剪裁坯板构成的轿车典型构件剪裁坯板构成的轿车典型构件剪裁坯板构成的轿车典型构件剪裁坯板构成的轿车典型构件绪论绪论 一、塑性成形工艺的特点及应用一、塑性成形工艺的特点及应用 二、塑性成形工艺的分类二、塑性成形工艺的分类 三、塑性成形工艺与模具技术的开展趋势三、塑性成形工艺与模具技术的开展趋势 四、本课程的任务四、本课程的任务 塑性成形塑性成形是金属加工的方法之一。它是指金属材料在一定的外力作用下，利用金属的塑性而使其成形为具有一定的形状及一定的力学性能的加工方法，也称塑性加工或压力加工。塑性加工或压力加工。塑性成形工艺与金属切削加工、铸造、焊接等加工塑性成形工艺与金属切削加工、铸造、焊接等加工工艺相比，具有以下几个方面的特点：工艺相比，具有以下几个方面的特点：1.材料利用率高材料利用率高 2.力学性能好力学性能好 3.尺寸精度高尺寸精度高 4.生产效率高生产效率高 应用：冶金、机械、航空、航天、船舶、应用：冶金、机械、航空、航天、船舶、工、仪工、仪器、仪表、电器和日用五金等工业领域。器、仪表、电器和日用五金等工业领域。一、塑性成形工艺的特点及应用l根据加工对象的属性可将塑性成形分成两大类：根据加工对象的属性可将塑性成形分成两大类：一是生产原材料为主的加工，称为一次塑性加工一是生产原材料为主的加工，称为一次塑性加工二是生产零件及其毛坯的加工称为二次塑性加工。二是生产零件及其毛坯的加工称为二次塑性加工。按照塑性成形毛坯的特点，通常又将塑性成形分为按照塑性成形毛坯的特点，通常又将塑性成形分为体积成形块料成形和板料成形两大类。体积成形块料成形和板料成形两大类。二、塑性成形工艺的分类二、塑性成形工艺的分类 一次塑性加工可以分为轧制、挤压、拉拔等工艺，一次塑性加工可以分为轧制、挤压、拉拔等工艺，是冶金工业中生产型材、板材、管材等的加工方法。在成形是冶金工业中生产型材、板材、管材等的加工方法。在成形过程中，变形区的形状不随变形的进行而变化，属于稳定变过程中，变形区的形状不随变形的进行而变化，属于稳定变形过程，适合于连续大批量的生产。形过程，适合于连续大批量的生产。1.轧制轧制 轧制是使金属坯料在两个旋转轧辊间的特定空间内产生轧制是使金属坯料在两个旋转轧辊间的特定空间内产生塑性变形，以获得一定截面形状材料的塑性成形方法。轧制塑性变形，以获得一定截面形状材料的塑性成形方法。轧制可分为纵轧、横轧和斜轧。利用轧制方法可生产出型材、板可分为纵轧、横轧和斜轧。利用轧制方法可生产出型材、板材和管材。材和管材。2.挤压挤压 在大截面坯料的后端施加一定的压力，使金属坯料通过在大截面坯料的后端施加一定的压力，使金属坯料通过一定形状和尺寸的模孔使其产生塑性变形，以获得符合模孔一定形状和尺寸的模孔使其产生塑性变形，以获得符合模孔截面形状的小截面坯料或零件的塑性加工方法。截面形状的小截面坯料或零件的塑性加工方法。挤压又分为正挤压、反挤压和复合挤压等。一次塑性加工的挤压又分为正挤压、反挤压和复合挤压等。一次塑性加工的挤压主要用来生产型材、管材等，其中铝型材的挤压近一、挤压主要用来生产型材、管材等，其中铝型材的挤压近一、二十以来得到迅速开展。二十以来得到迅速开展。一一次塑性加工一一次塑性加工23.拉拔拉拔 在金属坯料的前端施加一定的拉力，将金属坯在金属坯料的前端施加一定的拉力，将金属坯料通过一定形状、尺寸的模孔使其产生塑性变形，以料通过一定形状、尺寸的模孔使其产生塑性变形，以获得与模孔形状、尺寸相同的小截面材料的塑性成形获得与模孔形状、尺寸相同的小截面材料的塑性成形方法见图方法见图01c。用拉拔方法可以获得各种截面的。用拉拔方法可以获得各种截面的棒材、管材和线材。棒材、管材和线材。塑性成形的二次塑性加工是机械制造工业领域内生产零件或坯料的加塑性成形的二次塑性加工是机械制造工业领域内生产零件或坯料的加工方法。二次塑性加工时，除大型锻件采用铸锭为原材料直接锻打成工方法。二次塑性加工时，除大型锻件采用铸锭为原材料直接锻打成锻件外，一般都是以一次塑性加工获得的线、棒、管、板、型材为原锻件外，一般都是以一次塑性加工获得的线、棒、管、板、型材为原材料进行再次塑性成形。它包括板料成形和体积成形。材料进行再次塑性成形。它包括板料成形和体积成形。1.板料成形板料成形 板料成形又称为冲压，这种成形方法多在常温下进行，所以板料成形又称为冲压，这种成形方法多在常温下进行，所以又叫冷冲压或板料冲压。按其变形性质又可以进一步分为别离工序和又叫冷冲压或板料冲压。按其变形性质又可以进一步分为别离工序和成形工序。成形工序。别离工序是利用冲模在压力机外力的作用下，使板料别离出一定的形状和别离工序是利用冲模在压力机外力的作用下，使板料别离出一定的形状和尺寸的工件的冲压工序。它包括落料、冲孔、切断、切边、剖切等工尺寸的工件的冲压工序。它包括落料、冲孔、切断、切边、剖切等工序。序。成形工序是利用冲模在压力机外力的作用下，使板料产生塑性变形而得到成形工序是利用冲模在压力机外力的作用下，使板料产生塑性变形而得到要求的形状和尺寸的工件的冲压工序。它包括弯曲、拉深见图要求的形状和尺寸的工件的冲压工序。它包括弯曲、拉深见图01g、翻边、胀形、扩口、旋压等工序。、翻边、胀形、扩口、旋压等工序。2.体积成形体积成形 二次塑性加工的体积成形是利用锻压设备及工、模具，对金二次塑性加工的体积成形是利用锻压设备及工、模具，对金属坯料块料进行体积重新分配的塑性变形，得到所需形状、尺寸属坯料块料进行体积重新分配的塑性变形，得到所需形状、尺寸及性能的制件。它主要包括锻造、挤压两大类。及性能的制件。它主要包括锻造、挤压两大类。二二次塑性加工二二次塑性加工锻造 锻造通常分为自由锻造和模锻。自由锻见图01d一般是在锻锤或水压机上，利用简单的工具将金属锭或块料锻成所需形状和尺寸的加工方法。模锻是在模锻锤或热模锻压力机上利用模具来成形，又可以细分为开式模锻见图01e和闭式模锻见图01f。挤压 二次塑性加工的挤压主要用于挤压件的生产。因为挤压是在很强的三向压应力状态下的成形过程，因而允许采用很大的变形量。常温下的挤压叫冷挤压，冷挤压工艺具有优质精度高、强度高、高效、节材的优点，中、小型零件的冷挤压加工应用越来越广泛。三、塑性成形工艺与模具技术的开展趋势l1.塑性成形的基础理论已基本形成；l2.以有限元为核心的塑性成形数值仿真技术日趋成熟，为人们认识成形过程的本质规律提供了新途径；l3.CAD、CAM等技术的不断深入应用，使模具质量提高、制造周期下降；l4.新的成形方法不断出现并得到成功应用。塑性成形工艺及模具设计将沿着制件优质化、生产柔性化、塑性成形工艺及模具设计将沿着制件优质化、生产柔性化、工艺省力化，并不断改善劳动环境及模具的数字化设计与工艺省力化，并不断改善劳动环境及模具的数字化设计与制造技术等方面开展。制造技术等方面开展。l一制件优质化l二生产柔性化l三工艺省力化l四改善劳动环境一制件优质化一制件优质化l它表达在两个方面，一是毛坯的尺寸精化，二是生产高性能材料的制件。为了实现锻件精化，需相应地开展精密剪切、精密制坯、少无氧化加热等技术，并提高压力机的刚度及改善模具的结构等。也可以采用温锻成形，然后在工件尺寸精度要求高的部位采用冷整形工艺的有效措施。与此同时，为了提高锻件的性能和满足特殊要求，对一些新材料，特别是塑性差的特种材料的锻造是今后研究的方向之一。二生产柔性化二生产柔性化l其目的是适应品种多变的需要。要求换模时间短，设备能做尽可能多的运动方式多滑块多向滑动；操作系统尽可能采用CNC及PNC示教再现式控制。与此同时，应尽量采用“柔性高的生产工艺，尽量采用少模、小模、无模成形工艺，像带自动换工具系统的自动自由锻造机、多向锻造机、环形件辗环工艺等都是一些重要的开展方向。三工艺省力化三工艺省力化l变形力是体积成形的一大缺点，这不仅相应地增加设备重量，也增大了初投资。近年来，回转成形工艺辊锻、摆辗、楔横轧、径向锻造等得到了很大开展，这是由于回转成形是以连续局部成形代替整体同时成形，因而变形力大幅度下降。四改善劳动环境四改善劳动环境l锻造噪声大、震动大已成为公害，如何减震降噪已成为日益突出的问题。与此同时，为了减轻劳动强度，应逐步实现机械化，并尽量减少烟尘。五模具的数字化技术五模具的数字化技术l1.模具数字化设计技术l2.模具数字化加工技术l3.塑性成形与模具数字化分析技术l4.模具数字化制造中的资源管理四、本课程的任务l1掌握冲压工艺的基本类型及其特点，对冲裁、弯曲、拉掌握冲压工艺的基本类型及其特点，对冲裁、弯曲、拉深等主要工艺能熟练地进行工艺方案的制定、工艺分析计算深等主要工艺能熟练地进行工艺方案的制定、工艺分析计算及模具设计。了解其他板料成形工艺的基本设计要求及模具及模具设计。了解其他板料成形工艺的基本设计要求及模具结构。结构。l2掌握热锻工艺的基本类型及工艺规程、模锻工艺的制定掌握热锻工艺的基本类型及工艺规程、模锻工艺的制定及锻模的设计。熟悉各类型模锻设备上模锻的工艺特点及模及锻模的设计。熟悉各类型模锻设备上模锻的工艺特点及模具结构，了解特种模锻成形工艺方法。具结构，了解特种模锻成形工艺方法。l3掌握冷锻工艺的基本工序类型及变形机理，熟练掌握冷掌握冷锻工艺的基本工序类型及变形机理，熟练掌握冷挤压工艺方案的制定、工艺计算及模具设计。挤压工艺方案的制定、工艺计算及模具设计。l4掌握塑性成形工艺对设备的基本要求，能够合理选择塑掌握塑性成形工艺对设备的基本要求，能够合理选择塑性成形设备。性成形设备。2参考书目参考书目 李硕本，冲压工艺学，机械工业出版社，李硕本，冲压工艺学，机械工业出版社，1982 肖景容，冲压工艺学，机械工业出版社，肖景容，冲压工艺学，机械工业出版社，1990 冲压手册，冲压工艺与模具设计手册冲压手册，冲压工艺与模具设计手册 张志文，锻压工艺学，机械工业出版社，张志文，锻压工艺学，机械工业出版社，1988 吕炎，锻造工艺学，机械工业出版社，吕炎，锻造工艺学，机械工业出版社，1995 锻压工艺手册，锻造工艺与模具设计手册，机械设计手册锻压工艺手册，锻造工艺与模具设计手册，机械设计手册 洪深泽，挤压工艺及模具设计，机械工业出版社，洪深泽，挤压工艺及模具设计，机械工业出版社，1998 洪慎章，冷挤压实用技术，机械工业出版社，洪慎章，冷挤压实用技术，机械工业出版社，2005 压力加工，模具技术，锻压，塑性成形工程学报压力加工，模具技术，锻压，塑性成形工程学报l9、静夜四无邻，荒居旧业贫。4月-234月-23Tuesday,April 18,2023l10、雨中黄叶树，灯下白头人。09:24:3309:24:3309:244/18/2023 9:24:33 AMl11、以我独沈久，愧君相见频。4月-2309:24:3309:24Apr-2318-Apr-23l12、故人江海别，几度隔山川。09:24:3309:24:3309:24Tuesday,April 18,2023l13、乍见翻疑梦，相悲各问年。4月-234月-2309:24:3309:24:33April 18,2023l14、他乡生白发，旧国见青山。18 四月 20239:24:33 上午09:24:334月-23l15、比不了得就不比，得不到的就不要。四月 239:24 上午4月-2309:24April 18,2023l16、行动出成果，工作出财富。2023/4/18 9:24:3309:24:3318 April 2023l17、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。9:24:33 上午9:24 上午09:24:334月-23l9、没有失败，只有暂时停止成功！。4月-234月-23Tuesday,April 18,2023l10、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。09:24:3309:24:3309:244/18/2023 9:24:33 AMl11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。4月-2309:24:3309:24Apr-2318-Apr-23l12、世间成事，不求其绝对圆满，留一份缺乏，可得无限完美。09:24:3309:24:3309:24Tuesday,April 18,2023l13、不知香积寺，数里入云峰。4月-234月-2309:24:3309:24:33April 18,2023l14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。18 四月 20239:24:33 上午09:24:334月-23l15、楚塞三湘接，荆门九派通。四月 239:24 上午4月-2309:24April 18,2023l16、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。2023/4/18 9:24:3309:24:3318 April 2023l17、空山新雨后，天气晚来秋。9:24:33 上午9:24 上午09:24:334月-23l9、杨柳散和风，青山澹吾虑。4月-234月-23Tuesday,April 18,2023l10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。09:24:3309:24:3309:244/18/2023 9:24:33 AMl11、越是没有本领的就越加自命非凡。4月-2309:24:3309:24Apr-2318-Apr-23l12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。09:24:3309:24:3309:24Tuesday,April 18,2023l13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。4月-234月-2309:24:3309:24:33April 18,2023l14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。18 四月 20239:24:33 上午09:24:334月-23l15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。四月 239:24 上午4月-2309:24April 18,2023l16、业余生活要有意义，不要越轨。2023/4/18 9:24:3309:24:3318 April 2023l17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。9:24:33 上午9:24 上午09:24:334月-23MOMODA POWERPOINTLorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipiscing elit.Fusce id 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