材料成型技术基础 讲稿.docx

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1、材料成型型技术基基础讲稿稿39第一章 铸铸造概述铸造将液态态金属浇浇注到铸铸型型腔腔中，待待其冷却却凝固后后，获得得一定形形状的毛毛坯或零零件的方方法。铸造生产产的特点点：优点零件的的形状复复杂；工工艺灵活活；成本本较低。缺点机械性性能较低低；精度度低；效效率低；劳动条条件差。分类：砂型铸造造990%以以上特种铸造造铸件件性能较较好，精精度低，效率高高我国铸造造技术历历史悠久久，早在在三千多多年前，青铜器器已有应应用；二二千五百百年前，铸铁工工具已经经相当普普遍。泥泥型、金金属型和和失蜡型型是我国国创造的的三大铸铸造技术术。1-11 金金属的铸铸造性能能合金的铸铸造性能能是表示示合金铸铸造成型

2、型获得优优质铸件件的能力力。通常常用流动动性和收收缩性来来衡量。一、合金金的流动动性1、流动动性概念念流动性液态态合金的的充型能能力。流动性好好的合金金：易于浇注注出轮廓廓清晰、薄而复复杂的铸铸件；有利于非非金属夹夹杂物和和气体的的上浮和和排除；易于补缩缩及热裂裂纹的弥弥合。合金的流流动性是是以螺旋旋形流动动试样的的长度来来衡量。试样越越长，流流动性越越好。、影响响合金流流动性的的因素a、合金金性质方方面纯金属、共晶合合金流动动性好。（恒温温下结晶晶，凝固固层内表表面光滑滑）亚、过共共晶合金金流动性性差。 （在一一定温度度范围内内结晶，凝固层层内表面面粗糙不不平）b、铸型型和浇注注条件提高流动

3、动性的措措施：提高铸型型的透气气性，降降低导热热系数；确定合理理的浇注注温度；提高金属属液的压压头；浇注系统统结构简简单。C、铸件件结构铸件壁厚厚最小允允许壁厚厚二、合金金的收缩缩1、收缩缩的概念念收缩是铸铸件中的的缩孔、缩松、变形和和开裂等等缺陷产产生的原原因。收缩的三三个阶段段：液态收缩缩 形成缩缩孔、缩缩松（体体收缩率率）凝固收缩缩固态收缩缩 产生生变形和和裂纹（线收缩缩率）几种铁碳碳合金的的体积收收缩率合金种类类含碳量（%）浇注温度度（）液态收缩缩（%）凝固收缩缩（%）固态收缩缩（%）总体积收收缩（%）线收缩率率（%）碳素铸钢钢白口铸铁铁灰铸铁0.3553.03.51610014000

4、140001.62.43.53.04.00.17.8665.46.333.34.2212.44612112.996.97.881.3882.01.3552.00.81.002、铸件件的缩孔孔和缩松松缩孔的形形成：纯金属或或共晶成成分的合合金易形形成缩孔孔。缩松的形形成：结晶温度度范围大大的合金金易形成成缩松。缩孔和缩缩松的防防止：定向凝固固在铸铸件可能能出现缩缩孔的厚厚大部位位，通过过增设冒冒口或冷冷铁等工工艺措施施，使铸铸件上远远离冒口口的部位位先凝固固，尔后后是靠近近冒口的的部位凝凝固，冒冒口本身身最后凝凝固。结果使铸件件各个部部分的凝凝固收缩缩均能得得到液态态金属的的补充，而将缩缩孔转移

5、移到冒口口之中3、铸造造应力铸造内应应力有热热应力和和机械应应力，是是铸件产产生变形形和开裂裂的基本本原因。热应力的的形成热胀胀冷缩不不均衡机械应力力的形成成收缩缩受阻 减少和和消除应应力的措措施： 结构构上壁厚均均匀，圆圆角连接接，结构构对称。 工艺艺上同时凝凝固，去去应力退退火。同时凝固固和定向向凝固比比较定向凝固固用于于收缩大大或壁厚厚差距较较大，易易产生缩缩孔的合合金铸件件，如铸铸钢、铝铝硅合金金等。定定向凝固固补缩作作用好，铸件致致密，但但铸件成成本高，内应力力大。同时凝固固用于于凝固收收缩小的的灰铸铁铁。铸件内应应力小，工艺简简单，节节省金属属，组织织不致密密。4、铸件件的变形形对

6、于厚薄薄不均匀匀、截面面不对称称及具有有细长特特点的杆杆件类、板类及及轮类等等铸件，当残余余铸造应应力超过过铸件材材料的屈屈服强度度时，产产生翘曲曲变形。用反变形形法防止止箱体、床身导导轨的变变形。5、铸件件的裂纹纹铸钢件热热裂纹（改善型型芯的退退让性，大的型型芯制成成中空的的或内部部填以焦焦碳）轮形铸件件的冷裂裂（减少铸铸件应力力，降低低合金的的脆性）1-22 砂砂型铸造造一、砂型型铸造造造型方法法套筒的砂砂型铸造造过程：造型方法法：手工造型型单件件、小批批量生产产机器造型型中、小件大大批量生生产机器造芯芯中、小件大大批量生生产柔性造型型单元各种种形状与与批量生生产（一） 手工造型型手工造型

7、型方法和和特点造型方法法特点整模造型型整体模型型，分型型面为平平面分模造型型分开模型型，分型型面多是是平面活块造型型将模样上上有妨碍碍取摸的的部分做做成活动动的挖沙造型型造型时须须挖去阻阻碍取模模的型砂砂刮板造型型和铸件截截面形状状相适应应的板状状模样三箱造型型铸件两端端截面尺尺寸较大大，需要要三个沙沙箱（二）机机器造型型机器造型型是将填填砂、紧紧实和起起模等主主要工序序实现了了机械化化，并组组成生产产流水线线。机器器造型生生产率高高，铸型型质量好好，铸件件质量高高，适用用于中小小型铸件件的大批批量生产产。机器造型型方法：振压造造型、高高压造型型、抛砂砂造型。1、 振压造型型工作原原理a) 填

8、填砂b) 振实实c) 压实dd) 起起模2、 多触头高高压造型型3、 抛砂机（三）机机器造芯芯在大批量量生产中中，常用用型芯制制作设备备是射芯芯机和壳壳（吹）芯机。射芯机工工作原理理和壳（吹）芯芯制造原原理（四）柔柔性制造造单元柔性制造造单元通通过在造造型自动动线上加加设模板板库及模模板快换换机构等等，由计计算机集集中控制制模板的的调运与与更换、造型机机工作参参数、铸铸型质量量的检验验等。二、砂型型铸造工工艺设计计铸造工艺艺图包括括：铸件件的浇注注位置铸型分型型面铸造工艺艺参数支座的零零件图、铸造工工艺图、模样图图及合型型图（一）浇浇注位置置的选择择浇注位置置浇注注时铸件件在铸型型中的空空间位

9、置置。浇注位置置的选择择原则：铸件的重重要加工工面应朝朝下或位位于侧面面；铸件的大大平面应应朝下；面积较大大的薄壁壁部分置置于铸型型下部或或侧面；铸件厚大大部分应应放在上上部或侧侧面。（二）铸铸型分型型面的选选择三通的分分型方案案：四箱造型型、三箱箱造型、两箱造造型分型面的的选择原原则：便于起模模，使造造型工艺艺简化；尽量使铸铸件全部部或大部部置于同同一砂箱箱；尽量使型型腔及主主要型芯芯位于下下型。（三）工工艺参数数的确定定机械加工工余量和和最小铸铸出孔；起模斜度度；铸造收缩缩率；型芯头设设计。（四）浇浇、冒口口系统（五）铸铸造工艺艺设计的的一般程程序（五）铸铸造工艺艺设计的的一般程程序项目用

10、途设计程序序铸造工艺艺图 是制造造模样、模底板板、芯盒盒等工装装以及进进行生产产准备和和验收的的依据。1.产品品零件的的技术条条件和结结构工艺艺性分析析2.选择择造型方方法3.确定定分型面面和浇注注位置4.选用用工艺参参数5.设计计浇冒口口、冷铁铁等6.型芯芯设计铸件图 是铸件件验收和和机加工工夹具设设计的依依据。7.在完完成铸造造工艺图图的基础础上，画画出铸件件图铸型装配配图是生产准准备、合合型、检检验、工工艺调整整的依据据。8.在完完成砂箱箱设计后后画出铸造工艺艺卡片是生产管管理的重重要依据据。9.综合合整个设设计内容容（五）实实例分析析1、 气缸套方案，轴线处处于水平平位置，铸件易易产生

11、缺缺陷；用用分开模模两箱造造型，分分型面通通过圆柱柱面，有有飞边，易错箱箱。方案，轴线处处于垂直直位置，铸件是是顺序凝凝固；分分型面在在铸件一一端，毛毛刺易清清理，不不会错箱箱2、 支座方案，沿底版版中心分分型。轴轴孔下芯芯方便，但底版版上四个个凸台必必须采用用活块且且铸件在在上、下下箱各半半。方案，沿底面面分型，铸件全全部在下下箱，不不会产生生错箱，铸件易易清理。但轴孔孔内凸台台必须采采用活块块或下芯芯且轴孔孔难以铸铸出。3、 C61440车床床进给箱箱体方案，能铸出出轴孔，型芯稳稳定性好好。但基基准面朝朝上易产产生缺陷陷且型芯芯数量较较多，槽槽C妨碍碍起模需需用活块块或型芯芯。方案，从基准

12、准面分型型，铸件件大部分分在下型型，基准准面朝上上，轴孔孔难以铸铸出，且且凸台EE和槽CC妨碍起起模，需需用活块块或型芯芯。方案，铸件全全部置于于下型，基准面面朝下，铸件最最薄处在在铸型下下部。但但凸台EEA和槽槽C都需需用活块块或型芯芯，内型型芯稳定定性差。大批量生生产时选用用方案，单件、小小批量生生产时选用用方案或方案案。车床进给给箱体铸铸造工艺艺图1-33 铸铸件的结结构设计计铸件的结结构工艺艺性，是是指所设设计的零零件在满满足使用用性能的的前提下下，铸造造成形的的可行性性和经济济性，即即铸造成成形的难难易程度度。良好好的铸件件结构性性应与金金属的铸铸造性能能和铸造造工艺相相适应。大批量

13、生生产时，铸件的的结构应应便于采采用机器器造型；单件、小批量量生产时时，则应应使所设设计的铸铸件尽可可能适应应现有生生产条件件。一、合金金铸造性性能对铸铸件结构构的要求求（一）铸铸件的壁壁厚1、 铸件壁厚厚应合理理2、 铸件壁厚厚应均匀匀3、 致密铸件件应符合合顺序凝凝固原则则（二）壁壁的连接接1、 应有结构构圆角2、 应避免交交叉、锐锐角接头头3、 不同壁厚厚连接应应逐渐过过渡（三）避避免变形形和开裂裂的结构构1、 结构对称称2、 合理设置置加强肋肋3、 应有利于于自由收收缩二、铸造造工艺对对铸件结结构的要要求（一）铸铸件的外外形1、尽量量避免外外表面内内凹2、尽量量示分型型面为平平面3、尽

14、量量减少分分型面的的数量4、应具具有结构构斜度（二）铸铸件的内内腔1、 不用或少少用型芯芯和活块块2、 有利于型型芯的定定位、排排气和清清理三、组合合铸件 对于某某些大型型复杂铸铸件，在在生产条条件不允允许整体体铸造时时，可采采用组合合铸件。1-44 常常用铸件件的生产产一、铸铁铁件的生生产铸铁是含含碳量超超过2.11的的铁碳合合金。工工业用铸铸铁实际际上是以以Fe、C、SSi为主主要元素素的多元元合金。铸铁中碳碳的存在在形式： 渗渗碳体化合合状态 石石墨游离状状态铸铁分类类：白口口铸铁 灰灰铸铁（片状石石墨） 灰灰口铸铁铁 可锻铸铸铁（团团絮状石石墨） 麻麻口铸铁铁 球墨铸铸铁（球球状石墨墨

15、）（一）铸铸铁的石石墨化1、石墨墨化过程程石墨化铸铁铁中析出出石墨的的过程。石墨化形形式：缓缓慢冷却却时，LL(A) 石墨加热时，Fe3C石墨因此石墨墨是稳定定相，是是亚稳定定相。石墨是碳碳的一种种结晶形形态，具具有六方方晶格。原子呈呈层状排排列，同同一层面面上的碳碳原子呈呈共价键键，结合合力强；层与层层之间呈呈分子键键，结合合力弱。因此，石墨结结晶形态态常易发发展为片片状，强强度、硬硬度、塑塑性极低低。2、影响响石墨化化的因素素（1）化化学成分分碳和硅是是强烈促促进石墨墨化元素素。碳是是石墨的的基础，硅促进进石墨析析出（CC:2.73.66% , Si:1.112.55%）。碳和硅硅含量高高

16、时，石石墨量多多、尺寸寸大、铁铁素体多多，因此此强度、硬度低低。锰是微弱弱阻止石石墨化元元素，可可促进珠珠光体基基体形成成，提高高铸铁强强度和硬硬度(MMn : 0.411.2%)。硫硫和磷是是有害元元素（SS0.110.15%,P0.22）。碳当量：CE= CC + (Sii+P)/3 %CE=44.288% ，共晶成成分；CE44.288%，亚共晶晶成分；CE44.288% ，过共晶晶成分。（2）冷冷却速度度同一铸件件厚壁处处为灰口口组织，而薄壁壁处为白白口组织织，这说说明：缓缓慢冷却却有利于于石墨化化过程的的进行。可见，当当铁水的的碳当量量较高，结晶过过程中缓缓慢冷却却时，易易形成灰灰口

17、铸铁铁；相反反易形成成白口组组织（二）灰灰铸铁1、 灰铸铁的的组织和和性能特特点灰铸铁的的组织：铁素体灰灰铸铁铁素体+珠光体体灰铸铁铁珠光体灰灰铸铁、灰铸铁的的性能：（1） 机械性能能较差强度度低、塑塑性低、韧性低低且壁厚厚敏感；抗压强强度、硬硬度与相相同基体体碳钢相相近。（2） （2）其其它性能能耐磨性性好、减减震性好好、缺口口敏感性性小、铸铸造性能能和切削削加工性性能良好好。灰铸铁与与碳钢机机械性能能的比较较性能指标标抗拉强度度b (N/mmm2)延伸率(%)冲击韧性性k(JJ/cmm2)硬度(HBSS)铸造碳钢钢400650010225206601602300灰铸铁100350000.5

18、0514829882、灰铸铸铁的牌牌号与用用途HT2000表示灰灰铸铁，b2000N/mm22（壁厚厚增加，强度降降低）牌号基体组织织用途HT1000铁素体低负荷和和不重要要的零件件。如手手柄、盖盖板、重重锤等。HT1550铁素体+珠光体体受中等负负荷的零零件。如如机座、支架、箱体、带轮等等。HT2000珠光体受较大负负荷的重重要件。如汽缸缸、床身身、活塞塞、中等等压力阀阀体、齿齿轮箱、飞轮等等。3、灰铸铸铁的孕孕育处理理孕育铸铁铁：HTT2500、HT3300、H3550T 孕育处处理：降降低碳、硅含量量，以提提高铸铁铁的强度度；浇注前向向铁水中中加入少少量的孕孕育剂（75%硅铁），可以以细

19、化组组织，促促进石墨墨化。孕育铸铁铁的特点点：强度度较高，冷却速速度对其其组织和和性能的的影响甚甚小。特特别适合合生产厚厚大铸件件如重型型机床、压力机机床身、高压液液压件、活塞环环、齿轮轮、凸轮轮等。（三）球球墨铸铁铁球墨铸铁铁是在浇浇注前往往铁水中中加少量量的球化化剂和孕孕育剂，获得具具有球状状石墨的的铸铁。1、 球墨铸铁铁的组织织和性能能球墨铸铁铁的组织织：铁素体球球铁铁素体+珠光体体球铁珠光体球球铁2、球墨墨铸铁的的牌号与与用途QT5000-77表表示球墨墨铸铁，b5000N/mm2, 7 %牌号基体组织织用途QT4550-110铁素体农机具零零件、中中低压阀阀门、输输气管道道。QT60

20、00-33铁素体+珠光体体负荷大、受力复复杂的零零件。如如汽车、拖拉机机曲轴，连杆，凸轮轴轴，蜗杆杆机床蜗蜗杆、蜗蜗轮，轧轧钢机轧轧辊、大大齿轮。QT7000-22珠光体QT8000-22珠光体高强度齿齿轮。3、球墨墨铸铁的的生产特特点（1） 严格控制制化学成成分（CC、Sii较高，Mn、P、SS较低）（2） 较高的出出铁温度度（14400-14220）（3） 球化处理理（获得得球状石石墨）（4） 孕育处理理（促进进石墨化化，细化化均匀组组织）（5） 热处理退火铁素体体+球状状石墨 QTT4000-188, 正火索氏体体+球状状石墨 QTT6000-3,调质回火索索氏体+球状石石墨 QTT80

21、00-2等温淬火火下贝贝氏体+球状石石墨 QT9900-24、球墨墨铸铁铸铸造工艺艺特点（1）流流动性比比灰铸铁铁差（2）收收缩较灰灰铸铁大大球墨铸铁铁件多应应用冒口口和冷铁铁，采用用定向凝凝固原则则。在铸铸型刚度度很好的的条件下下，也可可采用同同时凝固固原则不不用冒口口或用小小冒口。（四）铸铸铁的熔熔炼冲天炉的的熔炼过过程冲天炉的的燃料为为焦碳；金属炉炉料有：铸造生生铁锭、回炉料料、废钢钢、铁合合金；熔熔剂为石石灰石和和氟石。在冲天炉炉熔炼过过程中，高炉炉炉气不断断上升，炉料不不断下降降：底焦焦燃烧；金属炉炉料被预预热、熔熔化和过过热；冶冶金反应应使铁水水发生变变化。二、铸钢钢件的生生产铸钢

22、的应应用仅次次于铸铁铁，其产产量占铸铸件总产产量的115%。铸钢的的主要优优点是力力学性能能高，特特别是塑塑性和韧韧性比铸铸铁高得得多，焊焊接性能能良好，适于铸铸焊联合合工艺制制造重型型机械。但铸造造性能、减震性性和缺口口敏感性性都比铸铸铁差。铸钢主要要用于制制造承受受重载荷荷及冲击击载荷的的零件，如铁路路车辆上上的摇枕枕、侧架架、车轮轮及车钩钩，重型型水压机机横梁，大型轧轧钢机机机架、齿齿轮等。常用铸钢钢：碳素素铸钢、低合金金铸钢、高合金金铸钢。1、铸钢钢的铸造造工艺特特点铸钢的铸铸造性能能差，铸铸造工艺艺复杂：（1）对对砂型性性能如强强度、耐耐火度和和透气性性要求更更高。（2）工工艺上大大

23、都采用用定向凝凝固原则则（3）必必须严格格掌握浇浇注温度度2、铸钢钢的热处处理为了细化化晶粒，改善组组织，消消除铸造造内应力力，提高高性能，铸钢件件必须进进行退火火和正火火处理。3、铸钢钢的熔炼炼电弧炉炼炼钢：钢液质量量高，熔熔炼速度度快，温温度容易易控制。炼钢的的金属材材料主要要是废钢钢、生铁铁和铁合合金。其其它材料料有造渣渣材料、氧化剂剂、还原原剂和增增碳剂等等。感应电炉炉炼钢感应电炉炉是利用用感应线线圈中交交流电的的感应作作用，使使坩埚内内的金属属炉料（及钢液液）产生生感应电电流，而而发出热热量，使使炉料熔熔化的。（感应应电炉的的优点是是加热速速度快，热量散散失小；缺点是是炉渣温温度较低

24、低，不能能发挥炉炉渣在冶冶炼过程程中的作作用。）1-55 特特种铸造造特种铸造造的分类类：熔模铸造造、金属属型铸造造、压力力铸造、低压铸铸造、离离心铸造造特种铸造造特点（与砂型型铸造相相比）：1、 铸件精度度和表面面质量高高、铸件件内在性性能好；2、 原材料消消耗低、工作环环境好等等优点；3、 铸件的结结构、形形状、尺尺寸、重重量、材材料种类类往往受受到一定定限制。一、熔模模铸造熔模铸造造是在易易熔模样样表面包包覆若干干层耐火火材料，待其硬硬化后，将模样样熔去制制成中空空型壳，经浇注注而获得得铸件的的成形方方法。熔模铸造造工艺过过程：制造熔模模、制模模组、上上涂料（及撒砂砂）、脱脱模、焙焙烧、

25、浇浇注、落落砂、切切浇口。特点：1、 铸件的形形状复杂杂、精度度和表面面质量较较高（IT111113,RRa1.6112.55）；2、 合金种类类不受限限制，钢钢铁及有有色金属属均可适适用；3、 生产批量量不受限限制；4、 工艺过程程较复杂杂，生产产周期长长，成本本高铸件件尺寸不不能太大大；应用：熔模铸造造是一种种少、无无切削的的先进精精密成形形工艺，最适合合25kkg以下下的高熔熔点、难难加工合合金铸件件的批量量生产。如汽轮轮机叶片片、泵轮轮、复杂杂刀具、汽车上上小型精精密铸件件。二、金属属型铸造造金属型铸铸造是在在重力作作用下将将液态金金属浇入入金属铸铸型的成成形方法法。金属型的的结构可可

26、分为：水平分分型式、垂直分分型式及及复合分分型式等等。铸造铝活活塞的金金属型及及金属型型芯优点：1、一型型多铸，生产效效率高2、铸件件尺寸精精度高，表面质质量好 (ITT1214, Raa6.33122.5)3、铸件件冷却快快，组织织致密，机械性性能好应用：金属型铸铸造主要要用于铜铜、铝、镁等有有色金属属铸件的的大批量量生产。如内燃燃机活塞塞、汽缸缸盖、油油泵壳体体、轴瓦瓦、轴套套等。三、压力力铸造压力铸造造是将液液态金属属在高压压作用下下快速压压入金属属铸型中中，并在在压力下下结晶，以获得得铸件的的方法。压铸工艺艺过程：注入金金属 压铸铸 抽芯 顶出出铸件压力铸造造的特点点：1、 铸件的尺尺

27、寸精度度高（IIT812,Ra33.20.44）2、 铸件的强强度和表表面硬度度都较高高3、 生产效率率高（一一般为5501150次次/小时时）4、 铸件表皮皮下有气气孔，不不能多余余量加工工和热处处理5、设备备投资大大，压铸铸型制造造成本高高，适宜宜大量生生产应用：压力铸造造主要用用于铝合合金、锌锌合金和和铜合金金铸件。压铸件件广泛应应用与汽汽车、仪仪器仪表表、计算算机、医医疗器械械等制造造业，如如发动机机汽缸体体、汽缸缸盖、仪仪表和照照相机的的壳体与与支架、管接头头、齿轮轮等。四、低压压铸造低压铸造造工艺过过程： 合型压铸取出铸铸件低压铸造造的特点点：1、 浇注时的的压力和和速度可可以调节

28、节2、 采用底注注式冲型型，金属属液冲型型平稳3、 铸件在压压力下结结晶，铸铸件组织织致密、轮廓清清晰，机机械性能能高4、浇注注系统简简单，金金属利用用率可达达90%以上。应用：低压铸造造目前广广泛应用用于铝合合金铸件件的生产产，如汽汽车发动动机缸体体、缸盖盖、活塞塞、叶轮轮等形状状复杂的的薄壁铸铸件。五、离心心铸造离心铸造造是将金金属液浇浇入旋转转的铸型型中，使使其在离离心力作作用下成成形并凝凝固的铸铸造方法法。图示：卧卧式离心心铸造机机、铸铁铁管的离离心铸造造、离心心铸造离心铸造造的特点点：1、 铸件组织织致密，机械性性能好2、 不用型芯芯和浇注注系统，简化生生产，节节约金属属3、 金属液

29、的的充型能能力强，便于流流动性差差的合金金及薄壁壁铸件4、 便于制造造双金属属结构5、铸件件易产生生偏析，内孔不不准确且且内表面面粗糙应用：离心铸造造是铸铁铁管、气气缸套、铜套、双金属属轴承的的主要生生产方法法，铸件件最大可可达十多多吨。此此外，在在耐热钢钢辊道、特殊钢钢的无缝缝管坯、造纸机机干燥滚滚筒等生生产中得得到应用用。 第二章 锻压第一节概概述锻压借助外外力的作作用，使使金属坯坯料产生生塑性变变形，从从而获得得具有一一定形状状、尺寸寸和性能能的锻压压件。塑性变形形金属坯料料 锻锻压件一、锻压压加工方方法加工方法法：自由由锻、模模锻、板板料冲压压、挤压压、拉拔拔、轧锻锻二、锻压压加工特特

30、点优点：1、能改改善金属属的组织织，提高高金属的的机械性性能；2、提高高材料的的利用率率和经济济效益（节省材材料和切切削加工工工时）；3、具有有较高的的劳动生生产率。缺点：1、不能能获得形形状复杂杂的锻件件；2、初次次投资费费用高（设备、工模具具、厂房房）；3、生产产现场劳劳动条件件差。应用：轧制、挤挤压、拉拉拔金属型型材、板板材、钢钢材、线线材等；自由锻、模锻承受受重载的的机械零零件，如如机器主主轴、重重要齿轮轮、炮管管、枪管管等；板料冲压压汽车车制造、电器、仪表及及日用品品。第二节 金属塑塑性变形形一、金属属塑性变变形实质质问题：金金属材料料为什么么能产生生塑性变变形？塑塑性变形形的实质质

31、？金属晶晶体单晶体体（理想想金属）多晶晶体（实实际金属属）1、单晶晶体的塑塑性变形形主要方式式滑移移变形单晶体的的塑性变变形过程程：未变形弹性变变形弹、塑塑性变形形塑性变变形后滑移变形形实质：晶体的一一部分相相对另一一部分的的移动是是位错在在切应力力作用下下沿滑移移面的运运动。2、多晶晶体的塑塑性变形形晶内变形形晶粒粒内部的的滑移变变形晶间变形形晶粒粒间的移移动和转转动晶粒位向向与受力力变形关关系：通过塑性性变形硬位位向软位向向软位位向硬位向向二、塑性性变形对对金属组组织和性性能的影影响将拉伸试试样拉断断后，发发现其性性能变化化，缩颈颈处更明明显；铝铝丝反复复弯折后后，很快快脆断。1、冷变变形

32、强化化（加工工硬化）冷变形强强化金属材材料在冷冷塑性变变形时，其强度度、硬度度升高，而塑性性、韧性性下降的的现象（变形量量增加，强化效效果更明明显）。产生原因因：滑移移面上产产生了微微小碎晶晶，晶格格畸变。（内应应力）加工硬化化的应用用：提高高强度、使变形形均匀、提高安安全性。2、回复复和再结结晶回复保持加加工硬化化，消除除内应力力。如冷冷卷弹簧簧进行去去应力退退火。再结晶消除除加工硬硬化，提提高塑性性。在结晶速速度取决决于加热热温度和和变形程程度。在结晶是是一个形形核、长长大过程程。3、冷变变形和热热变形冷变形 再结晶晶温度以以下的塑性性变形。热变形 再结晶晶温度以以上的塑性性变形。冷变形加

33、工工硬化冲压压、冷弯弯、冷挤挤、冷轧轧塑性性材料热变形加工工硬化+再结晶晶锻造造、热挤挤、轧制制变形形量大，易氧化化4、锻造造比和锻锻造流线线锻造比变形形程度的的大小。镦粗：yy = H0/ H拔长：yy = F0/ F 金属属材料组织紧紧密晶粒粒细化形成锻锻造流线线（各向向异性）流线的的纵向性性能高于于横向流线的合合理分布布流线与工工件最大大拉应力力方向一一致，与与切应力力、冲击击方向垂垂直；沿工件外外轮廓连连续分布布。三、金属属的锻造造性能金属锻造造性能塑性性、变形形抗力塑性越好好，变形形抗力越越小，金金属的锻锻造性能能越好。影响因素素：金属的本本质 化学学成分、金属的的组织状状态变形条件

34、件 变形形温度、变形速速度、应应力状态态、表面面质量第三节自自由锻自由锻利用用冲击力力或压力力使加热热好的金金属在上上、下抵抵铁之间间产生变变形。（除部分分接触表表面外，都是自自由表面面，变形形不受限限制。）自由锻特特点：1、工具具简单，不需造造价昂贵贵的模具具2、可以以锻造各各种重量量的锻件件，对于于大型锻锻件几乎乎是唯一一的锻造造方法3、自由由锻所需需设备的的吨位较较小4、锻件件的尺寸寸精度低低，加工工余量大大5、锻件件形状简简单，生生产率低低，劳动动强度大大自由锻应应用单件和和小批量量生产。一、自由由锻设备备分类：手手工自由由锻铁砧、锻造工工具（生生产小型型锻件、效率低低）机器自由由锻空

35、气锤锤、蒸气气-空气锤锤、水压压机自由锻设设备吨位（TT）锻件质量量作用力动力空气锤0.0551100 kg冲击力电动机蒸气-空空气锤0.5515000 kgg冲击力蒸气或压压缩空气气0.440.9MPPa(449个个大气压压)水压机50015000013000T静压力高压水20MPPa(2200个个大气压压)水压机变变形量大大，锻造造深度大大，内部部质量好好，没有有振动、噪音小小。二、自由由锻的工工序基本工序序：镦粗粗、拔长长、冲孔孔、弯曲曲、错移移、扭转转；辅助工序序：倒棱棱、压肩肩等；精整工序序：修整整鼓形、平整端端面、校校直弯曲曲。三、自由由锻工艺艺规程的的制订1、绘制制锻件图图锻件图

36、 = 零件图图+加工余余量、锻锻件公差差和余块块2、坯料料的质量量及尺寸寸计算坯料的质质量：GG 坯料料= G 锻锻件+ G 烧烧损+ G 切切头+ G 芯芯子（轴类零零件G 切头头； 盘盘盖类零零件G 芯子子）坯料的尺尺寸锻件的的锻造比比（轧材: y 1.3钢锭锭: yy = 2.555）采用用的变形形方式（镦粗(防弯):H/DD2.5）3、确定定变形工工工步a.齿轮轮坯自由由锻工艺艺过程：下料镦镦粗垫环局局部镦粗粗冲孔冲子扩扩孔修整b.半轴轴自由锻锻工艺过过程锻出头部部拔长拔长及及修整台台阶拔长并并留出台台阶锻出凹凹挡及拔拔长端部部并修整整4、制订订工艺规规程举例例 (pp83)四、自由由

37、锻零件件的结构构工艺性性1、尽量量避免锥锥面或斜斜面2、避免免圆柱与与圆柱面面相交3、避免免椭圆形形、工字字型或其其它非规规则形状状截面及及非规则则外形4、避免免肋板和和凸台第四节 模锻锻模锻将加热热后的坯坯料放在在模膛内内受压变变形而获获得锻件件的一种种加工方方法。特点：1、尺寸寸精度高高；2、锻件件形状复复杂；3、操作作简单，生产效效率高；4、流线线完整、性能好好。应用：中、小型型锻件的的成批和和大量生生产（为为什么？）一、模锻锻设备模锻设备备锻造力性性质锻件精度度生产率模锻锤冲击力较低较低曲柄压力力机压力较高较高平锻机压力较高较高摩擦压力力机冲击力压力较高较低1、模锻锻锤可以镦粗粗、拔长

38、长、滚挤挤、弯曲曲、成形形、预锻锻、终锻锻。2、曲柄柄压力机机行程不能能调节；不能拔拔长和滚滚挤；每每个变形形工步在在一次行行程中完完成。3、平锻锻机4、摩擦擦压锻机机螺杆与滑滑块非刚刚性连接接，承受受偏心能能力差；滑块行程程、打击击能量可可自动调调节。二、锤上上模锻工工艺1、模锻锻的变形形工步和和模锻模模膛变形工步步制坯坯工步（制坯模模膛）初步步成形模锻锻工步（模锻模模膛）最终终成形弯曲连杆杆的多模模膛锻模模2、模锻锻件图的的制订模锻件图图是制订订变形工工艺、设设计锻模模、计算算坯料和和检验锻锻件的依依据。模锻件图图包括的的内容：选定分模模面；确定加工工余量和和锻造公公差（加加工表面面）；模

39、锻斜度度；圆角半径径；冲孔连皮皮。选定分模模面的原原则：能从模膛膛中顺利利取出；金属易于于充满模模膛；简化模具具制造；能及时发发现错模模；减少余块块节约金金属。3、变形形工步的的确定短轴类锻锻件：（齿轮坯坯）镦粗制制坯和终终锻成形形。长轴类锻锻件：（弯曲连连杆）拔长长、滚挤挤、弯曲曲制坯和和预锻、终锻成成形。三、模锻锻件的结结构工艺艺性1、 应具有合合理的分分型面；2、锻件件上与分分型面垂垂直的非非加工表表面应设设计有结结构斜度度；3、在满满足使用用要求的的前提下下，锻件件形状应应力求简简化；4、应尽尽量避免免窄沟、深槽和和深孔、多孔结结构；5、可采采用锻-焊组合合工艺，简化模模锻工艺艺。问题

40、：小小型锻件件的中、小批量量生产应应采用自自由锻还还是模锻锻？答案：胎胎膜锻四、胎膜膜锻胎膜锻在自自由锻设设备上使使用非固固定模具具（胎膜膜）生产产模锻件件的方法法。特点：与自由锻锻相比：生产率率高，精精度高（余量小小），与模锻相相比：成成本低（设备、模具）。第五节板板料冲压压板料冲压压：金属板料料产生分离离、变形形冲压件件冲床冲压设设备冲模冲压工工具（分分上模和和下模）基本工序序：冲裁裁、弯曲曲、拉深深和成形形板料冲压压的特点点：1、可冲冲压形状状复杂的的零件，废料少少；2、冲件件尺寸精精度高，质量稳稳定，互互换性好好；3、质量量轻、强强度高、刚性好好；4、操作作简单，生产率率高；5、板料料

41、必须具具备足够够的塑性性，冲模模制造复复杂、费费用高。板料冲压压的应用用：飞机机、汽车车、电机机、仪器器、仪表表等一、冲裁裁冲裁板料沿沿封闭轮轮廓分离离的工序序。（落落料和冲冲孔）冲孔和落落料相同同：模具具结构；坯料变形形过程。1、冲裁裁过程及及受力分分析冲裁区塌角角、光亮亮带、剪剪裂带、毛刺。（各部分分的尺寸寸比例与与材料的的性质、板厚、模具结结构等条条件有关关。）2、冲裁裁件的形形状和尺尺寸1）冲裁裁件形状状尽量简简化，便便于模具具加工、热处理理；2）应考考虑排样样，节省省材料。3、模具具的尺寸寸冲孔：DD凸= DD孔, D凹= DD凸+ 22Z落料：DD凹= DD落料, D凸凸= DD凹- 22Z模具间隙隙 ZZ = (0.050.225) tt 板料