《塑性成形理论》PPT课件.ppt

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1、本章重点本章重点金属塑性成形的理论；金属塑性成形的理论；掌握常用掌握常用金属的塑性成金属的塑性成形形工艺工艺；掌握掌握薄板冲压成形工艺。薄板冲压成形工艺。第三篇第三篇 金属塑性成形金属塑性成形 本章内容本章内容n金属塑性成形概述n金属的塑性变形（塑性成形理论）n锻造工艺n板料冲压n锻造及冲压零件的结构工艺性n塑性成形新工艺简介 又称为压力加工。又称为压力加工。金属坯料外力塑性变形产生改变形状改变尺寸改善性能达到毛坯零件得到一、金属塑性成形（压力加工）一、金属塑性成形（压力加工）概概 述述 5模型锻造二、塑性成形的基本生产方式二、塑性成形的基本生产方式 1轧制 2挤压3拉拔4自由锻造6板料冲压（

2、1 1）轧制：）轧制：金属坯料在金属坯料在2 2个回转棍之间受压变形个回转棍之间受压变形轧制产品截面形状轧钢机n轧制钢材的设备称为轧钢机。轧钢机由轧辊、组装轧辊用的机架、使上下轧辊旋转的齿轮变速箱、电动机等部分组成，此外还有连接用的中间接轴和联轴节等部件。轧钢机轧钢机（2 2）挤压）挤压 使金属坯料从挤使金属坯料从挤压模孔挤出而成形压模孔挤出而成形为各种型材、管材、为各种型材、管材、零件等。零件等。挤压的方法：正挤挤压的方法：正挤压、反挤压、复合压、反挤压、复合挤压、径向挤压挤压、径向挤压 （3 3）拉拔）拉拔 将金属坯料从拉模的模孔中拉出而成形为各种线将金属坯料从拉模的模孔中拉出而成形为各种

3、线材、薄壁管材、特殊截面型材等材、薄壁管材、特殊截面型材等上砥铁下砥铁坯料（4 4）锻造）锻造 将金属坯料置于上下将金属坯料置于上下砧或锻模内，用冲击力或砧或锻模内，用冲击力或压力使金属成形为各种型压力使金属成形为各种型材和锻件等材和锻件等 锻造的种类有：锻造的种类有：自由锻、模锻、胎模锻自由锻、模锻、胎模锻 （4 4）冲压）冲压 利用冲模将金属板料切离或变形为各种冲压件。利用冲模将金属板料切离或变形为各种冲压件。1 1）零件大小不受限制；）零件大小不受限制；2 2）生产批量不受限制。）生产批量不受限制。三、塑性成形（压力加工）的特点三、塑性成形（压力加工）的特点1 1力学性能高力学性能高1

4、1）组织致密；）组织致密；2 2）晶粒细化；）晶粒细化；3 3）压合铸造缺陷；）压合铸造缺陷；4 4）使纤维组织合理分布。）使纤维组织合理分布。2 2节约材料节约材料1 1）力学性能高，承载能力提高；）力学性能高，承载能力提高；2 2）减少零件制造中的金属消耗（与切削加工相比）。）减少零件制造中的金属消耗（与切削加工相比）。3 3生产率高生产率高4 4适用范围广适用范围广1 1 金属的塑性成形原理金属的塑性成形原理 各各种种压压力力加加工工方方法法，都都是是通通过过对对金金属属材材料料施施加加外外力力，使使之之产产生生塑塑性性变变形形来来实实现现的的。单单晶晶体体的的塑性变形形式主要有滑移和孪

5、晶两种。塑性变形形式主要有滑移和孪晶两种。第一章第一章 金属塑性成形工艺基础金属塑性成形工艺基础 一、金属塑性变形的实质一、金属塑性变形的实质1.1.单晶体的塑性变形单晶体的塑性变形1 1）滑移：）滑移：晶体的一部分相对一部分沿一定的晶面发生相对滑动。2 2）孪晶：）孪晶：晶体的一部分相对一部分沿一定的晶面发生相对转动。2.2.多晶体的塑性变形多晶体的塑性变形晶内变形晶间变形滑移孪晶滑动转动多晶体塑性变形的实质：晶粒内部发生滑移和孪晶；同时晶粒之间发生滑移和转动。二、塑性变形后金属的组织和性能二、塑性变形后金属的组织和性能1.1.冷变形及其影响冷变形及其影响1 1）组织变化的特征：）组织变化的

6、特征：晶粒沿变形最大方向伸长；晶格与晶粒均发生畸变；晶粒间产生碎晶。2 2）性能变化的特征：）性能变化的特征：加工硬化加工硬化：随着变形程度的增加，其强度和硬度不断提高，塑性和韧性不断下降。有利：强化金属材料不利：进一步的塑性变形带来困难2.2.回复回复 即将冷成形后的金属加热至一定温度后，使原子恢复到即将冷成形后的金属加热至一定温度后，使原子恢复到平衡位置，晶内残余应力大大减小的现象。平衡位置，晶内残余应力大大减小的现象。生产中常利用回复消生产中常利用回复消除加工硬化后工件的残余内应力。除加工硬化后工件的残余内应力。T T回回 =（0.250.30.250.3）T T熔熔3.3.再结晶再结晶

7、即塑性变形后金属被拉长的晶粒重新生核、结晶，变即塑性变形后金属被拉长的晶粒重新生核、结晶，变为等轴晶粒的现象。为等轴晶粒的现象。T T再再 =（0.350.40.350.4）T T熔熔T再冷变形冷变形热变形热变形以上以上以下以下(K)(K)4.4.热变形及其影响热变形及其影响1 1）不产生加工硬化）不产生加工硬化2 2）使组织得到改善，提高了力学性能）使组织得到改善，提高了力学性能 细化晶粒；压合了铸造缺陷；3 3）形成纤维组织）形成纤维组织 组织致密。5.5.纤维组织纤维组织（1）在平行于纤维组织的方向上：材料的抗拉强度提高（2）在垂直于纤维组织的方向上：材料的抗剪强度提高 2 2 金属塑性

8、成形工艺基础金属塑性成形工艺基础一、金属的可锻性一、金属的可锻性是金属材料在压力加工时成形的难易程度。1.1.可锻性的衡量指标可锻性的衡量指标1 1）塑性：）塑性：2 2）变形抗力：）变形抗力：材料的塑性越好，其可锻性越好。材料的变形抗力越小，其可锻性越好。2.2.影响可锻性的因素影响可锻性的因素1 1）金属的本质）金属的本质化学成分：Me越低，材料的可锻性越好。组织状态：纯金属和固溶体具有良好的可锻性。2 2）变形条件）变形条件变形温度：应力状态：变形速度：塑性、变形抗力塑性变形抗力T温越高，材料的可锻性越好。V变越小，材料的可锻性越好。三向压应力塑性最好、变形抗力最大。三向拉应力塑性最差三

9、、金属的变形规律三、金属的变形规律1.1.体积不变定律体积不变定律2.2.最小阻力定律最小阻力定律二、锻造温度范围二、锻造温度范围始锻温度：终锻温度：过热、过烧 缺陷加工硬化45:1200 8001.体积不变条件（定律）体积不变条件（定律）：由于塑性变形时金属密度变化很小，所以可以认为变形前后由于塑性变形时金属密度变化很小，所以可以认为变形前后的体积相等实际上在变形中有微小变化。气孔、缩松被的体积相等实际上在变形中有微小变化。气孔、缩松被压合；氧化及耗损等。压合；氧化及耗损等。运运用用此此定定律律，便便于于估估算算坯坯料料体体积积、质质量量及及坯坯料料在在各各工工序序中中的尺寸；的尺寸；2.最

10、小阻力定律最小阻力定律 Least ResistanceLeast Resistance n在变形过程中，如果金属质点有可能向各个不同在变形过程中，如果金属质点有可能向各个不同方向移动，则每一质点将沿着阻力最小方向移动方向移动，则每一质点将沿着阻力最小方向移动。n质点流动阻力最小方向是通过该质点指向金属变形部质点流动阻力最小方向是通过该质点指向金属变形部分周边的法线方向。分周边的法线方向。n应用：应用：n确定金属变形中质点的移动方向确定金属变形中质点的移动方向n控制金属坯料变形的流动方位控制金属坯料变形的流动方位n降低能耗，提高生产率。降低能耗，提高生产率。何谓塑性变形？何谓塑性变形？塑性变形

11、的实质是塑性变形的实质是什么？什么？铅在铅在20 C，钨在1100C 时的塑性变形各属于哪种变形？为什么？铅的熔点327C，钨的熔点3380C 纤维组织是怎样形成的？它对材料纤维组织是怎样形成的？它对材料的力学性能有何影响？的力学性能有何影响？试分析用棒料切削加工成形和用棒试分析用棒料切削加工成形和用棒料冷镦成形制造六角螺拴的力学性料冷镦成形制造六角螺拴的力学性能有何不同？能有何不同？第二章第二章 金属的塑性成形方法金属的塑性成形方法2-1 自由锻造一、自由锻设备一、自由锻设备锻锤压力机空气锤蒸汽空气锤水压机油压机65750Kg 40Kg以下以下630Kg5T 1.5T以下以下落下部分总重量=

12、活塞+锤头+锤杆滑块运动到下始点时所产生的最大压力锻锤吨位=压力机吨位=液压机n液压机产生静压力使金属坯料变形。n目前大型水压机可达万吨以上，能锻造300吨的锻件。由于静压力作用时间长，容易达到较大的锻透深度，故液压机锻造可获得整个断面为细晶粒组织的锻件。液压机是大型锻件的唯一成形设备，大型先进液压机的生产常标志着一个国家工业技术水平发达的程度。另外，液压机工作平稳，金属变形过程中无振动，噪音小，劳动条件较好。但液压机设备庞大、造价高。中国二重中国二重 16000吨吨 世界最大的世界最大的1.65万吨自由锻造油压机万吨自由锻造油压机 上海重型机器厂上海重型机器厂 自由锻优点：1.使用的工具简单

13、，通用2.生产准备周期短，灵活性大，所以使用范围广，特别适用于单件或小批量生产3.自由锻是大型件唯一的锻造方法自由锻缺点：1.生产效率低，对工人的技艺要求高，劳动强度大2.锻件精度差，后期机械加工量大二、自由锻基本工序二、自由锻基本工序工序 基本工序，辅助工序和修整工序1.1.基本工序：是金属坯料实现较大变形以获得铸件所基本工序：是金属坯料实现较大变形以获得铸件所需的基本形状和尺寸的工序需的基本形状和尺寸的工序 包括包括-镦粗，拔长，冲孔，镦粗，拔长，冲孔，弯曲，扭转和错移等。弯曲，扭转和错移等。2.2.辅助工序：是为基本工序操作方便而进行的预先变辅助工序：是为基本工序操作方便而进行的预先变形

14、工序。如压钳口，压钢锭棱边，切肩等。形工序。如压钳口，压钢锭棱边，切肩等。3.3.修整工序：是用以减少锻件表面缺陷的工序。修整工序：是用以减少锻件表面缺陷的工序。二、自由锻基本工序二、自由锻基本工序基本工序 完成锻件基本变形和成形的工序。H，S S使坯料的高度减小，横截面积增大使坯料的高度减小，横截面积增大3.3.冲孔：冲孔：4.4.弯曲：弯曲：1.1.礅粗：礅粗：2.2.拔长：拔长：，S SL L使坯料的横截面积减小，长度增大使坯料的横截面积减小，长度增大在坯料上冲出通孔或是盲孔在坯料上冲出通孔或是盲孔可取断面比锻件稍大的坯料，先拔长不可取断面比锻件稍大的坯料，先拔长不弯曲的部分到锻件所要求

15、的断面积，然弯曲的部分到锻件所要求的断面积，然后弯曲成形后弯曲成形5.5.扭转，扭转，6 6.切割，切割，7.7.位移，位移，8.8.锻焊锻焊：三、自由锻工艺规程的制定三、自由锻工艺规程的制定1.1.锻件图的绘制锻件图的绘制1 1）机械加工余量）机械加工余量2 2）公差）公差3 3）敷料）敷料2.2.坯料重量和尺寸的计算坯料重量和尺寸的计算G坯坯=（1+k）G锻锻G坯坯=G锻锻+G料头料头+G芯料芯料+G烧烧损损K 消耗系数（1/31/4）余量1.25H/D2.5D为直径（mm)，H为高度(mm)4.4.锻造工序的选择锻造工序的选择轴、杆类零件：镦粗、拔长盘类、环类零件：镦粗（拔长及镦粗）、冲

16、孔（芯轴上扩孔）筒类零件：镦粗、冲孔、在芯轴上拔长3.3.选择标准的坯料选择标准的坯料镦粗防弯控制条件，薄盘夹持控制条件镦粗防弯控制条件，薄盘夹持控制条件5.5.锻造设备的选择锻造设备的选择6.6.确定坯料加热，冷却和热处理确定坯料加热，冷却和热处理 8.8.填写工艺卡填写工艺卡四、自由锻件结构工艺性四、自由锻件结构工艺性1.1.避免斜面和锥度避免斜面和锥度2.2.避免曲面相交避免曲面相交3.3.避免加强筋和凸台避免加强筋和凸台4.4.采用组合工艺采用组合工艺根据锻件的尺寸、形状、材料，重量等条件来选择设备种类及其规根据锻件的尺寸、形状、材料，重量等条件来选择设备种类及其规格，既保证锻透工件、

17、有较高的生产率，又不浪费动力，并使操作格，既保证锻透工件、有较高的生产率，又不浪费动力，并使操作方便。方便。7.7.确定工时确定工时自由锻件的结构工艺性自由锻件的结构工艺性避免锥体和斜面结构避免锥体和斜面结构几何体间的交接处几何体间的交接处不应形成空间曲线不应形成空间曲线自由锻件的结构工艺性自由锻件的结构工艺性自由锻件上不应设计自由锻件上不应设计出加强筋、凸台、工字形截面出加强筋、凸台、工字形截面截面变化大的锻件，截面变化大的锻件，采用组合连接采用组合连接2-2 模型锻造模型锻造 将金属坯料放在具有一定形状的模锻模膛 内受压、变形，获得锻件的方法。特点：1）生产率高；2）锻件的尺寸精度和表面质

18、量高；3）材料利用率高；4）可锻造形状较复杂的零件；5）模具成本高、设备昂贵；6）锻件不能任意大。一般不得超过150kg。一、锤上模锻一、锤上模锻（一）锤上模锻设备（一）锤上模锻设备蒸汽空气模锻捶蒸汽空气模锻捶 锤上模锻一般选锤上模锻一般选用用1-161-16吨的蒸汽吨的蒸汽-空空气模锻锤。锻模制气模锻锤。锻模制作成带燕尾的上下作成带燕尾的上下两半模，上下模分两半模，上下模分别用楔铁紧固在锤别用楔铁紧固在锤头和模垫上。头和模垫上。（二）锻模结构锻模模膛飞边槽桥部仓部 形成锻件基本形状和尺寸的空腔。容纳多余的金属。增加金属流动的阻力，促使金属充满模膛。锤头上模飞边槽下模模垫紧固楔铁紧固楔铁紧固楔

19、铁模膛（型槽）分型面（三）模膛的分类模膛模锻模膛制坯模膛终锻模膛预锻模膛延伸模膛滚压模膛弯曲模膛切断模膛开式模膛开式模膛闭式模膛闭式模膛（1 1）锻模结构与模膛）锻模结构与模膛 锻模一般由上模和下模两部分组成，上下合拢锻模一般由上模和下模两部分组成，上下合拢形成内部模膛。形成内部模膛。模膛按其功用不同分为制坯模膛、预锻模膛和模膛按其功用不同分为制坯模膛、预锻模膛和终锻模膛。终锻模膛。制坯模膛制坯模膛：拔长、滚圆、弯曲切断以及镦粗、：拔长、滚圆、弯曲切断以及镦粗、击匾等。击匾等。预锻模膛预锻模膛：使坯料接近锻件的形状和尺寸，有：使坯料接近锻件的形状和尺寸，有利于坯料最终成形，并减少终端模膛磨损。

20、利于坯料最终成形，并减少终端模膛磨损。终端模膛终端模膛：用来完成锻件的最终成形。：用来完成锻件的最终成形。（2 2）锻模）锻模模膛的功用模膛的功用（a）预锻模膛）预锻模膛 预锻模膛的作用是：使坯料变形到接近于预锻模膛的作用是：使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸，终锻时，金属容易充满终锻件的形状和尺寸，终锻时，金属容易充满终锻模膛。同时减少了终锻模膛的磨损，以延长锻模膛。同时减少了终锻模膛的磨损，以延长锻模的使用寿命。锻模的使用寿命。预锻模膛和终锻模膛的区别是前者的预锻模膛和终锻模膛的区别是前者的圆角和斜度较大，没有飞边槽。圆角和斜度较大，没有飞边槽。（b）终锻模膛）终锻模膛 使坯料最后变形到锻

21、件所使坯料最后变形到锻件所要求的形状和尺寸，因此它的要求的形状和尺寸，因此它的形状应和锻件的形状相同。形状应和锻件的形状相同。沿模膛四周有沿模膛四周有飞边槽飞边槽，用以增加金属从模膛中流，用以增加金属从模膛中流出的阻力，促使金属充满模膛，同时容纳多余的金属。出的阻力，促使金属充满模膛，同时容纳多余的金属。终锻后在孔内留下一薄层金属，称为终锻后在孔内留下一薄层金属，称为冲孔连皮冲孔连皮。（c）制坯）制坯模膛模膛 拔长模膛拔长模膛用来减小坯料某部分的横截面积，用来减小坯料某部分的横截面积，以增加该部分的长度。以增加该部分的长度。（c）制坯）制坯模膛模膛 滚压模膛滚压模膛用来减小坯料某部分的横截面积

22、，用来减小坯料某部分的横截面积，以增大另一部分的横截面积。主要是使金属按模锻以增大另一部分的横截面积。主要是使金属按模锻件形状来分布。件形状来分布。弯曲模膛弯曲模膛对于弯曲的杆类模锻件，需用对于弯曲的杆类模锻件，需用弯曲模膛来弯曲坯料。弯曲模膛来弯曲坯料。切断模膛切断模膛上模与下模的角部组成的一对上模与下模的角部组成的一对刀口，用来切断金属。刀口，用来切断金属。（四）锻模工艺规程的制定1.1.绘制锻件图绘制锻件图1 1）分模面的选择）分模面的选择分模面应选在锻件的最大截面处；分模面的选择应使模膛浅而对称；分模面的选择应使锻件上所加敷料最少；分模面应最好是平直面。2)2)确定加工余量、公差和敷料

23、确定加工余量、公差和敷料加工余量：14mm公差：0.33mm3 3）设计模锻斜度）设计模锻斜度外壁斜度：57 0内壁斜度：712 04 4）设计模锻圆角）设计模锻圆角外圆角：r=1.512mm内圆角：R=（23）r5 5）确定冲孔连皮）确定冲孔连皮 锻件上直径小于锻件上直径小于25mm的孔，一般不的孔，一般不锻出，或只压出球形凹穴。大于锻出，或只压出球形凹穴。大于25mm的通孔，也不能直接模锻出通的通孔，也不能直接模锻出通孔，而必须在孔内保留一层连皮。孔，而必须在孔内保留一层连皮。2.2.确定模锻工序确定模锻工序1 1）基本工序）基本工序圆盘类零件：镦粗 预锻 终锻长杆类零件：制坯 预锻 终锻

24、2 2）修正工序）修正工序切边；冲孔；校正；热处理；清理。（五）模锻件结构工艺性1.易于从锻模中取出锻件；2.零件的外形应力求简单、对称、平直；3.避免薄壁、高筋、凸起等结构；4.避免设计深孔、多孔结构；5.采用锻焊组合工艺。二、胎模锻造二、胎模锻造利用自由锻设备在活动模具上生产模锻件的方法。1.1.扣模扣模2.2.筒模筒模3.3.合模合模1、特点、特点 （1）与自由锻相比，模锻件的）与自由锻相比，模锻件的形状较为复杂，尺寸精确，生产效形状较为复杂，尺寸精确，生产效率高。率高。（2）与模锻相比，可利用自由）与模锻相比，可利用自由锻设备组织生产，胎模制造成本低。锻设备组织生产，胎模制造成本低。2

25、、胎模的种类、胎模的种类 按胎模的结构特点分为扣模、弯曲模、套按胎模的结构特点分为扣模、弯曲模、套筒模和合模等。筒模和合模等。（1）扣模）扣模：分单扣模和双扣模两种。：分单扣模和双扣模两种。（2）弯曲模：）弯曲模：由上、下模组成由上、下模组成（3）套筒模）套筒模：适合生产饼类锻件：适合生产饼类锻件（4）合模）合模：由上下模组成，并有导销或导锁定位。由上下模组成，并有导销或导锁定位。应用：没有模锻设备的中、小型锻件的批量生产。3 3 板料冲压板料冲压利用冲模对金属板料施加压力，使其产生分离或变形获得所需零件的工艺方法。冷冲压冷冲压：t 2t。带孔件的弯曲：3 3）对拉深件的要求）对拉深件的要求

26、拉伸件的形状应力求简单、对称，并不宜太高；拉深件的圆角半径应满足：rd t、R 2t；2.2.改进结构可简化工艺及节省材料改进结构可简化工艺及节省材料1 1）采用冲焊结构）采用冲焊结构2 2）采用冲口工艺）采用冲口工艺3 3）尽量简化冲压件的结构）尽量简化冲压件的结构 落料不超过落料不超过IT10，冲孔不超过，冲孔不超过IT9，弯曲不超过，弯曲不超过IT9IT10。拉深件高度尺寸精度为拉深件高度尺寸精度为IT8IT9，经整形工序后尺寸，经整形工序后尺寸精度达精度达IT6IT7。拉深件直径尺寸精度为。拉深件直径尺寸精度为IT9IT10。五、五、拟订冲压工艺方案拟订冲压工艺方案1.选择冲压基本工序

27、选择冲压基本工序 冲压基本工序的选择，主要是根据冲压件的形状、冲压基本工序的选择，主要是根据冲压件的形状、尺寸、公差及生产批量确定的。尺寸、公差及生产批量确定的。(1)剪裁和冲裁剪裁和冲裁 剪裁与冲裁都能实现板料的分离。剪裁与冲裁都能实现板料的分离。(2)弯曲弯曲 (3)拉深拉深3 3 冲压件的精度和表面质量冲压件的精度和表面质量 (1)对于有孔或有切口的平板零件，当采用单工序模冲裁时，一般应先落对于有孔或有切口的平板零件，当采用单工序模冲裁时，一般应先落料，后冲孔（或切口）；当料，后冲孔（或切口）；当采用连续模采用连续模冲裁时，则冲裁时，则应应先先冲孔冲孔（或切口）后（或切口）后落落料料。(

28、2)对于多角弯曲件，当采用简单弯模分次弯曲成形时，应先弯外角，后对于多角弯曲件，当采用简单弯模分次弯曲成形时，应先弯外角，后弯内角。对于孔位于变形区（或靠近变形区）或孔与基准面有较高的要求时，弯内角。对于孔位于变形区（或靠近变形区）或孔与基准面有较高的要求时，必须先弯曲，后冲孔。否则，都应先冲孔，后弯曲。必须先弯曲，后冲孔。否则，都应先冲孔，后弯曲。(3)对于旋转体复杂拉深件，一般是由大到小的顺序进行拉深，或先拉深对于旋转体复杂拉深件，一般是由大到小的顺序进行拉深，或先拉深大尺寸的外形，后拉深小尺寸的内形；对于非旋转体复杂拉深件，则应先拉大尺寸的外形，后拉深小尺寸的内形；对于非旋转体复杂拉深件

29、，则应先拉深小尺寸的内形，后拉深大尺寸的外形。深小尺寸的内形，后拉深大尺寸的外形。(4)对于有孔或缺口的拉深件，一般应先拉深，后冲孔（或缺口）。对于对于有孔或缺口的拉深件，一般应先拉深，后冲孔（或缺口）。对于带底孔的拉深件，有时为了减少拉深次数，当孔径要求不高时，可先冲孔，带底孔的拉深件，有时为了减少拉深次数，当孔径要求不高时，可先冲孔，后拉深。当底孔要求较高时，一般应先拉深后冲孔，也可先冲孔，后拉深，后拉深。当底孔要求较高时，一般应先拉深后冲孔，也可先冲孔，后拉深，再冲切底孔边缘达到要求。再冲切底孔边缘达到要求。(5)校平、整形、切边工序，应分别安排在冲裁、弯曲拉深之后进行。校平、整形、切边

30、工序，应分别安排在冲裁、弯曲拉深之后进行。2、确定冲压工序的顺序与数目、确定冲压工序的顺序与数目六、六、确定模具类型与结构形式确定模具类型与结构形式 根据确定的冲压工艺方案选用冲模类型，并进一根据确定的冲压工艺方案选用冲模类型，并进一步确定各零件、部件的具体结构形式。步确定各零件、部件的具体结构形式。七、七、选择冲压设备选择冲压设备 根据冲压工序的性质选定设备类型，根据冲压工序所根据冲压工序的性质选定设备类型，根据冲压工序所需冲压力和模具尺寸的大小来选定冲压设备的技术规格。需冲压力和模具尺寸的大小来选定冲压设备的技术规格。八、八、编写冲压工艺文件编写冲压工艺文件思思 考考 题题1.冲下列零件时

31、，应采用哪些冲压工序冲下列零件时，应采用哪些冲压工序？饭盒；煤气罐封头；脸盆；硬币；？饭盒；煤气罐封头；脸盆；硬币；2.如何利用弯曲回弹现象设计弯曲模，如何利用弯曲回弹现象设计弯曲模，使工件得到准确的弯曲角度？使工件得到准确的弯曲角度？思思 考考 题题1用用50冲孔模具来生产冲孔模具来生产50落料件能否保落料件能否保证冲压件的精度？为什么？证冲压件的精度？为什么？答：不能保证冲压件的精度，落答：不能保证冲压件的精度，落料件的直径大于料件的直径大于50mm。因为凹。因为凹模的尺寸决定落料件尺寸，此题模的尺寸决定落料件尺寸，此题中使用的凸模直径为中使用的凸模直径为50mm，而，而凹模的直径为凹模的

32、直径为50+Z mm（Z为为凸凹模之间的间隙），所以落料凸凹模之间的间隙），所以落料件的直径大于件的直径大于50mm。思思 考考 题题2.用用2501.5板料能否一次拉深直径为板料能否一次拉深直径为50的拉深件？应采取哪些措施才能保证正常的拉深件？应采取哪些措施才能保证正常生产？生产？答：因为：（答：因为：（m为拉深系数）为拉深系数）m=d/D=50/250=0.25（）所以此件不能一次拉深成形。所以此件不能一次拉深成形。应采取的措施是：应采取的措施是：多次拉深（可安排多次拉深（可安排45次）；次）；多次拉深后，对工件进行退火处理，多次拉深后，对工件进行退火处理，保证足够的塑性；保证足够的塑性

33、；加润滑剂，来减少摩擦加润滑剂，来减少摩擦阻力。阻力。思思 考考 题题圆孔翻边件的凸缘高度尺寸较大而一次翻边实圆孔翻边件的凸缘高度尺寸较大而一次翻边实现不了时，应采取什么措施？现不了时，应采取什么措施？措施措施1：首先将坯料拉深成形，然后将底部冲：首先将坯料拉深成形，然后将底部冲孔，最后将底部内缘金属翻边形成凸缘。孔，最后将底部内缘金属翻边形成凸缘。措施措施2：首先将坯料拉深成形，然后切掉底部：首先将坯料拉深成形，然后切掉底部金属。金属。思思 考考 题题分分析析如如图图所所示示冲冲压压件件结结构构是是否否合合理理？应应怎怎样样改改进进？其其生生产产的的主主要要工工序序是是什什么么？（板板厚厚为

34、为15mm）答：1.落料；2.冲底板的二孔；3.弯曲；4.冲立壁的二孔。4 4 金属的塑性成形新工艺金属的塑性成形新工艺 4.1 零件的挤压零件的挤压 4.2 零件的轧制零件的轧制 4.3 液态模锻液态模锻 4.4 精密模锻精密模锻 4.5 粉末锻造粉末锻造 4.6 超塑性成形超塑性成形 4.7 高能高速成形高能高速成形4 4.1.1 零件的挤压零件的挤压 挤压挤压是施加强大压力作用于模具，迫使放在模是施加强大压力作用于模具，迫使放在模具内的金属坯料产生定向塑性变形并从模孔中挤出，具内的金属坯料产生定向塑性变形并从模孔中挤出，从而获得所需零件或半成品的加工方法。从而获得所需零件或半成品的加工方

35、法。零件挤压的类型：零件挤压的类型：1、正挤压、正挤压 金属流动方向与凸模运动方向相同金属流动方向与凸模运动方向相同2、反挤压、反挤压 金属流动方向与凸模运动方向相反金属流动方向与凸模运动方向相反3、复合挤压、复合挤压 挤压过程中，坯料上一部分金属的流动方向与凸模运动方挤压过程中，坯料上一部分金属的流动方向与凸模运动方向相同，而另一部分金属流动方向与凸模运动方向相反向相同，而另一部分金属流动方向与凸模运动方向相反4、径向挤压、径向挤压 金属运动方向与凸模运动方向成金属运动方向与凸模运动方向成90挤压又可按坯料的挤压温度不同分为：挤压又可按坯料的挤压温度不同分为：热挤压、冷挤压热挤压、冷挤压和和

36、温挤压温挤压。(1)(1)热挤压热挤压：挤压时，坯料变形的温度挤压时，坯料变形的温度高于再结晶温度高于再结晶温度，与锻，与锻造温度相同。造温度相同。特点：特点：热挤压中，金属的变形抗力小，允许的变形程度较热挤压中，金属的变形抗力小，允许的变形程度较大，生产率高。但产品表面较粗糙。大，生产率高。但产品表面较粗糙。应用：应用：热挤压广泛地应用于冶金部门，生产铝、铜、镁及热挤压广泛地应用于冶金部门，生产铝、铜、镁及其合金的型材和管材等。目前也越来越多地用于机器零件和毛其合金的型材和管材等。目前也越来越多地用于机器零件和毛坯的生产。坯的生产。(2)(2)冷挤压冷挤压 挤压时坯料变形的温度挤压时坯料变形

37、的温度低于再结晶温度低于再结晶温度，经常是，经常是在室温下。在室温下。特点特点：冷挤压中：冷挤压中，金属的变形抗，金属的变形抗力较大，变形程度不宜过大。力较大，变形程度不宜过大。变形后的金属变形后的金属，其内部组织，其内部组织为冷变形强化组织，故产品的强度为冷变形强化组织，故产品的强度高，且产品的表面较光洁。高，且产品的表面较光洁。应用应用：图：图3-683-68所示为纯铁底座零所示为纯铁底座零件，长期以来是采用切削加工方法件，长期以来是采用切削加工方法制造，工序多。改用冷挤压成形后，制造，工序多。改用冷挤压成形后，一次挤压成形，尺寸精度完全符合一次挤压成形，尺寸精度完全符合设计要求，表面粗糙

38、度值为设计要求，表面粗糙度值为Ra1.40.8 m。(3)(3)温挤压温挤压 温挤压时金属坯料变形的温度温挤压时金属坯料变形的温度介于室温和再结晶介于室温和再结晶温度之间温度之间(100(100800)800)。特点：特点：与热挤压相比与热挤压相比，坯料氧化脱碳少，表面粗糙度值低，产，坯料氧化脱碳少，表面粗糙度值低，产品尺寸精度较高。品尺寸精度较高。与冷挤压相比与冷挤压相比，变形抗力低，增大了每个工序的变形程，变形抗力低，增大了每个工序的变形程度，提高了模具的寿命，扩大了冷挤压产品材料的品种。度，提高了模具的寿命，扩大了冷挤压产品材料的品种。温挤压产品的表面粗糙度值可达温挤压产品的表面粗糙度值

39、可达Ra6.33.2m。应用：应用：适合于挤压中碳钢和合金钢件。适合于挤压中碳钢和合金钢件。如电机不锈钢接头外壳如电机不锈钢接头外壳(图图369)369)，若采用冷挤压制作，需经多，若采用冷挤压制作，需经多次挤压才能完成。现采用温挤压成形次挤压才能完成。现采用温挤压成形(变形温度变形温度360)360)，只需两次挤，只需两次挤压即可成形。压即可成形。其过程为：第一次用复合挤压将其过程为：第一次用复合挤压将21 mm21 mm处的尾部挤出，处的尾部挤出，第二次用正挤压，即可获得平底工件。第二次用正挤压，即可获得平底工件。零件挤压工艺具特点：零件挤压工艺具特点：(1)(1)挤压时金属坯料处于三向受

40、压状态，可提高金属坯料的塑性，挤压时金属坯料处于三向受压状态，可提高金属坯料的塑性，因而适合于挤压的材料品种多因而适合于挤压的材料品种多，如非铁金属、碳钢、合金钢、不锈，如非铁金属、碳钢、合金钢、不锈钢及工业纯铁等。在一定的变形量下，某些高碳钢、轴承钢，甚至钢及工业纯铁等。在一定的变形量下，某些高碳钢、轴承钢，甚至高速钢等也可进行挤压。高速钢等也可进行挤压。(2)(2)可制出形状复杂、深孔、薄壁和异型断面的零件。可制出形状复杂、深孔、薄壁和异型断面的零件。(3)(3)挤压零件的精度可达挤压零件的精度可达IT7IT7IT6IT6，表面粗糙度值可达，表面粗糙度值可达Ra3.2Ra3.20.4m0.

41、4m，从而可达到少、无屑加工的目的。，从而可达到少、无屑加工的目的。(4)(4)挤压变形后，零件内部的纤维组织基本上是沿零件外形分布而挤压变形后，零件内部的纤维组织基本上是沿零件外形分布而不被切断，从而提高了零件的力学性能。不被切断，从而提高了零件的力学性能。(5)(5)节省原材料节省原材料。其材料利用率可达。其材料利用率可达7070，生产率也较高，比其它，生产率也较高，比其它锻造方法提高几倍锻造方法提高几倍设备：挤压是在专用挤压机设备：挤压是在专用挤压机(有液压式、曲轴式、肘杆式等有液压式、曲轴式、肘杆式等)上上进行的，也可在适当改造后的通用曲柄压力机或摩擦压力机上进行的，也可在适当改造后的

42、通用曲柄压力机或摩擦压力机上进行。进行。4 4.2.2 零件的轧制零件的轧制设备设备结构简单结构简单，吨位小。，吨位小。劳动条件好，易于实现劳动条件好，易于实现机械化机械化和自动化，生产率高。和自动化，生产率高。轧制时轧制时模具模具可用价廉的球墨铸铁或冷硬铸铁来制造，节约贵重的可用价廉的球墨铸铁或冷硬铸铁来制造，节约贵重的模具钢材，加工也较容易。模具钢材，加工也较容易。锻件质量好。锻件质量好。材料利用率高，可达到材料利用率高，可达到90以上，即达到少切屑，以上，即达到少切屑，甚至无切屑。甚至无切屑。零件轧制的特点：零件轧制的特点：n借助于旋转的轧辊与金属接触摩擦，依靠摩擦借助于旋转的轧辊与金属

43、接触摩擦，依靠摩擦力将金属咬人轧辊缝隙间，再在轧辊的压力作力将金属咬人轧辊缝隙间，再在轧辊的压力作用下，使金属在长、宽、高三个方向上完成塑用下，使金属在长、宽、高三个方向上完成塑性变形的过程。性变形的过程。辊锻轧制是使坯料通过装有弧形模块的一对作相反辊锻轧制是使坯料通过装有弧形模块的一对作相反旋转的轧辊，受压变形的生产方法旋转的轧辊，受压变形的生产方法(图图370)370)。辊锻轧制既可作为模锻前的制坯工序，也可直接辊辊锻轧制既可作为模锻前的制坯工序，也可直接辊锻工件。目前，成形辊锻适用生产如下三种类型的锻件：锻工件。目前，成形辊锻适用生产如下三种类型的锻件：(1)(1)扁断面的长杆件扁断面的

44、长杆件：如板手、活动扳手、链环等。：如板手、活动扳手、链环等。(2)(2)带有不变形头部、而沿长度方向横截面面积递带有不变形头部、而沿长度方向横截面面积递减的锻件减的锻件：如叶片等。叶片辊锻成形与铣削成形相比，：如叶片等。叶片辊锻成形与铣削成形相比，材料利用率提高材料利用率提高4 4倍，生产率提高倍，生产率提高2.52.5倍，且叶片质量好。倍，且叶片质量好。(3)(3)连杆件连杆件：用辊锻工艺锻制连杆生产率高，工艺过：用辊锻工艺锻制连杆生产率高，工艺过程得以简化，但需进行后续的精整工艺。程得以简化，但需进行后续的精整工艺。一、纵轧一、纵轧 纵轧是纵轧是轧辊轴线与坯料轴线轧辊轴线与坯料轴线互相垂

45、直互相垂直的轧制方法。的轧制方法。包括各种型材轧制和辊锻轧制等。包括各种型材轧制和辊锻轧制等。(1)(1)辗环轧制辗环轧制 它是用来扩大它是用来扩大环形坯料的内外直径，获得各环形坯料的内外直径，获得各种环状零件的轧制方法种环状零件的轧制方法 驱动辊驱动辊 1 1由电机带动旋转，由电机带动旋转，利用摩擦力使坯料利用摩擦力使坯料5 5在驱动辊和在驱动辊和芯辊芯辊2 2之间受压变形。驱动辊还之间受压变形。驱动辊还可由油缸推动作上下移动。可由油缸推动作上下移动。改改变变1 1、2 2两辊间的距离两辊间的距离，使坯料，使坯料厚度逐渐变小，而直径得到扩厚度逐渐变小，而直径得到扩大。大。导向辊导向辊3 3用

46、以保持正确运送用以保持正确运送坯料坯料。信号辊。信号辊4 4用来控制环件直用来控制环件直径。径。坯料变形到与辊坯料变形到与辊4 4接触接触，信，信号辊立即发出信号，使辊号辊立即发出信号，使辊1 1停止停止工作。工作。这种方法生产的环类件呈各种形这种方法生产的环类件呈各种形状，如火车轮箍、轴承座圈、齿轮及状，如火车轮箍、轴承座圈、齿轮及法兰等。法兰等。二、横轧二、横轧 轧辊轴线与坯料轴线轧辊轴线与坯料轴线互相平互相平行行的轧制方法的轧制方法(2)(2)齿轮轧制齿轮轧制 采用热横轧可制造出直齿轮和斜齿轮采用热横轧可制造出直齿轮和斜齿轮(图图3-72)3-72)这是一种无屑或少屑加工齿轮的新工艺。这

47、是一种无屑或少屑加工齿轮的新工艺。轧制前将坯料加热，然后将轧制前将坯料加热，然后将带有齿形的轧轮带有齿形的轧轮1 1 作径向进给，作径向进给，迫使轧轮与坯料迫使轧轮与坯料 2 2对辗，这样坯对辗，这样坯料上的一部分金属受压形成齿谷，料上的一部分金属受压形成齿谷，相邻部分的金属被轧轮齿部相邻部分的金属被轧轮齿部“反反挤挤”而上升，形成齿顶。而上升，形成齿顶。三、斜轧三、斜轧 斜轧亦称螺旋斜轧。它是斜轧亦称螺旋斜轧。它是轧辊轴线与坯料轴线轧辊轴线与坯料轴线相交一定角度相交一定角度的轧制方的轧制方法法(图图3-73)3-73)。如钢球轧制、周期轧制、冷轧丝杠等。如钢球轧制、周期轧制、冷轧丝杠等。螺旋

48、斜轧采用两个带有螺旋型槽的轧辊，互相交叉成一定角度，并螺旋斜轧采用两个带有螺旋型槽的轧辊，互相交叉成一定角度，并做同方向旋转，使坯料在轧辊间既绕自身轴线转动，又向前进。与此同做同方向旋转，使坯料在轧辊间既绕自身轴线转动，又向前进。与此同时受压变形获得所需产品。时受压变形获得所需产品。产品形状由型槽决定，轧制过程连续进行。产品形状由型槽决定，轧制过程连续进行。四、楔横轧四、楔横轧 带有楔形模具的两带有楔形模具的两(或三个或三个)轧辊，以相同的方向旋转，棒料在它的作轧辊，以相同的方向旋转，棒料在它的作用下反向旋转的轧制，称为用下反向旋转的轧制，称为楔横轧楔横轧(图图3-74)3-74)。楔横轧的变

49、形过程，主要是靠两个楔形凸块压缩坯料，使坯料径向尺寸楔横轧的变形过程，主要是靠两个楔形凸块压缩坯料，使坯料径向尺寸减小，长度增加。减小，长度增加。楔形凸块展开后如图楔形凸块展开后如图3-753-75所示。所示。楔形凸块由三部分组成，即楔形凸块由三部分组成，即楔人部分、展宽部分和精整部分楔人部分、展宽部分和精整部分。轧制时楔入部分首先与坯料轧制时楔入部分首先与坯料接触接触，将坯料压出环形槽，称为，将坯料压出环形槽，称为楔入过程。楔入过程。然后楔形凸块上展宽部分的然后楔形凸块上展宽部分的侧面把环形槽逐渐扩展侧面把环形槽逐渐扩展，使变形，使变形部分的宽度增加部分的宽度增加(展宽部分展宽部分)。达到所

50、需宽度后达到所需宽度后，由楔形凸，由楔形凸块上的第三部分对轧件进行精整。块上的第三部分对轧件进行精整。轧件变形过程轧件变形过程楔横轧有如下优点：楔横轧有如下优点：生产率高生产率高：每台轧机每小时可生产数百甚至上千个锻件；每台轧机每小时可生产数百甚至上千个锻件；产品精度高产品精度高：采用高刚度轧机或冷轧时，可达到无屑加工要求；：采用高刚度轧机或冷轧时，可达到无屑加工要求；设备投资少，模具寿命高。设备投资少，模具寿命高。生产中无冲击，噪声小，易于实现机械化与自动化。生产中无冲击，噪声小，易于实现机械化与自动化。应用：应用：目前，楔横轧在我国发展很快，主要用于大批量生产阶梯轴、目前，楔横轧在我国发展