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1、金属塑性成形原理实验报告（2017 版）姓名： 学号： 班级： 中南大学机电工程学院2编写：李新和、俞大辉（研究生） 、周磊（研究生）中南大学金属塑性成形原理（旋压）实验报告一姓名： 学号： 成绩： 指导教师 完成时间： 年 月 日实验名称：实验一 减薄旋压成形原理实验一、 实验目的1、 了解金属塑性成形的旋压加工工艺；2、 学会辨别旋压工艺的种类；3、 了解减薄旋压成形的概念和特点；4、 认识锥形、筒形减薄旋压的异同；5、 了解减薄旋压中的正反方向旋压方式；6、 掌握减薄旋压成形的机理。二、实验仪器1、卧式数控旋压机 1 台2、芯模 1 套3、坯料 若干4、游标卡尺 1 把5、卷焊机 1 台
2、三、实验过程1. 毛坯经过卷焊机处理，成筒形状；2. 根据实验想要得到的结果，将程序编入数控系统；3. 选择合适的旋压机，准备好要进行加工的毛坯以及工件的芯模；4. 将短而厚的筒形件毛坯套在芯模棒上，并用尾顶块固定；5. 调整旋压机的旋轮初始走到位置，根据编入的程序加工工件。四、实验原理详见实验指导书3编写：李新和、俞大辉（研究生） 、周磊（研究生）五、实验问题1、减薄旋压按变形性质和工件形状的主要类型。2、分析正反旋压法各有什么优缺点。3、减薄旋压变形的有几个阶段？各有什么特点？4、观察实验过程，简述旋压过程中旋轮与芯模是如何配合加工的。4编写：李新和、俞大辉（研究生） 、周磊（研究生）中南
3、大学金属塑性成形原理（旋压）实验报告二姓名： 学号： 成绩： 指导教师 完成时间： 年 月 日实验名称：实验二 超声旋压成形实验一、实验目的1、熟悉金属塑性成形的旋压加工工艺2、熟悉并掌握普通减薄旋压与超声减薄旋压的区别3、了解超薄壁件旋压研究现状及发展动态4、熟悉超声塑性加工原理5、了解并掌握超声波对金属塑性的影响二、实验基本原理1、普通减薄旋压与超声减薄旋压根据旋压件厚度的变化可以分为两类：普通旋压和变薄旋压 1。普通旋压在成形中厚度基本不发生改变，而其直径发生改变。变薄旋压则以减薄毛坯壁厚为目的，工件直径基本不发生变化。而按照旋轮进给方向和材料流动方向的不同，变薄旋压又可以分成正旋和反旋
4、(见图 1-1 与 1-2)。芯模 毛坯 尾顶旋轮2、超声塑性加工原理各国学者对超声塑性加工展开了大量研究，均发现超声能够够降低成成形力，并对超声传播机制和成型机理进行了大量研究。目前相关认识主要包括“体积效应” 。目前关于体积效应的阐述主要有两种：第一种解释认为，振动使得材料内部微粒激振后，获得较高能量、温度上升，材料出现热致软化现象。从而导致坯料的动态变形阻力减小。振动产生的热致软化现象与晶体位错相关。研究认为了位错可以通过共振、松弛和滞后三种方变薄旋压普通旋压5编写：李新和、俞大辉（研究生） 、周磊（研究生）式聚集振动能量。另外一种解释认为主要是静力叠加作用 27。这主要是用于解释小振幅
5、低能量振动降低流动应力的现象。除此之外，一些学者认为振动的扰力导致金属材料中应力多向化，使得各个不同方向的滑移面都产生了滑移。静载荷与动载荷叠加作用与材料，从而充分发挥晶体塑性变形的滑移和孪晶机制，因此塑性变形能力得到提高。而对于表面效应的阐述主要有以下几种：振动使得材料与工具的接触界面在瞬间发生多次分离，振动能够改善接触面润滑条件、扰动使得摩擦力方向不断发生改变以及局部热效应。以上原因从宏观上表现就是摩擦力得到减小。超声波旋轮 移动支架工件芯模变幅杆换能器局部变形区三、实验仪器1、 卧式数控旋压实验台 1 台2、 C276 镍基合金 若干3、 超声波旋压装置 1 套4、 ZJS2000 超声
6、波电源 1 台5、 阻抗分析仪 1 台6、 CXSD 多通道仪表 l 台四、实验数据处理及结果表 1挤压力（ N） 312 624 936 1248 1560 1872 常规旋压压痕深度（mm ）超声旋压压痕深度（mm ）超声波旋压工艺示意图 超声波旋压装置示意图6编写：李新和、俞大辉（研究生） 、周磊（研究生）表 2从本次试验中可以得出那些结论？5、简答题1、请用联系所学的金属塑性成形理论回答超声波对金属材料的塑性有何影响？2、本次超声旋压成形试验对你所学的金属塑性成形理论有何帮助，收获？厚度（mm） 高度（mm） 内径（mm ）未加工筒形件尺寸已加工筒形件尺寸7编写：李新和、俞大辉（研究生
7、） 、周磊（研究生）中南大学金属塑性成形原理（旋压）实验报告 3姓名： 学号： 成绩： 指导教师 完成时间： 年 月 日实验名称：实验三筒形件的可旋性试验一、实验目的1、了解金属在强力旋压时的可旋性。2、了解筒形件的可旋性实验要求。3、了解筒形件可旋性试验的过程；4、根据实验结果可以绘出相应的坐标图，进行对比分析；5、参照实验数据，能够得出金属可旋性的影响因素。二、实验仪器1、卧式数控旋压机 1 台2、芯模 1 套3、游标卡尺 1 把4、卷焊机 1 台5、毛坯材料 2024T4 铝 6061O6061T6 铝退火钢退火软钢供货状态的软钢供货状态的钢退火状态的 304 不锈钢；三、 实验步骤1、
8、毛坯经过卷焊机处理，成筒形状；8编写：李新和、俞大辉（研究生） 、周磊（研究生）六、实验思考1、什么叫做材料的可旋性？2、 根据实验想要得到的结果，将程序编入数控系统；3、 选择合适的旋压机，准备好要进行加工的毛坯以及工件的芯模；4、 将壁厚为 t0 的带底毛坯套在圆柱芯模上，并用尾顶块固定，防止旋压时毛坯与芯模 生相对转动；5、 毛坯随芯模旋转时，使特定的接触角 ，圆角半径 r 的旋轮以进给速度为 vf 并 与母线成很小的 角运动轨迹进给，从而把毛坯壁厚从 t0变薄到 tf。四、实验原理详细参照实验指导书五、实验数据处理材料 状态 硬度 HB t0/mm Tf/mm 拉伸断面 收率 /% 旋
9、压最大变薄率/%2024AL T4 119 6.382024AL T4 119 6.356061AL T6 93 5.536061AL T6 93 5.53304 不锈钢退火 143 5.10304 不锈钢退火 143 5.50软钢 退火 13 6.20软钢 退火 13 6.256061AL O 31 5.706061AL O 31 5.60铜 退火 36 5.95铜 退火 36 6.00铜 供货 93 6.01铜 供货 93 6.01软钢 供货 170 6.30软钢 供货 170 6.309编写：李新和、俞大辉（研究生） 、周磊（研究生）2、研究材料可旋性的意义。3、分析影响可旋性的主要因素
10、。10编写：李新和、俞大辉（研究生） 、周磊（研究生）中南大学金属塑性成形原理（旋压）实验报告四姓名： 学号： 成绩： 指导教师 完成时间： 年 月 日实验名称： 旋压成形的力能参数检测实验一、实验目的1、熟悉金属塑性成形的旋压加工工艺2、了解并掌握 C276 镍基合金筒形件旋压力能参数检测2、实验原理保哥亚子列斯基计算式针对反旋筒形件的情况下旋压力的分析计算。基本假设条件为：变形区为平面应变状态；作用在垂直芯模轴线平面上的应力假定不变，取其平均值；作用垂直于芯模轴线平面内切应力引起的切向力相互平衡（如下图） 。经推导后得到的旋压力沿着切向、径向、轴向的三分力之间关系如下。at tan)31(
11、tan)31( tpfDPfDPfPtztr 式中， 为旋轮的绝对进给量； ； ； 为壁厚减薄率，f 0taff0tt； 为平均单位压力。f0t-1ap进给11编写：李新和、俞大辉（研究生） 、周磊（研究生）筒形件反旋过程示意图1旋轮； 2工件； 3芯模三、实验仪器1、 卧式数控旋压实验台 1 台2、 C276 镍基合金筒形件 1 个3、 旋压装置 1 套4、 游标卡尺 1 套四、实验数据处理根据下式进行实验数据处理 at tan)31(tan)31( tpfDPfDPfPtztr 旋轮直径 D旋轮倾角 旋压前厚度 0t旋压后厚度 ft壁厚减薄率 t旋轮绝对进给量 f参数测量21y ftz30tpzyddzzyy0D进给12编写：李新和、俞大辉（研究生） 、周磊（研究生）五、简答题1、参阅旋压相关课本及文献，指出保哥亚子列斯基计算式的不足之处？2、本实验只运用保哥亚子列斯基计算式进行对筒形件旋压反旋的力能参数计算，查阅旋压相关课本及文献，列出其他情况的旋压力能参数计算？
