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1、 第三篇 金属塑性加工 概述：一、定义:2、成形实质：固态流动成形3、目的：获得具有一定形状，尺寸和机械性的原材料毛坯和零 件。 二、特点及应用1、压力加工件机械性能高。2、材料利用率高。1、必要条件外力（外因）塑性变形能力（内因）3、不易获得形状复杂的锻件。用于制造形状较简单，受力复杂的零件毛坯。金属塑性加工 ：利用金属在外力作用下所产生的塑性 变形，来获得具有一定形状、尺寸和机械性能的原材 料、毛坯或零件的生产方法。 金属坯料在两个回转轧棍的孔隙中受压变形，以获得各种 产品的加工方法。 三、生产方式1、轧制2、挤压 金属坯料在挤压模内受压被挤出模孔而变形的加工方法。 3、拉拔4、自由锻5、
2、模锻6、板料冲压将金属坯料拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法。 金属坯料在上下抵铁间受冲击或压力而变形方法。 金属坯料在具有一定形状的锻模模腔内受冲击或压力而变 形方法。 金属板料在冲模之间受压产生分离或变形的加工方法。 P1021.1 金属塑性变形的实质第一章 金属的塑性变形一、单晶体的塑性变形2、在作用下的变形情况只能使晶体产生弹性变形或断裂而不能产生塑性变形。3、作用下使金属材料发生塑性的变形。1、晶体受外力作用下的分力：晶体受外力作用时将分 解为与晶面（滑移面）垂直的正应力（ ）和与 晶面平行的切应力（ ）。1）滑移2）孪生：是使部分晶体相对与另一部分晶体作原子间 距的整数部移动，是塑性
3、变形的主要方式。：是使部分晶体相对与另一部分晶体移动，并 使这两部分晶体沿某一晶面成镜面对称。二、多晶体的塑性变形1、变形晶内变形滑移孪晶移动 晶间变形 转动 变形不均匀 变形抗力较大 形成纤维组各向异性2、特点：随着塑性变形的进行，强度硬度增加而塑性韧性下降的现象称为加工硬化。1.2 塑性变形后金属的组织和性能一、组织的变化1、晶粒沿变形最大方向伸长；2、晶格与晶粒均发生扭曲，产生内应力；3、晶粒间产生碎晶二、性能的变化加工硬化1、概念P1042、对生产的影响 可提高金属的强度，硬度和耐磨性冷卷弹簧提高屈强比冷冲自行车挡泥板提高金属的表面强度 给继续变形造成困难3、消除再结晶 回复 再结晶
4、T再0.4T熔 （ K ） 晶粒长大当经冷变形的金属加热到再结晶温度以上时，金属以一 些碎晶、杂质为核心，形成细小的等轴晶粒,使加工硬化 彻底消除，塑性完全恢复的现象。P105P105，有文字上差别4、冷热变形 冷变形在再结晶温度以下进行的塑性变形特点：a.精度高，表面质量好b.强度、硬度高 c.劳动条件好d.变形抗力大，内应力大 热变形在再结晶温度以上进行的塑性变形特点：机械性能得的提高a.晶粒得到细化 缺陷被消除 b.形成纤维组织性能是有方向性 纤维组织的合理利用 a.零件最大正应力方向与纤维方向平行。 b.零件最大切应力方向与纤维方向垂直。 C. 纤维沿零件轮廓形状分布不被切断。一、概念
5、金属的锻造性是指金属材料锻造的难易程度二、衡量指标1、 塑性：金属不产生裂纹所允许的最大变形程度， 塑性好则锻造性好。2、 变形抗力：金属在变形时抵抗工具作用的力， 变形抗力小则锻造性。1.3 金属的锻造性（可锻性）三、影响因素1、金属本质 化学成分 纯金属合金 Me“锻” 组织结构 固溶体化合物 2、变形条件 变形温度 变形速度 应力状态在一定温度范围内，温度升高，可锻性上升。在一般的情况下,变形速度的增加可锻性下降。但在高速锻造中，随变形速度的增加，其热效应增 加，工件的温度上升，其可锻性上升。在变形的过程中，变形 能力转化为热能使金属 温度升高的现象。a.对塑性的影响b.对变形抗力的影响
6、 （变形抗力的增加）压应力数目拉应力数目塑性塑性压应力拉应力同号应力异号应力 应力状态第二章 锻造 在加压设备及工（模）具作用下，使坯料、铸锭产生局部 或全部的塑性变形，以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件 的加工方法，称为锻造。 2.1 锻造方法 定义：自由锻是利用冲击力或静压力在锻压设备的上、下 两抵铁之间 产生变形，从而得到所需形状及尺寸 的锻件的方法 分类1、手工锻造 2、锤上自由锻造 3、液压机上自由锻造锤上自由锻造适用于生产中，小型自由锻件，液压机上的 锻造适用于生产大型自由锻件。一、自由锻锻锤类冲击力 吨位 用落下部分的质量表示液压机类静压力 吨位 用产生的最大压力表示1、空气锤
7、 驱动由空气带动锤头工作。 吨位小，50 1000 公斤，用于锻小型锻件。利用6 9个大气压的蒸气或压缩空气带动锤头工作。2、蒸汽 空气锤吨位较大0.5 5吨,用于锻中型,较大型锻件。 设备3、水压机 利用高压水20 40 MPa推动大活塞形成巨大的静压力使金 属变形。吨位 500 15000 吨，用于锻大型锻件。万吨级水压机的吨位和台数是一个国家重型机械制造工业 水平的一个重要标志。4、生产率低，劳动强度大，对工人技术水平要求高。 特点主要用于品种繁多的单件小批生产。1、所用设备、工具简单、通用、成本低、灵活性大。2、锻件大小不限，是制造大型锻件的唯一方法。3、锻件精度低，形状不能太复杂。1
8、) 镦粗 毛坯高度减小,横断面积增大的锻造工序。用于锻造齿轮坯、法兰盘等零件毛坯。2) 拔长 使坯料横截面减小而长度增加的锻造工序。2.5 DH镦粗的坯料尺寸应满足（其中：H为坯料的高度 D为坯料的直径）用于锻造轴杆及套筒类零件毛坯。3) 冲孔 采用冲子将坯料冲出透孔或不透孔的锻造工序。用于锻造带孔锻件。自由锻工序自由锻的工序可分为基本工序、辅助工序和精整工序三大类。 1. 基本工序2. 辅助工序:指进行基本工序之前的预变形工序。如压钳口、倒棱 、压肩等。3. 精整工序:在完成基本工序之后，用以提高锻件尺寸及位置精度 的工序。 5) 错移 将坯料的一部分相对另一部分相互平行错开一 锻距离的锻造
9、工序。 用于锻造曲轴类锻件。4) 弯曲 将坯料弯成曲线或一定角度的锻造工序。 用于锻造各种弯曲类锻件6) 扭转 将坯料的一部分相对另一部分绕其共同轴线旋转一定角度的锻造工序。 用于锻造多拐曲轴、麻花钻等。7) 切割 切去坯料一部分。 用于切除钢锭底部、夹持锻件的钳把部分、锻件料头以及分 割锻件等。2 锻件分类及基本工序方案自由锻锻件大致可分为六类。 盘类锻件： 镦粗（或拔长及镦粗），冲孔 轴类锻件： 拔长（或镦粗及拔长），切肩和锻台阶 筒类锻件： 镦粗（或拔长及傲粗），冲孔，在心轴上拔长 环类锻件： 镦粗（或拔长及镦粗），冲孔，在心轴上扩孔 曲轴类锻件： 拔长（或镦粗及拔长），错移，锻台阶，扭
10、转 弯曲类锻件： 拔长，弯曲3. 自由锻工艺规程1) 绘制锻件图 (1) 锻件余量：是在零件的加工表面上为切削加工而增加的 尺寸。(3) 余块（敷料）：是为简化锻件形状便于锻造而多留出的那 一部分金属。(2) 锻件公差：是锻件实际尺寸和公称尺寸所允许的偏差。2) 计算坯料的质量和尺寸G坯G锻G烧G其他其中：G坯为坯料的质量；G锻为锻的质量；G烧为加热时金属的烧损的质量；G其他为其它的质量。坯料尺寸应根据坯料的体积(V坯)和第一个基本工序的性质 (镦粗或拔长)来确定：2)确定坯料尺寸其中：为钢的比重。 镦粗：Y F坯 F锻 拔长：碳素钢锭 Y=2.53 轧材 Y1.31.5为锻造比 特点及应用：
11、1、生产率较高，对工人技术要求不高。 2、锻件较复杂,精度、Ra较好。 3、机加工余量小,材料利用率高。 4、劳动强度较小。 5、变形抗力大,设备吨位大（限于150kg以下锻件)。 6、生产准备周期长 (锻模制造周期长,成本高,寿命低)。 7、工艺灵活性较差。 主要用于中小型锻件的大批大量生产。 方式 压力机上模锻。锤上模锻、 胎模锻、二、模锻1. 锤上模锻1）设备（蒸气空气模锻锤）(1) 锤头与导轨之间的间隙小且导轨很长。 (2)砧座质量大且机架与砧座直接连接。2）锻模 (1) 模锻模膛终锻模膛形状与锻件一致设有飞边槽带孔件冲孔连皮 飞边槽的作用：增大金属流出模膛阻力,使金属更 好充满模膛。
12、容纳多余的金属。 预锻模膛形状接近锻件，斜度、圆角比较大。无飞边槽(2) 制坯模膛(2) 制坯模膛 拔长模膛 滚挤模膛 弯曲模膛 切断模膛用它来减少坯料某部分的横截面积，以增 加该部分的长度。用它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 模锻件形状来分布。对于弯曲的杆类模锻件，需要用弯曲模膛 来弯曲坯料。它是在上模与下模的角部组成一对刀口 ，用来切断金属。a.便于锻件取出且分模面为平面； b. 使上下模膛深度最浅； c. 上下模膛沿分模面轮廓一致； d. 使锻件上加余块最少。 分模面的择3) 模锻工艺规程(1) 绘制模锻件图 确定余量、公差和余块一般：余量为0.5
13、5mm，公差为0.33mm 模锻斜度 便于取出锻件21 模锻圆角 a.便于金属流动与充型 b.防止模膛过早开裂与压塌r外(1.512)mmR内(23)r外P118(2) 确定模锻工步 长轴类锻件锻造工艺过程为： 制坯（如拔长、滚压、弯曲、成形）预锻终 锻。模锻时毛坯轴线方向（长度方向）与锻击方向垂直，金属主 要沿高度方向流动，沿长度方 向流动很少，往往需制坯。 盘类锻件 模锻时坯料轴线方向与打击方向相同，金属沿高度、 宽度 和长度方向同时流动。 工艺过程： 制坯（镦粗、压扁） 终锻 3、修整工序 切边和冲孔 较正 热处理 清理 典型模锻件的工艺过程2 胎模锻胎模锻是在自由锻造设备上使用可移动的
14、锻模(胎模) 生 产模锻件的一种工艺方法。2) 胎模种类及主要作用1) 定义(1) 扣模主要用于锻造具有平直侧面的非回转体锻件。(2) 筒模(3) 合模主要用于锻造形状复杂的非回转体锻件。主要用于锻造回转体锻件。(4) 组合模3) 工艺过程4) 特点 (1) 与自由锻比较： 锻件较自由锻件复杂,尺寸精 度更高,机加工余量较少 ,材料利用利高； 生产率高； 机械性能更好(胎模内应力状态较好)。(2) 与模锻比较： 工艺灵活； 模具结构更简单； 设备简单,经济； 更换模快,生产周期缩短,成本降低。适于小批量生产，用自由锻成形困难，模锻又不经济的形状 复杂的锻件。1) 摩擦压力机上模锻2) 曲柄压力
15、机上模锻 （热模锻曲柄压力机）3) 平锻机上模锻 4) 液态模锻3 其他设备上模锻二、模锻零件结构工艺性1.便于锻件取出，加余块最少，锻模易于制造2.外形力求简单、平直和对称，尽量避免锻件截面积差别过大，避免锻件上有薄壁、高筋和凸起结构3.复杂件要考虑锻焊组合结构2.3 锻件结构的工艺2.外形尽量简单避免截交与相贯.1.不允许有锥度和斜面3.不允许有筋和凸台4.复杂件，断面有急剧变化的锻件应采用组合件.一、 自由锻锻件结构工艺性P123概述一、定义板料冲压是利用冲模在冲床上使板料分离或变形的加工方法。 二、特点及应用6、冲模制造复杂。1、生产率高(靠模具设备成形，操作简便，易实现“两化”) 2、可成形复杂形状的制件, 废料少，材料利用率高。 3、制件尺寸精度高、表面质量好、互换性好,不需机加工 4、制件强度高、刚性好、重量轻。 5、加工成本低第三章 冲压冲压既能够制造尺寸很小的 仪表零件，又能够制造诸如 汽车大梁、压力容器封头一 类的大型零件，又能够制造 精密(公差在微米级)和复杂 形状的零件。占全世界钢产 60%-70%以上的板材、管材 及其他型材，其中大部分经 过冲压制成成品。冲压在汽 车、机械、家用电器、日常 用品、电机、仪表、航空航 天、兵器等制造中，都有广 泛的应用。三、设备1.剪床 下
