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1、压力加工,10.1 压力加工理论基础,本章重点：塑性变形的基础理论、金属的可锻性，各种塑性成形方法的特点、应用和结构工艺设计，冲压加工的基本原理和加工方法。,10.3 板料冲压,10.2 常用的锻造方法,利用塑性变形的加工方法,压力加工借助外力的作用，使金属坯料产生塑性变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件。,概 述,能改善金属的组织，提高金属的机械性能； 提高材料的利用率和经济效益（节省材料和切削加工工时）； 具有较高的劳动生产率。,压力加工方法的优点,不能获得形状复杂的锻件； 初次投资费用高（设备、工模具、厂房）； 生产现场劳动条件差。,缺点,概 述,轧制、挤压、拉拔 金属型材、板材、钢
2、材、线材等； 自由锻、模锻 承受重载的机械零件，如机器主轴、重要齿轮、连杆、炮管、枪管等； 板料冲压 汽车制造、电器、仪表及日用品。,压力加工的应用,概 述,10.1 压力加工理论基础,材料在外力的作用下，变形过程一般可分三个阶段：弹性变形、塑性变形和断裂； 滑移、孪生是最基本的金属中塑性变形方式； 位错在晶界堆积，晶界使金属塑性变形抗力提高； 冷变形后，晶粒沿变形方向被拉长，产生变形织构,并形成残余内应力。,10.1.1 塑性变形知识回顾,冷变形和热变形,冷变形 在Tm的温度下进行的塑性变形。 热变形 在Tm的温度下进行的塑性变形。,冷变形,加工硬化,冲压、冷弯、冷挤、冷轧,塑性材料,热变形
3、,加工硬化+再结晶,锻造、热挤、轧制,变形量大，易氧化,10.1 压力加工理论基础,10.1.2 纤维组织和锻造比,锻造比 变形程度的大小,镦粗：y = H0 / H,拔长：y = F0 / F,金属材料,形成锻造流线 （各向异性）,y,y,流线的纵向性能高于横向,y 1,组织紧密 晶粒细化,10.1 压力加工理论基础,流线的合理分布,流线与工件最大拉应力方向一致； 流线与切应力、冲击方向垂直； 沿工件外轮廓连续分布。,10.1 压力加工理论基础,10.1.2 金属的可锻性,塑性 变形抗力,塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好。,影响因素： 1、金属的本质化学成分、金属的组织状态 2、变
4、形条件 变形温度、变形速度、应力状态,可锻性是金属材料的工艺性能指标之一,10.1 压力加工理论基础,10.1 压力加工理论基础,塑性变形区的压应力数目越多，合金的塑性越好。拉应力数目越多，塑性越差。,10.1 压力加工理论基础,判断合金锻造性的经验公式： K= /b,K-锻造性判据。 -断面收缩率。 b -抗拉强度。级别 K （%/Mpa) 锻造性 1 2.1 优,10.1 压力加工理论基础,10.2 常用的锻造方法,利用冲击力或压力在上下砧间直接使坯料变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件的加工方法。,坯料变形时，除与上、下抵铁或其它辅助工具接触部分表面外，都是自由表面，变形不受限制。,
5、10.2.1 自由锻,能生产各种大小的锻件。 对于大型锻件，自由锻是唯一可能的生产方法。 自由锻采用通用的设备和工具，成本低，生产准备周期短。只能锻造形状简单件， 生产率低，工人的劳动强度大， 锻件表面质量差， 只适用于单件小批量生产。,1. 自由锻特点与应用,10.2 常用的锻造方法,2. 自由锻设备,),变形大、锻透深度大、内部质量好，没有振动，噪音小。,20MPa (200个大气压),0.40.9MPa (49个大气压）,10.2 常用的锻造方法,空气锤,10.2 常用的锻造方法,水压机,蒸汽或压缩空气,双柱拱式蒸汽锤,10.2 常用的锻造方法,水压机,10.2 常用的锻造方法,3. 自
6、由锻的工序,基本工序：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、错移、扭转;辅助工序：倒棱、压肩等；精整工序：修整鼓形、平整端面、校直弯曲。,10.2 常用的锻造方法,基本工序拔长,10.2 常用的锻造方法,基本工序镦粗,10.2 常用的锻造方法,基本工序冲孔,10.2 常用的锻造方法,基本工序 弯曲,10.2 常用的锻造方法,基本工序 错移,10.2 常用的锻造方法,基本工序 扭转,10.2 常用的锻造方法,4. 锤上自由锻工艺规程的制订,a) 绘制锻件图,锻件图 = 零件图 + 加工余量、锻件公差和余块,轴锻件图,齿轮锻件图,10.2 常用的锻造方法,b) 坯料的质量及尺寸计算,坯料的质量：G 坯料 = G
7、 锻件 + G 烧损+ G 切头 + G 芯子,坯料的尺寸,锻件的锻造比,采用的变形方式,轴类零件,盘盖类零件,轧材: y 1.3 钢锭: y = 2.55,镦粗(防弯):H/D 最小弯曲半径 rmin回弹的防止改变模具尺寸，使弹复后达到零件的尺寸；改变模具的结构；拉弯。,10.3 板料冲压,拉弯,弹复现象,带有顶板的双角弯曲,10.3 板料冲压,b）弯曲件展开尺寸计算,弯曲件的弯曲部位边薄，长度变长：,10.3 板料冲压,） 弯曲件结构工艺性,弯曲半径不应小于最小弯曲半径，但也不宜过大； 弯曲部位与板料边缘及板料上孔的距离有限制； 应尽量沿材料纤维方向弯曲，多向弯曲时，应先冲工艺孔或切槽。,
8、10.3 板料冲压,d）弯曲模,简单弯曲模压制一般弯曲件,斜楔式弯曲模压制多角形弯曲件,10.3 板料冲压,3. 拉深,平面板料 开口中空形件,拉深过程,拉深的变形和应力,10.3 板料冲压,正常拉深,10.3 板料冲压,拉深起皱,拉深开裂,10.3 板料冲压,防止皱折,加压边圈,压边力不宜过大能压住工件不致起皱即可。,10.3 板料冲压,防止拉穿,模具结构凸凹模加工成圆角 R凸 m min (d-筒径，D-坯料直径）否则应多次拉深 涂润滑剂减少摩擦,10.3 板料冲压,多次拉深,10.3 板料冲压,拉深力P的确定:Pmax=3(b+s)(D-d-r凹)sb：材料的抗拉强度；s：材料的屈服强度；D: 毛坯直径；d:拉伸凹模直径；r凹:拉伸凹模圆角半径；s: 材料厚度。,
