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1、第三篇 金属塑性成形（压力加工）教案首页课程名称：金属材材料成形形基础任课课教师：徐晓峰峰第三篇 金属属塑性成成形（压压力加工工）计划划学时： 88教学目的和和要求：本篇主要介介绍了压压力加工工的基本本原理、各各种压力力加工方方法及压压力加工工 先进进工艺； 学完本篇要要求学生生了解并并掌握压压力加工工的基本本原理、各种压压力加工工方法、零零件的结结构工艺艺性和锻锻件及冲冲压件工工艺设计计。重点：重点点为压力力加工的的基本原原理和各各种压力力加工方方法。难点：难点点为各种种压力加加工方法法和压力力加工基基本原理理。思考题：1 锻件与铸件件相比，最最显著的的优点是是什么？机器上上的重要要零件应应
2、选用何何种制件件做毛坯坯？为什什么？2 何为加工硬硬化？如如何消除除或利用用它？3 金属可锻性性的衡量量指标是是什么？其主要要影响因因素有哪哪些？4 锻造前对坯坯料加热热的目的的是什么么？加热热温度过过高时会会产生什什么缺陷陷？5 自由锻工艺艺规程包包括哪些些内容？如何绘绘制自由由锻件图图？需要要考虑哪哪些因素素？6 成批生产外外径为440mmm、内径径为200mm、厚厚度为22mm的的垫圈时时，应选选用何种种模具结结构才能能保证孔孔与外圆圆的同轴轴度？为为什么？第三篇 金属塑性成型概 述一、金属塑塑性成形形（压力力加工）金属材料在在外力作作用下产产生塑性性变形，获获得具有有一定形形状、尺尺寸
3、和力力学性能能的毛坯坯或零件件的生产产方法。二、塑性成成形的基基本生产产方式1轧制 ；2挤挤压；3拉拉拔；4自自由锻造造；5模模型锻造造；6板板料冲压压上砥铁下砥铁坯料三、塑性成成形（压压力加工工）的特特点1力学性性能高1）组织致致密；22）晶粒粒细化；3）压压合铸造造缺陷；4）使纤维维组织合合理分布布。2节约材材料1）力学性性能高，承承载能力力提高；2）减少零零件制造造中的金金属消耗耗（与切切削加工工相比）。3生产率率高4适用范范围广1）零件大大小不受受限制；2）生生产批量量不受限限制。第一章 金属属塑性成成形工艺艺基础1 金属属的塑性性成形原原理一、金属塑塑性变形形的实质质1.单晶体体的塑
4、性性变形1）滑移：晶体的一部部分相对对一部分分沿一定定的晶面面发生相相对滑动动。2）孪晶：晶体的一部部分相对对一部分分沿一定定的晶面面发生相相对转动动。滑移2. 多晶晶体的塑塑性变形形多晶体塑性变形的实质：晶内变形晶粒内部发生滑移和孪晶；同时晶粒之间发生滑移和转动。孪晶晶间变形滑动转动二、塑性变变形后金金属的组组织和性性能1.冷变形形及其影影响1）组织变变化的特特征：晶粒沿变变形最大大方向伸伸长；晶格与与晶粒均均发生畸畸变；晶粒间产产生碎晶晶。2）性能变变化的特特征：加工硬化：随着变变形程度度的增加加，其强强度和硬硬度不断断提高，塑塑性和韧韧性不断断下降。有利：强化化金属材材料。不利：进一一步
5、的塑塑性变形形带来困困难。2. 回复复T回 = （0.250.33）T熔熔（K）3. 再结结晶T再 = （0.350.44）T熔熔（K）冷变形以下以上热变形T再4 . 热热变形及及其影响响1）不产生生加工硬硬化2）使组织织得到改改善，提提高了力力学性能能细化晶粒粒； 压合合了铸造造缺陷；组织致致密。3）形成纤纤维组织织5 . 纤维组组织 塑塑性变形形时所形形成的杂杂质带。使使材料性性能具有有了方向向性。（1）在平平行于纤纤维组织织的方向向上：材材料的抗抗拉强度度提高（2）在垂垂直于纤纤维组织织的方向向上：材材料的抗抗剪强度度提高2 金属属塑性成成形工艺艺基础一、金属的的可锻性性是金属材料料在压
6、力力加工时时成形的的难易程程度。1 . 可可锻性的的衡量指指标1）塑性：材料的的塑性越越好，其其可锻性性越好。2）变形抗抗力：材材料的变变形抗力力越小，其其可锻性性越好。2 . 影影响可锻锻性的因因素1）金属的的本质化学成分分：Mee越低，材材料的可可锻性越越好。组织状态态：纯金金属和固固溶体具具有良好好的可锻锻性。2）变形条条件变形温度度：T温温越高，材材料的可可锻性越越好。变形速度度：V变变越小，材材料的可可锻性越越好。应力状态态：三向向压应力力塑性最最好、变变形抗力力最大。三向拉应力力塑性最最差、变变形抗力力最大。二、锻造温温度范围围始锻温度：过热、过过烧缺陷陷终锻温度：加工硬硬化45:
7、 120008000三、金属的的变形规规律1. 体积积不变定定律2. 最小小阻力定定律第二章 金属的的塑性成成形方法法2-1 自由由锻造一、自由锻锻设备65750Kg空气锤锻锤630Kg5T蒸汽空气锤水压机压力机油压机锻锤吨位 =落下下部分总总重量 = 活活塞+锤锤头+锤锤杆。压力机吨位位 =滑滑块运动动到下始始点时所所产生的的最大压压力。二、自由锻锻基本工工序基本工序 完成成锻件基基本变形形和成形形的工序序。1. 礅粗粗：H减减小；FF增大。1.225H0/D02.552. 拔长长：F减减小；LL增大。3. 冲孔孔：4. 弯曲曲：5. 扭转转：6. 错移移：三、自由锻锻工艺规规程的制制定1.
8、 锻件件图的绘绘制1）机械加加工余量量2）公差：（1/311/4）余余量3）敷料2. 坯料料重量和和尺寸的的计算G坯 = （1+kk）G锻K 消消耗系数数G坯 = G锻+G料头头+G芯料料+G烧拔长：Y=F坯/F锻镦粗：Y=HH坯/H锻1.225H0/D02.55所以： 圆截面坯料料：所以：长轴类锻件件：3 . 锻锻造工序序的选择择轴、杆类零零件：镦镦粗、拔拔长筒类零件：镦粗、冲冲孔、在在芯轴上上拔长盘类、环类类零件：镦粗（拔拔长及镦镦粗）、冲冲孔（芯芯轴上扩扩孔）4 . 锻锻造温度度范围及及加热火火次的确确定5 . 锻锻造设备备的选择择6 . 确确定工时时 7 . 填填写工艺艺卡四、自由锻锻
9、件结构构工艺性性1. 避免免斜面和和锥度2. 避免免曲面相相交3. 避免免加强筋筋和凸台台4. 采用用组合工工艺2-2 模模型锻造造模型锻造 将金金属坯料料放在具具有一定定形状的的模锻模模膛内受受压、变变形，获获得锻件件的方法法。特点：1）生产率率高；22）锻件件的尺寸寸精度和和表面质质量高；3）材料利利用率高高；4）可可锻造形形状较复复杂的零零件；5）模具成成本高、设设备昂贵贵；6）锻锻件不能能任意大大。一般般不得超超过1550kgg。一、锤上模模锻（一）锤上上模锻设设备：蒸汽空气模模锻捶（二）锻模模结构增加金属流动的阻力，促使金属充满模膛。锻模模膛飞边槽桥部：形成锻件基本形状和尺寸的空腔。
10、仓部：容纳多余的金属。（三）模膛膛的分类类终锻模膛模锻模膛预锻模膛模膛延伸模膛滚压模膛制坯模膛弯曲模膛切断模膛（四）锻模模工艺规规程的制制定1. 绘制制锻件图图1）分模面面的选择择分模面应应选在锻锻件的最最大截面面处；分模面的的选择应应使模膛膛浅而对对称；分模面的的选择应应使锻件件上所加加敷料最最少；分模面应应最好是是平直面面。2)确定加加工余量量、公差差和敷料料加工余量：144mm；公差：0.333mmm3）设计模模锻斜度度外壁斜度：577 0；内壁斜斜度：77122 0。4）设计模模锻圆角角外圆角：rr = 1.55122mm；内圆角角：R=（23）rr5）确定冲冲孔连皮皮2. 确定定模锻
11、工工序1）基本工工序圆盘类零件件：镦粗粗 预锻锻 终锻锻长杆类零件件：制坯坯 预锻锻 终锻锻2）修正工工序切边；冲孔孔；校正正；热处处理；清清理。（五）模锻锻件结构构工艺性性1. 易于于从锻模模中取出出锻件；2. 零件件的外形形应力求求简单、对对称、平平直；3. 避免免薄壁、高高筋、凸凸起等结结构；4. 避免免设计深深孔、多多孔结构构；5. 采采用锻焊焊组合工工艺。二、胎模锻锻造利用自由锻锻设备在在活动模模具上生生产模锻锻件的方方法。1. 扣模模2. 筒模模3. 合模模应用：没有有模锻设设备的中中、小型型锻件的批量生产产。3 板板料冲压压利用冲模对对金属板板料施加加压力，使使其产生生分离或或变
12、形获获得所需需零件的的工艺方方法。冷冲压：tt 8 mmm拖拉机：4400多多个；三三米收割割机：110000多个。一、冲压设设备1. 剪床床：下料料设备1）斜刃剪剪；2）平平刃剪；3）圆圆盘剪2. 冲床床：冲压压设备1）开式冲冲床；22）闭式式冲床二、冲压基基本工序序及变形形特点（一）分离离工序使坯料的一一部分相相对另一一部分产产生分离离的工序序（冲孔孔、落料料、修正正、剪切切、切边边等）。1. 冲裁裁（落料料、冲孔孔）使坯料沿封封闭轮廓廓分离的的工序。1）冲裁的的变形过过程弹性变形形阶段塑性变形形阶段断裂、分分离阶段段43弹性变形阶段断裂分离阶段21塑性变形阶段剪裂带区；3光亮带区；2塌角区；1毛刺42）冲裁模模设计及及冲裁工工艺特点点 凸凹模模要具有有锋利的的刃口； 凸凹模模间隙要要合理；Z 双边边间隙；Z = （5%10%）t凸凹模刃刃口尺寸寸要正确确；落料：为制制得件22。以凹凹模为设设计基准准。1D凹 = d落；D凸= DD凹 - Z冲孔：为制制得件11。以凸凸模为设设计基准准。D凸 = d孔；D凹 = D凸 + Z 排样要要合理2排样：冲裁裁件在板板料上的的布置方方式。a）有接边边排样；
