金属的其它塑性成形工艺PPT文件格式下载.ppt

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挤压变形后零件内部的纤维组织是连续的，基本沿零件外形分布而不被切断，从而提高了零件的力学性能。

一、零件挤压的特点,材料利用率可达70%，生产率比其他锻造方法提高几倍。

可加工难于用其它塑性成形方法加工的脆性材料，加工仅在几秒内完成，因此对于变形温度范围窄的材料尤为有利。

变形抗力大，挤压设备需要吨位大，模具易磨损。

故为了降低抗力型材和管材等常采用热挤压成形。

1.按照挤压时金属流动方向和凸模运动方向的关系,可分为:

正挤压金属的流动方向与凸模运动方向相同。

适用于制造横截面是圆形、椭圆形、扇形、矩形等的零件，也可是等截面的不对称零件。

反挤压金属的流动方向与凸模运动方向相反。

适用于制造横截面为原形、方形、长方形、多层圆形、多格盒形的空心件。

二、零件挤压的类型,图9-1正挤压,图9-2反挤压,复合挤压挤压过程中，一部分金属的流动流动方向与凸模运动方向相同，而另一部分金属的流动方向与凸模运动方向相反。

适用于制造截面为圆形、方形、六角形、齿形、花瓣形的双杯类、杯-杆类零件。

径向挤压金属的流动方向与凸模运动方向成90角。

适用于可制造十字轴类零件，也可制造花键轴的齿形部分、齿轮的齿形部分等。

图9-3复合挤压,图9-4径向挤压,2.按照挤压时坯料的温度状态分为:

热挤压：

将毛坯加热到热模锻的温度范围内的挤压，挤压力小，但精度低。

冷挤压：

回复温度以下（通常是室温下），精度好，但抗力大。

温挤压：

加热温度在回复温度与再结晶温度之间进行的挤压，抗力较热挤压小，氧化程度小，尺寸精度较高。

静液挤压：

凸模与坯料不直接接触，而是给液体施加压力（达340MPa）。

再经液体传给坯料，使金属通过凹模而成形。

由于在坯料侧面无通常挤压时的摩擦，所以变形较均匀，可提高一次挤压的变形量。

挤压力也较其它挤压工艺小10%50%。

静液挤压可用于低塑性材料，如铍、钽、铬、钼、钨等金属及其合金的成形，对常用材料可采用大变形量一次挤成线材和型材。

如圆柱斜齿轮和麻花钻等形状复杂的零件。

应用,1）型材和管材的挤压（一次塑性成形）。

多采用热挤压。

2）各种零件的挤压（二次塑性成形）。

多采用冷挤压。

第二节零件的轧制成形,原理及生产过程轧制是使金属坯料在回转轧辊的空隙中，靠摩擦力的作用得以连续进入轧辊而变形的一种加工方法。

2方法,1）纵轧:

它是轧辊轴线与坯料轴线在空间互相垂直的轧制方法。

两轧辊轴线平行，旋转方向相反，坯料作垂直于轧辊轴线方向的运动。

纵轧工件不旋转，仅作直线运动，在轧辊的作用下产生连续性的拔长变形和一些增宽变形。

纵轧包括各种型材和板材的轧制，辊锻轧制，辗环轧制等方法。

图9-6辊锻,（a）送料,（b）辊锻,辊锻轧制是把轧制工艺应用到锻造生产中的一种新工艺。

辊锻是使坯料通过装有扇形模块的一对相对旋转的轧辊时受亚尔变形的成形工艺。

它既可以作为模锻前的制坯工序，也可直接辊锻锻件。

目前，成形辊锻适用于如扳手、活动扳手等扁截面的长杆件、汽轮机叶片及连杆类零件的生产。

辗环轧制是用来扩大环形坯料的外径和内径，从而获得各种无接缝环状零件的轧制成形工艺，如图9-7（a）。

图中辗压轮由电动机带动旋转，利用摩擦力使坯料在辗压轮和芯辊之间受压变形。

辗压轮还可由油缸推动做上下移动，改变它与芯辊之间的距离，使坯料厚度减小、直径增大。

导向辊用以保障坯料正确运送，信号辊用来控制环坯直径。

如在环坯端面安装端面辊，则可进行径向-轴向辗环成形，如图9-7（b）。

（a）径向辗环（b）径向-轴向辗环,图9-7碾环轧制,2）横轧,它是轧辊轴线与坯料轴线互相平行的轧制方法。

横轧时工件作旋转运动，在轧辊作用下产生连续变形。

齿轮轧制是一种少无切削加工齿轮的新工艺。

直齿轮和斜齿轮均可用热轧制造，如图所示。

图9-8齿轮热轧,在轧制前将毛坯外缘加热，然后将带齿形的轧轮作径向进给，迫使轧轮与毛坯对辗。

在对辗过程中，坯料上一部分金属受压形成齿谷，相邻部分的金属被轧轮齿部“反挤”而上升，形成齿顶。

3）斜轧（螺旋斜轧）,轧辊轴线与坯料轴线在空间交叉成一定角度的轧制方法。

如周期轧制如图9-9（a），钢球轧制，如图9-9（b）、丝杠冷轧等。

螺旋斜轧采用的轧辊带有螺旋型槽，相交成一定角度，并作同方向旋转，坯料在轧辊间既绕自身轴线转动，有向前进，与此同时受压变形获得所需产品。

螺旋斜轧可以直接热轧出带螺旋线的高速滚刀体、自行车后闸壳以及冷轧丝杠等。

螺旋斜轧钢球是使棒料在轧辊间螺旋型槽里受到轧制并分离成但个球，轧辊每转一周即可轧制出一个钢球。

轧制过程是连续的。

（a）周期轧制（b）钢球轧制图2.47斜轧,4）楔横轧楔横轧原理利用轧件轴线与轧辊轴线平行，轧辊的辊面上镶有楔型凸棱，并作通向旋转的平行轧辊对沿轧辊轴向送进的坯料进行轧制的成形工艺成为楔横轧，如图所示。

该工艺适用于成形高径比不小于1的回转体轧件。

在楔横轧中，坯料的变形过程主要是靠两个楔型凸棱压缩坯料，使坯料的径向尺寸减小、轴向尺寸增大。

楔横轧机适合轧制各种实心、空心台阶轴，如汽车、摩托车、电动机上的各种台阶轴，凸轮轴等。

图9-10两辊式楔横轧,图9-11楔形凸块展开图,楔横轧机的类型,两辊式楔横轧机：

按照轧辘的形状它又分为三种。

辘式模横轧机操作方便，轧辘加工容易，但轧制大件时需要有较大的轧辑和导板。

大轧辑需要大型设备才能加工，导板易磨损，并在安装不当时易刮伤轧件。

单辘弧形板式模横轧机（见图9-12）的弧形板相当于半径为负值的轧辘，其调整十分麻烦。

由于内弧模板加工十分困难，所以该机已被淘汰。

板式模横轧机（见图9-13）可不用导板，模具加工方便。

但其精度不如辘式模横轧机，调整也较复杂。

例如，用搓丝板模横轧机生产螺纹标准件时，用机械手将坯料垂直插入两搓板之间，插人的时间必须是在一个搓丝板的牙型顶部和另一搓丝板牙型的根部相重合的瞬间，否则滚出的螺纹将出现乱扣现象。

其次，搓丝板的间隔必须与螺纹中径吻合。

若间隔过大，则螺纹牙型顶部充填不足，螺纹中径变大；

若间隔过小，则过高的滚轧压力将使搓丝极的寿命缩短，螺纹的圆柱度降低。

三辘式模横轧机（见图9-14）。

该机的特点是轧件在三轧辘间旋转，不需导板，避免了导板刮伤轧件；

三轧辘互成120角，从三个方向压缩轧件。

与两辗式模横轧机相比，其应力状态得到了改善，轧件质量好，轧制过程稳定；

三辘轧制加大了极限模展角，使轧辘直径减小。

但三辘轧制工艺调整显然比两辘轧制复杂；

轧件的最小直径必须大于轧辘直径的1/6，否则轧辘不能接触轧件。

1）特点生产率高。

（轧辊生产率为锤上模锻的510倍）质量好。

（连续变形、变形均匀）节约金属材料。

（比锤上模锻损耗降低610个百分点）劳动条件好，易于实现“两化”。

设备结构简单，对厂房地基条件要求低。

2）应用型材轧制（一次塑性成形）,3特点及应用,零件的轧制（二次塑性成形）,第三节摆动碾压,摆动碾压可以用较小的设备碾压出较大的锻件；

产品质量高、节约材料，可实现净成形、净终成形加工；

易于实现自动化。

主用要于生产具有回转体的薄盘类锻件及带法兰的半轴类锻件，如齿轮坯、铣刀坯、汽车后半轴等。

摆动碾压又称摆碾，是利用一个绕中心轴摆动的圆锥形模具对坯料局部加压使其高度减小、直径增大的成形方法。

图9-15为摆动碾压的工作原理示意图。

锥形凸模的轴线与机器主轴线相交成角，称为摆角（通常取13）。

当主轴旋转时，凸模绕主轴产生摆动，对坯料进行局部碾压，使坯料整个截面逐步产生塑性变形。

一、摆动碾压得原理,图9-15运动轨迹为圆的摆头结构,二、摆动碾压得类型1.按成形温度分为：

冷摆碾成形（温度低于T再）、温摆碾成形（温度等于T再）、热摆碾成形（温度高于T再）。

2.按摆碾运动形式分：

I型摆碾、II型摆碾和III型摆碾。

如图9-16。

通过控制内外两层偏心套的偏心距传动摆头（锥体模），摆头的运动轨迹可以为圆、直线、螺旋线、菊花线和多叶玫瑰线等五种，以适应复杂零件的需要。

图9-16摆辗的三种类型,三、摆动碾压的特点及应用1.坯料接触面积小，故所需成形压力小，设备吨位仅为一般冷锻设备吨位的5%10%。

2.碾压属于冷变形，变形速度慢，且逐步进行，因此摆碾表面光滑，表面粗糙度Ra=0.41.6m，尺寸精度高，误差为0.025mm。

3.能碾压成形高经比很小，一般锻造方法不能成形的薄圆盘件（厚度仅为0.2mm）。

4.设备占地面积小，周期短，投资少，易于实现机械化、自动化。

目前，冷摆碾除用来制造铆钉外，还用来冷镦挤成形各种复杂的轴对称件，如：

伞齿轮、齿环、推力轴承圈、端面凸轮、轴套、千斤顶、棘轮等。

热摆碾多用来成形尺寸较大及精度要求高的零件，如汽车半轴、法兰、摩擦盘、火车轮、锣、拨、蝶形弹簧及铣刀片等。

第四节冷镦与电镦,冷镦与电镦均属于镦锻成形工艺，一般是对棒料的端部进行局部镦粗。

冷镦和冷挤压一起同属于冷锻范围。

冷镦时金属流动方向与凸模的运动方向垂直，冷镦的工件断面积比毛坯的断面积有所增大。

镦挤复合时金属流动方向除了同镦粗相同外，还有一部分金属沿凸模运动的方向一致或相反方向流动。

镦挤复合方法可以制作多台阶的带孔或不带孔的扁平类零件及多台阶的轴类零件。

一、冷镦,冷镦是用线材在自动冷镦机上加工冷锻件的成形工艺。

冷镦主要用来成形以轴为对称或近似轴对称的、形状比较简单的实心及空心零件，是大量生产销钉、螺钉、螺栓、及螺母等标准件的主要成形工艺。

冷镦有多种类型：

二、电镦,冷镦属于冷变形，锻件的强度及硬度高，表面品质好，生产率高。

但冷镦时坯料的每次变形量不能太大，变形的工步较多，而且只适于锻造性好的坯料。

电镦与冷镦属区别在于它是利用低频电流通过两电极（夹爪及模具）时产生的电阻热使坯料加热段达到变形温度，进行预锻聚料而成形工件的（图9-18）。

电镦属于热加工，锻件的变形量大，变形工步少，特别适合镦锻如内燃机气门一类零件。

（图9-19）,精密模锻是在模锻设备上锻造出形状复杂、锻件精度高的模锻工艺。

如精密模锻伞齿轮，其齿形部分可直接锻出而不必再经切削加工。

模锻件尺寸精度可达IT12IT15，表面粗糙度为Ra3.21.6。

一、精密模锻工艺过程：

先将原始坯料普通模锻成中间坯料再对中间坯料进行严格的清理，除去氧化皮或缺陷最后采用无氧化或少氧化加热后精锻（如图9-20）。

精锻的加热温度应较低一些。

碳钢在450900。

故精锻也称为温锻。

第五节精密模锻,图9-20精密模锻的大致工艺过程,精锻时需在中间坯料上涂敷润滑剂，以减少摩擦延长锻模使用寿命，降低设备的功率损耗。

需要精确计算原始坯料的尺寸，严格按坯料质量下料。

否则会增大锻件尺寸公差，降低精度。

需要精细清理坯料表面，除净坯料表面的氧化皮、脱碳层及其它缺陷等。

应采用无氧化或少氧化加热法，尽量减少坯料表面形成的氧化皮，以提高锻件尺寸精度，降低表面粗糙度。

精密模锻的锻件精度很大程度上取决于锻模的加工精度。

为排除模膛中的气体，减小金属流动阻力，使金属更好地充满模膛，在凹模上应开有排气小孔。

模锻时要很好地进行润