金属塑性变形与锻造工艺方法.ppt

1、机械制造基机械制造基础金工教研室制造科学与工程学院2007年春季学期第三第三讲 金金属属塑性塑性变形形与与锻造工造工艺方法方法 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础第三第三讲 金金属属塑性塑性变形形与与锻造工造工艺方法方法压力加工塑性变形冷/热基本生产方式轧制、拉拔、挤压、锻造、板料冲压制作原材料金属型材、板材、管材、线材零件主轴、齿轮、枪炮管、汽车覆盖件、日用五金压力加工力加工演示演示 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础本本讲内内容容一、金属塑性变形二、锻造方法：自由锻三、锻造方法：模锻四、锻造工艺问题五、锻造结构工艺性六、板料冲压七、特种压力加工方法简介 2004 金工教

2、研室机械制造基机械制造基础础一、金一、金属属塑性塑性变形形单晶体滑移变形纯理论设想未变形未变形弹性变形弹性变形弹塑性变形弹塑性变形塑性变形塑性变形 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础位位错运运动晶体内部存在大量 “缺陷”“位错”为主：使变形抗力增大千倍未变形未变形位错运动位错运动塑性变形塑性变形 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础多晶体塑性多晶体塑性变形形低温下变形过大会引起金属破坏 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础常常温温下塑性下塑性变形形=组织与与性能性能内部组织晶粒沿最大变形方向伸长晶格与晶粒扭曲，产生内应力晶粒间产生碎晶性能冷变形强化：阻碍进一步变形变形

3、增大=强度硬度提高，塑性韧性降低碎晶、晶格扭曲阻碍变形 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础塑性塑性变形形与与性能的性能的关关系系强度硬度提高塑性韧性降低常常温温下下塑性塑性变形形对低低碳碳钢力力学学性能性能的影的影响响 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础冷冷变形强化的回形强化的回复复不稳定=自发回复稳定状态（温度）2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础回回复与复与再再结晶晶温温度度回复温度T回（0.250.3）T熔0.4T熔时，碎晶位核再结晶T再0.4T熔冷变形：再结晶温度以下的塑性变形热变形：以上强化与再结晶过程同时存在，强化消失再结晶退火：冷变形后进行 2004

4、金工教研室机械制造基机械制造基础础两种两种金金属属的的变形形铅（熔点327 ）：0 时的变形T再0.4T熔0.4（327273）K240K0 273K：热变形钨（熔点3380 ）：1100 时的变形T再0.4T熔 0.4（3380273）K1461K1100 1373K：冷变形注意：冷变形不是“室温”下的变形 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础金金属属纤维组织铸锭缺陷=纤维组织=性能方向性=竹竿纵向塑性韧性提高，横向降低不能用热处理消除 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础金金属属可可锻性性压力加工获得优良制品的工艺性能塑性好、变形抗力小=工艺性好取决于金属的本质：碳化物都不

5、好化学成分：纯金属、含碳量小好内部组织：纯金属、故溶体、晶粒细好加工条件变形温度、变形速度、应力状态 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础变形形温温度度高温=塑性好、易变形=太高=过热、过烧始锻：AE线以下200终锻：800 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础变形速度形速度单位时间内的变形程度对可锻性的影响？速度快=强化难以及时消除=可锻性差？速度快=热能=提高塑性=可锻性好？高速锤才明显变好 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础应力力状状态三向应力=塑性好两向应力=塑性差拉应力不好 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础讨论：“趁趁热打打铁”铁：能打吗？（锻造

6、）工业上“铁”即是“铸铁”可锻性极差，绝对不能 “打”趁热：锻造温度是有严格限制的 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础二、二、锻造方法：自由造方法：自由锻自由：坯料沿各个方向自由变形流动适应性极强大型、特大型锻件唯一成形方法设备上下各一个抵铁锤锻（中小型锻件）：锻锤冲击力液（水）压机（大型锻件）：液压力 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础自由自由锻基本基本设备：空：空气气锤自由自由锻基本工基本工序演示序演示 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础自由自由锻工序基本工序工序基本工序镦粗拔长冲孔弯曲扩孔错移切割扭转 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础自由自由锻工

7、序基本工序工序基本工序镦粗拔长冲孔弯曲扩孔错移切割扭转 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础自由自由锻工序基本工序工序基本工序镦粗拔长冲孔弯曲扩孔错移切割扭转 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础自由自由锻工序基本工序工序基本工序镦粗拔长冲孔弯曲扩孔错移切割扭转 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础自由自由锻工序基本工序工序基本工序镦粗拔长冲孔弯曲扩孔错移切割扭转 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础自由自由锻工序基本工序工序基本工序镦粗拔长冲孔弯曲扩孔错移切割扭转 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础自由自由锻工序基本工序工序基本工序镦粗拔长冲孔弯曲扩

8、孔错移切割扭转 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础自由自由锻工序基本工序工序基本工序镦粗拔长冲孔弯曲扩孔错移切割扭转 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础锻造工造工艺：盘类锻件件拔长镦粗冲孔盘类零件零件锻造造过程演示程演示 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础锻造工造工艺：轴类锻件件镦粗拔长切肩锻台阶大、中、小型大、中、小型轴类零件零件锻造造过程演示程演示 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础锻造工造工艺：筒：筒类锻件件镦粗拔长冲孔在芯轴上拔长 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础锻造工造工艺：环类锻件件镦粗拔长冲孔在芯轴上扩孔 2004 金工教研室机

9、械制造基机械制造基础础锻造工造工艺：曲：曲轴类锻件件镦粗拔长错移锻台阶扭转 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础锻造工造工艺：弯弯曲曲类锻件件拔长弯曲叉杆叉杆类零件零件锻造造过程演示程演示 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础三、三、锻造方法：模造方法：模锻在锻模模膛内变形变形流动受限锻件尺寸精确、结构可较复杂、生产率高按设备分类锤上模锻曲柄压力机上模锻摩擦压力机上模锻胎模锻 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础锤上模上模锻锤上模上模锻演示演示 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础锻模模1锤头2上模3飞边槽4下模5模垫6/7/10楔铁8分模面9模膛 2004 金

10、工教研室机械制造基机械制造基础础锻模件模件 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础制坯模制坯模膛膛拔拔长 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础制坯模制坯模膛膛滚压 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础制坯模制坯模膛膛弯弯曲和切曲和切断断 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础弯弯曲曲连杆的杆的锻造造过程程 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础曲柄曲柄压力机力机 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础曲柄曲柄压力机用的力机用的锻模模 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础摩擦摩擦压力机力机摩擦摩擦压力机模力机模锻演示演示 2004 金工教研室机械制

11、造基机械制造基础础胎模胎模锻在自由锻设备上增加胎模三种胎模：扣模、筒模、合模 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础筒模筒模 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础合模合模 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础三三种种胎模胎模锻模具彩模具彩图 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础四、四、锻造工造工艺问题锻件图设计敷料、余量、公差、分模面模锻斜度、模锻圆角半径、冲孔连皮坯料重量和尺寸计算G坯料G锻件G烧损G料头锻造工序设计其他问题温度及加热冷却规程、辅助工序 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础敷料、余量、公差敷料、余量、公差 2004 金工教研室机械制造基机

12、械制造基础础分模面分模面 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础模模锻斜度斜度 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础模模锻圆角半角半径径 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础冲孔冲孔连皮皮 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础锻造工序（工步）造工序（工步）设计长轴类零件:拔长-滚压-弯曲-预锻-终锻最后最后锻压方向方向与与轴线垂直垂直小型长轴零件一次可锻出多个周期性轧制可省去拔长、滚压 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础锻造工序（工步）造工序（工步）设计短轴类零件:镦粗-预锻-终锻最后锻压方向与轴线平行 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础半半轴

13、的自由的自由锻工工艺 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础锻造工造工艺过程程锻出出头部部拔拔长拔拔长及修正台及修正台阶拔拔长并并留出台留出台阶锻出凹出凹挡及拔及拔长端部端部并并修整修整 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础五、五、锻造造结构构工工艺性性锻件结构工艺性好锻造成型方便节约金属保证质量提高生产率工艺性原则：相对的 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础自由自由锻件件力求简单 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础自由自由锻件件少用圆锥、斜面 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础自由自由锻件件 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础自由自由锻件

14、件杆杆类零件零件避免复杂相贯线 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础自由自由锻件件杆杆类零件零件 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础自由自由锻件件盘类零件零件避免筋板、小孔、凸台面 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础自由自由锻件件盘类零件零件避免筋板、小孔、凸台面 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础自由自由锻件件复复杂零件：拆零件：拆开开复杂形状改为组合零件 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础模模锻件件避免型腔避免型腔过深深 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础模模锻件件 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础合理的模合理的模锻件件

15、 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础模模锻件件 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础六、板料冲六、板料冲压利用冲模使板料：分离、变形常温下进行：冷冲压810mm：热冲压应用广泛：汽车、航空、电器工艺特点废料少、精度好、重量轻、成本低设备操作简单板料冲板料冲压演示演示板料冲板料冲压工序工序 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础分离工序分离工序冲裁：落料及冲孔弹性性变形形塑性塑性变形形断断裂裂开开始始断断裂裂 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础凸凹模凸凹模间歇歇过大：边缘粗糙过小：上下裂纹也不能很好重合间歇大小还影响模具寿命摩擦大小、机件受力大小cm 2004

16、金工教研室机械制造基机械制造基础础冲裁件排冲裁件排样 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础材料消耗材料消耗对比比 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础修整：修整：类似切削加工似切削加工 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础变形工序形工序拉深 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础彩彩图 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础拉深系拉深系数数md/D m 0.5 0.8 d:拉深件直径；D:坯料直径 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础多次拉深多次拉深m太小则必须多次拉深由于加工硬化一次比一次严重m 应该逐步变大多次拉深演示多次拉深演示 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础起起皱拉深件拉深件损坏零件侧面起皱痕迹拉断损坏拉深模板材越薄、m越小，越容易起皱 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础彩彩图 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础压边圈防止起圈防止起皱 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础彩彩图 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础旋旋压拉深拉深 2004 金工教研室机械制造基机械制造基础础弯弯曲曲 2