塑性加工講稿

1、塑性加工第一張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月塑性加工常用的方法有：自由鍛、模鍛、板料沖壓、軋制、擠壓、拉撥等第二張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月各類連桿鍛件 連桿模具 第三張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月長沙金源汽車沖壓件有限公司第四張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月車門內(nèi)外板 Inner & outter door 輕型車車身總成 東風(fēng)汽車零件 第五張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月筆記本底座沖壓件筆記本電腦內(nèi)部沖壓件 第六張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月塑性加工性能及影響因素塑性加工性能及其指標(biāo)塑性加工性能常用金屬的塑性和變形抗力來綜

2、合衡量。塑性加工性能的影響因素1金屬的本質(zhì)：（1）化學(xué)成分的影響；(2)金屬組織的影響 2加工條件：(1)變形溫度的影響(2)變形速度的影響(3)應(yīng)力狀態(tài)的影響第七張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第八張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月8.1 鍛造成形 8.1.1 自由鍛 自由鍛是利用沖擊力或壓力使金屬在上下兩個抵鐵之間產(chǎn)生塑性變形從而得到所需鍛件的鍛造方法。 金屬坯料在抵鐵間受力變形時除打擊方向外，朝其它方向的流動基本不受限制。自由鍛在重型機械制造中具有特別重要的作用。水輪機主軸、多拐曲軸、大型連桿等件第九張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月1.自由鍛工序自由鍛生產(chǎn)中能

3、進行的工序很多，可分為基本工序、輔助工序及精整工序三大類。 2自由鍛工藝規(guī)程的制訂(1)繪制鍛件圖1)敷料 為了簡化鍛件形狀、便于進行鍛造而增加的一部分金屬稱為敷料。1：敷料；2：余量第十張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月2)鍛件余量 在零件的加工表面上增加供切削加工用的金屬，稱為鍛件余量。3)鍛件公差鍛件公差是鍛件名義尺寸的允許變動量。第十一張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月選擇鍛造工序自由鍛鍛造的工序，是根據(jù)工序特點和鍛件形狀來確定的。一般情況下，盤類鍛件常選用鐓粗(或拉長及鐓粗)、沖孔等工序；軸類鍛件常選用校長(或鐓粗及撥長)、切肩和鍛臺階工序；筒類鍛件選用鍛粗(或撥長及

4、鐓粗)、沖孔、在心鈾上校長工序；環(huán)類鍛件選用鐓粗(或校長及鐓粗)、沖孔、在心軸上擴孔等工序：曲軸類鍛件選用撥長(或鐓粗及撥長)、錯移、鍛臺階、扭轉(zhuǎn)等工序；彎曲類鍛件選用拔長，彎曲工序。 工藝規(guī)程的內(nèi)容還包括：確定所用工夾具、加熱設(shè)備、加熱規(guī)范、加熱火次、冷卻規(guī)范、鍛造設(shè)備和鍛件的后續(xù)處理等。第十二張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 8.1.2 模鍛 模鍛是在高強度金屬鍛模上預(yù)先制出與鍛件形狀一致的模膛，使坯科在摸膛內(nèi)受壓變形的鍛造方法。在變形過程中由于模膛對金屬坯料流動的限制，因而鍛造終了時能得到和模膛形狀相符的鍛件。第十三張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月模鍛優(yōu)點（與自由鍛比

5、較）(1)生產(chǎn)率較高。(2)模鍛件尺寸精確，加工余量小。(3)可以鍛造出形狀比較復(fù)雜的鍛件 (4)模鍛生產(chǎn)可以比自由鍛生產(chǎn)節(jié)省金屬材料，減少切削加工工作量。模鍛生產(chǎn)由于受模鍛設(shè)備噸位的限制，模鍛件不能太大，模鍛件質(zhì)量一般在150kg以下。模鍛生產(chǎn)適合于小型鍛件的大批大量生產(chǎn)。第十四張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月各類連桿鍛件 連桿模具 第十五張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月1錘上模鍛(1)緞模結(jié)構(gòu)錘上模鍛用的鍛模(圖84)是由帶有燕尾的上模2和下模4兩部分組成(2)模膛分類 根據(jù)其功用的不同模膛可分為模鍛模膛和制坯模膛兩大類。第十六張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月

6、 （1）終鍛模膛1）模鍛模膛 模鍛模膛分為終鍛模膛和預(yù)鍛模膛兩種。 終鍛模膛的作用是使坯料最后變形到鍛件所要求的形狀和尺寸因鍛件冷卻時要收縮，終鍛模膛的尺寸應(yīng)比鍛件尺寸放大一個收縮量。模膛四周有飛邊槽 對于具有通孔的鍛件，由于不可能靠上、下模的突起部分把金屬完全擠壓掉，故終鍛后在孔內(nèi)留下一薄層金屬，稱為沖孔連皮。把沖孔連皮和飛邊沖掉后，才能得到有通孔的模鍛件。第十七張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 （2）預(yù)鍛模膛： 預(yù)鍛模膛的作用是使坯料變形到接近于鍛件的形狀和尺寸，這樣再進行終時，金屬密易充滿終鍛模膛。同時減少了終鍛模膛的磨損。 2)制坯模膛：對于形狀復(fù)雜的模鍛件，為了使坯料形狀基

7、本接近模鍛形狀，使金屬能合理分布和很好地充滿模膛，必須預(yù)先在制坯模膛內(nèi)制坯。（1）撥長模膛用它來減小坯料某部分的橫截面積，以增加該部分的長度撥長模膛第十八張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）滾壓模膛 用它來減小坯料某部分的橫截面積，以增大另一部分的橫截面積；（3）彎曲模膛對于彎曲的桿類模鍛件，需用彎曲模膛來彎曲坯料。（4）切斷模膛在上模與下模的角部組成的一對刃口，用來切斷金屬。第十九張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 (3)制訂模鍛工藝規(guī)程模鍛生產(chǎn)的工藝規(guī)程包括制訂鍛件圖、計算坯料尺寸、確定模鍛工步(模膛)、選擇設(shè)備及安排修整工序等。1)制訂模鍛件圖 分模面 分模面即上下級

8、模在模鍛件上的分界面a）要保證模鍛件能從模膛中取出。 a-a面為分模面時 圖8.9 分模面的選擇比較圖b）按選定的分模面制成鍛模后，應(yīng)使上下兩模沿分模面的模膛輪廓一致。 c-c面為分模面時c)最好把分模面選在能使模膛深度最淺的位置處。 b-b面為分模面時d)選定的分模面應(yīng)使零件上所加的敷料最少。 b-b面為分模面時e)最好使分模面為一個平面第二十張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月余量、公差和敷料模鍛斜度 模鍛圓角半徑 圖8.10模鍛斜度圖8.11圓角半徑第二十一張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 2)確定模鍛工步長軸類模鍛件 圖8.13 長軸類鍛件 盤類鍛件 拔長、滾壓、彎曲等

9、工步鐓粗、終緞等工步 圖8.14 盤類鍛件第二十二張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月彎曲連桿鍛造過程 對于形狀復(fù)雜的鍛件，如鍛造彎曲連桿模鍛件(圖8.15)，坯料經(jīng)過拔長、滾壓、彎曲等三個工步.第二十三張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月3)修整工序 切邊和沖孔 在壓力機上切除模鍛件上的飛邊及連皮。 校正熱處理正火或退火清理第二十四張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月2壓力機上的模鍛 錘上模鍛具有工藝適應(yīng)性廣的特點，目前仍在鍛壓生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。 模鍛錘在工作中存在震動和噪音大、勞動條件差、蒸汽效率低、能源消耗多等難以克服的缺點。因此近年來大噸位模鍛錘有逐步被壓力機取代的

10、趨勢。摩擦壓力機、曲柄壓力機、平鍛機、模鍛水壓機：第二十五張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(1)摩擦壓力機上模鍛 在摩擦壓力機上進行模鍛主要是靠飛輪、螺桿及滑塊向下運動時所積蓄的能量來實現(xiàn)。 摩擦壓力機具有鍛錘和壓力機的雙重工作特性。第二十六張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 摩擦壓力機上模鍛適合于中小型鍛件的小批和中批生產(chǎn)。如：鉚釘、螺釘、齒輪、三通閥體等第二十七張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月8.2 板料沖壓成形 板料沖壓是利用沖模使板料產(chǎn)生分離或成形的加工方法。 幾乎在一切有關(guān)制造金屬制品的工業(yè)部門中，都廣泛地應(yīng)用著板料沖壓。特別是汽車、拖拉機、航空、電器、儀

11、表及國防等工業(yè)中，板料沖壓占有極其里要的地位。薄板分離第二十八張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月長沙金源汽車沖壓件有限公司第二十九張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月筆記本底座沖壓件筆記本電腦內(nèi)部沖壓件 筆記本電腦內(nèi)部沖壓件 第三十張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月五金沖壓件第三十一張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月幾種常見沖壓件用于常規(guī)金屬板材的沖壓加工機床 用于薄板及各種罐蓋的沖壓加工 第三十二張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(1)可以沖壓出形狀復(fù)雜的零件，廢料較少。(2)產(chǎn)品具有足夠高的精度和較低的表面粗糙度，互換性能好。(3)能獲得質(zhì)量輕、材料梢

12、耗少、強度和剛度較高的零件。(4)沖壓操作簡單，工藝過程便于機械化和自動化，生產(chǎn)率很高。板料沖壓具有下列特點；第三十三張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月沖壓生產(chǎn)中常用的設(shè)備是剪床和沖床基本工序有分離工序和變形工序兩大類8.2.1 分離工序 分離工序是使坯料的一部分與另一部分相互分離的工序。如落料、沖孔、切斷、修整等。1沖裁(落料和沖孔)沖裁是使坯料按封閉輪廓分離的工序。第三十四張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月a)彈性變形階段b)塑性變形階段c)斷裂分離口階段(1)沖裁變形過程1)彈性變形階段2)塑性變形階段3)斷裂分離階段 沖裁件被剪斷分離后，其斷裂面分成兩部分。塑性變形過程

13、中，由沖頭擠壓切人所形成的表面很光滑，表面質(zhì)量最佳，稱為光亮帶。材料在剪斷分離時所形成的斷裂表面較粗糙，稱為剪裂帶。第三十五張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(2)凸凹模間隙 凸凹模間隙不僅嚴重影響沖裁件的斷面質(zhì)量，而且影響模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。 間隙過大，材料中的拉應(yīng)力增大，塑性變形階段結(jié)束較早。因此光亮帶小一些，剪裂帶和毛刺均較大。 間隙控制在合理的范圍內(nèi)，上下裂紋才能基本重合于一線毛刺最小。 間隙過小時，材料中拉應(yīng)力成分減小壓應(yīng)力增強。上下裂紋不能很好重合致使毛刺增大。c)斷裂分離口階段第三十六張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月間隙是影響模具

14、壽命的最主要因素。 沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間、凹模與落料件之間均有摩擦間隙越小，摩擦越嚴重。實際生產(chǎn)中，模具受到制造誤差和裝配精度的限制間隙也不會均勻分布，所以過小的間隙對延長模具使用壽命極為不利。正確選擇合理間隙對沖裁生產(chǎn)是至關(guān)重要。 選用時主要考慮沖裁件斷面質(zhì)量和模具壽命這兩個因素。當(dāng)沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時，應(yīng)選取較小的間隙值。對沖裁件斷面質(zhì)量無嚴格要求時，應(yīng)盡可能加大間隙，以利于提高沖模壽命。第三十七張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(3)凸、凹模刃口尺寸的確定沖裁件尺寸和沖模間隙都決定于凸模和凹模刃口的尺寸 設(shè)計落料模時，應(yīng)先按落料件確定凹模刃口尺寸，取凹模作設(shè)計基準(zhǔn)件

15、，然后根據(jù)間隙z確定凸模尺寸(即用縮小凸模刃口尺寸來保證間隙值)。 設(shè)計沖孔摸時，先按沖孔件確定凸模刃口尺寸，取凸模作設(shè)計基準(zhǔn)件，然后根據(jù)間隙z確定凹模尺寸(即用擴大凹模刃口尺寸來保證間隙值)。第三十八張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月2修整 修整是利用修整模沿沖裁件外緣或內(nèi)孔刮削一薄層金屬，以切掉普通沖裁時在沖裁件斷面上存留的剪裂帶和毛刺，從而提高沖裁件的尺寸精度和降低表面粗糙度。 修整沖裁件的外形稱外緣修整。修整沖裁件的內(nèi)孔稱內(nèi)緣修整。第三十九張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月3.切斷 切斷是指用剪刃或沖模將板料沿不封閉輪廓進行分離的工序。 類似剪板機：剪刃安裝在剪床上，把

16、大快板料剪成一定寬度的條料，供下一步?jīng)_壓工序用。 沖摸安裝在沖床上，用以制取形狀簡單、精度要求不高的平板零件。第四十張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 8.2.2 成形工序 成形工序是使坯料的一部分相對于另一部分產(chǎn)生位移而不破裂的工序，如拉深、彎曲、翻邊、脹形等。1.拉深(1)拉深過程 利用模具使落料后得到的平板坯料變形成開口空心零件的成形工序 其變形過程為：把直徑是D的平板坯料放在凹模上，在凸模作用下，板料通過塑性變形，被拉入凸模和凹模的間隙中，形成空心零件。第四十一張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(2)拉深系數(shù) 拉深件直徑d與坯料直徑D的比值稱為拉深系數(shù)，用M表示，即 m

17、dD M是衡量拉深變形程度的指標(biāo)。M越小表明拉深件直徑越小，變形程度越大坯料被拉入凹模越困難。一般情況下，拉深系數(shù)M不小于0.50.80第四十二張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 M值過小時，往往會產(chǎn)生底部拉裂現(xiàn)象。一般情況下，拉深系數(shù)M不小于0.50.80 如果拉深系數(shù)過小，不能一次拉深成形時，則可采用多次拉深工藝。 多次拉深過程中，必然產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象。為保證坯料具有足夠的塑性生產(chǎn)中坯料經(jīng)過一兩次拉深后應(yīng)安排工序間的退火處理。第四十三張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 (3)拉深件的成形質(zhì)量問題 ： 破裂是拉深件最常見的破壞形式之一多發(fā)生在直壁與底部的過渡圓角處。拉深件成形

18、過程中最常見的質(zhì)量問題是破裂和起皺1)凸凹模圓角半徑設(shè)計不合理 2)凸凹模間隙不合理 拉深模的凸凹模間隙一般取 Z(1.11.2)S。3)拉深系數(shù)M過小 4)模具表面精度和潤滑條件差圓角 與落料模區(qū)別與落料模區(qū)別第四十四張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 2彎曲 彎曲是使坯料的一部分相對于另一部分彎曲成一定角度的工序。彎曲時材料內(nèi)側(cè)受壓而外側(cè)受拉。r(0.251)S，S為板料的厚度第四十五張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 在彎曲結(jié)束后，由于彈性變形的恢復(fù)坯料略微回彈一些，使被彎曲的角度增大。此現(xiàn)象稱為回彈現(xiàn)象 因此在設(shè)計彎曲模時必須使模具的角度比成品件角度小一個回彈角，以便在

19、彎曲后得到準(zhǔn)確的彎曲角度。第四十六張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月3脹形 脹形是用坯料局部厚度變薄形成零件的成形工序。 脹形是沖壓成形的一種基本形式，也常和其成形方式結(jié)合出現(xiàn)于復(fù)雜形狀零件的沖壓過程之中。(I)平扳坯料脹形 平板坯料脹形過程：將直徑為Do的平板坯料放在凹模上加壓邊圈并在壓邊圈上施加足夠大的壓邊力，當(dāng)凸模向凹模內(nèi)壓人時，坯料被壓邊圈壓住不能向凹模內(nèi)收縮，只能靠凸模底部坯料的不斷變薄來實現(xiàn)成形過程。第四十七張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(2)管坯脹形管坯脹形： 在凸模壓力的作用下，管坯內(nèi)的橡膠變形，直徑增大，將管坯直徑脹大，靠向凹模。脹形結(jié)束后凸模抽回，橡膠恢

20、復(fù)原狀，從脹形件中取出。凹模采用分瓣式，從外套中取出后即可分開，將脹形件從中取出。第四十八張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(3)球體脹形 主要過程：先用焊接方法將板料焊成球形多面體，然后向其內(nèi)部用液體或氣體打壓。在強大的壓力作用下，板料發(fā)生塑性變形，多面體逐漸變成球體。 拉形是脹形的另一種形式，在強大的拉力作用下，坯料緊靠在模型上并產(chǎn)生塑性變形。拉形工藝主要用于板料厚度小而成形曲率半徑很大的曲面形狀零如飛機的蒙皮等。 (4)拉形 第四十九張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月4翻邊 翻邊是在成形坯料的平面或曲面部分上使板料沿一定的曲線翻成豎直邊緣的沖壓方法。翻邊的種類較多，常用的

21、是圓孔翻邊。第五十張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 進行翻邊工序時，如果翻邊孔的直徑超過容許值，孔的邊緣會破裂。其容許值可用翻邊系數(shù)Ko來衡量。式中：d。翻邊前的孔徑尺寸 d翻邊后的內(nèi)孔尺寸。對于鍍錫鐵皮Ko 不小于0.650.7；對于酸洗鋼Ko不小于0.680.72。 第五十一張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 當(dāng)零件所需凸緣的高度較大用一次翻邊成形計算出的翻邊系數(shù)Ko 值很小，直接成形無法實現(xiàn)時，則可采用先拉深、后沖孔(按Ko計算得到的容許孔徑)、再翻邊的工藝來實現(xiàn)。 翻邊成形在沖壓生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，尤其在汽車、拖拉機等工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用更為普遍。第五十二張，PPT共六十六頁，

22、創(chuàng)作于2022年6月 8.2.3 沖壓模具 沖壓模具簡稱沖模，基本上可分為簡單模、連續(xù)模和復(fù)合模三種。1）簡單沖模 在沖床的一次行程中只完成一道工序的沖摸為簡單沖模第五十三張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 沖床的一次行程中，在模具不同部位上同時完成數(shù)道沖壓工序的模具稱為連續(xù)模。 2連續(xù)沖模 沖床的一次行程中在模具同一部位上同時完成數(shù)道沖壓工序的模具，稱為復(fù)合模3 復(fù)合沖模第五十四張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月8.3 擠壓、軋制、拉拔成形 8.3.1 擠壓成形 擠壓是使坯料在擠壓簡中受強大的壓力作用而變形的加工方法。(2)反擠壓 金屬流動方向與凸模運動方向相反1)正擠壓 金

23、屬流動方向與凸模運動方向相同第五十五張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 (3)復(fù)臺擠壓 擠壓過程中，一部分金屬的流動方向與凸模運動方向相同，而另一部分金屬流動方向與凸模運動方向相反(4)徑向擠壓 金屬流動方向與凸模運動方向成90度第五十六張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 8.3.2 軋制成形型材、板材和管材輥鍛軋制 輥鍛軋制是把軋制工藝應(yīng)用到鍛造生產(chǎn)中的一種新工藝。輥鍛是使坯料通過裝有圓弧形模塊的一對相對旋轉(zhuǎn)的軋輥時受壓而變形的生產(chǎn)方法。第五十七張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月8.3.3拉拔成形 拉撥是將金屬坯料通過拉撥模的?？资蛊渥冃蔚乃苄约庸し椒?線材拉撥主要用于各種金屬導(dǎo)線、工業(yè)用金屬線以及電器中常用的漆包線的拉制成形。拉撥生產(chǎn)的最細的金屬絲直徑可達0.01毫米以下。線材拉撥一般要經(jīng)過多次成形且每次拉拔的變形程度不能過大，必要時要進行中間退火，否則將使線材拉斷。第五十八張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月8.5 塑性加工零件的結(jié)構(gòu)工藝性8.5.1 鍛件結(jié)構(gòu)工藝性1自由