金屬塑性成形原理旋壓試驗(yàn)指導(dǎo)書匯總

百度文庫金屬塑性成形原理

實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（2017版）中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院編著：李新和（研究生）俞大輝，周磊百度文庫實(shí)驗(yàn)一減薄旋壓成形原理實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解金屬塑性成形的旋壓加工工藝；TOC\o"1-5"\h\z2、學(xué)會(huì)辨別旋壓工藝的種類；/ \3、了解減薄旋壓成形的概念和特點(diǎn)； \4、認(rèn)識(shí)錐形、筒形減薄旋壓的異同； \\5、了解減薄旋壓中的正反方向旋壓方式； \6、掌握減薄旋壓成形的機(jī)理。 \、實(shí)驗(yàn)儀器及原理 '1、臥式數(shù)控旋壓機(jī) 1臺(tái)2、芯模 1套3、坯料 若干4、游標(biāo)卡尺 1把5、卷焊機(jī) 1臺(tái)金屬旋壓按其工件的幾何形狀，壁厚減薄程度可以分為普通旋壓和減薄旋壓（強(qiáng)力旋壓）

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百度文庫如圖筒形件強(qiáng)力旋壓成形過程的3個(gè)階段百度文庫如圖筒形件強(qiáng)力旋壓成形過程的3個(gè)階段￡11LJra)起旋階段 b)穩(wěn)定旋壓階段 c)終旋階段/起旋階段從旋輪接觸毛坯開始至達(dá)到所要求的壁厚減薄率為止。 該階段壁厚減薄率逐漸增大，旋壓力相應(yīng)遞增，特別是軸向旋壓力，以至達(dá)到一極大值，工件的外徑變化很大，筒形件的內(nèi)徑也將發(fā)生變化，使得金屬的徑向流動(dòng)、周向流動(dòng)大于軸向流動(dòng)，正旋時(shí)易出現(xiàn)錐度和凸邊，反旋時(shí)則出現(xiàn)擴(kuò)口或縮口現(xiàn)象。穩(wěn)定旋壓階段是成形過程的主要階段。旋輪旋入毛坯達(dá)到所要求的壁厚減薄率時(shí)，旋,\壓變形進(jìn)入穩(wěn)定階段，工件的形狀在這一階段成形。該階段容易產(chǎn)生飛邊和局部失穩(wěn)邊局部失穩(wěn)發(fā)展到一定程度將導(dǎo)致工件破裂。終旋階段從距毛坯末端5倍毛坯厚度處開始至旋壓終了。該階段毛坯剛性顯著下降，旋壓件內(nèi)徑擴(kuò)大，旋壓力逐漸下降。在實(shí)際生產(chǎn)中，工件很少旋到端部，終旋階段一般并不出現(xiàn)。筒形件強(qiáng)力旋壓成形時(shí)的3個(gè)區(qū)域筒形件強(qiáng)力旋壓時(shí)，其變形中的工件可劃分為3個(gè)區(qū)域，即未成形區(qū)、成形區(qū)和己成形區(qū)，如圖

百度文庫A71/三、實(shí)驗(yàn)方法A71/三、實(shí)驗(yàn)方法百度文庫筒形件強(qiáng)力旋壓的3個(gè)變形區(qū)域I.未成形區(qū)II.成形區(qū)III己成形區(qū)1一旋輪2—毛坯3-芯模筒形件強(qiáng)力旋壓變形規(guī)律筒形件變薄旋壓在變形過程中，正旋變形區(qū)的受力情況如圖所示。對(duì)于正旋變形，在已變形區(qū)和變形區(qū)相交的截面上作用著軸向拉應(yīng)力，而變形區(qū)應(yīng)力狀態(tài)較為復(fù)雜。另外，正旋時(shí)己變形區(qū)還要承受由于傳遞扭轉(zhuǎn)力矩所產(chǎn)生的周向剪應(yīng)力。筒形件強(qiáng)力旋壓的應(yīng)變狀態(tài)是三向的，但由于旋壓是局部小區(qū)域變形，其周向變形阻力較軸向、徑向大得多，變形量很小，一般為了簡化分析可將三向應(yīng)變狀態(tài)視為平面應(yīng)變狀態(tài)，即假設(shè)沿周向不變形.變形區(qū)內(nèi)點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)如圖2所示。旋壓方式的選擇選擇何種旋壓方式，主要是從成形件的形狀、毛坯尺寸、工藝特點(diǎn)方面加以考慮。對(duì)于筒形件，一般指采用正旋壓或反旋壓，對(duì)于筒形件，一般采用減薄旋壓。止匕外，無論減薄旋壓還是普通旋壓都有內(nèi)旋壓和外旋壓之分。6百度文庫坯料的處理毛坯的原始狀態(tài)對(duì)旋壓件的質(zhì)量影響很大。毛坯處理工藝選擇不當(dāng)，可能導(dǎo)致制件質(zhì)量下降，甚至報(bào)廢，因此，考慮工藝方案時(shí)，應(yīng)予以足夠重視。高延伸率、高端面收縮和低加工硬化指數(shù)是使金屬材料具有良好成形性的工藝指標(biāo)。旋壓設(shè)備的選用 / \為了實(shí)施所選定的工藝方案和旋壓工藝規(guī)范，必須選用合適的旋壓機(jī)，并選配合理的工藝裝備以便生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，獲得較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。四、實(shí)驗(yàn)步驟.毛坯經(jīng)過卷焊機(jī)處理，成筒形狀；.根據(jù)實(shí)驗(yàn)想要得到的結(jié)果，將程序編入數(shù)控系統(tǒng)；.選擇合適的旋壓機(jī)，準(zhǔn)備好要進(jìn)行加工的毛坯以及工件的芯模;.將短而厚的筒形件毛坯套在芯模棒上，并用尾頂塊固定；.調(diào)整旋壓機(jī)的旋輪初始走到位置，根據(jù)編入的程序加工工件。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理與分析1、觀察數(shù)控機(jī)床的加工實(shí)驗(yàn)過程。2、分析旋壓加工中的主體運(yùn)動(dòng)過程，明確減薄旋壓的三個(gè)變形過程和加工過程的三個(gè)區(qū)域。六、考核與報(bào)告（要求附原理圖）實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分組，每組人數(shù)6人，每個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)間為2小時(shí)，采用指導(dǎo)教師演示與學(xué)生獨(dú)立操作相結(jié)合的形式完成本實(shí)驗(yàn)。要求：1、每個(gè)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)后經(jīng)實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)教師確認(rèn)后，方可離開實(shí)驗(yàn)室；2、每個(gè)學(xué)生都要采用統(tǒng)一格式，獨(dú)立填寫詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告；3、指導(dǎo)教師對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)分。百度文庫實(shí)驗(yàn)超聲旋壓成形實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)超聲旋壓成形實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/ \1、熟悉金屬塑性成形的旋壓加工工藝2、熟悉并掌握普通減薄旋壓與超聲減薄旋壓的區(qū)別3、了解超薄壁件旋壓研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)4、熟悉超聲塑性加工原理5、了解并掌握超聲波對(duì)金屬塑性的影響二、實(shí)驗(yàn)基本原理1、普通減薄旋壓與超聲減薄旋壓根據(jù)旋壓件厚度的變化可以分為兩類：普通旋壓和變薄旋壓 [1]。普通旋壓在成形中厚度基本不發(fā)生改變，而其直徑發(fā)生改變。變薄旋壓則以減薄毛坯壁厚為目的，工件直徑基本不發(fā)生變化。而按照旋輪進(jìn)給方向和材料流動(dòng)方向的不同， 變薄旋壓又可以分成正旋和反旋（見圖1-1與1-2）。普通旋壓d旋標(biāo)輪A!.工佚Y環(huán)村料一筑園方向乙――進(jìn)法方向方寸—*篷培方向普通旋壓d旋標(biāo)輪A!.工佚Y環(huán)村料一筑園方向乙――進(jìn)法方向方寸—*篷培方向變薄旋壓2、超聲塑性加工原理 /各國學(xué)者對(duì)超聲塑性加工展開了大量研究，均發(fā)現(xiàn)超聲能夠夠降低成成形力，并對(duì)超聲傳播機(jī)制和成型機(jī)理進(jìn)行了大量研究。目前相關(guān)認(rèn)識(shí)主要包括“體積效應(yīng)” 。目前關(guān)于體積效應(yīng)的闡述主要有兩種：第一種解釋認(rèn)為，振動(dòng)使得材料內(nèi)部微粒激振后，獲得較高能量、溫度上升，材料出現(xiàn)熱致軟化現(xiàn)象。從而導(dǎo)致坯料的動(dòng)態(tài)變形阻力減小。振動(dòng)產(chǎn)生的熱致軟化現(xiàn)象與晶體位錯(cuò)相關(guān)。研究認(rèn)為了位錯(cuò)可以通過共振、松弛和滯后三種方式聚集振動(dòng)能量。另外一種解釋認(rèn)為主要是靜力疊加作用[27]。這主要是用于解釋小振幅低能量振動(dòng)降低流動(dòng)應(yīng)力的現(xiàn)象。除此之外，一些學(xué)者認(rèn)為振動(dòng)的擾力導(dǎo)致金屬材料中應(yīng)力多向化，使得各個(gè)不同方向的滑移面都產(chǎn)生了滑移。靜載荷與動(dòng)載荷疊加作用與材料，從而充分發(fā)揮晶體塑性變形的滑移和李晶機(jī)制，因此塑性變形能力得到提高。而對(duì)于表面效應(yīng)的闡述主要有以下幾種：振動(dòng)使得材料與工具的接觸界面在瞬間發(fā)生多次分離，振動(dòng)能夠改善接觸面潤滑條件、擾動(dòng)使得摩擦力方向不斷發(fā)生改變以及局部熱效應(yīng)。以上原因從宏觀上表現(xiàn)就是摩擦力得到減小。8

百度文庫變幅桿百度文庫變幅桿超聲波旋壓裝置示意圖超聲波旋壓工藝示意圖超聲波旋壓裝置示意圖三、實(shí)驗(yàn)儀器1、臥式數(shù)控旋壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)1臺(tái)2、C276鍥基合金3、超聲波旋壓裝置1套4、ZJS2000超聲波電源1臺(tái)5、游標(biāo)卡尺1套四、實(shí)驗(yàn)方法及步驟1、對(duì)C276鍥基合金材料進(jìn)行局部超聲波壓痕實(shí)驗(yàn)百度文庫I、將材料局部超聲波壓痕實(shí)驗(yàn)裝置按指導(dǎo)老師的要求進(jìn)行合理工裝；II、改變擠壓力，分別為312N、624N、936N、1248N、1560N、1872N;III、對(duì)比超聲壓痕與常規(guī)壓痕，并記錄壓痕的深度，完成實(shí)驗(yàn)記錄表 1。2、對(duì)C276鍥基合金材料筒形件超聲旋壓實(shí)驗(yàn)\I、將超聲波旋壓裝置按指導(dǎo)老師的要求進(jìn)行合理工裝；II、測量C276鍥基合金材料筒形件的尺寸，完成實(shí)驗(yàn)記錄表2;III、將C276鍥基合金材料筒形件按指導(dǎo)老師的要求合理；IV、實(shí)驗(yàn)設(shè)備筒形件在臥式旋壓機(jī)床上采用反旋的方法進(jìn)行旋壓；V、測量旋壓之后的筒形件的尺寸，完成實(shí)驗(yàn)記錄表2,認(rèn)真觀察筒形件的表面粗糙度五、實(shí)驗(yàn)記錄表1擠壓力（N）31262493612481560、1872常規(guī)旋壓壓痕深度（mm）超聲旋壓壓痕深度（mm）表2厚度（mm）高度（mm）內(nèi)徑（mm）未加工筒形件尺寸、 已加工筒形件尺寸六、考核與報(bào)告（要求附原理圖）實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分組，每組人數(shù)6人，每個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)間為2小時(shí)，采用指導(dǎo)教師演示與學(xué)生獨(dú)立操作相結(jié)合的形式完成本實(shí)驗(yàn)。要求：TOC\o"1-5"\h\z1、每個(gè)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)后經(jīng)實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)教師確認(rèn)后，方可離開實(shí)驗(yàn)室； /2、每個(gè)學(xué)生都要采用統(tǒng)一格式，獨(dú)立填寫詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告； /3、指導(dǎo)教師對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)分。 /10

百度文庫實(shí)驗(yàn)三筒形件的可旋性試驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解金屬在強(qiáng)力旋壓時(shí)的可旋性。8、了解筒形件的可旋性實(shí)驗(yàn)要求。 \9、了解筒形件可旋性試驗(yàn)的過程； \根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以繪出相應(yīng)的坐標(biāo)圖，進(jìn)行對(duì)比分析;參照實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能夠得出金屬可旋性的影響因素。\、實(shí)驗(yàn)儀器/、實(shí)驗(yàn)儀器/1、臥式數(shù)控旋壓機(jī)-2、芯模3、游標(biāo)卡尺4、卷焊機(jī)5、毛坯材料1臺(tái)1套1把1臺(tái)2024—T4車呂6061—06061—T6車呂退火鋼退火軟鋼供貨狀態(tài)的軟鋼供貨狀態(tài)的鋼退火狀態(tài)的304不銹鋼三、實(shí)驗(yàn)方法及步驟TOC\o"1-5"\h\z.毛坯經(jīng)過卷焊機(jī)處理，成筒形狀； /.根據(jù)實(shí)驗(yàn)想要得到的結(jié)果，將程序編入數(shù)控系統(tǒng)； /.選擇合適的旋壓機(jī)，準(zhǔn)備好要進(jìn)行加工的毛坯以及工件的芯模； /.將壁厚為t0的帶底毛坯套在圓柱芯模上，并用尾頂塊固定，防止旋壓時(shí)毛坯與芯模發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；.毛坯隨芯模旋轉(zhuǎn)時(shí)，使特定的接觸角aP,圓角半徑rP的旋輪以進(jìn)給速度為vf并與母線成很小的小角運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)給，從而把毛坯壁厚從 t0變薄到tfo11

百度文庫四、實(shí)驗(yàn)原理這個(gè)試驗(yàn)將使試件的壁厚將由其最大壁厚(原始壁厚) t逐漸變薄到零。然而，所有材料都將在這個(gè)限度內(nèi)的某處發(fā)生破裂。這樣可以獲得在無破裂的情況下一道次中的最大壁厚減薄率巾tmax0 \//強(qiáng)力旋壓的主要工藝性能指標(biāo)之一是以工件壁厚減薄率巾 t來表征，即\Wt=(t-t)/tx100%由此可知，材料的可旋性定義可表達(dá)為材料在破裂前能承受的極限壁厚減薄率巾tmax,即;Wtmax=(t-t)/tXl00% \根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，畫出筒形件可旋性與拉伸斷面收縮率的關(guān)系：斷裂時(shí)真空應(yīng)變￡此外，旋輪的進(jìn)給量f、圓角半徑r。和接觸角aP對(duì)筒形件可旋性的影響也做了試驗(yàn),12

百度文庫有圖可知，對(duì)于軟鋼和銅，極限變薄率隨著進(jìn)給量f增大而減少。旋壓圓角半徑\口對(duì)可旋性的影響很小。旋壓接觸角ap可旋性卻無任何影響。 \對(duì)于在旋壓前工件的冷作硬化程度對(duì)可旋性的影響也做了實(shí)驗(yàn)研究，其結(jié)果如圖。a中表小兩種材料中，供貨狀態(tài)的材料的旋壓最大變薄率稍大些。 b中表小不同旋壓變薄率與可旋性的關(guān)系。13百度文庫100[ 二 ZZZi-輛俱錯(cuò)的軟%貨的星退火的供鬻退火的n營4口nM Ii,L'—」一.13LiL_LLJoSO100 150 200布氏硬度什伽穌曲

(a>ioorzni7—廠—1nT'l -色一“一4—年 軟輛TOC\o"1-5"\h\z60 J 1 1 1\o"CurrentDocument"0 20 40 60 M預(yù)施壓變形率呼: ——! ! 1150 1&2 205215布氏硬度QOOTkgf)

C)圖1-16試驗(yàn)管，的冷作硬化

程度對(duì)可旋性的II?響\ O)冷作健化時(shí)可建性的公科I數(shù)據(jù)取fl&-，(b)履旋壓變障率對(duì)可諼性的影響..=430、，=$,,40.5mm\?E..5.&，-6?Aqftui，.聲1r,=6*35nim五、實(shí)驗(yàn)分析與結(jié)論根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫此表材料狀態(tài)\硬度HBt0/mmTf/mm拉伸斷面收率/%旋壓最大受薄率/%2024ALT4%1192024ALT41196061ALT693\6061ALT693 \304不銹鋼退火143304不銹鋼退火143軟鋼退火13軟鋼退火136061AL1°316061ALO3114百度文庫銅退火36銅退火36銅供貨93銅供貨93軟鋼供貨170 ，軟鋼供貨170/1、可旋性欠佳的材料在旋輪作用下發(fā)生脆性斷裂；而可旋性較好的材料，則都是在壁厚變薄后發(fā)生韌性斷裂。2、旋壓最大變薄率和材料性能之間關(guān)系是，對(duì)于拉伸斷面收縮率大于45%的材料，不管其韌性如何，旋壓最大變薄率約為80%;對(duì)于拉伸斷面收縮率低于45%的材料，可旋性取決于其韌性。3在所有被考慮的工藝參數(shù)中，只有旋輪進(jìn)給量f對(duì)可旋性有比較明顯的影響。六、考核與報(bào)告（要求附原理圖） \實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分組，每組人數(shù)6人，每個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)間為2小時(shí)，采用指導(dǎo)教師演示與學(xué)生獨(dú)立操作相結(jié)合的形式完成本實(shí)驗(yàn)。要求：1、每個(gè)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)后經(jīng)實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)教師確認(rèn)后，方可離開實(shí)驗(yàn)室； \2、每個(gè)學(xué)生都要采用統(tǒng)一格式，獨(dú)立填寫詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告；3、指導(dǎo)教師對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)分。實(shí)驗(yàn)四旋壓成形的力能參數(shù)檢測實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?5

百度文庫1、熟悉金屬塑性成形的旋壓加工工藝2、了解并掌握C276鍥基合金筒形件旋壓力能參數(shù)檢測二、實(shí)驗(yàn)原理保哥亞子列斯基計(jì)算式主要針對(duì)反旋筒形件的情況下旋壓力的分析計(jì)算?；炯僭O(shè)條件為：變形區(qū)為平面應(yīng)變狀態(tài)；作用在垂直芯模軸線平面上的應(yīng)力假定不變，取其平均值；作用垂直于芯模軸線平面內(nèi)切應(yīng)力引起的切向力相互平衡（如下圖）。經(jīng)推導(dǎo)后得到的旋壓力沿著切向、徑向、軸向的三分力之間關(guān)系如下。式中,t t0tf式中,t t0tf；t為壁厚減薄率,?。?DftanSaPa為平均單位壓力3tSaPa為平均單位壓力筒形件反旋過程示意圖1—旋輪；'2一工件；3一芯模三、實(shí)驗(yàn)儀器161、161、2、臥式數(shù)控旋壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)

C276鍥基合金筒形件百度文庫TOC\o"1-5"\h\z超聲波旋壓裝置 1套游標(biāo)卡尺 1套\o"CurrentDocument"四、實(shí)驗(yàn)方法及步驟 / \I測量旋壓裝置的旋輪直徑D、旋輪傾角 ，完成實(shí)驗(yàn)記錄；II、將旋壓裝置按指導(dǎo)老師的要求進(jìn)行合理工裝； \III、測量C276鍥基合金材料筒形工件的厚度t0,完成實(shí)驗(yàn)