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南昌大学金属工艺学第3篇划红线.ppt

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    • 第三篇 金属塑性加工,概述:,一、定义:,2、成形实质:固态流动成形,3、目的:获得具有一定形状,尺寸和机械性的原材料毛坯和零件二、特点及应用,1、压力加工件机械性能高2、材料利用率高1、必要条件,外力(外因),塑性变形能力(内因),3、不易获得形状复杂的锻件用于制造形状较简单,受力复杂的零件毛坯金属塑性加工 :利用金属在外力作用下所产生的塑性变形,来获得具有一定形状、尺寸和机械性能的原材料、毛坯或零件的生产方法§1.1 金属塑性变形的实质,第一章 金属的塑性变形,一、单晶体的塑性变形,2、在σ作用下的变形情况,σ只能使晶体产生弹性变形或断裂而不能产生塑性变形3、τ作用下使金属材料发生塑性的变形1、晶体受外力作用下的分力:晶体受外力作用时将分解为与晶面(滑移面)垂直的正应力( σ )和与晶面平行的切应力( τ )1)滑移,2)孪生,:是使部分晶体相对与另一部分晶体作原子间距的整数部移动,是塑性变形的主要方式是使部分晶体相对与另一部分晶体移动,并使这两部分晶体沿某一晶面成镜面对称随着塑性变形的进行,强度硬度增加而塑性韧性下降的现象称为加工硬化§1.2 塑性变形后金属的组织和性能,一、组织的变化,1、晶粒沿变形最大方向伸长;,2、晶格与晶粒均发生扭曲,产生内应力;,3、晶粒间产生碎晶,二、性能的变化──加工硬化,1、概念,,,P104,2、对生产的影响,① 可提高金属的强度,硬度和耐磨性,冷卷弹簧──提高屈强比,冷冲自行车挡泥板──提高金属的表面强度,② 给继续变形造成困难,3、消除──再结晶,① 回复,② 再结晶,T再=0.4T熔 ( K ),③ 晶粒长大,当经冷变形的金属加热到再结晶温度以上时,金属以一些碎晶、杂质为核心,形成细小的等轴晶粒,使加工硬化彻底消除,塑性完全恢复的现象。

      P105,P105,有文字上差别,4、冷热变形,① 冷变形──在再结晶温度以下进行的塑性变形,特点:a.精度高,表面质量好,b.强度、硬度高,c.劳动条件好,d.变形抗力大,内应力大,② 热变形──在再结晶温度以上进行的塑性变形,特点:,机械性能得的提高,a.晶粒得到细化,缺陷被消除,b.形成纤维组织──性能是有方向性,,* 纤维组织的合理利用,a.零件最大正应力方向与纤维方向平行b.零件最大切应力方向与纤维方向垂直C. 纤维沿零件轮廓形状分布不被切断一、概念,金属的锻造性是指金属材料锻造的难易程度,二、衡量指标,1、 塑性:金属不产生裂纹所允许的最大变形程度, 塑性好则锻造性好2、 变形抗力:金属在变形时抵抗工具作用的力, 变形抗力小则锻造性§1.3 金属的锻造性(可锻性),,4、生产率低,劳动强度大,对工人技术水平要求高㈣ 特点,主要用于品种繁多的单件小批生产1、所用设备、工具简单、通用、成本低、灵活性大2、锻件大小不限,是制造大型锻件的唯一方法3、锻件精度低,形状不能太复杂1) 镦粗 —— 毛坯高度减小,横断面积增大的锻造工序用于锻造齿轮坯、法兰盘等零件毛坯2) 拔长 ——使坯料横截面减小而长度增加的锻造工序。

      用于锻造轴杆及套筒类零件毛坯3) 冲孔 ——采用冲子将坯料冲出透孔或不透孔的锻造工序用于锻造带孔锻件㈤自由锻工序,,,自由锻的工序可分为基本工序、辅助工序和精整工序三大类1. 基本工序,1. 锤上模锻,1)设备(蒸气──空气模锻锤),(1) 锤头与导轨之间的间隙小且导轨很长2)砧座质量大且机架与砧座直接连接2)锻模,(1) 模锻模膛,②终锻模膛,形状与锻件一致设有飞边槽,带孔件──冲孔连皮,,飞边槽的作用:增大金属流出模膛阻力,使金属更好充满模膛容纳多余的金属① 预锻模膛,形状接近锻件,斜度、圆角比较大无飞边槽,,,,(2) 制坯模膛,(2) 制坯模膛,① 拔长模膛,② 滚挤模膛,③ 弯曲模膛,④ 切断模膛,用它来减少坯料某部分的横截面积,以增加该部分的长度用它来减小坯料某部分的横截面积,以增大另一部分的横截面积主要是使金属按模锻件形状来分布对于弯曲的杆类模锻件,需要用弯曲模膛来弯曲坯料它是在上模与下模的角部组成一对刀口,用来切断金属a.便于锻件取出且分模面为平面; b. 使上下模膛深度最浅; c. 上下模膛沿分模面轮廓一致; d. 使锻件上加余块最少① 分模面的择,3) 模锻工艺规程,(1) 绘制模锻件图,② 确定余量、公差和余块一般:余量为0.5~5mm,公差为0.3~3mm,③ 模锻斜度,便于取出锻件α2>α1,④ 模锻圆角,a.便于金属流动与充型,b.防止模膛过早开裂与压塌,r外=(1.5~12)mm,R内=(2~3)r外,,,,,,P118,二、模锻零件结构工艺性,1.便于锻件取出,加余块最少,锻模易于制造,2.外形力求简单、平直和对称,尽量避免锻件截面积差别过大,避免锻件上有薄壁、高筋和凸起结构,3.复杂件要考虑锻焊组合结构,§2.3 锻件结构的工艺,2.外形尽量简单避免截交与相贯.,1.不允许有锥度和斜面,3.不允许有筋和凸台,4.复杂件,断面有急剧变化的锻件应采用组合件.,一、 自由锻锻件结构工艺性,,P123,一、落料与冲孔工序,1.冲裁──使坯料按封闭轮廓分离,落料──冲下部分为工件,周边为废料。

      冲孔──冲下部分为废料,周边是工件将冲压件与板料按要求的轮廓线分离的工序,如剪切、落料、冲孔落料和冲孔总称为冲裁§3.1 分离工序,*冲裁时应注意的问题,① 凸凹模工作部分应有锋利的刃口② 凸凹模间应有合理的间隙③ 正确确定凸凹模刃口的尺寸,冲孔:D凸=D孔 D凹=D凸+2Z,落料:D凹=D落 D凸=D凹-2Z,④ 合理排样,有搭边排样,无搭边排样,其中 Z 为单边间隙2.修整,,,,,,,,3.切断,§3.2 变形工序,材料只发生位移,不破坏(不分离) 的工序1.拉深:使平板毛坯变成开口空心零件的工序b.凸凹模间要有合理的间隙;,a.凸凹模工作部分要有合理的圆角;,① 防止拉裂,c.限制拉深系数( m )不能太小 ;,d.进行适当的润滑,必要时在两次拉深之间需进行退火处理② 防止起皱──增加压板,一次拉深:,产品直径,原料直径,进行多次拉深时:,,2.弯曲:使板料或坯件弯成一定角度和形状的工序① 防止弯裂,a.控制相对弯曲半径 r/s 不能太小b.合理利用纤维组织,② 防止回弹,r/s↑ 板料强度↑ 回弹↑,3. 翻边:使板料获得一定高度凸缘的方法,材料厚度,*防止孔边拉裂,② 限制翻边系数,① 凸凹模工作部分要有圆角,K0 = d0/d 不能太小,4.成型:利用局部变形使坯料或半成品改变形状的工序。

      ① 增加刚性 如压筋② 制造特殊形状的零件如胀形和收口五、冲压工序举例,1、汽车消音器,,,,一、简单冲模:在冲床的一次冲程中只完成一个工序二、连续冲模:在冲床的一次冲程中,在模具不同部位同时完成数道工序三、复合冲模:在冲床的一次冲程中,在模具同一部位同时完成数道工序§14.3 冲压件的结构工艺性,一、材料的选择,1.品种──选择塑性好、价格便宜的板料2.厚度──以薄代厚(采用加强筋增加强度和刚性)§4.2 冲 模,,,,,,,。

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