金属的塑性成形课件.ppt

利用外力使金属产生塑性变形，使其改变形状、尺寸和改善性能，获得型材或锻压件。锻压、挤压、轧制、拉拔,两个条件：外力、塑性，缺一不可 优点：金属组织致密、晶粒细小、力学性能提高；属于少、无切削加工，材料利用率高，生产效率高,应用：型材、板材、线材、承受较大负荷或复杂载荷的机械零件缺点：制件形状比铸件简单，生产条件较差,第3章 金属的塑性成形,第3章 金属的塑性成形,型材,线材,板材,轴,齿轮,其它,各种塑性成形产品,目录【】,第3章 金属的塑性成形,3.1 金属塑性成形基础3.2塑性成形方法3.2.1锻造1自由锻（P99）3.3.1 自由锻工艺设计（P122）3.2.1 锻造2模锻（P100）3.3.2 锤模锻工艺设计（P125）3.2.2 冲压（P106）3.3.3 冲压工艺设计（P131）,3.1 金属塑性成形基础,3.1.1 金属塑性变形的机理1单晶体的塑性变形,滑移：金属原子沿某些特定面移动(金属原子在外力作用下产生了位移）,理想单晶体无缺陷晶格规则,滑移通过位错（晶体中的线缺陷）移动实现,结论：切应力引起塑性变形，正应力引起弹性变形 金属塑性变形的实质：原子的移动 塑性变形前后晶格类型保持不变,滑移,2多晶体的塑性变形,多晶体的塑性变形晶内变形+晶间变形,晶内变形：滑移晶间变形：晶粒间相对滑动和转动 各晶粒的变形是分批、逐步进行的（低温时多为晶内变形，变形量较小；高温时多为晶间变形）,多晶体的塑性变形,3.1.2 金属的加工硬化、回复和再结晶 1金属的加工硬化,组织变化：晶粒沿变形方向被拉长；滑移面附近晶格产生畸变；出现许多微小碎晶性能变化：强度和硬度增加；塑性、韧性下降,优点：强化金属，用于不能热处理强化的合金 缺点：继续塑性成形或切削加工难度加大，增大内应力,3.1.2 金属的加工硬化、回复和再结晶,金属在低于再结晶温度加工时，由于塑性应变而产生的强度和硬度增加的现象。,1-滑移面 2-碎晶 3-畸变的晶格,机设041，2，3,第四次课 第十二周周二下午5，6节,第十一周周五下午7，8节运动会放假,标记,2回复和再结晶(1)回复：减轻或消除晶格畸变，保 持较高强度、降低脆性，晶粒大小形状不变 回复温度：T回=（0.250.30）T熔冷拔钢丝经冷卷成形后低温退火，可使弹簧定形且保持良好的弹性,(2)再结晶：塑性变形后金属被拉长了的晶粒重新生 核、结晶，变为等轴晶粒，完全消除加工硬化现象。T再0.4T熔(再结晶只是原子重新排列的过程）线材的多次拉拔和板料的多次拉深时，在工序间穿插再结晶退火,原始组织 塑性变形 回复 再结晶,回复和再结晶,3.1.3 金属的冷成形、热成形及温成形,冷成形:在回复温度以下，加工硬化（冷轧、冷锻、冷冲压、冷拔）提高强度和表面质量,用于制造半成品或成品。(变形材料应有较好的塑性且变形量不宜过大）,热成形:在再结晶温度以上，加工硬化+再结晶 且加工硬化被再结晶完全消除（热轧、热锻、热冲压、热拔）综合力学性能好,变形力小，变形程度大,用于制造毛坯或半成品,温成形:高于回复温度、低于再结晶温度,加工硬化+回复，无再结晶 较冷成形可降低变形力且利于提高金属塑性，较热成形可降低能耗且减少加热缺陷,用于：强度较高、塑性较差的金属（温锻、温挤压、温拉拔）制造：尺寸较大、材料强度较高的零件或半成品,3.1.3 金属的冷成形、热成形及温成形,3.1.4 锻造比与锻造流线1锻造比：锻造时变形程度的一种表示方法（y1）拔长时：镦粗时：,锻造比 致密晶粒 力学性能显著变化,锻造比的选取结构钢钢锭：24钢坯和轧材：1.11.3,3.1.4 锻造比与锻造流线,2锻造流线 脆性杂质被打碎，顺着伸长方向呈碎粒状或链状分布；塑性杂质沿伸长方向呈带状分布；锻造后金属组织呈方向性，称为锻造流线。造成力学性能的方向性。,锻造流线影响的消除与利用：工作时的最大正应力方向与流线方向一致，切应力方向与流线方向垂直；锻造流线沿零件轮廓分布而不被切断.,2锻造流线,图3-8 曲轴流线分布示意图a）锻造成形 b）切削成形1轴肩 2裂纹,3.1.5 材料的塑性成形性塑性成形性：材料经过塑性变形不产生裂纹和破裂以获得所 需形状的加工性能。可锻性：材料在锻造过程中经受塑性变形而不开裂的能力。塑性和变形抗力综合衡量,2变形条件的影响（1）变形温度温度成形性；温度过高过热、过烧、报废,1材料本质的影响（1）化学成分 纯金属合金；钢中含碳：C成形性；合金成分成形性;S，P 成形性（2）金属组织 固溶体机械混合物；细晶粗晶；热成形冷成形；热成形冷成形和铸态组织,3.1.5材料的塑性成形性,（2）应变速率（变形速度、应变速度）应变速率c:c 成形性；变形能转化成热能来不及传出，金属温度升高 强度高、塑性低、形状复杂的零件 宜高速锤锻造、爆炸成形,（3）应力状态：压应力防裂纹产生和扩展,主应力图,压应力数目 塑性；变形抗力；,低碳钢、铜：拉拔中碳钢：模锻,（2）应变速率（3）应力状态,3.1.6 金属塑性成形的基本规律,1、体积不变条件：由于塑性变形时金属密度的变化很小，可认为变形前后的体积相等，此假设称为体积不变条件。,2、最小阻力定律：物体变形过程中某质点有向各种方向移动的可能性时，则其将向着阻力最小的方向移动。宏观上变形阻力最小的方向上变形量最大,根据体积不变条件和最小阻力定理可以分析塑性成形过程中金属坯料的变形趋势，可能出现的现象，产生缺陷的原因并采取相应的工艺措施，以保证生产过程和产品质量的控制。,3.1.6 金属塑性成形的基本规律,过程装备第10次课结束,第十四周周一下午7，8节,标记,第3章 金属的塑性成形,3.1 金属塑性成形基础3.2.1 锻造1自由锻（P99）3.3.1 自由锻工艺设计（P122）3.2.1 锻造2模锻（P100）3.3.2 锤模锻工艺设计（P125）3.2.2 冲压（P106）3.3.3 冲压工艺设计（P131）,锻件,轧制,药芯焊丝成型拉拔生产线,挤压,冲压件,进口优质线材拉拔、热处理后表面镀铜,3.2 金属塑性成形方法,3.2 金属塑性成形方法,3.2.1 锻造 在加压设备及工（模）具的作用下，使坯料、铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得具有一定几何形状、尺寸和质量的锻件。,1自由锻（P99）只用简单的通用性工具,或在锻造设备的上、下砧间直接使坯料变形而获得所需的几何形状及内部质量锻件 部分表面受限制，其余自由表面设备：空气锤、蒸气空气自由锻锤、液压机等 基本工序：镦粗、拔长、冲孔,3.2.1 锻造1自由锻（P99）,空气锤,蒸汽-空气锤,32MN 水压机（3200吨）,3T自由锻锤,自由锻锤件,各种锻造设备,镦粗,镦粗,拔长,拔长,冲孔,冲孔,弯曲使坯料弯成一定的角度和形状的工序,扭转 将坯料的一部分相对于另一部分旋转一定角度的工序,弯曲扭转,切割 分割坯料或切除锻件多余部分的工序,切割,变形特点：局部成形、效果叠加 优点：设备通用性好、工具简单；锻件组织细密、力学性能好；缺点：操作技术要求高，生产效率低；锻件形状较简单、加工余量大、精度低。,应用:a、小型锻件，成形为主；b、大型锻件（尤其是重要件）和特殊钢，以 改善内部质量为主。c、锻造钢锭：打碎粗晶，分散杂质，锻合内部缺 陷，获合理分布的流线。用于单件、小批生产，是特大型锻件唯一的生产方法。,变形特点：应用,第3章 金属的塑性成形,3.1 金属塑性成形基础3.2.1 锻造1自由锻（P99）3.3.1 自由锻工艺设计（P122）3.2.1 锻造2模锻（P100）3.3.2 锤模锻工艺设计（P125）3.2.2 冲压（P106）3.3.3 冲压工艺设计（P131）,画法:锻件轮廓：粗实线零件基本形状：双点划线锻件尺寸、公差：尺寸线上方零件公称尺寸：相应锻件尺寸 下方(或后方)的括弧内.,3.3.1 自由锻工艺设计(P122)内容:绘制锻件图、确定变形工序、计算坯料的 质量和尺寸,1绘制锻件图 余块:简化锻件形状,便于锻造 余量:所有加工面都应添加加工余量锻件公差:所有锻件尺寸都应给出锻件公差，数值较大,3.3.1 自由锻工艺设计,2确定变形工序 依据锻件的结构形状进行确定,盘块类：锻粗冲孔；局部锻粗冲孔轴杆类:拔长；拔长切肩锻台阶；局部镦粗拔长 圆筒类：锻粗冲孔芯轴拔长 圆环类：锻粗冲孔芯轴扩孔弯曲类：拔长弯曲,2确定变形工序,芯轴拔长 减小空心坯料的壁厚而增加其长度，适用于锻造长筒形锻件,芯轴扩孔 使坯料的壁厚减薄，内、外径同时增大的工序，适用于锻造圆环类锻件,芯轴拔长芯轴扩孔,典型锻件的自由锻工艺示例,典型锻件的自由锻工艺示例1,典型锻件的自由锻工艺示例1,典型锻件的自由锻工艺示例1,3计算毛坯质量 m 坯=(m锻+m冲+m切)(1+)m坯毛坯重量（kg）；m锻锻件重量（kg），根据锻件图计算；m冲冲孔芯料重量（kg），参照经验公式；m切切除料头重量（kg），参照经验公式；烧损率，燃料加热2%3%，电加热0.5%1%；,3计算毛坯质量,（1）首道工序为镦粗时：,将上述内容，按变形顺序，以简图形式绘于一张表格上，就是锻造工艺卡，用以指导自由锻生产过程的进行和自由锻件的检验。,（2）首道工序为拔长时：,4计算毛坯尺寸,V坯=m坯/,4计算毛坯尺寸,机设041，2，3,第五次课 第十二周周五下午7，8节（11月17日）,标记,5零件结构的自由锻工艺性,避免锥面或楔形,避免立体相贯线,图3-51 避免锥面和楔形a)不合理结构 b)合理结构,图3-52 避免曲线和弧线a)不合理结构 b)合理结构,5零件结构的自由锻工艺性,避免肋板或凸台,采用锻-焊、锻-螺纹连接等组合结构,自由锻件的设计应尽可能简单、平直、对称,图3-54 组合结构a）锻-螺纹连接结构 b）锻-焊结构 1、2焊缝,避免肋板或凸台,6自由锻工艺设计示例,1、零件结构分析 2、绘制锻件图 93，83，72 3、确定变形工序 拔长切肩锻台阶 4、计算坯料质量和尺寸,台阶轴零件如图所示，材料为45钢，小批生产。,6自由锻工艺设计示例,第3章 金属的塑性成形,3.1 金属塑性成形基础3.2.1 锻造1自由锻（P99）3.3.1 自由锻工艺设计（P122）3.2.1 锻造2模锻（P100）3.3.2 锤模锻工艺设计（P125）3.2.2 冲压（P106）3.3.3 冲压工艺设计（P131）,2模锻（P100）定义:利用模具使毛坯变形获得锻件的方法。设备:蒸汽-空气模锻锤、锻造压力机,变形特点：整体成形、逐步逼近 优点:产品形状复杂、锻造流线分布合理、加工 余量小；表面质量较好；生产率高。缺点:需专用设备和模具、投资较大、锻件质量较小 应用:中、小型件的成批、大量生产,3.2.1 锻造2模锻（P100）,(1)锤上模锻（分为锤模锻和胎模锻）在各种锻锤上进行的模锻 1）锤模锻 在各种模锻锤上进行的模锻,设备:空气-蒸汽模锻锤。锤头运动精确，砧座重，结构刚度高。,模锻锤,模锻件,(1)锤上模锻,锤模锻工艺过程,锤模锻工艺过程,特点：工艺适应性强，可用于多种变形工步，锤击力及行 程可变动，可锻造多种类型的锻件；设备费用较低；工作时振动和噪音大；生产效率较低。国内应用最多,特点：,拔长：由凸台和凹腔构成，位于锻模边角处。用于长轴类锻件的局部拔长，兼有去除氧化皮作用。,滚挤（滚压）：用于减小坯料某部分的截面，增大另一部分的截面，使金属按锻件形状分布。,锤模锻锻模常见的模膛形式及作用,过程装备第11次课结束,第十四周周六上午1，2节,标记,弯曲：改变坯料轴线形状,预锻：容积略大于终锻模膛，周边无飞边槽，坯料接近锻件形状和尺寸。形状简单或批量小时可不设,终锻：形状符合锻件图，尺寸加热膨胀量，周边有飞边槽 用于:锻件最终成形,飞边槽作用：促使金属充满模膛，容纳多余金属,弯曲、预锻、终锻,模膛,锤模锻时，金属的变形是在模具的各个模膛中依次完成的，在每个模膛中的锻打变形称为一个工步。,1滚压（滚挤）件 2拔长件 3坯料 4弯曲件 5预锻件 6终锻件 7拔长模膛 8滚压模膛 9终锻模膛 10预锻模膛 11弯曲模膛,模膛,第3章 金属的塑性成形,3.1 金属塑性成形基础3.2.1 锻造1自由锻（P99）3.3.1 自由锻工艺设计（P122）3.2.1 锻造2模锻（P100）3.3.2 锤模锻工艺设计（P125）3.2.2 冲压（P106）3.3.3 冲压工艺设计（P131）,3.3.2 锤模锻工艺设计（P125）,保证取出锻件利于金属充填尽量采用平面尽量减少余块 利于发现错移,1锻件图绘制(1)分模面,内容：绘制锻件图 确定模锻工步 计算毛坯尺寸 设计锻模模膛,3.3.2 锤模锻工艺设计,(2)余块 窄槽、小孔(直径25mm)和妨碍锻件取出的横向孔:需锻出的孔内须留冲孔连皮48mm；,(3)机械加工余量和锻件公差 需切削加工的表面均应有机械加工余量，所有尺寸均应给出锻件公差。单边余量：14mm；公差值：13,(4)模锻斜度 锻件上垂直于分模面的表面需带一定斜度。外壁斜度通常为57；内壁斜度通常为710。,(2)确定余块(3)确定机械加工余量和锻件公差(4)确定模锻斜度,(5)圆角半径：锻件上的转角处须采用圆角，凸圆角半径为r：单边加工余量或成品零件的加工余量，凹圆角半径为R=(23)r,齿轮锻件图,(5)确定圆角半径,2模锻工步选择 主要根据模锻方法和模锻件的结构形状确定,盘类 镦粗（预锻）终锻,直轴类 拔长（滚挤）滚压（预锻）终锻,弯轴类 拔长（滚挤）滚压弯曲（预锻）终锻,2模锻工步选择,3修整工序,切边,(2)冲连皮：一般和切边同时进行,(4)热处理和清理热处理：正火或退火清理：清除锻件表面缺陷或氧化皮，水洗、酸洗、碱洗、喷砂清理、喷丸清理,热切：较大的锻件和合金钢锻件冷切：尺寸小和精度要求高的锻件,(3)校正：提高锻件形状精度热校：热切后，终锻模膛内冷校：热处理和清理后，校正模内，小型结构钢锻件或热处理、清理时易变形的工件。,3修整工序,4零件结构的模锻工艺性,应有合理的分模面(2)应有合适的结构斜度 和圆角(3)避免高肋、薄壁、细 深孔及多孔结构(4)采用锻-焊、锻-螺纹连接等组合结构,4零件结构的模锻工艺性,5模锻工艺设计示例,齿轮类零件如图3-64a，材料为45钢，中批生产，试编制模锻工艺规程。,（1）零件结构分析不合理：结构斜度 结构圆角 腹板厚度,5模锻工艺设计示例,（3）变形工步 镦粗终锻,（4）修整工序选择 切边 冲连皮 校正 热处理（正火或退火）清理,（3）变形工步（4）修整工序选择,（2）绘锻件图分模面余块（冲孔连皮）机械加工余量、锻件公差模锻斜度模锻圆角,2）胎模锻：在自由锻设备上使用可移动模具生 产模锻件的锻造方法。（P101）,2）胎模锻,特点：模具简单，工艺灵活,劳动强度大，模具寿命低、生产效率低，常需多次加热且锻件表面质量较差。应用：无模锻设备，中、小批量生产,特点：,阀体胎膜锻工艺,阀体胎膜锻工艺,(2)锻造压力机模锻 1）液压机模锻 高压液体（水或油）来驱动安装在活动横梁上的锻模进行模锻,特点：形状较复杂的大型锻件，利于锻造塑性差的金属,2)锻造压力机模锻,适用：航空工业中铝、镁合金模锻件的生产,2）锻压机模锻：（热模锻机械压力机）通过曲柄连杆机构使滑块往复运动进行模锻,特点：锻件精度高；变形较均匀且生产效率高；锻件的模锻斜度小；利于提高金属塑性；可采用组合式模,锻模成本较低且易于修复；行程和速度固定，需另行制坯。,2）锻压机模锻,3）平锻机模锻 具有镦锻滑块和夹紧滑块的卧式机械压力机,特点：锻件质量好；生产效率高；振动和噪音小；两个分模面，可锻两个方向上均有凹坑或凹档的锻件,用于：带头杆件和空心件的大批、大量生产，如汽 车半轴、齿轮等,3）平锻机模锻,(3)螺旋压力机模锻 靠主螺杆的旋转带动滑块上、下运动，向上实现回程，向下进行锻打,特点：有锻锤和压力机的双重特性，工艺适应性强；,可采用组合式模,锻件的精度高，需在其它设备上制坯,(3)螺旋压力机模锻,机设041，2，3,第6次课 第十三周周二下午5，6节（11月21日）,标记,第3章 金属的塑性成形,3.1 金属塑性成形基础3.2.1 锻造1自由锻（P99）3.3.1 自由锻工艺设计（P122）3.2.1 锻造2模锻（P100）3.3.2 锤模锻工艺设计（P125）3.2.2 冲压（P106）3.3.3 冲压工艺设计（P131）,3.2.2 冲压(P106)使板料经分离或成形而得到制件的工艺统称。坯料厚度小于4mm，冲压时无需加热，称薄板冷冲压。厚大的板热冲压,优点：冲压件轻、薄、刚度好，形状可较复杂；质量稳定，表面光洁；操作简便，生产率和材料利用率高；专用设备和模具，生产批量小时不经济。,大部分板材、管材及型材需通过冲压加工,冲压设备：剪板机、机械压力机和液压机 剪板机：板料剪切成条料、圆形或异形板坯 机械压力机和液压机：板坯的冲压成形,3.2.2 冲压,冲压产品,1冲裁 冲模使板料沿封闭或不封闭的轮廓线与坯料分离,落料：冲落部分为成品，获一定外形的制件或坯料；冲孔：冲落部分为废料，获带孔制件。,1冲裁,落料和冲孔,落料和冲孔,(1)冲裁变形过程：弹性变形、塑性变形、剪裂分离,应用：直接生产具有一定平面形状的零件或为其它冲压工序准备毛坯,毛刺小、剪裂带小、光亮带大、塌角小，则质量越好,(1)冲裁变形过程,(2)冲裁间隙（Z）凹模与凸模工作部分水平投影尺寸之差,小间隙 中等间隙 大间隙单边间隙(Z/2):(3.0%7.0%)(7.0%10%)(10%12.5%)质量和尺寸精度：高 中等 较差 冲裁力：较大 中等 较低 模具寿命：较短 中等 较长,(2)冲裁间隙,冲压设备,(3)排样：冲裁件在板料或带料上的布置 合理:简化模具结构、提高材料利用率和冲裁件质量，操作方便、生产率高。,(3)排样,(4)提高冲裁质量,1）整修：用整修模沿冲裁件的外缘或内孔刮去一层的切屑精度高，剪断面粗糙度小，定位要求高，生产效率低于精密冲裁2）挤光：将冲裁件压入锥形凹模，使剪断面挤光质量低于整修和精密冲裁，生产效率低于精密冲裁，适于软材料3）精密冲裁：用压边圈使板料冲裁区处于静液压作用下，抑制剪 裂纹的发生，实现塑性变形分离 生产效率高；机床和模具较复杂，应用最广,(4)提高冲裁质量的冲压工艺,2弯曲 将板料、型材或管材在弯矩作用下弯成具有一定曲率和角度的制件,(1)弯曲变形过程 外侧受拉，内侧受压；越接近表面，应力越大；当应力达到屈服强度时，出现塑性变形 内、外两侧向中心扩展，最终塑性弯曲,2弯曲,弯曲,(2)最小弯曲半径 最外层纤维濒于拉裂时内表面的弯曲半径,成形极限：rmin/rmin/越小，允许的弯曲程度越大 材料的塑性越好，rmin/值可越小；弯曲线与材料纤维方向垂直时rmin/值较平行时小 低碳钢板的rmin值：（0.21.2）碳含量较低或弯曲线与流线方向垂直时取较小值,(2)最小弯曲半径,(3)回弹（弹复）外载荷去除后，弹性变形恢复，消去一部分弯曲变形,回弹角：-回弹造成的形状、尺寸变化是弯曲的主要缺陷,(3)回弹：,(4)弯曲的分类和应用 1）压弯：回弹量较大，工艺适应性强 2）拉弯：回弹量较小，常用于弯曲半径较大的制件 3）辊弯：工艺较简便，通过仿形或自控，可卷制任意柱面,(4)弯曲的分类和应用,3拉深 使板料（或浅的空心坯）成形为空心件（或深的空 心件）而厚度基本不变的加工方法。,3拉深,拉深,拉深,拉深生产过程,拉深生产过程,(1)拉深变形过程D0的平板坯料拉深高h、直径d的制件：凸缘部分的扇形单元经切向压缩和径向拉长逐渐变形为筒壁上的长方形单元,(1)拉深变形过程,(2)拉深系数 制件直径d与毛坯直径D0之比:m=d/D0 m板料的变形程度拉裂 极限拉深系数：保证不拉裂的拉深系数最小值 无凸缘筒形件拉深m：0.50.8 坯料相对厚度/D0 较大时，m取较小值 多次拉深，后续各次拉深的m应取较大值,(2)拉深系数,(3)拉深缺陷 1）拉裂：筒壁与底部的转角处 破裂,防裂措施:控制拉深系数（多次拉)加大凸、凹模圆角 加大拉深间隙 加强润滑,2）起皱：/D0较小时，毛坯失稳,防皱措施：采用压边装置 拉深间隙不应过大 拉深系数不应过小,(3)拉深缺陷,4其它冲压成形工艺,缩口：将管件或空心制件的端部径向尺寸缩小,起伏：在产品表面上获得各种形状的凸起与凹陷,4其它冲压成形工艺,翻边：在板料上冲制出竖直边缘,胀形：使板料或空心坯料局部尺寸增大,翻边：在板料上冲制出竖直边缘的成形方法,收口,压筋（起伏）,翻边,胀形,第3章 金属的塑性成形,3.1 金属塑性成形基础3.2.1 锻造1自由锻（P99）3.3.1 自由锻工艺设计（P122）3.2.1 锻造2模锻（P100）3.3.2 锤模锻工艺设计（P125）3.2.2 冲压（P106）3.3.3 冲压工艺设计（P131）,目录,3.3.3 冲压工艺设计（P131）,1冲裁工艺设计内容：冲裁模刃口尺寸,(1)落料模刃口尺寸：d凹模=d工件min(凹模越磨损越大）d凸模=d工件max-z(2)冲孔模刃口尺寸：d凸模=d工件min(凸模越磨损越小）d凹模=d工件min+z,单边间隙值Z/2 小间隙：(3.0%7.0%)中等间隙：(7.0%10%)大间隙：(10%12.5%),3.3.3 冲压工艺设计（P131）,2弯曲工艺设计 内容：弯曲模尺寸 弯曲件毛坯长度,(1)凸模圆角半径取等于或略小于工件内侧圆角半径 r 当r/10，且精度要求高，进行回弹计算,弯曲角(),2弯曲工艺设计,3拉深工艺设计（1）拉深间隙 Z：模具中凸凹模之间的单边径向间隙 Z=(d凹-d凸）/2 Z值一般取(1.11.2),(2)凸、凹模直径：正确的外形：d凹模=d工件min，d凸模=d凹模-2z 正确的内形：d凸模=d工件max，d凹模=d凸模+2z,(3)毛坯直径计算 依据：拉深件与坯料表面积相等,(4)拉深次数确定 m总=m1m2mn m总等于或略小于m工，n即拉深次数 各次拉深的半成品尺寸：d1=m1D0 d2=m2d1,3拉深工艺设计,4冲压工序选择,(1)工序类型：据冲压件形状、尺寸定,1、平板件（冲孔）、落料、（切口）、（起伏）,3、弯曲件：落料、弯曲、（冲孔）,2、凸肚形：落料、拉深、胀形,4冲压工序选择,5、空心件：落料、拉深、（冲孔）,4、翻孔件：落料、冲孔、翻孔,6、无底空心件：落料、拉深、冲底孔、翻边,4、翻孔件：落料、冲孔、翻孔,消音器零件生产录像,消音器零件生产录像,机设041，2，3,第七次课 第十三周周五下午7，8节（11月24日）,标记,(2)工序顺序据零件结构形状和模具类型定,1）带孔平板件:用单工序模时先落料后冲孔，用连续模时则须先冲孔后落料,2）带孔的弯曲件或拉深件：孔位于或接近于变形区，应 先弯曲或拉深后再冲孔,3）形状复杂的弯曲件：先两端，后中间,(2)工序顺序,5模具选择(1)模具类型的选择,1）单工序模：压力机的一次行程中，完成一道冲压工序的模具。结构简单，易于制造和维修，适用面广，生产率低,2）连续模：压力机的一次行程中，在模具的不同位置上同时完成数道冲压工序的模具。生产率高，易于机械化、自动化，但制件精度较低。,5模具选择,3）复合模：压力机的一次行程中，在模具的同一位置完成 两道或两道以上工序的模具,结构紧凑，加工精度高，制造复杂，成本高。,(2)模具结构的选择 镶块式模 柔性模 低熔点合金模 高精度冲模 硬质合金冲模,图3-71 冲裁复合模1推块 2推杆 3打棒 4打板5冲孔凸模 6落料凹模 7卸料板 8凸凹模,3）复合模,6零件结构的冲压工艺性,合理选材：选用价格较低的材料：利用边脚余料，选 用塑性成形性好的材料，薄板代替厚板，钢代替非铁金属。,(2)合适的精度和表面质量：精度要求不超过IT8IT10，表面质量要求不超过原材料的质量,(3)冲压件的形状和尺寸：1）冲裁件的形状和尺寸 a、形状尽可能简单、对称，尽可能采用圆形和矩形，避免细长悬臂和窄槽结构,制件无需切削，操作简便，生产率高；模具、材料费为主。减少制模费用和材料消耗，利于成形和提高模具的使用寿命。,图3-72 避免细臂、窄槽a）不合理结构 b）合理结构,6零件结构的冲压工艺性,b、排样时废料少,d、孔径、孔距、孔边距不得过小,c、圆弧过渡,b、排样时废料少,2）弯曲件的形状和尺寸,a、形状应力求简单、对称,b、弯曲半径r rmin,c、弯曲边高度h 2,d、孔避开变形区，或在孔附近预冲工艺孔、槽,e、仅有局部弯曲的工件，应在交接处冲孔、切槽或使交接处避开变形区而撕裂,1工艺槽,2）弯曲件的形状和尺寸,3）拉深件的形状和尺寸a、拉深件形状应力求简单、对称，不宜过深,b、拉深件各转角的圆角半径不宜过小,c、拉深件上的孔应避开转角处,3）拉深件的形状和尺寸,(4)采用组合工艺或切口工艺形状复杂件和大件可采用冲-焊、冲-铆、冲-螺纹连接等组合工艺,(4)采用组合工艺或切口工艺：,7冲压工艺设计示例,零件结构分析 孔边距过小,宜加大(l 2）,(2)冲裁间隙 取大间隙 Z/2=(10%12.5%)故 Z=0.300.38mm。取0.3mm,(4)冲压工序选择 类型：冲孔、落料 顺序：冲孔、落料,(5)模具类型：精度要求不高且大批量生产，采用连续模,圆垫片精度要求不高，材质为235，大批生产，试编制冲压工艺规程。,7冲压工艺设计示例,3.2.3 轧制 材料在旋转轧辊的作用下，产生连 续塑性变形获得产品,1纵轧,2斜轧,3.2.3 轧制,3横轧 楔横轧 齿轮轧制 辗环,特点：轧制时坯料连续产生局部变形，所需设备吨位 小，环境噪声小，生产效率高；材料消耗少，制件纤维连续分布，力学性能好。,3横轧,3.2.4 挤压 坯料在封闭模腔内受三向不均匀压应力作用，从模具的孔口或缝隙挤出成为所需制品的加工方法,正挤压 反挤压 复合挤压 径向挤压,特点：生产率高，材料消耗少，制件形状复杂、精 度高力学性能好；金属处于三向压应力状态，利于提高塑性，但变形力较大，模具寿命低。,3.2.4 挤压,3.2.5 其它塑性成形方法,1柔性模成形 橡皮成形 液压成形 液压橡皮囊成形,特点：适应性强，模具简单、通用；坯料定位准确，拉深系数可较小；制件壁厚均匀、不易起皱，精度较高，表面不易擦伤。多数软模成形方法 适用于冲压生产中成形形状复杂件和深筒件,3.2.5 其它塑性成形方法,2摆动辗压 上模的轴线与被辗压工件（放在下模）的轴线倾斜一个角度，模具一面绕轴心旋转，一面对坯料进行压缩（每一瞬时仅压 缩坯料横截面的一部分）的加工方法,特点：变形力小，所需设备吨位小；制品精度高、表面光洁，易于成形薄盘形件；易于实现机械化，无冲击、低噪声，劳动条件好。但设备复杂且结构刚度要求高,2摆动辗压,3径向锻造 对轴向旋转送进的棒料或管料施加径向脉冲打 击力，锻成沿轴向具有不同横截面制件,特点：金属处于三向压应力下的高速多向局部成形，可锻造低塑性的材料；工具简单、成本低，可 用于各种批量生产；可锻多种截面形状，制件 精度高，表面光洁。,3径向锻造,4粉末锻造 金属粉末经压实后烧结，再用烧结体作为毛坯的锻造方法,特点:变形力小,材料利用率高，锻件精度高、表面光洁、各向性能一致。,5液态模锻 将熔化金属倒入凹模模腔内，在金属即将凝固或未凝固状态（即液、固两相并存）下用冲头加压，使之在压力下凝固以得到所需形状锻件的加工方法。实质上是铸造与锻造的复合工艺,特点：具有压力铸造工艺简单，制件形状复杂及成本低的特点，又具有模锻制品精度高、内部质量和力学性能好的特点；成形工序少，成形压力小。对锻模要求高。,4粉末锻造,6超塑成形 利用金属在一定的温度、极慢的变形速度、一定的组织条件下所具有的超高的塑性（500）和极低的变形拉力来进行塑性加工,特点：变形抗力小（轴承钢 GCr15可低至3MPa），制件精 度高、晶粒细小，力学性能稳定；辅助措施要求严格，生产率较低，生产批量较小,6超塑成形,7高能成形 利用高能率的冲击波，通过介质使金属板料产生塑性变形而获得所需形状的加工方法,爆炸成形(2)电液成形(3)电磁成形,特点：高能成形易于成 形形状复杂的制 件和难加工材料，制件精度很高。适用于各类冲压工序,7高能成形,3.4 金属塑性成形技术的发展趋势,3.4.1 计算机技术的应用 1塑性成形过程的数值模拟 2塑性成形过程的控制和检测,3.4.2 先进成形技术的开发和应用1精密塑性成形技术 2复合工艺和组合工艺 3.4.3 塑性成形设备及生产自动化 1塑性成形设备 2塑性成形的自动化 3.4.4 配套技术的发展1模具生产技术 2坯料加热方法,3.1 金属塑性成形基础3.2.1 锻造1自由锻（P99）3.3.1 自由锻工艺设计（P122）3.2.1 锻造2模锻（P100）3.3.2 锤模锻工艺设计（P125）3.2.2 冲压（P106）3.3.3 冲压工艺设计（P131）,第3章 金属的塑性成形,本章小结,塑性成形的定义、优点、缺点,单晶体塑性变形：滑移；多晶体塑性变形：晶内滑移；晶粒间的相对滑动和转动。,镦粗与拔长的锻造比的计算式，锻造流线的形成原因，设计零件流线如何分布会较合理,塑性成形性的衡量标准，影响因素。,正确绘制自由锻造的锻件图。正确选择变形工步。,自由锻造的特点、应用范围。,回复、再结晶定义、再结晶温度,冷成形、热成形、温成形的温度界限及应用,自由锻造零件结构设计：改正错误结构,本章小结,锤模锻零件的结构设计：改正错误结构,模型锻造的特点和应用范围。,正确绘制模锻件图。正确选择变形工步。,锤模锻的锻模模膛分为制坯模膛和模锻模膛，模锻模膛可分为预锻和终锻模膛，各自作用。飞边槽的作用，模锻件图是在零件图的基础上，考虑哪些因素绘制出来的。,板料冲压的特点和应用范围。,冲裁分为冲孔和落料。冲孔和落料的落下部分分别为成品还是废料,模型冲裁间隙按大小可分为：大、中、小间隙的单边间隙值。,弯曲的定义，影响最小弯曲半径的因素。回弹角的概念,拉深的定义，拉深系数、极限拉深系数的概念 弹壳、深筒多次拉深，中间插再结晶退火。,本章小结,拉深的两种缺陷。,缩口、起伏、翻孔、胀形的概念。,区分连续模和复合模。,正确计算落料模和冲孔模的刃口尺寸。,正确选取冲压基本工序。,零件结构的冲压工艺性：正确选择冲压件材料、改正错误结构,本章小结,作业（141143页）,3-4；3-14a)；3-18a)；3-20a)、b)；,请同学们预习：实验指导书上的模具拆装实验,实验地点：机汽学院机械基础实验室,实验时间：本周周三下午 12:3014:10：机设03-2 14:1015:50:机设03-3 15:5017:30：机设03-4,重修同学在机设03-4班实验,实验指导书上的模具拆装实验,