大学精品课件：固态成形课件.ppt

1、固态成型 金属材料借助外力产生塑性变形，成为达到一 定形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件。 一、基本种类 压力加工压力加工 锻造锻造 冲压冲压 模锻模锻 自由锻自由锻 冲裁冲裁 轧制轧制 挤挤压压、拉拔拉拔 变形变形 一、金属塑性成形过程 1、塑性变形 （冷）塑性变形机理 主要为滑移滑移：在剪应力的作用下，晶格 发生位错。（过程 、位置与方向 ） 多晶体位错滑移 （晶界处）位错堆积、交割、缠结， 原子势能提高，内能增加，处于不稳定的 高自由能状态；碎晶、亚晶产生，晶格畸 变 2、塑性变形对金属组织的影响 A、冷变形强化 由于畸变严重，硬度、强度加大，塑 性明显下降，使得塑变抗力加大，进一步 变形

2、困难 B、残余应力 晶格扭曲、变形不一致引起。 3、冷变形后加热时的组织与性能 A、回复： 加热温度较低，T回=（0.250.3）T熔， 原子扩散能力弱，显微组织无本质变化。位 错微量改善，残余应力部分消失，硬化基本 保留。 B、再结晶： 加热温度 T再=（0.4）T熔，原子扩散 能力增强，破碎晶粒重新形核并长大，形成 新的晶粒，消除了原先的畸变，使得机械性 能各指标恢复，内应力、硬化消除。 故若要使变形正常维持，必须使金属故若要使变形正常维持，必须使金属 材料保持在材料保持在再结晶再结晶温度温度以上。以上。 4、热变形变形对金属组织与性能的影响 A、破碎枝状晶粒，再结晶为等轴晶 B、破碎、分

3、散碳化物和非金属杂质， 改善组织，提高性能。 C、形成纤维组织纤维组织：金属性能呈现各向 异性。 应使零件工作时受力方向与纤维方向保 持一定关系，并在安排加工工艺时保持纤 维轮廓完整。（齿轮毛坯） 锻造比：Y拔=F0/F Y墩=H0/H； 衡量锻造变形程度的一指标。 5、常用金属材料的锻造性能 塑性变形的难易程度，取决于材料性能 与变形条件。通过金属的塑性和变形抗力 来 衡量 A、影响因素 材料组织本身（化学组织、元素数量、晶格结 构、晶粒粗细） 变形条件（温度范围、变形速度、变 形形式等） B、常用材料锻造性 碳钢合金钢 铸铁 二、锻造形式 1、自由锻 使在上下砧铁（平面）中的金属受压力 或

4、冲力后（局部）变形。 尺寸精度低、形状简单、效率低，尺寸 大小范围宽。 设备常用空气锤、蒸汽空气锤 常用工序：拔长、镦粗、冲孔 2、模锻 使在一定形状锻模模膛中的金属受压力 后变形。 工序与模具：制坯、预锻、终锻、切边 与冲孔、校正 1、2、3 设备:摩擦压力机,曲柄压力机 3、胎模锻 空气锤上的（简易）模锻 4.自动生产线 三、冲压成形 利用模具使板料分离或变形的加工方法。 生产效率高、质量好且稳定、重量轻，常 用作结构件。 1、基本工序 A、冲裁 成形过程：弹性、塑性、断裂。 分为落料与冲孔。 B、拉深 板料在凸凹模的作用下变形成为开口 空心件。 基本过程 受力状态 破坏现象 C、弯曲 板

5、料受压弯曲成所需（模具）形状。 受力状态 回弹 D、翻边、胀形、收口、压筋 2、冲压设备：剪床 冲床 3、常用方法 A、简单：一个冲程完成一个工序。 B、连续：一个冲程在模具不同位置完成 多个工序。 C、复合：一个冲程在模具同一位置上下 完成多个工序。 四、先进成形方法 1、精密：高温精锻温热精压；精冲 2、液态：铸锻结合 3、高速：变形速度 4、超塑性：超细晶粒 5、多点板料成形：无模具 6、数控冲裁、弯曲、成形 7、其他：1,2-3 “虚拟实验设计”作业 要求：按给定目标、条件，设计设计实验内容 与过程；并判断实验结果。 实验目标：通过实验了解冷、热变形对金 属材料性能的影响，并通过金相组

6、织的变化 做一定的分析。 实验条件：1、金属材料：20钢、T8钢、铝 （三种选一种） 2、力学万能试验机、金相显微镜、电加热炉、 硬度计、试样制作设备、你认为需要设备。 滑移 多晶体位错 强化 回复与再结晶 锻造温度 纤维组织 1、晶粒软、硬位相趋于一致； 2、杂质形成链、带状 纤维轮廓 热变形与性能及各向异性 温度与性能 温度与速度 变形形式 热变形与性能及各向异性 空气锤 蒸汽空气锤 锤上模锻 锻模 曲柄压力机 摩擦压力机 冲裁原理 拉深1 拉深2 起皱 弯曲 简单模 连续模 复合模 精冲原理 多点成形 数控弯曲 第二节 塑性成形工艺内容 介绍自由锻、模锻、冲压的基本工艺内容 与主要参数

7、一、自由锻 1、绘制锻件图 形状（简化，余块）加工余量公差 画图（双点划线为零件轮廓） 2、确定变形工步 例：小齿轮（盘类镦粗） 下料镦粗挤台阶（胎模）冲孔滚 圆平整 传动轴（杆类拔长） 下料拔长镦法兰拔长 利用锻造比控制变形量。主要考虑材料、 性能（各向异性）。 3、确定原材料质量 m料=m锻件m烧损m料头m芯料 4、选择设备 根据作用在坯料上力的性质 锻锤：冲击 液压机：静压 5、确定温度范围 考虑原则：良好的塑性、较低的变形抗 力，保证质量与效率。（表） 6、确定加热、冷却及热处理规范 二、模锻 1、绘制模锻件图 A、确定分模面（大、浅、平、检、省） B、确定加工余量及公差 可按锻锤吨位

8、选择。 C、设定模锻斜度 为了从模膛中取出锻件，垂直于分模面侧 壁需设定斜度 D、设定过渡圆角 避免锻件（模具）变形时应力集中开裂、 纤维组织被拉断，增加变形过程流动性，减 少模具磨损。 E、确定冲孔连皮 2、确定变形工步 A、制坯与模锻 根据不同形状零件以某种成形为主。最后 都进入终锻。 B、切断与精整 切边、冲孔，校正、精压 3、材料质量计算 V料（V锻V连V飞）（1K） 4、确定设备（吨位） 5、确定锻造温度及热规范 三、冲压 1、分析工艺性 确定是否有难成形部分（间距、精度、 塑性与板厚是否能达到变形要求等）。 2、制定冲压方案 根据形状、变形程度等制定冲压工序。 3、计算坯料尺寸 A

9、、弯曲： B、拉深（考虑切边） 4、确定排样及材料利用率 A、排样方式 单排、双排 斜排、直排 对排 B、利用率计算 （落料个数冲裁件面积/条料面积）100 5、计算中间工序次数及尺寸 每一次变形受材料抗拉极限限制时，需 分步完成总变形。 拉深系数 m=d/D（d：本次，D：前次） 6、确定模具类型与结构 7、选择冲压设备 根据冲裁力、拉深力确定 余块 自由锻锻件图 金属材料 始锻温度 终锻温度 碳素结构钢 12001250 800850 碳素工具钢 10501150 750800 合金结构钢 11001200 800850 合金工具钢 10501150 800850 高速工具钢 1l00ll50 900 弹 簧 钢 ll00ll50 800850 轴 承 钢 1080 800 硬 铝 470 380 冲压工序的顺序应根据工件的形状、尺寸精度 要求、工序的性质以及材料的变形的规律进行安排。 应遵循以下原则： （1）对于带孔或有缺口的冲压件，选用单工序 模时，通常先落料再冲孔或缺口，选用级进模时， 则落料安排在最后工序。 （2）如果工件上存在位置靠近、大小不一的两 个孔，则应先大孔后小孔，防止小孔的变形。 （3）对于带孔的弯曲件，在一般情况下可以先 冲孔后弯曲，当孔位于弯曲变形区或接近变形区， 及孔与基准面有较高要求时，则应先弯曲后冲孔。 模锻1 模锻2