1、第三节 缩口与扩口 坯料变形区受两向压应力的作用如图所示，使口部产生压缩变形，直径减小、厚度和高度增加。因此，缩口在变形过程中的主要问题是失稳和起皱。不仅是变形区的材料在切向压应力的作用下易于失稳和起皱，而且非变形区的筒壁也会因承受缩口压力而易失稳产生变形。所以缩口时的极限变形程度主要受失稳条件的限制。第五章 其它成形工艺与模具设计一、变形特点及变形程度缩口的变形程度用缩口系数K表示DdK/缩口缩口：将管坯或预先拉深好的圆筒形件通过缩口模将其口部直径缩小的一种成形方法。1第三节 缩口与扩口1.缩口次数 若工件的缩口系数K小于允许的缩口系数时，则需进行多次缩口，缩口次数按下式估算： 第五章 其它
2、成形工艺与模具设计二、缩口工艺计算00lglglglglgKDdKKn 缩口系数的大小不但与材料种类、材料厚度及表面质量有关还与缩口模具的结构有关。一般说来材料厚度愈小，则缩口系数要相应增大。表面质量好的坯料，其缩口系数可适当减小。22.颈口直径 多次缩口时，最好每道缩口工序之后进行中间退火各次缩口系数可参考下面公式确定：第五章 其它成形工艺与模具设计二、缩口工艺计算首次缩口系数后各次缩口系数各次缩口后的颈口直径则为： 019 . 0 KK 0)10. 105. 1 (KKnDKKdKdDKKdKdDKKdKdDKdnnnnnnnnn111212311211.3第三节 缩口与扩口3.坯料高度缩
3、口前坯料高度按下面公式计算：第五章 其它成形工艺与模具设计二、缩口工艺计算图5.4.2所示工件：图5.4.2b所示工件：图5.4.2c所示工件：dDDdDhH1sin805. 1221dDDdDDdhhH1sin805. 12221221141dDdDhH4第三节 缩口与扩口4.缩口力 将图5.4.2所示锥形缩口件，在图5.4.3所示无支承缩口模上进行缩口时，其缩口力可用下式计算： 第五章 其它成形工艺与模具设计二、缩口工艺计算材料抗拉强度；速度系数，在曲轴压力机上工作时1.15。其余符号如图5.4.2所示。 式中bcos1)1 (11 . 1ctgDdDtKFb冲件与凹模接触面摩擦系数；5第
4、三节 缩口与扩口不同支承方法的缩口模带有夹紧装置的缩口模第五章 其它成形工艺与模具设计三、缩口模结构缩口与扩口复合模6第三节 缩口与扩口 与缩口工艺相对应的是扩口工艺，它是指将空心件或管件的口部直径扩大的成形方法。扩口的轴向与缩口类似受压应力作用，而切向类似胀形受拉应力的作用。但是切向的拉应力是主要的，因此扩口实质上相当于刚性凸模的胀形。第五章 其它成形工艺与模具设计三、扩口7第三节 缩口与扩口第四节 整形与压印与压印 整形又叫校形，通常指平板工序件的校平和空间形状工序件的整形。其大都用于冲裁、弯曲、拉深和成形工序后的修整，其目的是使冲压件获得高精度的平面度、圆角半径和形状尺寸。第五章 其它成
5、形工艺与模具设计一、整形的特点及应用整形工序的特点主要是：（1）只在工序件局部位置使其产生不大的塑性变形，属于局部成形，变形量小；（2）整形工序大都是最后一道成形工序，模具的精度要求比较高；（3）为了将尺寸和形状整形到位和控制回弹，所需的整形力往往较大，因此所用设备最好为精压机；若用机械压力机时，机床应有较好的刚度，并需要装有过载保护装置。 整形可分为：平板零件的校平和空间零件的整形。平板零件的校平，通常用来校正冲裁件的平面度；空间零件的整形主要用于减小弯曲、拉深或翻边等工序的圆角半径，使工件的形状尺寸符合零件规定的要求。8第四节 整形与压印与压印 平板零件的校平方式有：模具校平、手工校平和在
6、专门校平设备上校平。 平板零件的校平模形式：光面校平模、齿形校平模。光面校平模其上下模面是平直光洁的，一般对于薄料和表面不允许有压痕的板料，应采用光面校平模。同时为了使校平不受压力机滑块导向误差的景响，校平模应做成浮动式，上模或下模浮动。第五章 其它成形工艺与模具设计二、平板零件的校平二、平板零件的校平 采用光平面校平模校正材料强度高、回弹较大的工件，因单位面积的校平力较小，塑性变形小，其校平效果不太理想。为了增强校平效果，而齿形校平模增大单位面积的校平力和塑性变形量，其校平效果明显优于光面校平模。齿形校平模可分为尖齿和平齿两种。尖齿模用于表面允许留有齿痕的零件，平齿模则用于工件厚度较薄的铝、
7、青铜和黄铜等表面允许留有齿痕的零件。9第四节 整形与压印与压印 空间形状零件的整形是指在弯曲、拉深或其它成形工序之后对工序件的整形。其目的是使工序件某些形状和尺寸达到产品的要求，提高精度。 整形模的特点：与前工序的成形模相似，但对模具工作部分的精度、粗糙度要求更高，圆角半径和间隙较小。弯曲件的整形方法如图所示，主要有压校和镦校两种。第五章 其它成形工艺与模具设计三、空间形状零件的整形三、空间形状零件的整形10弯曲件的整形 ）压校）、）镦校第四节 整形与压印与压印 拉深件的整形。由于拉深件的形状、尺寸精度等要求不同，所采用的校形方法也有所不同。拉深件的整形方法可分为无凸缘的拉深件整形和有凸缘的拉
8、深件整形。对于无凸缘的拉深件的整形，通常取整形模间隙等于（0.90.95），即采用变薄拉深的方法进行整形。使直壁产生一定程度的变薄，以达到校形的目的。带凸缘拉深件的整形模如图5-33所示，其整形的部位常常有：凸缘平面、侧壁、底平面和凸模、凹模圆角半径。 第五章 其它成形工艺与模具设计三、空间形状零件的整形三、空间形状零件的整形11带凸缘拉深件的整形 第五节 其他成形工艺其他成形工艺 其他成形工艺主要指旋压、爆炸成形、电磁成形、无模多点成形、板料数控渐进成形、板料的液压成形以及超塑性成形等。一、旋压一、旋压 旋压是一种特殊的成形工艺，是将平板或空心坯料固定在旋压机的模具上，在坯料随机床主轴转动的
9、同时，用旋轮或赶棒加压于坯料，使之产生局部的塑性变形，最后获得轴对称的旋转体零件，如图所示。 旋压可以完成类似拉深、翻边、凸肚、缩口等工艺，而且不需要类似于拉深、胀形等复杂的模具结构，适用性较强。第五章 其它成形工艺与模具设计12普通旋压1顶块2赶棒3模具4卡盘 19（系坯料的连续位置）一、旋压一、旋压 旋压变形特点：设备和模具都较简单，除可成形各种曲线构成的旋转体外，还可加工相当复杂形状的旋转体零件。但生产率较低，劳动强度较大，比较适用于试制和小批量生产。 在旋压过程中，根据旋压前后厚度变化情况可分为不变薄旋压（普通旋压）和变薄旋压（强力旋压）两种。不变薄旋压是指旋压前后壁厚不变或有少许变化
10、的旋压；变薄旋压是指在旋压过程中壁厚有明显变薄现象的旋压 不变薄旋压工艺不变薄旋压工艺 不变薄旋压的基本方式主要有：拉深旋压（拉旋）、缩径旋压（缩旋）和扩径旋压（扩旋）等三种。拉深旋压是指用旋压方法生产拉深件，是不变薄旋压中最主要和应用最广泛的旋压方法。第五章 其它成形工艺与模具设计13第五节 其他成形工艺其他成形工艺1.不变薄旋压变形特点不变薄旋压变形特点在旋压过程中，赶棒与毛坯基本上为点接触，毛坯在赶棒的作用下发生两种变形：赶棒直接接触的材料产生局部凹陷的塑性变形；坯料沿着赶棒加压的方向大片倒伏。不变薄旋压工艺的基本要点：（1）合理的转速。转速过低，坯料边缘易起皱，增加成形阻力，甚至导致工
11、件的破裂；转速过高，材料变薄严重。主轴转速与零件尺寸、材料力学性能性质几厚度有关，对于软钢可取400600 r/min；铜600800 r/min；黄铜8001100 r/min。表5-13所列为铝合金旋压时的主轴转速。（2）合理的过渡形状。过度形状合理则有利于旋压成形，提高成形质量，减少旋压力。（3）合理加力。加力的大小主要影响成形速度。第五章 其它成形工艺与模具设计14第五节 其他成形工艺其他成形工艺2.旋压成形极限变形程度以旋压系数表示：第五章 其它成形工艺与模具设计不变薄旋压 坯料直径可按等面积法等面积法求出，但旋压时材料的变薄较大些，因此应将理论计算值减小减小57。 圆筒形件的极限旋
12、压系数可取为：圆锥形件的极限旋压系数可取为： 当工件需要的变形程度较大（即较小）时，便需多次旋压。多次旋压时必须进行中间退火中间退火。 Ddm 8 . 06 . 0minm3 . 02 . 0minm15第五节 其他成形工艺其他成形工艺1.变薄旋压变形特点（1）无凸缘起皱，也不受坯料相对厚度的限制，可一次旋压出相对深度较大的零件。一般要求使用功率大、刚度大并有精确靠模机构的专用强力旋压机。（2）局部变形，因此变形力比冷挤压小得多。（3）经强力旋压后，材料晶粒紧密细化，提高了强度，表面质量也比较好，表面粗糙度Ra可达0.4。 第五章 其它成形工艺与模具设计变薄旋压工艺16第五节 其他成形工艺其他
13、成形工艺2.变薄旋压成形极限变形程度第五章 其它成形工艺与模具设计变薄旋压工艺用模具的半锥角当时，所以极限变薄率和极限半锥角的关系为：sin1111tttttmin11tt maxminminmaxminmin1maxsin1ttt也可以表示变薄旋压的变形程度。17第五节 其他成形工艺其他成形工艺 爆炸成形与电水成形、电磁成形等均属高能高速成形方法。爆炸成形以炸药（或火药和可燃气体）为能源把金属毛坯加工成型一种加工工艺。爆炸加工过程是炸药化学能转化为机械能的过程。常用的炸药为TNT、硝铵炸药、导爆索和塑料（或橡胶）炸药等。由于炸药爆炸是快速过程，所以与常规加工方法(例如液压、冲压)相比,爆炸加
14、工具有压力大、变形速度大、加工时间短,因而功率亦大等特点，所以是一种高能率加工方法。 钣金零件的拉深、弯曲、扩口、胀形、卷边、翻口、冲孔、压梗、弯曲和校形等，都可用爆炸成型来完成。爆炸成型也可用于爆炸焊接、表面强化、构件装配及粉末压制等。第五章 其它成形工艺与模具设计二、爆炸成形二、爆炸成形18第五节 其他成形工艺其他成形工艺高能高速成形特点：（1）高能高速成形几乎不需模具和工装以及冲压设备，仅用凹模就可以实现成形。（2）高能高速成形是特殊的成形工艺，成本高、专业技术性强是这种工艺的不足之处。（3）因为是在瞬间成形，所以材料的塑性变形能力提高，对于塑性差的用普通方法难以成形的材料，采用高能高速
15、成形仍可得到理想的成形产品。（4）高能高速成形方法对制造复合材料具有独特的优越性。（5）高能高速成形时，零件以极高的速度贴模，这不仅有利于提高零件的贴模性，而且可以有效地减小零件弹复现象。所以得到的零件精度高，表面质量好。第五章 其它成形工艺与模具设计二、爆炸成形二、爆炸成形19第五节 其他成形工艺其他成形工艺 电磁成形技术的研究始于20世纪60年代的美国。随着科学技术的进步和制造业发展的要求，电磁成形技术逐渐发展成为制造业中的一种新型的金属塑性加工方法。它利用瞬间的高压脉冲磁场迫使金属产生塑性变形达到成形金属零件的目的。从加工方法上分析，电磁成形加工属于高能率加工的范畴。该加工方法可应用于金
16、属板材的冲孔、压印或压花以及管材的胀形、缩颈、冲孔、翻边等。目前，电磁成形技术已广泛应用于航空航天、原子能、汽车、仪器仪表、电子以及玩具等领域。 电磁成形技术研究内容主要集中以下几个方面:材料的高速成形性能、电磁成形设备、不同材料成形性能的提高及提高程度、电磁成形下成形工件的机械性能、各种潜在的不同电磁成形策略的可行性研究、适用于电磁成形用的工具研究、电磁成形的过程数字模拟、安全生产等。第五章 其它成形工艺与模具设计三、电磁成形三、电磁成形20第五节 其他成形工艺其他成形工艺电磁成形的主要优点：（1）易于实现高速成形，生产效率高；加工精度高，电磁力的控制精确，误差可在0.5%以内。（2）便于实
17、现各种工艺参数和成形过程的控制，易实现生产过程的机械化和自动化。（3）非机械接触性加工。电磁力是工件变形的动力，它不同于一般的机械力，工件变形时施力设备无需与工件进行直接接触，因此工件表面无机械擦痕，也无需添加润滑剂，从而省去了后续的清理工序，对生产环境没有特殊要求，不会造成环境的污染和危害，工件表面质量较好。（4）电磁成形设备可实现工件的多步、多点、多工位成形，有助于实现生产的柔性化。（5）电磁成形工艺装备及模具十分简单，只需一个凸模或凹模即可实现加工，所以模具及工装的费用较低。第五章 其它成形工艺与模具设计三、电磁成形三、电磁成形21第五节 其他成形工艺其他成形工艺（6）电磁成形可以实现金
18、属和非金属的连接和装配，对装配前的零件加工精度无特殊要求，并且不必担心非金属装配零件的损坏。（7）电磁成形时，毛坯的变形不是由刚体模具的外力，而是由电磁力(体积力)引起的，因此，毛坯的表面不受损伤，可以将表面抛光工序等安排在成型加工和装配之前，而且可以减轻因刚体模具引起的局部过度变簿，另外，磁场可以穿透非金属材料，所以可以对有非金属涂层或放在容器内的工件进行加工。（8）电磁成形工艺适于加工铜、铝和低碳钢等良导体材料，对导电性能差的材料，加工效率低，但可以利用良导体做驱动片进行间接加工，或采用特制的高频率机器。（9）工件变形源于工件内部带电粒子受磁场力作用。因此，工件变形受力均匀，残余应力小，疲
19、劳强度高，使用寿命长，加工后不影响零件的机械、物理、化学性能，也不需要热处理。第五章 其它成形工艺与模具设计三、电磁成形三、电磁成形22第五节 其他成形工艺其他成形工艺 无模多点成形就是将多点成形技术和计算机技术结合为一体的先进制造技术。板材无模多点成形系统是以计算机辅助设计与辅助制造技术为主要手段的柔性成形设备，其工作原理如图所示，是把传统的冲压实体模具分解为很多离散的小模具单元（亦称基本体），利用一系列规则排列的高度可调的基本体，通过对各个基本体运动的实时控制，自由地构造出成形曲面，代替模具实现板材三维曲面的快速无模成形。这种成形方式是对三维曲面板类件传统生产方式的重大创新。第五章 其它成
20、形工艺与模具设计四、无模多点成形四、无模多点成形23第五节 其他成形工艺其他成形工艺 无模多点成形的技术特点：（1）实现无模成形。取代传统的整体模具，节省模具设计、制造、调试和保存所需人力、物力和财力，显著地缩短产品生产周期，降低生产成本，提高产品的竞争力。与模具成形法相比，不但节省巨额加工、制造模具的费用，而且节省大量的修模与调模时间：与手工成形方法相比，成形的产品精度高、质量好，并且显着提高生产效率。（2）优化变形路径。通过基本体调整，实时控制变形曲面，随意改变板材的变形路径和受力状态，提高材料成形极限，实现难加工材料的塑性变形，扩大加工范围。（3）实现无回弹成形。可采用反复成形新技术，消
21、除材料内部的残余应力，并实现少无回弹成形，保证工件的成形精度。（4）小设备成形大型件：采用分段成形新技术，连续逐次成形超过设备工作台尺寸数倍的大型工件。（5）易于实现自动化：曲面造型、工艺计算。压力机控制、工件测试等整个过程全部采用计算机技术，实现CADCAMCAT一体化生产，工作效率高，劳动强度小，极大地改善劳动者作业环境。第五章 其它成形工艺与模具设计四、无模多点成形四、无模多点成形24第五节 其他成形工艺其他成形工艺无模多点成形的发展主要集中在以下三个方面:(1)无模多点成形设备方面。集CADCAECAM/CAT于一体的板材无模多点成形设备。(2)多点成形理论方面。在多点成形理论研究方面
22、取得了一系列新进展，主要创新点有：a多点成形基本理论，提出了四种成形原理不同的、具有代表性的多点成形基本方式，即多点模具成形、多点压机成形、半多点模具成形及半多点压机成形。b缺陷产生机理：研究了多点成形中典型不良现象（压痕、皱纹、回弹、直边效应）的产生机理，并研制出这些缺陷的抑制方法。c工艺设计理论：提出了抑制压痕的工艺方法、消除直边效应的分段成形工艺方法、改变变形路径的工艺方法和无回弹的反复成形工艺方法。d设备设计理论：提出了基本体与基本体群设计方法。多点成形设备关键结构的设计方法和优化设计方法。第五章 其它成形工艺与模具设计四、无模多点成形四、无模多点成形25第五节 其他成形工艺其他成形工
23、艺(3) 在实用技术开发方面。在大量实验的基础上，解决了一系列实用化关键技术，主要有：a.无缺陷弹性垫技术：可以有效地抑制压痕，起皱等成形缺陷，使成形件的表面质量大大提高；b.无回弹反复成形技术：即利用多点成形柔性化的特点，采用反复成形工艺方法，减小工件的回弹及材料内部的残余应力，实现板材小回弹或无回弹成形。c分段成形技术：即优化过渡区成形模型，进行大变形量、大尺寸零件的成形，实现小设备成形大工件，并使无模成形设备小型化。应用该技术已成形出超过设备工作台面积七倍的样件，扭曲面总扭曲角超过40。d多道成形技术：对于变形量很大的制品，选取最佳路径多道成形，使成形过程中板材各部分变形尽量均匀，以消除
24、起皱等成形缺陷，提高板材的成形能力。e闭环成形技术：即将自动控制技术与CAD、CAT结合起来，对成形后的工件进行三维测量，将测量的数据反馈到cad系统，经过控制算法运算后，计算出基本体群形状的修正量，传递给控制系统再次成形，这样反复几次，可以达到精确的目标形状。第五章 其它成形工艺与模具设计26第五节 其他成形工艺其他成形工艺无模多点成形的应用前景: 不同形状、不同尺寸的大型三维曲面板制品在轮船、舰艇、飞机、航天器、陆地车辆、大型容器以及不锈钢雕塑等军工和民品上比比皆是。近年来，随着航空、航天、海运、高速铁路、化工以及城市建筑等行业的发展，对其需求也在不断地增加，但落后的扳金弯形方法已不能适应
25、这种发展要求，三维曲面板制品生产迫切地需要先进的制造技术。无模多点成形技术已经成熟，可以直接用于实际生产。它特别适合于曲面板制品的多品种小批量生产及新产品的试制，所加工的零件尺寸越大、其优越性越突出。无模多点成形技术将在轮船和舰艇的外扳、飞机和航天器的蒙皮、车辆、大型容器和城市雕塑的覆盖件等三维曲面板制品加工中有着广阔应用前景，并将产生巨大的经济效益和社会效益。第五章 其它成形工艺与模具设计27第五节 其他成形工艺其他成形工艺四、无模多点成形四、无模多点成形 金属板料数控渐进成形技术，是通过计算机直接驱动CAD模型，实现设计与制造一体化的柔性快速制造方法。是一种基于计算机技术、数控技术和塑性成
26、形技术基础之上的先进制造技术，它采用快速原型制造技术“分层制造”的思想，将复杂的三维形状沿z轴方向离散化，即分解成一系列二维层，在这些二维层上进行局部的加工，着重强调层作为加工单元。采用专门研制的三轴数控成形设备，控制成形工具作相对三维曲线运动，沿其运动轨迹对板料进行局部的塑性加工，使板料逐步成形为所需的工件。 这种对板料进行分层渐进成形的方法，无需一一对应的模具，零件的形状和结构也相应不受约束。其工艺是用逐层塑性加工来制造三维形体，用CAD模型直接驱动，实现设计和制造一体化的柔性快速制造方法，也是一种无模具成形。第五章 其它成形工艺与模具设计28第五节 其他成形工艺其他成形工艺五、板料数控渐
27、进成形五、板料数控渐进成形板料数控渐进成形技术具有以下几个特点：（1）实现柔性成形无需专用模具，对于复杂零件仅仅需要作一个简单的芯模，与传统的整体模具成形相比，节省巨额加工、制造模具的费用，对于飞机、卫星等多品种、小批量的产品以及用于其它薄壳类新产品的开发，都具有巨大的经济价值。（2）将快速原型制造技术与塑性成形技术有机结合。目前已有的快速原型制造方法很难直接制造出作为零件使用的薄壳类工件，该技术能够填补传统快速原型制造方法的空白，既是快速成形技术的延伸，也是一种全新的塑性成形技术。可能对板料成形工艺产生革命性的影响，也将引起板壳类零件设计概念的创新。（3）将板料局部加压变形，最终累积成形为三
28、维壳体工件，其成形力小、设备小、投资少；近似于静压力，震动小、噪音低；可以成形其它技术无法成形的零件。（4）实现数字化制造。三维造型，工艺规划，成形过程模拟，成形过程控制等过程全部采用计算机技术，实现CADCAMCAE一体化生产，是一项很有发展前途的先进制造技术。第五章 其它成形工艺与模具设计29第五节 其他成形工艺其他成形工艺 板料液压成形是一种先进的金属成形加工工艺，这种工艺具有模具成本低、模具制造周期短、成形极限高、成形质量高等特点,是板料柔性成形的主要工艺技术之一。适用于航空航天领域的变形程度高、需要多道次拉深才能完成的零件，比如整流罩等带有复杂型面的筒形件、锥形件等；适用于汽车领域带
29、有复杂型面、局部需要凹模与凸模压靠才能成形的零件，象汽车灯反光罩等；常规成形不容易调试模具以及以产生起皱、破裂缺陷的零件，象翼子板等。该工艺技术主要采用信息技术支持的工具,用柔性模具代替传统的刚性凸模或凹模。第五章 其它成形工艺与模具设计30第五节 其他成形工艺其他成形工艺六、板料的液压成形六、板料的液压成形 板料液压成形优点是：（1）摩擦保持效果压力作用下板料与凸模之间形成摩擦保持效果，增强凸模圆角区板料的承载能力，提高成形极限，减少成形道次；（2）流体润滑效果液室中液体压力作用使得板料紧紧贴在凸模上，液体在凹模上表面和板料下表面之间形成流体润滑，减少零件表面划伤，零件质量好，尺寸精度高，壁
30、厚分布均匀；（3）抑制曲面零件起皱，由于成形板料下面的反向液压作用消除了曲面零件等在凹模孔内的悬空区，使坯料紧贴在凸模，并形成“凸梗”，减小了半球、锥形等复杂件拉深时的“悬空段”，有效控制了材料内皱等缺陷的发生；（4）可以在减少模具和无模具的情况下，加工出复杂曲面的汽车板料成形工件，把传统刚性成形工艺的多次拉伸成形工艺改变成为一次性的柔性成形，提高成形件的表面精度和内在强度，能够节约大量的模具设计、制造、调试的人力、物力和时间，尤其在多品种小批量的大型板材成形生产中,能克服费用和时间的限制，使产品更新换代越来越快。第五章 其它成形工艺与模具设计31第五节 其他成形工艺其他成形工艺六、板料的液压
31、成形六、板料的液压成形 金属的超塑性，是指金属材料在特定的条件下，即在低的应变速率(=10-210-4s-1)，一定的变形温度(约为热力学熔化温度的一半)和稳定而细小的晶粒度(0.55m)的条件下，某些金属或合金呈现低强度和大伸长率的一种特性。 超塑性通常可以用伸长率来表示。如伸长率超过 （也有人认为超过300%）不产生缩颈和断裂即称该金属呈现超塑性。一般黑色金属室温下的伸长率为30%40%，铝、铜及其合金为50%60%以下，即使在高温下，这些材料的伸长率也难超过100%。超塑性成形，就是利用金属的超塑性，对板材加工出各种零部件的成形方法。第五章 其它成形工艺与模具设计32第五节 其他成形工艺
32、其他成形工艺七、超塑性成形七、超塑性成形 超塑性成形的宏观特征是大变形、无缩颈、小应力。因此超塑性成形具有以下特点：(1)金属塑性大为提高。比如过去认为只能采用铸造成形而不能锻造成形的镍基合金，也可进行超塑性模锻成形，因而扩大了可锻金属的种类。（2）金属的变形抗力很小。一般超塑性模锻的总压力只相当于普通模锻的几分之一到几十分之一，因此，可在吨位小的设备上模锻出较大的制件。（3）加工精度高。超塑性成形加工可获得尺寸精密、形状复杂、晶粒组织均匀细小的薄壁制件，其力学性能均匀一致，机械加工余量小，甚至不需切削加工即可使用。因此，超塑性成形是实现少或无切削加工和精密成形的新途径。第五章 其它成形工艺与
33、模具设计33第五节 其他成形工艺其他成形工艺七、超塑性成形七、超塑性成形 超塑性成形主要应用在以下两个方面：（1）板料深冲。在超塑性板料的法兰部分加热，并在外围加油压，一次能拉出非常深的容器。深冲比H/d0可为普通拉深的15倍左右。（2）挤压和模锻。超塑性模锻高温合金和钛合金不仅可以节省原材料，降低成本，而且大幅度提高成品率。所以，超塑性模锻对那些可锻性非常差的合金的锻造加工是很有前途的一种工艺。 根据变形特性，超塑性可分为微细晶粒超塑性（又称恒温超塑性、结构超塑性）和相变超塑性。前者研究得较多，超塑性一般即指此类。第五章 其它成形工艺与模具设计34第五节 其他成形工艺其他成形工艺七、超塑性成
34、形七、超塑性成形影响超塑性成形的主要因素有：（1）温度：超塑性成形温度一般在0.50.7 温度下进行（ 为以热力学温度表示的熔化温度）。（2）稳定而细小的晶粒：一般要求晶粒直径为 ，不大于 。而且在高温下，细小晶粒具有一定的稳定性。（3）应变速度：比普通成形时低得多，成形时间数分钟至数十分钟不等。（4）成形压力：一般为十分之几兆帕至几兆帕。 此外，材料应变硬化指数、晶粒形状、内应力等对成形也有一定的影响。第五章 其它成形工艺与模具设计35第五节 其他成形工艺其他成形工艺七、超塑性成形七、超塑性成形二、成形方法二、成形方法 超塑性成形的基本方法有：真空成形法；吹塑成形法和模压成形法。 真空成形法
35、是在模具的成形型腔内抽真空，使处于超塑性状态下的毛坯成形。其具体方法可分为凸模真空成形法和凹模真空成形法。 凸模真空成形，是将模具(凸模）成形内腔抽真空，加热到超塑性成形温度的毛坯即被吸附在具有零件内形的凸模上。该法用来成形要求内侧尺寸准确、形状简单的零件。 凹模真空成形用来成形要求外形尺寸精确，形状简单的零件。真空成形由于压力小于 ，所以不宜成形厚料和形状复杂的零件。第五章 其它成形工艺与模具设计36第五节 其他成形工艺其他成形工艺七、超塑性成形七、超塑性成形二、成形方法二、成形方法 吹塑成形法又称气压成形法。在模具型腔中吹入压缩空气，使超塑性材料紧贴在模具型腔内壁。此法较之传统的胀形工艺，
36、有低能、低压即可成形出大变形量的复杂零件的优点。该方法可分为凸模吹塑成形和凹模吹塑成形两种。 模压成形法又称对模成形法、偶合模成形法。用此法成形出的零件精度较高，但模具结构特殊，加工困难，在生产实际中应用较少。 超塑性成形时，工件的壁厚不均是首要问题。由于超塑性加工伸长率可达1000%，以致在破坏前的过渡变薄，即成为其加工的成形极限。故在成形中应当尽量不使毛坯局部过渡变薄。控制壁厚变薄不均的主要途径有：控制变形速度分布、控制温度分布与控制摩擦力等。第五章 其它成形工艺与模具设计37第五节 其他成形工艺其他成形工艺七、超塑性成形七、超塑性成形不同支承方法的缩口模）无支承）外支承）内外支承第五章 其它成形工艺与模具设计38带有夹紧装置的缩口模第五章 其它成形工艺与模具设计39缩口与扩口复合模第五章 其它成形工艺与模具设计40几道连续工序的旋压第五章 其它成形工艺与模具设计41锥形件变薄旋压1模具2工件3坯料4顶块5-旋轮第五章 其它成形工艺与模具设计42光面校平模）上模浮动式）下模浮动式第五章 其它成形工艺与模具设计43齿形校平模）尖齿齿形）平齿齿形第五章 其它成形工艺与模具设计44弯曲件的整形 ）压校）、）镦校第五章 其它成形工艺与模具设计45拉深件的整形第五章 其它成形工艺与模具设计46第五章 其它成形工艺与模具设计1顶块2赶棒3模具4卡盘（系坯料的连续位置）91普通旋压47
