压力加工(锻压).ppt

1、压力加工（锻压）,西北工业大学,第二章,第二篇 材料成形工艺基础,电子教案,基本内容,1,4,5,2,6,3,概述,压力加工基本理论,自由锻造,模型锻造,板料冲压,现代塑性加工技术与发展趋势,概述,发展概况压力加工的实质及材料,历史悠久 公元前14世纪的商代 兵器生产(1972年出土铁韧铜钺) 技艺高超 (湖北江陵楚墓：越王勾践的宝剑；秦始皇陵：合金钢锻制的宝剑，外硬心韧),1,概述,压力加工的基本生产方式,轧制：轧辊 塑性变形 型材 挤压： 挤压模 塑性变形 型材正挤压（金属流动方向与挤压凸模运动方向一致）反挤压（金属流动方向与挤压凸模运动方向相反） 拉拔：拉拔模 塑性变形 (线材、薄壁管)

2、 自由锻：锻锤 塑性变形锻造 模锻： 锻模 塑性变形 板料冲压：模具 塑性变形、分离,1,概述,压力加工的特点压力加工的应用,改善材料的组织和性能 节省原材料 精度较高 生产率较高（冷镦、冷挤压）,M12螺栓、冷镦210/分（自动冷镦机） M12螺母、冷镦150/分（自动冷镦机）,承受重载、使用要求高的机器零件，薄板件，日用品,1,基本内容,1,4,5,2,6,3,概述,压力加工基本理论,自由锻造,模型锻造,板料冲压,现代塑性加工技术与发展趋势,压力加工基本理论,金属的纤维组织及锻造比 金属的锻造性能（可锻性） 金属的变形规律,2,金属的纤维组织及锻造比,纤维组织：,2,热变形时沿变形方向所形

3、成的流线组织,金属的纤维组织及锻造比,纤维组织：,锻造比 Y =,2,热变形时沿变形方向所形成的流线组织,金属的锻造性能,衡量指标,塑性：金属材料产生塑性变形而不破坏的能力(表征塑性变形的能力) 变形抗力：对塑性变形的阻力(表征塑性变形的难易程度),2,金属的锻造性能,影响因素,纯金属的可锻性 合金,固溶体的可锻性 化合物,低钢的可锻性 高碳钢,含量，HB，、k ，变形抗力,晶粒大小影响锻造性能（粗晶组织 细晶组织、锻轧组织）,2,金属的锻造性能,影响因素,T变，锻造性能,2,金属的锻造性能,影响因素,T变，锻造性能,2,金属的锻造性能,影响因素,T变，锻造性能,2,金属的锻造性能,影响因素,

4、一般， V变，锻造性能(V变，回复、再结晶来不及完成，不能及时消除加工硬化现象）(变形速度影响),注意：在高速锤上才能实现(V变1620 m/s)，水压机0.10.3 m/s，锻锤78 m/s,原因：拉应力促使晶间变形，加速晶界破坏，裂纹扩展,2,目的：锻造性能（ ，变抗），获得再结晶组织 方法：以Fe-C合金状态图为基准，参照钢的塑性图、变形抗力图、再结晶立体图综合确定 原则：锻造性能，力学性能 ，温度范围 温度范围,金属的锻造性能,锻造温度范围的选择,2,T始：AE150200 T终： 750800,体积不变定律 金属材料变形前后的体 积相等（忽略体积收缩）最小阻力定律 金属的流动方向 沿

5、变形阻力最小方向,金属的变形规律,2,基本内容,1,4,5,2,6,3,概述,压力加工基本理论,自由锻造,模型锻造,板料冲压,现代塑性加工技术与发展趋势,自由锻造,定义：利用冲击力或静压力使金属在上、下砧之间产生塑性变形（自由变形） 分类,3,空气锤（冲击力）,自由锻造,特点应用,工具简单，实用性强，灵活性设备所需功率锻件精度（最大偏差70-80 mm）生产率，劳动强度,单件、小批量生产，特别适宜大型锻件（万吨水压机立柱，大型发电机主轴）,3,自由锻造,自由锻设备简介,静压成形特点：变形速度慢，锻造性能，但机构庞大，造价高（供水，操纵系统）,3,自由锻造,自由锻基本工序,自由锻工序,辅助工序：

6、压钳口、倒棱、压肩,基本工序：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切断、扭转、错移,3,精整工序：校直、精压,自由锻造,自由锻基本工序,自由锻工序,辅助工序：压钳口、倒棱、压肩,基本工序：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切断、扭转、错移,3,精整工序：校直、精压,自由锻造,自由锻基本工序,自由锻工序,辅助工序：压钳口、倒棱、压肩,基本工序：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切断、扭转、错移,精整工序：校直、精压,3,自由锻造,自由锻工艺规程制订,绘制锻件图 (加工余量、余块、公差) 选择锻造工序 确定坯料质量和尺寸,3,自由锻造,自由锻工艺规程制订,绘制锻件图 (加工余量、余块、公差) 选择锻造工序(表) 确定坯料质量和尺

7、寸,3,坯料质量：m坯 = m锻 + m损 坯料尺寸(依据锻造工序和变形程度综合确定),基本内容,1,4,5,2,6,3,概述,压力加工基本理论,自由锻造,模型锻造,板料冲压,现代塑性加工技术与发展趋势,模型锻造,锤上模锻 其他设备上模锻 胎膜锻（简介） 自由锻设备 胎模,模型锻造，即金属在锻模内产生塑性变形（受阻变形）,4,锤上模锻,实质,金属在模膛内成形，变形阻力大，变形不均匀,应用：成批、大批量生产；中、小型锻件,4,锤上模锻,锻模结构： 上模、下模、尾座、键槽、模膛、起重孔 模膛的分类和功用 飞边槽的作用 分模面的选择 设置模锻斜度、结构圆角,4,锤上模锻,锻模结构： 上模、下模、尾座

8、、键槽、模膛、起重孔 模膛的分类和功用 飞边槽的作用 分模面的选择 设置模锻斜度、结构圆角,4,锤上模锻,锻模结构： 上模、下模、尾座、键槽、模膛、起重孔 模膛的功用 飞边槽的作用 分模面的选择 设置模锻斜度、结构圆角,促使金属充满模膛(三向压应力状态) 容纳多余金属 缓冲锤击力(避免锻模直接撞击),4,锤上模锻,锻模结构： 上模、下模、尾座、键槽、模膛、起重孔 模膛的功用 飞边槽的作用 分模面的选择 设置模锻斜度、结构圆角,4,锤上模锻,锻模结构： 上模、下模、尾座、键槽、模膛、起重孔 模膛的功用 飞边槽的作用 分模面的选择 设置模锻斜度、结构圆角,4,其他设备上模锻,曲柄压力机上模锻 平锻

9、机上模锻 摩擦压力机上模锻 精密模锻,4,其他设备上模锻,曲柄压力机上模锻 平锻机上模锻 摩擦压力机上模锻 精密模锻,4,锻件显示,其他设备上模锻,曲柄压力机上模锻 平锻机上模锻 摩擦压力机上模锻 精密模锻,4,锻件显示,其他设备上模锻,曲柄压力机上模锻 平锻机上模锻 摩擦压力机上模锻 精密模锻,4,其他设备上模锻,曲柄压力机上模锻 平锻机上模锻 摩擦压力机上模锻 精密模锻,4,胎膜锻,胎模分类 特点： 介于自由锻与模锻之间 与锤上模锻的主要区别： 应用：中、小批量生产；中、小型锻件,扣模 非回转体锻件筒模 回转体盘类件合模 复杂非回转体锻件,4,基本内容,1,4,5,2,6,3,概述,压力加

10、工基本理论,自由锻造,模型锻造,板料冲压,现代塑性加工技术与发展趋势,板料冲压,定义 分类特点应用 成批、大量生产；薄板件、日用品,冷冲压：常温下 热冲压：高温下 t 810 mm,生产率，便于实现机械化、自动化 产品质量 材料利用率,5,利用模具，使金属板料产生分离或变形,板料冲压,设备简介,剪床 下料设备(平刃、斜刃、圆盘剪床) 冲床工作原理 利用曲柄滑块机构使电动机的旋转运动变为滑块的上下往复运动(静压力) 分类 数控板料冲压中心 冲床 + 数控步冲剪切机 + 计算机,5,冲压基本工序,特点： 冲压件与板料相分离,特点： 使板料产生塑性变形,5,冲压基本工序,冲裁,变形特点,弹性变形阶段

11、 拉伸、弯曲变形塑性变形阶段 塑剪变形 断裂分离阶段 撕裂,冲裁件断面质量,塌角区(1)，质量光亮带区(2)，质量剪裂带区(3)，质量毛刺区(4)，质量,5,冲裁过程,冲压基本工序,冲裁,工艺特点,模具刃口要锋利模具间隙要适当(断面质量)刃口尺寸要正确,5,z = 5% 10% t,冲压基本工序,冲裁,工艺特点,模具刃口要锋利模具间隙要适当(断面质量)刃口尺寸要正确 材料排样要合理,5,z = 5% 10% t,冲压基本工序,弯曲,工艺特点,变形特点,RRmin,R , 变形量 ，硬化,5,冲压基本工序,弯曲,工艺特点,变形特点,RRmin,R , 变形量 ，硬化,毛刺区要位于内侧 (尖角部位

12、产生应力集中),5,冲压基本工序,拉深 (图),变形特点,工艺特点,凸缘 圆角 筒壁,5,冲压基本工序,拉深 (冲压成型),变形特点,工艺特点,模具转角处有较大圆角(摩擦力),模具间隙要适当( t),5,冲压基本工序,拉深 (冲压成型),变形特点,工艺特点,模具转角处有较大圆角(摩擦力),模具间隙要适当( t),压边圈(防止起邹),润滑(防止拉破),5,冲压模具,5,简单模,连续模,复合模,基本内容,1,4,5,2,6,3,概述,压力加工基本理论,自由锻造,模型锻造,板料冲压,现代塑性加工技术与发展趋势,现代塑性加工技术与发展趋势,现代塑性加工技术塑性加工技术的发展趋势,超塑成形 回转成形 粉

13、末锻造 高能率成形 半固态成形,6,现代塑性加工技术,超塑成形,超塑性模锻 超塑性无模拉拔超塑性气压胀形超塑性胀形与扩散连接复合工艺,特定条件下（ =10-2104/s；晶粒度：0.25 um；一定T）， 100%甚至更高,6,现代塑性加工技术,超塑成形,超塑性模锻 超塑性无模拉拔超塑性气压胀形超塑性胀形与扩散连接复合工艺,特定条件下（ =10-2104/s；晶粒度：0.25 um；一定T）， 100%甚至更高,6,现代塑性加工技术,超塑成形,超塑性模锻 超塑性无模拉拔超塑性气压胀形超塑性胀形与扩散连接复合工艺,特定条件下（ =10-2104/s；晶粒度：0.25 um；一定T）， 100%甚

14、至更高,利用感应圈局部加热至超塑性变形温度，进行拉拔 应用：管材、棒材、截面形状简单的制件,6,现代塑性加工技术,超塑成形,超塑性模锻 超塑性无模拉拔 超塑性气压胀形超塑性胀形与扩散连接复合工艺,特定条件下（ =10-2104/s；晶粒度：0.25 um；一定T）， 100%甚至更高,模具、板料同时加热至预定温度，向模具内通入压缩空气，使板料紧贴模具内腔产生变形 应用：钛合金、铝合金和双向不锈钢薄板,6,现代塑性加工技术,超塑成形,超塑性模锻 超塑性无模拉拔 超塑性气压胀形 超塑性胀形与扩散连接复合工艺,特定条件下（ =10-2104/s；晶粒度：0.25 um；一定T）， 100%甚至更高,

15、模具、板料同时加热至预定温度，向模具内通入压缩空气，使板料紧贴模具内腔产生变形 应用：钛合金、铝合金和双向不锈钢薄板,6,现代塑性加工技术,回转成形,6,现代塑性加工技术,回转成形,6,现代塑性加工技术,回转成形,6,现代塑性加工技术,回转成形,6,现代塑性加工技术,回转成形,6,现代塑性加工技术,粉末锻造,粉末锻造 烧结锻造 锻造烧结 粉末冷锻,将粉末烧结的预成形坯加热后，在闭式锻模中锻造成形,分类,新工艺： 松装锻造法、球团锻造法、粉末热等静压法、喷雾锻造法、粉末摆动碾压、粉末连续挤压、粉末轧制、粉末爆炸成形等,6,现代塑性加工技术,高能率成形 半固态成形,利用炸药或电装置在极短时间内释放的高能量使金属产生塑性变形,过程：在凝固过程中对金属进行强烈搅拌，使之处于固液态时进行成形（铸造、挤压、模锻、轧制等）,应用：性能要求高的零件,6,塑性加工技术的发展趋势,采用柔性成形工艺，发展柔性加工系统 增加锻压生产设备的柔性 发展省力、低成本的成形技术 实现精密塑性成形及多学科交叉技术 成形过程数值模拟及模具CAD/CAM,6,变形速度的影响,金属的流动方向,分模面的选择,板料冲裁过程,弯曲方向的影响,拉 深,锻造温度范围,半固态成形,