第八章-工程材料-塑性加工

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1、第八章塑性加工作者：陈瑞玲概述金属在外力作用下产生塑性变形，获得具有一定形状、尺寸和力学性能的产品(原材料、毛坯或零件)的加工方法，又称压力加工固态流动成形一.优点1.力学性能优组织细、密，形成锻造流线2.材料利用率高是通过材料转移(体积不变)的无屑成形，精密塑性加工方法可实现无切屑加工2943.适应性较广合金种类与制品尺寸、重量范围广4.生产率高易实现机械化、自动化二.局限1.要求材料具有良好塑性2.形状通常较铸件简单，特别是内腔3.设备、模具投资费用高三.应用广泛用于工业生产各领域，制作各种原材料、机械设备等零件2958.1锻造成形一.自由锻

2、(一)概述1.概念坯料在上下砧之间受压(冲击力或静压力)后，在非受力方向自由流动塑性变形，获得锻件2.特点与应用(1)工具简单，通用性较大，无需专用模具(2)大、中、小型件均可锻造296(3)生产率较低，锻件形状简单，精度低，加工余量大，材料损耗多适于多品种、单件、小批生产，对于大型锻件，是唯一加工方法3.设备(1)空气锤(冲击力)锻造小型件(2)蒸汽-空气锤(冲击力)锻造质量<1500kg的锻件(3)水压机(静压力)锻造质量达300t的锻件297(二)自由锻工序1.基本工序使金属坯料产生塑性变形，获得所需形状、尺寸的工序(1)镦粗坯料高度减小、

3、截面增大(2)拔长坯料长度增加、截面减小(3)冲孔在坯料上获得内孔还有弯曲、切割、扭转、错移等2.辅助工序为方便基本工序操作，进行的预先变形工序，如压肩、倒棱、压钳口3.精整工序减少锻件表面缺陷(不平、歪扭等)的工序，如滚圆平整、校正弯曲等298(三)自由锻工艺规程的制订1.绘制锻件图以零件图为基础，结合自由锻特点绘制(1)敷料为简化锻件形状，便于锻造而增加的一部分金属如锻不出的凹档、台阶、小孔、斜面、锥面等(2)锻件余量自由锻件精度低，表面质量差，均要经切削加工制成零件，锻件上需增加供切削加工用的金属299锻件余量大小与零件形状、尺寸有关,具体

4、可查表(3)锻件公差锻件名义尺寸的允许变动量锻件名义尺寸=零件名义尺寸+(敷料)余量公差根据锻件形状、尺寸及生产条件选取300锻件图2.选择锻造工序根据锻件形状和工序特点确定(1)盘类零件：镦粗(或拔长-镦粗)、冲孔等(2)轴类零件：拔长(或镦粗-拔长)、切肩、锻台阶等301齿轮零件图齿轮锻件图下料镦粗垫环局部镦粗冲孔冲子扩孔修整3.坯料质量和尺寸计算(1)坯料质量m坯=m锻+m烧+m料头m烧≈2.5m锻%(2)坯料尺寸先根据坯料质量算出坯料体积再考虑锻造比与变形方式确定坯料截面尺寸锻造比y=y值,可查有关手册然后确定坯料长度302变形前坯料截面

5、积F0(或高度H0)变形后坯料截面积F(或高度H)此外，还要选择锻造设备,确定锻造温度范围和锻后冷却规范等二.模锻(一)概述1.概念坯料在模具模膛内受压，在模膛限制下流动塑性变形，获得与模膛形状相符的锻件3032.优点(1)锻件精度高,加工余量小,表面粗糙度小，减少切削加工量，材料利用率高(2)可锻造形状较复杂的锻件(3)锻件流线分布较完整合理,力学性能高(4)生产率较高,易实现自动化3.缺点(1)模具制造费用高，不宜小批、单件生产(2)受设备吨位限制，锻件重量一般<150kg适于中小型锻件的大批生产，飞机、坦克、汽车、机车上的锻件中大部分是模锻

6、件1.设备主要使用蒸汽-空气模锻锤304模锻锤的锤击力大小与锤击频率可控，在各种模锻方法中具较好适应性模锻件质量为0.5～150kg2.锻模结构3.模膛分类(按功用分)(1)模锻模膛终锻模膛锻件最终成形的模膛，其形状与锻件相同305要求:终锻模膛尺寸较锻件放大一个收缩量,沿模膛四周开飞边槽:强迫金属充填型腔,并容纳多余金属预锻模膛使终锻时金属容易充满终锻模膛，形状、尺寸接近终锻模膛,要求较终锻模膛圆角和斜度大、不设飞边槽形状简单、批量小的锻件可不设预锻模膛(2)制坯模膛(对形状复杂锻件)使坯料基本接近模锻形状，以利于金属很好充满模膛306拔长模膛

7、滚挤模膛弯曲模膛成形模膛4.制订模锻工艺规程(1)绘制模锻件图(以零件图为基础)分模面上下锻模在模锻件上的分界面307取不出锻件易错模孔锻不出模膛太深合理分模面选在模锻件最大截面上(上图左1)分模面处上下模膛的轮廓相同(上图左2)使模膛深度最浅(上图左3)使锻件中敷料最少(上图左3)尽量使分模面为平面，上下模膛深度差别不大余量、公差和敷料模锻件余量与公差比自由锻件小：余量一般为1～4mm，偏差一般取±0.3～3mm锻件上孔径d≥25mm,且深度h≤2d孔应锻出,但需留冲孔连皮s,孔径为30～80mm时，s取4～8mm308s模锻斜度锻件上垂直与分

8、模面的表面(侧壁)须具斜度,以便锻件从模膛中取出模锻斜度通常取5°～15模膛深度/模膛宽度(h/b)愈大，斜度值取得愈大内壁斜度2应较外