《金属塑性成形原理》(旋压)实验指导书汇总(改)

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1、金属塑性成形原理实验指导书（2017版）中南大学机电工程学院编著：李新和（研究生）俞大辉，周磊实验一减薄旋压成形原理实验一、实验目的1、了解金属塑性成形的旋压加工工艺；2、学会辨别旋压工艺的种类；3、了解减薄旋压成形的概念和特点；4、认识锥形、筒形减薄旋压的异同；5、了解减薄旋压中的正反方向旋压方式；6、掌握减薄旋压成形的机理。二、实验仪器及原理1、卧式数控旋压机1台2、芯模1套3、坯料若干4、游标卡尺1把5、卷焊机1台金属旋压按其工件的几何形状，壁厚减薄程度可以分为普通旋压和减薄旋压（强力旋压）筒

2、形件旋压是常见的减薄旋压，主要缩减管状形材壁厚，多为带底与不带底的筒形件、带台阶的管材等。筒形件强力旋压成形过程的3个阶段如图a)起旋阶段从旋轮接触毛坯开始至达到所要求的壁厚减薄率为止。该阶段壁厚减薄率逐渐增大，旋压力相应递增，特别是轴向旋压力，以至达到一极大值，工件的外径变化很大，筒形件的内径也将发生变化，使得金属的径向流动、周向流动大于轴向流动，正旋时易出现锥度和凸边，反旋时则出现扩口或缩口现象。b)稳定旋压阶段是成形过程的主要阶段。旋轮旋入毛坯达到所要求的壁厚减薄率时，旋压变形进入稳定阶段，工

3、件的形状在这一阶段成形。该阶段容易产生飞边和局部失稳边局部失稳发展到一定程度将导致工件破裂。c)终旋阶段从距毛坯末端5倍毛坯厚度处开始至旋压终了。该阶段毛坯刚性显著下降，旋压件内径扩大，旋压力逐渐下降。在实际生产中，工件很少旋到端部，终旋阶段一般并不出现。筒形件强力旋压成形时的3个区域筒形件强力旋压时，其变形中的工件可划分为3个区域，即未成形区、成形区和己成形区，如图筒形件强力旋压的3个变形区域I.未成形区II.成形区III己成形区1一旋轮2一毛坯3-芯模筒形件强力旋压变形规律筒形件变薄旋压在变形过

4、程中，正旋变形区的受力情况如图所示。对于正旋变形，在已变形区和变形区相交的截面上作用着轴向拉应力，而变形区应力状态较为复杂。另外，正旋时己变形区还要承受由于传递扭转力矩所产生的周向剪应力。筒形件强力旋压的应变状态是三向的，但由于旋压是局部小区域变形，其周向变形阻力较轴向、径向大得多，变形量很小，一般为了简化分析可将三向应变状态视为平面应变状态，即假设沿周向不变形.变形区内A点的应力、应变状态如图2所示。三、实验方法旋压方式的选择选择何种旋压方式，主要是从成形件的形状、毛坯尺寸、工艺特点方面加以考虑。

5、对于筒形件，一般指采用正旋压或反旋压，对于筒形件，一般采用减薄旋压。此外，无论减薄旋压还是普通旋压都有内旋压和外旋压之分。坯料的处理毛坯的原始状态对旋压件的质量影响很大。毛坯处理工艺选择不当，可能导致制件质量下降，甚至报废，因此，考虑工艺方案时，应予以足够重视。高延伸率、高端面收缩和低加工硬化指数是使金属材料具有良好成形性的工艺指标。旋压设备的选用为了实施所选定的工艺方案和旋压工艺规范，必须选用合适的旋压机，并选配合理的工艺装备以便生产优质产品，获得较高的技术经济效果。四、实验步骤1.毛坯经过卷焊机

6、处理，成筒形状；2.根据实验想要得到的结果，将程序编入数控系统；3.选择合适的旋压机，准备好要进行加工的毛坯以及工件的芯模；4.将短而厚的筒形件毛坯套在芯模棒上，并用尾顶块固定；5.调整旋压机的旋轮初始走到位置，根据编入的程序加工工件。五、实验数据整理与分析1、观察数控机床的加工实验过程。2、分析旋压加工中的主体运动过程，明确减薄旋压的三个变形过程和加工过程的三个区域。六、考核与报告（要求附原理图）实验进行分组，每组人数6人，每个实验时间为2小时，采用指导教师演示与学生独立操作相结合的形式完成本实验

7、。要求：1、每个学生在实验后经实验室指导教师确认后，方可离开实验室；2、每个学生都要采用统一格式，独立填写详细的实验报告；3、指导教师对每个实验报告评分。实验二超声旋压成形实验一、实验目的1、熟悉金属塑性成形的旋压加工工艺2、熟悉并掌握普通减薄旋压与超声减薄旋压的区别3、了解超薄壁件旋压研究现状及发展动态4、熟悉超声塑性加工原理5、了解并掌握超声波对金属塑性的影响二、实验基本原理1、普通减薄旋压与超声减薄旋压根据旋压件厚度的变化可以分为两类：普通旋压和变薄旋压[1]。普通旋压在成形中厚度基本不发生改

8、变，而其直径发生改变。变薄旋压则以减薄毛坯壁厚为目的，工件直径基本不发生变化。而按照旋轮进给方向和材料流动方向的不同，变薄旋压又可以分成正旋和反旋(见图1-1与1-2)。变薄旋压芯模毛坯尾顶旋轮普通旋压2、超声塑性加工原理各国学者对超声塑性加工展开了大量研究，均发现超声能够够降低成成形力，并对超声传播机制和成型机理进行了大量研究。目前相关认识主要包括“体积效应”。目前关于体积效应的阐述主要有两种：第一种解释认为，振动使得材料内部微粒激振后，获得较高能量、温度上升，材料