机械工程材料及成型基础第9章金属塑性成形 第10章 金属的焊接连接课件.ppt

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1、第9章金属塑性成形9.1概述金属的塑性成形是利用金属材料在外力作用下所产生的塑性变形，来获得具有一定形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的加工方法。它的基本工艺包括锻造与冲压，简称为锻压。塑性成形过程中，主要有冲击力和静压力这两种外力作用到金属坯料上，其中锤类设备提供的动力为冲击力，液压机与机械锻压设备提供的动力为静压力。9.1.1塑性成形的加工方法常用的塑性成形方法包括轧制、拉拔、挤压、锻造和板料冲压等基本方式。1.轧制轧制加工方法是利用金属坯料与轧辊接触面间的摩擦力，使得金属在两个回转轧辊的特定空间中产生塑性变形，以获得一定截面形状并改变其性能的塑性加工工艺，如图9.1所示。

2、轧制工艺包括热轧工艺和冷轧工艺两种方法。通过轧制可获得各种钢板、型材和无缝钢管等产品，如图9.2所示2．拉拔拉拔加工方法是金属材料在拉力作用下，通过一定形状、尺寸的模孔使其产生塑性变形，以获得与模孔形状、尺寸相同的小截面材料的塑性成形方法，如图9.3所示。拉拔工艺分为冷拔工艺和热拔工艺，在多数情况下采用冷拔工艺以提高产品的质量和尺寸精度。拉模孔的制造材料一般选用硬质合金，该种模具材料可以提高拉模孔几何形状的准确性和使用寿命。拉拔产品主要为各种细线材、薄壁管和各种特殊几何形状的型材，如电缆，及图9.4所示的各种型材。3．挤压挤压工艺是将金属毛坯放人挤压模具型腔内，在强大的压力和

3、一定的速度条件下，迫使金属从模腔中挤出，从而获得所需形状、尺寸及具有一定力学性能的挤压件。根据金属流动方向和凸模运动方向之间的关系，将挤压工艺分为以下3种.（l）正挤压。指金属被挤出的方向与凸模运动方向一致。图9.5(a）为实心件正挤压,图9.5(b）为空心件正挤压。挤压件的断面形状可以是圆形、椭圆形、扇形、矩形或棱柱形，也可以是非对称的等断面挤压件和型材。（2）反挤压。指金属被挤出的方向与凸模运动方向相反，见图9.5(c)，适用于制造断面为圆形、矩形、山形、多层圆筒和多格盒形的空心（3）复合挤压。指一部分金属的挤出方向与凸模运动方向相同，另一部分金属的挤出方向与凸模运动方向

4、相反，如图9.5(d）所示。复合挤压适用于制造断面是圆形、方形、六角形等的杯一杯类、杯一杆类或杆一杆类挤压件，也可以是等断面的不对称挤压件。通过挤压工艺可以获得各种复杂截面的型材或零件，如图9.6所示。4．锻造锻造工艺指的是，在锻锤或模锻设备及工模具的作用下，使坯料、铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件的加工方法。锻造包括自由锻和模锻，它们都是通过金属体积的转移和分配来获得毛坯或零件的加工方法。加工过程一般都在热态下进行。（l）自由锻。指在锻锤或水压机上，利用简单的通用性工具或在设备的上、下砧铁间直接使金属坯料产生塑性变形以获得所需形状和尺寸

5、的加工方法。图9.7为一平砧墩粗示意图（2）模锻。指在模锻锤或热模锻压力机上，利用模具使毛坯变形而获得具有模膛外形的锻件的加工方法，图9.8为一齿轮毛坯的模锻示意图5．冲压冲压工艺是金属塑性加工的基本方法之一，它通过冲压机床经安装在其上的模具施加压力于板料或带料毛坯上，使毛坯全部或局部发生塑性变形，从而获得所需的零件形状。图9.9为一筒形件拉深示意图。9.1.2塑性成形的特点及应用塑性成形工艺与金属切削、铸造、焊接等加工工艺相比，具有以下几方面的特点。（1）材料利用率高。金属塑性成形主要是依靠金属在塑性状态下的形状变化和体积转移来实现，不产生切屑，材料利用率高，可以节约大量

6、的金属材料。（2）力学性能高。金属塑性成形过程中，金属的内部组织得到改善，产品性能好。（3）尺寸精度高。金属塑性成形的很多工艺方法已经达到少、无切削加工的要求，如齿轮精锻、冷挤压花键工艺，其齿形精度已达到可以使用的要求；精锻叶片的复杂曲面可达到只需磨削的程度。(4）生产效率高。金属塑性成形工艺适合于大批量生产，随着塑性成形工、模具的改进及设备机械化、自动化程度的提高，生产效率得到大幅度提高。如在热模锻压力机上锻造一件汽车发动机用的六拐曲轴只需40S；在双动拉深压力机上成形一件汽车覆盖件仅需几秒钟。塑性成形工艺由于具有这些特点，使之广泛应用于机械、电子、交通运输、矿山、

7、动力装备及军工产品的生产中，在国民经济中占有十分重要的地位。例如，各种受力复杂的承受重载、动载的重要零件，如主轴、曲轴、传动轴、齿轮、连杆等零件的生产；还有工具、模具上的主要零件，如各种模具中的模块、导杆、拉杆等；在军工机械中，如炮筒、枪械及其他零件；包括仪器仪表上的零件及日常生活用品大多数采用的冲压件；标准件，如螺钉、螺母、螺栓、销子等零件，都是塑性成形的产品。塑性成形的缺点是塑性成形过程中的变形量不能太大，工件的形状不能太复杂；而且塑性成形的设备及所使用的模具投资大。9.2塑性成形理论9.2.1载