金属塑性成形原理及工艺.pdf

第一章绪论一、课程简介金属塑性成形原理及工艺是一门专业理论课。它由两个部分组成：金属塑性成形原理部分和冲压工艺部分。其中金属塑性成形原理部分是冲压工艺部分的理论基础。随着冲压工艺及模具技术的迅速发展在现代工业生产中冲压工艺在航空、兵工、汽车、拖拉机、电器、电子、仪表及日用品生产中应用十分广泛占有很重要的地位。模具已经成为生产各种工业产品不可缺少的重要工艺装备为了扩展学生在成形原理和工艺装备方面的知识面以适应社会的需求在机械工程及自动化专业开设“塑性成形原理及工艺”课程。金属塑性成形是金属加工的方法之一。它是在外力作用下使金属产生塑性变形从而加工成所需要的形状和尺寸的加工方法。所以也将塑性成形称为塑性加工或者压力加工。二、金属塑性成形的优点及分类与金属切削、铸造、焊接等加工方法相比金属塑性成形具有以下优点：（1）经过塑性加工金属的组织、性能得到改善和提高金属在塑性加工过程中往往要经过锻造、轧制、或者挤压等工序这些工序使得金属的结构更加致密、组织得到改善、性能得到提高。对于铸造组织这种效果更加明显。例如炼钢铸成的钢锭其内部组织疏松多孔、晶粒粗大而且不均匀偏析也比较严重经过锻造、轧制或者挤压等塑性加工可以改变它的结构、组织性能。（2）金属塑性成形的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体积转移来实现的这个过程不会产生切削因而材料的利用率高。（3）金属塑性成形具有很高的生产率这一点对于金属材料的轧制、拉丝、挤压等工艺尤为明显。例如在12000×10KN的机械压力机上锻造汽车用的六拐曲轴仅需40s；在曲柄压力机上压制一个汽车覆盖件仅需几秒钟；在弧形板行星搓丝机上加工M5mm的螺钉其生产率可以高达12000件/min。随着生产机械化和自动化的不断发展金属塑性成形的生产率还在不断提高。（4）通过金属塑性成形得到的工件可以达到较高的精度近年来由于应用先进的技术和设备进行塑性加工不少零件已经实现少、无切削的要求。例如精密锻造的伞齿轮其齿形部分精度可不经切削加工而直接使用精锻叶片的复杂曲面可以达到只需磨削的精度等等。由于金属塑性成形具有上述优点因而在国民经济中得到广泛使用。1三、金属塑性成形方法分类金属塑性成形的种类很多目前还没有统一的分类方法。按照其成形的特点一般把塑性加工分为五大类：轧制、拉拔、挤压、锻造、冲压。其中每一类又包括了各种加工方法形成了各自的加工领域。1．轧制轧制的示意图如图1所示。它是使坯料经过旋转的轧辊使坯料经过压缩后横截面减小、形状改变、长度增加的工艺。图1图22．拉拔拉拔的示意图如图2所示。拉拔是使用拉拔机大的夹钳将金属坯料从一定形状和尺寸的模孔中拉出从而获得各种断面的型材、线材和管材。3．挤压挤压的示意图如图3所示。图3挤压是把坯料放在挤压机的挤压筒中在挤压杆的压力作用使金属从一定的形状和尺寸的模孔中流出。挤压可以分为正挤压和反挤压。正挤压时挤压杆的运动方向和金属从模孔中挤出的金属的流动方向一致而反挤压时挤压杆的运动方向与模孔中挤出的金属的流动方向相反。24．锻造锻造的示意图如图4所示。锻造可以分为自由锻造和模锻。自由锻造一般是在锤锻或者水压机上利用简单的工具将金属锭或者块料锤成所需要形状和尺寸的加工方法。自由锻造不需要专用模具因而锻件的尺寸精度低、生产效率不高。模锻是在模锻锤或者热模锻压力机上利用模具来成形的。金属的成形受到模具的控制因而其锻件的外形和尺寸精度高生产效率高适用于大批量生产模锻又可以分为开式模锻和闭式模锻。