材料成型概论第九讲锻造冲压生产工艺.ppt

第九讲锻造冲压生产锻造就是坯料经加热后用锻锤锤击或压力机施加压力使其塑性变形以获得一定形状、尺寸和性能锻件的塑性成型方法。锻造的最大特点是在塑性变形中能使坯料的粗晶粒破碎疏松、孔隙被压实、焊合锻件的内部组织和性能得到较大改善。锻造广泛用于冶金、机械、造船、航空、航天等行业。锻造成型的特点：1)锻件性能好能承受大的冲击力作用；2)锻件接近零件的几何形状节约原材料;3)模锻生产效率较高适合小型锻件的大批量生产;4)灵活性大自由锻适合于单件小批量生产;5)与轧制相比生产率、机械化和自动化程度较低。锻造根据所使用工具和设备的不同可分为：自由锻造、模型锻造和特种锻造三类。自由锻造分为手工锻、锤锻和液压自由锻。按变形特点分：开式模锻和闭式模锻模型锻造按所用设备分：锤上模锻、压力机模锻和平锻机模锻。按生产的锻件精度分:普通模锻和精密模锻简称为自由锻它是利用冲击力或压力使金属在锻压设备的上、下两个抵铁之间直接产生塑性变形金属沿垂直于作用力的方向上自由变形获得具有一定形状、尺寸和性能锻件的加工方法。分手工锻和机器锻造两种.锤锻就是利用空气锤或蒸气一空气锤对放置在下抵铁的锻坯进行锤打以获得所要求形状和尺寸的锻造成型方法。锤锻的基本工序有：镦粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲、错移等。生产质量小于500kg的锻件.自由锻基本工序液压自由锻是利用液压机的液压压力对锻坯进行压力锻造以获得所要求形状和尺寸锻件的成型方法。液压自由锻与其它自由锻相比锻件质量要求高工艺过程复杂生产费用高。可以锻造质量达500t的锻件用于大型锻件的加工。自由锻造基本特点：①金属流动不受工具的限制；②锻件形状尺寸精确度低加工余量大；③操作技术要求高适于形状简单锻件的加工成型。利用高强度金属锻模模具使坯料在其内受压变形获得锻件的锻造方法称为模锻。模锻成形的典型模锻件如下图所示。举例：飞机大梁火箭捆挷环等基本特点：①生产率较高；金属变形在模膛内进行金属流动受工具的限制较快获得所需形状;②模锻件尺寸精确度高加工余量小；③可以锻造出形状较复杂的锻件锻件质量小于150kg适合小型锻件的大批量生产;④模锻生产可比自由锻生产节省金属材料减少切削加工工作量批量足够下降低零件成本.锻造成型的基本方法：模型锻造锻造成型的基本方法：模型锻造把轧制工艺应用到锻造生产中的一种新工艺。是使坯料通过装有圆弧形模块的一对旋转的轧辊时受挤压而变形的轧制方法。它是成形轧制（纵轧）的一种特殊形式。辊锻可用于生产连杆、麻花钻头、扳手、道钉、锄、镐和透平叶片。特点：具有设备结构较简单、生产平稳、振动和噪音小便于实现自动化、生产效率高等优点。辊锻变形的实质是坯料的轧制延伸﹐坯料部分截面变小而面的幅度增加。当截面变形较大时﹐需要经多次辊轧完成。一.锻造成型过程镦粗是锻造成型中最基本的工序其作用就是减小坯料高度而增大横截面积。1.镦粗变形区沿坯料对称面分为三个变形区粘着变形区、塑性流动变形区、自由变形区粘着变形区：坯料与工具接触面的区域由于外摩擦影响金属流动变形困难且无加工硬化现象又称为难变形区。镦粗时的变形区及金属流动锻造塑性变形时金属的晶粒沿变形方向被拉长或压扁变形后晶间杂质也沿变形方向排列这种按照一定方向分布的晶界杂质称为锻造流线锻造流线使金属的力学性能表现为各向异性即不同方向上的力学性能有所不同在机械零件中应注意：（1）流线与工件最大拉应力方向一致（2）流线与切应力冲击力方向垂直（3）沿工件外轮廓连续健分布1.镦粗变形区塑性流动变形区：坯料中心区域由于外摩擦影响较小且受外层金属限制形成有利于金属变形的应力状态变形程度较大且有加工硬化现象又称为易变形区或大变形区。自由变形区：坯料不与工具相接触的外层区域变形不受限制变形后呈鼓形形状鼓形部分存在切向拉应力易引起侧表面的纵向裂纹。2.变形分布沿坯料高度方向的变形分布是不均匀的。变形的不均匀分布与外摩擦和变形区形状参数H/D(高宽比)有很大关系。当H/D＞1.5时称为高件变形压缩变形未渗透到锻件内部而产生表面变形侧面呈双鼓形。当H/D=1.0～1.5时称为中件变形压缩变形逐渐渗透到锻件内部侧面出现双鼓、无鼓到单鼓过度。2.变形分布当H/D＜1.0时称为薄件变形压缩变形完全渗透到锻件内部中心层变形大于表面层侧面呈单鼓形。2.变形分布沿坯料径向的变形分布是不均匀的。与工具相接触的表面层中间部分受端面外摩擦影响较大变形困难边部影响较小产生一定的变形且部分侧面金属流动到端面上。在中心层中部到边部由易变形区过渡到自由变形区摩擦的影响逐渐增大变形程度由大到小。锻造力工程上常用的锻造力P经验公式