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精密塑性加工技术 精密塑性加工技术的分类、原理和特点 学 院：材料科学与工程学院 专 业：材料加工工程 姓 名：张春丽 学 号：2013432116 2013 年7月5日 一 精密塑性加工概述 1.1 精密塑性加工技术的概念 精密塑性加工是金属材料通过精密塑性加工的方法获得精化毛坯或最终产品零件的加工工艺，过去称为少/无切削工艺，近年来称为近/净加工，习惯上统称为精密塑性加工。 精密塑性加工技术是新材料技术、现代模具技术、计算机技术和精密测量技术与传统的 锻造、冲压、挤压等工艺方法相结合的产物。它使加工的制品达到或接近最终零件产品的形状和尺寸，实现质量与性能的优化，缩短制造周期和降低成本。 1.2 精密塑性加工的特点 （1）材料利用率高 采用精密塑性加工工艺生产的制件表面仅留少量的机械切屑加工余量或不留余量。 （2）零件产品性能好 采用精密塑性加工工艺生产的零件，其金属纤维沿零件轮廓形状分布，且连续致密。 （3）零件产品尺寸规格的一致性好 精密塑性加工一般都通过精锻模、挤压模、精冲模和其他精密模具来实现相应精密零件或制品的生产。同一副模具生产成千上万件、数十万件乃至上百万件的零件产品，仍使产品形状和尺寸精度保持一致。 （4）可实现零件产品质量的有效控制 采用数值模拟仿真如体积金属塑性加工的有限元模拟和板料金属塑性加工的有限元技术，选择合适的模拟软件并建立起合理的有限元模型。通过模拟可以获得变形金属在模具型腔中的流动方向和流动速度场、应力场、应变场、温度场和内部损伤等详细信息和加工规律；预测缺陷部位及原因；优化工艺参数，获得所需要的组织结构，实现零件产品的有效控制，提高产品的安全性、可靠性与使用寿命。 （5）生产效率高 采用精密塑性加工工艺生产，一是多数精密塑性加工的工序比传统塑性加工工序少；二是多采用数控技术和数控设备来实现生产工艺流程，与传统相比，生产效率可提高数十倍甚至上百倍。 （6）存在的主要问题 一是一部分精密塑性加工工具，如精模锻、挤压模的使用寿命有待提高；二是高精度高效专用设备和机械手与机器人的研制与应用。 1.3 精密塑性加工方法的种类 二 精密模锻 精密模锻是一种在模锻设备上锻造出形状复杂、锻件精度高的模锻工艺。如精密模锻锥齿轮。其齿形部分可直接锻出而不必再经过切削加工。模锻件尺寸精度可达IT12～ITl5，表面粗糙度值Ra为3.2～1.6μm。 2.1 精密模锻工艺过程 先将原始坯料普通模锻成中间坯料；再对中间坯料进行严格的清理，除去氧化皮和缺陷； 最后采用无氧化或少氧化加热后精锻。 2.2 精密模锻的工艺特点 需精确计算原始坯料的尺寸，严格按坯料质量下料。否则会增大锻件尺寸公差，降低精度。 需要精细清理坯料表面，除净坯料表面的氧化皮、脱碳层及其它缺陷等。 为了提高锻件的尺寸精度和降低表面粗糙度，应采用无氧化和少氧化加热，尽量减少坯料表面形成的氧化皮。 为了最大限度地减少氧化，提高锻件的质量，精锻的加热温度较低，对于碳素钢，锻造温度在900-950℃之间，称为温模锻。 精密模锻的锻件精度在很大程度上取决于锻模的加工精度。因此，精锻模膛的精度必须很高。一般要比锻件精度高两级。精锻模一定要有导柱导套结构，保证合模准确。为排除模膛中的气体，减少金属流动阻力，使金属更好地充满模膛，在凹模上应开有排气小孔。 6)模锻时要很好地进行润滑和冷却锻模。7)精密模锻一般都在刚度大、精度高的模锻设备上进行,如曲柄压力机、摩擦压力机或高速锤等。 三 挤压 挤压是用冲头或凸模对放置在凹模中的坯料加压，使之产生塑性流动，从而获得相应于模具的型孔或凹凸模形状的制件的一种压力加工方法。挤压时，坯料产生三向压应力，即使是塑性较低的坯料，也可被挤压成形。挤压的工艺特点如下： （1）挤压时金属坯料处于三向压应力状态下变形，因此可提高金属坯料的塑性，有利于扩大金属材料的塑性加工范围。 （2）可挤压出各种形状复杂、深孔、薄壁和异型截面的零件，且零件尺寸精度高，表面质量好，尤其是冷挤压成形。 （3）零件内部的纤维组织基本沿零件外形分布且连续，有利于提高零件的力学性能。 （4）生产率较高，只需更换模具就能在同一台设备上生产形状，尺寸规格和品种不同的产品。节约原材料，挤压属于少（无）切削加工，大大节约了原材料。 四 特种精密锻造 室温或完全再结晶温度以下通过挤压、镦粗、精整等基本工艺或工艺组合得到净成形（Net-shape-forming）或准净成形（Near-net-shape-forming）锻件，即成形的工件就是最终所需的产品形状或接近产品形状。前者可直接获得成品零件，后者可取代粗切削加工，得到精化的毛坯。精密锻造的工艺特点：