第12章-锻压.ppt

第12章 锻压 压力加工是利用金属的塑性变形，改变坯料的尺寸和形状，并改善其内部组织和力学性能，获得所需毛坯或零件的成形加工方法。 压力加工方法： 1.轧制 2.挤压 3.拉拔 4.自由锻 5.模锻 6.板料冲压 压力加工的特点： 1.力学性能好。 压力加工后，晶粒变细，组织致密，提高了力学性能。 2.节省金属材料 毛坯精度高，可减少机械加工。 3.生产率较高(除自由锻） 缺点: 1.成本较高。 2.不能获得形状很复杂的产品。 12.1 压力加工理论基础 12.1.1 金属的锻造性能 12.1.2 锻造比及流线组织 12.1.3 金属的塑性变形规律 12.1.1 金属的锻造性能 金属的锻造性能又称可锻性，是衡量材料压力加工难易程度的工艺性能。 金属的可锻性包括塑性和变形抗力。塑性高，变形抗力小，可锻性好。 影响金属可锻性的因素主要有： 1.材料性质（化学成分、组织结构）； 2.变形条件（变形温度，变形速度，应力状态）。 1.材料性质的影响 1)化学成分的影响 一般来说，纯金属的可锻性都优于合金。 合金中合金元素的质量分数越高，化学成分越复杂，可锻性越差。 非合金钢中碳的质量分数越高，可锻性越差。 2.变形条件 1）变形温度 一般而言，随着温度的升高，塑性提高、变形抗力减小，改善了可锻性。 锻造温度范围指始锻温度（加热时允许的最高温度）到终锻温度（停止锻造的温度）之间的温度间隔。 锻造温度范围的确定以合金相图为依据。 碳钢的始锻温度应在固相线AE以下150~250度，终锻温度约为800度。 3 ）应力状态的影响 变形方法不同，金属中应力状态不同。 同一种变形方式，不同位置应力状态也可能不同。 12.1.2 锻造比及流线组织 1.纤维组织 锻造时，金属的脆性杂质被打碎，顺着金属主要伸长方向呈碎粒状或链状分布，塑性杂质随金属变形沿主要伸长方向呈带状分布，热锻后的金属组织就具有一定的方向性，通常称为锻造流线或纤维组织。 纤维组织的明显程度和锻造比有关。 设计制造零件时，应充分发挥其纵向性能高的优势，限制横向性能差的劣势。 设计原则：使零件工作时承受最大正应力方向与纤维方向一致，最大切应力方向与其垂直，并尽可能使纤维方向沿零件轮廓分布。 不同加工方法制成齿轮坯的纤维组织 综上所述，金属的锻造性不仅取决于金属的本质，还取决于变形的工艺条件。 因此，进行压力加工时，要力求创造最有利的变形条件,充分发挥金属的塑性，降低变形抗力，使能量消耗最少,用最经济的方法达到加工的目的。 12.2 常用锻造方法 12.2.1 自由锻 12.2.2 模锻 12.2.1 自由锻 自由锻是利用锻压设备上、下砧铁和一些简单、通用工具，使坯料在压力作用下产生塑性变形，从而获得锻件的方法。 自由锻分为手工自由锻和机器自由锻两类。 手工锻用的是手工工具，常用的工具有铁砧、大锤、手锤、冲子、平锤、摔锤及手钳等。 机器锻则用空气锤、蒸气—空气锤或水压机等设备对坯料进行锻造。 1.自由锻的工艺特点与应用 设备简单、通用性好、成本低、工艺灵活。 锻件范围：百克级------百吨级，尤其对大型锻件，自由锻是唯一的锻造方法。 精度低、生产率低，只适合锻造简单形状的锻件 2.自由锻的工序 1) 镦粗 使坯料高度减小、截面积增大的工序，分为完全镦粗、局部镦粗和垫环镦粗等。 镦粗是自由锻最基本的工序，它常用于锻造齿轮坯、凸缘、圆盘等高度小而截面积大的锻件。 2）拔长 使坯料的横截面面积减少而长度增加的工序。 拔长主要用于轴杆类和长筒类锻件的成型。 3)冲孔 冲孔是在锻件上锻出通孔或不通孔的锻造工序。 (4) 弯曲。 使坯料轴线产生一定曲率的工序。 (5) 扭转。 使坯料的一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定角度的工序。 (6) 错移。 使坯料的一部分相对于另一部分平移错开的工序。 (7) 切割。 分割坯料或去除锻件余量的工序。 2) 辅助工序 进行基本工序之前的预变形工序。 如压钳口、倒棱、压肩等。 3) 精整工序 修整锻件的最后形状与尺寸，消除表面的不平整，使锻件达到要求的工序。 主要有修整、校直、平整端面等。 3 典型锻件的自由锻工艺示例 主要根据锻件的形状和工序的特点 12.2.2 模锻 1）生产率高。 2）模锻件尺寸精度高，加工余量小。 3）可以锻造出形状比较复杂的锻件。 4）成本高、生产准备周期长。 5）适用于成批大量生产的中小型锻件。 按所用设备不同，模锻可分为锤上模锻、压力机上模锻、胎模锻等。 1.锤上模锻 工作原理与自由锻相似，区别在于上模是固定在锻锤上的。 1）锻模结构 模锻模膛 3）模锻锻件图的制定 (2)确定加工余量、公差和余块 4) 确定模锻工序 模锻件的设计原则 模锻件形状可比自由锻件复杂，允许有复杂曲面、细小