塑性加工

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金属工艺学
二、模 锻
摩擦压力机上模锻
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金属工艺学
三、锻造工艺规程的制订
绘制锻件图 计算坯料质量和尺寸
确定锻造工序
选择锻造和加热设备 确定锻造的温度范围、加热和冷却规范
确定热处理规范
提出锻件的技术条件和检验要求 填写工艺卡片
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金属工艺学
三、锻造工艺规程的制订
1. 绘制锻件图 自由锻锻件图 = 零件图 + 加工余量 + 锻件公差 + 余块(敷料)
自由锻
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金属工艺学
模锻
胎模锻
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金属工艺学
自由锻设备
锻锤
空气锤
蒸汽—空气锤 水压机
压力机
油压机
锻锤吨位 = 落下部分总重量 = 活塞+锤头+锤杆 压力机吨位 = 滑块运动到下始点时所产生的最大压力
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金属工艺学
一、自由锻
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金属工艺学
一、自由锻
空气锤工作原理图
蒸汽空气锤工作原理图
分模面的选择比较图
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金属工艺学
三、锻造工艺规程的制订
1. 绘制锻件图
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金属工艺学
三、锻造工艺规程的制订
2. 坯料重量和尺寸的确定
轴类零件
坯料的质量：G 坯料 = G 锻件 + G 烧损+ G 切头 + G 芯子
盘盖类零件
锻件的锻造比
轧材: y > 1.3 钢锭: y = 2.5~5
坯料的尺寸
钳口、压肩、倒棱等
(3)修整工序——为减少锻件表面缺陷（不平、歪扭等）进行的
工序。如校正、滚圆、平整等
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金属工艺学
一、自由锻
基本工序
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金属工艺学
一、自由锻
基本工序
圆截面拔长
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金属工艺学
一、自由锻
基本工序
矩形截面拔长
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金属工艺学
一、自由锻
基本工序
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金属工艺学
一、自由锻
属的塑性好坏和变形抗力大小两个指标来衡量。
影响因素：
1. 金属本质
2. 加工条件
化学成分和金属组织
（1）变形温度：T温越高，材料的可锻性越好。
始锻温度：保证不过热、不过烧的前提下越高越好。
终锻温度：保证结束前有足够塑性及获得再结晶组织的前 提下，尽量低
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金属工艺学
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金属工艺学
三、金属的可锻性
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金属工艺学
二、变形工序(拉深)
拉深：使坯料在凸模的作用下压入凹模， 获得空心体零件的冲压工序。
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金属工艺学
二、变形工序(拉深)
变形过程
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金属工艺学
二、变形工序(拉深)
拉深中的废品
拉裂（拉穿）
起皱
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金属工艺学
二、变形工序(拉深)
防止皱折：加压边圈 压边力不宜过 大能压住工件不致 起皱即可。
制坯模膛及其功用sustsust金属工艺学模锻工序的确定sustsust金属工艺学sustsust金属工艺学曲柄压力机上模锻sustsust金属工艺学曲柄压力机上模锻sustsust金属工艺学摩擦压力机上模锻sustsust金属工艺学三锻造工艺规程的制订绘制锻件图计算坯料质量和尺寸确定锻造工序选择锻造和加热设备确定锻造的温度范围加热和冷却规范确定热处理规范提出锻件的技术条件和检验要求填写工艺卡片sustsust金属工艺学三锻造工艺规程的制订绘制锻件图自由锻锻件图余块敷料sustsust金属工艺学模锻件锻件图绘制锻件图sustsust金属工艺学三锻造工艺规程的制订绘制锻件图分模面的选择比较图确定分模面的基本原则使锻件形状尽量与零件形状相同锻件容力争以镦粗的方式成形
SUST
金属工艺学
分离工序——板料一部分与另一部分分离 如落料与冲孔、切断等 变形工序——坯料产生塑性变形而不破裂 如弯曲、拉深、翻边等
废料
制件
制件
废料
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金属工艺学
一、分离工序
分离工序：使坯料的一部分相对另一部分产生分离的工序。 （冲孔、落料、修正、剪切、切边等）
落料
冲孔
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金属工艺学
SUST
SUST
金属工艺学
四、锻件结构的工艺性
2. 自由锻件的结构工艺性
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金属工艺学
四、锻件结构的工艺性
2. 自由锻件的结构工艺性
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金属工艺学
四、锻件结构的工艺性
2. 自由锻件的结构工艺性
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金属工艺学
四、锻件结构的工艺性
2. 自由锻件的结构工艺性
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金属工艺学
四、锻件结构的工艺性
金属工艺学
一、自由锻
锻件分类及基本工序方案
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金属工艺学
二、模 锻
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金属工艺学
二、模 锻
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金属工艺学
二、模 锻
锤上模锻
锤上模锻用锻模
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金属工艺学
二、模 锻
锤上模锻：模锻模膛及其功用 1.预锻模膛 预锻模膛的作用是：使坯料变形到接近于锻件的形状和尺 寸，终锻时，金属容易充满终锻模膛。同时减少了终锻模膛的 磨损，以延长锻模的使用寿命。 2.终锻模膛 终锻模膛的作用是：是使坯料最后变形到锻件所要求 的形状和尺寸，因此它的形状应和锻件的形状相同。 预锻模膛和终锻模膛的区别是前者的圆角和斜度较大， 没有飞边槽。
一、分离工序(冲裁)
冲裁件的排样
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金属工艺学
一、分离工序(冲裁)
冲裁件的排样
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金属工艺学
一、分离工序(冲裁)
冲裁力的计算
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金属工艺学
一、分离工序(冲裁)
卸料力、推件力和顶件力的计算
F 卸= K 卸F
F推=nK推F
F 顶= K 顶F
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金属工艺学
一、分离工序(冲裁)
修整
金属工艺学
剪床：把板料剪成一定宽度的条料。
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金属工艺学
剪床：把板料剪成一定宽度的条料。
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金属工艺学
冲床：实现冲压工序，以制成所需形状和尺寸的零件。
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金属工艺学
冲床：实现冲压工序，以制成所需形状和尺寸的零件。
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金属工艺学
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金属工艺学
冲压的优点 (1)冲压件精度高，表面光洁，无切削，互换性好 (2)冲压件质量轻、强度、刚性较高 (3)操作简便，生产率高，易于自动化 (4)废料少，成本低 冲压的缺点 (1)变形冲压件的材料应有足够塑性与较低变形抗力 (2)模具费用高，不宜单件小批生产
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金属工艺学
二、变形工序(拉深)
拉深过程中影响起皱的主要因素 (1) 板料的相对厚度t/D (2) 拉深系数m (3) 模具工作部分几何形状
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金属工艺学
二、变形工序(拉深)
影响筒形件拉裂的主要因素 (1) 板料力学性能的影响 (2) 拉深系数m的影响 (3) 凹模圆角半径的影响 (4) 凸模圆角半径的影响 (5) 摩擦的影响 (6) 压边力的影响
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金属工艺学
三、锻造工艺规程的制订
1. 绘制锻件图 模锻件锻件图 = 零件图 + 加工余量、锻件公差和余块 + 模
锻斜度 + 圆角半径 + 冲孔连皮 + 分模面
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金属工艺学
三、锻造工艺规程的制订
1. 绘制锻件图
确定分模面的基本原则
使锻件形状尽量与 零件形状相同，锻件容 易从模膛中取出，并应 力争以镦粗的方式成形。
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金属工艺学
二、塑性变形对金属组织和性能的影响
晶粒变形
亚结构的形成
形变织构
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金属工艺学
二、塑性变形对金属组织和性能的影响
1、加工硬化 2、残余内应力 （1）宏观残余应力 （2）微观残余应力
（3）晶格畸变应力
3、物理、化学性能的变化
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三、金属的可锻性
金属的可锻性是指金属适应锻压加工的能力，常用金
基本工序
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金属工艺学
一、自由锻
辅助工序
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一、自由锻
精整工序
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金属工艺学
一、自由锻
锻件分类及基本工序方案
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一、自由锻
锻件分类及基本工序方案
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一、自由锻
锻件分类及基本工序方案
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一、自由锻
锻件分类及基本工序方案
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一、自由锻
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一、自由锻
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一、自由锻
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一、自由锻
(1)基本工序——使金属坯料产生塑性变形，获得所需形状、尺 寸或改善材质性能的工序。如镦粗、拔长、弯曲、冲孔、切割、 扭转和错移等
(2)辅助工序——为方便基本工序操作进行的预变形工序。如压
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金属工艺学
二、模 锻
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金属工艺学
二、模 锻
锤上模锻：制坯模膛及其功用
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金属工艺学
二、模 锻
锤上模锻：制坯模膛及其功用
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金属工艺学
二、模 锻
模 锻工序的确定
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金属工艺学
二、模 锻
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金属工艺学
二、模 锻
曲柄压力机上模锻
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二、模 锻
曲柄压力机上模锻
2. 模锻件的结构工艺性
尽量避免截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、高台等结构
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四、锻件结构的工艺性
2. 模锻件的结构工艺性 尽量避免深孔或多孔结构 形状复杂件宜采用锻焊结合
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金属板料
产生分离、变形
冲压件
冲床——冲压设备
冲模和冲床
冲模——冲压工具（分上模和下模）
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二、变形工序(拉深)
(2) 计算板料直径：D ≈ 83mm
(3) 计算板料相对厚度，并判断是否采用压边圈拉伸
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二、变形工序(拉深)
(4) 确定各次拉深系数及拉深次数n m1 0.515, m2 0.755, m3 0.785, m4 0.805
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金属工艺学
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金属工艺学
一、金属塑性变形的实质
金属物体在外力作用下，产生与外力相平衡的内应力，当 外力增大到使金属产生的内应力超过材料的弹性极限时，即使 外力去除，金属也不能恢复原来的形状，即金属产生了永久变
形，称为塑性变形。
经典理论： 单晶体滑移变形 近代理论： 位错运动引起塑性变形
采用的变形方式
镦粗(防弯):H/D<2.5
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三、锻造工艺规程的制订
1）未注明的模锻斜度和圆角半径 2）允许的错移量和残余飞边的宽度 3）允许的表面缺陷深度 技术条件 4）表面清理方法 5）锻后热处理及硬度要求 6）需要取样进行金相组织检验和力学性能检 测时，应在锻件上注明取样的位置
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二、变形工序(拉深)
【例】 计算图示筒形制件的板料直径D拉深次数n及各半成品尺寸， 包括直径di、高度hi 和圆角半径ri ，材料为08F。
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二、变形工序(拉深)
(1)确定修边余量δ 由无凸缘修边余量表查得 H/d=70/21≈3.33mm，取δ=6mm
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金属工艺学
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金属工艺学
双联齿轮
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金属工艺学
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金属工艺学
带孔圆盘类自由锻件机械加工余量与公差图例
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零件高度
加工余量a,b,c与极限偏差 锻件精度等级F
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金属工艺学
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齿轮坯自由锻工艺过程:
下料
镦粗
垫环局 部镦粗
冲 孔
冲子冲孔
修整 金属工艺学
影响极限拉深系数的主要因素 (1) 板料的力学性能 (2) 板料的相对厚度t/D (3) 拉深条件 (4) 拉深次数

(5) 润滑条件
(6) 拉深速度
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二、变形工序(拉深)
拉深件工序尺寸的计算计算步骤 (1) 选取修边余量δ (2) 计算毛坯直径D。 (3) 计算板料相对厚度，判断是否采用压边圈拉伸。 (4) 计算总的拉深系数，并判断能否一次拉深成形。 (5) 确定拉深次数n。 (6) 初步确定各次拉深系数。 (7) 调整拉深系数，计算各次拉深直径。 (8) 确定各次拉伸凸模、凹模圆角半径。 (9) 计算各次拉伸半成品高度。 (10) 绘制工序图。
一、分离工序(冲裁)
冲裁变形过程
a圆角带 b光亮带 c断裂带 d毛刺
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一、分离工序(冲裁)
凸凹模间隙 考虑到模具制造 中的偏差及使用 中的磨损，生产 中通常是选择一 个适当的范围作 为合理间隙，这 个范围的最小值 称为最小合理间 隙，最大值称为 最大合理间隙。
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金属工艺学
一、分离工序(冲裁)
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二、变形工序(拉深)
③ 拉深系数（m）：拉深变形后拉深件的直径与其坯料直径之比
m = d/D =（0.5-0.8）
d n 1 d d1 d 2 d m m 1 m 2 mn 1mn D D d1 d n 2 d n 1
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二、变形工序(拉深)
（2）应变速率:也称变形速度，是应变相对于时间的变化率。
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三、金属的可锻性
（3）应力状态：通过受力物体内一点的各个截面上的应力状况
简称为物体内一点处的应力状态，常用主应力图来定性地说明。
压应力数量越多，数值越大，金属的塑性就越好。
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金属工艺学
利用冲击力或压力使金属在抵铁间或锻模中变形， 从而获得所需形状和尺寸的锻件的工艺方法称为锻造。
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一、分离工序(冲裁)
凸凹模刃口尺寸的确定 落料：以凹模为设计基准 D凹 = d落 D 凸= D凹 - Z 凹模磨损增大落料尺寸， 凹模应接近落料最小极限尺寸
冲孔：以凸模为设计基准
D凸 = d孔 D凹 = D凸 + Z
凸模磨损减小冲孔尺寸， 凸模应接近冲孔最大极限尺寸
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金属工艺学
金属塑性成型：由利用金属在外力作用下所产生的塑性变 形，来获得具有一定形状、尺寸和机械性能的原材料、毛 坯或零件的生产方法，也称为压力加工。 塑性成形的基本生产方式有：
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塑性成形（压力加工）的特点 1．力学性能高 1）组织致密； 2）晶粒细化； 3）压合铸造缺陷； 4）使纤维组织合理分布。 2．节约材料 1）力学性能高，承载能力提高； 2）减少零件制造中的金属消耗（与切削加工相比）。 3．生产率高 4．适用范围广 1）零件大小不受限制；2）生产批量不受限制。