第12章 特种压力加工
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《特种加工》课程教学大纲
《特种加工》课程教学大纲Special Processing课程编号：130101080学时：24 学分：1.5适用对象：机械设计制造及其自动化专业、材料成型及控制工程专业先修课程：制造技术基础、机械工程材料、生产实习、数控技术一、课程的性质和任务该课程可以支撑毕业要求1、4、6、8的达成。
本课程是高等院校机械列的一门专业课，在教学过程中要综合运用先修课程中所学到的有关知识与技能，结合各种实践教学环节，进行机械工程技术人员所需的基本训练，为学生从事机械制造行业相关工作扩展事业。
通过本课程使学生在了解电火花加工、电化学加工、超声加工、激光加工、电子束和离子束加工以及化学加工、磨料加工等特种加工方法的基本原理，基本设备，工艺规律，主要特点和适用范围，以适应当今社会制造业发展的需求。
二、教学目的与要求1、使学生了解与常规切削加工方法不同的一些特种加工新工艺。
2、使学生初步了解掌握电火花加工、电解加工、激光加工、超声加工等以及复杂加工的基本原理、基本规律。
使学生具有能合理选择加工方法的基础知识，提高其解决工艺难题的能力。
3、培养学生对物理、化学、电工、液压、机械等多门课程各种学科知识的综合应用能力，巩固并深化前期课程。
三、教学内容第一章：概述1．基本内容：特种加工的产生及发展、范畴及分类；特种加工的特点及适用范围，在国民经济中的作用；国内外特种加工现状及动向。
2．教学基本要求：熟悉特种加工技术在现代工业中的应用，掌握特种加工的基本概念。
3．教学重点难点：熟悉特种加工的分类；特种加工的特点等基本知识。
4．教学建议：495图书馆参考相应书籍。
第二章：电火花加工1．基本内容：电火花加工的基本原理和分类；电火花加工的机理；电火花加工的基本设备；电火花加工中的一些基本规律；电火花加工工艺及应用。
2．教学基本要求：了解电火花加工的基本原理，熟悉电火花加工的机理，熟悉电火花加工的基本设备和电火花加工中的一些基本规律。
压力加工方法
工艺性能好 锻件质量好 锻件精度高 节约材料 设备轻巧，投资少(重量只有一般模锻锤的1/5～1/10)，对厂房、地基无特殊要求。 锻件加热条件要求高，需采用无氧化加热，且高速锤锻模寿命较短。 爆炸成型 爆炸成型是利用炸药爆炸的化学能使金属材料变形的方法。
放电成型
电磁成型
图12.43 液态模锻工作示意图
1.3 锻造工艺规程的制订 编制工艺规程主要包括以下内容：绘制自由锻件图、确定坯料的重量和尺寸、确定锻造工序、选择锻造设备、确定锻造温度范围和加热次数、确定热处理规范、提出锻件的技术要求和检验要求、填写工艺卡片等。 绘制锻件图 锻件图是指在零件图的基础上，考虑锻造工艺特点而绘制成的图样。
余量、敷料和锻件公差 为保证锻件的尺寸精度和表面粗糙度，在零件的加工表面而增加的金属称为机械加工余量。具体数值结合生产的实际条件查表确定。 敷料是为了简化锻件形状，便于锻造而附加上去的一部分金属。也称为余块。 锻件公差是锻件名义尺寸上下允许的偏差，一般约为加工余量的1/4～1/3。
自由锻设备 常用的自由锻设备有空气锤、蒸汽-空气锤和液压机三种。 空气锤是利用电动机驱动并由空气带动锤头工作的锻造设备。 蒸汽-空气锤是利用蒸汽或压缩空气带动锤头工作的。其工作原理与空气锤相同，但其结构较空气锤复杂，吨位稍大，适用于锻造中小型锻件。
自由锻工序
01
基本工序：是使金属产生塑性变形，以达到所需形状和尺寸的工序。如镦粗、拔长、冲孔等。
02
辅助工序：为基本工序操作方便而进行的预变形工序。如压钳口、压棱边等。
03
精整工序：完成基本工序之后，为提高锻件尺寸和位置精度的工序。如滚圆、校正等。
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8
模锻按所用设备的类型不同，可以分为锤上模锻、胎模锻、曲柄压力机上模锻、平锻机上模锻和摩擦压力机上模锻等。 锤上模锻 模锻锤 锤上模锻所用的设备主要是蒸汽-空气模锻锤。 锻模 锻模是由上模和下模两部分组成，如图12.5所示。
放电成型
电磁成型
图12.43 液态模锻工作示意图
1.3 锻造工艺规程的制订 编制工艺规程主要包括以下内容：绘制自由锻件图、确定坯料的重量和尺寸、确定锻造工序、选择锻造设备、确定锻造温度范围和加热次数、确定热处理规范、提出锻件的技术要求和检验要求、填写工艺卡片等。 绘制锻件图 锻件图是指在零件图的基础上，考虑锻造工艺特点而绘制成的图样。
余量、敷料和锻件公差 为保证锻件的尺寸精度和表面粗糙度，在零件的加工表面而增加的金属称为机械加工余量。具体数值结合生产的实际条件查表确定。 敷料是为了简化锻件形状，便于锻造而附加上去的一部分金属。也称为余块。 锻件公差是锻件名义尺寸上下允许的偏差，一般约为加工余量的1/4～1/3。
自由锻设备 常用的自由锻设备有空气锤、蒸汽-空气锤和液压机三种。 空气锤是利用电动机驱动并由空气带动锤头工作的锻造设备。 蒸汽-空气锤是利用蒸汽或压缩空气带动锤头工作的。其工作原理与空气锤相同，但其结构较空气锤复杂，吨位稍大，适用于锻造中小型锻件。
自由锻工序
01
基本工序：是使金属产生塑性变形，以达到所需形状和尺寸的工序。如镦粗、拔长、冲孔等。
02
辅助工序：为基本工序操作方便而进行的预变形工序。如压钳口、压棱边等。
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精整工序：完成基本工序之后，为提高锻件尺寸和位置精度的工序。如滚圆、校正等。
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模锻按所用设备的类型不同，可以分为锤上模锻、胎模锻、曲柄压力机上模锻、平锻机上模锻和摩擦压力机上模锻等。 锤上模锻 模锻锤 锤上模锻所用的设备主要是蒸汽-空气模锻锤。 锻模 锻模是由上模和下模两部分组成，如图12.5所示。
特种加工技术ppt课件
化学加工
激光切割、打孔 激光处理、表面改性 切割、打孔、焊接 蚀刻、镀覆、注入 切割（喷镀） 切割、打孔、雕刻 化学铣削 光刻
光能、热能 光能、热能 电能、热能 电能、动能 电能、热能 声能、机械能 化学能 化学能
熔化、汽化 熔化、相变 熔化、汽化 原子撞击 熔化、汽化（涂覆） 磨料高频撞击 腐蚀 光化学腐蚀
– 电化学能与机械能作用方式 ■电解磨削ECG、电解珩磨ECH
– 声能与机械作用能作用方式：超声波加工USM – 光能与热能作用方式：激光加工LBM – 电能与机械作用能作用方式：离子束加工IM – 液流能与机械作用能：挤压珩磨AFH、水射流WJC
第一章 概论
表1-1 常用特种加工方法的分类
特种加工方法
第一章 概论
1.3 特种加工的分类
与其他先进制造技术一样，特种加工正在研究、开发推广和 应用之中，具有很好的发展潜力和应用前景。依据加工能量的来 源和作用形式列举如表1-1所示常用的特种加工方法。
– 电能与热能作用方式 ■电火花EDM、线切割WEDM、电子束EBM、等离子PAM
– 电能与化学能作用方式 ■电解ECM、电铸、电刷镀
2 特种加工解决的问题
1) 难切削材料(如宝石、金刚石、钛合金等)的加工; 2) 特殊复杂表面的加工; 3) 超精、光整及具有特殊要求的表面加工(航空航天、国防工业中表 面质量和精度要求高的陀螺仪、伺服阀及低刚度细长轴)。
第一章 概论
3 加工原理
将电、热、光、声、化学等能量或其组合施加到 工件被加工的部位上，从而实现材料去除。
第一章 概论
尽管特种加工优点突出，应用日益广泛，但是各 种特种加工的能量来源、作用形式、工艺特点却不尽 相同，其加工特点与应用范围自然也不一样，而且各 自还都具有一定的局限性。
激光切割、打孔 激光处理、表面改性 切割、打孔、焊接 蚀刻、镀覆、注入 切割（喷镀） 切割、打孔、雕刻 化学铣削 光刻
光能、热能 光能、热能 电能、热能 电能、动能 电能、热能 声能、机械能 化学能 化学能
熔化、汽化 熔化、相变 熔化、汽化 原子撞击 熔化、汽化（涂覆） 磨料高频撞击 腐蚀 光化学腐蚀
– 电化学能与机械能作用方式 ■电解磨削ECG、电解珩磨ECH
– 声能与机械作用能作用方式：超声波加工USM – 光能与热能作用方式：激光加工LBM – 电能与机械作用能作用方式：离子束加工IM – 液流能与机械作用能：挤压珩磨AFH、水射流WJC
第一章 概论
表1-1 常用特种加工方法的分类
特种加工方法
第一章 概论
1.3 特种加工的分类
与其他先进制造技术一样，特种加工正在研究、开发推广和 应用之中，具有很好的发展潜力和应用前景。依据加工能量的来 源和作用形式列举如表1-1所示常用的特种加工方法。
– 电能与热能作用方式 ■电火花EDM、线切割WEDM、电子束EBM、等离子PAM
– 电能与化学能作用方式 ■电解ECM、电铸、电刷镀
2 特种加工解决的问题
1) 难切削材料(如宝石、金刚石、钛合金等)的加工; 2) 特殊复杂表面的加工; 3) 超精、光整及具有特殊要求的表面加工(航空航天、国防工业中表 面质量和精度要求高的陀螺仪、伺服阀及低刚度细长轴)。
第一章 概论
3 加工原理
将电、热、光、声、化学等能量或其组合施加到 工件被加工的部位上，从而实现材料去除。
第一章 概论
尽管特种加工优点突出，应用日益广泛，但是各 种特种加工的能量来源、作用形式、工艺特点却不尽 相同，其加工特点与应用范围自然也不一样，而且各 自还都具有一定的局限性。
机械制造工艺第12章特种加工
2020年9月25日星期五
12.2.2 电火花线切割机床
电火花线切割加工（wire cut electrical discharge machining， 简称为WCEDM)是在电火花加工基础上于50年代末在前苏联发展 起来的一种新工艺，是用线状电极（钼丝或铜丝）靠电火花放电 对工件进行切割的，故称为电火花线切割。电火花线切割机床已 获得广泛的应用，目前国内外的线切割机床已占电加工机床的60% 以上。
图12-1 电火花加工原理图 1—工件； 2—脉冲电源； 3—自动进给调节装置； 4—
工具；5—工作液； 6—过滤器； 7—工作液泵
2020年9月25日星期五
1.电火花加工的特点
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属于不接触加工 工具电极和工件之间 并不直接接触，而是 存在一个电火花放电 间隙（0.1～0.01 mm)，该间隙中充满 了煤油工作液。
总体而言，特种加工可以加工任何硬度、强度、任性、脆性的 金属或非金属材料，且专长于加工复杂、微细表面和低刚度零件， 同时，在特种加工范围内还有一些属于减小表面粗糙度或改善表面 性能的工艺。
2020年9月25日星期五
12.1.2 特种加工对机械制造加工工艺的影响
改变了零件的典型工艺路线
提高了材料的可加工性
2020年9月25日星期五
12.1 特种加工概述
12.1.1 特种加工的产生和发展
二战时期，前苏联拉扎连科夫妇研究电器开关触点遭受电 火花放电腐蚀损坏的现象和原因，发现电火花的瞬时高温可使 局部的金属熔化、气化而被蚀除掉，于是发明了电火花加工方 法，即用铜丝在淬硬钢上加工出小孔，可用软的工具加工任何 硬度的金属材料，首次摆脱了传统的切削加工方法，直接利用 电能和热能来去除金属，以获得以柔克刚的效果。
压力加工
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压力加工
金属压力加工
01 分类
03 的优缺点
目录
02 的方式 04 特种
压力加工是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、尺寸和力学性能的原材料、毛 坯或零件的生产方法，称为金属压力加工，又称金属塑性加工。
分类
1、轧制：金属坯料在两个回转轧辊的缝隙中受压变形以获得各种产品加工方法。靠摩擦力，坯料连续通过轧 辊间隙而受压变形。
特种
工业的不断发展，对压力加工生产提出越来越高的要求，为此，在传统成形工艺的基础上逐渐完善和发展起 来了所谓的精密成形工艺，如精密模锻、挤压、轧制和超塑性成形、高能高速成形等。
1、精密模锻
精密模锻是在普通模锻设备上锻制形状复杂的高精度锻件的一种模锻工艺。如精密模锻锻伞齿轮，其齿形部 分可直接锻出而不必再经切削加工。精密模锻件尺寸精度可达IT12~IT15，表面粗糙度Ra值为1.6~3.2 μm。其 工艺特点是需精确计算原始坯料尺寸，严格按坯料质量下料，并在锻前仔细清理坯料表面，采用少氧化无氧化加 热法并严格控制锻造温度和锻模温度，利用高精度的锻模保i证锻件精度。
主要产品：型材、圆钢、方钢、角钢、铁轨等。 2、锻造：在锻压设备及工(模)具的作用下，使坯料或铸锭产生塑性变形，以获得一定几何尺寸、形状和质 量的锻件的加工方法。 3、挤压：金属坯料在挤压模内受压被挤出模孔而变形加工方法。 4、拉拔：将金属坯料被拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法。 5、冲压：金属板料在冲模之间受压产生分离或成形。 6、旋压：在坯料随模具旋转或旋压工具绕坯料旋转中，旋压工具与坯料相对进给，从而使坯料受压并产生连 续、逐点的变形。
2、挤压
挤压是将金属坯料放人模具型腔内，在一定的挤压力和挤压速度作用下，迫使金属从型腔中挤出,以获得所需 尺寸和形状的制品的塑性成形工艺，所获制品称为挤压件。挤压不仅被广泛用于生产各种复杂截面型材，而且生 产各种锻件和零件。采用挤压工艺不但可以提高金属的塑性，生产出复杂截面形状的挤压件，而且可以提高挤压 件的精度，改善挤压件的内部组织和力学性能,提高生产率和节约材料等。因此，挤压是一种先进的少或无切削加 工的成形方法。
金属压力加工培训教材
只用简单的通用性工具．或在锻造设备的上、下砧间直接使 坯料变形而获得所需锻件的锻造方法。
优点：设备工具简单、通用性大，成本低，工艺灵活性，使 用范围广，特别适用于单件、小批量生产。自由锻是大型件唯一 的锻造方法。
缺点：生产率低，劳动强度大，锻件精度差、表面粗糙、加 工余量大。
2023/5/22
自由锻分自由锻分为手工自由锻和机器自由锻两种，目前大 多采用机器锻造。
2023/5/22
1、自由锻的工序
基本工序：使金属坯料实现较大变形，达到或基本达到锻 件所需形状和尺寸的工序。主要包括：镦粗、拔长、冲 孔、弯曲、错移、扭转等。
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。
精整工序：在完成基本工序之后，用以提高锻件尺寸及位 置精度的工序。如修整鼓形、平整端面、校直弯曲。
2023/5/22
三、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）正确选用零件的受力方向与纤维组织方向，可以提高零 件的抗冲击性能
2．节约材料 金属塑性成形主要是靠金属的体积重新分配，而不需
要切除金属 。 3．生产率高
金属塑性成形加工一般是利用压力机和模具进行成形加工 4。. 毛坯或零件的精度较高
经过回复处理能使冷变形后的金属在具备高强度的同时，减 少脆性，适当提高其塑性。
2023/5/22
4. 再结晶
对具有加工硬化现象的金属加热，使原子获得热能，当加 热温度T再(用K氏温标)并使某些碎晶或杂质为核心构成新晶粒 ，从而消除了全部加工硬化现象。
T再 = 0.4 T熔 (K )
经过回复处理能使冷变形后的金属恢复良好的塑性。
①晶粒沿变形最大方向伸长； ②晶格与晶粒均发生畸变； ③晶粒间产生碎晶。
优点：设备工具简单、通用性大，成本低，工艺灵活性，使 用范围广，特别适用于单件、小批量生产。自由锻是大型件唯一 的锻造方法。
缺点：生产率低，劳动强度大，锻件精度差、表面粗糙、加 工余量大。
2023/5/22
自由锻分自由锻分为手工自由锻和机器自由锻两种，目前大 多采用机器锻造。
2023/5/22
1、自由锻的工序
基本工序：使金属坯料实现较大变形，达到或基本达到锻 件所需形状和尺寸的工序。主要包括：镦粗、拔长、冲 孔、弯曲、错移、扭转等。
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。
精整工序：在完成基本工序之后，用以提高锻件尺寸及位 置精度的工序。如修整鼓形、平整端面、校直弯曲。
2023/5/22
三、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）正确选用零件的受力方向与纤维组织方向，可以提高零 件的抗冲击性能
2．节约材料 金属塑性成形主要是靠金属的体积重新分配，而不需
要切除金属 。 3．生产率高
金属塑性成形加工一般是利用压力机和模具进行成形加工 4。. 毛坯或零件的精度较高
经过回复处理能使冷变形后的金属在具备高强度的同时，减 少脆性，适当提高其塑性。
2023/5/22
4. 再结晶
对具有加工硬化现象的金属加热，使原子获得热能，当加 热温度T再(用K氏温标)并使某些碎晶或杂质为核心构成新晶粒 ，从而消除了全部加工硬化现象。
T再 = 0.4 T熔 (K )
经过回复处理能使冷变形后的金属恢复良好的塑性。
①晶粒沿变形最大方向伸长； ②晶格与晶粒均发生畸变； ③晶粒间产生碎晶。
《金属工艺学》考核标准
考试方式与标准考试方式：闭卷•先要获得考试资格再参加理论考试•成绩: 平时20%(课堂作业、课外作业、实验、考勤）+考试80%•若有大作业，大作业作为平时成绩，占总比例10%考试标准：考试内容根据专业特点的不同，重点内容有所变化，但均以大纲为依据，主出卷人出好题目后，需经同类课程其他老师审查，无误后交给教学主任审核签字后试卷才能生效。
考试题型：判断题、填空题、名词解释、单选题、多选题、问答题、改错题、综合题。
《金属工艺学》考试大纲绪论机器制造过程。
第1章金属材料的主要性能1、力学性能的概念。
力学性能主要指标：强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度。
2、金属材料的工艺性能及物理化学性能。
第2章铁碳合金铁碳合金相图中的相、特性点和特性线。
典型铁碳合金的组织转变。
铁碳合金相图的应用。
第3章钢的热处理热处理的基本概念。
钢在加热和冷却时的组织转变。
钢的退火、正火、淬火、回火的目的、工艺特点及应用。
钢的表面淬火和化学热处理。
第4章非金属材料塑料、陶瓷和复合材料的基本知识。
熟悉常用工程塑料、工业陶瓷及复合材料的分类、性能特点及应用，学会在生产实践中，正确选择并应用这些材料。
第5章铸造工艺基础要重点掌握铸造合金液体的充型能力与流动性及其影响因素，缩孔与缩松的产生与防止，铸造应力、变形与裂纹的产生与防止。
掌握铸件质量的综合控制方法。
第6章常用合金铸件的生产掌握各种铸铁的生产方法、牌号的表示方法、组织、性能、使用范围和铸造工艺特点。
第7章砂型铸造工艺了解常用的机械造型方法；掌握砂型铸造工艺及铸造工艺图的表示方法，正确选择铸造工艺参数；根据砂型铸造工艺特点，能够正确地设计铸件的结构。
第8章特种铸造熔模铸造、金属型铸造、低压铸造、压力铸造和离心铸造等特种铸造方法特点及应用。
第9章金属压力加工基础了解金属塑性变形的有关理论基础，特别是塑性变形对金属组织和性能的影响，金属可锻性的影响因素等。
第10章常用的锻造方法初步掌握自由锻和模锻的基本工序、特点及应用。
精品课件-机械基础(安美玲)-第12章
(3) 适合加工特殊表面。由于可以将电极的形状“复印”到 工件上,故特别适合加工各种型孔、空间曲面及复杂形状的表面。
(4) 直接利用电能加工, 易于实现自动控制。
(5) 通过调节脉冲参数, 可在同一台机床上进行粗加工、 半 精加工和精加工。
第 12 章 特种加工和数控加工 3. 1) 电火花成型加工(Shaping EDM, SEDM)是通过工具电极相对
第 12 章 特种加工和数控加工 第 12 章 特种加工和数控加工
12.1 特种加工技术 12.2 数控加工 复习思考题
第 12 章 特种加工和数控加工
12.1 特种加工技术
1.
特种加工(Non traditional Machining)是直接利用各种 能量, 如电能、光能、化学能、 电化学能、 声能、 热能及机 械能等进行加工的方法, 与传统的机械加工相比, 具有以下特 点:
方孔、多边形孔、异形孔)、曲线孔(弯孔、 螺旋孔)、小孔和微 孔的加工, 如图12-2所示。
图 12-2 电火花成型加工
第 12 章 特种加工和数控加工
2)
电火花线切割加工(Wire Cut EDM, WEDM)是在电火花穿孔 成型加工的基础上发展起来的一种工艺形式。 它用线状电极(钼 丝或钢丝)靠火花放电对工件进行切割, 称为电火花线切割, 简 称线切割。 图12-3所示为电火花线切割加工原理图。
第 12 章 特种加工和数控加工 图 12-4 电解加工原理图
第 12 章 特种加工和数控加工 2.
(1) 不受材料本身的强度、硬度、韧性的限制，可以加工淬 火钢、硬质合金、不锈钢和耐热合金等高强度、高硬度和高韧性 的导电材料。
于工件作进给运动, 将工件电极的形状和尺寸复制在工件上, 从 而加工出所需要的零件。它包括电火花型腔加工和穿孔加工两种。
(4) 直接利用电能加工, 易于实现自动控制。
(5) 通过调节脉冲参数, 可在同一台机床上进行粗加工、 半 精加工和精加工。
第 12 章 特种加工和数控加工 3. 1) 电火花成型加工(Shaping EDM, SEDM)是通过工具电极相对
第 12 章 特种加工和数控加工 第 12 章 特种加工和数控加工
12.1 特种加工技术 12.2 数控加工 复习思考题
第 12 章 特种加工和数控加工
12.1 特种加工技术
1.
特种加工(Non traditional Machining)是直接利用各种 能量, 如电能、光能、化学能、 电化学能、 声能、 热能及机 械能等进行加工的方法, 与传统的机械加工相比, 具有以下特 点:
方孔、多边形孔、异形孔)、曲线孔(弯孔、 螺旋孔)、小孔和微 孔的加工, 如图12-2所示。
图 12-2 电火花成型加工
第 12 章 特种加工和数控加工
2)
电火花线切割加工(Wire Cut EDM, WEDM)是在电火花穿孔 成型加工的基础上发展起来的一种工艺形式。 它用线状电极(钼 丝或钢丝)靠火花放电对工件进行切割, 称为电火花线切割, 简 称线切割。 图12-3所示为电火花线切割加工原理图。
第 12 章 特种加工和数控加工 图 12-4 电解加工原理图
第 12 章 特种加工和数控加工 2.
(1) 不受材料本身的强度、硬度、韧性的限制，可以加工淬 火钢、硬质合金、不锈钢和耐热合金等高强度、高硬度和高韧性 的导电材料。
于工件作进给运动, 将工件电极的形状和尺寸复制在工件上, 从 而加工出所需要的零件。它包括电火花型腔加工和穿孔加工两种。
压力加工
锻造
金属材料在热锻过程中组织和性能的变化
组织变化 由于变形和再结晶原有的粗大枝晶和柱状晶转变成晶粒较细、 由于变形和再结晶原有的粗大枝晶和柱状晶转变成晶粒较细、 大小均匀的等轴再结晶组织。 大小均匀的等轴再结晶组织。 钢锭内原有的缺陷（ 偏析、疏松、气孔、夹渣等） 钢锭内原有的缺陷（如：偏析、疏松、气孔、夹渣等）被压 实和焊合，使组织更加细密。 实和焊合，使组织更加细密。 性能变化——金属的塑性和力学性能提高。 金属的塑性和力学性能提高。 性能变化 金属的塑性和力学性能提高
模锻的概念、特点、 模锻的概念、特点、应用及分类
模锻工艺流程：备料 加热——锻造（分为制胚和模锻）——锻后工序 锻造（ 模锻工艺流程：备料——加热 加热 锻造 分为制胚和模锻） 锻后工序 是锻件能最后完全符合锻件图的要求。包括：切边、冲孔、热处理、 （是锻件能最后完全符合锻件图的要求。包括：切边、冲孔、热处理、 校正、表面清理、精压等。） 。）——检验。 检验。 校正、表面清理、精压等。） 检验
锻造
模锻——利用模具使坯料变形而获得锻件所需形状、尺寸的锻造方法。 利用模具使坯料变形而获得锻件所需形状、尺寸的锻造方法。 模锻 利用模具使坯料变形而获得锻件所需形状 特点 生产率高 尺寸精确， 尺寸精确，加工余量小 可锻出形状比较复杂的锻件 节省金属材料， 节省金属材料，加工余量小 操作简便，劳动强度低 操作简便， 模锻件不能太大（受设备吨位限制） 模锻件不能太大（受设备吨位限制） 成本高 应用——适用小型锻件大批量生产。。如：曲轴、连杆、轴齿轮、法兰盘等。 适用小型锻件大批量生产。。 应用 适用小型锻件大批量生产。。如 曲轴、连杆、轴齿轮、法兰盘等。 根据使用设备不同可分为：锤上模锻、胎模锻、压力机上模锻等。 根据使用设备不同可分为：锤上模锻、胎模锻、压力机上模锻等。
特种压力加工方法简介
特种压力加工方法简介
•. 横轧时，主轧 辊4和齿轮顶面平 轧辊1同向转动， 带动齿坯反向转动。
• 感应加热器在顶 面将轮缘加热到 1000～1050℃，主 轧辊挤入齿坯，与 齿坯对辗，挤出齿 槽.
• 三个平轧辊1、2 使齿轮顶圆和两端 面平整。
特种压力加工方法简介
特种压力加工方法简介
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
特种压力加工方法简介
特种压力加工方法简介
特种压力加工方法简介
• 图示为斜轧钢球，两轧辊交叉在4o~14o之间。轧辊 上制有多头圆弧形螺旋槽。
• 我国已能热斜轧出SØ25～150mm的钢球。钢球每分 钟产量为轧辊每分钟转数乘其螺旋地头数。
特种压力加工方法简介
•. 斜轧麻花钻是利用两对倾斜安装的轧轮（固定在轮上 的扇形模板）在空间形成一个相应于钻头横截面形状的封 闭孔型。四个同步旋转动扇形模板夹着已经加热的坯料， 并迫使它作旋转运动，并使它周向展宽和轴向拔长扇形模 板每转一转，便轧一根麻花钻。
特种压力加工方法简介
㈡ 斜轧
斜轧是轧辊轴线与坯料轴线在空间相交一定 角度的一种轧制方式
轧钢球、麻花钻及纺织锭杆等都有优质高效 的特点。
㈢ 楔横轧 利用在两个轴线平行的轧辊上都装有楔块，
对坯料逐渐挤压，减小直径，长度增大楔横轧特 别适合轧制各种成形轴类零件，尤其是阶梯轴；
楔横轧轧机结构简单，金属逐渐变形，需要 吨位小，投资小。
特种压力加工方法简介
20小的模锻斜度。 精密模锻可生产不用机加工方法制造的零件，
如齿轮、叶片和航空零件。 （我校计算机中心主任何东教授在这方面有专著）
§2 挤压
挤压 是用强大的压力作用于模具，使夹在凸 凹模之间的金属产生剧烈的定向塑性变形，高效 的生产杆件、空心件和薄壁件。
•. 横轧时，主轧 辊4和齿轮顶面平 轧辊1同向转动， 带动齿坯反向转动。
• 感应加热器在顶 面将轮缘加热到 1000～1050℃，主 轧辊挤入齿坯，与 齿坯对辗，挤出齿 槽.
• 三个平轧辊1、2 使齿轮顶圆和两端 面平整。
特种压力加工方法简介
特种压力加工方法简介
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
特种压力加工方法简介
特种压力加工方法简介
特种压力加工方法简介
• 图示为斜轧钢球，两轧辊交叉在4o~14o之间。轧辊 上制有多头圆弧形螺旋槽。
• 我国已能热斜轧出SØ25～150mm的钢球。钢球每分 钟产量为轧辊每分钟转数乘其螺旋地头数。
特种压力加工方法简介
•. 斜轧麻花钻是利用两对倾斜安装的轧轮（固定在轮上 的扇形模板）在空间形成一个相应于钻头横截面形状的封 闭孔型。四个同步旋转动扇形模板夹着已经加热的坯料， 并迫使它作旋转运动，并使它周向展宽和轴向拔长扇形模 板每转一转，便轧一根麻花钻。
特种压力加工方法简介
㈡ 斜轧
斜轧是轧辊轴线与坯料轴线在空间相交一定 角度的一种轧制方式
轧钢球、麻花钻及纺织锭杆等都有优质高效 的特点。
㈢ 楔横轧 利用在两个轴线平行的轧辊上都装有楔块，
对坯料逐渐挤压，减小直径，长度增大楔横轧特 别适合轧制各种成形轴类零件，尤其是阶梯轴；
楔横轧轧机结构简单，金属逐渐变形，需要 吨位小，投资小。
特种压力加工方法简介
20小的模锻斜度。 精密模锻可生产不用机加工方法制造的零件，
如齿轮、叶片和航空零件。 （我校计算机中心主任何东教授在这方面有专著）
§2 挤压
挤压 是用强大的压力作用于模具，使夹在凸 凹模之间的金属产生剧烈的定向塑性变形，高效 的生产杆件、空心件和薄壁件。
特种压力加工
(1)辗环轧制 它是用来扩大环形坯料的内外直径，获得各种 环状零件的轧制方法(图3-71)。
这种方法生产的环类 件呈各种形状，如火车轮 箍、轴承座圈、齿轮及法 兰等。
(2) 齿轮轧制 采用热横轧可制造出直齿轮和斜齿轮(图3-72) 这是一种无屑或少屑加工齿轮的新工艺。
轧制前将坯料加热，然 后将带有齿形的轧轮1 作径 向进给，迫使轧轮与坯料 2 对辗，这样坯料上的一部分 金属受压形成齿谷，相邻部 分的金属被轧轮齿部“反挤” 而上升，形成齿顶。
(3)复合挤压——在挤压过程中，一部分金属的流动方向与凸模 运动方向相同，另一部分金属的流动方向与凸模运动方向相反 (图3—67 c)；
第二节
零件挤压
挤压是使坯料在挤压模内受压被挤出模孔而变形的加工方法。 按金属的流动方向与凸模运动方向的不同，挤压可分为如下四种：
(4)径向挤压——金属的流动方向与凸模运动方向呈90°(图3-67d)。
设备： 精密模锻一般都在刚度大、运动精度高的设备(如曲 柄压力机、摩擦压力机、高速锤等)上进行。
特点： 精度高；
生产率高；
成本低等。
第二节
零件挤压
挤压是使坯料在挤压模内受压被挤出模孔而变形的加工方法。 按金属的流动方向与凸模运动方向的不同，挤压可分为如下四种：
(1)正挤压——金属的流动方向与凸模运动方向相同(图3—67 a)；
超塑性成形
超塑性成形也是压力加工的一种新工艺。
超塑性是指金属或合金在特定条件下，即低的形变速率 ( = 10-2～ 10-4 s-1)、一定的变形温度(约为熔点一半)和均匀 的细晶粒度(晶粒平均直径为0.2～5µm)，其相对伸长率 超 过100％以上的特性。
钢超过500％ 纯钛超过300％ 锌铝合金超过1 000％
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18/05/2011 18:04
液态模锻原理仿真
直接式液态模锻：压头（成型凸模）直接作用在液态金属 上，在压力下充型、凝固、并伴有微量的塑性变性组织。适合 于生产形状简单、性能要求较高的零件。 间接式液态模锻：同全立式压铸相似。
直接式液态模锻
间接式液态模锻
18/05/2011 18:04
液态模锻工艺的主要特点：
④ 提高了零件的力学能。 ⑤ 节约原材料，材料利用率可达 70%，生产率也很高，可比其它锻 造方法提高几倍。
18/05/2011 18:04
挤压过程动画仿真
正挤压
反挤压
18/05/2011 18:04
挤压过程动画仿真
复合挤压
18/05/2011 18:04
2．按金属坯料所具有的温度分类 (1)热挤压 (2)冷挤压05/2011 18:04
超塑性成型工艺的应用
1．板料冲压
零件直径较小，但很高。选 用超塑性材料可以一次拉深成型， 质量很好，零件性能无方向性。
2．板料气压成型
超塑性金属板料放于模具 中，把板料与模具一起加热到规 定温度，向模具内吹入压缩空气 或抽出模具内的空气形成负压， 板料将贴紧在凹模或凸模上，获 得所需形状的工件。该法可加工 的板料厚度为0.4～4 mm。
18/05/2011 18:04
18/05/2011 18:04
12.8 高能高速成型
高能高速成型是一种在极短时间内释放高能量 而使金属变形的成型方法。
高能高速成型的特点:
Ø模具简单 Ø零件精度高，表面质量好 Ø可提高材料的塑性变形能力 Ø利于采用复合工艺
18/05/2011 18:04
高能高速成型的类型
1．爆炸成型
爆炸成型是利用爆炸物质在爆炸瞬间释放出巨大的化学能 对金属毛坯进行加工的高能高速成型方法。除高能高速成型共 有的特点外，爆炸成型还具有以下特点： (1)简化设备 (2)适于大型零件成型
2．电液成型
电液成型是利用液体中强电流脉冲放电所产生的强大冲击波 对金属进行加工的一种高能高速成型方法。
3．电磁成型
电磁成型是利用脉冲磁场对金属坯料进行压力加工的高能高 速成型方法。
18/05/2011 18:04
12.8
液态模锻的工艺流程：
液态模锻
原材料配制→熔炼→浇注→加压成型→脱模→冷却→热处 理→检验→入库。
18/05/2011 18:04
12.2
高速锤锻造
高速锤锻造是利用高压气体(压力为14 MPa的空气或氮 气)在极短时间内突然膨胀，推动锤头和框架系统作高速相 对运动，对坯料进行悬空对击的工艺方法。
12.3
径向锻造
径向锻造(旋转锻造)是在旋锻机上，使棒(管)料直径减小 而长度增加的一种精锻工艺，类似于拔长工序。
特点：径向锻造材料消耗低、 自动化程度高、生产率高、劳动条 件好、锤头形状简单、工艺适应性 强，适于各种批量生产
18/05/2011 18:04
12.4
• 零件轧制的特点
• 设备结构简单，吨位小。 • 劳动条件好，易于实现机械 化和自动化，生产率高。 • 轧制时模具可用价廉的球墨 铸铁或冷硬铸铁来制造，节 约贵重的模具钢材，加工也 较容易。 • 锻件质量好。 材料利用率高 ，可达到90％以上，即达到 少切屑，甚至无切屑。
Ø在成型过程中，液态金属在压力下完成结晶凝固。 Ø已凝固的金属在压力作用下，产生塑性变形，使制 件外侧壁紧贴模壁，液态金属自始至终获得等静压。 Ø 液态模锻对材料的选择范围很宽，不仅适用于铸造 合金，而且还适用于变形合金。
18/05/2011 18:04
汽车同步齿轮
油泵齿轮
冲击齿轮
18/05/2011 18:04
18/05/2011 18:04
工艺特点
Ø锻件精度高，表面光洁，可实现少、无切削加工。 Ø生产率高。每小时产量可达500～1000件。 Ø锻造压力小。如130汽车差速器行星齿轮，钢坯锻造 需用2500～3000kN压力机，粉末锻造只需800kN压力机。 Ø可以加工热塑性差的材料。如难于变形的高温铸造 合金可用粉末锻造方法锻出形状复杂的零件。采用粉 末锻造出的零件有差速器齿轮、柴油机连杆、链轮、 衬套等。
冷挤压工艺过程
18/05/2011 18:04
热挤压工艺过程
12.6
拉拨是将金属坯料从 拉拨模的模孔中拉出而变 形的加工方法。 拉拔模用工具钢、 硬质合金或金刚石制成， 金刚石拉拔模用于拉拔直 径小于0.2 mm的金属丝。
拉拔
拉拔产品形状
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模具示意图
12.7
超塑性是指金属或合金在 特定条件下，即低的变形速率(e =10－2～10－4/s)、一定的变形 温度(约为熔点一半)和均匀的细 晶粒度(晶粒平均直径为0.2～ 5m )，其相对延伸率δ超过 100%以上的特性。如钢超过 500%、纯钛超过300%、锌铝 合金超过1000%。
轧制
零件的轧制工艺过程
18/05/2011 18:04
18/05/2011 18:04
12.5
挤压
挤压是施加强大压力作用于模具，迫使放在模具内的金属坯 料产生定向塑性变形并从模孔中挤出，从而获得所需零件或半成 品的加工方法。
零件挤压的类型：
1、正挤压 金属流动方向与凸模运动方向相同 2、反挤压 金属流动方向与凸模运动方向相反 3、复合挤压 挤压过程中，坯料上一部分金属的流动方向与凸模运动方向相 同，而另一部分金属流动方向与凸模运动方向相反 4、径向挤压 金属运动方向与凸模运动方向成90°
18/05/2011 18:04
挤压成形工艺过程
• 零件挤压的特点:
• ① 挤压时金属坯料在三向受压 状态下变形，因此它可提高金 属坯料的塑性。 • ② 可以挤压出各种形状复杂、 深孔、薄壁、异型断面的零件 。 • ③ 零件精度高，表面粗糙度低 。一般尺寸精度为IT6～7，表 面粗糙度为Ra3.2～0.4，从而 可达到少、无屑加工的目的。
端盖
12.9 粉末锻造
粉末锻造的原理：
粉末锻造是粉末冶金成型方法和锻造相结合的一种金属加工 方法。它是将粉末预压成型后，在充满保护气体的炉子中烧结制 坯，将坯料加热至锻造温度后模锻而成。
粉末锻造的优点（与模锻相比）
Ø材料利用率高，可达90%以上。而模锻的材料利用率只有 50%左右。 Ø力学能高。材质均匀无各向异性，强度、塑性和冲击韧 性都较高。
18/05/2011 18:04
第12 章 特种压力加工方法简介
12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 12.7 12.8
18/05/2011 18:04
精密模锻 高速锤锻造 径向锻造 轧制 挤压 拉拔 超塑性成形 高速高能成形(高能率成形)
12.1
精密模锻
精密模锻是在模锻设备上锻造出形状复杂、锻件精度高的模锻 工艺。如精密模锻伞齿轮，其齿形部分可直接锻出而不必再经切削 加工。模锻件尺寸精度可达IT12～IT15，表面粗糙度为Ra3.2～1.6。
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， 除去氧化皮或缺陷→最后采用无氧化 或少氧化加热后精锻(如图)。
18/05/2011 18:04
18/05/2011 18:04
精密模锻工艺特点：
Ø需要精确计算原始坯料的尺寸，严格按坯料质量下料。 Ø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。 Ø应采用无氧化或少氧化加热法，尽量减少坯料表面形成 的氧化皮。 Ø精密模锻的锻件精度很大程度上取决于锻模的加工精度。 为排除模膛中的气体，减小金属流动阻力，使金属更好地 充满模膛，在凹模上应开有排气小孔。 Ø模锻时要很好地进行润滑和冷却锻模。 Ø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。