金属材料成型基础4

二、自由锻基本工序
基本工序 — 完成锻件基本变形和成形的工序。
1. 礅粗： H ，S
2. 拔长： L ，S 3. 冲孔： 4. 弯曲：
完全礅粗 局部礅粗
1.25≤ H0/D0 ≤ 2.5
芯轴拔长 芯轴扩孔
5. 扭转：
6. 错移：
§2-2 模型锻造
模型锻造 — 将金属坯料放在具有一定形状的模锻模膛 内受压、变形，获得锻件的方法。
弹性变形阶段 塑性变形阶段
断裂分离阶段
1 塌角区
4
3
2
光亮带区Baidu Nhomakorabea
2
3
剪裂带区
1
4
毛刺
2）冲裁模设计及冲裁工艺特点
① 凸凹模要具有锋利的刃口
② 凸凹模间隙要合理
Z
双边间隙 Z = （5%~10%）t
③凸凹模刃口尺寸要正确
落料：以凹模为设计基准
D凹 = d落
D凸= D凹 - Z
1
冲孔：以凸模为设计基准
晶内变形
滑移 孪生
滑动 晶间变形
转动
多晶体塑性变形的实质：
晶粒内部发生滑移和孪生；同时晶 粒之间发生滑移和转动。
二、塑性变形后金属的组织和性能
1.冷变形对金属组织和性能的影响
1）组织变化的特征： 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。
2）性能变化的特征：
360
第三章 金属的塑性成形（压力加工）
重点：
1）金属塑性成形工艺原理 2）塑性成形工艺方法 3）锻件、冲压件结构工艺性
难点：
1）金属塑性成形工艺原理 2）塑性成形工艺方法
概述
一、金属塑性成形
金属材料在外力作用下产生塑性变形，获得具有一定形 状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的生产方法。
二、金属塑性成形的基本生产方式
热变形 以上 T再 以下 冷变形 3. 热变形及其影响 1）不产生加工硬化
发生了动态恢复和动态再结晶 2）使组织得到改善，提高了力学性能
① 细化晶粒；
② 压合了铸造缺陷； ③ 组织致密。
3）形成纤维组织
在热变形过程中，材料内部的夹杂物及其它非基体物质。沿 塑性变形方向所形成的流线组织，称为纤维（流线）组织。
D凸 = d孔
D凹 = D凸 + Z
2
④ 排样要合理
排样：冲裁件在板料上的布置方式。 有接边排样 少无接边排样
锻模
桥部 — 增加金属流动的阻力，促使金属充满模膛。
飞边槽
仓部 — 容纳多余的金属。
（三）模膛的分类
终锻模膛 模锻模膛
预锻模膛
模膛
延伸模膛
制坯模膛
滚压模膛 弯曲模膛
切断模膛
（四）锻模工艺规程的制定 1. 绘制锻件图 1）分模面的选择 ①分模面应选在锻件的最大截面处；
②分模面的选择应使模膛浅而对称； ③分模面的选择应使锻件上所加敷料最少； ④分模面应最好是平直面。
b
ac
ac
d
d
b
2)确定加工余量、公差和敷料 加工余量：1~4mm 公差：0.3~3mm
3）设计模锻斜度 外壁斜度：5~7 0 内壁斜度：7~12 0
4）设计模锻圆角 外圆角：r = 1.5~12mm 内圆角：R=（2~3）r
3.2 全部
5）确定冲孔连皮
2. 确定模锻工序
1）基本工序 圆盘类零件：镦粗
一、冲压设备
1. 剪床： 下料设备 1）斜刃剪 2）平刃剪 3）圆盘剪 2. 冲床： 冲压设备 1）开式冲床 2）闭式冲床
二、冲压基本工序及变形特点
（一）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）
1. 冲裁（落料、冲孔）
使坯料沿封闭轮廓分离的工序。
1）冲裁的变形过程 ①弹性变形阶段 ②塑性变形阶段 ③断裂、分离阶段
加工硬化：
320
280
240
随着变形程度的增加，其
200 160
强度和硬度不断提高，塑
120
80
性和韧性不断下降。
40
0
有利：强化金属材料 不利：进一步的塑性变形带来困难
延 伸率 % 冲击韧度/J cm -2
HB 强 度极 限/MPa
700
强度极 限
600
220
布氏硬度
500
180 400 160 300
预锻 终锻
长杆类零件：制坯 预锻 终锻
2）修正工序 切边； 冲孔； 校正； 热处理； 清理。
汽车凸轮轴 工序：拔长、滚挤、预锻、终锻、切边。
§2-3 板料冲压
利用冲模对金属板料施加压力，使其产生分离或变形获
得所需零件的工艺方法。 冷冲压： t < 8 mm
拖拉机：400多个。 三米收割机：1000多个。
延 伸率 % 冲击韧度
140 200 120 100
0 20 40 60 80 %
变形程度
2. 温度对冷变形后金属组织和性能的影响
1)回复
T回 =(0.25~ 0.3)T熔 (K)
组织：与冷变形后基本形同
性能：仅物理性能改变
3）再结晶 T再 =( 0.35~0.4)T熔 (K)
组织：恢复到冷变形前的状态 性能：加工硬化消除
1．轧制
2．挤压
3．冷拔
4．自由锻造
上砥铁 坯料
下砥铁
5．模型锻造
6．板料冲压
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）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。
（1）在平行于纤维组织的方向上：材料的抗拉强度提高 （2）在垂直于纤维组织的方向上：材料的抗剪强度提高
第二节 金属塑性成形工艺方法
§2-1 自由锻造
一、自由锻设备
空气锤
65~750Kg
锻锤
蒸汽—空气锤 630Kg~5T
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
特点：1）生产率高； 2）锻件的尺寸精度和表面质量高；
3）材料利用率高； 4）可锻造形状较复杂的零件； 5）模具成本高、设备昂贵； 6）锻件不能任意大。一般不得超过150kg。
应用：形状较复杂的中小型锻件的成批、大量生产。
一、锤上模锻
（一）锤上模锻设备 蒸汽—空气模锻捶
（二）锻模结构
模膛 — 形成锻件基本形状和尺寸的空腔。
第一节 金属塑性成形工艺原理
§1-1 金属的塑性变形与再结晶
一、金属塑性变形的实质
1.单晶体的塑性变形
1）滑移：
晶体的一部分相对一部分沿一定的晶面发生相对滑动。
τ
τ
τ
τ
但实际金属的滑移是靠位错的移动来实现的。
2）孪生： 晶体的一部分相对一部分沿一定的晶面发生相对转动。
孪晶面
孪晶面
2. 多晶体的塑性变形