工程材料与机械制造基础(锻压、焊接).ppt

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1、第九章 锻压,本章重点：锻压的理论基础-金属的塑性变形。自由锻，锤上模锻、冲压的特点及应用。锻压件的结构工艺性。9-1概述：一、锻压的概念锻压是借助外力的作用，使金属坯料产生塑性变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的原材料、毛坯或零件的方法。,二、锻压的特点和应用范围,既可以改变材料的形状和尺寸，又能改变材料的组织和性能。可以压合铸造组织的内部缺陷，使成分均匀，夹杂物均布，形成纤维组织，细化晶粒。所以，锻压件的机械性能好。缺点是锻压件的结构不易太复杂，成本也高。主要用于受力较大而复杂，形状较简单的零件或毛坯。,9-2 锻造基础,一、合金的锻造性及影响因素1、合金的锻造性是衡量合金材料在利用锻造成

2、型时的难易程度。它是由合金材料的塑性和变形抗力两个因素决定。塑性好，变形抗力小的材料，锻造性能就好。2、影响合金锻造性的因素1）合金材料的本质（化学成分、组织结构）2）加工条件（变形温度、变形速度、变形方式、润滑条件和环境）,二、锻件的加热与冷却,1、加热缺陷与锻造温度范围常见的加热缺陷有：氧化、脱碳、过热、过烧和开裂。开始锻造温度与终止锻造温度由铁碳相图决定。锻造温度范围越宽锻造性能越好。,2、冷却方式,空冷：适合于低中碳钢小型锻件与铝合金锻件。坑冷：适合于低合金钢及大截面锻件。炉冷：适合于高合金钢及大锻件。三、常用合金的锻造性一般规律是：具有细小的晶粒、单相组织、面心立方结构的合金具有好的

3、锻造性。低碳钢、低合金钢及铝合金锻造性好，高合金钢的锻造性差，铸铁不能锻造。,9-3自由锻造,一、概述1、自由锻的概念将加热后的坯料放在铁砧上，在压力或冲击力的作用下使其自由变形获得锻件的方法。2、自由锻的分类手工自由锻和机器自由锻。3、自由锻的特点坯料的变形不受模具限制，设备和工具的通用性大，锻件的重量不受限制，是生产大型锻件的唯一方法。但是，生产率低，锻件精度低，加工余量大，只适合于单件小批量生产形状简单件。,二、自由锻设备,1、空气锤利用电机作动力，结构小，打击速度快，以落下部分质量为设备的吨位，只适合于小件的锻造。651000Kg。2、蒸汽-空气锤以69个大气压的蒸汽或压缩空气为动力。

4、适合于中型锻件的锻造。3、水压机利用水泵产生的高压水作动力。具有行程大，变形速度慢，工件变形均匀等优点，并且产生的是静压力，可制成大吨位的设备，适合于锻造大型锻件。缺点是结构大，供水与操作系统复杂。,三、自由锻的基本工序,镦粗、拔长、冲孔、扭转、切割等。,四、自由锻件的结构工艺性,1、避免长轴锥体结构2、避免圆柱与圆柱面相交的相贯线结构3、避免筋板与凸台结构4、形状复杂的零件可用锻焊结合方法,五、自由锻工艺规程,1、绘制锻件图（加工余量、锻件公差、余块）2、计算坯料质量和尺寸3、选择自由锻工序4、选择锻造设备5、确定锻造温度范围,9-4模型锻造,一、概述1、模锻的概念将加热后的坯料放在锻模模膛

5、内受压变形获得锻件的方法。2、模锻的分类锤上模锻和其它设备上模锻（曲柄压力机、摩擦压力机、平锻机等）3、模锻的特点生产率高，锻件形状可以较复杂，锻件尺寸精确，加工余量小，机械性能好。但是，锻模受较大的冲击力和热疲劳应力，需要专用模具钢，模具成本高，只适合于大批量生产中小件。,二、锤上模锻,1、模锻设备蒸汽-空气锤（与自由锻的蒸汽-空气锤结构上有三点不同）与其它模锻设备相比，模锻锤的打击速度快（68m/s)行程不固定，可在一副锻模的不同模膛完成多种工序。缺点是：震动大，无顶出装置，只适合于高度较小的锻件及精度要求不高的锻件的锻造。2、锻模1）单槽锻模2）多槽锻模,3、模锻工艺规程的制订,1）绘制

6、锻件图（选择分模面、加工余量和模锻公差、连皮、模锻斜度和圆角半径）2）计算坯料质量和尺寸3）选择模锻工序4）选择锻造设备5）确定锻造温度范围,4、模锻件的结构工艺性,1）模锻件应有一个合理的分模面。2）形状力求简单、对称，避免薄壁、高筋和局部凸起结构。3）应尽量避免窄沟、深槽、深孔和多孔结构。,三、曲柄压力机上模锻,1、与锤上模锻相比其特点：1）滑块行程固定，机身结构刚性大，导轨的导向精度高。2）设有上下顶出装置，可自动脱模，故锻件的模锻斜度小。3）变形是在滑块的一次行程中完成，变形比较均匀，力学性能均匀一致。4）对坯料产生的是静压力，这对变形速度敏感的低塑性材料的成型更有利。5）生产率高，无

7、冲击和震动，故劳动条件好。但设备复杂，造价高，需要其它辅助设备。因此主要用于具有现代化辅助设备的大厂模锻件的大批量生产。,四、胎模锻,是介于自由锻与锤上模锻之间的一种锻造方法，兼有两者的特点，一般先用自由锻方法使坯料预成形，然后放在胎模中终锻成型。胎模结构有：1、摔子：用于回转体锻件的锻造。2、扣模：用于非回转体锻件的锻造。3、套筒模：用于以镦粗为主要成型锻件的锻造。4、合模：用于形状复杂的非回转体锻件的锻造。,9-5 冲压,一、概述1、冲压的概念冲压是利用冲模对板料施加压力，使其产生分离或变形，从而获得一定的形状、尺寸的零件的加工方法。冲压通常是在常温下进行，又叫冷冲压。2、冲压件的特点重量

8、轻，强度和刚性好，精度高，具有互换性，易实现机械化、自动化生产，生产率高。3、冲压所用材料应具有足够的塑性。,二、冲压的基本工序,1、分离工序利用冲模使板料分离的工序。包括剪切、冲孔、落料等。剪切：使板料沿不封闭的轮廓分离。冲孔、落料：使板料沿不封闭的轮廓分离。如果落下去的是零件，周边是废料为落料，反之为冲孔。,分离变形过程及影响分离质量的因素,弹性变形、塑性变形、断裂三个阶段。凸模与凹模之间的间隙是影响分离质量的重要因素。过大或过小都将使上下裂纹不重合，毛刺增大。除此之外，板料的厚度、材质及刃口的锋利程度都有影响。,2、变形工序,使板料的一部分相对于另一部分产生位移的工序。如弯曲、拉深、翻边

9、、旋压、成形等工序。1）、弯曲板料的一部分相对于另一部分弯曲成一定角度的工序。影响最小弯曲半径的因素有材料的塑性、纤维方向和表面质量等。2）、拉深在外力作用下，使板料成形为空心件而厚度基本不变的加工方法。拉深系数m=d/D(d-筒径，D-坯料直径）影响拉深系数的因素：材料的塑性，坯料的相对厚度，凸凹模的圆角半径，单边间隙，润滑条件等。,3、冲压件的结构工艺性,冲裁件：1）外形使排样时废料少，以提高材料的利用率。2）冲孔件力求简单、对称，尽可能采用规则形状。3）避免长槽与细长悬臂结构，孔与孔、孔与边缘的距离不小于板厚。4）圆孔直径大于板厚，方孔的边长大于0.9板厚，外缘凸出或凹进尺寸大于1.5板厚。,拉深件：,1）外形力求简单、对称。2）尽量避免深度过大。3）拉深件圆角半径应尽量大，以利于成形和减少拉深次数。对复杂结构可采用冲焊结合。,锻压一章小结,锻压也是获得零件毛坯的主要方法之一。与铸造所不同的是，锻压是利用材料具有塑性的原理，在固态下使材料产生塑性变形而获得锻压件。由于固态下金属的变形难度较大，所以，锻压不能生产形状非常复杂，尤其是内腔很复杂的零件。但是同样的材料锻压件的机械性能比铸件好，所以，锻造主要生产承受重大载荷的重要零件，如轴类、重要的齿轮类等。,