第3章---金属塑性成形工艺.pdf

第三章金属塑性成形工艺制造工艺基础本章提纲3.1 塑性成形概述3.2 塑性成形理论基础3.3 体积成形工艺3.4 薄板成形工艺3.5 先进塑性成形技术1、定义利用金属所利用金属所具有的具有的塑性能力塑性能力，在外力作用下通过，在外力作用下通过塑性变塑性变形获得形获得具有一定形状、尺寸具有一定形状、尺寸和性能零件和性能零件或毛坯的加工方法。或毛坯的加工方法。自由锻模锻冲压挤压轧制拉拔3.1 塑性成形概述3.1 塑性成形概述2、塑性成形的特点1 1）能改善金属的组织，提高金属的能改善金属的组织，提高金属的力学性能力学性能。塑性加工塑性加工能能消消除铸锭内部缩孔除铸锭内部缩孔和和树枝晶等树枝晶等缺陷缺陷，产生细小的产生细小的再结晶，再结晶，得得到致密的金属组织，从而提高金属的到致密的金属组织，从而提高金属的力学性能力学性能。2 2）可提高材料的利用率）可提高材料的利用率。塑性成形塑性成形时使时使金属改变金属改变形状，使其形状，使其体积重新分配，而不需要切除金属，因而材料利用率高。体积重新分配，而不需要切除金属，因而材料利用率高。3 3）具有较高的生产率）具有较高的生产率。塑性塑性成形加工一般是利用压力机和模成形加工一般是利用压力机和模具进行成形加工的，生产效率高。具进行成形加工的，生产效率高。4 4）可获得精度较高的毛坯或零件）可获得精度较高的毛坯或零件。塑性加工塑性加工时，坯料经过塑时，坯料经过塑性变形可获得较高的精度性变形可获得较高的精度。3.2 塑性成形理论基础1、塑性成形基本规律1)1)体积体积不变原则不变原则金属塑性变形前的体积等于塑性变形后的体积。弹性恢复和内部空隙消失被忽略2)2)最小最小阻力定律阻力定律变形过程中，某金属质点有几种流动方向的可能时，它将沿阻力最小的方向流动。根据这一定律，可指导工艺设计。镦粗前镦粗后3.2 塑性成形理论基础1、塑性成形基本规律3)3)临界切应力定律临界切应力定律晶体滑移的驱动力是外力在滑移系上的分切应力只有当滑移系上分切应力达到一定值时，该滑移系才能开动产塑性变形。4)4)塑性变形时伴随有弹性变形的定律塑性变形时伴随有弹性变形的定律变形金属是由弹性变形和塑性变形所组成。当卸载后，弹性变形部分消失，总应变量减小金属拉伸变形曲线3.2 塑性成形理论基础2、塑性变形对组织和性能的影响1 1）塑性变形可使金属强化（加工硬化），具有加工硬化的）塑性变形可使金属强化（加工硬化），具有加工硬化的组织在一定温度下将发生恢复和再结晶，使材料软化。组织在一定温度下将发生恢复和再结晶，使材料软化。2 2）热塑性变形可以改善铸态组织）热塑性变形可以改善铸态组织破碎树枝状组织，焊破碎树枝状组织，焊合内部孔隙，在主伸长变形方向形成金属纤维组织。合内部孔隙，在主伸长变形方向形成金属纤维组织。3 3）塑性变形对固态相变有影响）塑性变形对固态相变有影响，影响，影响金属的组织和性能。金属的组织和性能。4 4）塑性变形通常是不均匀的，它对金属组织和性能的影响）塑性变形通常是不均匀的，它对金属组织和性能的影响具有双重性具有双重性。3.2 塑性成形理论基础3、锻造比锻造锻造可以改善铸态金属组织结构和性能，改善的程度取可以改善铸态金属组织结构和性能，改善的程度取决于塑性变形决于塑性变形度度，采用锻造比表示。，采用锻造比表示。FFY/0拔0墩/FFYF0坯料锻前的横截面积；F0坯料锻后的横截面积。镦粗锻造比镦粗锻造比拔长锻造比拔长锻造比它它的的选择选择应根据金属材料的种类和锻件尺寸及所需性应根据金属材料的种类和锻件尺寸及所需性能、锻造工序等多方面因素能、锻造工序等多方面因素进行选择进行选择。3.2 塑性成形理论基础4、金属的锻造性能金属金属的锻造性能是指金属经受锻造成形的能力，通常用的锻造性能是指金属经受锻造成形的能力，通常用塑性与变形抗力来评价。金属的塑性越高，变形抗力越低，塑性与变形抗力来评价。金属的塑性越高，变形抗力越低，则其锻造性能越好，越有利于加工成形。则其锻造性能越好，越有利于加工成形。1 1）化学成分）化学成分影响影响。通常通常，纯金属的锻造性能比合金好，低碳，纯金属的锻造性能比合金好，低碳钢锻造性能优于高碳钢，碳钢锻造性能优于合金钢，低合钢锻造性能优于高碳钢，碳钢锻造性能优于合金钢，低合金钢锻造性能优于高合金钢。金钢锻造性能优于高合金钢。2 2）金属组织金属组织影响影响。单相固溶体合金比多相合金具有更好的塑单相固溶体合金比多相合金具有更好的塑性和锻造性能。第二相的性能、数量、形状、分布等对多性和锻造性能。第二相的性能、数量、形状、分布等对多相合金的锻造性能有重要作用相合金的锻造性能有重要作用。3.2 塑性成形理论基础4、金属的锻造性能3 3）变形应力状态变形应力状态影响影响。压应力使金属密实，防止或减少裂压应力使金属密实，防止或减少裂纹产生，阻止或减小晶间变形，提高纹产生，阻止或减小晶间变形，提高塑性塑性。应力应力数目越数目越多，塑性越好，金属塑性变形越多，塑性越好，金属塑性变形越容易容易；拉应力使金属内拉应力使金属内部微孔及微裂纹处产生应力集中，使其扩展，促使晶间部微孔及微裂纹处产生应力集中，使其扩展，促使晶间变形，加速晶界破坏，塑性变形，加速晶界破坏，塑性下降下降。拉应力数目越拉应力数目越多，塑多，塑性越差性越差。挤压拉拔自由锻V形砧圆形砧3.2 塑性成形理论基础4、金属的锻造性能4 4）变形温度）变形温度。变形温度低，金属塑性差，变形抗力大，锻变形温度低，金属塑性差，变形抗力大，锻造性能造性能差。高温变形，差。高温变形，动态再结晶可随时消除冷变形强动态再结晶可随时消除冷变形强化效应，使变形抗力减少，有利于化效应，使变形抗力减少，有利于塑性变形。塑性变形。速率对塑性及变形抗力的影响5 5）变）变形形速率速率。速率速率增大，再结晶增大，再结晶不能及时克服加工硬化不能及时克服加工硬化，塑性，塑性下降，变形抗力上升，可锻性下降，变形抗力上升，可锻性下降；速率增大下降；速率增大，变形能转化，变形能转化为热能为热能，热效应明显，热效应明显，可锻性，可锻性上升上升。3.3 体积成形锻造工艺将将金属坯料放在上、下砧铁或锻模之间，使之受到冲击金属坯料放在上、下砧铁或锻模之间，使之受到冲击力或压力而变形的加工方法叫锻造力或压力而变形的加工方法叫锻造。可以可以分为自由锻造和模型锻造两种类型。分为自由锻造和模型锻造两种类型。自由锻自由锻：利用压力利用压力，使金属，使金属在上、下砧铁之间，产生在上、下砧铁之间，产生塑性变塑性变形一形一种加工方法。种加工方法。模锻：模锻：利用锻利用锻模，使金属坯模，使金属坯料在模膛内受压产生料在模膛内受压产生塑性变形的塑性变形的加工加工方法。方法。3.3 体积成形自由锻1、基本工序3.3 体积成形自由锻1、基本工序1 1）镦粗）镦粗使坯料高度减小、横截面积增大的使坯料高度减小、横截面积增大的工序工序，是是最常用工序最常用工序，适用于盘适用于盘套套类锻件。类锻件。2 2）拔长）拔长使使坯料横截面积减小、长度增加的坯料横截面积减小、长度增加的工序，适用于轴工序，适用于轴类锻件。类锻件。3 3）冲孔冲孔在坯料上冲出通孔或盲孔的工序。在坯料上冲出通孔或盲孔的工序。对圆环类对圆环类锻件锻件。实际生产中最常用的是镦粗、拔长、冲孔实际生产中最常用的是镦粗、拔长、冲孔3 3个基本个基本工序工序。3.3 体积成形自由锻2、自由锻工序选择3.3 体积成形自由锻2、自由锻工序选择类别图例变形工序方案实例1盘类锻件镦粗或局部镦粗冲孔法兰、齿轮叶轮、模块等2轴类锻件拔长-压肩-墩台阶镦粗-拔长传动轴、齿轮轴、连杆3筒类件镦粗拔长心轴拔长圆筒、套、空心轴4环类件镦粗冲孔心轴上扩孔圆环、齿圈、法兰等5曲轴类锻件拔长错移锻台阶扭转各种曲轴、偏心轴6弯曲类锻件同轴类工序弯曲吊钩、弯接头等序号工序名称简图备注1压肩压肩长度55是根据压盖下部圆筒形的体积计算确定的2拔长一端为便于下一步放入漏盘，故拔长至1203局部镦粗考虑到冲孔和锻出凸肩时，锻件高度还会缩小，故镦粗高度为854冲孔为防止冲孔时130外径胀大，漏盘不取下5锻出凸肩3.3 体积成形自由锻3、自由锻工艺规程实例表3-5 压盖自由锻工艺3.3 体积成形自由锻4、锻件结构工艺性工艺要求合理结构不合理结构圆锥体的锻造需用专门工具，锻造比较困难，因此锻件上应尽量避免锥体或斜面结构。圆柱体与圆柱体交接处锻造很困难，应改为平面与圆柱体交接。避免椭圆形、工字形或其他非规则形状截面及非规则外形。3.3 体积成形自由锻4、锻件结构工艺性工艺要求合理结构不合理结构加强筋和表面凸台等结构是难以用自由锻造方法获得的，应避免加强筋和凸台等结构。横截面有急剧变化或形状复杂的锻件，应设计成为由简单件构成的组合体。3.3 体积成形模锻锤锤上模锻所用设备有蒸汽上模锻所用设备有蒸汽-空气模锻锤、无砧座锤、高速空气模锻锤、无砧座锤、高速锤等，其中用得最多的是蒸汽锤等，其中用得最多的是蒸汽-空气模空气模锻锤锻锤。蒸汽-空气模锻锤1-锤头 2-上模 3-下模 4-踏杆5-砧座 6-锤身 7-操纵机构模锻按使用设备模锻按使用设备不同分为锤上模锻不同分为锤上模锻、热模锻压力机上模锻、平锻机上模、热模锻压力机上模锻、平锻机上模锻和螺旋压力机上模锻等。锻和螺旋压力机上模锻等。3.3 体积成形模锻1、锻模结构锻模模锻模模膛分为制坯模膛和模锻模膛两大类膛分为制坯模膛和模锻模膛两大类。制制坯模膛的作用是使坯料预变形而达到合理分配，使坯模膛的作用是使坯料预变形而达到合理分配，使其形状基本接近锻件形状，以便更好地充满模锻模膛其形状基本接近锻件形状，以便更好地充满模锻模膛。模锻模锻模膛的作用是使坯料变形到锻件所要求的形状和模膛的作用是使坯料变形到锻件所要求的形状和尺寸。对于形状尺寸。对于形状复杂锻件，分为复杂锻件，分为预锻模膛和终锻模膛预锻模膛和终锻模膛。锤上模锻的模具结构简图1-紧固楔铁 2-锤头 3-上模 4-飞边槽 5-下模6-模垫 7-紧固楔铁8-分模面 9-模膛3.3 体积成形模锻1、锻模结构弯曲连杆的锻模及锻造过程3.3 体积成形模锻2、模锻工艺规程设计模锻件图1 1）选择分模面选择分模面分模面即上下锻模在模锻件上的分分模面即上下锻模在模锻件上的分界面。界面。选择原则图例合理不合理（1）锻件能从模膛中顺利取出（2）易保证金属充满模膛，应选在锻件最大截面处，使模膛最浅（3）分模面应为一平面，以简化锻模制造（4）上下模膛轮廓相同，以便于及时发现错模3.3 体积成形模锻2 2）确定加工确定加工余量余量模锻时金属坯料是在模膛中成形的，因模锻时金属坯料是在模膛中成形的，因此模锻件的尺寸较准确，其加工余量和公差比自由锻件此模锻件的尺寸较准确，其加工余量和公差比自由锻件小得多。加工余量一般取为小得多。加工余量一般取为1 1-4mm4mm。3 3）确定加工确定加工余量余量模锻件上垂直于分模模锻件上垂直于分模面的表面要有一定的斜度，以利于锻面的表面要有一定的斜度，以利于锻件从模膛中取出件从模膛中取出，其值约为其值约为3 3-1515，内斜度应比相应的外斜度大一级。内斜度应比相应的外斜度大一级。2、模锻工艺规程设计模锻件图3.3 体积成形模锻4 4）确定）确定模锻圆角模锻圆角半径半径锻件锻件上所有面与上所有面与面相交处，都必须采用圆角面相交处，都必须采用圆角过渡过渡，以以利于金属流动，利于金属流动，防止开裂防止开裂等发生。等发生。5 5）冲孔连冲孔连皮皮锤锤上模锻不能直接锻出通上模锻不能直接锻出通孔，孔内留有一定厚度的金属层，称孔，孔内留有一定厚度的金属层，称为冲孔连为冲孔连皮皮，锻锻后在压力机上冲除后在压力机上冲除。2、模锻工艺规程设计模锻件图3.3 体积成形模锻2、模锻工艺规程设计模锻件图3.3 体积成形模锻2、模锻工艺规程确定坯料尺寸按照体积不变原则，模锻件坯料的按照体积不变原则，模锻件坯料的体积体积：)1)(连飞锻坯KVVVVV V锻锻锻锻为锻件的体积为锻件的体积；V V飞飞飞飞边体积，可按飞边槽容积的边体积，可按飞边槽容积的1/21/2计算计算；V V连连冲孔冲孔连皮的体积连皮的体积；K K烧烧损系数，一般取损系数，一般取2%2%3.53.5%。3.3 体积成形模锻2、模锻工艺规程确定变形工步锻件分类变形工步示例主要变形工步短轴类原毛坯镦粗终锻镦粗（预锻）终锻长轴类直轴类原毛坯拔长滚压预锻终锻拔长滚压预锻终锻弯轴类原毛坯拔长弯曲终锻拔长滚压弯曲（预锻）终锻枝芽类原毛坯滚压成形终锻拔长滚压成形（预锻）终锻3.3 体积成形模锻2、模锻工艺规程确定锻造温度始锻温度始锻温度：允许加热到的最大温度。终锻温度：终锻温度：停止锻造时的温度。温度降低，塑性下降。变形困难，易锻碎0.020.771.52.11 C%80091212501538液相线液相线固相线固相线温度温度/CAEPSKLL+AAA+FA+Fe C3F+P PFe C +PG3始锻温度始锻温度终锻温度终锻温度3.3 体积成形模锻2、模锻工艺规程锻后处理1 1）切）切边冲孔边冲孔锻件锻件一般带有飞边和连皮，需要在压力机上一般带有飞边和连皮，需要在压力机上用专用的切边模和冲孔模用专用的切边模和冲孔模切除切除；2 2）校正校正 在切边冲孔及其他工序中在切边冲孔及其他工序中都可能引起锻件都可能引起锻件变形变形；切边及冲孔校正3 3）精精压压对于精度和表面质量要对于精度和表面质量要求高的锻件求高的锻件，还要，还要进行精进行精压压。3.3 体积成形模锻3、模锻件结构工艺性1 1）模锻件应具有合理分模面以保证锻件易从锻模中取出，）模锻件应具有合理分模面以保证锻件易从锻模中取出，且余块最少，锻模制造方便。且余块最少，锻模制造方便。2 2）锻件上与分模面垂直的表面，应设计有模锻斜度。非加）锻件上与分模面垂直的表面，应设计有模锻斜度。非加工表面所形成的交角都应按模锻圆角设计。工表面所形成的交角都应按模锻圆角设计。3 3）零件外形力求简单，平直和对称，尤其应避免零件截面）零件外形力求简单，平直和对称，尤其应避免零件截面间尺寸差别过大，或具有薄壁、高筋、凸起等结构，以间尺寸差别过大，或具有薄壁、高筋、凸起等结构，以利于金属充满模膛和减少工序利于金属充满模膛和减少工序。3.3 体积成形挤压对对挤压模具中的金属锭坯施加强大的压力作用，使其发挤压模具中的金属锭坯施加强大的压力作用，使其发生塑性变形，从挤压模具的模口中流出，或充满凸、凹模型生塑性变形，从挤压模具的模口中流出，或充满凸、凹模型腔，从而获得所需形状与尺寸制品的塑性成形方法腔，从而获得所需形状与尺寸制品的塑性成形方法。分为：正挤压，反挤压，复合挤压和径向挤压。分为：正挤压，反挤压，复合挤压和径向挤压。正挤压反挤压复合挤压径向挤压3.3 体积成形辊锻使使坯料通过装有扇形模块的一对相对旋转的轧辊，受坯料通过装有扇形模块的一对相对旋转的轧辊，受压产生塑性变形，从而获得所需压产生塑性变形，从而获得所需形状锻件形状锻件或锻或锻坯的坯的锻造工锻造工艺艺方法方法。1-上轧辊2-扇形模块3-下轧辊4-坯料3.3 体积成形横轧轧辊轧辊轴线与坯料轴线互相平行的轧制方法，如辗环轧轴线与坯料轴线互相平行的轧制方法，如辗环轧制制、斜斜轧等轧等。辗环轧制示意图1-驱动辊 2-芯辊 3-坯料 4-导向棍 5-信号辊辗辗环轧环轧制制：用来用来扩大环形坯料的内、外直径，获得各扩大环形坯料的内、外直径，获得各种环状零件的轧制方法种环状零件的轧制方法斜轧斜轧：两两个带有螺旋槽的轧辊相互倾斜配置，轧辊轴个带有螺旋槽的轧辊相互倾斜配置，轧辊轴线与坯料轴线相交成一定角度，以相同方向旋转。线与坯料轴线相交成一定角度，以相同方向旋转。螺旋斜轧钢球1-上轧辊 2-棒料 3-下轧辊 4-芯头3.4 薄板成形工艺冲压冲压冲压加工是金属塑性成形加工的基本方法之一。它是加工是金属塑性成形加工的基本方法之一。它是通过装在压力机上的模具对板料施加压力，使之产生分离通过装在压力机上的模具对板料施加压力，使之产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件或毛坯的或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件或毛坯的加工方法。加工方法。冲压的特点1 1）可）可加工出复杂零件，废料较少加工出复杂零件，废料较少2 2）产品）产品具有足够的精度和较低的表面粗糙度，互换性好具有足够的精度和较低的表面粗糙度，互换性好3 3）能）能获得质量轻、强度和刚度较高的零件获得质量轻、强度和刚度较高的零件4 4）操作）操作简单、便于机械自动化、生产率高，产品成本简单、便于机械自动化、生产率高，产品成本低低5 5）冲压模具结构较复杂，加工精度要求高，制造费用大，冲压模具结构较复杂，加工精度要求高，制造费用大，因此板料冲压适用于大因此板料冲压适用于大批量生产批量生产3.4 薄板成形工艺冲压1 基本工序1 1）分离）分离工序工序使使冲压件与板料冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离的工沿一定的轮廓线相互分离的工序，包括序，包括:冲裁冲裁(落料与冲孔）。落料与冲孔）。2 2）成形）成形工序工序除除分离工序外，分离工序外，使坯料塑性变形，获得所需要使坯料塑性变形，获得所需要形状、尺寸的制件的冲压工序。形状、尺寸的制件的冲压工序。包括包括:弯曲、拉深和胀形。弯曲、拉深和胀形。板板料冲压的基本工序很多，一般可分为两大类：分离料冲压的基本工序很多，一般可分为两大类：分离工序和成型工序工序和成型工序3.4 薄板成形工艺冲压2.1 落料与冲孔落落料及冲孔统称为料及冲孔统称为冲裁。冲裁是使坯料按冲裁。冲裁是使坯料按封闭轮廓分离的工序封闭轮廓分离的工序。落料与冲孔（a）落料；（b）冲孔板料冲裁变形阶段1 1）板料冲裁的变形阶段）板料冲裁的变形阶段弹性弹性变形变形阶段阶段塑性变形阶段塑性变形阶段断裂分离阶段断裂分离阶段3.4 薄板成形工艺冲压2 2）冲裁）冲裁件件质量质量主要主要是指切断面质量、表面质量、形状误是指切断面质量、表面质量、形状误差和尺寸精度差和尺寸精度。冲裁件切断面可明显分为。冲裁件切断面可明显分为4 4个部分：光亮带个部分：光亮带、断裂带、圆角、毛刺。、断裂带、圆角、毛刺。冲裁截面的特征3 3）凸凹模间隙）凸凹模间隙凸凹凸凹模间隙不仅严重影模间隙不仅严重影响冲裁件的断面质量，也影响着模具寿命响冲裁件的断面质量，也影响着模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。寸精度。冲裁间隙对断面质量的影响3.4 薄板成形工艺冲压2 2）冲裁件排样）冲裁件排样排排样是指落料件在条料、带料或板料上合样是指落料件在条料、带料或板料上合理布置的方法。理布置的方法。3.4 薄板成形工艺冲压2.2 修整修整修整是利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属是利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属，以切掉冲裁件上的剪裂带和毛刺，获得平直而光洁的断面，以切掉冲裁件上的剪裂带和毛刺，获得平直而光洁的断面，从而提高冲裁件的尺寸精度（，从而提高冲裁件的尺寸精度（IT6IT6IT7IT7），降低表面粗糙），降低表面粗糙度值（度值（Ra0.8Ra0.80.4m0.4m）。）。2.3 切断切断切断是指用剪刃或冲模将板料沿不封闭轮廓进行分离是指用剪刃或冲模将板料沿不封闭轮廓进行分离的工序。的工序。修整工序简图3.4 薄板成形工艺冲压3 成形工序拉深特点1 1）变形区变形区是板料的凸缘部分是板料的凸缘部分，其他部分是传力区，凸缘变，其他部分是传力区，凸缘变形区材料发生了塑性变形，并形区材料发生了塑性变形，并不断被拉入凹模内形成筒形拉不断被拉入凹模内形成筒形拉深件深件。2 2）板料变形在切向压应力和）板料变形在切向压应力和径向拉应力的作用下，产生切径向拉应力的作用下，产生切向压缩和径向伸长的变形向压缩和径向伸长的变形。3 3）拉深时金属材料产生很大）拉深时金属材料产生很大的塑性流动，板料直径越大，的塑性流动，板料直径越大，拉深后筒形直径越小，其变形拉深后筒形直径越小，其变形程度就越大。程度就越大。拉深件的网格变化拉深件壁厚和硬度变化3.4 薄板成形工艺冲压3 成形工序拉深系数拉拉深系数深系数m m是指拉深后拉深件圆筒部分的直径与拉深前是指拉深后拉深件圆筒部分的直径与拉深前毛坯（或半成品）的直径之比毛坯（或半成品）的直径之比。拉拉深系数深系数m=d/Dm=d/D：d d 拉深后的工件直径，拉深后的工件直径，mmmm；D D拉深前坯料直径，拉深前坯料直径，mmmm。极限拉伸系数：保证危险面不被拉裂的拉深系数的最小值极限拉伸系数：保证危险面不被拉裂的拉深系数的最小值3.4 薄板成形工艺冲压3 成形工序拉深影响因素1 1）凸凸、凹模的圆角凹模的圆角半径半径 拉拉深模的工作部分不能是锋利的刃深模的工作部分不能是锋利的刃口口，必须做成一定的圆角必须做成一定的圆角。2 2）凸、凹模）凸、凹模间隙间隙拉拉深模的凸、凹模间隙远比冲裁模的深模的凸、凹模间隙远比冲裁模的大大。间隙过小，模具与拉深件间的摩擦力增大，易拉穿工件和擦间隙过小，模具与拉深件间的摩擦力增大，易拉穿工件和擦伤工件表面，且降低模具寿命。间隙过大，又容易使拉深件起伤工件表面，且降低模具寿命。间隙过大，又容易使拉深件起皱，影响拉深件的尺寸精度。皱，影响拉深件的尺寸精度。3 3）拉深系数拉深系数4 4）润滑润滑 为了为了减少摩擦、降低拉深件壁部的拉应力和减小模减少摩擦、降低拉深件壁部的拉应力和减小模具的磨损，拉深时通常要加润滑剂或对坯料进行表面处理。具的磨损，拉深时通常要加润滑剂或对坯料进行表面处理。3.4 薄板成形工艺冲压3 成形工序弯曲弯曲弯曲是将坯料弯成具有一定角度和曲率的变形工序是将坯料弯成具有一定角度和曲率的变形工序。弯曲弯曲过程中过程中，板料弯曲部分的内侧受压缩板料弯曲部分的内侧受压缩，外层受拉伸外层受拉伸。当外侧的当外侧的拉应力超过板料的抗拉强度时拉应力超过板料的抗拉强度时，即会造成金属破裂即会造成金属破裂。板料越厚板料越厚，内弯曲半径内弯曲半径r r越小越小，拉应力就越大拉应力就越大，越容易弯裂越容易弯裂。因此因此，将将内弯曲半径与坯料厚度的比值内弯曲半径与坯料厚度的比值r/tr/t定义为相对弯曲半径定义为相对弯曲半径，来表来表示弯曲变形程度示弯曲变形程度。弯曲时的纤维方向弯曲过程中金属变形简图3.4 薄板成形工艺冲压3 成形工序翻边翻边是将毛坯或半成品的外边缘或孔边缘沿一定的曲率翻成翻边是将毛坯或半成品的外边缘或孔边缘沿一定的曲率翻成竖立的边缘的冲压方法竖立的边缘的冲压方法，用翻边方法可以加工形状较为复杂且用翻边方法可以加工形状较为复杂且有良好刚度的立体零件有良好刚度的立体零件翻边工艺ddK/00翻边系数翻边系数K K0 0：d d0 0为为翻边前的孔径尺寸；翻边前的孔径尺寸；d d为为翻边后的内孔尺寸翻边后的内孔尺寸3.4 薄板成形工艺冲压3 成形工序胀形胀形胀形主要用于板料的局主要用于板料的局部部胀大。与其胀大。与其他冲压成形他冲压成形工序的主要不同之处是，工序的主要不同之处是，胀形时变形区在板面方向胀形时变形区在板面方向呈双向拉应力状态，在板呈双向拉应力状态，在板厚方向上是减薄，即厚度厚方向上是减薄，即厚度减薄、表面积增加。减薄、表面积增加。3 成形工序缩口用软凸模胀形缩缩口是将管坯或预先拉口是将管坯或预先拉深好的圆筒形件通过缩口深好的圆筒形件通过缩口模将其口部直径缩小的一模将其口部直径缩小的一种成形方法种成形方法缩口成形3.4 薄板成形工艺冲压4 冲压工艺设计1 1）冲压工艺方案冲压工艺方案选择冲压基本工序的选择冲压基本工序的依据：依据：（1 1）剪裁和冲裁剪裁和冲裁剪裁和冲裁都能实现板料的分离剪裁和冲裁都能实现板料的分离。（2 2）弯曲弯曲对于各种弯曲件对于各种弯曲件，在小批生产中常采用手工工在小批生产中常采用手工工具打弯具打弯，对于窄长的大型件对于窄长的大型件，可用折弯机压弯可用折弯机压弯。（3 3）拉深拉深对于各类空心件对于各类空心件，多采用拉深模进行一次或多多采用拉深模进行一次或多次拉深成形次拉深成形，最后用修边工序达到高度要求最后用修边工序达到高度要求。确定冲压确定冲压工序工序：（1 1）确定确定冷冲压工序冷冲压工序（2 2）工序工序数目与工序合并数目与工序合并（3 3）确定模具类型和结构形式确定模具类型和结构形式（4 4）选择冲压设备选择冲压设备3.5 先进塑性成形技术精密模锻在在模锻设备上锻造出形状复杂、高精度锻件的模锻工模锻设备上锻造出形状复杂、高精度锻件的模锻工艺艺，成形温度成形温度介于冷锻和热锻温度范围内，其成形特性方介于冷锻和热锻温度范围内，其成形特性方面有别于冷锻成形和热锻面有别于冷锻成形和热锻。一般工艺过程：一般工艺过程：先将原始坯料用普通模锻工艺制成中先将原始坯料用普通模锻工艺制成中间坯料，然后对中间坯料进行严格清理，除去氧化皮和缺间坯料，然后对中间坯料进行严格清理，除去氧化皮和缺陷，最后在无氧化或少氧化气氛中加热，再进行精锻。陷，最后在无氧化或少氧化气氛中加热，再进行精锻。主要应用：主要应用：1 1）取代）取代粗切削加工工序粗切削加工工序，直接精，直接精确确加工加工出出齿轮齿轮坯坯等密锻件等密锻件。2 2）通过）通过精锻精锻可可获得获得成品零件。成品零件。差速齿轮锻件图3.5 先进塑性成形技术等温模锻金属在金属在适当高温和应力下，适当高温和应力下，经过保温经过保温发生蠕变，或发生蠕变，或利利用用金属金属的超塑性的超塑性特征特征，来实现薄壁、高肋、形状复杂或难来实现薄壁、高肋、形状复杂或难变形金属的变形金属的成形成形。主要应用：主要应用：1 1）适合于难适合于难变形材料，例如高变形材料，例如高温合金、温合金、钛合金等钛合金等，并且已，并且已经成为这些难变形材料的主经成为这些难变形材料的主要成形方法要成形方法。2 2）等温等温模锻也适合锻造成形形模锻也适合锻造成形形状复杂、窄肋、薄膜制品的状复杂、窄肋、薄膜制品的零件零件。等温模锻模具示意图1-锻件 2-上模块 3-上模感应器 4-下模块 5-顶料杆 6-中间垫板 7-基板8-壳体 9-绝缘体 10-感应器3.5 先进塑性成形技术超塑性成形金属金属在较低的在较低的应变速率应变速率、一定一定的变形温度（的变形温度（约熔点约熔点绝绝对温度的一半）和均匀的细晶粒度（晶粒平均直径为对温度的一半）和均匀的细晶粒度（晶粒平均直径为0.20.2-5m5m）条件下，相对延伸率超过）条件下，相对延伸率超过100%100%的塑性的塑性成形成形方法。方法。主要应用：广泛主要应用：广泛应用金属材料的塑性形成，如航空航应用金属材料的塑性形成，如航空航天用波纹管成形、机身隔热板等结构复杂零件天用波纹管成形、机身隔热板等结构复杂零件超塑性气压成形原理图1加热元件 2板料 3模具 4模框3.5 先进塑性成形技术高强度钢板热冲压以以钢板在红热状态下冲压成形，并同时在模具内成形钢板在红热状态下冲压成形，并同时在模具内成形结束保压阶段被冷却淬火为结束保压阶段被冷却淬火为特征特征的加工方法。的加工方法。主要应用：主要应用：以硼钢为主的先进高强度以硼钢为主的先进高强度钢板钢板，广泛用于广泛用于车身车身B B柱、柱、车门车门防撞梁、前后保险杠防撞梁、前后保险杠等等钣金钣金件件。加强板热成形过程a）板坯 b）加热奥氏体化 c）成形和模压淬火3.5 先进塑性成形技术管件液压成形用用管材作为原材管材作为原材，对管内，对管内腔腔施加施加液体压力及在轴向施液体压力及在轴向施加负荷作用，使其在给定模具型腔内发生塑性变形加负荷作用，使其在给定模具型腔内发生塑性变形，从而，从而得到得到所需形状零件的成形所需形状零件的成形技术技术。主要应用：可以主要应用：可以制造各种沿轴线变化的圆形、矩形或制造各种沿轴线变化的圆形、矩形或异型截面的管状零件，零件轴线可以是直的或弯曲异型截面的管状零件，零件轴线可以是直的或弯曲的的，如，如汽车上汽车上的的排气排气系统异型管件系统异型管件。管件液压成形工艺过程填充阶段成形阶段整形阶段END