精密成形(辊锻)ppt课件

精密成形与特种锻造工艺精密成形与特种锻造工艺主讲人:辛选荣精密成形与特种锻造工艺精密成形与特种锻造工艺 精密成形与特种锻造工艺主讲人:辛选荣精密成形与特种锻造工艺1 绪论 上册:迴转加工部分 1 辊锻工艺1-1辊锻工艺概述1-2辊锻机类型1-3辊锻变形基本原理1-4辊锻制坯型槽1-5成形辊锻 精密成形及其特种锻压技术 2 楔横轧工艺2-1楔横轧工艺概述2-2楔横轧机类型2-3楔横轧运动分析2-4楔横轧孔型设计 目录 绪论精密成形及其特种锻压技术 2 3 特种轧制3-1斜轧:麻花钻.丝杠.钢球3-2辗轧扩孔与精密辗扩3-3横向纵轧 4 旋压工艺 普通旋压 变薄旋压 复杂旋压 5 摆动輾压5-1摆动輾压概述 5-2摆动輾压工作原理5-3摆輾工艺的典型工序5-4摆輾工艺特点 3 特种轧制 4 旋压工艺 5 3 中册：特种成形技术特例 齿轮及花键成形工艺6-1齿轮轴冷打技术旋锻6-2花键轴纵轧技术6-3花键轴横轧技术6-4花键轴冷拔技术6-5花键轴冷挤技术6-6齿轮冷精锻技术 下册：特种工艺部分 7 精密模锻7-1精密模锻的概念7-2精密冷锻7-3精密热锻和精密温锻 中册：特种成形技术特例 下册：特种工艺部分48超塑性成形9 液态模锻与半固态成形10等温模锻11多向模锻12粉末锻造13电热镦锻14精密冲裁 15-1 旋转锻造的概念 15-2旋转锻造的工艺设计15-3旋转锻造的工具设计8超塑性成形15-1 旋转锻造的概念 5绪绪 论论 成形之前冠以“精密”二字目的是表示与普通成型工艺的区别，锻造工艺前冠以“特种”二字目的也是表示与普通锻造工艺的区别。特种锻造工艺是针对普通锻造工艺在下料、加热、锻造方面所存在的问题加以改进而形成的新工艺，它除了具有普通锻造工艺所具有的一些主要特点外，还有其自身的特殊性，这些特殊性概括起来有以下三个主要方面：1.变形力量小，可以在小设备上干大活。迴转加工部分就是利用迴转工具以连续的局部变形取代普通锻造工艺中的整体变形，从而使变形力降低几倍到几十倍，在小设备上干出大活。绪 论 成形之前冠以“精密”二字62.锻件精度高，加工余量小，节约金属。甚至完全取代常规的车铣刨磨等有屑加工,节约工时,像精密锻造、粉末锻造，以及等温模锻等常可以锻出复杂的高精度光洁度的锻件。甚至利用特种锻造工艺锻出常规切削机床所无法加工的零件，如异型盲孔、凸台等。3.工序简单，生产效率高，能满足零件的特殊要求 电热镦锻可以锻出长径比很大、用平锻聚料需聚很多次的大头细长杆类锻件。超塑成形和液态模锻等工艺也可大大简化普通锻造锻多次才能成形的锻件。2.锻件精度高，加工余量小，节约金属。7 以上三个方面是特种锻造工艺的主要特点，其他特点还有噪音低、振动小、劳保条件好等。锻造工艺不一定全部满足上述三个方面，满足其中之一的锻造工艺即可划入特种锻造的范畴。此外，以上三个方面决定了特种锻造工艺均适合于大批量生产而不适合于单件小批量生产，有些甚至是专门锻造某种或某类锻件的，专用性强，因此也常把特种锻造工艺称为专门锻造工艺。这些工艺都是处于不断发展中的新技术，其设备和工艺有待于完善，实际使用的需要承担一定的技术风险，有一定局限性。以上三个方面是特种锻造工艺的主要特点，其他特点还有8 特种锻造工艺所包含的内容很多，本课程旨在让同学们了解特种锻造的原理、工艺特点、发展状况，以开阔同学们的视野，而不是为了专门研究掌握某种锻造工艺。因此，本课程是以原理、工艺过程及其特点的叙述为主，除一些常用的工艺外，一般对具体的工艺参数不作深入细致的讲解。9 上册：迴转加工部分1-1 概述 辊锻-通过一对装有扇形模块的旋转锻辊上的型槽作用，使坯料产生塑性变形，从而获得所需的锻件或锻坯。1 辊锻 上册：迴转加工部分1-1 概述1 辊锻101.辊锻工艺特点 （1）连续静压，小设备上干大活 （2）生产率高，对厂房、地基要求低 （3）劳动条件好,易于实现机械化、自动化 局限性：适用于长轴类和板片类锻件2.辊锻的分类和应用 （1）制坯辊锻：相当于模锻前的拔长、滚挤制坯 1.辊锻工艺特点11（2）成形辊锻：1）直接终成形 有毛边（切）无毛边 2)基本成形 辊后整形（变形程度高于模锻中的预锻）3）一部分形状直接辊锻成形，而另外一部分采用模锻或 其它工艺成形 另外还分冷辊和热辊两种 较直（2）成形辊锻：较直1212 辊锻机的类型1.悬臂式 操作方便 2.双支承式 冷辊 制坯 热辊 3.复合式 同时有悬臂和双支承两种 可布置较多的形槽12 辊锻机的类型1.悬臂式 操作方便 1313 辊锻变形的基本原理一.辊锻时坯料的咬入 1.简单轧制时的咬入：简单，不考虑型槽 只能平辊为研究对象 (1)开始咬入阶段为:咬入条件：cossin即 tg即 摩擦角 =arctg 13 辊锻变形的基本原理一.辊锻时坯料的咬入咬入条件：14(2)已经咬入阶段:受力中心在受力弧段的中间进入稳定的轧 制阶段 咬入角将为/2 极限咬入角变成 max=2 实践表明:稳定轧制时有所降低,一般咬入角max=（1.31.5）为摩擦角(2)已经咬入阶段:受力中心在受力弧段的中间进入稳定的轧实践152.在型槽中辊锻时的咬入特点:在型槽中辊锻时的两种咬入方式:(a)相当于简单咬入(b)侧壁首先接触咬入2.在型槽中辊锻时的咬入特点:(a)相当于简单咬入(b)侧壁16 侧壁接触首先咬入条件 g -前滑 入口端金属流动速度入g -后滑 前滑现象使坯料比型槽长，因此应有意地将型槽作短些 缩短率 s（L锻-L辊）/L辊 前滑率 s（出-vg)/g 生产中一般不考虑后滑影响二.变形区内金属的流动19 影响前滑的因素：h s s 当料温高于700C时,温度,s D辊 s 坯料高而突时 s 展宽量 型槽形状的影响：限制展宽的型槽有利于前滑 有利于展宽的型槽不利于前滑 影响前滑的因素：20影响展宽的因素:与前滑的影响因素恰好相反(b)2.横向展宽及其影响因素 展宽的形式 限制展宽;自由展宽;强迫展宽.影响展宽的因素:2.横向展宽及其影响因素21 影响展宽的因素 h b （这一点不相反）b b b b 型槽形状的影响：限制展宽的型槽不利于展宽 有利于展宽的型槽有利于展宽 影响前滑的因素：h s s 当料温高于700C时 温度,s D辊 s 坯料高而突时 s 展宽量 型槽形状的影响：限制展宽的型槽有利于前滑 有利于展宽的型槽不利于前滑 影响展宽的因素 影响前滑的因素：22 由于后滑和咬入运动的特点，辊锻件的前壁属于难成形区，后壁属于易成形区,为了让前后壁都充满，将一道型槽反向布置，在该道次中将锻件掉头送入，使得原来的前壁变为后壁送入.三.辊锻件的前后壁轮廓及其成形过程 由于后滑和咬入运动的特点，辊锻件的前壁属于难成形2314 制坯辊锻工艺及型槽设计一.辊锻毛坯的设计绘制计算毛坯图具体做法同锻模设计一样 F计Fd2Fm 对辊锻 0.10.5杆部与头部过渡区段的斜度一般取4560，并按体积 不变原则将曲线改为直线 过渡区段长度：L=0.50.86 2.选择毛坯杆部的截面形状 根据模锻时的成形要求，可以选成方形、菱形、圆形、椭圆形、工字形等。14 制坯辊锻工艺及型槽设计一.辊锻毛坯的设计24 二 确定辊锻道次 1.求总延伸系数Z Z=F0/Fmin F0 原毛坯的截面积（按辊锻毛坯的Fmax再加上烧损 量确定）Fmin辊锻毛坯的最小截面面积 2.求辊锻道次 Z=1n=n=lgz/lgp p平均延伸系数：一般在1.41.6范围内选取 p与型槽系有关 25料易放稳，拔长系数大 p可达到1.82 椭圆-圆形槽系 型槽加工容易，寿命高，制坯料质量好，但辊锻稳定性差，延伸系数小，一般不超过1.41.5三.型槽系的选择 1.型槽系及其特点 椭圆方形槽系料易放稳，拔长系数大 p可达到1.82 椭圆-圆形26菱方形槽系 能得到准确的方形截面，沿型槽宽度上变形分布均匀，允许的p较大，在1.41.8，稳定。矩形（箱形）型槽系六角方形槽系菱方形槽系 能得到准确的方形截面，沿型槽宽度上变形分272.型槽系的选择 型槽系的选择应考虑的问题 从有利于模锻成形出发：可以选择方形、圆形、矩形、或 椭圆形毛坯 辊锻型槽的最后一道应保证毛坯形状 从减少变形次数或能够在一个锻辊上布排完所需型槽考虑 应尽量减少辊锻道次，采用延伸系数大的型槽系 考虑坯料在型槽中的稳定性问题 例如，椭圆截面坯料进入方形型槽就比进入圆形型槽稳定性好2.型槽系的选择283.变形量的选择 坯料截面的轴长比或高宽比对变形量和稳定性都有很大的影响（b/h）.压下量越大，b/h 但转90送入下道次辊时，稳定性也越差 b/h 越大，则转90在下道次辊时允许的压下量越大，有 利于延伸 极限轴长比 b/h 椭圆料进入方形 5.0 3.5 2.5 2.5 矩形 箱形，无夹持 2.0 矩形 箱形，有夹持 2.53.变形量的选择 29四.延伸系数分配及各道毛坯截面积计算 z=F0/Fn =12 n 计算各道毛坯截面积，先要确定 确定方法有：图解法和经验分配法 不外乎是先确定总的z和型槽系，然后不同的型槽允许的 不同，在允许的范围内选取五.型槽横向尺寸的确定 由F0和1可以定出第一道型槽的横向尺寸 型槽充满系数取0.850.95：F1=F0/1 由F1和2可以定出第一道型槽的横向尺寸 设计时找资料，有具体的计算公式 F2=F1/2 所得的F1,F2按面积不变（F1/0.9,F2/0.9)换算成方形，椭 圆形型槽四.延伸系数分配及各道毛坯截面积计算30六.型槽纵向尺寸设计 1.头部:当头部不受压、不变形时L头不变 2.杆部：杆部和过渡区的因有变形存在有如 过渡区 下关系 或 Ln =Ln-1 3.前滑值确定:头部不变形时,不计算前滑值.在等截面变形区,前滑值取 46%坯料薄端在前时,前滑值小 24%坯料厚端在前时,前滑值大 612%六.型槽纵向尺寸设计31 将坯料各段长度换算 成圆心角 将1、2 分别绘出 将型槽深度及其圆角 绘出 过渡区段变截面标注4.纵向型槽图的绘制 将坯料各段长度换算4.纵向型槽图的绘制32七 制坯辊锻应用举例 有一锻件 计算毛坯如图所示,拟采用在辊锻机上拔长两端，再在1600t锻压机上调头模锻的工艺：七 制坯辊锻应用举例 有一锻件 计算毛坯如图所示,拟33总延伸系数采用椭圆圆型槽系，取1.5则辊锻道次第一道椭圆型槽横截面积椭圆棒入圆形型槽时b/h3.5取3.2则该椭圆短轴h 长轴b=3.2h 第二道圆形型槽不用算，是240.9总延伸系数3415 成形辊锻 直接成形辊锻较困难，辊时锻件易弯，所以需要较正下料加热辊锻整形校直校正切边成形辊锻采用的主要工艺流程：一.零件的工艺分析及工艺方案的拟订 1.是否可以进行成形辊锻 辊锻特点利于延伸和拔长,不利于展宽和聚料 适用于长轴类和截面变化比不显著的板片类锻件15 成形辊锻 直接成形辊锻较困难，辊时锻件35 2.尽量采用对称轴线 可采用一次辊一件 长度较短的件可对称布排，一次辊两件 沿长度或宽度方向一次辊成多件 可考虑辊锻成一部分，另一部分在别的设备上干二.辊锻模具设计的基本程序 1.设计锻件图（校正后的）2.设计辊锻件图 3.进行毛坯图的设计计算 4.选择原毛坯尺寸 5.确定辊锻道次 6.设计成形辊锻型槽（含终成形和预成形）7.设计制坯辊锻型槽 8.确定各道次模具结构等 2.尽量采用对称轴线36 三.型槽设计要点:1.型槽形式 开式型槽 闭式型槽 混合式 一侧开一侧闭 一段开一段闭 三.型槽设计要点:372.成形辊锻型槽设计 终成形辊锻型槽是根据热辊锻件图设计3.预成形型槽设计 原则 预成形毛坯平面投影应与成形辊锻件平面投影形状相似,但尽可能简化 应注意前壁难充满的问题.减小前壁角,使该处金属径向(高度方向)流动阻力减小 预成形毛坯的截面应比成形型槽相应的截面突一些,高一些 2.成形辊锻型槽设计38工字形截面设计,分两种情况 H/B 2时，直接用箱形毛坯 H/B 2时，采用图示设计工字形截面设计,分两种情况 39 金属体积分配 预成形辊锻型槽相应部分的金属体积等于终成形时相应部分的体积 F锻+2F毛边4.制坯型槽设计 制坯型槽设计同前面的制坯辊锻 金属体积分配40参考资料1.辊锻理论与工艺 付沛福 编2.辊锻技术 张承鉴 编3.锻压技术手册参考资料1.辊锻理论与工艺 付沛福 编41The EndThe End42