(精品)塑性成型3

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,三、模锻工艺过程分析,模锻是把,热态金属,坯料放在具有一定形状和尺寸的,锻模模膛内,承受冲击力或静压力产生变形而获得锻件的加工方法。,1.(,与自由锻相比,),模锻的特点,优点,1,）生产率要高几倍乃至几十,倍,2,）锻件形状复杂程度高,3,）加工余量少，尺寸精确高,4,）锻件纤维分布合理,5,）锻件力学性能较高,缺点,1,）模锻锻模加工成本高因而只适用于大批量生产,2,）模锻时工件是整体变形，受设备能力限制,一般仅用于锻造,450kg,以下的中小型锻件。,2.,锻模结构,锻模一般由,上模,和,下模,组成，下模固定在砧座（或工作台）上，上模固定在锤头（或压力机的滑块）上，并同锤头一起作上、下运动。坯料置于下模膛，当上、下模膛合拢时，坯料受锤击（或压力）变形并,充满模膛,，最后获得与模膛形状一致的模锻件。锻件从模膛中取出时，多数带有飞边，还需用切边模,切除飞边,。切边时可能引起锻件变形，还需要进行,校正,。,锻模模膛分两大类,模锻模膛,制坯模膛,2.1,模锻模膛,模锻模膛包括,终锻模膛,和,预锻模膛,。,终锻模膛,是锻件最终成形的模膛。模膛尺寸应为模锻件图的相应尺寸加上收缩量（钢制锻件的收缩量约为,1.5,）。模膛分模面周围有飞边槽，起阻流、缓冲和调节金属量以保证终锻成形、尺寸精度等作用。,预锻模膛,是当锻件形状较复杂时，需经过预锻，以,保证终锻成形饱满,，延长,模膛使用寿命,。预锻模膛的形状、尺寸与终锻模膛相近，但具有较大的斜度和圆角，没有飞边槽。,2.2,制坯模膛,为使坯料具有与锻件相适应的截面变化和形状，复杂形状的锻件多需预先制坯。,镦粗平台,:,一般置于锻模一角，对于圆盘类锻件，用来将坯料镦粗，然后再放入模锻模膛完成终锻。,拔长模膛,:,用来减少坯料某部分横截面积并增加其长度。操作时须送进并翻转。,滚压模膛,:,用来减小坯料某部分横截面积以增大另一部分横截面积。坯料可直接或先经拔长而送入滚压模膛，操作时须不断翻转。,弯曲模膛,:,用来使坯料某部分弯曲变形。,切断模膛,:,它是在上模与下模的角上组成一对切口，用来切下已锻好的锻件。,图,2-1-73,连杆锻模（下模膛）与模锻工序,形状简单的锻件，在锻模上只需一个终锻模膛；,形状复杂的锻件。根据需要可在锻模安排多个模膛。,图,2-1-73,是弯曲连杆锻件的锻模（下模）及模锻工序图,。锻模上有个模膛。坯料经,拔长,、,滚压,、,弯曲,个制坯工序，使截面变化，并使轮廓与锻件相适应，再经过预锻、终锻制成带有飞边的锻件。最后在切边模上切飞边。,四,.,模锻工艺,1.,模锻件图的制定,模锻件图（图,2-1-74,）是制定模锻工艺的基础，也是设计和制造锻模的依据，它是根据零件图制定的。,（,1,）分模面,分模面是上、下模的分界面，选择分模面时应符合下述原则：保证锻件能,顺利从模膛中取出,，它应使模膛,浅而宽,，以有利于金属充满模膛和便于模膛加工；易于发现上、下模的相对位移；应尽量选择平直分模面，避免产生水平分力；简化锻模制造，便于切除飞边等。,（,2,）锻件的公差、加工余量及余料,由于锻件尺寸比较精确，表面粗糙度不高，故其公差和加工余量都较自由锻件小。公差一般为,0.3,3mm,，加工余量一般为,mm,。阻碍锻件从模膛中取出的凹槽、凹台等应加上余料，不予锻出。,制定时应考虑以下几点,:,（,4,）模锻斜度,为使锻件易于从模膛中取出，沿锤击方向的表面应有模锻斜度，外壁约为,5,15,。当模膛深度大而宽度小时，取较大值。考虑到锻件在冷却时容易与内壁夹紧。所以内壁斜度要比外壁斜度大,-,。,（,3,）冲孔连皮,直径小于,30,的孔，一般不锻出；直径大于,30mm,的孔，不能直接冲成通孔，而必须在孔内保留一层冲孔连皮，其厚度一般为,4,8mm,图,2-1-75,模锻斜度,（,5,）圆角半径,锻件上所有两平面交角处均应做成圆角，以易于金属充满模膛和提高锻模寿命。通常锻件的外圆角半径取,1.5,12,，内圆角半径较外圆角半径大倍。,2.,模锻方式,从模锻的成形方式上，可分为,开式模锻,和,闭 式模锻。,2.1,开式模锻,图,2-1-76,孔板间镦粗和开式模锻,2.1.1,开式模锻各阶段的变形分析,开式模锻时，金属变形流动过程见图,2-1-76,，由图中可看出模锻变形过程可以分为,三个阶段,：,第阶段是由开始模压到金属与模具侧壁接触为止,；,第阶段结束到金属充满模膛为止是第,阶段,；,金属充满模膛后，多余金属由桥口流出，此为第,阶段,。,下面分析各阶段的应力应变和金属变形流动的特点，并讨论各因素对金属充填模膛的影响。,图,2-1-76,开式模锻时金属流动的三个阶段,第阶段,是由开始模压到金属与模具侧壁接触为止，这阶段如同孔板间镦粗（在没有孔腔时相当于自由镦粗），由于金属流动没有受到模壁的阻碍，此阶段变形力最小。,a),第,阶段,:,金属有两个流动方向，金属一方面充填模膛，一方面由桥口处流出形成飞边，并逐渐减薄。这时由于,模壁阻力,，,特别是飞边桥口部分的阻力,（当阻力足够大时）作用，,迫使金属充满模膛,。由于这一阶段金属向两个方向流动的阻力都很大，处于明显的三向压应力状态，,变形抗力迅速增大,。,b),第,阶段,主要是将多余金属排入飞边槽。此时,变形仅发生在分模面附近的一个碟型区域内,（图,2-1-76,），其它部位则处于弹性状态。此阶段由于飞边厚度进一步减薄和冷却等关系，多余金属由桥口流出时的阻力很大，使变形抗力急剧增大。,第,阶段是锻件成形的关键阶段,，也是模锻,变形力最大的阶段,，从减小模锻所需的能量来看，希望第,阶段尽可能短些。因此研究锻件的成形问题，主要研究第,阶段，而计算变形力时，则应按第,阶段。,c),2.1.2,开式模锻时影响金属成形的主要因素,从开式模锻变形金属流动过程可以看出，变形金属的具体流动情况主要,取决于各流动方向上阻力间的关系，,此外，载荷性质（即设备工作速度）等也有一定影响。开式模锻时影响金属变形流动的主要因素有：,模膛的结构，飞边槽的尺寸和位置,，,坯料的形状和尺寸,，温度不均引起的各部分,金属变形抗力的差异,，,设备工作速度,。,a,模膛结构的影响,从模膛结构看，使金属以镦粗方式比以挤入方式更容易充填模膛。除此而外，模膛的阻力与下列因素有关：变形金属与模壁的,摩擦系数、模壁斜度、孔口圆角半径、模膛的宽度与深度、模具温度。,图,2-1-80,金属充满模膛的形式,a,）镦粗成形,b,）挤入成形,摩擦系数,:,孔壁加工的表面光滑和润滑较好时，摩擦阻力小，有利于金属充满模膛。,锻模斜度,:,模膛制成一定的斜度是为了模锻后锻件易于从模膛内取出，但是模壁斜度对金属充填模膛是不利的。因为金属充填模膛的过程实质上是一个变截面的挤压过程，当,模壁斜度愈大时，所需的挤压力,也愈大。,锻模圆角,:,模具孔口的圆角半径对金属流动的影响很大，,当,R,很小时，金属质点要拐一个很大的角度再流入孔内，需消耗较多的能量，故不易充满模膛,，而且,R,很小时，还可能产生,折迭和切断金属纤维,。同时此处,温度升高较快，模具容易被压塌。,太大，,增加金属消耗和机械加工量,。总的看来，从保证锻件质量出发，圆角半径应适当,。,锻模圆角,当,R,很小时,金属质点要拐一个很大的角度再流入孔内，需消耗较多的能量,可能产生折迭和切断金属纤维,拐角温度升高较快，模具容易被压塌,太大,增加金属消耗和机械加工量,图,2-1-77,圆角半径过小对模具的影响图,2-1-77,圆角半径对金属纤维的影响,图,2-1-78,折叠与圆角半径的关系,a),模锻前情况,b),模锻中间情况,c),模锻最后情况,模膛的宽度与深度,:,模膛窄和深时，使金属以挤入方式成形，金属向孔内流动时的阻力增大，孔内金属温度容易降低，充满模膛更困难。,模具温度,:,模具温度较低时，金属流入孔部后，温度很快降低，变形抗力增大，使充填模膛困难，尤其当孔口窄（小）时更为严重。,图,2-1-80,金属充满模膛的形式,a,）镦粗成形,b,）挤入成形,设计飞边槽，主要是确定桥口的高度和宽度。桥口阻止金属外流的作用是由于沿上、下接触面摩擦阻力作用的结果。这一摩擦阻力的大小为,2b,s,（设摩擦力达最大值，等于,s,）。由该摩擦力在桥口处引起的径向压应力（或称桥口阻力）为：,1,=2b,s,/h,飞,=b,s,/h,飞,图,2-1-79,飞边槽结构,b.,飞边槽的影响,飞边槽,桥口,主要作用,仓部,主要作用,阻止金属外流，迫使金属充满模膛,使飞边厚度减薄，以便于切除,仓部的作用是容纳多余的金属，以免金属流到分模面上，影响上、下模打靠。,即桥口阻力的大小与,b,和,/h,飞,有关。桥口愈宽，高度愈小，亦即,h,飞,愈大时。阻力也愈大,。,从保证金属充满模膛出发，希望桥口阻力大一些。但是若过大，变形抗力将会很大，可能造成上、下模不能打靠等。因此阻力的大小应取得适当，应当,根据模膛充满的难易程度来确定，,当模膛较易充满时，,h,飞,取小一些，反之取大一些。如对,桥口阻力,阻力大,保证金属充满模膛,若过大,变形抗力将会很大，,可能造成上、下模不能打靠等,c.,设备工作速度的影响,设备工作速度高时，金属变形流动的速度也快,。这将使,摩擦系数有所降低,。同时，,金属流动的惯性,和,变形热效应,等都有助于充填模膛。例如，在高速锤上模锻时，由于变形金属具有很高的流动速度，变形金属容易充填模膛，可以锻出厚度为,1.0,1.5mm,的薄肋；相比而言，在模锻锤上一般是,1.5,2mm,；而压力机上，则是,2,4mm,。,2.2,闭式模锻,闭式模锻亦称无飞边模锻。即在成形过程中模膛是封闭的，分模面间隙是常数。,2.2.1,闭式模锻优点,：,减少飞边材料损耗（飞边金属约为锻件重量的,10,50,，平均约为,30,）；,节省切边设备；,有利于金属充满模膛，有利于进行精密模锻；,闭式模锻时金属处于明显的三向压应力状态，有利于低塑性材料的成形。,2.2.2,闭式模锻能够正常进行的,必要条件,：,主要是,:,坯料体积准确；,坯料形状合理并能在模膛内准确定位；,能够较准确地控制打击能量或模压力；,有简便的取料措施或顶料机构。,由于以上条件，使闭式模锻的应用受到一定限制。,2.2.3,闭式模锻的变形过程分析,闭式模锻的变形过程如图,2-1-81,所示，变形可分为,三个阶段：,基本成形阶段；,充满阶段；,形成纵向飞边阶段。,一、挤压原理与基本方法,1.,挤压原理,挤压是对放在容器,(,挤压筒,),内的金属坯料施加外力，使之从特定的模孔中流出，获得所需断面形状和尺寸的一种塑性加工方法，其基本原理如图,2-1-84,所示。,图,2-1-84,金属挤压的基本原理,第二节挤压成型,1.2,应用范围,:,采用挤压成型可以生产,管、棒、型、线材等材料,(,半成品,),，,也可以直接成形各种零部件,(,成品,),。尤其是在有色金属的塑性加工中具有广泛的应用。,(1),可以提高金属的变形能力：,这是因为金属在挤压变形区中处于强烈的三向压应力状态，有利于提高其塑性变形能力，获得大变形量。,(2),制品综合质量高：,挤压变形可以改善金属材料的组织，提高其力学性能。挤压制品具有较高的尺寸精度和高的表面质量。,(3),产品范围广：,挤压加工可以生产管、棒、线材，以及断面形状非常复杂的实心和空心型材，制品断面外接圆直径可大达,500,1000mm,，也可小至几毫米以下。,1.3,挤压加工的特点：,(4),生产灵活性大,。工艺流程简单。设备投资少：挤压加工具有很大的灵活性，只需更换模具就可以在同一台设备上生产不同形状、尺寸规格的产品。,(5),制品组织性能不均匀,，这是由于金属流动不均匀所引起的。,(6),挤压工模具工作条件恶劣、工模具耗损大。,(7),多数挤压方法生产效率、成品率较低：,2.,挤压的基本方法,挤压的方法分类,（,a,）普通正挤压,（,b,）反挤压,（,c,）侧向挤压,（,d,）玻璃润滑挤压,（,e,）静液挤压,（,f,