先进锻压技术.ppt

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1、先进锻压技术先进锻压技术现在学习的是第1页，共26页第一节第一节 精密模锻精密模锻 精密模锻是在普通模锻设备上直接锻造出形状复精密模锻是在普通模锻设备上直接锻造出形状复杂、精度可达杂、精度可达IT10 IT12、表面粗糙度、表面粗糙度Ra3.20.8m的锻件的模锻工艺。精密模锻锻件无需或少量进行切的锻件的模锻工艺。精密模锻锻件无需或少量进行切削加工即可使用，在加工过程中必须采取一系列相应削加工即可使用，在加工过程中必须采取一系列相应的工艺措施。的工艺措施。 现在学习的是第2页，共26页1工艺流程工艺流程精密模锻必须先将原始坯料经普通模锻成为中间坯料，再对中间坯精密模锻必须先将原始坯料经普通模锻

2、成为中间坯料，再对中间坯料进行严格的清理，料进行严格的清理， 除去氧化皮和缺陷，最后采用无氧化或少氧化加热除去氧化皮和缺陷，最后采用无氧化或少氧化加热后精锻。后精锻。锥齿轮精密模锻的工艺流程为：落料锥齿轮精密模锻的工艺流程为：落料少、无氧化加热到少、无氧化加热到10001150预锻预锻终锻终锻空冷空冷切边、清理氧化皮切边、清理氧化皮少、无氧少、无氧化加热至化加热至700850精压精压保护介质中冷却保护介质中冷却切边、检验切边、检验以齿形定以齿形定位加工轴孔。位加工轴孔。现在学习的是第3页，共26页2工艺特点工艺特点（1）需精确计算原始坯料的尺寸，精确落料。）需精确计算原始坯料的尺寸，精确落料。

3、（2）需采用喷砂、酸洗等方法清除坯料表面的氧化皮、脱碳）需采用喷砂、酸洗等方法清除坯料表面的氧化皮、脱碳层。层。（3）需采用少、无氧化方式加热，以减少坯料表面的氧化和脱）需采用少、无氧化方式加热，以减少坯料表面的氧化和脱碳现象。碳现象。（4）需采用精度高、刚度好的摩擦压力机、曲柄压力机或高）需采用精度高、刚度好的摩擦压力机、曲柄压力机或高速模锻锤等锻造设备进行锻造。速模锻锤等锻造设备进行锻造。（5）锻模精度高，凹模开排气孔；锻模上、下模之间需采用导）锻模精度高，凹模开排气孔；锻模上、下模之间需采用导柱、导套，以保证上、下模精确合模。柱、导套，以保证上、下模精确合模。（6）锻件采用保护冷却（如坑

4、冷、介质中冷却等），减少氧化。）锻件采用保护冷却（如坑冷、介质中冷却等），减少氧化。 现在学习的是第4页，共26页3应用应用精密模锻近年来发展较快，汽车、拖拉机中的直齿锥齿轮、精密模锻近年来发展较快，汽车、拖拉机中的直齿锥齿轮、飞机操纵杆、涡轮机叶片、发动机连杆及医疗器械等复杂零件均飞机操纵杆、涡轮机叶片、发动机连杆及医疗器械等复杂零件均采用了精密模锻技术。精密模锻在中、小型复杂零件的大批量生采用了精密模锻技术。精密模锻在中、小型复杂零件的大批量生产中得到了较广的应用。产中得到了较广的应用。 现在学习的是第5页，共26页第二节第二节 精密冲载精密冲载 用普通冲裁所得到的工件，剪切断面比较粗糙，

5、用普通冲裁所得到的工件，剪切断面比较粗糙，而且还会产生塌角、毛刺等缺陷，并带有斜度，工件而且还会产生塌角、毛刺等缺陷，并带有斜度，工件的尺寸精度较低。精密冲裁是在专用精冲压力机或普的尺寸精度较低。精密冲裁是在专用精冲压力机或普通压力机上使用带通压力机上使用带V形齿圈压板的精密冲裁法，它是形齿圈压板的精密冲裁法，它是在普通冲裁基础上发展起来的一种冲裁工艺。在普通冲裁基础上发展起来的一种冲裁工艺。精冲件断面平直、光亮、外形平整，尺寸精度可精冲件断面平直、光亮、外形平整，尺寸精度可达达IT5IT6级，表面粗糙度级，表面粗糙度Ra值可达值可达0.80.4m，因此，因此不需进行任何加工即可直接使用。不需

6、进行任何加工即可直接使用。 现在学习的是第6页，共26页精冲时，齿圈压板精冲时，齿圈压板2将板料将板料3压紧在凹模压紧在凹模5表面，表面，V形齿压人材料形齿压人材料，使坯料径向受到压缩，当凸模下压时，板料处于凸模，使坯料径向受到压缩，当凸模下压时，板料处于凸模1的下压力的下压力、齿圈压板、齿圈压板2的压边力及顶板的压边力及顶板4的反压力的共同作用下，此外由于凸的反压力的共同作用下，此外由于凸、凹模的间隙很小，坯料处于强烈的三向压应力状态，提高了材、凹模的间隙很小，坯料处于强烈的三向压应力状态，提高了材料的塑性，抑制了剪切过程中裂纹的产生，使冲裁过程以接近于料的塑性，抑制了剪切过程中裂纹的产生，

7、使冲裁过程以接近于纯剪切的变形方式进行。纯剪切的变形方式进行。1凸模凸模 2齿圈压板齿圈压板 3板料板料 4顶板顶板 5凹模凹模 现在学习的是第7页，共26页第三节第三节 轧制轧制一、纵轧一、纵轧轧辊轴线与坯料轴线互相垂直的轧制方法。有型材轧制、辊锻轧辊轴线与坯料轴线互相垂直的轧制方法。有型材轧制、辊锻轧制等方法。轧制等方法。辊锻轧制辊锻轧制 将坯料在装有扇形模块的将坯料在装有扇形模块的一对相对旋转的轧辊中间通过，使坯料受一对相对旋转的轧辊中间通过，使坯料受压发生塑性变形，从而获得锻件或锻坯的压发生塑性变形，从而获得锻件或锻坯的锻压方法。锻压方法。辊锻的实质是纵向轧制，根据工件辊锻的实质是纵向

8、轧制，根据工件形状的复杂程度，可以一次辊锻成形，形状的复杂程度，可以一次辊锻成形，也可以分别在轧辊上的几个模槽中辊锻也可以分别在轧辊上的几个模槽中辊锻多次。多次。现在学习的是第8页，共26页与模锻件相比，辊锻件力学性能较好，尺寸稳定，可节与模锻件相比，辊锻件力学性能较好，尺寸稳定，可节省材料，但尺寸和形状精度不高并且只能使截面变小，不能省材料，但尺寸和形状精度不高并且只能使截面变小，不能使截面变大，故主要适用于生产长轴类、长杆类锻件或锻坯使截面变大，故主要适用于生产长轴类、长杆类锻件或锻坯。目前，辊锻工艺已用于制造汽车、拖拉机的前梁、连杆、。目前，辊锻工艺已用于制造汽车、拖拉机的前梁、连杆、传

9、动轴、转向节以及涡轮机叶片等零件。传动轴、转向节以及涡轮机叶片等零件。现在学习的是第9页，共26页二、横轧二、横轧轧辊轴线与坯料轴线互相平行的轧制方法。横轧生产效率高轧辊轴线与坯料轴线互相平行的轧制方法。横轧生产效率高，节省金属材料，常用于生产各种类型的齿轮、螺纹。有齿轮轧，节省金属材料，常用于生产各种类型的齿轮、螺纹。有齿轮轧制、辗环轧制等方法。制、辗环轧制等方法。齿轮热轧齿轮热轧 辗环轧制辗环轧制 现在学习的是第10页，共26页三、楔横轧三、楔横轧楔横轧是一种特殊的横轧工艺楔横轧是一种特殊的横轧工艺，利用两个圆周面上镶有楔形凸块，利用两个圆周面上镶有楔形凸块，并作同向旋转的平行轧辊，对轴向

10、送并作同向旋转的平行轧辊，对轴向送进的坯料进行轧制的方法。进的坯料进行轧制的方法。楔横轧主要靠两个楔形凸楔横轧主要靠两个楔形凸块压缩坯料，使坯料径向尺寸减块压缩坯料，使坯料径向尺寸减小，长度增加。楔形凸块由三部小，长度增加。楔形凸块由三部分组成：楔入部分、展宽部分、分组成：楔入部分、展宽部分、精整部分。精整部分。 楔横轧工件尺寸精度高、表面粗糙度值低，并且生产率高，易于楔横轧工件尺寸精度高、表面粗糙度值低，并且生产率高，易于实现自动。但轧辊楔形凸块制造较为困难，故适用于大批量生产轴类实现自动。但轧辊楔形凸块制造较为困难，故适用于大批量生产轴类毛坯。毛坯。 现在学习的是第11页，共26页四、斜轧

11、四、斜轧轧辊轴线与坯料轴线成一定空间角度的轧制方法。常见的斜轧方式轧辊轴线与坯料轴线成一定空间角度的轧制方法。常见的斜轧方式有螺旋斜轧、穿孔斜轧等。有螺旋斜轧、穿孔斜轧等。螺旋斜轧有钢球轧制、周期轧制、丝杠冷轧等。两轧辊相交成一定螺旋斜轧有钢球轧制、周期轧制、丝杠冷轧等。两轧辊相交成一定角度，作同向旋转，轧辊上有多头圆弧形螺旋槽，圆柱形坯料在轧辊作角度，作同向旋转，轧辊上有多头圆弧形螺旋槽，圆柱形坯料在轧辊作用下绕自身轴线旋转，并沿轴线方向前进，在轧辊挤压下产生连续变形用下绕自身轴线旋转，并沿轴线方向前进，在轧辊挤压下产生连续变形。钢球轧制钢球轧制 周期轧制周期轧制 现在学习的是第12页，共2

12、6页穿孔斜轧主要用于生产无缝钢管。穿孔斜轧主要用于生产无缝钢管。 斜轧工艺广泛应用于钢球、热轧麻花钻、汽车防滑钉、多联齿轮斜轧工艺广泛应用于钢球、热轧麻花钻、汽车防滑钉、多联齿轮以及管类零件或毛坯的生产中。以及管类零件或毛坯的生产中。现在学习的是第13页，共26页第四节第四节 多向模锻多向模锻 将加热的金属坯料置于多分模面的组合锻模中，在多向锻将加热的金属坯料置于多分模面的组合锻模中，在多向锻压机上一次行程中，用几个冲头从不同方向同时或先后对坯料压机上一次行程中，用几个冲头从不同方向同时或先后对坯料施加脉冲力，获得形状复杂的精密锻件。施加脉冲力，获得形状复杂的精密锻件。 多向模锻须采用专用多向

13、模锻压力多向模锻须采用专用多向模锻压力机，在相互垂直或交错的方向加压机，在相互垂直或交错的方向加压 现在学习的是第14页，共26页多向模锻实际上是以挤压为主，加闭式模锻，金属分布多向模锻实际上是以挤压为主，加闭式模锻，金属分布合理，金属流线完好、理想，力学性能好，强度一般能提高合理，金属流线完好、理想，力学性能好，强度一般能提高30%以上，延伸率也有提高。采用挤压成形的多向模锻亦称三以上，延伸率也有提高。采用挤压成形的多向模锻亦称三维挤压。维挤压。多向模锻采用封闭式锻模，没有飞边槽，锻件可设计成空多向模锻采用封闭式锻模，没有飞边槽，锻件可设计成空心或实心的，零件易卸出，脱模斜度小，锻件精度高，

14、材料的心或实心的，零件易卸出，脱模斜度小，锻件精度高，材料的利用率较高，达利用率较高，达40%90%以上。毛坯加热时抗氧化要求高，毛以上。毛坯加热时抗氧化要求高，毛坯尺寸要求严格，下料需准确。坯尺寸要求严格，下料需准确。现在学习的是第15页，共26页第五节第五节 摆动辗压摆动辗压 摆动碾压简称摆碾，是利用一个绕中心轴摆动的圆锥形模具对摆动碾压简称摆碾，是利用一个绕中心轴摆动的圆锥形模具对坯料局部加压，使其高度减小、直径增大的成形方法。坯料局部加压，使其高度减小、直径增大的成形方法。锥形凸模的轴线与机锥形凸模的轴线与机床主轴线相交成一定角度床主轴线相交成一定角度（即摆角），当主轴旋转（即摆角），

15、当主轴旋转时，凸模绕主轴产生摆动时，凸模绕主轴产生摆动，对坯料进行局部碾压，对坯料进行局部碾压，使坯料整个截面逐步产生使坯料整个截面逐步产生塑性变形。塑性变形。 现在学习的是第16页，共26页摆动碾压可以用较小的设备碾压出较大的锻件，产品质量高摆动碾压可以用较小的设备碾压出较大的锻件，产品质量高、节约材料，可实现近净成形、净终成形加工，易于实现自动化、节约材料，可实现近净成形、净终成形加工，易于实现自动化，主要用于生产具有回转体的薄盘类锻件及带法兰的半轴类锻件，主要用于生产具有回转体的薄盘类锻件及带法兰的半轴类锻件，如齿轮坯、铣刀坯等。，如齿轮坯、铣刀坯等。 现在学习的是第17页，共26页第六

16、节第六节 液态模锻液态模锻液态模锻是将熔融的金属直接浇注到锻模模膛内，然后液态模锻是将熔融的金属直接浇注到锻模模膛内，然后在液态或半固态的金属上施加压力，使之在压力下充型和结在液态或半固态的金属上施加压力，使之在压力下充型和结晶，并产生一定程度的塑性变形，从而获得所需锻件的方法晶，并产生一定程度的塑性变形，从而获得所需锻件的方法。又称为挤压铸造。又称为挤压铸造。液态模锻时，先将液态模锻时，先将熔融的金属液体注入凹熔融的金属液体注入凹模内；凸模下行，对金模内；凸模下行，对金属施加压力，经过短时属施加压力，经过短时间保持压力后，金属成间保持压力后，金属成形，凸模返回，通过顶形，凸模返回，通过顶件装

17、置顶出锻件。件装置顶出锻件。现在学习的是第18页，共26页现在学习的是第19页，共26页液态模锻的模具在使用前需充分预热，并涂抹润滑剂，液态模锻的模具在使用前需充分预热，并涂抹润滑剂，以便于脱模和减少模具的磨损。在使用过程中，需及时对锻以便于脱模和减少模具的磨损。在使用过程中，需及时对锻模进行冷却，以防止模具发生龟裂及变形。模进行冷却，以防止模具发生龟裂及变形。液态模锻是一种将铸造工艺与锻造工艺相结合的先进的液态模锻是一种将铸造工艺与锻造工艺相结合的先进的净终成形方法，既具有压力铸造工艺简单、可生产形状复杂净终成形方法，既具有压力铸造工艺简单、可生产形状复杂、制造成本较低的特点，又具有模锻件晶

18、粒细小、内部组织、制造成本较低的特点，又具有模锻件晶粒细小、内部组织紧密、力学性能好、成形精度高的优点。液态模锻所需锻造紧密、力学性能好、成形精度高的优点。液态模锻所需锻造压力较小，仅为模锻压力的压力较小，仅为模锻压力的20%，因此，液态模锻主要应用于，因此，液态模锻主要应用于生产形状复杂并且要求力学性能高、尺寸精度好的中、小型零生产形状复杂并且要求力学性能高、尺寸精度好的中、小型零件，如柴油机活塞、仪器仪表外壳等零件。件，如柴油机活塞、仪器仪表外壳等零件。现在学习的是第20页，共26页第七节第七节 超塑性成形超塑性成形 一、超塑性成形的条件一、超塑性成形的条件金属及合金在特定的组织条件、温度

19、条件及变形速度下进金属及合金在特定的组织条件、温度条件及变形速度下进行变形时，可呈现出异乎寻常的塑性（延伸率行变形时，可呈现出异乎寻常的塑性（延伸率可超过可超过100%，甚至甚至1000%以上），而变形抗力则大大降低（常态的以上），而变形抗力则大大降低（常态的1/5左右，左右，甚至更低），这种现象称为超塑性。甚至更低），这种现象称为超塑性。超塑性分为细晶超塑性（又称恒温超塑性）和相变超塑性（超塑性分为细晶超塑性（又称恒温超塑性）和相变超塑性（又称动态超塑性）等。实际生产中主要应用的是细晶超塑性。又称动态超塑性）等。实际生产中主要应用的是细晶超塑性。 现在学习的是第21页，共26页1细晶超塑性形

20、成的主要条件细晶超塑性形成的主要条件（1）采用变形和热处理方法获得）采用变形和热处理方法获得0.25m的超细等轴晶粒。的超细等轴晶粒。（2）超塑性成形的温度控制在）超塑性成形的温度控制在(0.5 -0.7)T熔熔（K）。）。（3）超塑性成形的变形速度应控制在）超塑性成形的变形速度应控制在10-210-5m/s的低形变速率的低形变速率以下。以下。2相变超塑性形成的主要条件相变超塑性形成的主要条件在金属及合金的相变点附近经过多次温度循环或应力循环。在金属及合金的相变点附近经过多次温度循环或应力循环。现在学习的是第22页，共26页二、工艺特点二、工艺特点1超塑性金属材料具有极其优异的塑性，成形性好。

21、有些无法超塑性金属材料具有极其优异的塑性，成形性好。有些无法进行常规锻压制造的金属及合金材料也可采用超塑性成形，从而扩大进行常规锻压制造的金属及合金材料也可采用超塑性成形，从而扩大了锻压材料的范围。了锻压材料的范围。2超塑性金属材料变形抗力很小，可以在吨位较小设备上锻超塑性金属材料变形抗力很小，可以在吨位较小设备上锻压出较大的制品，并且减少了模具的磨损，延长了模具的寿命。压出较大的制品，并且减少了模具的磨损，延长了模具的寿命。3超塑性金属材料内部晶粒细小、组织均匀、力学性能较好，超塑性金属材料内部晶粒细小、组织均匀、力学性能较好，并且具有各向同性的特性。并且具有各向同性的特性。4超塑性金属材料

22、加工精度高，可获得尺寸精密、形状复杂的超塑性金属材料加工精度高，可获得尺寸精密、形状复杂的制品，是实现无切屑加工的新途径。制品，是实现无切屑加工的新途径。 现在学习的是第23页，共26页三、应用三、应用1模锻和挤压模锻和挤压超塑性模锻的工艺过程为：先对金属或合金进行适当的预处理，以获超塑性模锻的工艺过程为：先对金属或合金进行适当的预处理，以获取具有微细晶粒的超塑性毛坯，然后将毛坯在超塑性变形温度及变形速度取具有微细晶粒的超塑性毛坯，然后将毛坯在超塑性变形温度及变形速度的条件下进行等温模锻，最后对锻件进行热处理。的条件下进行等温模锻，最后对锻件进行热处理。超塑性模锻目前主要应用于航天、仪表、模具

23、等行业中生产高温合超塑性模锻目前主要应用于航天、仪表、模具等行业中生产高温合金以及钛合金等难以加工成形的高精度零件。如高强度合金的飞机起落金以及钛合金等难以加工成形的高精度零件。如高强度合金的飞机起落架、涡轮盘、注塑模等。架、涡轮盘、注塑模等。现在学习的是第24页，共26页2超塑性板料拉深超塑性板料拉深拉深时需先将超塑性拉深时需先将超塑性板料的法兰部分加热到一定板料的法兰部分加热到一定温度，并在外围加油压，即温度，并在外围加油压，即可一次拉深出薄壁深冲件。可一次拉深出薄壁深冲件。超塑性板料拉深件超塑性板料拉深件的深冲比可为普通拉深件的深冲比可为普通拉深件的的15倍，且工件壁厚均匀倍，且工件壁厚

24、均匀、无凸耳、无各向异性。、无凸耳、无各向异性。 现在学习的是第25页，共26页3板料成形板料成形板料成形方法主要有真空成形法和吹塑成形法。将超塑性板料放在板料成形方法主要有真空成形法和吹塑成形法。将超塑性板料放在模具中，将板料与模具同时加热到超塑性温度后，抽出模具内的空气（模具中，将板料与模具同时加热到超塑性温度后，抽出模具内的空气（真空成形法）或向模具内吹人真空成形法）或向模具内吹人 压缩空气（吹塑成形法），模具内产生的压缩空气（吹塑成形法），模具内产生的压力将板料紧贴在模具上，从而获得所需形状的工件。压力将板料紧贴在模具上，从而获得所需形状的工件。真空成形法最大气压为真空成形法最大气压为105Pa，成形时间仅为，成形时间仅为2030 s，仅适用于厚度，仅适用于厚度为为0.44 mm的薄板零件的成形；吹塑成形法成形时压力大小可变，可产的薄板零件的成形；吹塑成形法成形时压力大小可变，可产生较大的变形，适用于厚度较大、强度较高的板料成形。生较大的变形，适用于厚度较大、强度较高的板料成形。现在学习的是第26页，共26页