发布时间 : 星期四 文章金属工艺学文本教案 - 图文更新完毕开始阅读6dd71873f46527d3240ce044
3.复合模：压力机的一次行程中，在模具的同一部位完成多道工序（图5.41）
§2.3 挤压成形
一、挤压：使金属坯料在挤压模中受强大压力作用而变形的加工方法。 二、挤压特点：
1.挤压时金属坯料在三向压应力作用下变形，可以提高金属坯料的塑性。 2. 可以挤压出各种形状复杂、深孔、薄壁、异型断面的零件 3. 零件的力学性能好
4. 零件精度高，节省材料，材料利用率70% 三、挤压分类
根据金属流动方向与挤压时凸模运动方向的关系，挤压成形可以分为四种： （1）正挤压 挤压模出口处金属流动方向与凸模运动方向相同（图5.42） （2）反挤压 挤压模出口处金属流动方向与凸模运动方向相反（图5.43） （3）复合挤压 挤压模出口处一部分金属的流动方向与凸模运动方向相同，而另一部分金属流动方向与凸模运动方向相反（图5.44）
（4）径向挤压 挤压模出口处金属流动方向与凸模运动方向垂直（图5.45） （5）静液挤压 利用液体传递压力，使金属通过凹模而成形，(图5.46) 坯料侧面没有通常挤压时存在的摩擦，所以变形较均匀，可提高一次挤压的变形量，挤压力也较其它方法小10%~50%。静液挤压可用于低塑性材料，如铍、钽、铬、钼、钨等金属及其合金的成形。对常用材料可采用大变形量（不经中间退火）一次挤成线材和型材。静液挤压法已用于挤制螺旋齿轮（圆柱斜齿轮）及麻花钻等形状复杂的零件。
§2.4 轧制成形
一、纵轧：轧辊轴线与坯料轴线互相垂直的轧制方法。包括各种型材轧制、辊锻轧制、辗环轧制等。
1.辊锻轧制：使坯料通过装有圆弧形弧形模块的一对相对旋转的轧辊时受压而变形的生产方法。
（1）原理：图5.47 （2）产品：
①扁断面的长杆件，如扳手、活动扳手、链环等。
②带有不变形头部而沿长度方向横截面面积递减的锻件，如叶片等。
图5.47 辊锻示意图
图5.48 辗环轧制示意图
图5.49 横轧示意图
③连杆成形。
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2.辗环轧制：扩大环形坯料的外径和内径，从而获得各种环状零件的轧制方法。
（1）原理：图5.48
（2）产品：火车轮箍、轴承座圈、齿轮及法兰等 二、横轧：轧辊轴线与坯料轴线互相平行的轧制方法。
（1）原理：图5.49 （2）产品：齿轮轧制等
三、斜轧：亦称螺旋斜轧。轧辊轴线与坯料轴线相交一定角度的轧制方法。
（1）原理：图5.50
（2）产品：高速钢滚刀、冷轧丝杠、钢球轧制等。
§2.5拉拔成形
一、拉拔：将金属坯料拉过拉拔模的模孔，使其变形的塑性加工方法。
二、拉拔形式：
1 线材拉拔：生产各种金属导线（图5.51）
2. 棒料拉拔：截面形状，如圆形、方形、矩形、六角形等
3. 型材拉拔：生产特殊截面或复杂截面形状的异形型材生产
4. 管材拉拔：以圆管为主，也可拉制椭圆形管、矩形管图5.51 拉拔示意图 和其他截面形状的管材。
管材拉拔后管壁将增厚，如果希望管壁厚度变化时，拉拔过程中要加芯棒。
§2.6特种塑性加工方法
一．超塑性成形：
超塑性：金属或合金在特定条件下，即低的形变速率（??10?2~10?4/s）、一定的变形温度和均匀的细晶粒度，晶粒平均直径0.2~5μm。，延伸率δ超过100%以上的特性。
1.超塑性成形的应用： （1）板料冲压：图5.54
（2）板料气压成形：图5.55 （3）挤压和模锻：高温合金及钛合金在常态下塑性很差，变形抗力大，不均匀变形引起的各向异性的敏感性强，通常的成形方法较难成形，材料损耗极大，产品成本很高。在超塑性状态下进行模锻，可克服上述缺点，节约材料，降低成
图5.54 超塑性板料拉深
本。
2.工艺特点：指超塑性模锻工艺特点
（1）扩大了可锻金属材料种类。镍基合金 （2）填充模膛的性能好，产品精度高
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.图5.50 螺旋斜轧示意图
图5.57 普通旋压
（3）零件的晶粒均匀细小，力学性能均匀一致
（4）金属的变形抗力小，可充分发挥中、小设备的作用。 二、旋压成形
利用旋压机使坯料和模具以一定的速度共同旋转，并在旋轮的作用下使坯料在与旋轮接触的部位上产生局部变形，获得空心回转体零件的加工方法
分为普通旋压和变薄旋压两大类 1. 普通旋压（普旋）：
板厚基本不变，成形主要依靠坯料圆周方向与半径方向上的变形来实现。旋压过程中坯料外径有明显变化是其主要特征。
（1）缩径旋压（缩旋）：图1.5.57（a） （2）拉深旋压（拉旋）：图1.5.57（b） （3）扩口旋压（扩旋）：图1.5.57（c） 2. 变薄旋压（强力旋压、强旋）
主要依靠板厚的减薄来实现。旋压过程中坯料外径基本不变。壁厚减薄是变薄旋压的主要特征。
（1）锥形件变薄旋压：图1.5.58
（2）筒形件变薄旋压：图1.5.59 包括正旋、反旋 旋压成形特点：
（1）局部连续塑性变形，变形区很小，成形力小，设备也小。 （2）旋压工装简单，工具费用低，旋压设备柔性大。 （3）适于形状复杂的零件和大型封头类零件。 （4）旋压件尺寸精度高，与切削相当。 （5）力学性能好 三、液态模锻
将一定量的液态金属直接注入金属模膛，随后在压力的作用下，使处于熔融或半熔融状态的金属液发生流动并凝固成形，同时伴有少量塑性变形，从而获得毛坯或零件的加工方法。
1.工艺流程：图5.64（1）金属液和模具准备（2）浇注（3）合模施压（4）开模取件
2.特点：
（1）液态金属自始至终承受等静压，在压力下完成结晶凝固。 （2）已凝固金属在压力作用下产生塑性变形，保证尺寸精度。 （3）凝固过程中能得到强制补缩，比压铸件组织致密。 （4）成形形状复杂的锻件。 3.应用：
活塞、炮弹引信体、压力表壳体、波导弯头、汽车油泵壳体、摩托车零件等铝合金零件；齿轮、蜗轮、高压阀体等铜合金零件；钢平法兰、钢弹头、凿岩机缸体等碳钢、合金钢零件。 四、爆炸成形
利用爆炸物质在爆炸瞬间释放出巨大的化学能对金属坯料进行加工的高能率成形方法。
（1）原理：图5.65 （2）特点：
①模具简单，仅用凹模即可。
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图5.65 爆炸成形
②简化设备。
③能提高材料的塑性变形能力，适用于塑性差的难成形材料。 ④适用于大型零件成形。
§2.7塑性加工零件结构设计
一、锻件结构设计
1.自由锻件结构设计：
（1）避免锥体和斜面结构（图1.5.73）
（2）相贯线避免复杂空间曲线（图1.5.74）
（3）避免加强筋、凸台、复杂截面或空间曲面（图1.5.75）
（4）锻件横截面有急剧变化或形状较复杂时，设计成由几个简单件构成的组合体，锻－焊结合或锻－机械连接结合工艺（图1.5.76）
2.模锻件结构设计 （1）合理的分模面
（2）模锻件上与锤击方向平行的非加工表面，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
（3）模锻件外形力求简单、平直和对称，尤其应避免模锻件截面相差过大，或有薄壁、高筋、凸起等结构（图1.5.77）
（4）结构允许时，避免窄沟、深槽和深孔、多孔结构（图1.5.78） （5）采用锻－焊结构，以减少敷料、简化模锻工艺（图1.5.79） 二、冲压件结构设计 1.形状、尺寸：
（1）对冲裁件的要求：
①落料件的外形和冲孔件的孔形应力求简单、对称，尽可能采用规则几何形状。同时应尽量避免长槽与细长悬臂结构。（图1.5.80）
②孔及其相关尺寸（图1.5.81）
③直线与直线、曲线与直线的交接处，均应用圆弧连接。 ④冲裁件排样。尽量提高材料利用率（图1.5.82） （2）弯曲件：
①形状应尽量对称，r>rmin，并考虑材料纤维方向
②弯曲边的平直部分H>2S，弯曲边过短，需先留出适当的余量，以增大H，弯好后在切去多余材料。
③弯曲带孔件时，为避免孔的变形，L>(1.5~2)S（图1.5.84）。 （3）对拉深件的要求：
①外形应简单、轴对称，且高度不宜太大，以便减小使拉深次数。 ②拉深件应有合理圆角半径（图1.5.85）。 2.改进结构和简化工艺
（1）采用冲焊结构（图1.5.86）
（2）采用冲口工艺，以减少组合件数量（图1.5.87）
（3）简化结构，减少工序、节省材料、降低成本（图1.5.88） 3.冲压件的厚度
在强度、刚度允许的条件下，应尽可能采用较薄的材料来制作零件，以减少金属的消耗。对局部刚度不够的地方，可采用加强筋措施，以实现薄代厚
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