塑性加工工艺学教学配套课件作者令江韩飞第一章全套课件齐.ppt

* * 第一章 塑性加工概论 第一节 塑性加工的特点及应用 第二节 金属塑性成形基本规律 第三节 板材性能与试验方法 第四节 塑性加工新技术 * * 塑性成形(Plasticity Forming)是金属材料成形方法之一。它是指对金属材料施加外力作用，利用金属的塑性使其产生塑性变形，从而获得具有一定的形状、尺寸、组织和性能的工件或毛坯的加工方法，也称为塑性加工或压力加工。常见的塑性成形方法有：锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔等。 第一节 塑性加工的特点及应用 * * 1.最小阻力定律 金属受外力作用发生塑性变形时，如果某质点有向各种方向移动的可能性时，则质点将沿着阻力最小的方向移动，故宏观上变形阻力最小的方向上变形量最大，这就叫做最小阻力定律。 2.体积不变条件 由于塑性变形时金属密度的变化很小，物体主要发生形状的改变，虽然体积也有微量的变化，但与塑性变形相比是很小的，可以忽略不计，可认为变形前后的体积相等，这就是塑性变形时的体积不变条件。 第二节 金属塑性成形基本规律 * * 第三节 板材性能与试验方法 拉伸试验 1-1 1-2 * * 利用板材的单向拉伸试验可以得到许多与板材冲压性能密切相关的试验值 （1）屈服点 （2）抗拉强度 （3）屈强比 * * （5）硬化指数 （6）各项异性指数 （4）均匀伸长率 * * 大多数金属板材的硬化规律接近于幂函数的关系，n值大的板材，在冲压成型时加工硬化剧烈， 变形抗力增加较快。拉伸试验确定n值的方法很多，例如 ?两点法：计算出拉伸过程中某两点的真实应力σ与应变ε，则可利用公式σ=Kεn ，计算出n与K的数值。 1-3 * * ?板厚方向性系数r值是在拉伸过程中板材试样的宽度应变εb与厚度应变εl的比值。 ?r值大时，表明板材在厚度方向上的变形比较困难，比板平面方向上的变形小，在伸长类成型中，板材的变薄量小，有利于这类冲压成型。但试验与理论分析都证明，当板料的r值较大时，它的拉深性能也好，板材的极限拉伸系数Mc更小。 ?由于板材的r值常具有方向性，这时可以按平均值计算：r0、r45与r90分别是与板材轧制方向成0°、45°与90°的方向上截取的拉伸试样的测得r值。 板平面方向型系数 * * 第四节 塑性加工新技术 1.旋转锻造 旋转锻造是使棒、管类坯料减少断面积、增加长度的一种锻造工艺。锻打时坯料与锤头间有相对的旋转运动和轴向移动，这种工艺靠轮转锻机或径向精锻机这类设备来进行。 其工作原理简图如图1-4所示。旋转锻造时，坯料周围用两个以上的锤头，沿径向从几个方向对准坯料轴线进行对称的高速锻打，使坯料成形。通过选取模具长度方向的形状，可以锻成台阶状的棒、管类锻件或锥形件等。 图1-4 滚柱式旋转锻造示意图 1—外环；2—滑块；3—滚柱； 4—锤头；5—调整垫片； 6—夹圈；7—主轴；8—毛坯 2.辊锻 辊锻是伸长类工序，它是由轧制工艺发展过来的一种锻造工艺。辊锻是使坯料在装有扇形模块的一对旋转的轧辊中通过时产生塑性变形(图1-5)，从而获得所需要的锻件和锻坯。它既可作模锻前的制坯工序，亦可将坯料直接辊锻成形。 辊锻不同于一般轧制，因为后者的孔型直接刻在轧辊上，而辊锻的扇形模块可以从轧辊上装拆更换。 辊锻近似于小送进量情况下的拔长，即轴向的伸长应变较大，横向的宽展较小。 采用辊锻工艺可以生产的锻件如扳手、剪刀、锄头、麻花钻、柴油机连杆、履带拖拉机的链轨带、涡轮机叶片等。 图1-5 辊锻工作过程 1—扇形模块；2—轧辊；3—坯料；4—挡板 3.楔横轧 图1-6为常见楔横轧机及其工作原理示意图，在两个滚动模具或两块平板模具表面上设计成形状相同的楔形突起，模具对坯料作相对运动(坯料本身也运动)，结果坯料沿轴向（横向）产生直径的变化而制成各种阶梯形状的轴类零件。 这种工艺与一般锻造相比，具有生产效率高、产品精度高、材料利用率高、生产中无冲击、噪声小、工作条件好、以及工具寿命高等优点。因此，楔横轧生产的产品成本比一般锻造加工大约低30％左右。 利用楔横轧工艺可以轧制出电机轴、汽车四联齿轮、火车D轴、汽车变速箱二轴、双头吊板手、鲤鱼钳毛坯等上百种产品，产品的直径范围为6~150mm，长度范围为40~1200mm(甚至更长)。楔横轧可以生产零件毛坯，又可为模锻制坯，还可以实现无切屑、少切屑的精轧。楔横轧工艺以热轧为主，小直径产品也可以实现冷轧。 图1-6 常见楔横轧机的类型及原理 4.斜轧 轧辊互相倾斜配置，以相同方向旋转，坯料在轧辊作用下反向旋转，同时还作轴向运动，即螺旋运动，这种轧制称为斜轧，又称为螺旋轧制或螺旋横轧。坯料靠摩擦力矩咬入，坯料经过径向压缩，沿轴向和径向流动充填轧辊型槽而成形。 斜轧法生产的零件很多，从轧辊及运动特点基