《机械制造基础》第2版 课件 第7章 压力加工.pptx

Chapter压力加工7

第7章压力加工案例导入图7-1(b)的零件为某型号的机床变速箱中齿轮轴（虚线表示），该齿轮轴零件既要承担扭矩传递功能，还要具有耐磨、变形小等，为此材料按照表7-1选择为40Cr钢棒制造，并以相应的热处理保证相应力学性能；该零件属于中、小批量生产。图7-1齿轮轴(a)锻件余量及余块(b)锻件图

第7章压力加工初步分析依据图7-1（b），结合零件生产类型，不难发现该零件具有以下的特点：⑴属于台阶轴，且直径方向差异很大，零件的最大直径为，最小直径小于。如用40Cr钢棒制造，批量生产该零件时材料利用率低、成本较高。⑵为了保证齿轮轴的力学性能，符合产品图纸设计要求，需要保证齿轮轴齿形部分的金属纤维尽可能的少切削，并通过相关热处理后达到设计图纸要求的力学性能。为此，该零件选用自由锻造制造毛坯。本章主要讨论金属材料锻压生产的原理、应用及锻压零件的结构工艺性。

7.1金属压力加工基本原理塑性变形的实质1.单晶体的塑性变形单晶体的塑性变形有两种方式：滑移与孪晶。其主要方式是滑移，只有当滑移过程很难进行时，才有可能发生孪晶变形。实验证明，晶体只有受到切应力时才会产生塑性变形。单晶体的塑性变形主要是由于切应力引起晶体内部位错运动（即滑移变形）产生的，如图7-2所示。图7-2晶体通过位错运动产生滑移示意图

7.1金属压力加工基本原理塑性变形的实质2.多晶体的塑性变形多晶体的塑性变形也是通过滑移方式进行的，它的塑性变形可以看成是由许多单个晶粒产生变形的综合效果。此外，在晶粒与晶粒之间也有滑动和转动，称为晶间变形。但多晶体的塑性变形以晶内变形为主，晶间变形很小，否则将引起金属的破坏。多晶体的每个晶粒的形状、大小不等，相邻晶粒的位向也不同；同时多晶体内存在大量晶界，因此多晶体的塑性变形过程要比单晶体复杂得多。为此，金属塑性变形的实质是晶体内部产生滑移变形，其中位错是引起滑移变形的主要原因。

7.1金属压力加工基本原理加工硬化、再结晶1、加工硬化又称冷变形强化，是指在冷变形过程中，随着变形程度的增加，金属材料的强度、硬度升高，塑性、韧性有所下降的现象。冷变形程度的大小对低碳钢力学性能的影响如图7-3所示。图7-3冷变形程度对低碳钢性能的影响

7.1金属压力加工基本原理加工硬化、再结晶2.再结晶当加热温度较高时，塑性变形后被拉长的晶粒将重新形核、结晶为等轴状晶粒，加工硬化现象完全消除，金属的组织和性能恢复到冷变形前的状态，这一过程称为再结晶，如图7-4所示。图7-4金属的回复和再结晶示意图

7.1金属压力加工基本原理冷加工与热加工1.冷变形及其对组织结构和性能的影响冷变形过程中只产生加工硬化而无再结晶现象，因此金属的变形抗力大，塑性低，变形程度小。一方面，冷变形使金属制品强度、硬度升高，塑性、韧性降低，即产生了“冷变形强化”现象。要想继续进行冷变形，必须增加再结晶退火工序。另一方面，冷变形能使金属产品获得较高的表面质量和尺寸精度。常用于对已热变形过的坯料的再加工，如冷轧、冷拉、冷冲压等。2.热变形及其对组织结构和性能的影响热加工可使铸态金属中的气孔、疏松及微裂纹焊合，组织更加致密，强度、塑性和韧性提高

7.1金属压力加工基本原理可锻性1.金属的可锻性金属的可锻性是衡量材料在进行塑性成形过程中获得合格制件的难易程度。可锻性的优劣常用金属的塑性和变形抗力来综合衡量。塑性越好，变形抗力越小，则金属的可锻性越好。

7.1金属压力加工基本原理锻造性2.影响锻造性的因素金属的锻造性取决于金属的本质和变形条件⑴金属的本质金属的力学性能取决于其化学成分与金属的组织结构⑵变形条件金属的变性条件取决于变形温度、变形速度与应力状态。①变形温度的影响②变形速度的影响③应力状态的影响图7-5变形速度对金属锻压性能的影响图7-8金属变形时的应力状态

7.2常用的锻造合金与塑性加工方法常用锻造合金常用的锻造合金常用的锻造合金包含着碳钢、合金钢、铝合金以及铜合金等。⑴碳钢⑵合金钢⑶铝合金⑷铜合金

7.2常用的锻造合金与塑性加工方法常见塑性加工方法图7-7常见金属塑性加工方法a)轧制b）挤压c）拉拔d）自由锻e）模锻f）板料冲压

7.2常用的锻造合金与塑性加工方法锻压加工特点⑴改善金属组织，提高金属的力学性能⑵范围广、效率高锻压产品适用范围广泛，模锻和冲压加工工艺有较高的生产率。⑶节省材料，减少切削加工工时⑷锻压的缺点是难以获得形状复杂的零件。

7.2常用的锻造合金与塑性加工方法自由锻及分类⑴自由锻如前所述，自由锻所用的工具简单，通用性强，灵活性大。锻件质量从不足1kg至300吨。由于自由锻是局部变形，变形抗力小，故所需设备功率比模锻要小得多。如万吨模锻水压机只