塑性成形

塑性成形（压力加工）思维导图：包含概念：金属材料在外力作用下，利用自身的塑性产生变形，改变形状，尺寸及其力学性能，以获得符合要求的工件或毛坯的加工方法等等

塑性成形（压力加工）

• 概念：金属材料在外力作用下，利用自身的塑性产生变形，改变形状，尺寸及其力学性能，以获得符合要求的工件或毛坯的加工方法
• 优点
  • 1.改善金属的组织，提高力学性能
  • 2.材料利用率高
  • 3.生产效率高
  • 4.毛坯或零件的尺寸精度高
• 理论基础
  • 金属塑性变形的类型
    • 冷变形（再结晶温度以下的变形）
      • 可消除加工硬化（冷作硬化）
    • 热变形（再结晶温度以上的变形）
  • 金属的纤维组织
    • 形成过程
      • 钢锭在压力加工中产生塑性变形时，基体金属的晶粒形状和沿晶界分布的杂质形状将沿着变形方向被拉长，呈纤维形状，金属再结晶后也不会改变，仍然保留下来，使金属组织具有一定的方向性，称为纤维组织
    • 影响
      • 纤维组织的存在对金属的力学性能有较大影响。变形程度越大，纤维组织越明显，各向异性越严重，横向塑性和冲击韧度下降较大。
  • 锻造比
    • 拔长锻造比 Y=Fo/F(横截面积之比）
    • 镦粗锻造比 Y=Ho/H(高度之比）
• 塑性成形方法
  • 锻造
    • 自由锻（利用冲击力和压力，使金属在上下砧铁之间，产生塑性变形而获得所需形状，尺寸，内部质量锻件的一种金属压力加工方法）
      • 基本工序
        • 镦粗（长度减小，横截面积增大）
        • 拔长（横截面积减小，长度增大）
        • 冲孔
        • 弯曲等
      • 工艺规程
        • 1.绘制锻件图
        • 2.确定锻造工序
        • 3.计算坯料的质量于尺寸
        • 4.选择锻压设备
        • 5.确定锻造温度范围和加热，冷却规范
          • 锻造温度范围指始锻温度和终锻温度之间的范围温度
        • 6.填写锻造工艺卡片
    • 模锻
      • 优点
        • 1.生产效率高
        • 2.能锻造出形状复杂的锻件，并使金属流线分布更为合理
        • 3.尺寸较精确，表面质量较好，加工余量小
        • 4.节省金属材料，减少切削加工工作量
        • 5.操作简单，劳动强度低
      • 模锻模膛
        • 分类
          • 制怌模膛
            • 为了使坯料基本接近模锻件的形状，以便模锻时金属能合理分布，并很好的充满模膛
          • 模锻模膛
            • 预锻模膛
              • 在制坯的基础之上，进一步分配金属，使之更接近与锻件的形状和尺寸
            • 终锻模膛
        • 绘制模锻件图
          • 分模面的选择（上下锻模在模锻件上的分界面）
            • 1.要保证模锻件能从模膛中顺利取出，并使锻件形状尽可能与零件形状相同（应选在模锻件最大尺寸的截面上）
            • 2.制成锻模后，应使上下模沿分模面的模膛轮廓一致
            • 3.最好使分模面为一个平面
            • 4.选定的分模面应使零件上所加的敷料最少（敷料：为了简化锻件形状以便进行自由锻造而增加的这一部分金属）
          • 确定加工余量和锻件公差
          • 模锻斜度
          • 模锻圆角半径
          • 冲孔连皮
          • 绘锻件图并制定锻件技术条件
  • 板料冲压（利用冲模使板料产生分离或变形的一种方法）
    • 优点
      • 1.操作简单，生产率高，易于实现机械化和自动化
      • 2.冲压件的尺寸精确，表面光洁，质量稳定，互换性好
      • 3.金属薄板经过冲压塑性变形获得一定几何形状，并产生冷变形强化，使之重量轻，强度高，刚性好
    • 基本工序
      • 分离工序
        • 落料与冲孔（统称为冲裁）
          • 概念解释
            • 落料是将被分离的地方作为成品，周边是废料（落料尺寸应由凹模设计为基准）
            • 冲孔是将被分离的部分作为废料，周边是成品（冲孔尺寸应由凸模设计为基准)
          • 冲裁变形过程
            • 1.弹性变形阶段
            • 2.塑性变形阶段
            • 3.断裂变形阶段
          • 凸凹模间隙（冲裁间隙应为其厚度的1/3）
            • 间隙过大，材料中的拉应力增大，塑性变形阶段过早结束，冲裁件的上下裂纹向内错开，使得冲裁件光亮带小，毛刺和断裂带均较大，板料的翘曲也会变大。
            • 间隙过小，凸凹模受到金属的挤压作用增大，增加了材料与凸凹模之间的摩擦力，冲裁件的上下裂纹向外错开，会使冲裁力加大，不仅会降低模具寿命，还会使冲裁件的断面形成二次光亮带，在两个光面间夹有裂纹，会影响冲裁件的断面质量
      • 变形工序
        • 弯曲
        • 拉深（将一定形状的平板毛坯通过拉深模冲压成各种形状的开口空心件，或者以开口空心件为毛坯进一步使空心件改变形状和尺寸的冲压工序）
          • 主要缺陷
            • 起皱
            • 拉裂
          • 防止拉裂
            • 1.合理选择拉伸系数
              • m=拉深件直径d/毛坯直径D，拉伸系数m越小，变形程度越大，拉深应力越大，越容易产生拉裂品（若m过小，不能一次拉深成形时，可多次拉深；0.5<m<0.8为正常）
            • 2.凹凸模工作部分加工成圆角
              • 圆角：为了减少流动阻力和弯曲处的应力集中
            • 3.合理的凸凹模间隙
              • 拉深模的凸凹模间隙要比冲裁间隙大，拉深间隙为其厚度的1或1.2倍，间隙过小，容易拉裂，间隙过大，容易起皱
            • 4.减小拉深时的阻力