压力加工的定义分类和特征
[从业资格考试]第3篇金属压力加工
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第三篇金属压力加工概述一、什么是压力加工？在外力作用下使金属产生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的加工方法。
外力——冲击力：锤类静压力：压力机各类钢和大多数有色金属及其合金都具有一定的塑性，因此，都能在热态或冷态下进行压力加工。
应用广泛：运输工具96%；汽车拖拉机95%航天、航空90%；农用机械工业80%。
二、分类1、轧制：金属坯料在两个回转轧辊的缝隙中受压变形以获得各种产品的加工方法。
靠摩擦力，坯料连续通过轧辊间隙而受压变形。
主要产品：型材、圆钢、方钢、角钢、铁轨等。
a2、挤压：金属坯料在挤压模内受压被挤出模孔而变形的加工方法。
正挤：金属流动方向与凹模运动方向相同。
反挤：金属流动方向与凹模运动方向相反。
3、拉拔：将金属坯料拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法。
产品尺寸精度、表面光洁度较高，所以，常用于轧制件的再加工，提高产品质量。
坯料：低碳钢、有色金属及合金。
外力：拉力。
4、自由锻：金属坯料在上、下抵铁间受冲击力或压力而变形。
外力：压力。
5、模锻：金属坯料在具有一定形状的模膛内受冲击力或压力而变形的加工方法。
6、冲压：金属板料在冲模之间受压产生分离或成形。
1-5 立体变形（三维）；6 平面变形（二维）；三、特点：（与铸造比）1 优点：（1）结构致密，组织改善，性能提高，强、硬、韧↑（2）少无切削加工，材料利用率高。
（3）可以获得合理的流线分布（金属塑变是固体体积转移过程）。
（4）生产效率高。
（如：曲轴、螺钉）2 缺点：（1）一般工艺表面质量差（氧化）。
（2）不能成型形状复杂件（相对）（3）设备庞大、价格昂贵。
（4）劳动条件差（强度↑、噪音↑）第一章金属塑性变形§1 金属塑性变形的实质塑性：金属在外力作用下，产生永久变形而不破坏的能力。
金属变形过程：a）金属材料在外力作用下发生弹性变形b）当外力超过一定值后产生塑性变形c）外力继续加大，发生断裂金属塑性变形的实质：a）晶粒内部滑移和孪生b）晶间滑移和晶粒转动一、晶体：1 晶体：物质中的原子按一定规律在三维空间周期重复排列。
压力加工
热加工工艺基础机械制造基础-Ⅱ
第二篇压力加工
机电工程学院
金工学部
第二篇压力加工
压力加工的定义
压力加工的概述
压力加工的特点
压力加工的方法及种类
一.压力加工的定义
在外力作用下, 使金属产生塑性变形, 从而获得具有一定形状、尺寸和性能要求的原材料、毛坯或零件的加工方法称为金属压力加工。
二.压力加工的概述
1. 压力加工–俗称“打铁”。
2. 压力加工的技术在我国至少有三千年的历史。
3. 压力加工的生产能力、产品的重量和质量等指标, 能反映一个国家的工业制造水平。
三.压力加工的特点
1.金属材料经过压力加工后, 其组织、性能得到改善和提高。
压合铸造缺陷, 使组织致密、均匀。
经过再结晶, 可得到等轴细晶粒。
形成纤维组织, 使金属材料的机械性能出现各向异性。
三.压力加工的特点
2. 材料消耗少、生产率高。
工件的尺寸和形状与零件相近,可以做到少切削或无切削, 节约金属, 缩短生产时间。
3. 可获得精度和表面质量较高的工件。
四.压力加工的方法及种类 轧制
挤压
拉拨
自由锻
模锻
板料冲压
1. 轧制
1.轧制产品
2.挤压
正挤压反挤压
2. 挤压产品
3.拉拨
3.拉拨产品
4.自由锻
5.模锻
6.板料冲压
7.超塑成型
五.本篇学习内容 金属的塑性变形
金属的加热和锻件冷却 自由锻
模锻
板料冲压
其他压力加工工艺。
压力加工
锻造
金属材料在热锻过程中组织和性能的变化
组织变化 由于变形和再结晶原有的粗大枝晶和柱状晶转变成晶粒较细、 由于变形和再结晶原有的粗大枝晶和柱状晶转变成晶粒较细、 大小均匀的等轴再结晶组织。 大小均匀的等轴再结晶组织。 钢锭内原有的缺陷（ 偏析、疏松、气孔、夹渣等） 钢锭内原有的缺陷（如：偏析、疏松、气孔、夹渣等）被压 实和焊合，使组织更加细密。 实和焊合，使组织更加细密。 性能变化——金属的塑性和力学性能提高。 金属的塑性和力学性能提高。 性能变化 金属的塑性和力学性能提高
冲压
冲压常用材料与设备
材料——低碳钢、铜合金、铝合金及塑性高的合金钢等。（要求 低碳钢、铜合金、铝合金及塑性高的合金钢等。（要求 材料 低碳钢 。（ 材料必须具有足够的塑性） 材料必须具有足够的塑性） 设备——常用设备是剪床和冲床。 常用设备是剪床和冲床。 设备 常用设备是剪床和冲床
冲压
冲压工艺的基本工序
压力加工
有一定形状、尺寸和机械性能的原材料、毛坯或零件的生产方法。 有一定形状、尺寸和机械性能的原材料、毛坯或零件的生产方法。 特点 改善金属组织，提高力学性能。 改善金属组织，提高力学性能。 不产生切屑，减少金属加工损耗，节约材料。 不产生切屑，减少金属加工损耗，节约材料。 使锻件获得合理的流线分布及较高的材料利用率。 使锻件获得合理的流线分布及较高的材料利用率。 具有较高的生产率。 具有较高的生产率。 易实现机械化和自动化。 易实现机械化和自动化。 应用——各类钢和大多数有色金属及合金都具有一定塑性，可以 各类钢和大多数有色金属及合金都具有一定塑性， 应用 各类钢和大多数有色金属及合金都具有一定塑性 在热态和冷态下进行压力加工。一般机器中的主轴、齿轮、 在热态和冷态下进行压力加工。一般机器中的主轴、齿轮、各种 刀具、模具、紧固件等，都采用锻压件。 刀具、模具、紧固件等，都采用锻压件。
第二篇《压力加工》
……
mn
dn d n 1
。
可见：m是个恒小于1的数。
分析： 1、m↓拉深变形↑ 坯料冷变形硬化↑ 应力↑ 2、m主要影响因素 ∴m↓↓易拉裂！
板料的塑性↑ 坯料的相对厚度t/D↑
可以m ↓
3、对变形量大的制件， 可采用多次拉深，穿插再结晶退火。
（三）废品分析及预防
1、起皱
(三）计算坯料质量 G坯=G锻件+G烧损+G料头
式中：G烧损——第一次加热，取被加热金属的2~3%； 以后每次加热取1.5~2%.
(四) 选择锻造设备及其吨位
五、自由锻件结构工艺性 总原则：形状不宜复杂。 1．避免曲面相交的相贯体结构。
2．对形状复杂件，可采用
锻焊联合结构 组合结构（机械连接）
四、自由锻工艺规程的制订 工艺规程——指导整个工艺过程的技术文件， 具有表格、文字、图表等多种形式。 基本步聚如下：
（一）制定锻件图（要点） 1．敷料（余块）——简化锻件形状 2．加工余量 3．锻件公差
锻件敷料
锻件余量
典型自由锻件图
（二）拟定变形工序
三类 辅助工序： 切槽，切肩，倒棱 基本工序： 镦粗、拔长、弯曲、冲孔、扭转、错移，切割。 精整工序： 平整、校直
1．温度： T℃↑，锻造性能↑ T℃↑↑，过热， 过烧。 2．变形速度
锻 造 性 能 变 形抗力
塑性
形变 强 化 为 主
Vk
再结晶为主
两对矛盾综合作用
内能的散失——累积； 冷变形硬化——再结晶。
无砧座锤(对击锤)
3．三向应力状态 （1）对塑性的影响
压应力数目↑塑性↑——阻碍微裂纹产生、扩展； 拉应力数目↑塑性↓——促使微裂纹扩展。
9_第九章_压力加工
二、自由锻工艺规程的制订
3.选择变形工序
通常，自由锻件的成形过程是由一系列变形工序组合而成 的，工序的选择主要是根据锻件的形状和工序的特点来确定。 一般可将锻件分为六大类:
1）轴杆类锻件 包括各种圆形截面实心轴，如传动轴、 轧辊、立柱、拉杆等，还有矩形方形、工字形截面的杆件如 摇杆、杠杆、推杆、连杆等，锻造轴杆件的基本工序是拔长， 但对于截面尺寸相差大的铸件，为满足锻造比的要求，则需 采取镦粗一拔长工序。
2）空心类锻件 包括各种圆环、齿圈、轴承环和各种圆 筒、缸体、空心轴等，锻造空心件的基本工序有镦粗、冲孔、 扩孔、芯棒拔长等。
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二、自由锻工艺规程的制订
3）饼块类锻件 包括各种圆盘、叶轮、齿轮、模块等，其特 点是横向尺寸大于高度尺寸，或者二者相近。锻造基本工序 是镦粗，其中带孔的件需冲孔。 4）曲轴类锻件 包括单拐和多拐的各种曲轴，目前锻造曲轴 的工艺有自由锻、模锻、全流线挤压锻等。其中自由锻的力 学性能差，加工余量大，只在单件或小批生产中应用，其基 本工序有拔长、错移和扭转。 5）弯曲类锻件 包括各种具有弯曲轴线的锻件，如吊钩、弯 杆、曲柄、轴瓦盖等，基本工序是拔长、弯曲。 6）复杂形状锻件 包括阀体、叉杆、十字轴等，锻造难度大， 应根据锻件形状特点，采用适当工序组合锻造。
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三、锻造流线和锻造 比
锻造时，金属的脆性杂质被打碎，顺着金属主要伸长 方向呈碎粒状或链状分布；塑性杂质随着金属变形沿主要 伸长方向呈带状分布，这样热锻后的金属组织就具有一定 的方向性，通常称为锻造流线。
锻造比是锻造时变形程度的一种表示方法。通常用变 形前后的截面比、长度比或高度比来表示。
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二、 模锻及锻模模膛
压力加工的定义、分类和特征
压力加工的定义、分类和特征一、定义压力加工指的是通过施加机械压力，改变金属的形状、尺寸、性质和密度的方法。
通俗地讲，就是形成、压制、切削、弯曲、拔拉等各种金属成形工艺的统称。
压力加工是机械工艺、材料工程、制造工程等领域中非常重要的一项技术。
其主要目的是通过加工切削来创造人类所需的各种产品、零部件和构件。
较之于其他加工方式，压力加工具有精度高、尺寸稳定、表面质量好等优点，在应用中占据重要地位。
二、分类压力加工可以根据加工方法和所引入的形变类型的不同被分为多种不同类型的加工方式。
1. 挤压加工挤压加工是将金属坯料放入在钢管内的模具或一对轮滚中，用外部力通过轴向压缩来改变坯料形状的加工方法。
通常，这种加工方式用于生产管材、型材、线材等常规材料。
2. 压延加工压延加工也称为轧制加工，是在连续三辊或四辊轧机上，将坯料通过多次塑性变形达到理想的尺寸、形状和性质的加工方法。
压延加工的最常见例子就是热轧和冷轧钢材。
3. 铸造加工铸造加工是通过铸造熔融金属，使其流体在模具中，工艺过程中使其凝固并在模具中形成所需形状并得到所需零部件。
常见的铸造加工方式包括铸钢、铸铁、铝合金铸造等。
4. 冲压加工冲压加工也称冲裁加工，是通过将金属板料放在冲床上，使用冲裁模具以极高的速度进行冲切、镂空、弯曲等多种变形来达到所需形状的加工方式。
冲压加工常用于生产金属零件和非金属耗材等。
5. 锻造加工锻造加工是在锻压机中，通过重复施加过程中的强制变形，使金属在坯料形状、尺寸、性质和密度等方面得到改变的一种加工方式。
它可以分为手挤扁锻造、冲锻造、自由锻造、锤击锻造等多种方式。
三、特征不同的压力加工方式有着不同的特征，但在整体上，压力加工共享一些基本特征：1. 有限的变形压力加工具有明显的加工变形或塑性变形，这种变形的限度是有限的。
在加工过程中，物料可能发生裂纹、断裂或回弹等失效，超出其可承受的变形区间。
2. 内部应力在压力加工过程中，由于受到机械力的作用，金属里的晶粒和晶体结构受到了变形。
08压力加工
(4)特点：
1. 2. 3. 4. 变形均匀 无振动,噪音小 一次行程完成,效率高 余量,公差,斜度小
(5)应用： 大批量生产中/小型锻件
典型应用
曲柄、曲轴、连杆、扳手、起重机吊钩
3 模锻件结构工艺性
a、模锻件上应具有一个合理的分模面 b、非配合表面应设计成非加工表面
c、模锻件上与分模面垂直的非加工表面，应设计出模锻斜度
1.超塑性板料拉伸
2.超塑性气压成形
8.1 压力加工理论基础
8.1.1 金属的塑性变形的实质 8.1.2 塑性变形对金属组织和性能的影响 8.1.3 金属的锻造性能
8.1.1 金属的塑性变形的实质
1. 单晶体的塑性变形→滑移
2. 多晶体塑性变形
晶内变形与晶间变形的综合
8.1.2 塑性变形对金属组织和性能的影响
1.组织变化
a、晶粒伸长； b、晶格发生扭曲；
d、两个非加工表面形成的角(包括外角和内角)都应按模锻圆角 设计
e、模锻件外形应力求简单、平直和对称，尽量避免模锻件
截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、高台等结构
f、模锻件的结构中应避免窄沟、深槽、深 孔或多孔结构 g、形状复杂的锻件应采用锻—焊或锻-机械 加工连接的方法
3. 胎模锻
在自由锻设备上利用可移动的胎模生产模锻件的方法
8.2.1 自由锻
• 3.工序
• 基本工序：使金属坯料产生变形要求，达到所 需形状、尺寸。
• 镦粗、拔长、冲孔、弯曲、错移、扭转、切割……
• 辅助工序：为基本工序操作方便而进行的预先 变形工序。
• 压钳口、倒棱、切肩……
• 精整工序：用以减少锻件表面缺陷。
• 整形、滚圆、摔圆、矫正 ……
8.2.1自由锻
什么是压力加工
金属压力加工一什么是压力加工靠外力使金属材料产生塑性变形而得到预定形状与性能的制件（毛坯或零件）的加工方法。
外力——冲击力：锤类静压力：压力机各类钢和大多数有色金属及其合金都具有一定的塑性，因此，都能在热态或冷态下进行压力加工。
应用广泛：运输工具96%；汽车拖拉机95%；航天、航空90%；农用机械工业80%。
分类1 轧制：金属坯料在两个回转轧辊的缝隙中受压变形以获得各种产品的加工方法。
靠摩擦力，坯料连续通过轧辊间隙而受压变形。
主要产品：型材、圆钢、方钢、角钢、铁轨等。
2 挤压：金属坯料在挤压模内受压被挤出模孔而变形的加工方法。
正挤：金属流动方向与凹模运动方向相同。
反挤：金属流动方向与凹模运动方向相反。
P图7-263 拉拔：将金属坯料拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法。
产品尺寸精度、表面光洁度较高，所以，常用于轧制件的再加工，提高产品质量。
坯料：低碳钢、有色金属及合金。
4 自由锻：金属坯料在上、下抵铁间受冲击力或压力而变形。
上砧铁坯料下砧铁5 模锻：金属坯料在具有一定形状的模膛内受冲击力或压力而变形6 冲压：金属板料在冲模之间受压产生分离或成形。
第一节金属压力加工特点：1）.可实现无屑加工,节省材料；2）.产品力学性能好，尺寸精度高；3）自动化程度高，生产率高;4）.材料利用率高，产品范围广泛。
三、金属的塑性变形单晶体的塑性变形方式：1.滑移——滑移系2.孪生晶体的孪生示意图单晶体的塑性变形方式：晶内变形（低温）：滑移和孪生晶间变形（高温）：晶粒间的相对滑动和转动。
（一）规律：1、最小阻力定律金属质点在塑性变形中总是力图向最小阻力的方向移动。
2、加工硬化规律加工硬化定义：金属在常温下随变形量增加而变形抗力增大、塑性和韧性降低的现象。
3、体积不变规律塑性变形前后的体积总保持不变。
重要推论：塑性变形只改变形状和尺寸，体积不变。
（二）塑性变形金属加热时组织性能变化1、回复、再结晶1）回复加工硬化使金属处于不稳定状态将冷成形后的金属加热至一定温度后，使原子回复到平衡位置，晶内残余应力大大减小的现象，称为回复。
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压力加工的定义分类和
特征
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压力加工的定义、分类和特征
一、压力加工的的定义和分类
定义：利用往复加压为主的压力机等加工设备和工模具，使金属及其它材料在局部或整体上产生永久变形、接合、分离和校正等的加工方法。
1.成型加工：凡利用永久变形(塑性或粘性)将固态坯料制成所需形状和尺寸的固态制件的方法;
如：弯曲、胀形、翻边、拉深、锻造、压印、镦粗、挤压等。
2.接合加工：
(1)利用成形或压缩加工的成形接合：卷折拼接、咬口、卷边敛缝、铆接等;
(2)利用适当的温度和压力下产生的固态扩散现象进行的接合——压接。
3.分离加工：
(1)利用材料塑性变形到达最后阶段会发生断裂的性质，把材料分离为两部分以上而做成制件的加工方法：
如：切断、切槽、落料、冲孔等;
(2)挤压断裂——精密冲裁;
(3)切削分离：精修、双向冲裁等。
4.校正加工：用于提高零件的形状、尺寸精度或表面状态：
(1)分离加工中的精修和修边;
(2)板材成型中的模压校正;
(3)蠕变成形或压缩成形中的精整、摔光等。
二、压力加工的特征
1.可得到精度好、产量高、制件较为均一的制件。
——适合大量生产，比切削加工、铸造等省材省时，强度好，因而生产成本较低;
2.必须有动作特性能适应加工对象的压力机和其他配套设备和装置;
3.必须有合适的工模具。
工模具的设计需要素质较高的专业技术人员，工模具制作离不开数量极少而精度要求甚高的切削、磨削、电火花加工等方法;
4.材料在加工过程中会发生加工硬化、析出硬化、各向异性、残余应力、表面缺陷等。
这些变化有时是有害的，需在工序中增加消除有害变化的辅助工序;有时这种变化是有益的，可用来提高制件的强度;
5.需要特别注意预防操作者的人身事故及噪音、振动对环境的污染、设备和模具的损坏等。