塑性加工工艺与设备
金属塑性成形装备概述及分类
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第3章
3.2 金属塑性成形装备的分类
金属塑性成形装备及自动化
我国塑性成形设备分八类，每类分十组，每组又分若干型
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3.3 液压成形装备
第3章
金属塑性成形装备及自动化
液压机与其它材料成形装备相比具有以下特点：
• （1）执行元件（缸及柱塞或活塞）结构简单，结构上易于实现很大的工作压力、较大的 工作空间和较长的工作行程，因此适应性强，便于压制大型或较长较高的制件。
• （2）在行程的任何位置均可产生压力机额定的最大压力。可以在下转换点长时间保压。
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3.1 概 述
第3章
金属塑性成形装备及自动化
• 金属塑性成形是基于材料塑性的加工工艺，它是利用材料的塑性，在设备（装置）上通过 模具（工具）改变毛坯的形状与尺寸，并改善性能，从而获得所要求的工件。这种方法能 获得强度高、性能好的工件。
• 金属塑性成形技术已改变传统的提供毛坯，正向着尽量减少切削加工甚至直接生产产品零 件的方向发展。采用冷挤、冷镦、精密模锻、特种轧制、精密冲裁、旋压加工、多工位模 锻、多工位冲压、级进模高速冲压、粉末锻造、超塑加工及激光加工等先进塑性成形工艺， 可加工出精度高、表面粗糙度低的成品零件。
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3.3 液压成形装备
（3） 汽车纵梁冲压液压机
• 上横梁为三个独立的部件，每个部件上 各装一个主工作缸，活动横梁和底座(下 横梁)各为一个整体铸件，活动横梁长达 9.5m，由六个立柱将上横梁和底座连成 一体。从侧面看，该液压机可视为三个 受力的封闭框架，但从正面看，则不是 一个整体框架结构，因此不能承受偏载。 底座下部装有顶出缸，上横梁上装有回 程缸。
第三篇(塑性加工)
纤维组织的稳定性很高，不能用热处理或其它方法加以消 除，只有经过锻压使金属变形，才能改变其方向和形状。 合理利用纤维组织
应使零件在工作中所受的最大正应力方向与纤维方向重合;
最大切应力方向与纤维方向垂直; 并使纤维分布与零件的轮廓相符合，尽量不被切断。
§1-3
金属的可锻性
金属材料通过塑性加工获得优质零件的难易程度。 （经塑性加工而不断裂） 塑性
三拐曲轴的锻造过程
§2-1 锻造方法
自由锻特点
●
坯料表面变形自由；
● 设备及工具简单，锻件重量不受限制； ● ● ●
锻件的精度低； 生产率低，适用于单件小批生产； 是大型锻件的唯一锻造方法。
§2-1 锻造方法
模锻
使加热后的金属在模膛内
受压变形以获得所需锻件 的方法。 应用： 大批量生产中小锻件。 ＜150Kg，如曲轴、连 杆、齿轮。
在冷加工时,形变强化使金属塑性降低,进
一步加工困难,应安排中间退火工艺。 实质：塑性变形时位错运动受阻，使交叉滑移中位错运动范围缩小，因 此，金属性能随之改变。
一、金属材料产生加工硬化
金属材料 强度和硬 度提高， 塑性和韧 性下降。
有利：加工硬化可提高产品性能! 不利：进一步的塑性变形带来困难! 加热可消除硬化现象!
压力使金属成型为各种型材和锻件等。
a）自由锻 b）模锻 c）胎模锻 胎模锻：自由锻设备上，采用不与上、下砧相连接的活动模具 成形锻件的方法。是介于自由锻和模锻之间的锻造工艺方法。 2）冲压 利用冲模将金 属板料切离或变形 为各种冲压件。
3）轧制 使金属坯料通过两个旋转轧辊之间的间隙而产生塑性变形的 加工方法。 用于生产各种型材、管材、板材等。
模锻
模锻是利用锻模使坯 料变形而获得锻件的 锻造方法。
塑性成形及工艺设备-S4-78页精选文档
锻锤
3 锻锤的发展概况
(1) 对现有的蒸汽－空气锤进行革新和技术改造，以提高 能量利用率。
(2) 在有砧座的锻锤的下砧座与基础之间安装隔振装置， 以消除振动，改善锻压车间及周围工作环境和生活环境。
(3) 20世纪30年代德国推出了蒸汽－空气对击锤(也称无砧 座锤)。
(4) 液气驱动原理的应用，是锻锤发展史上又一个新的里 程碑，是锤类设备的主要发展方向。
空气锤主要用于自由锻造，也可用于胎模锻造，是目前中、 小型锻工车间数量最多和使用最广的锻造设备之一。
常用规格40kg、75kg、150kg、250kg、400kg、560kg、 750kg、1000kg等规格。（表4-3）
锻锤
2 空气锤结构形式和原理
(1) 工作部分：包括落下部 分(工作活塞、锤杆、上砧块 )和砧座部分(下砧块、砧垫、 砧座)。
锻锤
第四节 液压模锻锤结构和工作原理
1 液压模锻锤特点和发展概况
采用纯液压驱动，或者采用液气驱动的锻锤，一般称 为液压锤。由于它主要用于热模锻工作，所以又称为 液压模锻锤，也叫做液气锤。
图4－1 单柱式蒸汽一空气自由锻锤
两立柱组成拱 形形状，刚性 好，前后两个 方向进行锻造 操作，在锻造 中应用极为普 遍，其吨位15t。
锻锤
1－气缸；2－锤杆； 3－立柱；4－导轨； 5－锤头；6－上砧块； 7－砧垫；8－砧座； 9－底板；10－下砧块； 11－旋阀手柄； 12－滑阀手柄； 13－排气口； 14－进气口
锻锤
钢 带 联 动 式 蒸 空 对 击 锤
锻锤
锻锤
第三节 空气锤的结构和工作原理
空气锤使用空气作为工作介质，但它不是用压缩空气站供 应的压缩空气，而是由电机直接驱动空气锤本身的压缩活 塞做上、下运动，在压缩缸内制造压缩空气，再推动工作 活塞上、下运动，驱动锤头进行打击。
塑性成形第14章塑性加工工艺(轧制挤压)
品表面光洁、板形平直、尺寸精度高和机械性能好。 工艺特点： （1）加工温度低，产生加工硬化，需要中间退火。 （2）采用工艺冷却和润滑 （3）张力轧制
管材轧制
（1）压下量
h h0 h1 h 2R(1 cos)
咬入角 entering angle
D R
O
（2）变形区长度
l2 R2 (R h )2 2
h0
a
A
C
B
l
h1
l Rh (h2 ) Rh 4
b1
b0
tg
R
Rh ( h)
h R
2
h 2R
（3）延伸系数 λ=L1/L0
（4）压下率Biblioteka 表面夹杂暴露在钢材表面上的非金属物质称为 (1)钢坯带来的表面非金属夹杂物。 表面夹杂,一 般呈点状、块状和条状 (2)在加热或轧制过程中，偶然有非金 分布，其颜色有暗红、淡黄、灰白等， 属夹杂韧(如加热炉的耐火材料及炉 机械的粘结在型钢表面上，夹杂脱落 渣等)，炉附在钢坯表面上，轧制时 后出现一定深度的凹坑，其大小、形 被压入钢材，冷却经矫直后部分脱落 状无一定规律。
名。例工、槽、角钢的腿长、腿短、腰 (2)切深孔切人太深，造成腿长无法消除。 厚、腰薄及一腿长，一腿短。
斜轧穿孔生产管材
板带材轧制
特点：宽厚比（B/H）大 规格：中厚板（中板4~20mm，厚板20~60mm，
特厚板60mm以上） 薄板和带材（0.2~4mm） 极薄带材和箔材（0.001~0.2mm） 技术要求： 尺寸精度、板形、表面光洁度、性能
第八章塑性加工
第八章塑性加工※8·1 锻造成形8·2 板料冲压成形8·3 挤压、轧制、拉拔成形8·4 特种塑性加工方法8·5 塑性加工零件的结构工艺性8·6 塑性加工技术新进展本章小结塑性加工的基本知识塑性变形的主要形式：滑移、孪晶。
滑移的实质是位错的运动。
金属经过塑性变形后将使其强度、硬度升高，塑性、韧性降低。
即产生形变强化。
此外，还将形成纤维组织。
塑性加工特点：1·塑性加工产品的力学性能好。
2·精密塑性加工的产品可以直接达到使用要求，不须进行机械加工就可以使用。
实现少、无切削加工。
3·塑性加工生产率高，易于实现机械化、自动化。
4·加工面广（几克~几百吨）。
常用的塑性加工方法：锻造、板料冲压、轧制、挤压、拉拔等。
8·1 锻造成形8·1·1 自由锻定义、手工自由锻、机器自由锻设备（锻锤和液压机）1·自由锻工序（基本工序、辅助工序、精整工序）基本工序：镦粗、拔长、弯曲、冲孔、切割、扭转、错移辅助工序：压钳口、压钢锭棱边、切肩各种典型锻件的锻造2·自由锻工艺规程的制订（举例）8·1·2 模锻定义、特点（生产率高、尺寸精度高、加工余量小、节约材料，减少切削、形状比自由锻的复杂、生产批量大但质量不能大）1·锤上模锻2·压力机上模锻8章塑性加工拔长29使坯料横截面减小而长度增加的锻造工序称为拔长。
拔长主要用于轴杆类锻件成形，其作用是改善锻件内部质量。
(1)拔长的种类。
有平砥铁拔长、芯轴拔长、芯轴扩孔等。
8章塑性加工30芯轴拔长8章塑性加工芯轴扩孔型砧拔长圆形断面坯料冲孔采用冲子将坯料冲出透孔或不透孔的锻造工序叫冲孔。
其方法有实心冲子双面冲孔、空心冲子冲孔、垫环冲孔等。
8章塑性加工各种典型锻件的锻造1、圆轴类锻件的自由锻2、盘套类锻件的自由锻3、叉杆类锻件的自由锻4、全纤维锻件的自由锻8章塑性加工典型锻件的自由锻工艺示例43锻件名称工艺类别锻造温度范围设备材料加热火次齿轮坯自由锻1200～800℃65kg空气锤45钢1锻件图坯料图序号工序名称工序简图使用工具操作要点1局部镦粗火钳镦粗漏盘控制镦粗后的高度为45mm序号工序名称工序简图使用工具操作要点2冲孔火钳镦粗漏盘冲子冲孔漏盘（1）注意冲子对中（2）采用双面冲孔3修整外圆火钳冲子边轻打边修整，消除外圆鼓形，并达到φ92±1 mm续表序号工序名称工序简图使用工具操作要点4修整平面火钳镦粗漏盘轻打使锻件厚度达到45±1 mm续表自由锻工艺规程的制订（1）绘制锻件图（敷料或余块、锻件余量、锻件公差）※锻件图上用双点画线画出零件主要轮廓形状，并在锻件尺寸线下面用括号标出零件尺寸。
材料的塑性成形工艺
材料的塑性成形工艺引言塑性成形是一种常见的材料加工工艺，通过施加力量使材料发生形变，以获得所需的形状和尺寸。
塑性成形工艺包括冷拔、冷加工、锻造、挤压、拉伸等多种方法。
本文将介绍几种常见的材料塑性成形工艺及其特点。
一、冷拔1.1 工艺流程冷拔是一种拉伸加工的方法，主要用于金属材料。
其工艺流程包括以下几个步骤：1.选材：选择合适的原材料进行冷拔加工。
2.加热：将材料加热至适当的温度，以提高其塑性。
3.均质化处理：通过变形和退火等处理方法，使材料组织更加均匀。
4.拉拔：将材料拉伸至所需的形状和尺寸。
5.精整：通过切割、修整等方法，使成品达到要求的尺寸。
1.2 特点冷拔工艺具有以下特点：•成品尺寸精度高，表面质量好。
•可加工各种材料，包括金属和非金属材料。
•可以提高材料的强度和硬度。
二、冷加工2.1 工艺流程冷加工是一种在常温下进行的成形加工方法，常用于金属材料。
其工艺流程包括以下几个步骤：1.选材：选择合适的原材料进行冷加工。
2.切削：通过刀具对材料进行切削加工。
3.成型：通过冷加工设备对材料进行压制、弯曲、卷曲等成型操作。
4.精整：通过修整、研磨等方法，使成品达到要求的尺寸和表面质量。
2.2 特点冷加工具有以下特点：•成品尺寸精度高，表面质量好。
•可以加工多种材料，包括金属和非金属材料。
•部件形状复杂度高，适用于精密加工要求较高的产品。
三、锻造3.1 工艺流程锻造是一种通过施加压力将材料压制成所需形状的工艺方法。
其工艺流程包括以下几个步骤：1.选材：选择合适的原材料进行锻造。
2.加热：将材料加热至适当的温度，以提高其塑性。
3.锻造：通过锻造设备施加压力，将材料压制成所需形状。
4.精整：通过修整、热处理等方法，使成品达到要求的尺寸和性能。
3.2 特点锻造具有以下特点：•可以加工各种金属材料，包括高温合金和非金属材料。
•成品强度高，韧性好。
•高生产效率，适用于大批量生产。
四、挤压4.1 工艺流程挤压是一种将材料挤压成所需截面形状的塑性成形工艺。
塑性成形的特点与基本生产方式
塑性成形的特点与基本生产方式塑性成形是一种广泛应用于工程领域的加工技术，它通过对热软化塑料材料进行塑性变形，以获得各种复杂的形状和尺寸。
本文将介绍塑性成形的特点以及常见的基本生产方式。
1. 塑性成形的特点塑性成形具有以下几个特点：1.1 灵活性塑性成形可以根据需要灵活地加工出各种复杂形状的产品，例如各种外壳、管道、容器等。
通过改变模具和调整加工参数，可以满足不同产品的加工需求。
1.2 生产效率高相比于其他加工方法，塑性成形具有较高的生产效率。
一次成型可以同时加工多个产品，且生产周期较短。
同时，还可以进行自动化生产，提高生产效率。
1.3 材料利用率高塑性成形能够使材料得到充分利用。
由于材料在加工过程中可以被塑性拉伸、薄化，可以最大限度地减少材料的损耗。
1.4 加工成本低由于塑性成形生产工艺简单，设备投资与维护成本相对较低。
同时，生产过程中材料利用率高，可以降低材料成本。
2. 基本生产方式2.1 挤出成形挤出成形是最常见的塑性成形方式之一。
它通过将塑料材料加热熔融后，通过挤压机将熔融塑料挤出成型。
挤出成形常用于生产管道、板材、型材等产品。
2.2 注塑成形注塑成形是另一种常见的塑性成形方式。
它通过将塑料材料加热熔融后，将熔融塑料注入到闭合的模具中，并施加一定的压力进行冷却固化。
注塑成形适用于生产各种复杂形状的产品，如塑料零件、玩具等。
2.3 吹塑成形吹塑成形是一种特殊的塑性成形方式，常用于生产空心容器，例如瓶子、桶等。
它通过将熔融塑料放置在模具中，通过压缩空气将塑料吹膨为模具形状。
2.4 压延成形压延成形是将塑料热融化后，通过双辊或多辊挤压机将塑料挤压成特定形状和厚度的薄膜或板材。
压延成形适用于生产各种包装薄膜、塑料薄板等产品。
2.5 热压成形热压成形是将加热熔融的塑料放置于模具中，施加一定的压力进行冷却固化。
常用于生产较厚的塑料零件和产品。
总结塑性成形作为一种常见的加工技术，具有灵活性、高生产效率、材料利用率高和加工成本低的特点。
塑料的机械加工
塑料的机械加工、修饰和装配1 机械加工一、塑料的机械加工工艺特点塑料的机械加工，一般采用加工金属或木材的设备和方法。
由于塑料的性能与金属或木材相差很远，使用的要求和条件不同，所以塑料的机械加工有它自己的特点。
1、由于塑料的热性能与金属大不相同，加热容量小、导热性差，因此在机械加工过程中，由金屑刀具和塑料摩擦所产生的热量，主要传给刀具，而传给塑料的热量难于传入内部，其表面温度显著提高，极易局部过热变软，甚至使塑料变色、焦化。
此外，塑料的热膨胀系数比金属高得多(大1．5~20倍)，即使温度变化不大，也会使尺寸产生很大的变化，这对制品尺寸精度的控制是不利的，对表面质量亦会有不利的影响，尤以热塑性塑料为甚。
为此，在机械加工时，需用冷却剂，如压缩空气、水或其他冷却液，其中以压缩空气为好，冷却液使塑料的摩擦因数减小，容易打滑。
2、一般塑料的弹性模量，仅为金属的1/10-1/60，在机械加工时，夹具和刀具施压过大，能引起塑料制品的扭变和偏差，比金属大得多，必将影响制件的公差，因此夹紧力要适当。
刀具的刃口要锋利。
此外，塑料还具有与时间有关的弹性恢复性能，经过机械加工之后，其尺寸会发生变化，如钻孔或攻丝的孔眼直径小于刀具的直径，车削后的工件尺寸，在存放中会发生收缩等。
二、切削原理及车削车削是用单刃刀具加工，其目的足加工圆柱、斜度、平面和螺纹等。
车削过程基本上与将楔形物推进物料中的情况相同。
当刀具推进塑料进行切削时，刀具必须克服前倾面上所受到的正压力与切削之间摩擦力。
这两种力的合力就是切削下的作用力(见图11-1)。
如这种力的大小和方向有利于塑料的牵伸断裂，则能减小切削所需要的功，使切削顺利进行。
因为大多数塑料抗压强度均比抗张强度大2-3倍，所以塑料对压缩断裂的阻力恒大于对牵伸断裂的阻力。
从力学分析可知，刀具前角愈大，有利于塑料发生牵伸断裂。
但刀具前角并不是可以任意增大。
前角过大时，某些塑料的断裂就会成为脆性的，致使加工后的表面比较粗糙，还会使刀具的强度降低，易于损坏。