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第8章塑性加工利用金属材料在外力作用下所产生的塑性变形，获得所需产品的加工方法称为塑性加工,由于这种外力多数情况下是以压力的形式出现的．因此也称为压力加工。塑性加工的产品主要有原材料、毛坯和零件三大类。材料在发生塑性变形形时，其体积基本上保持不变很多精密的塑性加工方法，可以不经过切削加工直接生产出零件，实现无屑加工，大量节省材料。最小阻力定律、加工硬化（形变强化）金属塑性变形时遵循的基本规律塑性加工常用的方法有：自由锻、模锻、板料冲压、轧制、挤压、拉拨等各类连杆锻件连杆模具长沙金源汽车冲压件有限公司车门内外板Inner&outterdoor轻型车车身总成东风汽车零件笔记本底座冲压件笔记本电脑内部冲压件塑性加工性能及影响因素塑性加工性能及其指标塑性加工性能常用金属的塑性和变形抗力来综合衡量。塑性加工性能的影响因素1．金属的本质：（1）化学成分的影响；(2)金属组织的影响2．加工条件：(1)变形温度的影响(2)变形速度的影响(3)应力状态的影响8.1锻造成形8.1.1自由锻自由锻是利用冲击力或压力使金属在上下两个抵铁之间产生塑性变形．从而得到所需锻件的锻造方法。金属坯料在抵铁间受力变形时．除打击方向外，朝其它方向的流动基本不受限制。自由锻在重型机械制造中具有特别重要的作用。水轮机主轴、多拐曲轴、大型连杆等件1.自由锻工序自由锻生产中能进行的工序很多，可分为基本工序、辅助工序及精整工序三大类。2．自由锻工艺规程的制订(1)绘制锻件图1)敷料为了简化锻件形状、便于进行锻造而增加的一部分金属．称为敷料。1：敷料；2：余量2)锻件余量在零件的加工表面上增加供切削加工用的金属，称为锻件余量。3)锻件公差锻件公差是锻件名义尺寸的允许变动量。选择锻造工序自由锻锻造的工序，是根据工序特点和锻件形状来确定的。一般情况下，盘类锻件常选用镦粗(或拉长及镦粗)、冲孔等工序；轴类锻件常选用校长(或镦粗及拨长)、切肩和锻台阶工序；筒类锻件选用锻粗(或拨长及镦粗)、冲孔、在心铀上校长工序；环类锻件选用镦粗(或校长及镦粗)、冲孔、在心轴上扩孔等工序：曲轴类锻件选用拨长(或镦粗及拨长)、错移、锻台阶、扭转等工序；弯曲类锻件选用拔长，弯曲工序。工艺规程的内容还包括：确定所用工夹具、加热设备、加热规范、加热火次、冷却规范、锻造设备和锻件的后续处理等。8.1.2模锻模锻是在高强度金属锻模上预先制出与锻件形状一致的模膛，使坯科在摸膛内受压变形的锻造方法。在变形过程中由于模膛对金属坯料流动的限制，因而锻造终了时能得到和模膛形状相符的锻件。模锻优点（与自由锻比较）(1)生产率较高。(2)模锻件尺寸精确，加工余量小。(3)可以锻造出形状比较复杂的锻件(4)模锻生产可以比自由锻生产节省金属材料，减少切削加工工作量。模锻生产由于受模锻设备吨位的限制，模锻件不能太大，模锻件质量一般在150kg以下。模锻生产适合于小型锻件的大批大量生产。各类连杆锻件连杆模具1．锤上模锻(1)缎模结构锤上模锻用的锻模(图8．4)是由带有燕尾的上模2和下模4两部分组成(2)模膛分类根据其功用的不同模膛可分为模锻模膛和制坯模膛两大类。（1）终锻模膛1）模锻模膛模锻模膛分为终锻模膛和预锻模膛两种。终锻模膛的作用是使坯料最后变形到锻件所要求的形状和尺寸．因锻件冷却时要收缩，终锻模膛的尺寸应比锻件尺寸放大一个收缩量。模膛四周有飞边槽对于具有通孔的锻件，由于不可能靠上、下模的突起部分把金属完全挤压掉，故终锻后在孔内留下一薄层金属，称为冲孔连皮。把冲孔连皮和飞边冲掉后，才能得到有通孔的模锻件。（2）预锻模膛：预锻模膛的作用是使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸，这样再进行终时，金属密易充满终锻模膛。同时减少了终锻模膛的磨损。2)制坯模膛：对于形状复杂的模锻件，为了使坯料形状基本接近模锻形状，使金属能合理分布和很好地充满模膛，必须预先在制坯模膛内制坯。（1）拨长模膛用它来减小坯料某部分的横截面积，以增加该部分的长度拨长模膛（2）滚压模膛用它来减小坯料某部分的横截面积，以增大另一部分的横截面积；（3）弯曲模膛对于弯曲的杆类模锻件，需用弯曲模膛来弯曲坯料。（4）切断模膛在上模与下模的角部组成的一对刃口，用来切断金属。(3)制订模锻工艺规程模锻生产的工艺规程包括制订锻件图、计算坯料尺寸、确定模锻工步(模膛)、选择设备及安排修整工序等。1)制订模锻件图①分模面分模面即上下级模在模锻件上的分界面a）要保证模锻件能从模膛中取出。a-a面为分模面时图8.9分模面的选择比较图b）按选定的分模面制成锻模后，应使上下两模沿分模面的模膛轮廓一致。c-c面为分模面时c)最好把分模面选在能使模膛深度最浅的位置处。b-b面为分模面时d)选定的分模面应使零件上所加的敷料最少。b-b面为分模面时e)最好使分模面为一个平面②余量、公差和敷料③模锻斜度④模锻圆角半径图8.10模锻斜度图8.11圆角半径2)确定模锻工步①长轴类模锻件图8.13长轴类锻件②盘类锻件拔长、滚压、弯曲等工步镦粗、终缎等工步图8.14盘类锻件弯曲连杆锻造过程对于形状复杂的锻件，如锻造弯曲连杆模锻件(图8.15)，坯料经过拔长、滚压、弯曲等三个工步.3)修整工序①切边和冲孔在压力机上切除模锻件上的飞边及连皮。②校正③热处理正火或退火④清理2．压力机上的模锻锤上模锻具有工艺适应性广的特点，目前仍在锻压生产中得到广泛应用。模锻锤在工作中存在震动和噪音大、劳动条件差、蒸汽效率低、能源消耗多等难以克服的缺点。因此近年来大吨位模锻锤有逐步被压力机取代的趋势。摩擦压力机、曲柄压力机、平锻机、模锻水压机：(1)摩擦压力机上模锻在摩擦压力机上进行模锻主要是靠飞轮、螺杆及滑块向下运动时所积蓄的能量来实现。摩擦压力机具有锻锤和压力机的双重工作特性。摩擦压力机上模锻适合于中小型锻件的小批和中批生产。如：铆钉、螺钉、、齿轮、三通阀体等8.2板料冲压成形板料冲压是利用冲模使板料产生分离或成形的加工方法。几乎在一切有关制造金属制品的工业部门中，都广泛地应用着板料冲压。特别是汽车、拖拉机、航空、电器、仪表及国防等工业中，板料冲压占有极其里要的地位。薄板分离长沙金源汽车冲压件有限公司笔记本底座冲压件笔记本电脑内部冲压件笔记本电脑内部冲压件五金冲压件几种常见冲压件用于常规金属板材的冲压加工机床用于薄板及各种罐盖的冲压加工(1)可以冲压出形状复杂的零件，废料较少。(2)产品具有足够高的精度和较低的表面粗糙度，互换性能好。(3)能获得质量轻、材料梢耗少、强度和刚度较高的零件。(4)冲压操作简单，工艺过程便于机械化和自动化，生产率很高。板料冲压具有下列特点；冲压生产中常用的设备是剪床和冲床基本工序有分离工序和变形工序两大类8.2.1分离工序分离工序是使坯料的一部分与另一部分相互分离的工序。如落料、冲孔、切断、修整等。1．冲裁(落料和冲孔)冲裁是使坯料按封闭轮廓分离的工序。a)弹性变形阶段b)塑性变形阶段c)断裂分离口阶段(1)冲裁变形过程1)弹性变形阶段2)塑性变形阶段3)断裂分离阶段冲裁件被剪断分离后，其断裂面分成两部分。塑性变形过程中，由冲头挤压切人所形成的表面很光滑，表面质量最佳，称为光亮带。材料在剪断分离时所形成的断裂表面较粗糙，称为剪裂带。(2)凸凹模间隙凸凹模间隙不仅严重影响冲裁件的断面质量，而且影响模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。间隙过大，材料中的拉应力增大，塑性变形阶段结束较早。因此光亮带小一些，剪裂带和毛刺均较大。间隙控制在合理的范围内，上下裂纹才能基本重合于一线．毛刺最小。间隙过小时，材料中拉应力成分减小．压应力增强。上下裂纹不能很好重合．致使毛刺增大。c)断裂分离口阶段间隙是影响模具寿命的最主要因素。冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间、凹模与落料件之间均有摩擦．间隙越小，摩擦越严重。实际生产中，模具受到制造误差和装配精度的限制间隙也不会均匀分布，所以过小的间隙对延长模具使用寿命极为不利。正确选择合理间隙对冲裁生产是至关重要。选用时主要考虑冲裁件断面质量和模具寿命这两个因素。当冲裁件断面质量要求较高时，应选取较小的间隙值。对冲裁件断面质量无严格要求时，应尽可能加大间隙，以利于提高冲模寿命。(3)凸、凹模刃口尺寸的确定冲裁件尺寸和冲模间隙都决定于凸模和凹模刃口的尺寸设计落料模时，应先按落料件确定凹模刃口尺寸，取凹模作设计基准件，然后根据间隙z确定凸模尺寸(即用缩小凸模刃口尺寸来保证间隙值)。设计冲孔摸时，先按冲孔件确定凸模刃口尺寸，取凸模作设计基准件，然后根据间隙z确定凹模尺寸(即用扩大凹模刃口尺寸来保证间隙值)。2．修整修整是利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属，以切掉普通冲裁时在冲裁件断面上存留的剪裂带和毛刺，从而提高冲裁件的尺寸精度和降低表面粗糙度。修整冲裁件的外形称外缘修整。修整冲裁件的内孔称内缘修整。3.切断切断是指用剪刃或冲模将板料沿不封闭轮廓进行分离的工序。类似剪板机：剪刃安装在剪床上，把大快板料剪成一定宽度的条料，供下一步冲压工序用。冲摸安装在冲床上，用以制取形状简单、精度要求不高的平板零件。8.2.2成形工序成形工序是使坯料的一部分相对于另一部分产生位移而不破裂的工序，如拉深、弯曲、翻边、胀形等。1.拉深(1)拉深过程利用模具使落料后得到的平板坯料变形成开口空心零件的成形工序其变形过程为：把直径是D的平板坯料放在凹模上，在凸模作用下，板料通过塑性变形，被拉入凸模和凹模的间隙中，形成空心零件。(2)拉深系数拉深件直径d与坯料直径D的比值称为拉深系数，用M表示，即m＝d／DM是衡量拉深变形程度的指标。M越小．表明拉深件直径越小，变形程度越大．坯料被拉入凹模越困难。一般情况下，拉深系数M不小于0.5—0.80M值过小时，往往会产生底部拉裂现象。一般情况下，拉深系数M不小于0.5—0.80如果拉深系数过小，不能一次拉深成形时，则可采用多次拉深工艺。多次拉深过程中，必然产生加工硬化现象。为保证坯料具有足够的塑性．生产中坯料经过一两次拉深后．应安排工序间的退火处理。(3)拉深件的成形质量问题：破裂是拉深件最常见的破坏形式之一．多发生在直壁与底部的过渡圆角处。拉深件成形过程中最常见的质量问题是破裂和起皱1)凸凹模圆角半径设计不合理2)凸凹模间隙不合理拉深模的凸凹模间隙一般取Z＝(1.1～1.2)S。3)拉深系数M过小4)模具表面精度和润滑条件差圆角与落料模区别与落料模区别2．弯曲弯曲是使坯料的一部分相对于另一部分弯曲成一定角度的工序。弯曲时材料内侧受压．而外侧受拉。r＝(0.25—1)S，S为板料的厚度在弯曲结束后，由于弹性变形的恢复．坯料略微回弹一些，使被弯曲的角度增大。此现象称为回弹现象因此在设计弯曲模时必须使模具的角度比成品件角度小一个回弹角，以便在弯曲后得到准确的弯曲角度。3．胀形胀形是用坯料局部厚度变薄形成零件的成形工序。胀形是冲压成形的一种基本形式，也常和其成形方式结合出现于复杂形状零件的冲压过程之中。(I)平扳坯料胀形平板坯料胀形过程：将直径为Do的平板坯料放在凹模上．加压边圈并在压边圈上施加足够大的压边力，当凸模向凹模内压人时，坯料被压边圈压住不能向凹模内收缩，只能靠凸模底部坯料的不断变薄来实现成形过程。(2)管坯胀形管坯胀形：在凸模压力的作用下，管坯内的橡胶变形，直径增大，将管坯直径胀大，靠向凹模。胀形结束后．凸模抽回，橡胶恢复原状，从胀形件中取出。凹模采用分瓣式，从外套中取出后即可分开，将胀形件从中取出。(3)球体胀形主要过程：先用焊接方法将板料焊成球形多面体，然后向其内部用液体或气体打压。在强大的压力作用下，板料发生塑性变形，多面体逐渐变成球体。拉形是胀形的另一种形式，在强大的拉力作用下，坯料紧靠在模型上并产生塑性变形。拉形工艺主要用于板料厚度小而成形曲率半径很大的曲面形状零．如飞机的蒙皮等。(4)拉形4．翻边翻边是在成形坯料的平面或曲面部分上使板料沿一定的曲线翻成竖直边缘的冲压方法。翻边的种类较多，常用的是圆孔翻边。进行翻边工序时，如果翻边孔的直径超过容许值，孔的边缘会破裂。其容许值可用翻边系数Ko来衡量。式中：d。——翻边前的孔径尺寸d—