金属塑性成形工艺及模具设计 教学课件 ppt 作者 夏巨谌 第六章.pptVIP

第六章 挤压工艺及模具设计 第一节 概述 第二节 挤压成形金属流动规律及成形力的计算 第三节 冷挤压工艺 第四节 温挤压的特点与应用 第五节 挤压模具设计 第六节 应用实例 坯料在封闭模腔内受三向不均匀压应力的作用，从模具的孔口或缝隙挤出，使之横截面积减小，形成所需制品的加工方法称为挤压。 1 挤压成形方法及其分类 按成形温度，挤压分为热挤压、温挤压和冷挤压三类。其中，热挤压主要用于大型钢锭，以获得具有相当长度的棒材或各种型材的半成品；温挤压和冷挤压则主要采用小型坯料，可获得成品零件或只需进行少量机加工的半成品。 根据金属流动方向与凸模运动方向的关系，挤压成形又可分为正挤压、反挤压和复合挤压。 正挤压:金属流动方向与凸模运动方向相同；反挤压:金属流动方向与凸模运动方向相反；复合挤压:一部分金属流动方向与凸模运动方向相同，另一部分金属流动方向与凸模运动方向相反。 第二节 挤压成形金属流动规律及成形力的计算 正、反挤压金属的流动特点 图6-2和图6-3显示了的正、反挤压成形时金属的流动特点。由图可见，正挤压时，金属的流动可分为三种情况： 如图6-2a和6-3a，当坯料高摩擦系数小或挤压比小时，变形集中在孔口，死区较小；如图6-2b和6-36b，当坯料较高且摩擦系数较大时，由于受筒壁摩擦阻力的影响，轴心区金属比外周金属流动快，除死区外几乎整个坯料都参与塑性变形，死区较前一种情况要大些。 6-2c和图6-3c，当坯料很高、摩擦系数很大且挤压比较大时，沿高度方向挤压力损失大，使A区轴向压应力的数值在凸模附近比其它部位大，易满足塑性条件，轴心部分金属流动很快，A区金属变形先从上部开始并向轴心流动，于是就形成了图6-3c所示花瓶状流线，死区大。 如图6-3d所示，反挤压因金属流动不受摩擦阻力和坯料高度的影响，A区金属在孔口处的轴向压应力数值大，故变形主要集中在孔口附近，与图6-2a和金属流动相似。 可见，挤压变形时金属流动受坯料高度、摩擦系数和挤压比的影响，实际上还受模具形状、坯料性能和温度条件的影响，金属塑性流动模式不是唯一的。 （4）复合挤压金属的流动特点 复合挤压变形过程中，金属有两个通道可以自由流动。在进行理论研究和金属塑性变形的数值模拟时，可用选择准则来判断，即最适当的解对应于最低的荷载值。 1．冷挤压毛坯的形状与尺寸 2. 板料下料法 3．棒料下料方法 毛坯的软化热处理 冷挤压前进行软化热处理的目的：通过热处理降低毛坯的硬度，提高塑性，得到良好的金相组织和消除内应力等。 (1)完全软化退火 加热到Ac3以上30一50?C，在此温 度下保温一定时间，然后随炉缓冷，或在550?C以后从炉中取出空冷。 (2)球化退火 使珠光体中的渗碳体和二次渗碳体球化而进行的一种退火。 (3)不完全退火 钢加热到高于Ac1而低与Ac3或Acm，并在此温度停留一定时间，然后缓慢冷却。 第四节 温挤压的特点与应用 1.与冷挤压相比的特点 金属塑性提高，变形抗力下降 温挤压时可以将坯料加热到再结晶温度以下塑性好、变形抗力较低的温度区域，以降低变形力。经测试，一般情况下温挤压的成形力仅为冷挤压的1/3～l/2，降低了设备吨位和模具负荷。 温挤压件的尺寸精度和表面质量接近冷挤压件 温挤压的成形温度越低，其制件的尺寸精度也越高，表面粗糙度值也越低，更接近于冷挤压件的质量；反之，尺寸精度和表面质量随温度上升而下降。 每道工步的变形量较冷挤压大，可减少工步数。 由于温挤压时金属塑性好，金属的流动性能要明显优于冷挤压，在冷挤压时要数道工步完成的成形在温挤压时可能只要一道即可完成，生产效率提高。 可连续生产，有利于降低成本。 冷挤压在多工步成形时，工步间需要进行软化和润滑处理。温挤压在多工步成形时，一股可在连续加热后连续成形，不需要进行工步间的软化和表面处理，减低了生产成本。 对模具的要求高。 冷挤压时仅需对模具进行润滑，不考虑漠具的冷却；而温挤压时不仅要对模具进行润滑，还要给予模具充分冷却。 2.与热挤压相比的特点 尺寸精度和表面质量远优于热挤压件 由于温挤压加热温度要低于热挤压，避开了钢的剧烈氧化温度，同样在非保护气氛中温挤压坯料的氧化极微，无脱碳现象，避免了因氧化、脱碳等造成的缺陷，使挤压件的尺寸精度和表面质量大大提高。 挤压件得到强化，不需要进行挤压后热处理 温挤压后可以使挤压件产生加工硬化，对于低碳钢而言可以改善切削性能，不需要进行正火调节硬度。对于一些不需要进行最终热处理的零件，温挤压的强化作用足以满足其对力学性能的要求。 对校具的使用要求高 热挤压时可以对模具进行模内