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第12章 特种压力加工

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18/05/2011 18:04
液态模锻原理仿真
直接式液态模锻：压头（成型凸模）直接作用在液态金属 上，在压力下充型、凝固、并伴有微量的塑性变性组织。适合 于生产形状简单、性能要求较高的零件。 间接式液态模锻：同全立式压铸相似。
直接式液态模锻
间接式液态模锻
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液态模锻工艺的主要特点：
④ 提高了零件的力学能。 ⑤ 节约原材料，材料利用率可达 70%，生产率也很高，可比其它锻 造方法提高几倍。
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挤压过程动画仿真
正挤压
反挤压
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挤压过程动画仿真
复合挤压
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2．按金属坯料所具有的温度分类 (1)热挤压 (2)冷挤压05/2011 18:04
超塑性成型工艺的应用
1．板料冲压
零件直径较小，但很高。选 用超塑性材料可以一次拉深成型， 质量很好，零件性能无方向性。
2．板料气压成型
超塑性金属板料放于模具 中，把板料与模具一起加热到规 定温度，向模具内吹入压缩空气 或抽出模具内的空气形成负压， 板料将贴紧在凹模或凸模上，获 得所需形状的工件。该法可加工 的板料厚度为0.4～4 mm。
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12.8 高能高速成型
高能高速成型是一种在极短时间内释放高能量 而使金属变形的成型方法。
高能高速成型的特点:
Ø模具简单 Ø零件精度高，表面质量好 Ø可提高材料的塑性变形能力 Ø利于采用复合工艺
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高能高速成型的类型
1．爆炸成型
爆炸成型是利用爆炸物质在爆炸瞬间释放出巨大的化学能 对金属毛坯进行加工的高能高速成型方法。除高能高速成型共 有的特点外，爆炸成型还具有以下特点： (1)简化设备 (2)适于大型零件成型
2．电液成型
电液成型是利用液体中强电流脉冲放电所产生的强大冲击波 对金属进行加工的一种高能高速成型方法。
3．电磁成型
电磁成型是利用脉冲磁场对金属坯料进行压力加工的高能高 速成型方法。
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12.8
液态模锻的工艺流程：
液态模锻
原材料配制→熔炼→浇注→加压成型→脱模→冷却→热处 理→检验→入库。
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12.2
高速锤锻造
高速锤锻造是利用高压气体(压力为14 MPa的空气或氮 气)在极短时间内突然膨胀，推动锤头和框架系统作高速相 对运动，对坯料进行悬空对击的工艺方法。
12.3
径向锻造
径向锻造(旋转锻造)是在旋锻机上，使棒(管)料直径减小 而长度增加的一种精锻工艺，类似于拔长工序。
特点：径向锻造材料消耗低、 自动化程度高、生产率高、劳动条 件好、锤头形状简单、工艺适应性 强，适于各种批量生产
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12.4
• 零件轧制的特点
• 设备结构简单，吨位小。 • 劳动条件好，易于实现机械 化和自动化，生产率高。 • 轧制时模具可用价廉的球墨 铸铁或冷硬铸铁来制造，节 约贵重的模具钢材，加工也 较容易。 • 锻件质量好。 材料利用率高 ，可达到90％以上，即达到 少切屑，甚至无切屑。
Ø在成型过程中，液态金属在压力下完成结晶凝固。 Ø已凝固的金属在压力作用下，产生塑性变形，使制 件外侧壁紧贴模壁，液态金属自始至终获得等静压。 Ø 液态模锻对材料的选择范围很宽，不仅适用于铸造 合金，而且还适用于变形合金。
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汽车同步齿轮
油泵齿轮
冲击齿轮
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工艺特点
Ø锻件精度高，表面光洁，可实现少、无切削加工。 Ø生产率高。每小时产量可达500～1000件。 Ø锻造压力小。如130汽车差速器行星齿轮，钢坯锻造 需用2500～3000kN压力机，粉末锻造只需800kN压力机。 Ø可以加工热塑性差的材料。如难于变形的高温铸造 合金可用粉末锻造方法锻出形状复杂的零件。采用粉 末锻造出的零件有差速器齿轮、柴油机连杆、链轮、 衬套等。
冷挤压工艺过程
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热挤压工艺过程
12.6
拉拨是将金属坯料从 拉拨模的模孔中拉出而变 形的加工方法。 拉拔模用工具钢、 硬质合金或金刚石制成， 金刚石拉拔模用于拉拔直 径小于0.2 mm的金属丝。
拉拔
拉拔产品形状
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模具示意图
12.7
超塑性是指金属或合金在 特定条件下，即低的变形速率(e =10－2～10－4/s)、一定的变形 温度(约为熔点一半)和均匀的细 晶粒度(晶粒平均直径为0.2～ 5m )，其相对延伸率δ超过 100%以上的特性。如钢超过 500%、纯钛超过300%、锌铝 合金超过1000%。
轧制
零件的轧制工艺过程
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12.5
挤压
挤压是施加强大压力作用于模具，迫使放在模具内的金属坯 料产生定向塑性变形并从模孔中挤出，从而获得所需零件或半成 品的加工方法。
零件挤压的类型：
1、正挤压 金属流动方向与凸模运动方向相同 2、反挤压 金属流动方向与凸模运动方向相反 3、复合挤压 挤压过程中，坯料上一部分金属的流动方向与凸模运动方向相 同，而另一部分金属流动方向与凸模运动方向相反 4、径向挤压 金属运动方向与凸模运动方向成90°
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挤压成形工艺过程
• 零件挤压的特点:
• ① 挤压时金属坯料在三向受压 状态下变形，因此它可提高金 属坯料的塑性。 • ② 可以挤压出各种形状复杂、 深孔、薄壁、异型断面的零件 。 • ③ 零件精度高，表面粗糙度低 。一般尺寸精度为IT6～7，表 面粗糙度为Ra3.2～0.4，从而 可达到少、无屑加工的目的。
端盖
12.9 粉末锻造
粉末锻造的原理：
粉末锻造是粉末冶金成型方法和锻造相结合的一种金属加工 方法。它是将粉末预压成型后，在充满保护气体的炉子中烧结制 坯，将坯料加热至锻造温度后模锻而成。
粉末锻造的优点（与模锻相比）
Ø材料利用率高，可达90%以上。而模锻的材料利用率只有 50%左右。 Ø力学能高。材质均匀无各向异性，强度、塑性和冲击韧 性都较高。
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第12 章 特种压力加工方法简介
12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 12.7 12.8
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精密模锻 高速锤锻造 径向锻造 轧制 挤压 拉拔 超塑性成形 高速高能成形(高能率成形)
12.1
精密模锻
精密模锻是在模锻设备上锻造出形状复杂、锻件精度高的模锻 工艺。如精密模锻伞齿轮，其齿形部分可直接锻出而不必再经切削 加工。模锻件尺寸精度可达IT12～IT15，表面粗糙度为Ra3.2～1.6。
精密模锻工艺过程：
先将原始坯料普通模锻成中间坯 料→再对中间坯料进行严格的清理， 除去氧化皮或缺陷→最后采用无氧化 或少氧化加热后精锻(如图)。
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精密模锻工艺特点：
Ø需要精确计算原始坯料的尺寸，严格按坯料质量下料。 Ø需要精细清理坯料表面，除净坯料表面的氧化皮、脱碳 层及其它缺陷等。 Ø应采用无氧化或少氧化加热法，尽量减少坯料表面形成 的氧化皮。 Ø精密模锻的锻件精度很大程度上取决于锻模的加工精度。 为排除模膛中的气体，减小金属流动阻力，使金属更好地 充满模膛，在凹模上应开有排气小孔。 Ø模锻时要很好地进行润滑和冷却锻模。 Ø精密模锻一般都在刚度大、精度高的模锻设备上进行。 如曲柄压力机、摩擦压力机或高速锤等。

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《特种加工》课程教学大纲

《特种加工》课程教学大纲

《特种加工》课程教学大纲Special Processing课程编号：130101080学时：24 学分：1.5适用对象：机械设计制造及其自动化专业、材料成型及控制工程专业先修课程：制造技术基础、机械工程材料、生产实习、数控技术一、课程的性质和任务该课程可以支撑毕业要求1、4、6、8的达成。

本课程是高等院校机械列的一门专业课，在教学过程中要综合运用先修课程中所学到的有关知识与技能，结合各种实践教学环节，进行机械工程技术人员所需的基本训练，为学生从事机械制造行业相关工作扩展事业。

通过本课程使学生在了解电火花加工、电化学加工、超声加工、激光加工、电子束和离子束加工以及化学加工、磨料加工等特种加工方法的基本原理，基本设备，工艺规律，主要特点和适用范围，以适应当今社会制造业发展的需求。

二、教学目的与要求1、使学生了解与常规切削加工方法不同的一些特种加工新工艺。

2、使学生初步了解掌握电火花加工、电解加工、激光加工、超声加工等以及复杂加工的基本原理、基本规律。

使学生具有能合理选择加工方法的基础知识，提高其解决工艺难题的能力。

3、培养学生对物理、化学、电工、液压、机械等多门课程各种学科知识的综合应用能力，巩固并深化前期课程。

三、教学内容第一章：概述1．基本内容：特种加工的产生及发展、范畴及分类；特种加工的特点及适用范围，在国民经济中的作用；国内外特种加工现状及动向。

2．教学基本要求：熟悉特种加工技术在现代工业中的应用，掌握特种加工的基本概念。

3．教学重点难点：熟悉特种加工的分类；特种加工的特点等基本知识。

4．教学建议：495图书馆参考相应书籍。

第二章：电火花加工1．基本内容：电火花加工的基本原理和分类；电火花加工的机理；电火花加工的基本设备；电火花加工中的一些基本规律；电火花加工工艺及应用。

2．教学基本要求：了解电火花加工的基本原理，熟悉电火花加工的机理，熟悉电火花加工的基本设备和电火花加工中的一些基本规律。

压力加工方法

压力加工方法

工艺性能好 锻件质量好 锻件精度高 节约材料 设备轻巧，投资少(重量只有一般模锻锤的1/5～1/10)，对厂房、地基无特殊要求。 锻件加热条件要求高，需采用无氧化加热，且高速锤锻模寿命较短。 爆炸成型 爆炸成型是利用炸药爆炸的化学能使金属材料变形的方法。
放电成型
电磁成型
图12.43 液态模锻工作示意图
1.3 锻造工艺规程的制订 编制工艺规程主要包括以下内容：绘制自由锻件图、确定坯料的重量和尺寸、确定锻造工序、选择锻造设备、确定锻造温度范围和加热次数、确定热处理规范、提出锻件的技术要求和检验要求、填写工艺卡片等。 绘制锻件图 锻件图是指在零件图的基础上，考虑锻造工艺特点而绘制成的图样。
余量、敷料和锻件公差 为保证锻件的尺寸精度和表面粗糙度，在零件的加工表面而增加的金属称为机械加工余量。具体数值结合生产的实际条件查表确定。 敷料是为了简化锻件形状，便于锻造而附加上去的一部分金属。也称为余块。 锻件公差是锻件名义尺寸上下允许的偏差，一般约为加工余量的1/4～1/3。
自由锻设备 常用的自由锻设备有空气锤、蒸汽-空气锤和液压机三种。 空气锤是利用电动机驱动并由空气带动锤头工作的锻造设备。 蒸汽-空气锤是利用蒸汽或压缩空气带动锤头工作的。其工作原理与空气锤相同，但其结构较空气锤复杂，吨位稍大，适用于锻造中小型锻件。
自由锻工序
01
基本工序：是使金属产生塑性变形，以达到所需形状和尺寸的工序。如镦粗、拔长、冲孔等。
02
辅助工序：为基本工序操作方便而进行的预变形工序。如压钳口、压棱边等。
03
精整工序：完成基本工序之后，为提高锻件尺寸和位置精度的工序。如滚圆、校正等。
1
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4
5
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8
模锻按所用设备的类型不同，可以分为锤上模锻、胎模锻、曲柄压力机上模锻、平锻机上模锻和摩擦压力机上模锻等。 锤上模锻 模锻锤 锤上模锻所用的设备主要是蒸汽-空气模锻锤。 锻模 锻模是由上模和下模两部分组成，如图12.5所示。
特种加工技术ppt课件

特种加工技术ppt课件

化学加工
激光切割、打孔 激光处理、表面改性 切割、打孔、焊接 蚀刻、镀覆、注入 切割（喷镀） 切割、打孔、雕刻 化学铣削 光刻
光能、热能 光能、热能 电能、热能 电能、动能 电能、热能 声能、机械能 化学能 化学能
熔化、汽化 熔化、相变 熔化、汽化 原子撞击 熔化、汽化（涂覆） 磨料高频撞击 腐蚀 光化学腐蚀
– 电化学能与机械能作用方式 ■电解磨削ECG、电解珩磨ECH
– 声能与机械作用能作用方式：超声波加工USM – 光能与热能作用方式：激光加工LBM – 电能与机械作用能作用方式：离子束加工IM – 液流能与机械作用能：挤压珩磨AFH、水射流WJC
第一章 概论
表1-1 常用特种加工方法的分类
特种加工方法
第一章 概论
1.3 特种加工的分类
与其他先进制造技术一样，特种加工正在研究、开发推广和 应用之中，具有很好的发展潜力和应用前景。依据加工能量的来 源和作用形式列举如表1-1所示常用的特种加工方法。
– 电能与热能作用方式 ■电火花EDM、线切割WEDM、电子束EBM、等离子PAM
– 电能与化学能作用方式 ■电解ECM、电铸、电刷镀
2 特种加工解决的问题
1) 难切削材料(如宝石、金刚石、钛合金等)的加工; 2) 特殊复杂表面的加工; 3) 超精、光整及具有特殊要求的表面加工(航空航天、国防工业中表 面质量和精度要求高的陀螺仪、伺服阀及低刚度细长轴)。
第一章 概论
3 加工原理
将电、热、光、声、化学等能量或其组合施加到 工件被加工的部位上，从而实现材料去除。
第一章 概论
尽管特种加工优点突出，应用日益广泛，但是各 种特种加工的能量来源、作用形式、工艺特点却不尽 相同，其加工特点与应用范围自然也不一样，而且各 自还都具有一定的局限性。
机械制造工艺第12章特种加工

机械制造工艺第12章特种加工


2020年9月25日星期五
12.2.2 电火花线切割机床
电火花线切割加工（wire cut electrical discharge machining， 简称为WCEDM)是在电火花加工基础上于50年代末在前苏联发展 起来的一种新工艺，是用线状电极（钼丝或铜丝）靠电火花放电 对工件进行切割的，故称为电火花线切割。电火花线切割机床已 获得广泛的应用，目前国内外的线切割机床已占电加工机床的60% 以上。
图12-1 电火花加工原理图 1—工件； 2—脉冲电源； 3—自动进给调节装置； 4—
工具；5—工作液； 6—过滤器； 7—工作液泵
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1.电火花加工的特点
1
2
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属于不接触加工 工具电极和工件之间 并不直接接触，而是 存在一个电火花放电 间隙（0.1～0.01 mm)，该间隙中充满 了煤油工作液。
总体而言，特种加工可以加工任何硬度、强度、任性、脆性的 金属或非金属材料，且专长于加工复杂、微细表面和低刚度零件， 同时，在特种加工范围内还有一些属于减小表面粗糙度或改善表面 性能的工艺。
2020年9月25日星期五
12.1.2 特种加工对机械制造加工工艺的影响
改变了零件的典型工艺路线
提高了材料的可加工性
2020年9月25日星期五
12.1 特种加工概述
12.1.1 特种加工的产生和发展
二战时期，前苏联拉扎连科夫妇研究电器开关触点遭受电 火花放电腐蚀损坏的现象和原因，发现电火花的瞬时高温可使 局部的金属熔化、气化而被蚀除掉，于是发明了电火花加工方 法，即用铜丝在淬硬钢上加工出小孔，可用软的工具加工任何 硬度的金属材料，首次摆脱了传统的切削加工方法，直接利用 电能和热能来去除金属，以获得以柔克刚的效果。