《金屬塑性成形原理》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)匯總

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1、金屬塑性成形原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)（2013版）中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院作者：李新和實(shí)驗(yàn)一減薄旋壓成形原理實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解金屬塑性成形的旋壓加TT藝；2、學(xué)會(huì)辨別旋壓T藝的種類(lèi)；3、了解減薄旋壓成形的概念和特點(diǎn)；4、認(rèn)識(shí)錐形、筒形減薄旋壓的異同；5、了解減薄旋圧中的正反方向旋壓方式；6、掌握減薄旋壓成形的機(jī)理。二、實(shí)驗(yàn)儀器及原理1、臥式數(shù)控旋壓機(jī)1臺(tái)2、芯模1套3、坯料若干4、游標(biāo)卡尺1把5、卷焊機(jī)1臺(tái)金屬旋壓按其工件的兒何形狀，壁厚減薄程度可以分為普通旋壓和減薄旋壓（強(qiáng)力旋壓）類(lèi)別簡(jiǎn)圖通伸壓壓.■二—帶臺(tái)階的管材等。筒形件強(qiáng)力旋壓成形過(guò)程的3個(gè)階段如圖a)起旋階段b)穩(wěn)

2、定旋壓階段c)終旋階段a)起旋階段從旋輪接觸毛坯開(kāi)始至達(dá)到所要求的壁厚減薄率為止。該階段壁厚減薄率逐漸增大，旋壓力相應(yīng)遞增，特別是軸向旋壓力，以至達(dá)到一極大值，工件的外徑變化很大，筒形件的內(nèi)徑也將發(fā)生變化，使得金屬的徑向流動(dòng)、周向流動(dòng)大于軸向流動(dòng)，正旋時(shí)易出現(xiàn)錐度和凸邊，反旋時(shí)則出現(xiàn)擴(kuò)口或縮口現(xiàn)象。b)穩(wěn)定旋壓階段是成形過(guò)程的主要階段。旋輪旋入毛坯達(dá)到所要求的壁厚減薄率時(shí)，旋壓變形進(jìn)入穩(wěn)定階段，工件的形狀在這一階段成形。該階段容易產(chǎn)生飛邊和局部失穩(wěn)邊局部失穩(wěn)發(fā)展到一定程度將導(dǎo)致工件破裂。c)終旋階段從距毛坯末端5倍毛坯厚度處開(kāi)始至旋壓終了。該階段毛坯剛性顯著下降，旋壓

3、件內(nèi)徑擴(kuò)大，旋壓力逐漸下降。在實(shí)際生產(chǎn)中，工件很少旋到端部，終旋階段一般并不出現(xiàn)。筒形件強(qiáng)力旋壓成形時(shí)的3個(gè)區(qū)域筒形件強(qiáng)力旋壓時(shí)，其變形中的工件可劃分為3個(gè)區(qū)域，即未成形區(qū)、成形區(qū)和己成形區(qū)，如圖筒形件強(qiáng)力旋壓的3個(gè)變形區(qū)域I?未成形區(qū)II?成形區(qū)III己成形區(qū)1一旋輪2一毛坯3?芯模筒形件強(qiáng)力旋壓變形規(guī)律筒形件變薄旋壓在變形過(guò)程中，正旋變形區(qū)的受力情況如圖所示。對(duì)于正旋變形，在已變形區(qū)和變形區(qū)相交的截面上作用著軸向拉應(yīng)力，而變形區(qū)應(yīng)力狀態(tài)較為復(fù)雜。另外，正旋時(shí)己變形區(qū)還要承受由于傳遞扭轉(zhuǎn)力矩所產(chǎn)生的周向剪應(yīng)力。筒形件強(qiáng)力旋壓的應(yīng)變狀態(tài)是三向的，但由于旋壓是局部小區(qū)域

4、變形，其周向變形阻力較軸向、徑向大得多，變形量很小，一般為了簡(jiǎn)化分析可將三向應(yīng)變狀態(tài)視為平面應(yīng)變狀態(tài)，即假設(shè)沿周向不變形?變形區(qū)內(nèi)A點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)如圖2所示。三、實(shí)驗(yàn)方法旋壓方式的選擇選擇何種旋壓方式，主要是從成形件的形狀、毛坯尺寸、工藝特點(diǎn)方面加以考慮。對(duì)于筒形件，一般指采用正旋壓或反旋壓，對(duì)于筒形件，一般采用減薄旋壓。此外，無(wú)論減薄旋壓還是普通旋壓都有內(nèi)旋壓和外旋壓之分。坯料的處理毛坯的原始狀態(tài)對(duì)旋壓件的質(zhì)量影響很大。毛坯處理工藝選擇不當(dāng)，可能導(dǎo)致制件質(zhì)量下降，甚至報(bào)廢，因此，考慮工藝方案時(shí)，應(yīng)予以足夠重視。高延伸率.高端面收縮和低加工硬化指數(shù)是使金屬材料具有

5、良好成形性的工藝指標(biāo)。旋壓設(shè)備的選用為了實(shí)施所選定的工藝方案和旋壓工藝規(guī)范，必須選用合適的旋壓機(jī)，并選配合理的工藝裝備以便生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，獲得較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。四.實(shí)驗(yàn)步驟1.毛坯經(jīng)過(guò)卷焊機(jī)處理，成筒形狀；2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)想要得到的結(jié)果，將程序編入數(shù)控系統(tǒng)；3.選擇合適的旋壓機(jī)，準(zhǔn)備好要進(jìn)行加工的毛坯以及工件的芯彳4.將短而厚的筒形件毛坯套在芯模棒上，并用尾頂塊5.調(diào)整旋壓機(jī)的旋輪初始走到位置，根據(jù)編入的程序加工工件。五.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理與分析1、觀察數(shù)控機(jī)床的加工實(shí)驗(yàn)過(guò)程。2、分析旋壓加工中的主體運(yùn)動(dòng)過(guò)程，明確減薄旋壓的三個(gè)變形過(guò)程和加工過(guò)程的三個(gè)區(qū)域。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告lx實(shí)驗(yàn)

6、目的2、實(shí)驗(yàn)儀器3、簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)過(guò)程4、了解實(shí)驗(yàn)原理5、實(shí)驗(yàn)問(wèn)答實(shí)驗(yàn)二超聲旋壓成形實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉金屬塑性成形的旋壓加工工藝2、熟悉并掌握普通減薄旋壓與超聲減薄旋壓的區(qū)別3、了解超薄壁件旋壓研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)4、熟悉超聲塑性加工原理5、了解并掌握超聲波對(duì)金屬塑性的影響二.實(shí)驗(yàn)基本原理1、普通減薄旋壓與超聲減薄旋壓根據(jù)旋壓件厚度的變化可以分為兩類(lèi)：普通旋壓和變薄旋壓山。普通旋壓在成形中厚度基本不發(fā)生改變，而其直徑發(fā)生改變。變薄旋壓則以減薄毛坯壁厚為目的，工件直徑基本不發(fā)生變化。而按照旋輪進(jìn)給方向和材料流動(dòng)方向的不同，變薄旋壓乂可以分成正旋和反旋（見(jiàn)圖1?1與l-2）

7、o正旋頭架毛坯c彊輪-進(jìn)給方向工件芯模毛坯進(jìn)給方向旋輪工件變薄旋壓材料流動(dòng)方向2、超聲塑性加丁原理各國(guó)學(xué)者對(duì)超聲塑性加工展開(kāi)了大量研究，均發(fā)現(xiàn)超聲能夠夠降低成成形力，并對(duì)超聲傳播機(jī)制和成型機(jī)理進(jìn)行了大量研究?？谇跋嚓P(guān)認(rèn)識(shí)主要包括“體積效應(yīng)”?？谇瓣P(guān)于體積效應(yīng)的闡述主要有兩種：第一種解釋認(rèn)為，振動(dòng)使得材料內(nèi)部微粒激振后,獲得較高能量、溫度上升，材料出現(xiàn)熱致軟化現(xiàn)象。從而導(dǎo)致坯料的動(dòng)態(tài)變形阻力減小。振動(dòng)產(chǎn)生的熱致軟化現(xiàn)象與晶體位錯(cuò)相關(guān)。研究認(rèn)為了位錯(cuò)可以通過(guò)共振、松弛和滯后三種方式聚集振動(dòng)能量。另外一種解釋認(rèn)為主要是靜力疊加作用127】。這主要是用于解釋