热加工工艺基础教学PPT锻压.pptx

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1、 热加工工艺基础 授 课：孔令波 总学时：32学时 第二章 锻压 教 学 重 点 自由锻特点、工序及应用，模锻特点、 方法及应用，板料冲压特点、工序及应用。 教 学 难 点 金属塑性成形原理，绘制自由锻件图。 本章重点与难点 2-0、概述 2-1、金属的塑性变形 2-2、常用锻造方法 2-3、自由锻工艺 2-4、锤上锻模工艺 2-5、锻件质量与成本分析 2-6、板料冲压 2-7、其他锻压加工方法 第二章 锻压 金属塑性加工方法 轧制 使金属坯料在旋转轧辊的压力作用下，产生连续塑性变形 ，改变其性能，获得所要求的截面形状的加工方法。 挤压 将金属坯料置于挤压筒中加压，使其从挤压模的模孔中挤 出，

2、横截面积减小，获得所需制品的加工方法。 拉拔 坯料在牵引力作用下通过拉拔模的模孔拉出，产生塑性变 形，得到截面细小、长度增加的制品的加工方法，拉拔一般是在 冷态下进行。 自由锻 用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下砧间，使 坯料受冲击力作用而变形，获得所需形状的锻件的加工方法。 5) 模锻 利用模具使金属坯料在模膛内受冲击力或压力作用， 产生塑性变形而获得锻件的加工方法。 6) 板料冲压 用冲模使板料经分离或成形得到制件的加工方 法。 第二章 锻压概述 金属塑性加工方法 第二章 锻压概述 在上述的六种金属塑性加工方法中，轧制、挤压和拉拔 主要用于生产型材、板材、线材、带材等；自由锻、模 锻

3、和板料冲压总称锻压，主要用于生产毛坯或零件。 锻压是利用金属的塑性变形，改变坯料的尺寸和形状， 并改善其内部组织和力学性能，获得所需毛坯或零件的 成形加工方法。 锻造和冲压是锻压成形的主要方法之一。 特点 改善金属组织，提高金属的力学性能； 节约金属材料和加工工时，提高金属材料的利用率和经济效益； 适用范围广，生产效率高。 与铸造相比难以获得形状较为复杂的零件 第二章 锻压概述 一、金属的塑性变形 弹性变形 在外力作用下，材料内部产生应力，应力迫使原子离 开原来的平衡位置，改变了原子间的距离，使金属发生 变形。并引起原子位能的增高，但原子有返回低位能的 倾向。当外力停止作用后，应力消失，变形也

4、随之消 失。 1-1 金属的塑性变形 一、金属的塑性变形 塑性变形 金属在外力作用下，内部产生应力和应变。当应力小 于屈服强度时，内部只发生弹性应变；当应力超过屈服 强度时，迫使组成金属的晶粒内部产生滑移或孪晶，同 时晶粒间也产生滑移和转动，因而形成了宏观的塑性变 形。 1）弹性变形及破断 当金属受外力作用时，外力可分为正应力和切应力，正应力使 金属产生弹性变形或破断。 2-1 金属的塑性变形 一、金属的塑性变形 塑性变形 2）单晶体塑性变形 实验表明，晶体只有在切应力的作用下才会发生塑性变形。室温 下，单晶体的塑性变形主要是通过滑移和孪生进行的。滑移是指在 切应力作用下，晶体的一部分相对于晶

5、体的另一部分沿滑移面作整 体滑动，图为单晶体在切应力作用下的滑移变形过程。 2-1 金属的塑性变形 一、金属的塑性变形 塑性变形 3）多晶体塑性变形 多晶体的塑性变形（晶内和晶间变形） 晶内变形：外力作用下，某一晶粒的塑性变形。 晶间变形：晶粒之间的相互位移或转动。 在外力作用下，有的晶粒处于利于塑性变形位置，则首先塑性变形。 有的处于不利于塑性变形的位置，则暂时不变形。晶粒间会移动、转动 ，这种利与不利位置在变化，塑性变形不断进行。 2-1 金属的塑性变形 二、塑性变形对金属组织及其性能的影响 金属在常温下经塑性变形后，内部组织将发生变化。 晶粒沿最大变形的方向伸长； 晶格与晶粒发生扭曲，产

6、生内应力； 晶粒产生碎晶。 冷作硬化(见右图) 现象：强度、硬度上升， 而塑性、韧性下降。 原因：滑移面附近的晶粒 碎晶块，晶格扭曲 畸变，增大滑移阻 力，使滑移难以进 行。 2-1 金属的塑性变形 二、塑性变形对金属组织及其性能的影响 回复与再结晶 回复： 冷作硬化是一种不稳定的现象，具有自发恢复到稳定状态的倾 向。室温下不易实现。当提高温度时，原子获得热能，热运动加剧 ，当加热温度T回(用K氏温标) T回=（0.250.3）T熔 使原子回复到正常排列，消除了晶格扭曲，使加工硬化得到部分消 除。 2-1 金属的塑性变形 二、塑性变形对金属组织及其性能的影响 回复与再结晶 再结晶 当加热温度T

7、回：T回=（0.35）4T熔时原子获得更多热能，开始的 某些碎晶或杂质为核心构成新晶粒，因为是通过形核和晶核长大方 式进行的，故称再结晶。 再结晶后清除了全部加工硬化。 再结晶后晶格类型不变，只改变晶粒外形。 加工硬化的利用、消除 利用：冷加工后使材料强度硬度。如冷拉 钢，不能热处理强化的金属材料。 消除：再结晶退火（P29）650750 2-1 金属的塑性变形 二、塑性变形对金属组织及其性能的影响 冷变形和热变形 冷变形 在再结晶温度以下的变形。 冷变形后金属强度、硬度较高，低粗糙度值。但变形程度不宜 过大，否则易裂。 热变形 再结晶温度以上变形。 变形具有强化作用，再结晶具有强化消除作用。

8、在热变形时无 加工硬化痕迹。 金属压力加工大多属热变形，具有再结晶组织。 热加工后组织性能变化： 粗大晶粒被击碎成细晶粒组织，改善了机械性能。 铸态组织中的疏松、气孔经热塑变形后被压实或焊合。 晶粒被拉长，非金属杂物被击碎，沿被拉长的晶粒界 分布，形成纤维组织（流线）。 2-1 金属的塑性变形 二、塑性变形对金属组织及其性能的影响 锻造比和锻造流线 变形程度越大，纤维组织越明显。 压力加工中常用锻造比y来表示变形程度。 拔长时锻造比y拔=F0/F 镦粗时锻造比y镦=H0/H 纤维组织很稳定，不能（难以）用热处理方法来消除。只有经过 锻压来改变其方向、形状。 2-1 金属的塑性变形 二、塑性变形

9、对金属组织及其性能的影响 锻造比和锻造流线 在设计和制造零件时，应使最大正应力的方向于纤维方向重合， 最大切应力的方向于纤维方向垂直。尽量使纤维组织不被切断。 2-1 金属的塑性变形 三、金属的锻造性能 金属的可锻性：材料经受压力加工时获得优质制品难易 程度的工艺性能。 可锻性的衡量：塑性（断面收缩率，伸长率），变 形抗力。塑性好，变形抗力小则可锻性好。取决于：金 属本质和加工条件。 2-1 金属的塑性变形 三、金属的锻造性能 金属本质 化学成分的影响 纯金属的可锻性比合金好；有些元素可使可锻性显著下降（如铬， 钨，钒等）。钢的含碳量越低，可锻性越好。 金属组织的影响 组织不同，可锻性有很大差

10、异： 纯金属、固溶体（如奥氏体）可锻性好； 碳化物可锻性差； 铸态柱状组织和粗晶粒不如晶粒细小均匀。 2-1 金属的塑性变形 三、金属的锻造性能 加工条件 变形温度的影响 温度原子的运动能力容易滑移塑性,变形抗力， 可锻性改善. 过热：超过一定温度，晶粒急剧长大，锻造性能，机械性能 。 已过热工件可通过锻造，控制冷却速度，热处理， 使晶粒细化。 过烧：接近材料熔化温度，晶间的低熔点物质开始熔化，且晶 界上形成氧化层。金属失去锻造性能，一击便碎，无法 挽回。 锻造温度： 始锻温度：碳钢比AE线低200C左右 终锻温度：800C过低难于锻造 ，若强行锻造，将导致锻 件破裂报废。 2-1 金属的塑性

11、变形 三、金属的锻造性能 加工条件 变形速度的影响 变形速度u =d/dt 变形程度 变形速度u 应力状态影响 三向应力中，压力应力数目愈多，则塑性越好。 2-1 金属的塑性变形 2-1 金属的塑性变形 2-2 常用锻造方法 一、自由锻 只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下砧间直 接使坯料变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件 ，这种方法称为自由锻。 手工锻造 生产率低、劳动强度大、锤击力小 机器锻造 锤锻 空气锤、蒸汽-空气自由锤 水压机 静压力代替冲击力 二、模锻 利用模具使毛坯变形而获得锻件的锻造方法称为模锻。 特点： 锻件精度高、流线组织合理、力学性能高； 生产率高，金属消耗少

12、； 并能锻出自由锻难以成形的复杂锻件； 受设备吨位的限制，模锻件不能太大，一般重量不超过150kg。 分类 按模具类型模锻可分为开式模锻（有飞边模锻）、闭式模锻（无 飞边模锻）和多向模锻等； 按设备类型模锻可分为锤上模锻、胎模锻、压力机上模锻等。 2-2 常用锻造方法 二、模锻 开式模锻 闭式模锻 2-2 常用锻造方法 二、模锻 单 模 槽 模 锻 2-2 常用锻造方法 二、模锻 多 模 槽 模 锻 2-2 常用锻造方法 二、模锻 模锻锤 锤上模锻所用设备主要是蒸汽-空气模锻锤，模锻锤的 吨位为1t-16t。选择模锻锤的锻造能力有经验类比法和 查表法。 经验类比法 模锻锤吨位可用公式：G=（3

13、.5-6.3）KA 式中G-模锻锤吨位（kg）； A-锻件总变形面积，包括锻件投影面积、冲孔连皮面积及飞边面 积（cm2）； K-钢种因数，可查阅相关资料。 查表法 (模锻锤吨位亦可查阅相关资料。) 2-2 常用锻造方法 二、模锻 模锻及锻模模膛 要求模具在高温下具有足够的强度、韧性、硬度和耐 磨性，良好的导热性、抗热疲劳性、回火稳定性和抗氧 化性。尺寸较大的模具还应具有高的淬透性和较小的变 形。常用5CrNiMo、5CrMnMo钢等热锻模具材料制作锻 模。 锤上模锻使用的锻模是由带燕尾的上、下模组成，分 别用镶条固定在锤头和模座上。上、下模接触时，其接 触面上所形成的空间为模膛。具有一个模膛

14、的锻模称为 单模膛模锻，具有两个以上模膛的锻模称为多模膛模 锻。 2-2 常用锻造方法 二、模锻 模锻及锻模模膛 多模膛模锻时，按其模膛的结构和功用可分为制坯模 膛和模锻模膛两类。 制坯模膛 用以初步改变毛坯形 状、合理分配金属，以适应锻 件横 截面积和形状的要求，使金属能更 好地充满模锻模膛的工序称为制坯 工序。如右图所示： 2-2 常用锻造方法 二、模锻 模锻及锻模模膛 模锻模膛 模锻模膛又可分为预锻膛和终锻模膛。 （1）预锻模膛 为了改善终锻时金属的流动条件，避免产生充填不 满和折迭，使锻坯最终成形前获得接近终锻形状的模膛，它可提高 终锻模膛的寿命。其结构比终锻模膛高度大、宽度小、无飞边

15、槽， 模锻斜度和圆角大。 （2）终锻模膛 模锻时最后成形用的模膛，和热锻件图上相应部分 的形状、尺寸一致。模膛周围设飞边槽，通孔锻件需留冲孔连皮。 2-2 常用锻造方法 三、胎模锻 在自由锻设备上锻造模锻件时使用的模具。常用的胎模 有摔模、扣模、垫模、套模、合模、弯曲模、跳模等。 摔模 根据用途有多种摔模，如用于压痕称为卡摔；用于制坯 称为型摔；用于整径称为光摔；用于校正整形称为校正摔等，摔 模均用于回转体锻件。 2-2 常用锻造方法 三、胎模锻 在自由锻设备上锻造模锻件时使用的模具。常用的胎模 有摔模、扣模、垫模、套模、合模、弯曲模、跳模等。 合模 2-2 常用锻造方法 三、胎模锻 在自由锻

16、设备上锻造模锻件时使用的模具。常用的胎模 有摔模、扣模、垫模、套模、合模、弯曲模、跳模等。 扣模 扣模分单扇扣模和双扇扣模。用于非回转体类锻件的局 部扣形，也可为合模制坯。 2-2 常用锻造方法 三、胎模锻 在自由锻设备上锻造模锻件时使用的模具。常用的胎模 有摔模、扣模、垫模、套模、合模、弯曲模、跳模等。 套模 有开式套模和闭式套模两种。开式套模多用于法兰，齿 轮类锻件，或为闭式套模制坯，取件时一般要翻转180度；闭式 套模常用于回转体锻件，有时也用于非回转体锻件。 2-2 常用锻造方法 三、胎模锻 在自由锻设备上锻造模锻件时使用的模具。常用的胎模 有摔模、扣模、垫模、套模、合模、弯曲模、跳模

17、等。 合模 合模由上、下模及导向装置构成。适合于各类锻件的终 锻成形，尤其连杆、叉形等较复杂的非回转体件常用。 2-2 常用锻造方法 一、自由锻的基本工序 自由锻的基本工序是指锻造过程中直接改变坯料形状 和尺寸的工艺过程。主要包括镦粗、拔长、弯曲、冲 孔、扭转、错移等，其中最常用的是镦粗、拔长和冲 孔。 镦粗 使坯料整体或一部分高度减小、截面积增大的工序 主要有完全镦粗、局部镦粗等几类。 2-3 自由锻工艺 一、自由锻的基本工序 拔长 2-3 自由锻工艺 一、自由锻的基本工序 冲孔 2-3 自由锻工艺 一、自由锻的基本工序 弯曲 将毛坯弯成所需形状的工序，在进行弯曲变形前， 先要将毛坯锻成所需

18、形状，使体积合理分配。便于获得 合格产品。 2-3 自由锻工艺 一、自由锻的基本工序 扭转 将毛坯一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定 角度的工序。 错移 2-3 自由锻工艺 二、自由锻工艺规程的制订 1、绘制锻件图 锻件图是根据零件图绘制的。自由锻件的锻件图是在 零件图的基础上考虑了加工余量、锻造公差、工艺余块 等之后绘制的图。模锻件的锻件图还应考虑分模面的选 择、模锻斜度和圆角半径等。 锻件图的绘制方法如下： 锻件的形状用粗实线，同时用假想线（双点划线）描绘出零件的 形状。 锻件的尺寸和公差标注在尺寸线的上面，零件的尺寸和公差用括 号标注在尺寸线的下面或侧面。 图上无法标注的技术要求，如锻

19、造温度范围、锻造比、氧化缺 陷、脱碳层深度等以技术条件方式用文字说明。 2-3 自由锻工艺 二、自由锻工艺规程的制订 1、绘制锻件图 轴的锻件图 2-3 自由锻工艺 二、自由锻工艺规程的制订 1、绘制锻件图 齿轮的锻件图 2-3 自由锻工艺 二、自由锻工艺规程的制订 2、确定变形工步 根据锻件的几何特征、技术要求、生产批量和条件， 确定锻件成形所必需的基本工序、辅助工序和精整工序 的工步。 3、计算批料的重量和尺寸 坯料重量 坯料的重量为锻件的重量与锻造时各种金属损耗的重 量之和，可按下式进行计算： G坯=G锻+G烧+G芯+G切 坯料尺寸 根据计算出的坯料重量即可计算杯料的体积，最后依 据选择

20、的坯料截面尺寸确定其长度。 2-3 自由锻工艺 二、自由锻工艺规程的制订 3、计算批料的重量和尺寸 饼块类和空心类锻件，通常采用镦粗法锻造，为了避免镦弯和便 于操作，高径比应满足 H/D 2.5 圆截面坯料：D计0.8V坯-3 方截面坯料：A计0.74V坯-3 轴类锻件一般采用长方式锻造，拔长后的最大截面部分应达到规 定的锻造比要求 F坯yFmax 圆截面坯料： D计y-1Dmax 2-3 自由锻工艺 二、自由锻工艺规程的制订 4、选定设备 依据锻件的材料、尺寸和重量，还要考虑车间现有的设备条件。 设备吨位过小，锻不透、生产率低；吨位过高，资源浪费、不安 全 部分典型锻件基本工步方案 课本P1

21、05 2-3 自由锻工艺 三、典型锻件的自由锻示例 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120080065 Kg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 2-3 自由锻工艺 三、典型锻件的自由锻示例 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 441 mm 2-3 自由锻工艺 四、自由锻零件结构工艺性 1、零件结构应尽可能简单、对称、平直； 2、应避免零件上的锥形、楔形结构；如下图所

22、示。避免 锥形、楔形结构 2-3 自由锻工艺 四、自由锻零件结构工艺性 3、几何体的交接处不应形成空间曲线（应避免圆柱面与 圆柱面、圆柱面与棱柱面相交；避免圆柱面与圆柱面、 圆柱面与棱柱面相交 ）。 2-3 自由锻工艺 四、自由锻零件结构工艺性 4、零件上不允许有加强筋、凸台、工字形截面或空间曲 线形表面； 2-3 自由锻工艺 四、自由锻零件结构工艺性 5、自由锻件横截面若有急剧变化或形状较复杂时，应设 计成有几个简单件构成的组合体，再焊接或机械连接方 法连接。 2-3 自由锻工艺 一、模锻的变形工步 制坯工步 坯料的初步成形 模锻工步 锻件的最终成形 二、锤上模锻工艺规程的制订 1.绘制模锻

23、锻件图 模锻锻件图是制造和检验终锻 模膛的依据。这是以 零件图为基础，考虑了分模面的选择、加工总余量、公 差、余块、模锻斜度和圆角半径等绘制的。 2-4 锤上模锻工艺 二、锤上模锻工艺规程的制订 1.绘制模锻锻件图 分模面的选择 选择分模面位置最基本的原则是：应选在锻件具有最大水平投 影尺寸的位置上，最好为锻件中部的一个平面，并使锻件上所加 余块最少，上、下模膛深度最浅且尽可能基本一致。 饼块类锻 件的高度小于或等于直径时，应取径向分模； 对于头部尺寸明显偏大的锻件，最好用曲面而不用平面分模 ； 有流线方向要求的锻件，应考虑锻 件工作时的受力特点。 2-4 锤上模锻工艺 二、锤上模锻工艺规程的

24、制订 1.绘制模锻锻件图 分模面的选择 加工余量、模锻公差和工艺余块 模锻件的加工余量和公差比自由锻件小得多，其数值根据锻件大小、 形状和精度等级有所不同，一般余量为1mm-4mm，公差为+0.3mm- +3mm 之间，用时可查有关手册。 模锻斜度 模锻斜度不包括在加工余量内，一般取5、7、10、12等标准 值。锻件的内壁斜度应比外壁斜度值大一级。 圆角半径 钢的模锻件外圆角半径取1mm-6mm，内圆角半径是外圆角半径的3-4 倍。模膛深度越深，圆角半径取值越大。 2-4 锤上模锻工艺 二、锤上模锻工艺规程的制订 2.确定模锻工步 模锻工步主要根据模锻件的形状和尺寸来确定。模锻 件按形状分为两

25、大类： 长轴类 此类锻 件的长度明显大于其宽度和高度，如台阶轴 、曲轴、 连杆、弯曲摇臂等。锻造时锤击方向垂直于锻件轴线，常选用拔 长、滚压、弯曲、预锻和终锻等工步。 饼块类 此类锻 件主轴尺寸较短，在分模面上投影为圆 形或长宽 尺寸 相近，如齿轮、法兰、十字轴、万向节叉等。模锻时，坯料轴线 方向与锤击方向相同，金属沿高度、宽度和长度方向同时流动。 常采用镦粗或压扁等工步制坯，然后终锻。形状简单的锻件可直 接终锻成形。 2-4 锤上模锻工艺 二、锤上模锻工艺规程的制订 3.坯料计算 计算方法与自由锻相同。坯料重量为锻件、飞边、连 皮、钳口料头和氧化皮重量的总和，一般飞边是锻件重 量的20-25

26、；氧化皮是锻件、飞边、连皮等重量总和 的2.5-4。 4.选择模锻设备 吨位确定 5.模锻的后续工序 普通模锻件均带有飞边，带孔锻件还有冲孔连皮，通 常采用冲切法去除飞边和连皮。切边一冲孔模分为简单 模、连续模和复合模三种类型。 2-4 锤上模锻工艺 三、模锻零件的结构工艺性 模锻件应具有合理的分模面、模锻斜度和圆角半径； 非配合表面一律设计成非加工表面； 零件的外形应力求简单、平直和对称； 应避免窄沟、深槽、深孔及多孔结构； 形状复杂的锻件应采用锻-焊或锻-机械加工联接的方法 ，减少余块以简化模锻工艺。 2-4 锤上模锻工艺 2-5 锻件质量与成本分析 锻后的零件或毛坯要按图样的技术要求进行

27、检验，分 析和研究锻件产生缺陷的原因和预防措施，以提高锻件 质量，进一步降低成本，提高经济效益。 一、锻件质量分析 锻件质量检验包括外观检验、力学性能试验和内部质 量检验。 通过检验和分析，找到减少和防止缺陷的措施，提高 锻件质量。锻件常见缺陷的种类和预防措施。 1、加热时产生的缺陷 氧化 脱碳 过热 过烧 一、锻件质量分析 2、自由锻常见的缺陷 折叠 折叠是指塑性加工时将坯料已氧化的表层金属汇流贴合在一起 压入工件而造成的缺陷。他将导致锻件的精度降低，甚至使锻件 报废；容易形成裂纹。其预防措施是：提高操作人员水平，严格 按拔长的操作规则操作。 裂纹 裂纹是由于应力作用而产生的不规则的裂缝，这

28、将增加了对锻 件消除裂纹的修整工序，严重的将使锻件报废。其预防措施是： 消除坯料原有的裂纹；控制锻造温度和锤击力及锻件的冷却速 度。 2-5 锻件质量与成本分析 一、锻件质量分析 3、模锻和胎模锻常见的缺陷 错差 错差是指模锻件沿分模面的上半部分相对下半部分产生了位移 ，位移量过大将使锻件报废。其预防措施：恢复合模锻造的定位 精度；及时调整锻锤、锻模位置。 缺肉 缺肉是指锻件的实际尺寸在某一局部小于锻件图的相应尺寸。 产生缺肉的锻件需重新锻造，严重的缺肉将使锻件报废。其预防 措施是：严格控制坯料的下料尺寸；合理选用锻锤、注意坯料在 模膛中的位置。 2-5 锻件质量与成本分析 二、锻件的成本分析

29、 锻件的单件成本通常接定额资料计算 其中，材料费和模具费占总成本的大部分，但对于自由锻 ，模具费的比例很小，主要是材料费；对于大批量生产的模锻 ，工资和模具费的比重较小，占主要的仍是材料费。 降低锻件成本的主要途径是提高金属材料利用率，合理选 用锻造方法。 2-5 锻件质量与成本分析 一、板料冲压 利用装在冲床上的冲模对金属板料加压，使之产生变 形或分离，从而获得零件或毛坯的加工方法。 1、板料冲压的特点 板料冲压通常在室温下进行，所以又称冷冲压，但 810mm 时常用热冲； 可冲形状复杂的零件，且废料少。 高精度，低粗糙度，零件互换性好，一般无需再进行切削加工； 重量轻，耗材少，强度刚度较好

30、； 操作简单，生产率高，工艺过程便于机械化、自动化。 其缺点是冲压模具结构复杂，精度要求高，制造费用高。只有在 大批量生产条件下，才能充分显示优越性。 2-6 板料冲压 一、板料冲压 2、冲压设备 剪床 剪床的用途是把板料切成一定宽度的条料，以供下一步冲 压工序之用。 2-6 板料冲压 一、板料冲压 2、冲压设备 冲床 冲床将完成除剪切以外的其他冲压工作。 2-6 板料冲压 一、板料冲压 3、冲压模具 冲压模具是冲压生产中必不可少的工艺装备，按冲压 工序的组合程度不同可分为简单冲模、连续冲模和复合 冲模三种。 简单冲模 简单冲模在冲 床一次行程中只 完成一道工序 。 2-6 板料冲压 一、板料

31、冲压 3、冲压模具 连续冲模 连续冲模在冲床一次行程中，按着一定顺序，在模具 的不同位置上，同时完成数道冲压工序。 2-6 板料冲压 一、板料冲压 3、冲压模具 复合冲模 复合冲模在冲床一次行程中，在模具的同一位置上， 完成两道以上冲压工序。 2-6 板料冲压 一、板料冲压 4、板料冲压的基本工序 分离工序 剪切落料和冲孔整修切口 成形工序 弯曲拉深缩口胀形翻边起伏 2-6 板料冲压 二、分离工序 1、落料及冲孔（统称冲裁） 落料落下部分为成品。 冲孔落下部分为废品。 冲裁变形过程 弹性变形阶段 2-6 板料冲压 二、分离工序 1、落料及冲孔（统称冲裁） 冲裁变形过程 塑性变形阶段 板料中的应

32、力值达到屈服极限，板料金属产生塑性变 形，产生硬化，凹凸模刃口处硬化加剧，出现裂纹。 断裂分离阶段 上下裂缝重合，板料分离。 分离面的质量主要和下列有关：a.间隙有关b.刃口 锋利c.模具有关d.材料有关e. 板厚有关 2-6 板料冲压 二、分离工序 1、落料及冲孔（统称冲裁） 冲裁件的尺寸和形状 冲裁件多采用圆形、矩形等规则形状，便于使用通 用机床加工模具，并减少钳工修配工作量。 冲圆孔时，孔径不得小于板料厚度S；冲方空时， 孔的边长不得小于0.9S；孔与孔之间或孔与板料边缘 的距离不得小于S。 2-6 板料冲压 二、分离工序 1、落料及冲孔（统称冲裁） 凹凸模间隙 间隙影响：断面质量，模具

33、寿命，卸料力，推件力， 冲裁力，工件尺寸精度 间隙过大：裂缝错开，边缘粗糙。卸料力，推件力 小。 间隙过小：上下裂缝错开，边缘粗糙。磨损严重。 间隙可按下式计算: c=m -板料厚度。 m-系数。 2-6 板料冲压 二、分离工序 1、落料及冲孔（统称冲裁） 凹凸模刃口尺寸的确定 落料以凹模刃口尺寸作为基准，根据间隙的大小 确定凸模尺寸。（凹模尺寸等于零件的尺寸） 冲孔以凸模为基准，由间隙确定凹模的尺寸，通 常情况下凹模人口尺寸是孔的加上两倍的间隙值。 考虑磨损： 落料 凹模尺寸靠近零件公差范围内的最小尺寸 冲孔 凸模尺寸靠近零件公差范围内的最大尺寸 2-6 板料冲压 二、分离工序 2、修整 修

34、整沿外缘或内孔刮削一层金属。机理与切削相似，与冲 裁不同。 精度IT6IT7，粗糙度Ra0.81.6。 修整量 单边修整量一般 为板厚的10%，小间隙冲裁 件为的8%修整量较多时， 或板厚3mm，均需要多次 修整。 模具间隙单边取0.001 0.01 mm. 也可为负间隙。 2-6 板料冲压 二、分离工序 3、切断 切断是指用剪刃或冲模将板料沿不封闭的轮廓进 行分离的工序。 2-6 板料冲压 三、变形工序 1、拉深 拉深过程 底部金属一般不变性，只起传递拉力作用，厚度基本 不变，坯料外径D与内径d之间的环形部分金属切向受压 应力的作用,形成拉深件的直壁，直壁的厚度有所减少。 2-6 板料冲压

35、三、变形工序 1、拉深 拉深中的废品 拉深件主要受拉应力，应力超过强度极限时出现废品 ，最危险处是直壁和圆角的过渡处。 拉穿现象与下列现象有关： (1)凸凹模的圆角半径有关，通常Rd=5 30S (2)凹凸模的间隙:拉深的间隙较大，一般取单边间 隙 Z=(1.11.2)S。如果间隙过小：摩擦力大，易拉 穿工件、擦伤表面模具寿命低。如果间隙过大：易使 工件起皱。 2-6 板料冲压 三、变形工序 1、拉深 拉深中的废品 拉穿现象与下列现象有关： (3)拉深系数m m=d / D m越小，越易产生废品，一般取m=0.50.8，塑性好 取下限0.5，塑性差取上限0.8；拉深系数过小，应分多 次拉深，每

36、一两次中间安排退火，以消除加工硬化，多 次拉深时m应渐增，使m=m1m2m3 2-6 板料冲压 多次拉深时圆筒直径的变化 2-6 板料冲压 三、变形工序 1、拉深 拉深中的废品 拉穿现象与下列现象有关： (4)润滑 可减少摩擦、降低拉应力和减少模具的磨损。 (5)拉深的另一种缺陷是起皱，可用压边解决。 2-6 板料冲压 三、变形工序 2、弯曲 弯曲过程中，板料的内侧受压，外侧受拉，今拉应力 超过抗拉强度时，金属破裂内万半径r越小越易破裂。 2-6 板料冲压 三、变形工序 2、弯曲 弯曲时尽量使弯曲线垂直于纤维，以免破裂。 弯曲后要回弹，一般回弹较为 0 10，事先要注意。 2-6 板料冲压 三

37、、变形工序 3、翻边 翻边在带孔的平面料上用扩孔的办法获得凸缘的工 序。 凸模园角半径r凸 = （49） 凸缘高度较大时，可先拉深、后冲孔、在翻边。 2-6 板料冲压 三、变形工序 4、成形 成形利用局部变形使坯料或半成品改变形状的工序 包括压肋、压坑、胀形、翻边等。 2-6 板料冲压 四、其他成形方法 1、电液成形 利用在液体介质中高压放电时所产生的高能冲击波， 使坯料产生塑性变形的成形方法，称为电液成形。 2-6 板料冲压 四、其他成形方法 2、爆炸成形 利用炸药爆炸时所产生的高能冲击波，通过不同介质 使坯料产生塑性变形的成形方法，称为爆炸成形。 2-6 板料冲压 四、其他成形方法 3、电

38、磁成形 利用电流通过线圈所产生的磁场，在磁力作用下，使 坯料产生塑性变形的成形方法，称为电磁成形。 2-6 板料冲压 四、其他成形方法 4、旋压 是一种成形金属回转体件的工艺方法。在毛坯随芯模 旋转或旋压工具绕毛坯与芯模旋转中，旋压工具与芯模 相对进给，从而使毛坯受压并产生连续、逐点地变形。 它包括普通旋压和变薄旋压。 2-6 板料冲压 五、冲压零件结构工艺性 1对冲裁件的要求 1）冲裁件的外形应力求简单、对称； 2）应避免长槽与细长悬臂结构； 3）孔的有关尺寸应满足要求；冲压件上应采用圆角代替尖角联 接，孔与沟槽尽量在变形工序前的平板坯料上冲出；最小圆角半 径值可查有关手册。 2对弯曲件的要

39、求 1）弯曲件的形状应力求对称； 2）弯曲边尺寸过短不易成形；孔亦不能距弯曲线太近。 3对拉深件的要求 1）拉深件外形应简单、对称、且不宜太高； 2）拉深件的最小许可圆角半径可查有关手册。 2-6 板料冲压 2-7 其他锻压方法 一、特种锻造 （一）精密模锻 精密模锻一般在刚度大、精度高，如曲柄压力机、摩 擦压力机、高速锤或精锻机等模锻设备上进行。模具设 计和制造要求精确，采用少、无氧化加热和良好的润滑 条件对高质量的坯料进行精锻。锻件公差、余量约为普 通锻件的1/3，表面粗糙度值为3.2um-0.8um，尺寸精度 为IT15-IT12公差等级。精密模锻多用于中小型零件的大 批生产。如各类医疗

40、器械、汽车、拖拉机的直齿锥齿 轮、飞机操纵杆及发动机涡轮叶片等零件均已采用精密 模锻。 一、特种锻造 （二）高速锤模锻 打击速度为20m/s左右的锻锤称为高速锤。多为液压回 程，压缩氮气蓄能，利用氮气膨胀时所释放的能量进行 打击。因为高速锤为一般模锻锤变形速度的三倍左右， 坯料变形时间极短，约为0.001s-0.002s，因此变形热效 应大，金属充满模膛能力强。对形状复杂、高而薄等的 锻件、低塑性高强度和难变形的材料均可锻造。一般适 用于叶片等锻件。 2-7 其他锻压方法 一、特种锻造 （三）径向锻造（旋转锻造） 对轴向旋转送进的棒料或管料施加径向脉冲打击力， 锻成沿轴向具有不同横截面制件或等

41、截面坯料的工艺方 法称为径向锻造。径向锻造广泛用于机床、汽车、拖拉 机、飞机、坦克和其它机械上的实心台阶轴、锥度轴、 空心轴和带膛线的枪筒、炮筒及其它内外径有特定形状 要求的轴。 2-7 其他锻压方法 一、特种锻造 （四）摆动辗压 上模的轴线与被辗压工作（放在下模）的轴线倾斜一 个角度，模具一面绕轴心旋转，一面对坯料进行压缩。 这种加工方法称为摆动辗压。摆动辗压目前在我国发展 很迅速，主要适用于加工回转体类、盘饼类或带法兰的 半轴类锻件。如汽车后半轴、扬声器导磁体、止推轴承 圈、碟形弹簧、齿轮和铣刀毛坯等。 2-7 其他锻压方法 一、特种锻造 （五）多向模锻 在多个方向同时进行加载的锻造方法称

42、为多向模锻。 它是在具有多个分模面的闭式模膛内进行的。用这种方 法模锻阀体等锻件，机械加工量少，流线分布好。 （六）粉末锻造（粉末热锻） 金属粉末经压实后烧结，再用烧结体作为锻造毛坯的 锻造方法称为粉末锻造。热锻工艺分两种类型。一类是 粉末预成形坯未经预烧结而进行热锻，叫粉末锻造；另 一类是粉末预成形坯经过预烧结后进行热锻，叫粉末烧 结锻造。与一般锻件相比，其制品尺寸精度高、组织结 构均匀、无成分偏析。一般适用于难于锻造成形或难变 形的金属或合金。 2-7 其他锻压方法 二、轧制 （一）轧制 金属材料（或非金属材料）在旋转轧辊的压力作用下 ，产生连续塑性变形，获得要求的截面形状并改变其性 能的

43、方法称为轧制。按轧辊的形状、轴线配置等的不同 ，轧制有多种，如纵轧、斜轧、横轧等。轧制除了用于 板材、型材、无缝钢管之外，现已广泛用来生产各种零 件。 （二）辊锻 用一对相向旋转的扇形模具使坯料产生塑性变形，从 而获得所需锻件或锻坯的锻造工艺称为辊锻。 2-7 其他锻压方法 二、轧制 （三）辗环 环形毛坯在旋转的轧辊中进行轧制的方法称为辗环， 用这种方法可以生产火车轮箍，轴承座圈，法兰等环形 锻件。 三、拉拔 坯料在牵引力作用下引过模孔拉出，使之产生塑性变 形而得到截面缩小、长度增加的制品的工艺称为拉拔， 拉拔的制品有线材、棒材、异形管材等。 2-7 其他锻压方法 四、挤压 坯料在三向不均匀压

44、应力作用下，从模具的孔口或缝 隙挤出，使之横断面积减小、长度增加，成为所需制品 的加工方法称为挤压。按挤压温度可分冷挤、温挤、热 挤；按坯料从模孔中流出部分的运动方向与凸模运动方 向的关系可分为正挤压、反挤压、复合挤压和径向挤 压。由于挤压处于三向压应力状态，可显著提高金属塑 性。不仅塑性好的低碳钢，铝、铜合金可以挤压，而且 塑性差的合金结构钢、不锈钢，甚至在一定变形量条件 下某些高碳钢、轴承钢、以至高速钢也可挤压成形。通 过挤压可以得到各种截面形状的型材或零件。 2-7 其他锻压方法 五、搓丝和滚丝 当两搓板作相对运动时，使其间的坯料轧成螺旋状的 沟槽的加工方法，称为搓丝，具有刃口的辊轮藉其旋转 使棒坯滚轧成螺旋形的沟槽的加工方法称为滚丝。 2-7 其他锻压方法