金属工艺学第14章课件.ppt

1、1了解锻压的基本概念、特点和应用；了解塑性变形相关概念和原理；了解其他压力加工方法；理解自由锻锻件、模锻锻件和板料冲压件的结构工艺性；掌握自由锻基本工序、工艺规程的制订；掌握模锻工艺规程的制订方法，板料冲压的基本工序、冲模的组成及各部分作用。2利用模型、挂图、实物、电教片等媒体来对照学习，能够进行自由锻和模锻工艺规程的制订；能够操作锻造和冲压设备。1414.1.1锻压工艺基础锻压工艺基础1.1.力学性能高力学性能高2.2.节约金属节约金属3.3.生产率高生产率高4.4.适应性广适应性广锻压加工方法锻压加工方法与其它加工方与其它加工方法相比具有以法相比具有以下优点：下优点：1414.1.1锻压工

2、艺基础锻压工艺基础 锻件的结构工艺性要求较高，形状复杂特别是内腔形状复杂的零件或毛坯难以甚至不能锻压成形。通常锻压件（主要指锻造毛坯）的尺寸精度不高，还需配合切削加工等方法来满足精度要求。锻压加工方法需要重型的机器设备和较复杂的模具，模具的设计、制造的周期长，初期投资费用高。锻压生产虽然具有以上优点，但也受到以下几个方面的制约：1414.1.1锻压工艺基础锻压工艺基础14.1.1金属的塑性变形 金属塑性变形的实质，经金属塑性变形的实质，经典理论的解释为：晶粒内部产典理论的解释为：晶粒内部产生滑移、晶粒间产生滑移和晶生滑移、晶粒间产生滑移和晶粒发生转动的综合结果。粒发生转动的综合结果。1414.

3、1.1锻压工艺基础锻压工艺基础14.1.1金属的塑性变形单晶体的滑移变形过程单晶体的滑移变形过程1414.1.1锻压工艺基础锻压工艺基础14.1.1金属的塑性变形单晶体的滑移变形过程单晶体的滑移变形过程1414.1.1锻压工艺基础锻压工艺基础14.1.1金属的塑性变形常温下塑性变形对低碳钢力学性能的影响常温下塑性变形对低碳钢力学性能的影响1414.1.1锻压工艺基础锻压工艺基础14.1.2回复与再结晶 当加热温度不高时，原子的扩散能力较弱，不能引起明显的组织变化，只能使晶格扭曲程度减轻，并使应力下降，部分地消除冷变形强化现象，即强度、硬度略有下降，而塑性略有升高，这一过程称为“回复”。1414

4、.1.1锻压工艺基础锻压工艺基础14.1.2回复与再结晶 当冷变形强化的金属温度升高到某一临界值时，金属原子获得足够高的动能，因塑性变形而被拉长的晶粒及碎晶等将重新生核、结晶，形成新的等轴晶粒，从而消除了晶格畸变、应力及冷变形强化现象，这一过程称为“再结晶”。1414.1.1锻压工艺基础锻压工艺基础14.1.2回复与再结晶变性后的金属在加热时组织和性能的变化变性后的金属在加热时组织和性能的变化1414.1.1锻压工艺基础锻压工艺基础14.1.2回复与再结晶 金属在再结晶温度以下进行的变形加工，称为冷变形冷变形。金属在再结晶温度以上进行的变形加工，称为热变形热变形。1414.2 2自由锻自由锻1

5、4.2.1自由锻的概述 自由锻是指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几何形状及内部质量锻件的方法。自由锻分手工自由锻和机器自由锻两种。1414.2 2自由锻自由锻14.2.2手工自由锻手工自由锻工具手工自由锻工具1414.2 2自由锻自由锻14.2.2手工自由锻1 1）墩粗墩粗2 2）拔长拔长3 3）冲孔冲孔4 4）弯曲弯曲5 5）扭转扭转6 6）错移错移7 7）切割切割1414.2 2自由锻自由锻14.2.2手工自由锻全墩粗全墩粗局部墩粗局部墩粗1414.2 2自由锻自由锻14.2.2手工自由锻拔长拔长1414.2 2自由锻自由锻14.2.2手工自由锻冲通

6、孔的步骤冲通孔的步骤1414.2 2自由锻自由锻14.2.2手工自由锻几种在铁跕上弯曲的方法几种在铁跕上弯曲的方法1414.2 2自由锻自由锻14.2.2手工自由锻在台虎钳上用扳手扭转坯料在台虎钳上用扳手扭转坯料1414.2 2自由锻自由锻14.2.2手工自由锻错移的方法错移的方法1414.2 2自由锻自由锻14.2.2手工自由锻手工锻造六角头螺栓的过程手工锻造六角头螺栓的过程1414.2 2自由锻自由锻14.2.2手工自由锻手工锻造六角头螺栓的过程手工锻造六角头螺栓的过程1414.2 2自由锻自由锻14.2.3机器自由锻1踏杆；2砧座；3砧垫；4下砧铁；5上砧铁；6锤杆；7下旋阀；8上旋阀；

7、9工作缸；10压缩缸；11手柄；12锤身；13减速装置；14电动机；15工作活塞；16压缩活塞；17（曲柄）连杆空气锤结构及工作原理空气锤结构及工作原理1414.2 2自由锻自由锻14.2.3机器自由锻1底座；2锤头；3锤杆；4机架；5导轨；6气缸；7滑阀气缸；8进气管；9节气阀；10排气管；11节气阀操纵手柄；12滑阀操纵手柄；13上砧铁；14下砧铁；15砧座；16砧垫双柱拱式蒸汽双柱拱式蒸汽空气锤的结构及工作原理图空气锤的结构及工作原理图1414.2 2自由锻自由锻14.2.3机器自由锻1下横梁；2立柱；3活动横梁；4上横梁；5工作柱塞；6工作缸；7管道；8回程柱塞；9回程缸；10上砧铁；

8、11下砧铁；12回程横梁；13回程拉杆水压机的结构示意图水压机的结构示意图1414.2 2自由锻自由锻14.2.4自由锻工艺规程的制定自由锻锻件图自由锻锻件图1414.2 2自由锻自由锻14.2.4自由锻工艺规程的制定（3 3）机械加工余量机械加工余量 锻造公差锻造公差 工艺余块工艺余块（2 2）（1 1）1414.2 2自由锻自由锻14.2.4自由锻工艺规程的制定 生产大型锻件用钢锭作为坯料，中、小型锻件采用钢坯和各种型材，如方钢、圆钢、扁钢等。坯料的质量可按下式计算：1414.2 2自由锻自由锻14.2.4自由锻工艺规程的制定自由锻件的分类及其锻造工序自由锻件的分类及其锻造工序1414.2

9、 2自由锻自由锻14.2.4自由锻工艺规程的制定自由锻件的分类及其锻造工序自由锻件的分类及其锻造工序1414.2 2自由锻自由锻14.2.4自由锻工艺规程的制定空气锤的锻造能力范围空气锤的锻造能力范围1414.2 2自由锻自由锻14.2.4自由锻工艺规程的制定汽车汽车空气锤的锻造能力范围空气锤的锻造能力范围1414.2 2自由锻自由锻14.2.4自由锻工艺规程的制定水压机的锻造能力范围水压机的锻造能力范围1414.2 2自由锻自由锻14.2.4自由锻工艺规程的制定 可根据工件的材料、形状、尺寸、生可根据工件的材料、形状、尺寸、生产批量等确定坯料的加热温度范围及锻件产批量等确定坯料的加热温度范围

10、及锻件的冷却方法。坯料加热的主要设备有手锻的冷却方法。坯料加热的主要设备有手锻炉、反射炉、煤气炉、电阻炉等炉、反射炉、煤气炉、电阻炉等。1414.2 2自由锻自由锻14.2.5自由锻件的结构工艺性自由锻件的结构工艺性自由锻件的结构工艺性1414.2 2自由锻自由锻14.2.5自由锻件的结构工艺性自由锻件的结构工艺性自由锻件的结构工艺性1414.3 3模锻和胎模锻模锻和胎模锻14.3.1模锻（1 1）锻件尺寸精度高，表面粗糙度值小，余量小，公差仅）锻件尺寸精度高，表面粗糙度值小，余量小，公差仅 是自由锻锻件公差的是自由锻锻件公差的1/41/41/31/3，材料利用率高，节约，材料利用率高，节约

11、切削加工工时。切削加工工时。（2 2）能锻出形状较复杂的锻件能锻出形状较复杂的锻件。（4 4）生产率高，操作简单，易于实现机械化生产率高，操作简单，易于实现机械化。优点优点（3 3）锻造流线分布更合理锻造流线分布更合理。典型模锻件典型模锻件1414.3 3模锻和胎模锻模锻和胎模锻14.3.1模锻1414.3 3模锻和胎模锻模锻和胎模锻14.3.1模锻 锤上模锻锤上模锻（1）曲柄压力机上模锻曲柄压力机上模锻（2）1414.3 3模锻和胎模锻模锻和胎模锻14.3.1模锻锤上模锻的锻模锤上模锻的锻模1紧固楔铁;2分模面;3模膛;4紧固楔铁;5锤头;6上模;7飞边槽;8下模;9模垫1414.3 3模锻

12、和胎模锻模锻和胎模锻14.3.1模锻连杆的模锻过程连杆的模锻过程1414.3 3模锻和胎模锻模锻和胎模锻14.3.1模锻1滑块；2带闸制动器；3大带轮（飞轮）；4V带；5小带轮；6电动机；7转轴；8传动齿轮；9曲轴；10摩擦离合器；11连杆；12楔形工作台曲柄压力机的外形与传动系统曲柄压力机的外形与传动系统1414.3 3模锻和胎模锻模锻和胎模锻14.3.1模锻齿轮坯的锻造过程齿轮坯的锻造过程1414.3 3模锻和胎模锻模锻和胎模锻14.3.1模锻1 1）绘制模锻锻件图）绘制模锻锻件图2 2）选择模锻设备）选择模锻设备3 3）确定变形工步）确定变形工步4 4）计算坯料尺寸）计算坯料尺寸5 5）

13、模锻锻件的修整）模锻锻件的修整6 6）锻后热处理）锻后热处理1414.3 3模锻和胎模锻模锻和胎模锻14.3.1模锻分型面的选择分型面的选择1414.3 3模锻和胎模锻模锻和胎模锻14.3.1模锻模锻斜度、圆角半径和连皮模锻斜度、圆角半径和连皮1414.3 3模锻和胎模锻模锻和胎模锻14.3.1模锻齿轮坯摸锻件图齿轮坯摸锻件图1414.3 3模锻和胎模锻模锻和胎模锻14.3.1模锻切边和冲孔切边和冲孔1414.3 3模锻和胎模锻模锻和胎模锻14.3.1模锻（1）模锻件应具有合理的分模面、模锻斜度和圆角半径。（2）模锻件的辐板厚度不应小于5mm。肋不易太薄，内圆角不易太小。（3）在满足使用性能要

14、求的条件下，锻件形状应力求简单、平直和对称，尽量避免截面间相差过大，以及薄壁、高肋和高台等结构，在分模面上避免小枝杈和薄凸缘。1414.3 3模锻和胎模锻模锻和胎模锻14.3.1模锻（4）应避免窄沟、深槽、深孔及多孔结构，以便于模具制造和延长模具寿命。（5）对复杂锻件，为减少余块，简化模锻工艺，在可能的条件下，应采用锻焊结构或锻机械连接组合工艺。1414.3 3模锻和胎模锻模锻和胎模锻14.3.1模锻肋的设计形式肋的设计形式1414.3 3模锻和胎模锻模锻和胎模锻14.3.1模锻模锻锻件结构模锻锻件结构1414.3 3模锻和胎模锻模锻和胎模锻14.3.1模锻锻造锻造焊接结构焊接结构1414.3

15、 3模锻和胎模锻模锻和胎模锻14.3.2胎模锻（1）（2）（3）扣模扣模 套模套模 合模合模1414.3 3模锻和胎模锻模锻和胎模锻14.3.2胎模锻胎模的种类胎模的种类1414.3 3模锻和胎模锻模锻和胎模锻14.3.2胎模锻端盖的锻件端盖的锻件1414.3 3模锻和胎模锻模锻和胎模锻14.3.2胎模锻盖端毛坯的胎模锻过程盖端毛坯的胎模锻过程1414.4 4板料冲压板料冲压（1 1）（2 2）冲压件有冲压件有较高的尺寸精较高的尺寸精度和表面质量，度和表面质量，互换性好，一般互换性好，一般不再需要切削加不再需要切削加工，而且质量稳工，而且质量稳定。定。可生产形状复可生产形状复杂的零件，废杂的零

16、件，废料较少。料较少。（3 3）因冷变形因冷变形强化，冲压件强化，冲压件虽然重量轻，但虽然重量轻，但强度和刚度好，强度和刚度好，有利于减轻结构有利于减轻结构重量。重量。1414.4 4板料冲压板料冲压（4 4）（5 5）操作简便，操作简便，易于实现机械易于实现机械化和自动化，生化和自动化，生产率高（一台机产率高（一台机床班产床班产30000300004000040000个零件），个零件），成本低成本低。可生产各可生产各种平板类和空种平板类和空间类零件，重量间类零件，重量为一克至几十千为一克至几十千克，尺寸为一毫克，尺寸为一毫米至几米。米至几米。1414.4 4板料冲压板料冲压14.4.1板料冲

17、压设备剪床传动系统剪床传动系统1电动机；2带轮；3制动器；4曲轴；5滑块；6齿轮；7离合器；8板料；9下刀刃；10上刀刃；11导轨；12板料；13工作台；14挡铁1414.4 4板料冲压板料冲压14.4.1板料冲压设备开式双柱冲床开式双柱冲床1工作台；2导轨；3床身；4电动机；5连杆；6制动器；7曲轴；8离合器；9大带轮；10胶带；11滑块；12踏板；13小带轮；14拉杆1414.4 4板料冲压板料冲压14.4.2板料冲压的基本工序 剪切剪切（1）冲裁冲裁（2）1414.4 4板料冲压板料冲压14.4.2板料冲压的基本工序金属板料的冲载过程金属板料的冲载过程1414.4 4板料冲压板料冲压14

18、.4.2板料冲压的基本工序1414.4 4板料冲压板料冲压14.4.2板料冲压的基本工序弯曲弯曲1414.4 4板料冲压板料冲压14.4.2板料冲压的基本工序拉深拉深1414.4 4板料冲压板料冲压14.4.2板料冲压的基本工序缩口缩口翻边翻边1414.4 4板料冲压板料冲压14.4.2板料冲压的基本工序胀形胀形起伏起伏1414.4 4板料冲压板料冲压14.4.3冲模1模柄；2上模座；3凸模；4凸模固定板；5导套；6导柱；7导料板；8凹模；9限位销；10卸料板；11下模座；12凹模固定板典型的简单冲模典型的简单冲模1414.4 4板料冲压板料冲压14.4.3冲模1 1）简单冲模的组成及各部分的

19、作用简单冲模的组成及各部分的作用（1 1）凸模与凹模）凸模与凹模 凸模与凹模是冲模的核心部分，凸模又称冲头。凸模与凹模共同作用，使板料分离或变形。凸模与凹模分别通过凸模固定板和凹模固定板固定在上模座及下模座上。（2 2）导料板与限）导料板与限位销位销 导料板用来控制坯料的送进方向，限位销用来控制坯料的送进量。1414.4 4板料冲压板料冲压14.4.3冲模（3 3）卸料板）卸料板 卸料板的作用是在冲压后使凸模从板料（工件或坯料）中脱出。（4 4）模架）模架 模架包括上、下模座和导柱、导套等。上模座通过模柄安装在冲床滑块的下端，用于固定凸模等零件；下模座用螺栓固定在冲床的工作台上，用于固定凹模等

20、零件。导柱和导套分别固定在下、上模座，用于保证下、上模对准。1414.4 4板料冲压板料冲压14.4.3冲模 2 2）简单冲模的安装简单冲模的安装 将装配好的简单冲模上、下模合好后，搬运到冲床工作台上，模柄对准冲床滑块的模柄孔。用手转动飞轮，使滑块下端面与上模座上平面接触。若滑块到了下止点还未与上模接触，则需调节连杆的长度，使它们接触。锁紧模柄将滑块调上，使上、下模分开，调节连杆长度，使滑块在下止点时，凸模进入凹模1 mm左右。锁紧连杆。连续转动飞轮，使冲床完成一个行程，若无异常，则说明冲模已安装完毕，可以进行冲压生产。1414.4 4板料冲压板料冲压14.4.3冲模1落料凹模;2导正销；3落

21、料凸模；4冲孔凸模；5卸料板；6坯料；7冲孔凹模；8成品;9废料冲裁垫圈的连续冲模冲裁垫圈的连续冲模1414.4 4板料冲压板料冲压14.4.3冲模1限位销；2落料凹模；3拉深凹模；4条料；5压板（卸件器）；6落料凹模；7拉深凸模；8顶出器；9余料；10落料后的坯料；11拉深中的坯料；12零件落料和拉深的复合冲模落料和拉深的复合冲模1414.4 4板料冲压板料冲压14.4.4板料冲压件的结构工艺性 （1）冲裁件形状应力求简单、对称，尽量采用圆形、矩形等规则形状，并应便于合理排样（冲裁件在板料或带料上的布置方法，称为排样）。1414.4 4板料冲压板料冲压14.4.4板料冲压件的结构工艺性冲裁件

22、的排样方法冲裁件的排样方法冲压件的形状不合理冲压件的形状不合理1414.4 4板料冲压板料冲压14.4.4板料冲压件的结构工艺性 （2）孔间距离或孔与零件边缘距离不宜过小，孔径不能过小。冲压件的有关尺寸限制冲压件的有关尺寸限制1414.4 4板料冲压板料冲压14.4.4板料冲压件的结构工艺性 （3）弯曲件形状应尽量对称，弯曲半径不能小于材料许可的最小弯曲半径；弯曲边尺寸b不宣过短；为了避免弯曲时孔变形，孔的位置与弯曲半径圆心处应相隔一定距离。弯曲件的有关尺寸限制弯曲件的有关尺寸限制1414.4 4板料冲压板料冲压14.4.4板料冲压件的结构工艺性 （4）拉深件外形应简单、对称，不要过深，以使模

23、具制造简便、寿命长。拉深件的圆角半径拉深件的圆角半径1414.4 4板料冲压板料冲压14.4.4板料冲压件的结构工艺性 （5）为简化冲压工艺，节省材料，对于形状复杂的冲压件可先分别冲压成若干个简单件，然后再焊成整体件，即采用冲焊结构。冲冲焊结构零件焊结构零件1414.4 4板料冲压板料冲压14.4.4板料冲压件的结构工艺性 （6）为减少组合件，可采用切口工艺，即将材料沿不封闭的曲线部分地分离开，其分离部分的材料发生弯曲。铆接（焊接）结构与切口工艺铆接（焊接）结构与切口工艺1414.4 4板料冲压板料冲压14.4.4板料冲压件的结构工艺性 （7）应尽量采用薄板，节约材料和减小冲压力。若局部刚度不

24、够，可采用起伏措施。采用起伏措施压出肋采用起伏措施压出肋1414.4 4板料冲压板料冲压14.4.4板料冲压件的结构工艺性 （8）冲压件的精度要求一般不能超过各冲压工序的经济精度：落料为IT10，冲孔为IT9；弯曲不超过IT10IT9；拉深件高度为IT10IT8，整形后可达IT7IT6，直径为IT9IT8，厚度为IT10IT9。1414.5 5其他压力加工方法简介其他压力加工方法简介1414.5 5其他压力加工方法简介其他压力加工方法简介径向锻造径向锻造1414.5 5其他压力加工方法简介其他压力加工方法简介轧制轧制无缝棺材轧制无缝棺材轧制1414.5 5其他压力加工方法简介其他压力加工方法简介拉拔拉拔挤压产品截面形状挤压产品截面形状1414.5 5其他压力加工方法简介其他压力加工方法简介拉拔产品截面形状拉拔产品截面形状