大学精品课件：第九章锻压.ppt

1、 第九章第九章 锻压成形锻压成形 概述概述 一一、锻压加工方法锻压加工方法 二二、锻压加工方法的特点锻压加工方法的特点 自 由 锻 自 由 锻 模模 锻锻 板板 料料 冲冲 压压 挤挤 压压 拉拉 拔拔 轧轧 制制 第一节 概 述 一、锻压加工方法一、锻压加工方法 锻压是对坯料施加外力，使其产生塑性变形，改变锻压是对坯料施加外力，使其产生塑性变形，改变 尺寸、形状及改善性能的成型加工方法，是锻造和冲压尺寸、形状及改善性能的成型加工方法，是锻造和冲压 的总和。的总和。 锻压常分为锻压常分为自由锻、模锻、板料冲压、挤压、拉拔、自由锻、模锻、板料冲压、挤压、拉拔、 轧制轧制等。它们的成形方式如图等。

2、它们的成形方式如图9 9- -1 1 所示。所示。 第一节 概 述 二、锻压加工方法的特点及应用二、锻压加工方法的特点及应用 特点：特点： (1)改善金属组织、提高力学性能 (2)节约金属材料 (3)较高的生产率 （4）锻压主要生产承受重载荷零件的毛 坯，如机器中的主轴、齿轮等。 第一节 概 述 应用：应用： 轧制、挤压、拉拔轧制、挤压、拉拔 金属型材、板材、钢材、金属型材、板材、钢材、 线材等；线材等； 自由锻、模锻自由锻、模锻 承受重载的机械零件，如机承受重载的机械零件，如机 器主轴、重要齿轮、连杆、炮管、枪管等；器主轴、重要齿轮、连杆、炮管、枪管等； 板料冲压板料冲压 汽车制造、电器、仪

3、表及日用品。汽车制造、电器、仪表及日用品。 第一节 概 述 二、塑性变形对金属组织和性能的影响二、塑性变形对金属组织和性能的影响 2 2 四、金属的塑性变形规律四、金属的塑性变形规律 4 4 一、金属塑性变形的实质一、金属塑性变形的实质 3 3 1 1 三、金属的锻造性能三、金属的锻造性能 3 3 3 3 第二节 金属塑性变形 一、金属塑性变形的实质一、金属塑性变形的实质 金属金属 晶体晶体 单晶体（理想金属）单晶体（理想金属） 多晶体（实际金属）多晶体（实际金属） 1 1、单晶体的塑性变形、单晶体的塑性变形 问题：金属材料为什么能产生塑性变形？问题：金属材料为什么能产生塑性变形？ 塑性变形的

4、实质？塑性变形的实质？ 第二节 金属塑性变形 单晶体滑移变形录像 第二节 金属塑性变形 2 2、多晶体的塑性变形、多晶体的塑性变形 晶内变形晶内变形 晶粒晶粒内部内部的的滑移滑移变形变形 晶间变形晶间变形 晶粒晶粒间间的的移动移动和和转动转动 第二节 金属塑性变形 1 1、冷变形强化（加工硬化）、冷变形强化（加工硬化） 金属材料在冷塑性变形时，其强度、硬度升高，金属材料在冷塑性变形时，其强度、硬度升高， 而塑性、韧性下降的现象而塑性、韧性下降的现象冷变形强化冷变形强化 加工硬化的应用加工硬化的应用 原因？原因？ 提高强度提高强度 使变形均匀使变形均匀 提高安全性提高安全性 产生原因：滑移面上产

5、生了微小碎产生原因：滑移面上产生了微小碎 晶，晶格畸变。（内应力）晶，晶格畸变。（内应力） 二、塑性变形对金属组织和性能的影响二、塑性变形对金属组织和性能的影响 第二节 金属塑性变形 2 2、回复和再结晶、回复和再结晶 保持加工硬化，消除内 应力。如冷卷弹簧进行 去应力退火。 消除加工硬化， 提高塑性。 再结晶速度取 决于加热温度和变 形程度。 再结晶是一个形 核、长大过程。 第二节 金属塑性变形 3、冷变形和热变形、冷变形和热变形 冷变形冷变形 再结晶温度以再结晶温度以下下的塑性变形。的塑性变形。 热变形热变形 再结晶温度以再结晶温度以上上的塑性变形的塑性变形 冷变形冷变形 加工硬化加工硬化

6、 冲压、冷弯、冷挤、冷轧冲压、冷弯、冷挤、冷轧 塑性材料塑性材料 热变形热变形 加工硬化加工硬化+ +再结晶再结晶 锻造、热挤、轧制锻造、热挤、轧制 变形量大，易氧化变形量大，易氧化 第二节 金属塑性变形 4 4、锻造比和锻造流线、锻造比和锻造流线 锻造比锻造比 变形程度的大小。变形程度的大小。 镦粗：镦粗：y = y = H H0 0 / / H H 拔长：拔长：y = y = F F0 0 / / F F y 1y 1 金属材料金属材料 组织紧密组织紧密 晶粒细化晶粒细化 形成锻造流线形成锻造流线 （各向异性）（各向异性） y y y y 流线的纵向性能高于横向流线的纵向性能高于横向 第二

7、节 金属塑性变形 第二节 金属塑性变形 流线的合理分布流线的合理分布 a)a)流线与工件最大拉应力方向一致；流线与工件最大拉应力方向一致； b)b)流线与切应力、冲击方向垂直；流线与切应力、冲击方向垂直； c)c)沿工件外轮廓连续分布。沿工件外轮廓连续分布。 第二节 金属塑性变形 热变形的应用纤维组织录像 三、金属的锻造性能三、金属的锻造性能 金属锻造性能金属锻造性能 塑性塑性 变形抗力变形抗力 塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好。塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好。 化学成分化学成分 金属组织金属组织 变形温度变形温度 变形速度变形速度 应力状态应力状态 第二节 金属塑性变形

8、 四、金属的塑性变形规律四、金属的塑性变形规律 1.1.最小阻力定律最小阻力定律 如果金属颗粒在几个方向上都可移动，那么金如果金属颗粒在几个方向上都可移动，那么金 属颗粒就沿着属颗粒就沿着阻力最小阻力最小的方向移动，这就叫做的方向移动，这就叫做最小阻最小阻 力定律力定律。圆形、方形、矩形截面圆形、方形、矩形截面上各质点在镦粗时的上各质点在镦粗时的 流动方向，方形截面镦粗后的截面形状。流动方向，方形截面镦粗后的截面形状。 第二节 金属塑性变形 2 2. .塑性变形时的体积不变规律塑性变形时的体积不变规律 固态成形加工中金属变形后的体积等于变形前的固态成形加工中金属变形后的体积等于变形前的 体积，

9、这叫体积，这叫体积不变定理体积不变定理（又叫（又叫质量恒定定理质量恒定定理）。实）。实 际上金属在塑性变形过程中，体积总有些微小变化，际上金属在塑性变形过程中，体积总有些微小变化， 加锻造钢锭时，由于气孔、缩松的锻合密度略有提高加锻造钢锭时，由于气孔、缩松的锻合密度略有提高 以及加热过程中因氧化生成的氧化皮耗损等。然而这以及加热过程中因氧化生成的氧化皮耗损等。然而这 些变化对整个金属坯件来说是相当微小的，故一般可些变化对整个金属坯件来说是相当微小的，故一般可 忽略不计。忽略不计。 第二节 金属塑性变形 二、自由锻设备二、自由锻设备 2 2 四、自由锻工艺规程的制订四、自由锻工艺规程的制订 4

10、4 一、自由锻的分类、特点及应用一、自由锻的分类、特点及应用 3 3 1 1 三、自由锻工序三、自由锻工序 3 3 3 3 五、自由锻锻件结构工艺性五、自由锻锻件结构工艺性 3 3 5 5 第三节 自由锻 一、自由锻的分类、特点及应用一、自由锻的分类、特点及应用 自由锻的适应性强，灵活性大，生产周期短，成本低。自由锻的适应性强，灵活性大，生产周期短，成本低。 缺点是锻件尺寸精度低，加工余量大，金属材料消耗多，缺点是锻件尺寸精度低，加工余量大，金属材料消耗多， 生产率低，劳动强度大、条件差，要求操作者的技术水生产率低，劳动强度大、条件差，要求操作者的技术水 平较高。平较高。 自由锻适合于单件、小

11、批和大型锻件的生产。自由锻适合于单件、小批和大型锻件的生产。 自由锻自由锻是是只用简单的通用性工具只用简单的通用性工具，或，或在锻造设备的上、在锻造设备的上、 下砧间直接使坯料变形下砧间直接使坯料变形而获得所需的几何形状及内部质而获得所需的几何形状及内部质 量锻件的方法。量锻件的方法。 第三节 自由锻 自由锻概述录像 第三节 自由锻 二、自由锻设备二、自由锻设备 ）自由锻常用设备）自由锻常用设备 空气锤 蒸汽空气锤 液压机 利用压缩空气推动锻锤进利用压缩空气推动锻锤进 行工作。以落下部分质量行工作。以落下部分质量 来表示锻造能力；常用吨来表示锻造能力；常用吨 位为位为6565- -750750

12、千克，用于锻千克，用于锻 造小型锻件。造小型锻件。 利用一定蒸汽或压缩空气利用一定蒸汽或压缩空气 推动锻锤进行工作。常用推动锻锤进行工作。常用 吨位为吨位为1 1- -5 5吨，用于锻造吨，用于锻造 中型锻件，是模锻的主要中型锻件，是模锻的主要 设备。设备。 利用高压水为动力进利用高压水为动力进 行工作。靠静压力工行工作。靠静压力工 作。常用吨位为作。常用吨位为5 5- - 150150吨，用于锻造大吨，用于锻造大 型锻件，是大型锻件型锻件，是大型锻件 的唯一设备。的唯一设备。 第三节 自由锻 2 2）自由锻常用工具）自由锻常用工具 第三节 自由锻 自由锻常用工具录像 第三节 自由锻 三、自由

13、锻工序三、自由锻工序 自由锻工序分为基本工序、辅助工序和精整工序。自由锻工序分为基本工序、辅助工序和精整工序。 基本工序基本工序 包括镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割等包括镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割等; ; 第三节 自由锻 （1 1）拔长）拔长是指拔长是沿垂直于工件的轴向是指拔长是沿垂直于工件的轴向 进行锻打，以使其截面积减小，而长度增进行锻打，以使其截面积减小，而长度增 加的操锻造工序。加的操锻造工序。 第三节 自由锻 （2 2）镦粗）镦粗是指沿工件轴向进行锻打，使其长度是指沿工件轴向进行锻打，使其长度 减小，横截面积增大的锻造工序。减小，横截面积增大的锻造工序。 第三节 自由锻 （3 3）冲

14、孔）冲孔是指冲头在工件上冲出通孔或盲孔的是指冲头在工件上冲出通孔或盲孔的 锻造工序。锻造工序。 第三节 自由锻 (4)(4)切割切割是指分割坯料或去除锻件余量的锻造是指分割坯料或去除锻件余量的锻造 工序。工序。 第三节 自由锻 (5)(5)弯曲弯曲是指采用一定的工模具将毛坯完成所是指采用一定的工模具将毛坯完成所 规定的外形的锻造工序。规定的外形的锻造工序。 第三节 自由锻 (6)(6)扭转扭转是指将坯料的一部分相对于另一部分绕是指将坯料的一部分相对于另一部分绕 其轴线旋转一定角度的锻造工序。其轴线旋转一定角度的锻造工序。 第三节 自由锻 (7)(7)错移错移指将坯料的一部分相对于另一部分平移指

15、将坯料的一部分相对于另一部分平移 错开的锻造工序。错开的锻造工序。 第三节 自由锻 马架扩孔马架扩孔 第三节 自由锻 芯轴拔长芯轴拔长 第三节 自由锻 辅助工序辅助工序 包括压钳口、倒棱、压肩等；包括压钳口、倒棱、压肩等； 精整工序精整工序 是对已成形的锻件表面进行平整，清除毛刺、校是对已成形的锻件表面进行平整，清除毛刺、校 直弯曲、修整鼓形等。直弯曲、修整鼓形等。 第三节 自由锻 自由锻工序辅助工序和精整工序录像 第三节 自由锻 四、自由锻工艺规程的制订四、自由锻工艺规程的制订 工艺规程是指导生产的基本技术文件。工艺规程是指导生产的基本技术文件。 编制自由锻工编制自由锻工 艺规程应遵循艺规程

16、应遵循 设计自由锻零件时，必须考虑锻设计自由锻零件时，必须考虑锻 造工艺是否方便、经济和可能；造工艺是否方便、经济和可能； 零件的形状应尽量简单和规则。零件的形状应尽量简单和规则。 （零件的结构不合理，将使锻造（零件的结构不合理，将使锻造 操作困难，降低生产率和造成金操作困难，降低生产率和造成金 属的浪费）属的浪费） 第三节 自由锻 自由锻的工艺规程自由锻的工艺规程 主要有以下内容主要有以下内容 绘制锻件图绘制锻件图 坯料质量和尺寸的计算坯料质量和尺寸的计算 选择锻造工序选择锻造工序 选择锻造设备选择锻造设备 选择坯料加热选择坯料加热、锻件冷却和热锻件冷却和热 处理方法处理方法 第三节 自由锻

17、 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 考虑了工艺余块、加工余量、锻造公差等之后绘制的图。考虑了工艺余块、加工余量、锻造公差等之后绘制的图。 锻件图的绘制方法如下：锻件图的绘制方法如下： 1 1）锻件的形状用粗实线，同时用假想线（双点划线）描绘出零件）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。的形状。 2 2）锻件的尺寸和公差标注在尺寸线的上面，零件的尺寸和公差标）锻件的尺寸和公差标注在尺寸线的上面，零件的尺寸和公差标 注用括号在尺寸线的下面或侧面。注用括号在尺寸线的下面或侧面。 3 3）

18、图上无法标注的技术要求，如锻造温度范围、锻造比、氧化缺）图上无法标注的技术要求，如锻造温度范围、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。陷、脱碳层深度等以技术条件方式用文字说明。 1 1、绘制锻件图、绘制锻件图 第三节 自由锻 坯料的质量坯料的质量为锻件的重量与锻造时各种金属损耗的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：重量之和，可按下式进行计算： m m坯 坯=m =m锻 锻+m +m烧 烧+m +m芯 芯+m +m切 切 式中式中 m m坯 坯- -坯料重量；坯料重量； m m锻 锻- -锻件重量；锻件重量； m m烧 烧- -加热时坯料表面氧化烧

19、损的重量与所用加热时坯料表面氧化烧损的重量与所用 加热设备类型等因素有关，可参考相关资料；加热设备类型等因素有关，可参考相关资料； m m芯 芯- -冲孔时的芯料重量；冲孔时的芯料重量； m m切 切- -锻造中被切掉的金属重量。锻造中被切掉的金属重量。 坯料尺寸坯料尺寸 根据计算出的坯料重量即可计算杯料的体根据计算出的坯料重量即可计算杯料的体 积，最后依据选择的坯料截面尺寸确定其长度。积，最后依据选择的坯料截面尺寸确定其长度。 第三节 自由锻 2 2、计算胚料质量与尺寸、计算胚料质量与尺寸 自由锻的工艺规程录像 第三节 自由锻 齿轮坯自由锻工艺过程齿轮坯自由锻工艺过程: : 第三节 自由锻

20、3 3、确定变形工步、确定变形工步 自由锻由于受到锻造设备、工具及工艺特 点的限制，在自由锻零件设计时，除满足使用 性能外，还应具有良好的结构工艺性。 自由锻锻件表面一般只能由平面和圆柱面 组成，对于横截面尺寸变化较大、形状复杂的 锻件，可以分成几部分分别锻造，然后再进行 机械连接或焊接成整体。 五、自由锻锻件结构工艺性五、自由锻锻件结构工艺性 第三节 自由锻 工艺要求 不合理结构 合理结构 尽量避免锥面或斜 面结构 避免空间相贯曲 线 表自由锻锻件的结构工艺性要求 第三节 自由锻 工艺要求 不合理结构 合理结构 避免加强筋、凸台、 工字形结构 形状复杂的锻件，可 以分成几部分分别锻造， 然后

21、再进行机械连接或 焊接成整体 续表 第三节 自由锻 二、二、 模锻工艺规程的制订模锻工艺规程的制订 2 2 四、四、 胎模锻胎模锻 4 4 一、模锻设备一、模锻设备 3 3 1 1 三、模锻件的结构工艺性三、模锻件的结构工艺性 3 3 3 3 第四节 模 锻 模锻模锻将加热后的坯料放在模膛内受压将加热后的坯料放在模膛内受压 变形而获得锻件的一种加工方法。变形而获得锻件的一种加工方法。 模锻模膛：分为模锻模膛：分为终锻模膛终锻模膛和和预锻模膛预锻模膛。 第四节 模 锻 尺寸精度高； 锻件形状复杂； 操作简单，生产效率高； 流线完整、性能好。 特点：特点： 应用：应用： 中、小型锻件的成批和大量生

22、产 为什么？ 答案：1）受模锻设备吨位的限制； 2）锻模成本高。 模锻件的特点及应用模锻件的特点及应用 第四节 模 锻 模锻设备 锻造力性质 锻件精度 生产率 模锻锤 冲击力 较低 较低 曲柄压力机 压力 较高 较高 平锻机 压力 较高 较高 摩擦压力机 冲击力压力 较高 较低 一、模锻设备一、模锻设备 第四节 模 锻 1、模锻锤 可以镦粗、拔长、可以镦粗、拔长、 滚挤、弯曲、成形、滚挤、弯曲、成形、 预锻、终锻。预锻、终锻。 长长 轴轴 类类 锻锻 件件 短短 轴轴 类类 锻锻 件件 图蒸汽-空气模锻锤 （a）模锻锤外形 （b）模锻锤结构 1砧座；2下模； 3锤头；4气缸 5活塞；6锤杆 7

23、上模 图3-24 曲柄压力机工作原理示意图 1滑块；2制动器床身；3带轮；4电动机；5转轴；6 小齿轮、7大齿轮；8离合器；9曲轴； 10连杆； 11工 作台；12楔形垫块 2、曲柄压力机 第四节 模 锻 3、平锻机 第四节 模 锻 平锻机上模锻过程 及其锻件 第四节 模 锻 4、摩擦压锻机 螺杆与滑螺杆与滑 块非刚性连接，块非刚性连接， 承受偏心能力差；承受偏心能力差； 滑块行程、滑块行程、 打击能量可自动打击能量可自动 调节。调节。 第四节 模 锻 摩擦压锻机 第四节 模 锻 二、锤上模锻工艺二、锤上模锻工艺 1 1、模锻的变形工步和模锻模膛、模锻的变形工步和模锻模膛 制坯工步，制坯工步，

24、制坯模膛制坯模膛 （锻件初步成形）（锻件初步成形） 模锻工步，模锻工步，模锻模膛模锻模膛 - -预锻和终锻模膛预锻和终锻模膛 （锻件最终成形）（锻件最终成形） 弯曲连杆的多弯曲连杆的多 模膛锻模模膛锻模 第四节 模 锻 二、二、 模锻工艺规程的制订模锻工艺规程的制订 模锻生产的工艺规程包括制订锻件图、计算坯料尺寸、模锻生产的工艺规程包括制订锻件图、计算坯料尺寸、 确定模锻工步、选择设备及安排修整工序等。确定模锻工步、选择设备及安排修整工序等。 1 1、制订模锻锻件图、制订模锻锻件图 模锻锻件图是制造和检验终锻模膛的依据。这是以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

25、模面的选择、加工总余量、公零件图为基础，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。差、余块、模锻斜度和圆角半径等绘制的。 第四节 模 锻 1 1）分模面的选择）分模面的选择 选择分模面位置选择分模面位置最基本的原则最基本的原则是：应选在锻是：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。且尽可能基本一致。 2 2）要保证金属容易充满模膛，有利于锻模制造和便于取出锻）要保证金属容易

26、充满模膛，有利于锻模制造和便于取出锻 件。分模面应选在使模膛深度最浅的位置上。件。分模面应选在使模膛深度最浅的位置上。 3 3）要保证按选定的分模面制成锻模后上下两模沿分模面的模）要保证按选定的分模面制成锻模后上下两模沿分模面的模 膛轮廓一致，以便在安装锻模和生产中易于发现错模现象膛轮廓一致，以便在安装锻模和生产中易于发现错模现象 ，及时调整锻模位置。，及时调整锻模位置。 4 4）要保证锻模容易制造。分模面最好做成平面，且上下模膛）要保证锻模容易制造。分模面最好做成平面，且上下模膛 深度基本一致。（对于头部尺寸明显偏大的锻件，最好用深度基本一致。（对于头部尺寸明显偏大的锻件，最好用 曲面分模）

27、曲面分模） 第四节 模 锻 5 5）要保证锻件上所加的余块最少。）要保证锻件上所加的余块最少。 6 6）饼块类锻件的高度小于或等于直径时，应取径向分模；有流线方）饼块类锻件的高度小于或等于直径时，应取径向分模；有流线方 向要求的锻件，应考虑锻件工作时的受力特点。向要求的锻件，应考虑锻件工作时的受力特点。 第四节 模 锻 （2 2）加工余量、模锻公差和工艺余块）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，一般数值根据锻件大小、形状和精度等级有所不同，一般 余量为余量为1mm1mm-

28、-4mm4mm，公差为，公差为+0.3mm+0.3mm- - +3mm+3mm之间，用时可查之间，用时可查 有关手册。有关手册。 （3 3）模锻斜度）模锻斜度 模锻斜度不包括在加工余量模锻斜度不包括在加工余量 内，一般取内，一般取5 5、7 7、1010、 1212等标准值。锻件的内壁斜度等标准值。锻件的内壁斜度 应比外壁斜度值大一级。应比外壁斜度值大一级。 （4 4）圆角半径）圆角半径 钢的模锻件外圆角半径取钢的模锻件外圆角半径取1mm1mm- - 6mm6mm，内圆角半径是外圆角半径，内圆角半径是外圆角半径 的的3 3- -4 4倍。模膛深度越深，圆角倍。模膛深度越深，圆角 半径取值越大。

29、半径取值越大。 第四节 模 锻 3 3锻件分类及基本工序方案锻件分类及基本工序方案 (1)(1)饼块类锻件饼块类锻件 这类锻件主要有圆盘、叶轮、齿轮、模块这类锻件主要有圆盘、叶轮、齿轮、模块 等零件的毛坯。其所采用的基本工序是镦粗工步。随后的辅等零件的毛坯。其所采用的基本工序是镦粗工步。随后的辅 助工序和修整工序有：倒棱、滚圆、平整等工步。饼块类锻助工序和修整工序有：倒棱、滚圆、平整等工步。饼块类锻 件锻造过程如图所示。件锻造过程如图所示。 图 饼块类锻件齿轮锻造过程 （1）下料 （2）镦粗 （3）镦挤凸台 （4）冲孔 （5） 滚圆 （6）平整 （2 2）轴类零件）轴类零件 图 轴杆类锻件锻造

30、过程 （1）下料 （2）拔长 （3）镦出法兰 （4）拔出锻件 这类锻件可以是直轴或阶梯轴，如传这类锻件可以是直轴或阶梯轴，如传 动轴、轧辊、立柱、拉杆等；也可以动轴、轧辊、立柱、拉杆等；也可以 是矩形、方形、工字形或其他截面的是矩形、方形、工字形或其他截面的 杆件，如连杆、摇杆、杠杆等。杆件，如连杆、摇杆、杠杆等。 3 3锻件分类及基本工序方案锻件分类及基本工序方案 （3 3）筒类零件）筒类零件 3 3锻件分类及基本工序方案锻件分类及基本工序方案 （4 4）环类零件）环类零件 3 3锻件分类及基本工序方案锻件分类及基本工序方案 （5 5）曲轴类零件）曲轴类零件 锻造工序：拔长（或镦粗及拔长），

31、错移，锻台阶，扭转锻造工序：拔长（或镦粗及拔长），错移，锻台阶，扭转 3 3锻件分类及基本工序方案锻件分类及基本工序方案 （6 6）弯曲类零件）弯曲类零件 3 3锻件分类及基本工序方案锻件分类及基本工序方案 1 1）模锻件应具有）模锻件应具有合理合理的分模面、模锻斜度和的分模面、模锻斜度和 圆角半径。圆角半径。 2 2）由于模锻件精度较高和表面粗糙度较低，）由于模锻件精度较高和表面粗糙度较低， 因此零件的配合表面可留有因此零件的配合表面可留有加工余量加工余量；非配合；非配合 表面表面一般不需进行加工，不留加工余量。表面表面一般不需进行加工，不留加工余量。 3 3）零件的）零件的外形外形应力求应

32、力求简单简单、平直和对称。、平直和对称。 4 4）应）应避免窄沟避免窄沟、深槽、深孔及多孔结构。、深槽、深孔及多孔结构。 5 5）减少余块减少余块以简化模锻工艺，形状复杂的锻以简化模锻工艺，形状复杂的锻 件应采用件应采用锻锻- -焊或锻焊或锻- -机械加工机械加工联接的方法。联接的方法。 三、模锻件的结构工艺性三、模锻件的结构工艺性 第四节 模 锻 四、胎模锻四、胎模锻 1 1胎模锻锻模的种类、结构及用途胎模锻锻模的种类、结构及用途 胎模锻是在自由锻设备上使用可移动模具生产锻件的 一种锻造方法。胎模锻介于自由锻与模锻之间，汲取了两 种锻造方法的优点。 胎膜锻顺序:(1)、自由锻设备上制坯， (

33、2)、将锻件放在胎模中用自由锻设备终锻成形，形状 简单的锻件也可直接在胎模中成形。 锻造时胎模置于自由锻设备的下砧上，用工具夹持住进 行锻打。 胎模的种类很多，常用的胎模有扣模、摔模、套模、 弯曲模等。常用胎模的种类及用途见表。 第四节 模 锻 胎胎 模模 锻锻 第四节 模 锻 图为齿轮坯胎模锻的锻造过程。坯料（图 a）经自由锻镦粗成为中间坯料（图），图c为 将中间坯料放入套模中的情况，图d为终锻结 束时坯料成形的情况。 2 2典型锻件的胎模锻锻造过程典型锻件的胎模锻锻造过程 图齿轮坯的胎模锻造 第四节 模 锻 3 3胎模锻的特点胎模锻的特点 (1) 与自由锻相比，胎模锻不仅生产效率高，而 且

34、形状准确，加工余量小，尺寸精度高。锻件 在胎模中成形，锻件内部组织细密，力学性能 好。 (2) 与模锻相比，不需要昂贵的设备，胎模不 仅制作简单、成本低，而且使用方便，能局部 成形，可以用小胎模制造出较大的锻件。 第四节 模 锻 二、弯曲二、弯曲 2 2 四、成形四、成形 4 4 一、冲裁一、冲裁 3 3 1 1 三、拉深三、拉深 3 3 3 3 五、典型零件分析五、典型零件分析 3 3 5 5 第五节 板料冲压 板料冲压 金属板料金属板料 产生分离、变形产生分离、变形 冲压件冲压件 冲床及剪床冲压设备 冲模冲压工具（分上模和下模） 第五节 板料冲压 汽车冲压录像汽车冲压录像 第五节 板料冲压

35、 剪床 第五节 板料冲压 剪床 第五节 板料冲压 冲床将完成除 剪切以外的其他 冲压工作。 冲冲 床床 单柱冲床 1-制动闸 2-曲轴 3-离合器 4-飞轮 5-电动机 6-踏板 7-滑块 8-连杆 第五节 板料冲压 冲床结构冲床结构 第五节 板料冲压 板料冲压的基本工序及特点板料冲压的基本工序及特点 可冲压形状复杂的零件，废料少； 冲件尺寸精度高，质量稳定，互换性好； 质量轻、强度高、刚性好； 操作简单，生产率高； 板料必须具备足够的塑性，冲模制造复杂、费 用高。 基本工序基本工序 ： 冲裁、弯曲、拉深和成形 特点：特点： 第五节 板料冲压 一、冲裁 冲裁冲裁板料沿封闭轮廓分离的工序。（落料

36、和冲孔）板料沿封闭轮廓分离的工序。（落料和冲孔） 问题问题 ：冲孔和落料有何异同？冲孔和落料有何异同？ 相同相同： 1 1、模具结构；、模具结构； 2 2、坯料变形过程。、坯料变形过程。 落料落料 冲孔冲孔 第五节 板料冲压 1、冲裁过程 塌角塌角 光亮带光亮带 断裂带断裂带 毛刺毛刺 冲裁区冲裁区 冲裁变冲裁变 形过程形过程 弹性变形阶段弹性变形阶段 塑性变形阶段塑性变形阶段 断裂分离阶段断裂分离阶段 第五节 板料冲压 2 2、冲裁件的形状和尺寸、冲裁件的形状和尺寸 1）冲裁件形状尽量简化，便 于模具加工、热处理； 2）应考虑排样，节省材料。 第五节 板料冲压 3 3、模具的尺寸、模具的尺寸

37、 冲孔： D凸 = D孔, D凹 = D凸 + 2Z 落料： D凹 = D落料, D凸 = D凹 - 2Z 模具间隙 Z = (0.05-0.25) t 其中 t -板料厚度。 尺寸 模具间隙过小，模具寿命下降 模具间隙过大，冲件质量下降 第五节 板料冲压 4 4、冲裁件的修整、冲裁件的修整 修整模的间隙为0.0060.01mm; 修整时单边切除量0.050.2mm; 修整后的切面粗糙度Ra=1.250.65; 尺寸精度IT6IT7. 问题：冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度达不到要 求时，如何处理？ 外缘 修整 内孔 修整 第五节 板料冲压 5 5、冲裁模、冲裁模 按冲压工序的组合程度不同可分为简

38、单模、连续模简单模、连续模 和复合模和复合模三种。 （1 1）、简单模、简单模 简单模在冲 床一次行程 中只完成一 道工序 1 1模柄模柄 2 2 上模板上模板 3 3 凸模凸模 4 4 压板压板 5 5 凹模凹模 6 6 下模板下模板 7 7压板压板 8 8 卸料板卸料板 9 9 导板导板 10 10 定位销定位销 11 11 套筒套筒 12 12 导柱导柱 第五节 板料冲压 简单模简单模 第五节 板料冲压 （2 2）连续冲模）连续冲模 连续冲模在冲床连续冲模在冲床 一次行程中，按一次行程中，按 着一定顺序，在着一定顺序，在 模具的不同位置模具的不同位置 上，同时完成数上，同时完成数 道冲压

39、工序道冲压工序 图图 连续冲模连续冲模 1 1落料凸模；落料凸模；2 2定位销；定位销；3 3落料凹模；落料凹模； 4 4冲孔凸模；冲孔凸模；5 5冲孔凹模；冲孔凹模；6 6退料板；退料板； 7 7坯料；坯料；8 8成品；成品；9 9废料废料 第五节 板料冲压 连续冲模连续冲模 第五节 板料冲压 （3 3）复合冲模）复合冲模 复合冲模在冲床一次行程中，在模具的同一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位置上，完成两道以上冲压工序 , ,适用于产适用于产 量大、精度高的冲压件量大、精度高的冲压件. . 图图 落料及拉深组合冲模落料及拉深组合冲模 1 1落料凸模；落料

40、凸模；2 2挡料销；挡料销；3 3拉深凸模；拉深凸模；4 4条料；条料； 5 5压板压板( (卸料器卸料器) )；6 6落料凹模；落料凹模；7 7拉深凸模；拉深凸模；8 8顶出器；顶出器； 9 9坯料；坯料；1010开始拉深件；开始拉深件；1111零件；零件；1212切余材料切余材料 第五节 板料冲压 复合冲模复合冲模 第五节 板料冲压 冲模类型冲模类型 第五节 板料冲压 二、弯曲二、弯曲 弯曲：弯曲：将平直板料弯成一定的角度和圆弧。将平直板料弯成一定的角度和圆弧。 弯曲问题？弯曲问题？ 弯裂、回弹弯裂、回弹 第五节 板料冲压 1、防止弯裂和回弹措施 防止弯裂防止弯裂 实际弯曲半径 r 最小弯

41、曲半径 r min （一般r min =（0.25-1） 回弹的防止回弹的防止 （1）改变模具尺寸，使弹复后达到零件 的尺寸； （2）改变模具的结构； （3）拉弯。 第五节 板料冲压 拉弯 弹复现象弹复现象 带有顶板的双角弯曲带有顶板的双角弯曲 第五节 板料冲压 2、弯曲件展开尺寸计算 弯曲件的弯曲部位边薄，长度变长： )( 180 21 ktrllL 第五节 板料冲压 弯曲边不宜过短，否则 难以弯曲成形。一般弯曲边 长H2，如图10-24a所示。 如果要求具有很短的弯曲边， 可先留出余量，以增大弯曲 边，弯好后再切去。 弯曲带孔件时，为避免孔 的变形，孔的位置应如图10- 24b所示。 第五

42、节 板料冲压 拉深：平面板料拉深：平面板料 开口中空开口中空 形件形件 拉深过程示意图拉深过程示意图 1 1凸模凸模 2 2压边圈压边圈 3 3坯料坯料 4 4凹模凹模 三、拉深三、拉深 第五节 板料冲压 拉深工艺概述 第五节 板料冲压 （一）变形过程（一）变形过程 将直径为D的平板坯料放在凹模上，在凸 模作用下，坯料被拉入凸模和凹模的间隙中， 变成内径为d，高为h的杯形零件，其拉伸过程 变形分析如图10-12所示。 图10-12 拉伸过程变形分析 第五节 板料冲压 1.1.筒底区筒底区，金属基本不变形，只传递拉力，受径向和切 向拉应力作用； 2.2.筒壁部分筒壁部分，是由凸缘部分经塑性变形后

43、转化而成，受 轴向拉应力作用；形成拉伸件的直壁，厚度减小，直壁 与筒底过渡圆角部被拉薄得最为严重； 3.3.凸缘区凸缘区，是拉伸变形区，这部分金属在径向拉应力和 切向压应力作用下，凸缘不断收缩逐渐转化为筒壁，顶 部厚度增加。 图10-12 拉伸过程变形分析 第五节 板料冲压 （二）拉伸中的废品及预防措施（二）拉伸中的废品及预防措施 拉伸过程中最常见的问题是拉伸过程中最常见的问题是起皱起皱和和拉裂拉裂，如图所示。，如图所示。 由于凸缘受切向压应力作用，厚度的增加使其容易由于凸缘受切向压应力作用，厚度的增加使其容易 产生折皱。在筒形件底部圆角附近拉应力最大，壁厚产生折皱。在筒形件底部圆角附近拉应力

44、最大，壁厚 减薄最严重，易产生破裂而被拉穿。减薄最严重，易产生破裂而被拉穿。 拉深件的起皱和拉裂 第五节 板料冲压 防止拉伸时出现起皱和拉裂，防止拉伸时出现起皱和拉裂， 主要采取以下措施：主要采取以下措施： 1.1.控制拉伸系数值，不能太小，拉伸系数不小于控制拉伸系数值，不能太小，拉伸系数不小于0.50.5 0.80.8。 2.2.拉伸模具的工作部分必须加工成圆角，凹模圆角半拉伸模具的工作部分必须加工成圆角，凹模圆角半 径径R Rd d=(5=(510)10)t t ( (t t为板料厚度为板料厚度) )， 凸模圆角半径凸模圆角半径R RF FR Rd d。 3.3.控制凸模和凹模之间的间隙控

45、制凸模和凹模之间的间隙Z Z，间隙间隙Z Z=(1.1=(1.11.5)1.5)t t。 4.4.使用压边圈，进行拉伸时使用压边圈，可有效防止使用压边圈，进行拉伸时使用压边圈，可有效防止 起皱。起皱。 5.5.拉深时加润滑剂，以减少摩擦，降低拉深件壁部的拉深时加润滑剂，以减少摩擦，降低拉深件壁部的 拉应力，减少模具的磨损，提高模具的使用寿命。拉应力，减少模具的磨损，提高模具的使用寿命。 第五节 板料冲压 拉深缺陷及防止 第五节 板料冲压 四、成形四、成形 成形工艺是指使板料毛坯或制件产指使板料毛坯或制件产 生局部拉伸或压缩变形来改变其形状的生局部拉伸或压缩变形来改变其形状的 冲压工艺冲压工艺。

46、成形工艺应用广泛，既可以 与冲裁、弯曲、拉伸等工艺相结合，制 成形状复杂、强度高、刚性好的制件， 又可以被单独采用，制成形状特异的制 件。主要包括翻边、胀形、起伏翻边、胀形、起伏等。 第五节 板料冲压 （一）翻边（一）翻边 1 1- -坯料坯料 2 2- -制件制件 3 3- -凸模凸模 4 4- -凹模凹模 翻边是使材料的平面部分或曲面部分上沿翻边是使材料的平面部分或曲面部分上沿 一定的曲率翻成竖立边缘的冲压成形工艺，在一定的曲率翻成竖立边缘的冲压成形工艺，在 生产中应用较广。如图所示。生产中应用较广。如图所示。 第五节 板料冲压 翻翻 边边 第五节 板料冲压 （二）胀形（二）胀形 胀形是利

47、用局部变形使半成品部胀形是利用局部变形使半成品部 分内径胀大的冲压成形工艺。可以采分内径胀大的冲压成形工艺。可以采 用橡皮胀形、机械胀形、气体胀形或用橡皮胀形、机械胀形、气体胀形或 液压胀形等。液压胀形等。 胀 形 第五节 板料冲压 （三）起伏（三）起伏 起伏是利用局部变形使坯料压制出各种形状的凸起伏是利用局部变形使坯料压制出各种形状的凸 起或凹陷的冲压工艺。起伏能提高局部变形部位的强起或凹陷的冲压工艺。起伏能提高局部变形部位的强 度和刚度。度和刚度。 起伏主要应用于薄板零件上制出筋条、文字、花纹起伏主要应用于薄板零件上制出筋条、文字、花纹 等。等。 图图1010- -19 19 软模压筋软模压筋 图图1010- -20 20 刚性模压坑刚性模压坑 第五节 板料冲压 压筋 第五节 板料冲压 1 1、精密模锻、精密模锻 2 2、高速高能成形、高速高能成形 3 3、液态模锻、液