鍛壓成 形講義.docx

鍛 壓 成 形1）了解鍛壓的生產(chǎn)主要過(guò)程及其工藝特點(diǎn)。2）熟悉自由鍛的基本工序及應(yīng)用范圍，了解胎模鍛和模鍛生產(chǎn)。：鍛壓是鍛造和沖壓兩者的合稱。鍛造分為自由鍛和模鍛兩類，都是制造受載大的重要零件所用的熱加工方法;沖壓則主要是指利用模具制造薄板零件的冷加工方法。： (一) 鍛壓成形基礎(chǔ)知識(shí)一、鍛壓成形原理鍛壓是在外力作用下使金屬材料產(chǎn)生塑性變形，從而獲得具有預(yù)期形狀尺寸和機(jī)械性能的毛坯、型材、或零件的加工方法。塑性變形（Plastic Deformation）的定義是物質(zhì)-包括流體及固體在一定的條件下，在外力的作用下產(chǎn)生形變，當(dāng)施加的外力撤除或消失后該物體不能恢復(fù)原狀的一種物理現(xiàn)象。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)又稱為“永久變形”，指外力拆除之后不能回復(fù)的變形。金屬塑性變形的流動(dòng)規(guī)律：金屬的塑性變形是通過(guò)內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。掌握金屬變形的規(guī)律，才能合理制定工藝規(guī)程，正確使用鍛造工藝，達(dá)到預(yù)期變形效果。1， 最小阻力定律 定律內(nèi)容：在塑性變形中，當(dāng)金屬質(zhì)點(diǎn)有向幾個(gè)方向移動(dòng)的可能是，它首先向阻力最小的方向流動(dòng)。2， 體積不變定律 定律內(nèi)容：V后=V前。定律依據(jù)：金屬塑性變形的過(guò)程實(shí)際是通過(guò)金屬流動(dòng)而使坯料體積進(jìn)行再分配的過(guò)程，因而遵循體積不變定律。應(yīng)用在鍛件尺寸計(jì)算所需原始材料的尺寸。3， 彈塑性變形共存定律 物體在產(chǎn)生塑性變形之前必須先產(chǎn)生彈性變形，在塑性變形階段也伴隨著彈性變形打產(chǎn)生，總變形量為彈性變形和塑性變形之和。 塑性變形是鍛壓成形的基礎(chǔ)。大多數(shù)鋼和有色金屬及合金都有一定的塑性，因此，它們均可在熱態(tài)或常溫下進(jìn)行鍛壓成形。 金屬鍛壓成形在機(jī)械制造、汽車、拖拉機(jī)、儀表、電子、造船、冶金及國(guó)防等工業(yè)中都有著廣泛的應(yīng)用。以汽車為例，汽車上70左右的零件是利用鍛壓加工成形的。二、 鍛壓成形的主要方法鍛壓成形的主要方式有以下幾種。1 鍛造將金屬坯料加熱到高溫狀態(tài)后，放在上下砧鐵或模具間，并在外力作用下（沖擊力或靜壓力）產(chǎn)生塑性變形的方法稱為鍛造(如圖1)。按照成形方式的不同，鍛造又可分為自由鍛造和模型鍛造兩大類。自由鍛造按其設(shè)備和操作方式，又可分為手工自由鍛和機(jī)器自由鍛。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，手工自由鍛已逐步為機(jī)器自由鍛所取代。鍛造主要用于生產(chǎn)各種重要的、承受重載荷的機(jī)器零件毛坯，如機(jī)床的主軸和齒輪、內(nèi)燃機(jī)的連桿、炮筒和槍管以及起重吊鉤等。圖1 鍛壓 2. 沖壓 利用沖模使金屬薄板受力產(chǎn)生分離或變形的工藝稱為沖壓(如圖2)。沖壓一般在常溫下進(jìn)行，故又稱為冷沖壓。沖壓又可分為落料、沖孔、彎曲、拉深等。沖壓廣泛用于汽車、拖拉機(jī)、航空、儀表及日用品工業(yè)部門。圖2 沖壓三、 鍛壓成形加工方法的特點(diǎn) 1) 鍛壓加工后，可使金屬獲得較細(xì)密的晶粒，可以壓合鑄造組織內(nèi)部的氣孔等缺陷，并能合理控制金屬纖維方向，使纖維方向與應(yīng)力方向一致，以提高零件的性能。 2) 鍛壓加工后，坯料的形狀和尺寸發(fā)生改變而其體積基本不變（體積不變定律），與切削加工相比，可節(jié)約金屬材料和加工工時(shí)。 3) 除自由鍛造外，其它鍛壓方法如模鍛、沖壓等都有較高的勞動(dòng)生產(chǎn)率。4) 能加工各種形狀、重量的零件，使用范圍廣。(二) 自由鍛造生產(chǎn)將加熱后的坯料置于鍛壓機(jī)器的上、下鐵砧之間，通過(guò)上鐵砧向下運(yùn)動(dòng)施加沖擊力或壓力，從而使坯料向四周產(chǎn)生自由的塑性變形的鍛造方法，稱為自由鍛造。由于自由鍛所用的工具簡(jiǎn)單，操作方便靈活，因而自由鍛的應(yīng)用較為廣泛，特別適用于單件小批量生產(chǎn)。自由鍛件可以從1kg的小件到500t的大件。對(duì)于特大型鍛件如水輪機(jī)主軸、多拐曲軸、大型連桿等，自由鍛是唯一可行的加工方法。所以，自由鍛在重型工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。但自由鍛的鍛件精度低，生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)條件差。一、 自由鍛造設(shè)備自由鍛所用設(shè)備通常有空氣錘、蒸汽空氣錘，電液錘及液壓機(jī)（油壓機(jī)，水壓機(jī)）等。1）空氣錘空氣錘是生產(chǎn)小型鍛件的通用設(shè)備，其外形及工作原理如圖1所示。2）蒸汽空氣錘，電液錘。是生產(chǎn)中，小型鍛件的常用設(shè)備，如圖2所示。3）液壓機(jī)如下圖，是生產(chǎn)大型鍛件必須的設(shè)備。二、自由鍛造的基本變形工序自由鍛的基本變形工序有鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔、彎曲、扭轉(zhuǎn)、錯(cuò)移、切割等，其中前三種工序應(yīng)用最多。1鐓粗使坯料高度減小，橫截面積增大的鍛造工序稱為鐓粗(圖3)。鐓粗常用于鍛造齒輪坯、凸輪坯、圓盤形鍛件。對(duì)于環(huán)、套筒等空心鍛件，鐓粗變形往往作為沖孔前的預(yù)備工序。為使鐓粗順利進(jìn)行，鐓粗部分的原始高度H與直徑Do(或邊長(zhǎng))之比應(yīng)小于2.53，否則會(huì)鐓彎。鐓彎后應(yīng)將工件放平，輕輕錘擊矯正(圖4)。2拔長(zhǎng)，使坯料橫截面減小、長(zhǎng)度增加的鍛造工序稱為拔長(zhǎng)(圖5-a)。拔長(zhǎng)有局部拔長(zhǎng)(圖5-b)和芯軸拔長(zhǎng)(圖5-c)等類型。圖5 拔長(zhǎng)拔長(zhǎng)一般用于鍛造軸類、桿類及長(zhǎng)筒形鍛件。拔長(zhǎng)操作時(shí)，坯料應(yīng)沿下砧寬度方向送進(jìn)。每次送進(jìn)量L應(yīng)為砧子寬度B的0.3-0.7倍。送進(jìn)量太大，金屬主要向?qū)挼姆较蛄鲃?dòng)，反而降低拔長(zhǎng)效率；送進(jìn)量太小，又容易產(chǎn)生夾層。3、沖孔在鍛件上沖通孔或不通孔(盲孔)的鍛造工序稱為沖孔。沖孔常用于齒輪、套筒和圓環(huán)等鍛件。沖孔前一般需將坯料鐓粗，以減小沖孔的深度，并使端面平整。放上沖子沖深至坯料厚度的2/33/4時(shí)，取出沖子，翻轉(zhuǎn)坯料，從反面沖透。這是雙面沖孔法(圖7)。對(duì)于較薄的鍛件，可采用單面沖孔法(圖8)。沖孔時(shí)應(yīng)將沖子大頭朝下，漏盤孔徑不宜過(guò)大，且需仔細(xì)對(duì)正。沖孔過(guò)程中，沖子要經(jīng)常蘸水冷卻，防止受熱變軟。三、自由鍛鍛件工序選擇實(shí)例1 常用盤類及軸類鍛件的鍛造工序