模塊二(鍛造)

1、1. 了解鍛造的種類；了解鍛造的種類；2. 掌握掌握鍛造成型方法及工藝鍛造成型方法及工藝；3. 掌握掌握薄板沖壓成形工藝，包括各種成形薄板沖壓成形工藝，包括各種成形模具結(jié)構(gòu)、基本工序和典形零件的工藝模具結(jié)構(gòu)、基本工序和典形零件的工藝制定制定。本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)： 塑性成形塑性成形（plasticity forming） 在外力作用下，金屬發(fā)生在外力作用下，金屬發(fā)生塑性變形塑性變形，從而獲得具有一定從而獲得具有一定形狀形狀、尺寸尺寸、組織組織和和力學(xué)性力學(xué)性能能的的工件工件的生產(chǎn)方法，又叫的生產(chǎn)方法，又叫塑性加工塑性加工或或壓力加壓力加工工。常見的塑性成形方法常見的塑性成形方法：鍛造、沖壓、擠壓

2、、軋制、拉拔等。鍛造、沖壓、擠壓、軋制、拉拔等。上砧鐵上砧鐵 下砧鐵下砧鐵 坯料坯料 自由鍛自由鍛模鍛模鍛沖壓沖壓軋制軋制拉拔拉拔1.可實(shí)現(xiàn)無屑加工；可實(shí)現(xiàn)無屑加工；2.產(chǎn)品力學(xué)性能好，尺寸精度高；產(chǎn)品力學(xué)性能好，尺寸精度高；3.自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)率高自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)率高;4.材料利用率高，產(chǎn)品范圍廣泛。材料利用率高，產(chǎn)品范圍廣泛。塑性加工特點(diǎn)塑性加工特點(diǎn): : 塑性成形廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、汽拖、容器、塑性成形廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、汽拖、容器、造船、建筑、包裝、航空航天工業(yè)部門。造船、建筑、包裝、航空航天工業(yè)部門。 大多數(shù)金屬和合金均有一定的塑性，可進(jìn)行各大多數(shù)金屬和合金均有一定的塑性，可進(jìn)行

3、各種塑性加工。種塑性加工。2.2.1 鍛造流線與鍛造比鍛造流線與鍛造比1.鍛造流線鍛造流線 熱鍛后金屬組織具有一定的方向性，通常稱為鍛造流線。熱鍛后金屬組織具有一定的方向性，通常稱為鍛造流線。 在設(shè)計(jì)和制造機(jī)械在設(shè)計(jì)和制造機(jī)械 零件時(shí)，為得到較高的力學(xué)性能，必須零件時(shí)，為得到較高的力學(xué)性能，必須考慮鍛造流線的合理分布?？紤]鍛造流線的合理分布。2.鍛造比鍛造比 鍛造比是指被鍛造的工件在變形前后的截面面積比、長度鍛造比是指被鍛造的工件在變形前后的截面面積比、長度比或高度比。比或高度比。在進(jìn)行鍛造時(shí)，應(yīng)按零件的力學(xué)性能要求選擇鍛造比。在進(jìn)行鍛造時(shí)，應(yīng)按零件的力學(xué)性能要求選擇鍛造比。一、金屬的可鍛性（

4、塑性加工性能）一、金屬的可鍛性（塑性加工性能）定義：定義：金屬斷崖難易程度的工藝性能。金屬斷崖難易程度的工藝性能。衡量指標(biāo)：衡量指標(biāo)：金屬的塑性和變形抗力。塑性金屬的塑性和變形抗力。塑性，變變形抗力形抗力，可鍛性，可鍛性。1.加熱目的加熱目的是指提高金屬的塑性，降低變形能力，以改善其可鍛性，獲得良好的鍛后組織。2.鍛造溫度范圍大謗范圍是指鍛件由始鍛溫度到終鍛溫度之間的溫度間隔。3.燒損與脫碳燒損是指鋼件在加熱過程中因氧化鐵皮脫落而造成的損失。脫碳是指鋼件在加熱過程中其表層的碳因氧化而損失。4.過燒與過熱過熱是指將金屬加熱到過高溫度或高溫下保溫時(shí)間過長而引起晶粒粗大現(xiàn)象過燒是指加熱溫度超過始鍛溫

5、度過多，使晶粒邊界出現(xiàn)氧化及熔化現(xiàn)象。l定義定義：利用沖擊力或壓力使金屬在上、下：利用沖擊力或壓力使金屬在上、下兩個(gè)抵鐵之間產(chǎn)生塑性變形，從而得到所兩個(gè)抵鐵之間產(chǎn)生塑性變形，從而得到所需鍛件的鍛造方法。需鍛件的鍛造方法。 a) a) 自由鍛自由鍛 b) b) 胎模鍛胎模鍛 c) c) 模鍛模鍛 d) d) 鍛件實(shí)例鍛件實(shí)例一一. .自由鍛自由鍛l1、回顧自由鍛的特點(diǎn)、回顧自由鍛的特點(diǎn)l （1）坯料變形時(shí)，只有部分表面受到限制，）坯料變形時(shí)，只有部分表面受到限制，其余可自由流動(dòng)；其余可自由流動(dòng)；l （2）所用設(shè)備及工具簡單，適應(yīng)性強(qiáng)，鍛）所用設(shè)備及工具簡單，適應(yīng)性強(qiáng)，鍛件重量不受限制；件重量不受

6、限制；l （3）由人工控制鍛件的形狀和尺寸，鍛件）由人工控制鍛件的形狀和尺寸，鍛件的精度低，生產(chǎn)率低；的精度低，生產(chǎn)率低；l （4）適用于單件小批生產(chǎn)，也是大型鍛件）適用于單件小批生產(chǎn)，也是大型鍛件的唯一鍛造方法。的唯一鍛造方法。2、自由鍛的方法、自由鍛的方法（1）手工鍛造）手工鍛造（2）機(jī)器鍛造）機(jī)器鍛造l a）鍛錘自由鍛鍛錘自由鍛l 利用沖擊力使坯料產(chǎn)生塑性變形利用沖擊力使坯料產(chǎn)生塑性變形l 常用設(shè)備有：常用設(shè)備有：l 空氣錘，鍛件重量范圍是空氣錘，鍛件重量范圍是50-1000公斤；公斤；l 蒸汽蒸汽-空氣錘，鍛件重量范圍是空氣錘，鍛件重量范圍是20-1500公斤。公斤。l b）液壓機(jī)自由

7、鍛液壓機(jī)自由鍛 利用靜壓力使坯料變形利用靜壓力使坯料變形l 常用設(shè)備是水壓機(jī)（能加工常用設(shè)備是水壓機(jī)（能加工300t質(zhì)量的鍛件，是質(zhì)量的鍛件，是重型機(jī)械廠鍛造生產(chǎn)的主要設(shè)備）。重型機(jī)械廠鍛造生產(chǎn)的主要設(shè)備）。 空氣錘空氣錘 雙柱拱式蒸汽雙柱拱式蒸汽-空氣錘空氣錘 水壓機(jī)水壓機(jī)3、自由鍛的工序、自由鍛的工序 （1）基本工序）基本工序 用來改變坯料的形狀和尺寸的主要工序，主要包括：用來改變坯料的形狀和尺寸的主要工序，主要包括：鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、鍛接、扭轉(zhuǎn)鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、鍛接、扭轉(zhuǎn)、錯(cuò)移、切割。錯(cuò)移、切割。（2）輔助工序）輔助工序 為了完成基本工序而進(jìn)行的預(yù)先變形工序（基本工序?yàn)榱送瓿?/p>

8、基本工序而進(jìn)行的預(yù)先變形工序（基本工序前），主要包括：壓鉗口、倒棱、壓肩等。前），主要包括：壓鉗口、倒棱、壓肩等。（3）修整工序）修整工序 用來提高鍛件尺寸及位置精度的工序（基本工序后），用來提高鍛件尺寸及位置精度的工序（基本工序后），主要包括：校正、滾圓、平整等。主要包括：校正、滾圓、平整等。 a) 平砧間鐓粗平砧間鐓粗 b) 局部鍛粗局部鍛粗 拔長拔長單面沖孔單面沖孔 成形彎曲成形彎曲 扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)圓料的壓肩圓料的壓肩 滾圓滾圓a) 方形、矩形鍛件的修整方形、矩形鍛件的修整 b) 圓形鍛件的修整圓形鍛件的修整 拔長后的修整拔長后的修整 二、模鍛二、模鍛l 模鍛模鍛：坯料在模膛內(nèi)受沖擊力或壓力產(chǎn)

9、生變形，得到所需形：坯料在模膛內(nèi)受沖擊力或壓力產(chǎn)生變形，得到所需形狀的鍛造方法。狀的鍛造方法。l 按使用設(shè)備的不同，分為錘上模鍛、曲柄壓力機(jī)上模鍛、摩按使用設(shè)備的不同，分為錘上模鍛、曲柄壓力機(jī)上模鍛、摩擦壓力機(jī)上模鍛、胎模鍛等。擦壓力機(jī)上模鍛、胎模鍛等。l 與自由鍛相比，與自由鍛相比，模鍛的特點(diǎn)模鍛的特點(diǎn)：l 生產(chǎn)率較高生產(chǎn)率較高l 鍛件尺寸精確，加工余量小鍛件尺寸精確，加工余量小l 可鍛出形狀復(fù)雜鍛件可鍛出形狀復(fù)雜鍛件l 材料利用率高材料利用率高 l 利用沖模使板料產(chǎn)生分離或變形的加工方法利用沖模使板料產(chǎn)生分離或變形的加工方法。l板料沖壓常用的設(shè)備是板料沖壓常用的設(shè)備是剪床和沖床剪床和沖床。

10、 其中剪其中剪床用于下料，床用于下料，將板料剪成一定寬度的條料，以將板料剪成一定寬度的條料，以供沖壓之用。供沖壓之用。因多數(shù)沖壓件不需加熱，故又稱因多數(shù)沖壓件不需加熱，故又稱為薄板沖壓或?yàn)楸“鍥_壓或冷沖壓冷沖壓。當(dāng)板料大于。當(dāng)板料大于810mm時(shí)，時(shí)，應(yīng)采用熱沖壓。應(yīng)采用熱沖壓。l （1 1）零件形狀復(fù)雜，廢料少。）零件形狀復(fù)雜，廢料少。l （2 2）產(chǎn)品精度高，互換性好。）產(chǎn)品精度高，互換性好。l （3 3）產(chǎn)品質(zhì)量小，材料消耗少，強(qiáng)度、剛度高。）產(chǎn)品質(zhì)量小，材料消耗少，強(qiáng)度、剛度高。l （4 4）操作簡單，生產(chǎn)率高，成本低。）操作簡單，生產(chǎn)率高，成本低。l沖壓生產(chǎn)的基本工序：沖壓生產(chǎn)的基本

11、工序： 分離工序分離工序（落料、沖孔、切斷、修整）（落料、沖孔、切斷、修整） 變形工序變形工序（拉深、彎曲、翻邊、成形）（拉深、彎曲、翻邊、成形）1沖裁沖裁（落料與沖孔）：使坯料按封閉輪廓分離。（落料與沖孔）：使坯料按封閉輪廓分離。 落料落料制坯工序，被分離部分為成品，周邊是廢料制坯工序，被分離部分為成品，周邊是廢料 。 沖孔沖孔加工工序，被分離部分是廢品，周邊是成品。加工工序，被分離部分是廢品，周邊是成品。1. 沖裁變形過程沖裁變形過程 a)彈性變形彈性變形(彎曲、上翹） b)塑性變形塑性變形 c)斷裂分離斷裂分離 d)落下部分的放大圖落下部分的放大圖 落料和沖孔時(shí)金屬板料的分離過程示意圖落

12、料和沖孔時(shí)金屬板料的分離過程示意圖沖裁時(shí)沖裁時(shí)金屬板金屬板料的分料的分離過程離過程示意圖示意圖沖裁件斷裂面有明沖裁件斷裂面有明顯的區(qū)域特征顯的區(qū)域特征光亮帶光亮帶：沖頭擠壓：沖頭擠壓切入所形成的光滑切入所形成的光滑表面，斷面質(zhì)量最表面，斷面質(zhì)量最佳佳剪裂帶剪裂帶：是材料在：是材料在剪斷分離時(shí)所形成剪斷分離時(shí)所形成的斷裂帶，表面粗的斷裂帶，表面粗糙糙l凹凸模之間間隙凹凸模之間間隙z z不僅嚴(yán)重影響沖裁件的斷不僅嚴(yán)重影響沖裁件的斷面質(zhì)量，而且影響模具壽命、卸料力、推件面質(zhì)量，而且影響模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。因此正確力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。因此正確選擇間隙值對(duì)沖裁生

13、產(chǎn)至關(guān)重要。選擇間隙值對(duì)沖裁生產(chǎn)至關(guān)重要。l 單邊間隙單邊間隙c的的經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)驗(yàn)公式 l （板料厚度） （m相關(guān)系數(shù)） mc間隙小間隙小間隙大間隙大間隙適中間隙適中間隙過大：間隙過大：斷面質(zhì)量差，光亮斷面質(zhì)量差，光亮帶小一些，剪裂帶和毛刺均較帶小一些，剪裂帶和毛刺均較大大間隙過?。洪g隙過小：斷面質(zhì)量好，光亮斷面質(zhì)量好，光亮帶增大，但毛刺也增大，模具帶增大，但毛刺也增大，模具磨損嚴(yán)重，壽命受影響磨損嚴(yán)重，壽命受影響。合理選擇模具間隙，主要考慮合理選擇模具間隙，主要考慮沖裁件斷面質(zhì)量沖裁件斷面質(zhì)量和和模具壽命模具壽命這這兩個(gè)主要的因素。一般說來，兩個(gè)主要的因素。一般說來，當(dāng)對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量要求較高

14、當(dāng)對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時(shí)，應(yīng)選取較小的間隙值，而時(shí)，應(yīng)選取較小的間隙值，而當(dāng)沖裁件的質(zhì)量要求不高時(shí)，當(dāng)沖裁件的質(zhì)量要求不高時(shí)，則應(yīng)可能地加大間隙值，以利則應(yīng)可能地加大間隙值，以利于提高沖模的壽命。于提高沖模的壽命。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件凸模尺寸凹模尺寸落料模凹模刃口尺寸凹模尺寸減去兩模間隙落料件公差范圍內(nèi)的最小尺寸沖孔模凸模刃口尺寸公差范圍內(nèi)孔的最大尺寸凸模尺寸加上兩模間隙即零件在板料上的合理布置方法。 排樣合理可是廢料最少，材料利用率高。 修整是使落料或沖孔后的成品獲得精修整是使落料或沖孔后的成品獲得精確輪廓的工序。確輪廓的工序。 用剪刃或沖模將板料沿不封閉輪廓進(jìn)行分離的工序。 剪刃安裝在剪床上，制

15、作一定寬度的條料，供下一步?jīng)_壓工序使用。 沖模安裝在沖床上，用以制取形狀簡單、精度要求不高的平板零件。一、拉深一、拉深原理（圓筒形件的拉深）：原理（圓筒形件的拉深）：利用沖模使毛坯變形制成開口空心利用沖模使毛坯變形制成開口空心零件的成形工序零件的成形工序。 1.拉深過程 (1) 筒壁部分筒壁部分 變形區(qū)變形區(qū) (2)筒底部分筒底部分 非變形區(qū)非變形區(qū) (3)筒底圓角部分筒底圓角部分 危險(xiǎn)區(qū)危險(xiǎn)區(qū)拉深的特點(diǎn)：拉深的特點(diǎn)： l 法蘭部分向內(nèi)收縮（毛坯法蘭部分向內(nèi)收縮（毛坯變化圖）變化圖）l 板厚基本不變。板厚基本不變。l 壓邊力以法蘭不起皺為準(zhǔn)壓邊力以法蘭不起皺為準(zhǔn)l 模具間隙模具間隙Z（1.11

16、.2）s 拉深工序拉深工序 一般情況下，拉深系一般情況下，拉深系數(shù)數(shù)m不小于不小于0.50.8。2.拉深系數(shù)的影響 (1)拉深系數(shù)拉深系數(shù)-拉深變形程拉深變形程度以工件筒形直徑與毛坯度以工件筒形直徑與毛坯 板料直徑之比表示板料直徑之比表示. m=d/D (2)材料的極限拉深系數(shù)材料的極限拉深系數(shù) l 多次拉深過程中多次拉深過程中加工硬化現(xiàn)象嚴(yán)重加工硬化現(xiàn)象嚴(yán)重。為保證坯料。為保證坯料具有足夠的塑性，生產(chǎn)中坯料經(jīng)過一兩次拉深后，具有足夠的塑性，生產(chǎn)中坯料經(jīng)過一兩次拉深后，應(yīng)安排工序間的應(yīng)安排工序間的退火處理退火處理。l 其次，在多次拉深中，拉深系數(shù)應(yīng)一次比一次略其次，在多次拉深中，拉深系數(shù)應(yīng)一次

17、比一次略大些，確保拉深件質(zhì)量，使生產(chǎn)順利進(jìn)行?？偫笮_保拉深件質(zhì)量，使生產(chǎn)順利進(jìn)行?？偫钕禂?shù)等于每次拉深系數(shù)的乘積。深系數(shù)等于每次拉深系數(shù)的乘積。破裂多發(fā)生在直壁與底部的過渡圓角處。起皺多發(fā)生在拉深件的法蘭部分 拉穿與起皺 防止廢品措施防止廢品措施: (1)拉深系數(shù)拉深系數(shù)m0.50.8 (2)/D1001.5 (3)r凹凹(34) r凸凸2 板材厚度板材厚度 (1)毛坯尺寸計(jì)算按拉深前后的面積不變?cè)瓌t進(jìn)行 (2) 拉深力 P=3(b+s)(D-d- r凹) 選擇設(shè)備時(shí),應(yīng)結(jié)合拉深件所需的垃深力來定.設(shè)備能力應(yīng)比計(jì)算的拉深力大。 彎曲-將毛坯 彎成一定角度各種形狀的沖壓變形工序。彎曲回彈

18、彎曲回彈一般回彈角為一般回彈角為010l防止彎裂防止彎裂:l(1)彎曲的最小半徑為彎曲的最小半徑為 r min =(0.251)tl(2)彎曲時(shí)盡可能使彎曲線與坯彎曲時(shí)盡可能使彎曲線與坯 料的纖維方料的纖維方向垂直。向垂直。l 若彎曲線與纖維方向一致則容易產(chǎn)生破裂.此時(shí)可用增大最小彎曲半徑來避免。脹形是利用坯料局部厚度變薄形成零件的成形工藝。主要有平板坯料脹形、管坯脹形、球體脹形、拉形 使帶孔坯料孔口周圍獲得凸緣的工序稱為翻邊。如圖所示。圖中d0為坯料上孔的直徑，為坯料厚度，d為凸緣平均直徑，h為凸緣的高度。 l有些空心的回轉(zhuǎn)有些空心的回轉(zhuǎn)體還可用體還可用旋壓方旋壓方法法來制作。來制作。l這種方法變形力這種方法變形力較小，但生產(chǎn)率較小，但生產(chǎn)率較低。較低。1）簡單沖模 在沖床的一次沖程中只完成一個(gè)工序的模具。模具簡單，造價(jià)低。2）連續(xù)沖模 在沖床的一次沖程中，在模具不同部位上同時(shí)完成數(shù)道沖壓工序的模具3）復(fù)合沖模 在沖床的一次沖程中，在模具同一部位上同時(shí)完成數(shù)道沖壓工序的模具 落料拉伸復(fù)合模落料拉伸復(fù)合模拉伸件拉伸件2.3.5 沖壓加工零件的結(jié)構(gòu)工藝性沖壓加工零件的結(jié)構(gòu)工藝性1.