金屬塑性成形的方法及設(shè)備

1、3.2 金屬塑性變形的方法及設(shè)備金屬塑性變形的方法及設(shè)備3.2.1 胎模鍛胎模鍛 胎模鍛是在胎模鍛是在自由鍛設(shè)備上自由鍛設(shè)備上使用使用可移動的簡單模具可移動的簡單模具生產(chǎn)鍛生產(chǎn)鍛件的一種鍛造方法。件的一種鍛造方法。 胎模鍛造一般胎模鍛造一般先采用自由鍛制坯先采用自由鍛制坯，然后在胎模中終鍛成然后在胎模中終鍛成形形。鍛件的形狀和尺寸主要靠胎模的型槽來保證。鍛件的形狀和尺寸主要靠胎模的型槽來保證。 胎模不固定在設(shè)備上，鍛造時用工具夾持著進行鍛打胎模不固定在設(shè)備上，鍛造時用工具夾持著進行鍛打。 與自由鍛相比，胎模鍛生產(chǎn)效率高，鍛件加工余量少，與自由鍛相比，胎模鍛生產(chǎn)效率高，鍛件加工余量少，精度高；與

2、模鍛相比，胎模制造簡單，使用方便，成本較低，精度高；與模鍛相比，胎模制造簡單，使用方便，成本較低，也不需要昂貴的設(shè)備。也不需要昂貴的設(shè)備。 胎模鍛曾廣泛應(yīng)胎模鍛曾廣泛應(yīng)用于中型鍛件的中小批量生產(chǎn)中。用于中型鍛件的中小批量生產(chǎn)中。 胎模鍛勞動強度大，輔助操作多，模具壽命低，在現(xiàn)代胎模鍛勞動強度大，輔助操作多，模具壽命低，在現(xiàn)代工業(yè)中已逐漸被模鍛所取代。工業(yè)中已逐漸被模鍛所取代。1.胎模鍛鍛模的種類、結(jié)構(gòu)及用途 名稱動 畫視 頻結(jié)構(gòu)和用途摔摔 模模摔模由上摔、下摔及摔把組成，摔模由上摔、下摔及摔把組成，常用于回轉(zhuǎn)體軸類鍛件的成形常用于回轉(zhuǎn)體軸類鍛件的成形或精整，或為合模制坯或精整，或為合模制坯彎彎

3、模模彎模由上模、下模組成，用于彎模由上模、下模組成，用于吊鉤、吊環(huán)等彎桿類鍛件的成吊鉤、吊環(huán)等彎桿類鍛件的成形或為合模制坯形或為合模制坯54名稱動 畫結(jié)構(gòu)和用途合合 模模合模由上模、下模及導(dǎo)向裝合模由上模、下模及導(dǎo)向裝置組成，多用于連桿、撥叉置組成，多用于連桿、撥叉等形狀較復(fù)雜的非回轉(zhuǎn)體鍛等形狀較復(fù)雜的非回轉(zhuǎn)體鍛件終鍛成形件終鍛成形扣扣模?？勰Ｓ缮峡邸⑾驴劢M成，有扣模由上扣、下扣組成，有時僅有下扣，主要用于非回時僅有下扣，主要用于非回轉(zhuǎn)體鍛件的整體、局部成形轉(zhuǎn)體鍛件的整體、局部成形或為合模制坯或為合模制坯55目錄目錄名稱動 畫視 頻結(jié)構(gòu)和用途沖沖切切模模沖切模由沖頭和凹模組成，沖切模由沖頭和凹

4、模組成，用于鍛件鍛后沖孔和切邊用于鍛件鍛后沖孔和切邊 組組合合套模組合套模由模套及上模、組合套模由模套及上模、下模組成，用于齒輪、法下模組成，用于齒輪、法蘭盤等盤類零件的成形蘭盤等盤類零件的成形 56 2 典型鍛件的胎模鍛工藝過程典型鍛件的胎模鍛工藝過程1）軸套胎模鍛）軸套胎模鍛2）雙聯(lián)齒輪胎模鍛）雙聯(lián)齒輪胎模鍛3 設(shè)備設(shè)備空氣錘空氣錘單柱蒸汽單柱蒸汽空氣錘空氣錘雙柱蒸汽雙柱蒸汽空氣錘空氣錘 3.2.2 3.2.2 模型鍛造模型鍛造概述概述1.1.模型鍛概念模型鍛概念 將加熱到鍛造溫度的金屬坯料放到將加熱到鍛造溫度的金屬坯料放到固定在模鍛設(shè)備上的鍛模模膛固定在模鍛設(shè)備上的鍛模模膛內(nèi)，內(nèi)，使坯料

5、受壓變形，從而獲得鍛件的方法。使坯料受壓變形，從而獲得鍛件的方法。2.2.模型鍛特點（與自由鍛和胎模鍛相比）模型鍛特點（與自由鍛和胎模鍛相比） 1 1）可鍛制形狀較為復(fù)雜的鍛件）可鍛制形狀較為復(fù)雜的鍛件 2 2）鍛件的形狀和尺寸較準(zhǔn)確、表面質(zhì)量好，材料利用率和生產(chǎn)效）鍛件的形狀和尺寸較準(zhǔn)確、表面質(zhì)量好，材料利用率和生產(chǎn)效 率高。率高。 3 3）模鍛需采用專用的模鍛設(shè)備和鍛模，投資大、前期準(zhǔn)備時間）模鍛需采用專用的模鍛設(shè)備和鍛模，投資大、前期準(zhǔn)備時間 長，并且由于受三向壓應(yīng)力變形，變形抗力大。長，并且由于受三向壓應(yīng)力變形，變形抗力大。3.3.應(yīng)用應(yīng)用 中小型鍛件的大批量生產(chǎn)中小型鍛件的大批量生產(chǎn)

6、4.4.模鍛的分類模鍛的分類: : 錘上模鍛、壓力機上模鍛錘上模鍛、壓力機上模鍛一、錘上模鍛一、錘上模鍛 1.1.錘上模鍛原理錘上模鍛原理2.鍛模鍛模鍛模鍛模上模上模下模下模分模面分模面模膛模膛模鍛模膛模鍛模膛制坯模膛制坯模膛終鍛模膛終鍛模膛預(yù)鍛模膛預(yù)鍛模膛拔長模膛拔長模膛彎曲模膛彎曲模膛切斷模膛切斷模膛滾壓模膛滾壓模膛(1)(1)模鍛模膛模鍛模膛預(yù)鍛模膛預(yù)鍛模膛 目的是使坯料變形到接近于鍛件的形狀和尺寸目的是使坯料變形到接近于鍛件的形狀和尺寸，以便在終鍛成形，以便在終鍛成形時金屬充型更加容易，同時減少終鍛模膛的磨損，延長鍛模的使用壽時金屬充型更加容易，同時減少終鍛模膛的磨損，延長鍛模的使用壽

7、命。命。 預(yù)鍛模膛的圓角、模鍛斜度均比終鍛模膛大，而且不設(shè)飛邊槽。預(yù)鍛模膛的圓角、模鍛斜度均比終鍛模膛大，而且不設(shè)飛邊槽。終鍛模膛終鍛模膛 可使坯料變可使坯料變 形到鍛件最終尺寸形到鍛件最終尺寸 終鍛模膛的分模面上有一圈飛邊槽終鍛模膛的分模面上有一圈飛邊槽，用以增加金屬從模膛中流出的，用以增加金屬從模膛中流出的阻力，促使金屬充滿模膛，同時容納多余的金屬。模鍛件的飛邊須在阻力，促使金屬充滿模膛，同時容納多余的金屬。模鍛件的飛邊須在模鍛后切除。模鍛后切除。( (2) )制坯模膛制坯模膛 制坯模膛主要作用是制坯模膛主要作用是按照鍛件形狀合理分配坯料按照鍛件形狀合理分配坯料體積，使坯料形體積，使坯料形

8、狀基本接近鍛件形狀。狀基本接近鍛件形狀。制坯模膛分為拔長模膛、滾壓模膛、彎曲模膛、制坯模膛分為拔長模膛、滾壓模膛、彎曲模膛、成形模膛、鐓粗臺及壓扁面等。成形模膛、鐓粗臺及壓扁面等。 拔長模膛拔長模膛 減小坯料某部分橫截面積以增加該部分的長度。減小坯料某部分橫截面積以增加該部分的長度。滾壓模膛滾壓模膛 減小坯料某部分的橫截面積以增加另一部分的橫截面積。減小坯料某部分的橫截面積以增加另一部分的橫截面積。彎曲模膛彎曲模膛 將坯料軸線由直線變成曲線形狀。將坯料軸線由直線變成曲線形狀。切斷模膛切斷模膛 切斷坯料切斷坯料 實際鍛造時應(yīng)根據(jù)鍛件的復(fù)雜程度相應(yīng)選用實際鍛造時應(yīng)根據(jù)鍛件的復(fù)雜程度相應(yīng)選用單模膛鍛

9、單模膛鍛模或多模膛鍛模。模或多模膛鍛模。一般形狀簡單的鍛件采用僅有終鍛模膛一般形狀簡單的鍛件采用僅有終鍛模膛的單模膛鍛模，而形狀復(fù)雜的鍛件（如截面不均勻、軸線的單模膛鍛模，而形狀復(fù)雜的鍛件（如截面不均勻、軸線彎曲、不對稱等）則需采用具有制坯、預(yù)鍛、終鍛等多個彎曲、不對稱等）則需采用具有制坯、預(yù)鍛、終鍛等多個模膛的鍛模逐步成形。模膛的鍛模逐步成形。彎曲連桿零件圖彎曲連桿零件圖多膛鍛模單膛鍛模單膛鍛模二、二、 壓力機上模鍛壓力機上模鍛 錘上模鍛因其工藝適應(yīng)性廣而被廣泛采用。錘上模鍛因其工藝適應(yīng)性廣而被廣泛采用。但但鍛造過程中振動大鍛造過程中振動大、噪音高噪音高、效、效率低率低、能源消耗、能源消耗多

10、、多、勞動條勞動條件差等缺點無法克服件差等缺點無法克服，所以近年來大噸位的所以近年來大噸位的模鍛錘有逐步被壓力機取代的趨勢模鍛錘有逐步被壓力機取代的趨勢。 用用于模鍛的壓力機主要有：于模鍛的壓力機主要有： 熱模鍛壓力機熱模鍛壓力機、摩擦壓力機及平、摩擦壓力機及平鍛機鍛機等。等。 1.摩擦壓力機上模鍛摩擦壓力機上模鍛摩擦壓力機模型及原理圖2.2.曲柄壓力機曲柄壓力機上模鍛上模鍛 3.3.平鍛平鍛機機上模鍛上模鍛 平鍛機是平鍛機是沿水平沿水平方方向?qū)ε髁鲜┘訅毫ο驅(qū)ε髁鲜┘訅毫Φ牡腻戝懺鞕C械造機械，即臥式的曲柄壓力機。，即臥式的曲柄壓力機。 其結(jié)構(gòu)上的最大特點是其結(jié)構(gòu)上的最大特點是具有兩個互相垂具

11、有兩個互相垂直的滑塊直的滑塊，分別承擔(dān)鐓鍛和夾緊分別承擔(dān)鐓鍛和夾緊的功能。的功能。平鍛機模型及原理圖3.2.3 板料沖壓概述概述1 1、板料沖壓概念、板料沖壓概念 板料沖壓是在沖床上用沖模使金屬或非金屬板料產(chǎn)生分離或變形而獲得制件的加工方法。板料沖壓通常在室溫下進行，所以又叫冷沖壓。2、板料沖壓用材板料沖壓用材 用于沖壓的材料必須具有良好的塑性。常用的有低碳鋼、高塑性合金鋼、鋁和鋁合金、銅和銅合金等金屬材料以及皮革、塑料、膠木等 3、板料沖壓的設(shè)備 剪床、沖床 4、沖壓的特點沖壓的特點 生產(chǎn)率高、成本低；成品的形狀復(fù)雜、尺寸精度高、表面質(zhì)量好且剛度大、強度高、重量輕，無需切削加工即可使用。 5

12、、板料沖壓的應(yīng)用板料沖壓的應(yīng)用 在儀表、汽車、拖拉機、電機、電器、日常生活用品及國防等工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。一、 分離工序分離工序 1 1落料及沖孔（沖裁）落料及沖孔（沖裁）1 1）沖裁過程）沖裁過程彈性變形階段塑性變形階段斷裂分離階段彈性變形階段塑性變形階段斷裂分離階段塑性變形階段塑性變形階段彈性變形階段彈性變形階段斷裂分離階段斷裂分離階段2 2）沖裁間隙）沖裁間隙 沖裁間隙是指沖裁凸模與凹模之間工作部分的尺寸之差，即 Z = D凹D凸 沖裁間隙對沖裁過程有很大的影響，它不僅對沖裁件的質(zhì)量起決定性的作用，而且直接影響模具的使用壽命。3）凸凹模刃口尺寸的確定 落料：以凹模為設(shè)計基準(zhǔn) D D凹凹 =

13、 d= d落落 D D凸凸= D= D凹凹 Z Z 沖孔：以凸模為設(shè)計基準(zhǔn) D D凸凸 = d= d孔孔 D D凹凹 = D= D凸凸 + Z+ Z4） 沖裁件的排樣 排樣：沖裁件在板料上的布置方式，分為:有搭邊排樣少無搭邊排樣沖裁件的排樣沖裁件的排樣182.75mm2117mm2112.63mm297.5mm22修整 沖裁后的修整有外圓修整、內(nèi)孔修整 修整前精度IT11，表面粗糙度為12.56.3m 修整后精度IT6 IT7，表面粗糙度為0.8 1.6m3切斷內(nèi)孔修整外圓修整二、 成形工序1 拉深1）拉深變形過程）拉深變形過程2）拉深的缺陷及防止）拉深的缺陷及防止拉裂（拉穿）拉裂（拉穿）起皺

14、起皺Ddd dh h防止拉裂的方法 凸凹模的工作部分必須要有一定的凸凹模的工作部分必須要有一定的圓角圓角 r凹凹=10 r凸凸=（0.61）r凹凹 凸凹模間隙要合理凸凹模間隙要合理 Z =（1.11.2） 控制拉深系數(shù)（控制拉深系數(shù)（m m）拉深系數(shù)拉深系數(shù) ：拉深后的工件直徑：拉深后的工件直徑 d d 與拉與拉深前的毛坯直徑深前的毛坯直徑D D之比，之比， 即即 m = d / D合理的拉深系數(shù)合理的拉深系數(shù) m = d/D =（0.50.8） 多次拉深多次拉深 對于深腔拉深件（如彈殼、筆帽等）對于深腔拉深件（如彈殼、筆帽等）當(dāng)當(dāng)m（0.5-0.8) )時，應(yīng)采用多道拉深，時，應(yīng)采用多道拉深

15、，各次拉深系數(shù)應(yīng)滿足：各次拉深系數(shù)應(yīng)滿足： m1m2 mn必要時還應(yīng)在各次拉深間穿插再結(jié)晶退必要時還應(yīng)在各次拉深間穿插再結(jié)晶退火，以消除加工硬化?；?，以消除加工硬化。 涂潤滑油涂潤滑油 防止起皺的方法 設(shè)壓邊圈、增加板料厚度 2 彎曲 利用彎曲模使工件軸線彎成一定角度和曲率的工序。 彎曲時應(yīng)特別注意兩個問題： (1) 設(shè)計彎曲模時，應(yīng)取模具的角度比成品角度小 一個回彈角。 (2) 使板料的纖維方向與彎曲件的彎曲線垂直， 以防開裂。1 1）脹形）脹形 利用壓力將直徑較小的筒形零件或錐形零件由內(nèi)向外膨脹成為直徑較大的凸出曲面零件，或者在板材上形成剛性筋條的一種塑性成形工藝方法。3其它成形方法其它成形方法炮彈殼脹形2 2）翻邊）翻邊 所謂翻邊就是將零件的孔邊緣或外邊緣在模具作用下，翻成豎立邊緣的一種沖壓工藝方法。3）旋壓）旋壓 旋壓是在旋壓是在板坯板坯隨隨芯模芯模旋轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)或旋壓工具旋壓工具繞板坯繞板坯與芯模旋轉(zhuǎn)的同時，旋壓工具相對芯模進給，使與芯模旋轉(zhuǎn)的同時，旋壓工具相對芯模進給，使坯料受壓并實現(xiàn)連續(xù)、逐點變形的工藝方法。坯料受壓并實現(xiàn)連續(xù)、逐點變形的工藝方法。 有有普通旋壓和變薄旋壓普通旋壓和變薄旋壓兩種。兩種。 主要用于主要用于圓筒形、錐形、曲面形等復(fù)雜形狀圓筒形、錐形、曲面形等復(fù)雜形狀的空心回轉(zhuǎn)體工件或高強度難變形的材料加工。的空心回轉(zhuǎn)體工件