材料成型技術(shù)基礎(chǔ)2

1、第二篇第二篇 金屬壓力加工金屬壓力加工Mechanical Working壓力加工：鍛壓、塑性成形壓力加工：鍛壓、塑性成形The metal is shaped through plastic deformation in solid state by mechanical force p90主要生產(chǎn)：主要生產(chǎn)：v 型材型材Shape metal such as bar, plate, sheet and section軋制、拉拔、擠壓軋制、拉拔、擠壓rolling, extrusion, drawing, pressingv 毛坯、零件毛坯、零件semi-finished metal or

2、part鍛造、沖壓鍛造、沖壓 forgoing, stamping 第一章金屬的塑性變形第一章金屬的塑性變形metal plastic deformation 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí) 第一節(jié)第一節(jié) 塑性變形的實(shí)質(zhì)塑性變形的實(shí)質(zhì)第二節(jié)第二節(jié) 塑性變形對(duì)金屬組織和力學(xué)性能的影響塑性變形對(duì)金屬組織和力學(xué)性能的影響1. 塑性變形的實(shí)質(zhì)塑性變形的實(shí)質(zhì) 晶體內(nèi)部：位錯(cuò)滑移晶體內(nèi)部：位錯(cuò)滑移dislocation slip欒晶欒晶twin 多晶體：晶粒變形，晶界滑移多晶體：晶粒變形，晶界滑移 宏觀：外力，彈性變形，塑性變形宏觀：外力，彈性變形，塑性變形2. 塑性變形對(duì)金屬組織和力學(xué)性能的影響塑性變形對(duì)金屬組織和力學(xué)性能的

3、影響Structure and Properties of the Deformed Metals2.1 常溫下塑性變形的組織和性能常溫下塑性變形的組織和性能對(duì)組織的影響對(duì)組織的影響v晶體缺陷增加、晶格晶體缺陷增加、晶格 畸變能提高畸變能提高v亞結(jié)構(gòu)細(xì)化亞結(jié)構(gòu)細(xì)化v晶粒拉長(zhǎng)或破碎晶粒拉長(zhǎng)或破碎變形量很大時(shí)，形成變形織構(gòu)變形量很大時(shí)，形成變形織構(gòu)纖維組織纖維組織texture structure對(duì)性能的影響對(duì)性能的影響v 產(chǎn)生加工硬化（冷變形強(qiáng)化）產(chǎn)生加工硬化（冷變形強(qiáng)化） work hardening隨著變形程度的提高，金屬的強(qiáng)度和硬度提高，隨著變形程度的提高，金屬的強(qiáng)度和硬度提高，塑性和韌性

4、下降的現(xiàn)象塑性和韌性下降的現(xiàn)象原因：位錯(cuò)密度增加，亞結(jié)構(gòu)細(xì)化原因：位錯(cuò)密度增加，亞結(jié)構(gòu)細(xì)化v 可能產(chǎn)生各向異性可能產(chǎn)生各向異性v 產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力變形開裂，抗腐蝕性降低變形開裂，抗腐蝕性降低去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火v晶格嚴(yán)重畸變晶格嚴(yán)重畸變?yōu)樵俳Y(jié)晶提供了驅(qū)動(dòng)力為再結(jié)晶提供了驅(qū)動(dòng)力3. 變形金屬在加熱時(shí)組織和性能的變化變形金屬在加熱時(shí)組織和性能的變化 Structure and Properties of the Deformed Metals after Being Heated 金屬經(jīng)塑性變形金屬經(jīng)塑性變形晶格畸變晶格畸變內(nèi)能內(nèi)能加熱加熱原子活力原子活力 晶格重構(gòu)晶格重構(gòu)內(nèi)能內(nèi)能 溫度低時(shí)，

5、回復(fù)溫度低時(shí)，回復(fù)recovery： TR=0.250.3TM 冷變形金屬加熱時(shí)，顯微組織變化之前，亞結(jié)冷變形金屬加熱時(shí)，顯微組織變化之前，亞結(jié)構(gòu)和性能變化過(guò)程構(gòu)和性能變化過(guò)程v 位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)重組，構(gòu)成亞晶界位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)重組，構(gòu)成亞晶界v 力學(xué)性能變化不大，內(nèi)應(yīng)力力學(xué)性能變化不大，內(nèi)應(yīng)力 溫度升高，再結(jié)晶溫度升高，再結(jié)晶 re-crystallization ：T0=0.4TM冷變形金屬在足夠高溫度下，通過(guò)形核與長(zhǎng)大，冷變形金屬在足夠高溫度下，通過(guò)形核與長(zhǎng)大，以無(wú)畸變新晶粒取代變形晶粒以無(wú)畸變新晶粒取代變形晶粒4. 熱加工與冷加工熱加工與冷加工 熱加工的概念：再結(jié)晶溫度以上的變形過(guò)程熱加工的概念：再結(jié)

6、晶溫度以上的變形過(guò)程動(dòng)態(tài)回復(fù)與動(dòng)態(tài)再結(jié)晶動(dòng)態(tài)回復(fù)與動(dòng)態(tài)再結(jié)晶 T T0 Hot Working 熱加工的組織與性能熱加工的組織與性能p93v 熱加工金屬的組織：再結(jié)晶組織熱加工金屬的組織：再結(jié)晶組織v 與鑄錠相比：與鑄錠相比： 晶粒細(xì)化，缺陷壓合，致密晶粒細(xì)化，缺陷壓合，致密度提高，性能提高度提高，性能提高v 熱加工后性能提高，但纖維組織可能具有熱加工后性能提高，但纖維組織可能具有各向異性各向異性Anisotropy各向異性各向異性Anisotropy平行于纖維組織的方向，抗拉強(qiáng)度提高，剪切強(qiáng)平行于纖維組織的方向，抗拉強(qiáng)度提高，剪切強(qiáng)度很低度很低垂直于纖維組織的方向，抗拉強(qiáng)度很低，剪切強(qiáng)垂直于

7、纖維組織的方向，抗拉強(qiáng)度很低，剪切強(qiáng)度高度高問：為什么重要受力零件都采用熱加工制造？設(shè)計(jì)問：為什么重要受力零件都采用熱加工制造？設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意什么問題？時(shí)應(yīng)該注意什么問題？組織，性能，流線、拉應(yīng)力、切應(yīng)力、流線沿輪組織，性能，流線、拉應(yīng)力、切應(yīng)力、流線沿輪廓分布，不斷廓分布，不斷 p94第三節(jié)第三節(jié) 金屬的可鍛性金屬的可鍛性 Malleability of the Metal什么叫可鍛性什么叫可鍛性malleability？p94 金屬經(jīng)過(guò)壓力加工時(shí)，獲得優(yōu)質(zhì)制品的難易程度金屬經(jīng)過(guò)壓力加工時(shí)，獲得優(yōu)質(zhì)制品的難易程度可鍛性的內(nèi)容可鍛性的內(nèi)容v 金屬的塑性金屬的塑性 plastic behavio

8、r of the metalv 變形抗力變形抗力 the resistance to deformation影響可鍛性的因素影響可鍛性的因素Variables influencing malleability 金屬的本質(zhì)、加工條件金屬的本質(zhì)、加工條件1. 金屬本質(zhì)金屬本質(zhì) 類型類型 Metal types f.c.c b.c.c，鋁銅鎳鉻鉬鈦，鋁銅鎳鉻鉬鈦 化學(xué)成分化學(xué)成分 純金屬純金屬合金合金, 碳鋼碳鋼合金鋼合金鋼, 低碳鋼低碳鋼高碳鋼高碳鋼 金屬的組織金屬的組織 v 相的組成及分布相的組成及分布 固溶體機(jī)械混合物化合物固溶體機(jī)械混合物化合物v 晶粒大小晶粒大小等軸晶柱狀晶；細(xì)晶粒粗晶粒等

9、軸晶柱狀晶；細(xì)晶粒粗晶粒2. 加工條件加工條件 變形溫度變形溫度溫度溫度v 塑性塑性v 變性抗力變性抗力始鍛溫度始鍛溫度終鍛溫度終鍛溫度碳鋼的鍛造溫度范圍碳鋼的鍛造溫度范圍始鍛溫度始鍛溫度:低于低于AE線線 200左右左右終鍛溫度終鍛溫度:約約800 750為什么？為什么？溫度溫度v 塑性塑性v 變性抗力變性抗力溫度過(guò)高溫度過(guò)高過(guò)熱、過(guò)燒過(guò)熱、過(guò)燒（晶界氧化、熔化）（晶界氧化、熔化） 氧化、脫碳嚴(yán)重氧化、脫碳嚴(yán)重變形速度變形速度變形速率對(duì)塑性和變形抗力變形速率對(duì)塑性和變形抗力的影響的影響1變形抗力變形抗力 2塑性塑性為什么？為什么？v 變形速度變形速度a時(shí)時(shí)加工硬化加工硬化 隨變形速度隨變形速

10、度，變形抗，變形抗力力，塑性，塑性v 變形速度變形速度a時(shí)時(shí) 再結(jié)晶再結(jié)晶內(nèi)摩擦使內(nèi)摩擦使T ，塑性，塑性，變形抗力變形抗力應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力狀態(tài)v 用不同鍛造方法成型，應(yīng)力狀態(tài)不同用不同鍛造方法成型，應(yīng)力狀態(tài)不同 ，拉拔拉拔二向壓應(yīng)力，一向拉應(yīng)力二向壓應(yīng)力，一向拉應(yīng)力v 三個(gè)方向中，壓應(yīng)力的數(shù)目越多，金屬的塑性越好三個(gè)方向中，壓應(yīng)力的數(shù)目越多，金屬的塑性越好v 同號(hào)應(yīng)力狀態(tài)下引起的變形抗力大于異號(hào)應(yīng)力狀態(tài)同號(hào)應(yīng)力狀態(tài)下引起的變形抗力大于異號(hào)應(yīng)力狀態(tài)下的變形抗力下的變形抗力第二章第二章 鍛鍛 造造 Forging第一節(jié)第一節(jié) 鍛造方法鍛造方法 Forging MethodMetal is shape

11、d between smith anvil or forgoing die by mechanical force (P97)問：鍛造為什么要加熱？問：鍛造為什么要加熱？自由鍛自由鍛 Smith Forging：在砧鐵之間成形：在砧鐵之間成形模鍛模鍛 Die Forging：在模鍛設(shè)備上用模具成形：在模鍛設(shè)備上用模具成形胎膜鍛胎膜鍛 Swaging：在自由鍛設(shè)備上用胎膜成形：在自由鍛設(shè)備上用胎膜成形1. 自由鍛自由鍛 Smith Forging 自由鍛特點(diǎn)：自由鍛特點(diǎn)：v 設(shè)備簡(jiǎn)單設(shè)備簡(jiǎn)單v 生產(chǎn)率低，鍛件精度、光潔度差生產(chǎn)率低，鍛件精度、光潔度差v 通用性強(qiáng)，單件也能生產(chǎn)通用性強(qiáng)，單件也能生

12、產(chǎn)v 只能鍛形狀很簡(jiǎn)單的零件只能鍛形狀很簡(jiǎn)單的零件v 應(yīng)用范圍廣：可鍛零件重量應(yīng)用范圍廣：可鍛零件重量1kg300Tv 操作技術(shù)要求高操作技術(shù)要求高國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，中小型自由鍛件在其鍛件總國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，中小型自由鍛件在其鍛件總產(chǎn)量的為產(chǎn)量的為20-40%自由鍛設(shè)備自由鍛設(shè)備v 小型鍛件小型鍛件手工鍛造，空氣錘手工鍛造，空氣錘v 中型鍛件中型鍛件 （1500kg）蒸汽）蒸汽空氣錘空氣錘v 大型鍛件大型鍛件 （300T）水壓機(jī)）水壓機(jī) 自由鍛工序自由鍛工序v 基本工序、輔助工序、精整工序基本工序、輔助工序、精整工序v 基本工序：基本工序： 鐓粗鐓粗 拔長(zhǎng)拔長(zhǎng) 沖孔（擴(kuò)孔）彎曲沖孔（擴(kuò)孔）彎曲

13、 扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn) 錯(cuò)移錯(cuò)移 切割切割v 輔助工序：壓鉗口，倒棱，壓肩輔助工序：壓鉗口，倒棱，壓肩 鍛件分類及基本工序方案鍛件分類及基本工序方案 v 盤類鍛件的主要工序?yàn)殓叴趾蜎_孔盤類鍛件的主要工序?yàn)殓叴趾蜎_孔v 軸類零件：拔長(zhǎng)、切肩和鍛臺(tái)階軸類零件：拔長(zhǎng)、切肩和鍛臺(tái)階v筒類零件：鐓粗、沖孔、在心軸上拔長(zhǎng)筒類零件：鐓粗、沖孔、在心軸上拔長(zhǎng)v 環(huán)類零件：鐓粗、沖孔、在心軸上擴(kuò)孔環(huán)類零件：鐓粗、沖孔、在心軸上擴(kuò)孔v 曲軸類零件：拔長(zhǎng)、錯(cuò)移、鍛臺(tái)階、扭轉(zhuǎn)曲軸類零件：拔長(zhǎng)、錯(cuò)移、鍛臺(tái)階、扭轉(zhuǎn)彎曲類零件：拔長(zhǎng)、彎曲彎曲類零件：拔長(zhǎng)、彎曲2. 模模 鍛鍛 Die Forging 定義：定義：P98 與自由鍛的特點(diǎn)

14、正好相反與自由鍛的特點(diǎn)正好相反v 精度高精度高v 生產(chǎn)率高（可達(dá)幾十倍）生產(chǎn)率高（可達(dá)幾十倍）v 可鍛重量可鍛重量0.5150kg的工件的工件v 只適合大量生產(chǎn)只適合大量生產(chǎn) 鍛造設(shè)備鍛造設(shè)備v 錘上模鍛錘上模鍛 Drop Forging：蒸汽：蒸汽空氣模鍛錘空氣模鍛錘v 曲柄壓力機(jī)上模鍛曲柄壓力機(jī)上模鍛v 摩擦壓力機(jī)上模鍛摩擦壓力機(jī)上模鍛v 胎模鍛：用自由鍛錘胎模鍛：用自由鍛錘2.1. 錘上模鍛錘上模鍛 Drop Forging蒸汽蒸汽空氣模鍛錘空氣模鍛錘1、踏板、踏板 2、機(jī)架、機(jī)架3、砧座、砧座 4、操縱桿、操縱桿與自由鍛設(shè)備原理相同，運(yùn)動(dòng)與自由鍛設(shè)備原理相同，運(yùn)動(dòng)副間隙小，動(dòng)作精度高副

15、間隙小，動(dòng)作精度高模鍛錘的噸位：落下部分的質(zhì)模鍛錘的噸位：落下部分的質(zhì)量，包括錘頭、連桿、活塞量，包括錘頭、連桿、活塞噸位：噸位：116T鍛件重量鍛件重量150kg以下以下模鍛最重要的工裝：鍛模模鍛最重要的工裝：鍛模鍛鍛 模模 模模 膛膛 分分 類類鍛模模膛根據(jù)功用可分為模鍛模膛和制坯模膛鍛模模膛根據(jù)功用可分為模鍛模膛和制坯模膛模鍛模膛包括終鍛模膛、預(yù)鍛模膛模鍛模膛包括終鍛模膛、預(yù)鍛模膛常用制坯模膛有拔長(zhǎng)模膛、滾壓模膛、彎曲模膛、常用制坯模膛有拔長(zhǎng)模膛、滾壓模膛、彎曲模膛、切斷模膛切斷模膛 模鍛模膛：金屬在其中發(fā)生整體變形模鍛模膛：金屬在其中發(fā)生整體變形v 終鍛模膛：鍛件最終成形終鍛模膛：鍛件

16、最終成形 形狀與鍛件相同形狀與鍛件相同尺寸放大，鋼尺寸放大，鋼1.5%結(jié)構(gòu)：四周設(shè)飛邊槽結(jié)構(gòu)：四周設(shè)飛邊槽 沖孔連皮沖孔連皮模鍛不能直接沖出通孔，上下模之間形成沖孔連皮，模鍛不能直接沖出通孔，上下模之間形成沖孔連皮，去掉飛邊和沖孔連皮，得到具有通孔的模鍛件去掉飛邊和沖孔連皮，得到具有通孔的模鍛件1-鍛錘鍛錘 2-上模上模 3-飛邊槽飛邊槽 4-下模下模 5-模墊模墊 6,7,10-楔鐵楔鐵 8-分模面分模面 9-模膛模膛鍛模結(jié)構(gòu)與模鍛件鍛模結(jié)構(gòu)與模鍛件模鍛件模鍛件用來(lái)容納多余的金屬用來(lái)容納多余的金屬阻擋金屬外流，強(qiáng)迫金屬充模阻擋金屬外流，強(qiáng)迫金屬充模緩沖作用緩沖作用飛邊槽的作用飛邊槽的作用預(yù)鍛

17、模膛與制坯模預(yù)鍛模膛與制坯模膛膛 為了使金屬更容易充滿終鍛模膛，減少其磨損，為了使金屬更容易充滿終鍛模膛，減少其磨損，提高模具壽命，有時(shí)設(shè)預(yù)鍛模膛提高模具壽命，有時(shí)設(shè)預(yù)鍛模膛v 預(yù)鍛模膛使坯料變形到接近于鍛件的形狀、尺寸預(yù)鍛模膛使坯料變形到接近于鍛件的形狀、尺寸圓角斜度較大，沒有飛邊槽圓角斜度較大，沒有飛邊槽 對(duì)于形狀復(fù)雜的模鍛件，使坯料形狀基本接近鍛對(duì)于形狀復(fù)雜的模鍛件，使坯料形狀基本接近鍛件，必須在制坯模膛制坯件，必須在制坯模膛制坯 制坯模膛制坯模膛v 拔長(zhǎng)模膛：某部截面拔長(zhǎng)模膛：某部截面，長(zhǎng)度，長(zhǎng)度v 滾壓模膛：某部截面滾壓模膛：某部截面，另一部分，另一部分v 彎曲模膛：彎曲桿類零件彎曲

18、模膛：彎曲桿類零件v 切斷模膛：切斷金屬切斷模膛：切斷金屬拔長(zhǎng)模膛和滾壓模膛拔長(zhǎng)模膛和滾壓模膛滾壓模膛滾壓模膛拔長(zhǎng)模膛拔長(zhǎng)模膛一般布置在模具的邊上，一般布置在模具的邊上，用來(lái)減小坯料某部分的截用來(lái)減小坯料某部分的截面積，增加該部分的長(zhǎng)度面積，增加該部分的長(zhǎng)度拔長(zhǎng)操作時(shí)，坯料送進(jìn)加拔長(zhǎng)操作時(shí)，坯料送進(jìn)加翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)坯料長(zhǎng)度不變，改變不坯料長(zhǎng)度不變，改變不同部位截面積變同部位截面積變滾壓操作時(shí)，坯料只翻滾壓操作時(shí)，坯料只翻轉(zhuǎn)，不送進(jìn)轉(zhuǎn)，不送進(jìn)鍛件截面相差較大時(shí)，鍛件截面相差較大時(shí)，用閉式結(jié)構(gòu)用閉式結(jié)構(gòu)彎曲和切斷模彎曲和切斷模膛膛彎曲和切斷彎曲和切斷模膛模膛 彎曲模膛：用于彎曲的桿類模鍛件，彎曲坯料彎曲

19、模膛：用于彎曲的桿類模鍛件，彎曲坯料 切斷模膛：用于坯料上切下鍛件，鍛件上切下鉗切斷模膛：用于坯料上切下鍛件，鍛件上切下鉗口，或者多件鍛造時(shí)分離鍛件口，或者多件鍛造時(shí)分離鍛件還有鐓粗、成形和壓扁模膛還有鐓粗、成形和壓扁模膛彎曲連桿鍛造過(guò)程彎曲連桿鍛造過(guò)程 鍛模可以只有鍛?？梢灾挥幸粋€(gè)模膛，稱為一個(gè)模膛，稱為單膛鍛模單膛鍛模 多膛鍛模在一多膛鍛模在一副鍛模上有副鍛模上有2個(gè)以個(gè)以上模膛上模膛 彎曲連桿的鍛彎曲連桿的鍛模為多膛鍛模模為多膛鍛模2.2 曲柄壓力機(jī)上模鍛曲柄壓力機(jī)上模鍛 200t12000t 造價(jià)高，適合中小件的造價(jià)高，適合中小件的大批量生產(chǎn)大批量生產(chǎn) 工作條件好工作條件好 生產(chǎn)效率高

20、生產(chǎn)效率高 鍛件精度高鍛件精度高 模具結(jié)構(gòu)：鑲塊式模具結(jié)構(gòu)：鑲塊式 (p102, fig 3-20)坯料表面氧化皮不易清除坯料表面氧化皮不易清除不適合拔長(zhǎng)和滾壓工步不適合拔長(zhǎng)和滾壓工步1 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 2 3 皮帶輪皮帶輪 4 傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸5 6 齒輪齒輪 7 離合器離合器 15 制動(dòng)器制動(dòng)器 8 9 10 曲柄曲柄 連桿滑塊連桿滑塊11 楔形工作臺(tái)楔形工作臺(tái) 13楔鐵楔鐵 12 下頂桿下頂桿 16 凸輪凸輪 14 頂料連桿頂料連桿2.3. 摩擦壓力機(jī)上模鍛摩擦壓力機(jī)上模鍛噸位：噸位：350t1000t造價(jià)低，用途廣泛造價(jià)低，用途廣泛特點(diǎn)：特點(diǎn)： 滑塊行程不固定：有滑塊行程不固定：有一定沖擊一

21、定沖擊 螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)：滑塊螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)：滑塊速度低速度低 模具結(jié)構(gòu)：靈活多樣模具結(jié)構(gòu)：靈活多樣 承受偏心載荷能力差，承受偏心載荷能力差，只適合單膛模鍛只適合單膛模鍛適合中小鍛件的小中批適合中小鍛件的小中批量生產(chǎn)量生產(chǎn) 5 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 6 皮帶皮帶 3 飛輪飛輪4 摩擦盤摩擦盤 1螺桿螺桿 2 螺母螺母7 滑塊滑塊 8,9 導(dǎo)軌導(dǎo)軌 10 機(jī)座機(jī)座2.4. 胎膜鍛胎膜鍛 Swaging 在自由鍛設(shè)備上用可移動(dòng)的簡(jiǎn)單模具生產(chǎn)模鍛件在自由鍛設(shè)備上用可移動(dòng)的簡(jiǎn)單模具生產(chǎn)模鍛件 與自由鍛比：生產(chǎn)率高，加工余量小，精度高與自由鍛比：生產(chǎn)率高，加工余量小，精度高 與模鍛相比：設(shè)備簡(jiǎn)單，模具成本低，與模鍛相

22、比：設(shè)備簡(jiǎn)單，模具成本低， 生產(chǎn)率低，生產(chǎn)率低，精度低，勞動(dòng)條件差精度低，勞動(dòng)條件差 胎模：制造成本低，不用固定，易損壞胎模：制造成本低，不用固定，易損壞 只適合沒有模鍛設(shè)備的工廠，中小批量生產(chǎn)只適合沒有模鍛設(shè)備的工廠，中小批量生產(chǎn)胎膜結(jié)構(gòu)胎膜結(jié)構(gòu)扣?？勰?筒模筒模 合模合模 next合合模模合模由上下模組成，有導(dǎo)柱和合模由上下模組成，有導(dǎo)柱和導(dǎo)鎖定位，適合與鍛造形狀復(fù)導(dǎo)鎖定位，適合與鍛造形狀復(fù)雜的、精度要求較高的非回轉(zhuǎn)雜的、精度要求較高的非回轉(zhuǎn)體鍛件體鍛件扣模主要用于扣模主要用于對(duì)坯料進(jìn)行局對(duì)坯料進(jìn)行局部或全部變形部或全部變形筒模筒模筒模主要鍛造盤類鍛筒模主要鍛造盤類鍛件：齒輪、法蘭盤等件：

23、齒輪、法蘭盤等設(shè)計(jì)為組合結(jié)構(gòu)，用設(shè)計(jì)為組合結(jié)構(gòu)，用于較為復(fù)雜的胎膜鍛件于較為復(fù)雜的胎膜鍛件組合筒模常見結(jié)構(gòu)組合筒模常見結(jié)構(gòu)鑲塊筒模鑲塊筒模帶墊塊的筒模帶墊塊的筒模雙半模筒模雙半模筒模第二節(jié)第二節(jié) 鍛造工藝規(guī)程的制定鍛造工藝規(guī)程的制定鍛件生產(chǎn)過(guò)程：鍛件生產(chǎn)過(guò)程：零件圖零件圖鍛件圖鍛件圖鍛造方法鍛造方法鍛造工藝鍛造工藝1. 繪制鍛件圖繪制鍛件圖鍛件圖：以零件為基礎(chǔ)，結(jié)合鍛造工藝特點(diǎn)繪制鍛件圖：以零件為基礎(chǔ)，結(jié)合鍛造工藝特點(diǎn)繪制繪制鍛件圖應(yīng)該考慮的內(nèi)容包括：繪制鍛件圖應(yīng)該考慮的內(nèi)容包括： 敷料、余量及公差敷料、余量及公差 分分 模模 面面 模鍛斜度模鍛斜度 鍛模圓角半徑鍛模圓角半徑 沖孔連皮等沖孔連

24、皮等1.1 敷料、余量及公差敷料、余量及公差 敷料敷料為簡(jiǎn)化鍛件形狀和結(jié)構(gòu)增加的一部分金屬為簡(jiǎn)化鍛件形狀和結(jié)構(gòu)增加的一部分金屬例如一些溝槽、相差不大的臺(tái)階等例如一些溝槽、相差不大的臺(tái)階等 余量余量為切削加工，在加工面上增加的尺寸為切削加工，在加工面上增加的尺寸0.45mm，與鍛件尺寸、加工精度有關(guān)，與鍛件尺寸、加工精度有關(guān) 公差公差鍛件尺寸允許的變動(dòng)量，鍛件尺寸允許的變動(dòng)量， 0.33mm與鍛件大小，模具精度，設(shè)備狀態(tài)有關(guān)與鍛件大小，模具精度，設(shè)備狀態(tài)有關(guān) 對(duì)于自由鍛件，確定敷料、余量及公差后，就對(duì)于自由鍛件，確定敷料、余量及公差后，就可以繪制鍛件圖可以繪制鍛件圖 對(duì)于模鍛件，還需要考慮分對(duì)于

25、模鍛件，還需要考慮分 模模 面、模鍛斜度、面、模鍛斜度、圓角半徑、沖孔連皮等圓角半徑、沖孔連皮等自自由由鍛鍛造造鍛鍛件件圖圖1.2 分分 模模 面面分分 模模 面面上下鍛模在鍛件上的分界面上下鍛模在鍛件上的分界面（1）出模：應(yīng)保證模鍛件能從模膛中取出）出模：應(yīng)保證模鍛件能從模膛中取出（2）模具安裝：上下模膛外形一致）模具安裝：上下模膛外形一致（3）金屬充模：模膛具有最淺深度）金屬充模：模膛具有最淺深度（4）敷料（余塊）最少）敷料（余塊）最少（5）模具加工和使用：分模面盡可能為平面）模具加工和使用：分模面盡可能為平面分形面的選擇示例分形面的選擇示例1. a-a 2. c-c 3. b-b 4.

26、b-b1.3 模鍛斜度模鍛斜度 模鍛件在錘擊方向必須有斜度模鍛件在錘擊方向必須有斜度 模鍛斜度比鑄件大，錘上鍛模一般取模鍛斜度比鑄件大，錘上鍛模一般取515 模鍛斜度與模膛寬度和深度有關(guān)模鍛斜度與模膛寬度和深度有關(guān)h/b越大，越大，越大越大內(nèi)內(nèi)外外 2 51.4 模鍛圓角半徑和沖孔連皮模鍛圓角半徑和沖孔連皮模鍛圓角半徑模鍛圓角半徑v 有利于充型，減小應(yīng)力集中，提高模具壽命有利于充型，減小應(yīng)力集中，提高模具壽命v 外圓角半徑外圓角半徑 1.52mm，內(nèi)圓角半徑，內(nèi)圓角半徑 23mm沖孔連皮沖孔連皮v模鍛無(wú)法直接鍛出通孔，沖孔連皮模鍛無(wú)法直接鍛出通孔，沖孔連皮v沖孔連皮的厚度由鍛件孔徑?jīng)Q定沖孔連皮

27、的厚度由鍛件孔徑?jīng)Q定2080mm的孔，沖孔連皮厚的孔，沖孔連皮厚48mm齒輪坯模鍛件圖齒輪坯模鍛件圖 1 分模面分模面 2 加工余量、公差、敷料加工余量、公差、敷料3 模鍛斜度模鍛斜度 5 沖孔連皮沖孔連皮4 圓角半徑（沒有注明圓角半徑都取圓角半徑（沒有注明圓角半徑都取R=2.5mm）2. 坯料重量和尺寸的計(jì)算坯料重量和尺寸的計(jì)算 坯料重量坯料重量G坯料坯料=G鍛件鍛件+G燒損燒損+G料頭料頭G鍛件鍛件由鍛件體積算出由鍛件體積算出G燒損燒損與加熱次數(shù)有關(guān)與加熱次數(shù)有關(guān) 坯料的尺寸根據(jù)坯料重量和幾何尺寸確定坯料的尺寸根據(jù)坯料重量和幾何尺寸確定與選用的鍛造工序有關(guān)、考慮鍛造比與選用的鍛造工序有關(guān)、

28、考慮鍛造比setting ratiov碳鋼，拔長(zhǎng)鍛造比碳鋼，拔長(zhǎng)鍛造比3，鐓粗鍛造比，鐓粗鍛造比 2.5v合金鋼為合金鋼為34，對(duì)軋材取，對(duì)軋材取1.31.5v應(yīng)用鐓粗工序：應(yīng)用鐓粗工序：H/D2.5 ,太大易彎太大易彎3. 制定鍛造工序（工步）制定鍛造工序（工步） 怎么鍛（鍛造工序）主要看零件是什么樣的怎么鍛（鍛造工序）主要看零件是什么樣的對(duì)于自由鍛件，對(duì)于自由鍛件，P98, table 3-1 對(duì)于長(zhǎng)軸類模鍛件對(duì)于長(zhǎng)軸類模鍛件如臺(tái)階軸、曲軸、連桿彎曲搖臂等如臺(tái)階軸、曲軸、連桿彎曲搖臂等鍛件的長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于寬度鍛件的長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于寬度主要鍛造工步包括拔長(zhǎng)、滾壓、預(yù)鍛和終鍛主要鍛造工步包括拔長(zhǎng)、滾壓、

29、預(yù)鍛和終鍛v 對(duì)于截面變化不大的模鍛件，不用滾壓對(duì)于截面變化不大的模鍛件，不用滾壓v 用其他方法制坯，只需預(yù)鍛和終鍛用其他方法制坯，只需預(yù)鍛和終鍛v 對(duì)于小鍛件，一模鍛幾件，要有切斷工序?qū)τ谛″懠?，一模鍛幾件，要有切斷工序長(zhǎng)長(zhǎng)軸軸類類模模鍛鍛件件盤類鍛件：例如齒輪、法蘭盤盤類鍛件：例如齒輪、法蘭盤等等 對(duì)于盤類鍛件（短軸類模鍛件）對(duì)于盤類鍛件（短軸類模鍛件）主要工步為鐓粗、預(yù)鍛和終鍛主要工步為鐓粗、預(yù)鍛和終鍛形狀簡(jiǎn)單的鍛件，只需鐓粗和終鍛形狀簡(jiǎn)單的鍛件，只需鐓粗和終鍛4. 鍛造工藝規(guī)程中的其它內(nèi)容鍛造工藝規(guī)程中的其它內(nèi)容（1）根據(jù)合金確定始鍛及終鍛溫度）根據(jù)合金確定始鍛及終鍛溫度（2）確定加熱

30、規(guī)范（加熱溫度、保溫時(shí)間）確定加熱規(guī)范（加熱溫度、保溫時(shí)間）（3）選擇鍛造設(shè)備）選擇鍛造設(shè)備（4）輔助工序（校正，切飛邊、沖孔連皮）輔助工序（校正，切飛邊、沖孔連皮）第三節(jié)第三節(jié) 鍛件結(jié)構(gòu)的工藝性鍛件結(jié)構(gòu)的工藝性1. 自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性避免具有錐體或斜面的結(jié)構(gòu)避免具有錐體或斜面的結(jié)構(gòu)避免形成空間曲線避免形成空間曲線不應(yīng)有加強(qiáng)筋、凸臺(tái)工字型或空間曲面形表面不應(yīng)有加強(qiáng)筋、凸臺(tái)工字型或空間曲面形表面復(fù)雜零件采用組合法復(fù)雜零件采用組合法2. 模鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性模鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性避免具有錐體或斜面的結(jié)構(gòu)避免具有錐體或斜面的結(jié)構(gòu)鍛件有數(shù)個(gè)幾何體構(gòu)成時(shí)，避免形成空間曲線，鍛件有數(shù)個(gè)幾何

31、體構(gòu)成時(shí)，避免形成空間曲線，改成平面與圓柱體、平面與平面相接改成平面與圓柱體、平面與平面相接自由鍛件上不應(yīng)有加強(qiáng)筋、凸臺(tái)、工字型或空間自由鍛件上不應(yīng)有加強(qiáng)筋、凸臺(tái)、工字型或空間曲面形表面曲面形表面截面急劇變化或形狀復(fù)雜的零件，應(yīng)設(shè)計(jì)成幾個(gè)截面急劇變化或形狀復(fù)雜的零件，應(yīng)設(shè)計(jì)成幾個(gè)簡(jiǎn)單模鍛件的組合體簡(jiǎn)單模鍛件的組合體自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性小結(jié)小結(jié)應(yīng)具有合理的分模面，保證鍛件取出。敷料最少，應(yīng)具有合理的分模面，保證鍛件取出。敷料最少，鍛模易制造鍛模易制造與分模面垂直的非加工面上要有模鍛斜度，非加與分模面垂直的非加工面上要有模鍛斜度，非加工面必須用圓角過(guò)渡工面必須用圓角過(guò)渡模鍛件結(jié)

32、構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單、平直和對(duì)稱，保證金屬模鍛件結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單、平直和對(duì)稱，保證金屬充模，減少鍛造工序充模，減少鍛造工序?yàn)楸ＷC充模為保證充模v模鍛件截面積不要急劇變化模鍛件截面積不要急劇變化v避免扁而薄的結(jié)構(gòu)避免扁而薄的結(jié)構(gòu)v避免高而薄凸緣避免高而薄凸緣 避免深孔（避免深孔（h/2d）或多孔結(jié)構(gòu)）或多孔結(jié)構(gòu)鍛件形狀復(fù)雜時(shí)鍛件形狀復(fù)雜時(shí)用組合工藝用組合工藝避免深孔（避免深孔（h/2d）或多孔結(jié)構(gòu)）或多孔結(jié)構(gòu)當(dāng)鍛件形狀復(fù)雜時(shí)要考慮組合工藝當(dāng)鍛件形狀復(fù)雜時(shí)要考慮組合工藝模鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性小結(jié)模鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性小結(jié)應(yīng)具有合理的分模面，保證鍛件取出。敷料最少，應(yīng)具有合理的分模面，保證鍛件取出。敷料最少，鍛模易制

33、造鍛模易制造與分模面垂直的非加工面上要有模鍛斜度，非加與分模面垂直的非加工面上要有模鍛斜度，非加工面必須用圓角過(guò)渡工面必須用圓角過(guò)渡模鍛件結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單、平直和對(duì)稱，保證金屬模鍛件結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單、平直和對(duì)稱，保證金屬充模，減少鍛造工序充模，減少鍛造工序避免深孔（避免深孔（h/2d）或多孔結(jié)構(gòu)）或多孔結(jié)構(gòu)當(dāng)鍛件形狀復(fù)雜時(shí)要考慮組合工藝當(dāng)鍛件形狀復(fù)雜時(shí)要考慮組合工藝第三章第三章 板料沖壓板料沖壓 Sheet Stamping 廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)、飛機(jī)、導(dǎo)彈、廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)、飛機(jī)、導(dǎo)彈、兵器、儀器儀表、家電和日用品的兵器、儀器儀表、家電和日用品的生產(chǎn)特點(diǎn)生產(chǎn)特點(diǎn) 薄壁復(fù)雜零件薄壁復(fù)雜零件

34、 零件精度高，粗糙度低，質(zhì)量穩(wěn)定，互換性好零件精度高，粗糙度低，質(zhì)量穩(wěn)定，互換性好 具有形變強(qiáng)化作用，零件強(qiáng)度、剛度好具有形變強(qiáng)化作用，零件強(qiáng)度、剛度好 設(shè)備自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率高，零設(shè)備自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率高，零件成本低件成本低 沖壓模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，只適合大批沖壓模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，只適合大批量生產(chǎn)量生產(chǎn)什么叫沖壓？什么叫沖壓？ Stamping Parting or shaping the sheet metal by mechanical force with tools利用模具加壓，使板料分離或變形的加工方法利用模具加壓，使板料分離或變形的加工方法常

35、用金屬板料常用金屬板料 低碳鋼，不銹鋼，高塑性合金鋼，銅鋁鎂合金等低碳鋼，不銹鋼，高塑性合金鋼，銅鋁鎂合金等 8mm或材料塑性差或材料塑性差, 熱沖壓熱沖壓 沖壓生產(chǎn)基本工序：分離，變形沖壓生產(chǎn)基本工序：分離，變形 第一節(jié)第一節(jié) 分離工序分離工序parting 定義定義(p114) The process splitting one part from the other part of sheet metal工序工序v 沖裁沖裁piercing使板料按封閉輪廓分離的工序使板料按封閉輪廓分離的工序v 剪斷剪斷shearing使板料按不封閉輪廓分離的工序使板料按不封閉輪廓分離的工序一般使用剪床一

36、般使用剪床v 修整：用修整模刃口的刮削作用，切掉沖裁件上修整：用修整模刃口的刮削作用，切掉沖裁件上的剪裂帶和毛刺，提高沖裁件的精度，降低粗糙度的剪裂帶和毛刺，提高沖裁件的精度，降低粗糙度 單邊修整量為板料厚度的單邊修整量為板料厚度的10%(大間隙落料大間隙落料)或或 8%(小間隙落料小間隙落料) 修整量過(guò)大或板厚超過(guò)修整量過(guò)大或板厚超過(guò)3mm ，可分多次修整，可分多次修整 修整模的間隙（單邊）修整模的間隙（單邊）0.0010.01或負(fù)值或負(fù)值落料及沖孔（又落料及沖孔（又稱沖裁）稱沖裁）落料落料被分離部分是成品，周邊是廢料被分離部分是成品，周邊是廢料blanking沖孔沖孔被沖落部分是廢料，周邊

37、是成品被沖落部分是廢料，周邊是成品punching1. 沖裁變形過(guò)程沖裁變形過(guò)程彈性變形階段彈性變形階段塑性變形階段塑性變形階段斷裂分離階段斷裂分離階段2. 凹凸模間隙凹凸模間隙凹凸模間隙影響沖裁件斷口質(zhì)量、沖裁件尺寸精凹凸模間隙影響沖裁件斷口質(zhì)量、沖裁件尺寸精度、模具壽命和卸料力、推件力、沖裁力度、模具壽命和卸料力、推件力、沖裁力間隙合理，凹凸模刃口沖裁產(chǎn)生的裂紋重合間隙合理，凹凸模刃口沖裁產(chǎn)生的裂紋重合工件斷面光潔，毛刺少工件斷面光潔，毛刺少間隙大間隙大v 工件被拉斷，邊緣粗糙工件被拉斷，邊緣粗糙v 沖裁件尺寸精度較低沖裁件尺寸精度較低間隙小間隙小v上下裂紋向外錯(cuò)開，形成毛刺和迭層上下裂紋

38、向外錯(cuò)開，形成毛刺和迭層v 模具與板料的摩擦嚴(yán)重，模具壽命下降模具與板料的摩擦嚴(yán)重，模具壽命下降v 卸料力、推件力、沖裁力大卸料力、推件力、沖裁力大3. 凹凸模刃口尺寸的確定凹凸模刃口尺寸的確定沖孔模沖孔模v凸模作設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，然后根據(jù)間隙確定凹模尺寸凸模作設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，然后根據(jù)間隙確定凹模尺寸v考慮磨損，凸模尺寸靠近孔公差范圍內(nèi)的最大考慮磨損，凸模尺寸靠近孔公差范圍內(nèi)的最大尺寸尺寸 落料模落料模v 保證凹模的尺寸，根據(jù)間隙確定凸模尺寸保證凹模的尺寸，根據(jù)間隙確定凸模尺寸 v考慮磨損，取最小極限尺寸考慮磨損，取最小極限尺寸間隙選取原則間隙選取原則v 當(dāng)沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時(shí)，選取較小間隙；當(dāng)沖裁件斷

39、面質(zhì)量要求較高時(shí)，選取較小間隙；反之取較大間隙反之取較大間隙v 間隙大小與板料厚度有關(guān)間隙大小與板料厚度有關(guān) c=mt4. 沖裁件的沖裁件的排樣排樣blank layout 落料件在板料上布置方法落料件在板料上布置方法合理排樣可以提高材料的利用率合理排樣可以提高材料的利用率有有2種排樣類型種排樣類型無(wú)搭邊排樣無(wú)搭邊排樣用一個(gè)落料件的邊做用一個(gè)落料件的邊做另一個(gè)落料件的邊緣另一個(gè)落料件的邊緣v材料利用率高材料利用率高v毛刺不在同一平面毛刺不在同一平面v 尺寸不容易準(zhǔn)確尺寸不容易準(zhǔn)確有搭邊排樣有搭邊排樣v尺寸準(zhǔn)確尺寸準(zhǔn)確v毛刺在同一平面毛刺在同一平面v 材料消耗多材料消耗多第二節(jié)第二節(jié) 變形工序變

40、形工序1. 拉深拉深 Drawing (or) Cupping變形工序變形工序 板料的一部分相對(duì)于另一部分產(chǎn)生位移而不破裂板料的一部分相對(duì)于另一部分產(chǎn)生位移而不破裂 拉深拉深 Drawing (or) Cupping 彎曲彎曲bending 翻翻 邊邊f(xié)langing 成形成形forming板料形成開口空心零件的工序板料形成開口空心零件的工序拉深過(guò)程拉深過(guò)程v 底面不變形，只傳遞拉力底面不變形，只傳遞拉力v 筒壁受拉應(yīng)力，厚度減小筒壁受拉應(yīng)力，厚度減小v 兩者過(guò)渡部分，拉薄得最嚴(yán)重兩者過(guò)渡部分，拉薄得最嚴(yán)重影響拉深質(zhì)量的因素影響拉深質(zhì)量的因素 v 凹凸模的圓角半徑凹凸模的圓角半徑 r凹凹=10

41、； r凸凸= (0.61) r凹；凹； 太小，易拉穿太小，易拉穿v 凹凸模的間隙凹凸模的間隙C=(1.11.2) 過(guò)小過(guò)小, 摩擦大摩擦大易擦傷工件表面易擦傷工件表面, 降低模具壽命降低模具壽命過(guò)大，拉深件起皺過(guò)大，拉深件起皺v 拉深系數(shù)：拉深件直徑與坯料直徑的比值拉深系數(shù)：拉深件直徑與坯料直徑的比值m=d/D ； m 0.50.8 過(guò)小，易拉穿，起皺；過(guò)小，易拉穿，起皺； 過(guò)大，變形強(qiáng)化效果差，不經(jīng)濟(jì)過(guò)大，變形強(qiáng)化效果差，不經(jīng)濟(jì)v 潤(rùn)滑條件潤(rùn)滑條件拉深缺陷拉深缺陷 v 拉斷拉斷 材料塑性材料塑性 模具結(jié)構(gòu)模具結(jié)構(gòu) 拉深工藝?yán)罟に噕 起皺起皺毛坯相對(duì)厚度毛坯相對(duì)厚度 模具模具 拉深系數(shù)拉深系

42、數(shù)用壓邊圈解決用壓邊圈解決 旋壓旋壓壓邊圈壓邊圈v 對(duì)于小批量的空心回轉(zhuǎn)體對(duì)于小批量的空心回轉(zhuǎn)體零件、厚板件和大型容器的零件、厚板件和大型容器的封頭，常采用旋壓成型封頭，常采用旋壓成型v 不需要復(fù)雜的沖模，變形不需要復(fù)雜的沖模，變形力較小，但生產(chǎn)率低力較小，但生產(chǎn)率低2. 彎曲彎曲 bending在板料被彎曲一定角度或曲率半徑過(guò)程中在板料被彎曲一定角度或曲率半徑過(guò)程中內(nèi)側(cè)受壓，外側(cè)受拉內(nèi)側(cè)受壓，外側(cè)受拉板料越厚，曲率半徑越小，越容易彎裂板料越厚，曲率半徑越小，越容易彎裂彎曲注意事項(xiàng)彎曲注意事項(xiàng)注意補(bǔ)償板料回彈注意補(bǔ)償板料回彈彎曲后彈性變形恢復(fù)，回彈角彎曲后彈性變形恢復(fù)，回彈角 010 為了防止彎裂為了防止彎裂v 最小彎曲半徑最小彎曲半徑 rmin=（0.251） v 彎曲時(shí)，彎取線垂直于板料的纖維方向彎曲時(shí)，彎取線垂直于板料的纖維方向3. 翻翻 邊邊f(xié)langing 翻邊是在帶孔的平坯料上用翻邊是在帶孔的平坯料上用擴(kuò)孔的方法獲得凸緣的工序擴(kuò)孔的方法獲得凸緣的工序 翻邊孔的直徑超過(guò)允許值，翻邊孔的直徑超過(guò)允許值，孔的邊緣會(huì)破裂孔的邊緣會(huì)破裂 允許值用翻邊系數(shù)衡量允許值用翻邊系數(shù)衡量K0=d0/dd0：翻邊前的內(nèi)孔尺寸翻邊前的內(nèi)孔尺寸d：翻邊后的孔徑尺寸：翻邊后的孔徑尺寸 翻遍模凸模圓角半徑為板厚的翻遍模凸模圓角半徑為板厚的49倍倍 凸