成型技術(shù)-鍛壓

第二章鍛壓

鍛壓是在外力作用下金屬材料通過塑性變形，獲得具有一定形狀、尺寸和力學性能的零件或毛坯的加工方法。《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院第二章鍛壓鍛壓加工的特點1.改善金屬的組織、提高力學性能2.材料的利用率高

3.較高的生產(chǎn)率4.毛坯或零件的精度較高《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.1鍛壓基礎一、金屬塑性變形時遵循的規(guī)律1.體積不變規(guī)律應變狀態(tài)

《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.1鍛壓基礎2.最小阻力定律如果金屬質(zhì)點有向幾個方向移動的可能時，則金屬各質(zhì)點將向阻力最小的方向移動。《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.1鍛壓基礎3.加工硬化σ=Aεn

式中：

A——與材料有關(guān)的系數(shù)，單位為MPa；n——硬化指數(shù)。《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.1鍛壓基礎二、金屬塑性和變形抗力的影響因素

1.化學成分和組織

合金元素

雜質(zhì)元素固溶體（晶粒度）

金屬化合物《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.1鍛壓基礎2.變形條件《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.1鍛壓基礎3.應力狀態(tài)

三向壓應力狀態(tài)下，材料的塑性狀態(tài)好。壓應力阻止晶間變形壓應力有利于各種損傷的愈合壓應力可抵銷不均勻塑性變形引起的應力?！恫牧铣尚渭夹g(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.1鍛壓基礎3.應力狀態(tài)

三向壓應力狀態(tài)下，材料的變形抗力大?！恫牧铣尚渭夹g(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.1鍛壓基礎4.其它因素

毛坯表面狀況：粗糙、劃痕，塑性下降。

周圍介質(zhì)：氧化性氣氛，腐蝕性介質(zhì)，塑性下降。潤滑劑：減小摩擦阻力，有利于塑性成形。

工模具：模具應有相應的圓角，減小金屬成形時的流動阻力?！恫牧铣尚渭夹g(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.1鍛壓基礎三、常用合金的鍛造性能和板料沖壓性能1.常用合金的鍛造性能

Kψ=ψ/σ

級別Kψ（%?MPa-1）鍛造性1＜0.01不能段20.01~0.3差30.31~0.8可40.81~2.0良5≥2.1優(yōu)《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.1鍛壓基礎2.板料沖壓性能《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法一、自由鍛

自由鍛：利用沖擊力或壓力，使金屬在上、下砧鐵之間，產(chǎn)生塑性變形而獲得所需形狀、尺寸以及內(nèi)部質(zhì)量鍛件的一種加工方法。

《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法1.自由鍛的基本工序鐓粗I區(qū)：難變形區(qū)II區(qū)：大變形區(qū)III區(qū)：小變形區(qū)全部鐓粗局部鐓粗《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法1.自由鍛的基本工序鐓粗失穩(wěn)彎曲雙鼓形均勻變形難變形區(qū)相遇《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法1.自由鍛的基本工序拔長《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法拔長送進量l的確定：

l>a，金屬沿寬度方向流動多

l<a，金屬沿軸向方向流動多，拔長效率高。

l<0.5h，中間部分鍛不透，軸心出現(xiàn)附加拉應力。

l一般取0.5~0.8h

壓下量Δh大，生產(chǎn)率高，但在坯料翻轉(zhuǎn)90°后高寬比不能大于2.5~3?！恫牧铣尚渭夹g(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法1、自由鍛的基本工序沖孔實心沖頭雙面沖孔時，圓柱形坯料會產(chǎn)生畸變。D0/d愈小，畸變愈嚴重。沖孔高度過大時，易將孔沖偏。D0/d應大于2.5，坯料高度應小于坯料直徑?！恫牧铣尚渭夹g(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法1.自由鍛的基本工序擴孔《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法1.自由鍛的基本工序錯移彎曲扭轉(zhuǎn)切割《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法2.自由鍛的輔助工序為使基本工序操作方便而進行的預變形工序稱為輔助工序。壓鉗口、切肩等《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法2.自由鍛的輔助工序為使基本工序操作方便而進行的預變形工序稱為輔助工序。壓鉗口、切肩等《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法3.自由鍛的修整工序用以減少鍛件表面缺陷而進行的工序。如校正、滾圓、平整等《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法二、模鍛

模鍛：使金屬坯料在模膛內(nèi)受壓產(chǎn)生塑性變形，而獲得所需形狀、尺寸以及內(nèi)部質(zhì)量鍛件的加工方法稱為模鍛?！恫牧铣尚渭夹g(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法1.錘上模鍛錘上模鍛是將上模固定在錘頭上，下模緊固在模墊上，通過隨錘頭作上下往復運動的上模，對置于下模中的金屬坯料施以直接鍛擊，來獲取鍛件的鍛造方法?！恫牧铣尚渭夹g(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法1.錘上模鍛1－錘頭2－上模3－飛邊槽4－下模5－模墊

6、7、10－緊固楔鐵8－分模面9－模膛《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法2.錘上模鍛的制坯工步拔長：減小坯料某部分的橫截面積，以增加其長度?！恫牧铣尚渭夹g(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法2.錘上模鍛的制坯工步滾擠：減小坯料某部分的橫截面積，以增大另一部分的橫截面積?！恫牧铣尚渭夹g(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法2.錘上模鍛的制坯工步

彎曲：

使坯料彎曲《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法2.錘上模鍛的制坯工步

切斷：

在上模與下模的角部組成一對刃口，用來切斷金屬?！恫牧铣尚渭夹g(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法3.錘上模鍛的模鍛工步預鍛：使坯料變形到接近于鍛件的形狀和尺寸。

終鍛：使金屬坯料最終變形到所要求的形狀與尺寸?！恫牧铣尚渭夹g(shù)基礎》同濟大學機械工程學院彎曲連桿模鍛件所用多膛鍛模1—拔長模膛2—滾擠模膛3—終鍛模膛4—預鍛模膛5—彎曲模膛《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法4、錘上模鍛的整修工步切邊與沖孔：模鍛件一般都帶有飛邊及連皮，須在壓力機上進行切除?！恫牧铣尚渭夹g(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法4.錘上模鍛的整修工步

校正、熱處理、清理、精壓

平面精壓體積精壓《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院錘上模鍛生產(chǎn)鍛件的典型結(jié)構(gòu)《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法5.胎模鍛

《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院示例《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院示例《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院示例《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院示例《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法三、沖裁1.沖裁過程a)彈性變形階段

b）塑性變形階段c）剪裂分離階段《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法三、沖裁2.沖裁件斷面特征《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法三、沖裁3.沖裁主要工藝參數(shù)間隙過大，板料翹曲加大，圓角和毛刺加大。間隙過小，沖裁力加大，模具壽命降低，出現(xiàn)二次光亮帶。

《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法三、沖裁

3.整修外緣整修內(nèi)孔整修

《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法三、沖裁

4.精密沖裁V形齒、壓力頂板、凸模的下壓力使沖裁坯料處于三向壓應力狀態(tài)，凹模不帶刃口，使沖裁處于塑性變形過程。凸模齒圈壓板壓力頂板凹模沖裁件《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法四、彎曲1.彎曲過程彈性變形—彈塑性變形—塑性變形—校正彎曲相對彎曲半徑r/t隨彎區(qū)變形程度的增大而變小?！恫牧铣尚渭夹g(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法四、彎曲2.彎曲變形區(qū)《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法五、拉深1.拉深變形過程《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法五、拉深

2.拉深變形區(qū)拉深成形件分三部分：底部——基本不變形

壁部——已變形區(qū)法蘭——變形區(qū)《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法五、拉深3.拉深缺陷《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法五、拉深4.拉深工藝參數(shù)拉深系數(shù)m=d/D——反映拉深程度。d——拉深件直徑，D——坯料直徑一般選拉深系數(shù)m=0.5~0.8《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法五、翻邊1.翻邊工藝過程變形過程：彎曲、擴孔、翻邊變形區(qū)：（

d-d0）環(huán)形區(qū)域內(nèi)應力狀態(tài)：雙向拉應力《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法五、翻邊2.翻邊工藝參數(shù)翻邊系數(shù)Kf

：Kf=d0/dd0——預制孔徑d——翻邊后孔徑

一般取Kf=0.65~0.72翻邊加工極限Kmin：與材料、模具、板料厚度、孔緣狀態(tài)等有關(guān)?！恫牧铣尚渭夹g(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法六、旋壓

1—頂桿2—毛坯3—滾輪4—模具5—加工中的毛坯《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法六、脹形與縮口

《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法七、輥軋

輥鍛斜軋橫軋《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法七、擠壓

正擠壓反擠壓《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法七、擠壓

復合擠壓徑向擠壓《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.2鍛壓方法八、拉拔

《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.3鍛壓工藝設計一、自由鍛工藝規(guī)程的制定1.繪制鍛件圖敷料

鍛件余量

鍛件公差《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.3鍛壓工藝設計一、自由鍛工藝規(guī)程的制定2.計算坯料的質(zhì)量和尺寸坯料的質(zhì)量：G坯料=G鍛件+G燒損+G料頭坯料的尺寸：鍛件名稱

計算部位鍛造比

鍛件名稱計算部位鍛造比碳鋼軸類鍛件

最大截面2.0~2.5

錘頭最大截面≥2.5

合金鋼軸類鍛件

最大截面2.5~3.0水輪機主軸

軸身≥2.5

熱軋輥

輥身2.5~3.0

水輪機立柱最大截面

≥3.0

冷軋輥輥身

3.5~5.0模塊最大截面

≥3.0

齒輪軸

最大截面

2.5~3.0

航空用大型鍛件

最大截面

6.0~8.0

《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.3鍛壓工藝設計一、自由鍛工藝規(guī)程的制定3.選擇鍛造工序

4.選擇鍛壓設備根據(jù)鍛件大小、質(zhì)量、形狀以及鍛造基本工序等因素，計算鍛壓設備的噸位。

《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.3鍛壓工藝設計一、自由鍛工藝規(guī)程的制定5.確定鍛造溫度范圍

6.填寫工藝卡

《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院鍛件名稱

半軸圖例坯料質(zhì)量25kg

坯料尺寸

φ130×240

材料

18CrMnTi《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院火次工序

圖例

1鍛出頭部

拔長

拔長及修整臺階

拔長并留出臺階

鍛出凹檔及拔長端部并修整

《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.3鍛壓工藝設計二、錘上模鍛工藝規(guī)程的制定1.繪制鍛件圖分模面上上下模膛的輪廓相同?！恫牧铣尚渭夹g(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.3鍛壓工藝設計1.繪制鍛件圖（1）選擇分模面分模面盡可能采用直線分模?！恫牧铣尚渭夹g(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.3鍛壓工藝設計1.繪制鍛件圖（1）選擇分模面頭部尺寸較大的鍛件，分模面的選擇應保證鍛件能全部沖滿模膛。《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.3鍛壓工藝設計1.繪制鍛件圖（1）選擇分模面考慮流線要求《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.3鍛壓工藝設計1.繪制鍛件圖（2）確定加工余量和鍛造公差《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.3鍛壓工藝設計1.繪制鍛件圖（3）確定沖孔連皮s=0.45(d-0.25h-5)0.5+0.6h0.5《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.3鍛壓工藝設計1.繪制鍛件圖

（4）確定模鍛斜度與圓角半徑《材料成形技術(shù)基礎》同濟大學機械工程學院§2.3鍛壓工藝設計二、錘上模鍛工藝規(guī)程的制定2.計算毛坯質(zhì)量和尺寸

m坯=m鍛+m飛+m燒

毛坯直徑：D坯=1