機械制造基礎知識第三章鍛壓

機械制造基礎知識第三章鍛壓第3章鍛

壓

教學提示：鍛壓是利用外力使金屬坯料產生塑性變形，獲得所需尺寸、形狀及性能的毛坯或零件的加工方法。鍛壓是鍛造和沖壓的總稱，它是金屬壓力加工的主要方式，也是機械制造中毛坯生產的主要方法之一。教學目標：了解金屬鍛壓的特點、分類及應用，理解金屬塑性變形的有關理論基礎，初步掌握自由鍛、模鍛和板料沖壓的基本工序、特點及應用。3.1鍛

造

鍛造是毛坯成形的重要手段，尤其在工作條件復雜、力學性能要求高的重要結構零件的制造中，具有重要的地位。鍛造是使加熱好的金屬坯料，在外力的作用下，發(fā)生塑性變形，通過控制金屬的流動，使其成形為所需形狀、尺寸和組織的方法。根據(jù)變形時金屬流動的特點不同，可以分為自由鍛和模鍛兩大類。使用模具在自由鍛設備上對金屬材料進行成型的加工方法，稱為胎模鍛。在實際生產中，通常把胎模鍛劃歸自由鍛的范疇。

3.1.1自由鍛與胎模鍛3.1.2模鍛3.2沖

壓

板料沖壓是金屬塑性加工的基本方法之—，它是通過裝在壓力機上的模具對板料施壓使之產生分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件或毛坯的加工方法。

3.2.1沖壓設備3.2.2沖模結構與沖壓基本工序3.2.3項目案例精解板料沖壓與其他加工方法相比具有以下特點板料沖壓所用原材料必須有足夠的塑性沖壓件尺寸精度高，表面光潔，質量穩(wěn)定，互換性好可加工形狀復雜的薄壁零件生產效率高，操作簡便，成本低，工藝過程易實現(xiàn)機械化和自動化。可利用塑性變形的加工硬化提高零件的力學性能但沖壓模具結構復雜，加工精度要求高，制造費用大，只適合大批量生產。沖壓設備沖壓所用的設備種類有多種，主要設備有剪床和沖床。1.剪床剪床是下料用的基本設備，它是將板料切成一定寬度的條料或塊料，以供給沖壓所用。2.沖床沖床是進行沖壓加工的基本設備，它可完成除剪切外的絕大多數(shù)沖壓基本工序。沖床按其結構可分為單柱式和雙柱式、開式和閉式等；按滑塊的驅動方式分為液壓驅動和機械驅動兩類。機械式?jīng)_床的工作機構主要由滑塊驅動機構（如曲柄、偏心齒輪、凸輪等）、連桿和滑塊組成。如圖4-44所示，為開式雙柱式?jīng)_床的外形和傳動簡圖。

3.22沖模結構與沖壓基本工序凸模和凹模導套和導柱導料板和擋料銷卸料板2沖壓基本工序沖裁沖裁是使坯料沿封閉輪廓分離的工序。包括落料和沖孔拉伸拉伸是利用模具沖壓坯料，使平板沖裁坯料變形成開口空心零件的工序，也稱拉延。

彎曲

彎曲是利用模具或其他工具將坯料一部分相對于另一部分彎曲成一定角度和圓弧的變形工序。成型成型是使板料毛坯或制件產生局部拉伸或壓縮變形來改變其形狀的沖壓工藝。翻邊是將內孔或外緣翻成豎直邊沿的沖壓工序脹形脹形是利用局部變形使半成品部分內徑脹大的沖壓成型工藝。起伏是利用局部變形使坯料壓制出各種形狀的凸起或凹陷的沖壓工藝。3.3拓

展

訓

練

3.3.1法蘭零件的錘上自由鍛造工藝

(a)法蘭零件圖 (b)法蘭鍛件圖

設計鍛件圖

計算鍛件重量、確定坯料質量和尺寸確定鍛造工藝方案

工序尺寸的確定鍛造設備和工具的選擇確定鍛后冷卻和熱處理確定工時定額填寫工藝卡片3.4實踐中常見問題解析3.4.1材料加熱缺陷及其防止措施3.4.2自由鍛件的缺陷及其產生原因3.4.3模鍛件的缺陷及其產生原因3.4.4常見沖壓件廢品和缺陷的主要形式及產生的原因3.4.1材料加熱缺陷及其防止措施

坯料加熱時易產生的缺陷及防止方法過熱過熱是指金屬坯料的加熱溫度過高，或在規(guī)定的鍛造與熱處理溫度范圍內停留時間太長，或由于熱效應使溫升過高而引起的晶粒粗大現(xiàn)象。

過燒。加熱溫度超過始鍛溫度過多到接近金屬的熔化溫度，晶粒邊界氧化及融合，使晶粒之間失去連結力，一經(jīng)鍛打便碎裂。裂紋在加熱截面尺寸大的大鋼錠和導熱性差的高合金鋼和高溫合金坯料時，如果低溫階段加熱速度過快，則坯料因內外溫差較大而產生很大的熱應力。加之此時坯料由于溫度低而塑性較差，若熱應力的數(shù)值超過坯料的強度極限，就會產生由中心向四周呈輻射狀的加熱裂紋，使整個斷面裂開。脫碳脫碳是指金屬在高溫下表層的碳被氧化，使得表層的含碳量較內部有明顯降低的現(xiàn)象。脫碳層的深度與鋼的成分、爐氣的成分、溫度和在此溫度下的保溫時間有關。采用氧化性氣氛加熱易發(fā)生脫碳，高碳鋼易脫碳，含硅量多的鋼也易脫碳。脫碳使零件的強度和疲勞性能下降，磨損抗力減弱。

自由鍛件鍛造缺陷及其產生的原因歸納分析如下。

(1)橫向裂紋。通常可見橫向裂紋有表面橫向裂紋和內部橫向裂紋兩種缺陷形式，表面橫向裂紋是由于原材料質量不好或拔長時進錘量過大造成；內部橫向裂紋產生的原因主要是加熱速度過快或拔長時進錘量太小。

(2)縱向裂紋。同樣也町分為表面縱向裂紋和內部縱向裂紋，表面縱向裂紋主要是由于原材料質量不好或倒棱時壓下量過大自由鍛件鍛造缺陷及其產生的原因歸納分析如下。造成的：內部縱向裂紋產生的原因一般是對鋼錠拔長或二次縮孔切頭不足或加熱速度快，內外溫差大造成：也可由于變形量過大或對低塑性材料進錘量過大以及同一部位反復翻轉拔長所致。

(3)表面龜裂。始鍛溫度過高造成。

(4)局部粗晶。主要是由于加熱溫度高或變形不均勻；以及局部變形程度（鍛比）太小等原因造成。

自由鍛件鍛造缺陷及其產生的原因歸納分析如下。

(5)表面折疊。由平砧圓角過小或進錘量小于壓下量等原因產生。

(6)中心偏移。由于加熱溫度不均或操作壓下量不均所造成。

(7)力學性能不能滿足要求。主要是煉鋼配方不符含質量要求或熱處理不適當所造成的強度指標不合格，以及由于冶煉雜質太多或鍛比不夠所造成的橫向力學性能不合格等缺陷。模鍛件的缺陷及其產生的原因分析

(1)鍛件表面有局部凹坑。由于加熱時間太長或粘上爐底熔渣、坯料在模槽中成形時氧化應未清除干凈等原因所造成。

(2)鍛件形狀不完整主要原因如下：

①原材料尺寸偏?。?/p>

②加熱時間太長，火耗太大；

③加熱溫度過低，金屬流動性差，模槽內的潤滑劑未吹掉；

④設備噸位不足，錘擊力太?。?/p>

⑤錘擊輕重掌握不當；

⑥制坯模槽設計不當或飛邊槽阻力小：

⑦終鍛模槽磨損嚴重：

⑧鍛件從模槽中取山不慎碰塌。

(3)鍛不足。鍛件高度超差缺陷形成的主要原因包括：原毛坯質量超差、加熱溫度偏低、錘擊力不足、制坯模槽設計不當或飛邊槽阻力太大。

(4)尺寸不足。表現(xiàn)為鍛件尺寸偏差小于負公差，產牛的原因包括：終鍛溫度過高或設計鍛模模槽時考慮收縮率不足、終鍛模槽變形、切邊模安裝欠妥，鍛件局部被切。

(5)鍛件上下部分發(fā)生錯移主要原因如下：

①鍛錘導軌間隙太大；

②上下模調整不當或鍛模檢驗角有誤差；

③鍛模緊固部分磨損或錘擊時錯位；

④鍛模中心與相對位置不當；

⑤導鎖設計欠妥。

(6)鍛件局部被壓傷。

①坯料未放正或錘擊中跳出模槽連擊壓壞；

②設備有故障，單擊時發(fā)生連擊動作。

(7)翹曲。表現(xiàn)為鍛件中心線與分模面有彎曲偏籌。

①鍛件從模槽中撬起時變形；

②鍛件在切邊時變形。

(8)鍛件分模面處有殘余毛刺主要原因如下：

①切邊模與終鍛模槽尺寸不相符合；

②切邊模磨損或鍛件放置不正。

(9)鍛件軸向有細小裂紋。鋼錠皮下氣泡被軋長，在模鍛和酸洗后呈現(xiàn)細小的長裂紋。

(10)夾渣。耐火材料等雜質熔入鋼液，澆注時流入鋼錠中間形成夾渣。

(11)夾層。即坯料表面有裂縫，主要原因如下：

①坯料在模槽中位置不對；

②操作不當；

③鍛模設計不合理；

④操作時變形程度大，產生毛刺后不填將毛刺壓入鍛件中。常見沖壓件廢品和缺陷的主要形式及產生的原因

1．沖裁件(1)毛刺太大。產生的主要原因如下：①凸?；虬寄５娜锌谧冣g；②凸模和凹模間的間隙值大于或小于相應材料的正常間隙值。(2)形狀不正確。產生的主要原因如下：①定位銷安裝不正確；②所用材料太寬或太窄；⑨條料發(fā)生彎曲。常見沖壓件廢品和缺陷的主要形式及產生的原因2．彎曲件(1)尺寸不合格。由模具設計與制造時角度補償不足造成。(2)表面壓傷。一般為所用材料太軟造成。(3)裂紋。產生裂紋的原因很多，歸納如下：①彎曲半徑太?。虎诎辶侠w維方向與彎曲時的拉伸方向垂直③板料受彎外側面有毛刺。常見沖壓件廢品和缺陷的主要形式及產生的原因(4)彎曲區(qū)變薄。一般為彎曲半徑太小所造成。3．拉伸件(1)局部變薄太大和斷裂。產生原因歸納如下：①拉深系數(shù)太??；②凹模洞口圓角半徑太小或不光滑；③凸凹模間隙太小或凸凹模不同心造成其間隙不均；常見沖壓件廢品和缺陷的主要形式及產生的原因④壓邊力太大或不均勻；⑤材料本身帶有缺陷。(2)起皺。產生原因歸納如下：①壓邊力太小或不均勻；②壓邊圈平面與凹模端而不平行；③板料厚度不均。(3)表面劃傷。產生表面劃傷的原因較多，歸納如下：①沖?；蚬ぜ砻娌桓蓛?；②沖模工作表面不光滑；③潤滑劑不