機(jī)械制造基礎(chǔ) 課件 第3章 鍛壓

1第3章鍛壓金屬塑性變形基礎(chǔ)自由鍛造模型鍛造板料沖壓本章主要內(nèi)容：一、什么是鍛壓成型

金屬坯料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形，獲得具有一定形狀、尺寸和力學(xué)性能的毛坯或零件的成型方法。鍛壓鍛造沖壓自由鍛造，簡(jiǎn)稱(chēng)自由鍛模型鍛造，簡(jiǎn)稱(chēng)模鍛板料沖壓（鈑金加工）3.1概述二、分類(lèi)3三、鍛壓成型的主要特點(diǎn)及應(yīng)用1.提高金屬的力學(xué)性能晶粒細(xì)化，組織致密；氣孔等鑄造缺陷被壓合；使纖維組織合理分布。2.節(jié)約材料，減少切削加工工時(shí)力學(xué)性能高，承載能力提高；與切削加工相比，減少零件制造中的金屬消耗。3.模鍛生產(chǎn)率高，適應(yīng)性強(qiáng)4.缺點(diǎn)：不能生產(chǎn)外形尤其是內(nèi)腔復(fù)雜的毛坯或零件。應(yīng)用：主要用于軸類(lèi)、連桿、齒輪、炮筒、槍管、吊鉤、飛機(jī)和汽車(chē)零件等力學(xué)性能要求高的重要零件。3.2金屬的塑性變形一、金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)1.塑性變形：材料在外力作用下產(chǎn)生而外力去除后不能恢復(fù)的那部分殘留變形。2.塑性加工（壓力加工）：利用塑性變形使材料成型的加工方法的統(tǒng)稱(chēng)。3.分類(lèi)：冷變形和熱變形加工。4.目的：（1）改善金屬的組織和性能；（2）獲得所需尺寸、形狀的產(chǎn)品。

5.生產(chǎn)實(shí)例：鍛造、沖壓、擠壓、拉拔等。鍛造連桿高強(qiáng)度螺栓（一）單晶體金屬的塑性變形滑移：指晶體的一部分沿一定的晶面和晶向相對(duì)于另一部分發(fā)生滑動(dòng)位移的現(xiàn)象?；频慕Y(jié)果是在晶體表面形成臺(tái)階。主要形式—滑移一、金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)6機(jī)理：晶體中位錯(cuò)的存在降低了晶體的變形抗力。在外力作用下，通過(guò)位錯(cuò)的傳遞，晶體發(fā)生滑移，從而實(shí)現(xiàn)金屬的塑性變形。實(shí)質(zhì)：是通過(guò)位錯(cuò)的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

位錯(cuò)的存在使晶體滑移所需要的切應(yīng)力大大降低。7（二）實(shí)際金屬的塑性變形—多晶體位錯(cuò)塞積示意圖1.晶界的影響：當(dāng)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)到晶界附近時(shí)，受到晶界的阻礙而堆積起來(lái)，稱(chēng)為位錯(cuò)的塞積；要使變形繼續(xù)進(jìn)行，則必須增加外力，從而使金屬的塑性變形抗力提高。2.晶粒位向的影響：由于相鄰晶粒位向不同，當(dāng)一個(gè)晶粒發(fā)生塑性變形時(shí)，為保持變形的連續(xù)性，周?chē)木ЯＲ詮椥宰冃蝸?lái)與之協(xié)調(diào)，增加了晶粒的塑性變形阻力。由于晶粒間的相互約束，使多晶體金屬的塑性變形抗力提高。

83.多晶體的塑性變形過(guò)程

在外力作用下，變形首先發(fā)生在有利滑移的晶粒內(nèi)，處于不利滑移的晶粒逐漸向有利方向轉(zhuǎn)動(dòng)，互相協(xié)調(diào)，由少量晶粒的變形擴(kuò)大到大量晶粒的變形，從而實(shí)現(xiàn)宏觀塑性變形。可見(jiàn)，實(shí)際金屬發(fā)生塑性變形時(shí)變形方式＝滑移＋晶粒的轉(zhuǎn)動(dòng)影響因素＝晶粒位向＋晶界（二）實(shí)際金屬的塑性變形—多晶體變形抗力增大產(chǎn)生細(xì)晶強(qiáng)化二、塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響1.加工硬化現(xiàn)象冷變形金屬隨變形度↑，強(qiáng)度、硬度↑，

塑性、韌性↓2.加工硬化產(chǎn)生原因

使晶粒破碎，晶格扭曲，造成晶格畸變，位錯(cuò)密度↑↑，產(chǎn)生位錯(cuò)纏結(jié)，位錯(cuò)移動(dòng)阻力↑↑，使變形抗力↑↑

。3.加工硬化的利弊及應(yīng)用是不能熱處理強(qiáng)化金屬材料的重要強(qiáng)化手段，如防銹鋁合金可提高構(gòu)件在使用過(guò)程中的安全性塑性↓

變形抗力↑使進(jìn)一步加工變得困難，如冷拉鋼絲加工硬化現(xiàn)象，可采用再結(jié)晶退火消除！（一）加工硬化10（二）回復(fù)和再結(jié)晶—1.回復(fù)在加熱溫度不高時(shí)，冷變形金屬原子擴(kuò)散，殘余內(nèi)應(yīng)力↓↓，強(qiáng)度硬度、塑性韌性基本不變。

應(yīng)用：去應(yīng)力退火。目的是消除殘余應(yīng)力。冷變形金屬的軟化過(guò)程2.再結(jié)晶加熱溫度較高時(shí)，金屬原子擴(kuò)散能力↑↑，形成新的無(wú)畸變等軸晶，晶格結(jié)構(gòu)不變，加工硬化消除強(qiáng)度和硬度降低↓，塑性韌性提高↑

應(yīng)用：再結(jié)晶退火。目的是消除加工硬化

加熱溫度為（T再＋100℃～200℃）11（三）冷變形和熱變形T再冷變形熱變形以下以上1.劃分：2.區(qū)別：

①冷變形過(guò)程中產(chǎn)生加工硬化，變形抗力↑，Ra值較低

應(yīng)用：金屬材料通過(guò)冷軋、冷拔、等進(jìn)行強(qiáng)化。

②熱變形沒(méi)有加工硬化，金屬塑性↑變形抗力↓變形量↑

應(yīng)用：金屬材料的鍛造加工

影響：組織細(xì)密，成分均勻；消除氣孔、縮松等鑄造缺陷；形成纖維組織—鍛造流線(xiàn)。

相同材料，鍛件的力學(xué)性能比鑄件的高12加熱溫度對(duì)冷變形金屬組織和性能的影響（四）纖維組織—鍛造流線(xiàn)1.定義

鑄錠內(nèi)部存在的非金屬夾雜物，在軋制或鍛造過(guò)程中，隨著晶粒的變形方向而被拉長(zhǎng)呈纖維分布；在再結(jié)晶時(shí)，變形的晶?；謴?fù)為細(xì)小等軸晶，而夾雜物依然沿被拉長(zhǎng)的方向保留下來(lái)，稱(chēng)為纖維組織，其宏觀痕跡即流線(xiàn)，故又稱(chēng)為鍛造流線(xiàn)。熱變形流線(xiàn)吊鉤中的鍛造流線(xiàn)14

使金屬的力學(xué)性能具有各向異性。平行于纖維組織方向，塑性、韌性好；垂直于纖維組織方向，塑性、韌性差；熱處理不能消除纖維組織，只能通過(guò)鍛造加工來(lái)改變。例如：高速鋼的反復(fù)鍛造加工，目的是消除粗大碳化物。（四）纖維組織—鍛造流線(xiàn)2.影響

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在設(shè)計(jì)和制造零件時(shí)，要利用纖維組織的合理分布，使流線(xiàn)方向與零件的輪廓線(xiàn)相符合，提高零件的力學(xué)性能和使用壽命。（四）纖維組織—鍛造流線(xiàn)3.應(yīng)用例如：熱軋成型齒輪，鍛造曲軸，流線(xiàn)方向與輪廓一致，壽命提高。棒料切削厚板切削圓鋼鐓粗后切削精鍛成型鍛造曲軸三、金屬的可鍛性及其影響因素（一）可鍛性及衡量指標(biāo)1.定義金屬在鍛壓成型時(shí)，獲得優(yōu)質(zhì)鍛件的難易程度。2.衡量指標(biāo)

①塑性：材料的塑性越好可鍛性越好

②變形抗力：材料的變形抗力越小可鍛性越好（二）影響因素

主要有：化學(xué)成分、金相組織、變形溫度、

變形速度、應(yīng)力狀態(tài)等。171.化學(xué)成分和金相組織（2）金相組織、結(jié)構(gòu)

純金屬和單相固溶體組織塑性好，具有良好的可鍛性。例如：紫銅比黃銅可鍛性好；鋼在鍛造時(shí)，一般加熱到高溫，獲得單相奧氏體組織；面心立方結(jié)構(gòu)金屬塑性好，比密排六方結(jié)構(gòu)的可鍛性好。（1）化學(xué)成分

wCMe%材料的可鍛性越好例如：低碳鋼比高碳鋼的可鍛性好；碳素鋼比合金鋼的可鍛性好。182.變形溫度

T變?cè)礁卟牧系目慑懶栽胶茫ㄓ行Т胧┕剩哄懺斐Ｔ诟邷叵逻M(jìn)行，但溫度不能過(guò)高。（1）鋼件鍛造加熱常見(jiàn)缺陷氧化：金屬元素與爐氣中氧反應(yīng)產(chǎn)生氧化皮。危害：合金元素?zé)龘p，鍛模磨損加劇，鍛件質(zhì)量脫碳：鋼件表層中碳被爐氣中O2和CO2氧化危害：工件表層wC，強(qiáng)度、硬度、耐磨性過(guò)熱：加熱溫度過(guò)高或高溫停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成晶粒粗大

危害：鋼件的強(qiáng)度、塑性、沖擊韌性。再次熱處理補(bǔ)救。過(guò)燒：加熱溫度接近固相線(xiàn)并停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，奧氏體晶界氧化甚至局部熔化。一旦產(chǎn)生，只能報(bào)費(fèi)。19確定：根據(jù)合金狀態(tài)圖。原則：

①始鍛溫度，在不出現(xiàn)過(guò)熱和過(guò)燒前提下，盡量提高始鍛溫度。碳鋼的始鍛溫度應(yīng)低于固相線(xiàn)2000C。

②終鍛溫度：停止鍛造的溫度。終鍛溫度太高，停鍛后晶粒會(huì)重新長(zhǎng)大，降低鍛件力學(xué)性能；太低，再結(jié)晶較困難，冷變形強(qiáng)化現(xiàn)象嚴(yán)重，變形抗力太大，甚至產(chǎn)生鍛造裂紋，也易損壞設(shè)備和工具。碳鋼在800℃以上。（2）鍛造溫度始鍛溫度終鍛溫度鍛造加工203.變形速度

指金屬在鍛壓加工過(guò)程中，單位時(shí)間內(nèi)的相對(duì)變形量。（2）變形過(guò)程中的熱效應(yīng)。

變形過(guò)程中，部分塑性變形轉(zhuǎn)化為熱能，使鍛件的溫度升高的現(xiàn)象，使金屬的塑性提高，變形抗力降低，可鍛性變好。

當(dāng)v＞vc時(shí)，熱效應(yīng)起主要作用；

v↑塑性↑變形抗力↓可鍛性↑。

影響：（1）加工硬化被再結(jié)晶消除的程度。

當(dāng)v＜vc時(shí)，再結(jié)晶速度起主要作用；v↓塑性↑變形抗力↓可鍛性↑

對(duì)再結(jié)晶溫度高，再結(jié)晶速度緩慢的合金鋼，不宜在鍛錘上鍛打，應(yīng)在變形速度低的壓力機(jī)上鍛造，以利于加工硬化的消除。21變形區(qū)，壓應(yīng)力的數(shù)量愈多，塑性愈好，變形抗力增大；拉應(yīng)力的數(shù)量愈多，變形抗力小，但裂紋易擴(kuò)展，塑性差。拉拔成型時(shí)，二向受壓，一向受拉，適于塑性好的材料。擠壓成型時(shí)，三向受壓應(yīng)力，適于塑性較差的材料。4.應(yīng)力狀態(tài)擠壓成型時(shí)應(yīng)力狀態(tài)拉拔成型時(shí)應(yīng)力狀態(tài)定義：

利用砥鐵和一些簡(jiǎn)單工具，使被加熱的金屬坯料變形，獲得一定尺寸、形狀、性能鍛件的成型方法，簡(jiǎn)稱(chēng)自由鍛。特點(diǎn)：鍛造比大，對(duì)鍛件組織和性能有較大改善；工具簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)，成本低；靈活性大，但鍛件表面質(zhì)量差，生產(chǎn)率低。應(yīng)用：適于單件、小批、大鍛件的生產(chǎn)。例如：水輪機(jī)主軸、曲軸、連桿等。3.3自由鍛造鍛錘壓力機(jī)落下部分總重量=活塞+錘頭+錘桿滑塊運(yùn)動(dòng)到下始點(diǎn)時(shí)所產(chǎn)生的最大壓力鍛錘噸位=壓力機(jī)噸位=水壓機(jī)油壓機(jī)使金屬在靜壓力下變形，變形速度低?？諝忮N：蒸汽—空氣錘：65~1000Kg630Kg~5t金屬在鍛錘沖擊力下變形應(yīng)用：鍛錘適于小型、中型鍛件；壓力機(jī)適于大鋼錠、大鍛件和可鍛性差的合金鋼。一、自由鍛設(shè)備基本工序：

以改變坯料的形狀為主，同時(shí)改善鍛件的力學(xué)性能的工序。二、自由鍛基本工序鐓粗拔長(zhǎng)沖孔彎曲切割扭轉(zhuǎn)錯(cuò)移鍛接等最常用的3個(gè)基本工序25形成雙鼓形，不能鍛透單鼓形（表層金屬塑性流動(dòng)受限制）1.鐓粗H完全鐓粗局部鐓粗

S使坯料的高度減小而截面增大的工序稱(chēng)為鐓粗。261.鐓粗應(yīng)用：①是圓餅類(lèi)、盤(pán)套類(lèi)鍛件的主要工序；

②對(duì)高合金鋼鍛件，可增加鍛造比，使變形均勻，提高鍛件綜合力學(xué)性能。例如：鑄態(tài)高速鋼制作刀具時(shí)，進(jìn)行三鐓三拔；

Cr12MoV鋼制作冷作模具時(shí)的反復(fù)鍛造加工。結(jié)構(gòu)工藝性：

鐓粗不能成型帶加強(qiáng)筋圓餅類(lèi)自由鍛件，如圖?！痢?72.拔長(zhǎng)

，SL

使坯料橫截面縮小而長(zhǎng)度增加的工序。應(yīng)用：是軸桿類(lèi)、筒類(lèi)鍛件的主要工序。例：（1）曲軸坯拔長(zhǎng)拔長(zhǎng)另一端摔圓下料切肩拔長(zhǎng)一端摔圓坯料鐓粗沖孔芯軸拔長(zhǎng)鍛件（2）筒形件的鍛造工序28拔長(zhǎng)鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性不能加工錐形軸和相貫線(xiàn)為空間曲線(xiàn)的連桿結(jié)構(gòu)?！痢獭痢?93.沖孔利用沖子在坯料上沖出通孔或盲孔的工序。應(yīng)用：各種帶孔、空心鍛件，如齒輪坯、圓筒等。實(shí)心沖子沖孔，最常用空心沖子，用于鋼錠、孔徑>400mm大鍛件漏盤(pán)沖孔，用于板料三種方法：三、自由鍛工藝規(guī)程的制定（一）鍛件圖的繪制鍛件圖是計(jì)算坯料、確定變形工藝、設(shè)計(jì)工具和檢驗(yàn)鍛件的依據(jù)。零件圖加工余量鍛造公差余塊鍛件圖鍛件的最小尺寸大于零件的名義尺寸鍛造公差

=（1/3~1/4）余量31余塊－敷料：

為簡(jiǎn)化鍛件和鍛造工藝，在鍛件上某些部位附加的大于加工余量的那部分金屬。1-余塊（紫紅）2-加工余量32（二）坯料重量和尺寸的計(jì)算m坯料

=m鍛件+m料頭+m芯料+m燒損原則：鍛造前后坯料體積不變。1.坯料重量計(jì)算

m坯料

=V坯料×ρ坯料2.尺寸的計(jì)算

坯料尺寸取決于工藝過(guò)程中第一道工序的性質(zhì)。例如：第一道工序?yàn)殓叴郑瑒t坯料的高徑比應(yīng)在1.25～2.5之間；第一道工序?yàn)榘伍L(zhǎng)，則按鍛件的最大截面積和鍛造比等考慮。33（三）鍛造工序的選擇軸、桿類(lèi)零件：鐓粗、拔長(zhǎng)盤(pán)類(lèi)、環(huán)類(lèi)零件：鐓粗（拔長(zhǎng)及鐓粗）、沖孔（芯軸上擴(kuò)孔）筒類(lèi)零件：鐓粗、沖孔、在芯軸上拔長(zhǎng)根據(jù)鍛件的形狀、鍛件的工序和生產(chǎn)條件確定。例如：3.4模型鍛造

模型鍛造簡(jiǎn)稱(chēng)模鍛，是利用模具使坯料變形，充滿(mǎn)模具模膛，獲得鍛件的鍛造方法。特點(diǎn)：1）纖維分布合理，模鍛件性能好；2）鍛件的尺寸精度，表面質(zhì)量高；3）材料利用率高，節(jié)省金屬，生產(chǎn)率高；4）可鍛造形狀較復(fù)雜的零件；5）鍛模加工復(fù)雜，成本高；6）鍛件不能任意大，一般不得超過(guò)150kg。

只適于中、小型鍛件的批量生產(chǎn)。35一、錘上模鍛（一）設(shè)備：在模鍛錘上模鍛，設(shè)備為蒸汽—空氣模鍛錘。模鍛錘的噸位：以錘頭落下部分的質(zhì)量標(biāo)定，主要根據(jù)模鍛件的質(zhì)量大小選用。優(yōu)點(diǎn)：打擊速度快（6～8m/s），行程不固定，可以根據(jù)需要按輕、重、快、慢錘擊鍛件；可在一個(gè)鍛模的不同模膛內(nèi)實(shí)現(xiàn)鐓粗、拔長(zhǎng)、滾壓、彎曲、預(yù)鍛、終鍛等工步。缺點(diǎn)：震動(dòng)大，無(wú)頂出鍛件裝置，不適于高精度鍛件和某些桿類(lèi)鍛件的模鍛。36（二）錘上模鍛分類(lèi)和鍛模分類(lèi)開(kāi)式模鍛：四周有飛邊槽，工藝簡(jiǎn)單，應(yīng)用最廣。閉式模鍛：無(wú)飛邊槽，鍛件精度較低，生產(chǎn)中少用。開(kāi)式模鍛單膛模鍛：用于形狀簡(jiǎn)單鍛件多膛模鍛：用于形狀復(fù)雜鍛件制坯模膛預(yù)鍛模膛終鍛模膛切斷模膛開(kāi)式模鍛模膛：形成鍛件基本形狀和尺寸的空腔。飛邊槽：增加金屬流動(dòng)的阻力，迫使金屬充滿(mǎn)模膛，緩沖并調(diào)節(jié)金屬量。1.制坯模膛

用于復(fù)雜鍛件的預(yù)先制坯，先將簡(jiǎn)單截面的坯料制成近似鍛件形狀的異型坯，再預(yù)鍛和終鍛。制坯模膛拔長(zhǎng)模膛：坯料橫截面大>鍛件最大橫截面時(shí)滾壓模膛：坯料橫截面<鍛件最大橫截面時(shí)彎曲模膛：鍛件軸線(xiàn)為曲線(xiàn)時(shí)切斷模膛、成型模膛等拔長(zhǎng)模膛：減少坯料某部分橫截面積，增加該部分長(zhǎng)度。滾壓模鏜：減小坯料某一部分的橫截面積，以增加另一部分的橫截面積。382.預(yù)鍛模膛

用于形狀復(fù)雜的鍛件，使坯料變形到接近于鍛件的尺寸，以保證終鍛成型飽滿(mǎn)，減少終鍛模膛磨損。特點(diǎn)：預(yù)鍛模膛的容積比終鍛模膛略大或近似相等，可使終鍛時(shí)形成以鐓粗為主的變形，有利于充型。沒(méi)有飛邊槽。對(duì)批量不大或形狀簡(jiǎn)單的鍛件，可不設(shè)預(yù)鍛模膛以減小模具成本。393.終鍛模膛使坯料變形到鍛件所要求的形狀和尺寸，最終成型。

上模充型效果比下模好得多，應(yīng)把鍛件的復(fù)雜部分盡量設(shè)在上模。（1）模鍛過(guò)程

鐓粗→坯料徑向增大→流入飛邊槽→增大變形阻力→上、下模打靠→鍛件鍛足。（2）飛邊槽結(jié)構(gòu)橋部：緩沖，并增加金屬流動(dòng)阻力倉(cāng)部：容納多余金屬4.舉例彎曲連桿的模鍛41（三）模鍛工藝規(guī)程的制定1.繪制鍛件圖（1）分模面的選擇①應(yīng)選在鍛件的最大截面處；②應(yīng)使模膛淺而對(duì)稱(chēng)，鍛件易取出；③應(yīng)使鍛件上所加敷料最少，節(jié)省材料；④分模面最好是平直面。問(wèn)題：模鍛分模面的選擇與砂型鑄造分模面的選擇有何異同？42模鍛件分模面的選擇比較圖43（2）加工余量、公差和余塊加工余量：1~4mm公差：0.3~3mm（3）模鍛斜度外壁斜度：5~70內(nèi)壁斜度：7~120（4）圓角半徑外圓角：r=1.5~12mm內(nèi)圓角：R=（2~3）r（5）沖孔連皮。模鍛后再?zèng)_孔，沖掉連皮。44齒輪坯模鍛件圖（四）模鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性（教材）45二、胎模鍛

在自由鍛設(shè)備上，利用活動(dòng)模具（胎模）生產(chǎn)模鍛件的方法。1.胎模種類(lèi)：按結(jié)構(gòu)分為扣模套筒模合模463.胎模鍛的應(yīng)用

沒(méi)有模鍛設(shè)備的中、小型鍛件的批量生產(chǎn)。2.胎模鍛的特點(diǎn)與自由鍛相比，生產(chǎn)率和鍛件精度較高，表面質(zhì)量好，節(jié)約金屬材料。與模鍛相比，節(jié)約了設(shè)備投資，簡(jiǎn)化了模具制造。但生產(chǎn)率和鍛件質(zhì)量比模鍛低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全性差，模具壽命低。47三、摩擦壓力機(jī)上模鍛

是將飛輪旋轉(zhuǎn)所積蓄的能量轉(zhuǎn)化成金屬的變形能進(jìn)行鍛造的，屬鍛錘類(lèi)鍛壓設(shè)備。圖示：48三、摩擦壓力機(jī)上模鍛

1.特點(diǎn)滑塊運(yùn)動(dòng)速度較低，再結(jié)晶較充分，適于鍛造低塑性合金鋼和有色金屬（如銅合金）；滑塊回程延時(shí)，有利于精密模鍛；摩擦壓力機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)低，適應(yīng)性強(qiáng)，但生產(chǎn)率低。2.應(yīng)用

小型鍛件的中、小批量生產(chǎn)，也可用于精密模鍛。49四、曲柄壓力機(jī)上模鍛

曲柄壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)與傳動(dòng)原理如圖所示，噸位一般為200～1200kN；50曲柄壓力機(jī)上模鍛特點(diǎn)

與錘上模鍛相比：（1）坯料的變形速度較低，可鍛造較低塑性合金；（2）鍛造時(shí)滑塊的行程固定不變，每個(gè)變形工步在一次行程中即可完成，生產(chǎn)率高；（3）多采用多模膛模鍛，以便坯料氧化皮的去除和充滿(mǎn)模膛。（4）滑塊運(yùn)動(dòng)精度高，并有鍛件頂出裝置，使模鍛斜度、加工余量、鍛造公差減小，鍛件精度高；（5）鍛造力近于靜壓力，震動(dòng)和噪聲較小，勞動(dòng)條件改善；（6）滑塊行程和壓力不能在鍛造過(guò)程中調(diào)整，因此不能進(jìn)行拔長(zhǎng)、滾壓等制坯；（7）設(shè)備費(fèi)用高，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。坯料變形過(guò)程模膛(a)制坯;(b)預(yù)鍛;(c)終鍛;(d)切邊和沖孔.舉例—曲柄壓力機(jī)上模鍛齒輪坯工步52五、平鍛機(jī)上模鍛

平鍛機(jī)相當(dāng)于臥式曲柄壓力機(jī)，但鍛造壓力是沿水平方向施加于坯料。53平鍛機(jī)模鍛的特點(diǎn)（1）有兩個(gè)相互垂直的分模面，最適于鍛造兩個(gè)方向有凹擋、凹孔等其它方法以鍛出的鍛件。（2）棒料水平放置，長(zhǎng)度幾乎不受限制，適合于長(zhǎng)桿類(lèi)鍛件，也便于用長(zhǎng)棒料逐個(gè)連續(xù)鍛造。（3）平鍛件的斜度小，余量、余塊少，沖孔不留連皮，與零件形狀十分接近，節(jié)省材料。（4）自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)率高，每小時(shí)可鍛400～900件。（5）平鍛機(jī)造價(jià)高，模具成本高，且不適應(yīng)非回轉(zhuǎn)體的鍛造。應(yīng)用

主要用于帶凹擋、凹孔、透孔、凸緣類(lèi)回轉(zhuǎn)體鍛件的大批量生產(chǎn)。541.設(shè)備：曲柄壓力機(jī)或摩擦壓力機(jī)（剛度大、精度高）2.鍛模：模腔形狀復(fù)雜、尺寸精度高。3.特點(diǎn)：與一般模型鍛造相比（1）鍛件公差小，表面質(zhì)量高；（2）鍛件內(nèi)部形成按輪廓分布的封閉纖維組織，力學(xué)性能好；（3）模具制造復(fù)雜，成本高；（4）對(duì)坯料尺寸和加熱質(zhì)量要求較高，僅適于大批量生產(chǎn)。4.工藝要點(diǎn)（1）選擇合理的成型工藝與制造精密鍛造所用模具；（2）選好坯料和加熱方法。六、精密模鍛55七、鍛造新技術(shù)新工藝1.改進(jìn)鍛件加熱方式；2.精密鍛造；3.提高自動(dòng)化程度和生產(chǎn)率；4.改善勞動(dòng)條件。

利用沖模對(duì)坯料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形，以獲得所需制件的加工方法。冷沖壓：t<8mm實(shí)例：3.5板料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)罩（鋼板，沖壓）聚光罩（鋼板沖壓）車(chē)門(mén)（鋼板，沖壓）頂蓋（鋼板，沖壓）擋泥板（鋼板，沖壓）（一）板料沖壓的特點(diǎn)1.冷沖壓件的表面質(zhì)量好，尺寸精度高，2.由于產(chǎn)生加工硬化，沖壓件的強(qiáng)度較高，質(zhì)量較輕；3.可生產(chǎn)形狀復(fù)雜的零件，操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率高，成本低。（二）設(shè)備剪床

沖床準(zhǔn)備坯料切斷斜口剪平口剪圓盤(pán)剪是沖壓加工的基本設(shè)備一、沖壓設(shè)備對(duì)材料性能的要求：具有良好的塑性材料的塑性沖壓性能常用材料：低碳鋼、不銹鋼、銅、鋁等塑性好的材料。

沖壓工序分離工序：使坯料的一部分與另一部分相互分離的工序。如沖裁（落料和沖孔）、切斷、精沖等。變形工序：使坯料的一部分相對(duì)一部分產(chǎn)生位移而不被破壞的工序。如拉深、彎曲、翻邊、成型等。其中，最常用的工序是：沖裁、彎曲、拉深二、沖壓工序59（一）沖裁（落料、沖孔）沖孔、落料利用沖模使坯料分離的工序。12－沖孔－落料沖孔：用沖孔模沿封閉輪廓沖裁工件或毛坯，

沖下部分為廢料。落料：用落料模沿封閉輪廓沖裁板料或條料，

沖下部分為制件。601.沖裁變形過(guò)程及影響沖裁質(zhì)量的因素（1）沖裁分離過(guò)程的三個(gè)階段①?gòu)椥宰冃坞A段：凸、凹模刃口略壓入材料。此時(shí)，板料的內(nèi)應(yīng)力尚未超過(guò)材料屈服強(qiáng)度，若凸模卸壓，板料將恢復(fù)原狀。②塑性變形階段：凸模切入板料，板料擠入凹模口中，當(dāng)板料的內(nèi)應(yīng)力超過(guò)屈服強(qiáng)度時(shí)，產(chǎn)生塑性變形，并引起加工硬化。此階段在板料剪切面上形成塌角，并在沖裁斷面留下了圓角和光亮帶。

③斷裂分離階段：凸、凹模刃口繼續(xù)壓入，上、下微裂紋迅速擴(kuò)大并向板料內(nèi)延伸，直至相遇重合，沖裁件與板料斷裂分離。凸模再下行一小段，將已分離的沖裁件從板料中推出。此階段形成了斷面粗糙的斷裂帶。61（2）沖裁件剪裂斷面的組成三個(gè)區(qū)：圓弧帶、光亮帶和斷裂帶。光亮帶所占比例越大，斷裂帶越小，沖裁質(zhì)量越好。彈性變形階段;塑性變形階段;斷裂分離階段;剪裂斷面特征1-圓角帶;2-光亮帶;3-斷裂帶;4-毛刺。圖3-52沖裁變形分離過(guò)程62（3）影響沖裁質(zhì)量的因素

板料材質(zhì)、板料厚度、沖裁間隙、刃口鋒利程度板料材質(zhì)：材料塑性好，變形容易，裂紋不易擴(kuò)展，斷裂帶較小，沖裁質(zhì)量較好，因此沖壓件通常采用低碳鋼。沖裁間隙：沖裁凸、凹模之間工作部分的尺寸之差，Z=D凹-D凸

Z過(guò)大或過(guò)小，使引起上、下裂紋不重合，毛刺增大；間隙過(guò)小，還使板料與刃口之間的摩擦增加，模具磨損嚴(yán)重；且間隙減小，會(huì)使材料所受的拉應(yīng)力減小，壓應(yīng)力增大，不易斷裂分離，沖裁力增大。沖裁間隙Z值取決于板料材質(zhì)和厚度，如板厚t＜3mm的低碳鋼，沖裁間隙Z=（7％～4％)t。過(guò)大過(guò)小632.沖裁后的修整一般沖裁件斷面粗糙，有錐度，尺寸精度不高，需修整。修整工序利用修整模，將落料件的外緣或沖孔件的內(nèi)緣刮去一層薄的切屑（圖示），以切去沖裁面上的粗糙層。(a)外緣修整(b)內(nèi)緣修整64沖孔件尺寸與料厚關(guān)系3.沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性指沖裁件的形狀、結(jié)構(gòu)和尺寸是否符合沖裁加工的工藝要求。主要應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：

（2）工件內(nèi)、外輪廓上的直線(xiàn)相交處應(yīng)以圓角過(guò)渡。以便于模具加工，防止熱處理和沖裁時(shí)尖角處因應(yīng)力集中開(kāi)裂。（3）工件上孔與孔之間、孔與邊緣之間的最小距離一般應(yīng)大于板厚t（圓孔）或1.5t（矩形孔），圖示。距離過(guò)小時(shí)，凹模強(qiáng)度過(guò)弱，易破裂，且工件邊緣易產(chǎn)生脹形或歪扭。（1）工件形狀力求簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)，盡可能采用圓形、矩形等規(guī)則形狀，避免長(zhǎng)槽和細(xì)長(zhǎng)懸臂，以便于模具制造和維修，防止凸模折斷。65（二）彎曲將板料、棒料或管料彎成一定的角度或圓弧的沖壓工序。特點(diǎn)：①變形區(qū)域主要在圓角部位；②外層金屬受拉應(yīng)力，內(nèi)層金屬受壓應(yīng)力。66

凸、凹模與板料接觸凸模下壓彎曲半徑逐漸減?。╮0＞r1＞r2＞r）凸、凹模與板料吻合，板料彎曲半徑與凹模的相同。1.彎曲變形過(guò)程彎曲變形過(guò)程

內(nèi)側(cè)受壓，外側(cè)受拉。當(dāng)外側(cè)拉應(yīng)力超過(guò)板料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，外層將出現(xiàn)裂紋。彎曲變形量越大，板料越厚，內(nèi)圓角半徑越小，則拉應(yīng)力越大，越易于斷裂。

最小彎曲半徑r

：通常r＞（0.1～1）t，以防工件彎曲時(shí)斷裂。67影響最小彎曲半徑的主要因素（1）材料的力學(xué)性能：材料塑性好，最小彎曲半徑r可小些。（2）板料纖維方向：彎曲時(shí)，應(yīng)使彎曲方向與板料纖維方向垂直，半徑r可小些，且彎曲后工件的強(qiáng)度高。例如，用彎曲工藝生產(chǎn)汽車(chē)大梁槽形構(gòu)件時(shí)，其彎曲方向應(yīng)與板材纖維方向重合；反之，則易彎裂，圖示。（3）板料表面質(zhì)量：板料表面粗糙或邊緣有沖裁毛刺，易引起應(yīng)力集中，彎曲半徑r應(yīng)大些。（4）回彈現(xiàn)象：由于彈性變形的恢復(fù)，坯料略微彈回一點(diǎn)，使被彎曲的角度增大。一般回彈角為0～10°。纖維方向回彈角68不對(duì)稱(chēng)彎曲

2.彎曲件的結(jié)構(gòu)工藝性

彎曲件的形狀、尺寸必須適應(yīng)彎曲的工藝要求。①形狀應(yīng)盡量對(duì)稱(chēng)，以保證彎曲時(shí)板料受力平衡。如圖所示不對(duì)稱(chēng)件，在彎曲時(shí)，板料將按箭頭方向滑動(dòng)。69②彎曲有孔的板料時(shí)，應(yīng)將彎曲區(qū)離開(kāi)孔邊一定距離，即l＞2t，圖示，否則將引起孔形不圓。2.彎曲件的