《機(jī)械制造基礎(chǔ)》 自考 課件 第8章 壓力加工

第8章壓力加工本章要點(diǎn)18.1金屬壓力加工的工藝基礎(chǔ)8.2鍛造方法8.3鍛造工藝

8.4板料沖壓8.5其他壓力加工方法8.1金屬壓力加工的工藝基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工28.1.1金屬的塑性變形理論工程上常用的金屬材料都是晶體，而且是由許多晶粒所組成的多晶體。金屬塑性變形即是通過每個(gè)晶粒內(nèi)部的變形、晶粒之間的相對移動(dòng)、晶粒的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。對于原子排列方式完全一致的單晶體來說，其塑性變形的方式有滑移和孿晶兩種，主要是滑移。金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)就是晶體內(nèi)部產(chǎn)生滑移的結(jié)果。滑移是指晶體在切應(yīng)力τ的作用下，一部分相對于另外一部分，沿著原子排列緊密的晶面（稱為滑移面）做相對運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生塑性變形。如果繼續(xù)作用或增大外力，滑移還會(huì)在其他晶面上進(jìn)行，使塑性變形繼續(xù)下去，得到一定的變形量。1.單晶體的塑性變形a）單晶體

b）彈性變形

c）滑移變形

d）孿晶變形單晶體的滑移變形和孿晶變形示意圖8.1金屬壓力加工的工藝基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工38.1.1金屬的塑性變形理論通常使用的金屬都是由大量微小晶粒組成的多晶體，其塑性變形可以看成是組成多晶體的許多單個(gè)晶粒內(nèi)部產(chǎn)生變形的綜合效果。晶粒內(nèi)部的塑性變形稱為晶內(nèi)變形。同時(shí)，晶粒之間也有相互滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，稱為晶間變形。2.多晶體的塑性變形8.1金屬壓力加工的工藝基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工48.1.2金屬的冷變形強(qiáng)化與再結(jié)晶金屬在室溫下塑性變形，由于內(nèi)部晶粒沿變形最大方向伸長并轉(zhuǎn)動(dòng)、晶格扭曲畸變以及晶內(nèi)、晶間產(chǎn)生碎晶的綜合影響，增加了進(jìn)一步滑移變形的阻力，從而引起金屬的強(qiáng)度、硬度上升，塑性、韌性下降的現(xiàn)象稱為冷變形強(qiáng)化（或加工硬化）。冷變形強(qiáng)化是強(qiáng)化金屬的重要方法之一。純金屬及某些不能通過熱處理方法強(qiáng)化的合金，如低碳鋼、純銅、防銹鋁、奧氏體不銹鋼、高錳鋼等，可通過冷拔、冷軋、冷擠壓等工藝來提高其強(qiáng)度和硬度。但在冷軋薄鋼板、冷拉細(xì)鋼絲及多道拉深的過程中，也會(huì)由于冷變形強(qiáng)化造成后道加工的困難，甚至開裂報(bào)廢，因此要在工序間適當(dāng)穿插熱處理工藝來消除冷變形強(qiáng)化。1.冷變形強(qiáng)化金屬在外力作用下，內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變。當(dāng)應(yīng)力小于屈服強(qiáng)度時(shí)，內(nèi)部只發(fā)生彈性應(yīng)變；當(dāng)應(yīng)力超過屈服強(qiáng)度時(shí)，迫使組成金屬的晶粒內(nèi)部產(chǎn)生滑移或?qū)\晶，同時(shí)晶粒間也產(chǎn)生滑移和轉(zhuǎn)動(dòng)，因而形成了宏觀的塑性變形。8.1金屬壓力加工的工藝基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工58.1.2金屬的冷變形強(qiáng)化與再結(jié)晶冷變形強(qiáng)化是一種不穩(wěn)定現(xiàn)象，具有自發(fā)恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)的傾向，但在室溫下這種恢復(fù)難以實(shí)現(xiàn)。將金屬加熱至一定溫度后，金屬原子的運(yùn)動(dòng)能力增強(qiáng)，由不規(guī)則的排列轉(zhuǎn)向規(guī)則的排列，晶格畸變得到緩解，內(nèi)應(yīng)力減小，從而部分消除冷變形強(qiáng)化，使強(qiáng)度、硬度略有下降，塑性、韌性略有上升的現(xiàn)象稱為回復(fù)?；貜?fù)作用只能緩解晶格畸變、降低內(nèi)應(yīng)力，晶粒的形狀、大小及力學(xué)性能變化不大。在實(shí)際生產(chǎn)中，可利用回復(fù)作用降低塑性變形后金屬的硬度，使之保持較高的強(qiáng)度。2.回復(fù)a）塑性變形后的硬化組織；b）回復(fù)后的組織；c）再結(jié)晶組織金屬的冷變形強(qiáng)化、回復(fù)和再結(jié)晶的組織當(dāng)溫度繼續(xù)升高時(shí)，金屬原子的運(yùn)動(dòng)能力不斷增加，通過金屬原子之間的擴(kuò)散，開始以破碎晶?；螂s質(zhì)為結(jié)晶核心，按照正常晶格結(jié)晶出新的晶粒，使塑性變形后的扁平狀或長條晶粒又恢復(fù)為等軸狀，這一過程稱為再結(jié)晶。再結(jié)晶可以完全消除塑性變形引起的全部冷變形強(qiáng)化，并使晶粒細(xì)化，改善力學(xué)性能。再結(jié)晶后的晶粒隨著溫度的升高和時(shí)間的延長，還會(huì)聚集長大。為了防止出現(xiàn)晶粒粗大，降低金屬材料的力學(xué)性能，在生產(chǎn)中應(yīng)嚴(yán)格控制好再結(jié)晶溫度和時(shí)間。金屬開始再結(jié)晶時(shí)的溫度稱為再結(jié)晶溫度。在生產(chǎn)中，冷變形強(qiáng)化給金屬繼續(xù)塑性變形帶來困難，應(yīng)加以消除。常采用加熱的方法使金屬發(fā)生再結(jié)晶，從而再次獲得良好塑性，這種工藝操作稱為再結(jié)晶退火。通常再結(jié)晶退火溫度高于再結(jié)晶溫度100~200℃。8.1金屬壓力加工的工藝基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工68.1.2金屬的冷變形強(qiáng)化與再結(jié)晶3.再結(jié)晶8.1金屬壓力加工的工藝基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工78.1.3金屬的冷熱塑性變形對組織結(jié)構(gòu)和性能的影響在再結(jié)晶溫度以下的變形稱為冷變形，變形過程中無再結(jié)晶現(xiàn)象，變形后的金屬只具有冷變形強(qiáng)化現(xiàn)象。在變形過程中變形程度不宜過大，以免產(chǎn)生破裂。冷變形能使金屬獲得較高的硬度，產(chǎn)品表面質(zhì)量好、尺寸精度高，一般不需再切削加工。但冷變形后會(huì)產(chǎn)生冷變形強(qiáng)化，隨著變形程度的增加，加工會(huì)變得越來越困難。生產(chǎn)中常用冷變形來提高產(chǎn)品的表面質(zhì)量和性能，冷沖壓、冷擠壓和冷拉等都屬于冷變形。1.冷變形及其對組織結(jié)構(gòu)和性能的影響金屬在不同溫度下變形后的組織和性能不同，因此金屬的塑性變形加工分為冷變形加工（冷加工）和熱變形加工（熱加工）兩種。2.熱變形及其對組織結(jié)構(gòu)和性能的影響在再結(jié)晶溫度以上的變形稱為熱變形。在熱變形過程中金屬始終保持低的塑性變形抗力和良好的塑性，可以加工尺寸較大或形狀較復(fù)雜的工件，鍛壓生產(chǎn)多采用熱變形。但是，熱變形過程中金屬表面易形成氧化皮，產(chǎn)品表面質(zhì)量和尺寸精度較低。8.1金屬壓力加工的工藝基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工88.1.3金屬的冷熱塑性變形對組織結(jié)構(gòu)和性能的影響自由鍛、模鍛、熱軋和熱擠壓等都屬于熱變形。（1）纖維組織。鍛造加工采用的最初坯料是鑄錠，其內(nèi)部組織很不均勻，晶粒較粗大，并存在氣孔和非金屬夾雜物等缺陷。鑄錠加熱后經(jīng)過鍛造，由于塑性變形及再結(jié)晶，改變了粗大、不均勻的鑄態(tài)結(jié)構(gòu)，獲得細(xì)化了的再結(jié)晶組織。同時(shí)，鑄錠中的氣孔、縮松和內(nèi)部微裂紋被壓合，使金屬更加致密，力學(xué)性能得到很大提高。鑄錠產(chǎn)生塑性變形時(shí)，其基體金屬的晶粒和沿晶界分布的雜質(zhì)都將沿著變形方向被拉長，變形前無方向性的雜質(zhì)則呈纖維狀分布，這種結(jié)構(gòu)稱為纖維組織（通常稱為鍛造流線）。a）變形前的原始組織；b）變形后的纖維組織鑄錠熱變形前后的組織示意圖a）螺釘；

b）齒輪；

c）曲軸；

d）吊鉤鍛造流線的合理分布形式8.1金屬壓力加工的工藝基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工98.1.3金屬的冷熱塑性變形對組織結(jié)構(gòu)和性能的影響（2）纖維組織的特點(diǎn)與應(yīng)用。纖維組織使金屬在性能上具有方向性，對金屬變形后的質(zhì)量也有影響。纖維組織越明顯，金屬在縱向（平行纖維方向）的塑性和韌性越高，而在橫向（垂直纖維方向）的塑性和韌性越低。纖維組織的穩(wěn)定性很高，形成后無法用熱處理方法消除，只能使金屬材料產(chǎn)生塑性變形，才能改變其方向和形狀。在設(shè)計(jì)和制造零件時(shí)，應(yīng)盡量使零件在工作中產(chǎn)生的最大正應(yīng)力方向與纖維方向一致，最大切應(yīng)力方向與纖維方向垂直，并使纖維分布與零件的輪廓相符合，盡量使纖維組織不被切斷。8.1金屬壓力加工的工藝基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工108.1.4金屬的可鍛性1.化學(xué)成分不同化學(xué)成分的金屬鍛造性不同。純金屬的鍛造性比合金要好；合金元素的含量越多，鍛造性越差。碳鋼中碳含量越低，其可鍛性越好；鋼中含有形成碳化物的元素（如鉻、鉬、鎢、釩等），其可鍛性顯著降低；鋼中的硫、磷含量多也會(huì)使其可鍛性變差。2.金屬組織同一成分的合金，當(dāng)組織結(jié)構(gòu)不同時(shí)，其鍛造性也不同。單一固溶體組織的鍛造性好于化合物組織。純金屬及固溶體（如奧氏體）的可鍛性好，碳化物（如滲碳體）的可鍛性差；鑄態(tài)柱狀組織和粗晶結(jié)構(gòu)的可鍛性不如細(xì)小而又均勻的晶粒結(jié)構(gòu)的可鍛性好。指材料在鍛造過程中經(jīng)受塑性變形而不開裂的能力，常用塑性和變形抗力兩個(gè)指標(biāo)來綜合衡量。塑性越高，變形抗力越小，則可鍛性越好。金屬的可鍛性取決于金屬的化學(xué)成分、金屬組織、變形溫度、變形速度和應(yīng)力狀態(tài)。3.變形溫度隨著變形溫度的升高，金屬原子運(yùn)動(dòng)能力增強(qiáng)，原子間的結(jié)合力減弱，表現(xiàn)為材料的塑性提高，變形抗力降低，可鍛性明顯改善。但加熱溫度過高，將產(chǎn)生過熱、過燒、脫碳和嚴(yán)重氧化等缺陷，甚至導(dǎo)致鍛件報(bào)廢，因此，應(yīng)嚴(yán)格控制鍛造溫度。8.1金屬壓力加工的工藝基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工118.1.4金屬的可鍛性4.變形速度采用常規(guī)鍛壓方法時(shí)，隨變形速度的增加，回復(fù)和再結(jié)晶來不及充分進(jìn)行，冷變形強(qiáng)化未徹底消除，造成金屬的塑性下降，變形抗力增加，鍛造性變差（a點(diǎn)以左），所以常規(guī)鍛造塑性較差的金屬材料時(shí)應(yīng)采用較低的變形速度（即用壓機(jī)不用錘）。而在高速錘上鍛造時(shí)，隨著變形速度的增加，變形時(shí)間縮短，由塑性變形功轉(zhuǎn)化而來的熱量大大超過散失的熱量，會(huì)明顯提高變形溫度，即熱效應(yīng)使塑性上升、抗力變小，鍛造性反而變好（a點(diǎn)以右），所以常規(guī)設(shè)備難以鍛造的高強(qiáng)度低塑性合金可以采用高速錘上鍛造。當(dāng)變形速度在b和c點(diǎn)附近時(shí)，變形抗力較小，塑性較高，可鍛性較好。高速錘鍛造對應(yīng)的變形速度在c點(diǎn)附近。常用的鍛造方法較佳的變形速度應(yīng)在b點(diǎn)附近。變形速度對可鍛性的影響8.1金屬壓力加工的工藝基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工128.1.4金屬的可鍛性5.應(yīng)力狀態(tài)在壓應(yīng)力作用下變形，金屬內(nèi)部的顯微裂紋不易擴(kuò)展，金屬的塑性得到改善，但由于增加了金屬內(nèi)部的摩擦，使變形抗力增加。在拉應(yīng)力作用下變形，金屬內(nèi)部的氣孔、微裂紋等缺陷容易擴(kuò)展，可能造成金屬破壞而失去塑性；但拉應(yīng)力下金屬滑移變形容易，所以變形抗力小。不同的材料應(yīng)選擇不同的加工方式：本身塑性較好的材料，應(yīng)選擇拉應(yīng)力狀態(tài)下變形，如拉拔等，以減少能量消耗；本身塑性較差的材料，應(yīng)盡量在三向壓應(yīng)力狀態(tài)下變形，如擠壓等，以免開裂。a）拉拔；

b）擠壓不同變形方式時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)8.2鍛造方法機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工138.2.1自由鍛造（1）鍛錘。是以沖擊力使坯料變形的，設(shè)備規(guī)格以落下部分的重力來表示。常用的有空氣錘和蒸汽-空氣錘。空氣錘的重力較小，只有500~10000N，用于鍛100kg以下的鍛件；蒸汽-空氣錘的重力較大，可達(dá)10~50kN，可鍛1500kg以下的鍛件。1.自由鍛的設(shè)備采用通用工具或直接在鍛造設(shè)備的上、下砥鐵間，在沖擊力或靜壓力的作用下，使坯料變形獲得鍛件的方法稱為自由鍛?？諝忮N8.2鍛造方法機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工148.2.1自由鍛造（2）液壓機(jī)。是以液體產(chǎn)生的靜壓力使坯料變形的，設(shè)備規(guī)格以最大壓力來表示。常用的有油壓機(jī)和水壓機(jī)。水壓機(jī)的壓力大，可達(dá)5000~15000kN，是鍛造大型鍛件的主要設(shè)備。1.自由鍛的設(shè)備液壓鍛造機(jī)8.2鍛造方法機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工158.2.1自由鍛造2.自由鍛的基本工序鍛件的鍛造工序分為基本工序、輔助工序和精整工序三類?；竟ば蚴侵稿懺爝^程中直接改變坯料形狀和尺寸的工藝過程。為了方便基本工序的進(jìn)行而使坯料預(yù)先產(chǎn)生某種變形的工序稱為輔助工序。用來消除鍛件表面不平、歪扭，精整鍛件的尺寸和形狀，使鍛件完全達(dá)到鍛件圖規(guī)定的要求的工序稱為精整工序。鐓粗拔長沖孔錯(cuò)移扭轉(zhuǎn)彎曲切割8.2鍛造方法機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工168.2.2胎模鍛與自由鍛相比，胎模鍛生產(chǎn)率高，鍛件加工余量小，精度高；與模鍛相比，胎模制造簡單，使用方便，成本較低，又不需要昂貴的設(shè)備，因此胎模鍛曾廣泛用于中小型鍛件的中小批量生產(chǎn)。但胎模鍛勞動(dòng)強(qiáng)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。常用的胎模分為摔子、扣模、套模、合模、彎模及沖切模等。胎模鍛是在自由鍛設(shè)備上使用可移動(dòng)的簡單模具生產(chǎn)鍛件的一種鍛造方法。一般先采用自由鍛制坯，然后在胎模中終鍛成形。8.2鍛造方法機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工178.2.3模鍛模鍛是利用鍛模使坯料變形而獲得鍛件的鍛造方法。金屬在模膛內(nèi)整體變形，其流動(dòng)受到模壁的限制，因而模鍛的鍛件尺寸精確、加工余量較小、結(jié)構(gòu)可以較復(fù)雜，而且生產(chǎn)率高。但鍛模制造周期長、成本高，而且鍛件不能太大。模鍛適用于中小型鍛件的成批和大量生產(chǎn)。按照使用設(shè)備的不同，模鍛可分為錘上模鍛和壓力機(jī)上模鍛等。典型模鍛件8.3鍛造工藝機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工188.2.3模鍛1.錘上模鍛是指將鍛模裝在模鍛錘上進(jìn)行鍛造。在錘的沖擊力下，金屬在模膛中成形，特別適合于多模膛模鍛，能完成多種變形工序，是目前鍛造生產(chǎn)中使用最為廣泛的一種模鍛方法。鍛模主要由上模和下模兩部分組成。上?？科溲辔膊塾眯ㄨF固定在模鍛錘的錘頭上，并與錘頭一起作上、下運(yùn)動(dòng)。下模固定在模座上，模座固定在砧座上。模鍛時(shí)，將加熱后的坯料放在鍛模下模的模膛中，鍛模上模隨錘頭向下錘擊時(shí)，使坯料變形充滿模膛，從而獲得與模膛形狀一致的鍛件。盤類鍛件錘上模鍛工作示意圖8.3鍛造工藝機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工198.2.3模鍛（1）曲柄壓力機(jī)上模鍛。（2）摩擦壓力機(jī)上模鍛。2.壓力機(jī)上模鍛用于模鍛的壓力機(jī)可分為曲柄壓力機(jī)、摩擦壓力機(jī)、平鍛機(jī)和模鍛水壓機(jī)等。曲柄壓力機(jī)摩擦壓力機(jī)8.3鍛造工藝機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工208.3.1鍛造工藝規(guī)程的制訂鍛件圖是根據(jù)零件圖繪制的。自由鍛的鍛件圖是在零件圖的基礎(chǔ)上，考慮機(jī)械加工余量、鍛造公差和余塊等之后繪制而成的。模鍛的鍛件圖還應(yīng)考慮分模面的選擇、模鍛斜度和模鍛圓角半徑等。（1）余塊、機(jī)械加工余量和鍛造公差。零件尺寸標(biāo)注在尺寸線的下面并用括號(hào)括起來。1.繪制鍛件圖a）鍛件的余塊和機(jī)械加工余量；

b）鍛件圖自由鍛鍛件圖8.3鍛造工藝機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工218.3.1鍛造工藝規(guī)程的制訂（2）分模面。分模面是上下鍛模在模鍛件上的分界面。選定分模面的原則：1）盡量選擇在最大截面處。2）應(yīng)使模膛盡量淺。3）應(yīng)使上下鍛模沿分模面的模膛輪廓一致。4）盡量采用平面。5）鍛件上增加的余塊盡量少。模鍛時(shí)，鍛件是在模鍛的模膛中成形的。繪制模鍛的鍛件圖時(shí)還需考慮分模面、模鍛斜度、模鍛圓角半徑和連皮厚度等。分模面的選擇原則示意圖8.3鍛造工藝機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工228.3.1鍛造工藝規(guī)程的制訂（3）模鍛斜度。為使鍛件易于從模膛中取出，鍛件與模膛側(cè)壁接觸部分需帶一定斜度，該斜度稱為模鍛斜度。對于錘上模鍛，模鍛斜度一般取5°~15°。模鍛斜度與模膛深度h和寬度b有關(guān)。內(nèi)壁斜度β比外壁斜度α大2°~5°。（4）模鍛圓角半徑。模鍛件上所有兩平面的交角處均需做成圓角，該圓角稱為模鍛圓角。模鍛圓角結(jié)構(gòu)可使金屬容易充滿模膛，提高鍛模使用壽命，同時(shí)增大模鍛件強(qiáng)度。模鍛件外圓角半徑r一般取1.5~12mm，內(nèi)圓角半徑R比外圓角半徑大2~3倍。模膛越深，圓角半徑取值越大。模鍛斜度模鍛圓角半徑8.3鍛造工藝機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工238.3.1鍛造工藝規(guī)程的制訂（5）連皮厚度。許多模鍛件都有孔形，當(dāng)模鍛件的孔徑大于25mm時(shí)，應(yīng)將孔形鍛出。由于模鍛無法直接鍛出透孔，需在該處留沖孔連皮。其厚度依孔徑而定，當(dāng)孔徑為25~80mm時(shí)，連皮厚度取4~8mm。圖8-18齒輪坯模鍛鍛件圖分模面選在鍛件高度方向的中部，零件的輪輻部分不加工，故不留加工余量，內(nèi)孔中部為沖孔連皮。8.3鍛造工藝機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工248.3.1鍛造工藝規(guī)程的制訂坯料的尺寸根據(jù)坯料的質(zhì)量和幾何形狀確定，還應(yīng)考慮坯料在鍛造中的鍛造比問題。對于以鋼錠作為坯料并采用拔長方法加工的鍛件，鍛造比一般不小于2.5~3。根據(jù)計(jì)算得到的坯料質(zhì)量和尺寸，可以確定坯料長度尺寸或選擇適當(dāng)尺寸的鋼錠。3.鍛造工序的確定鍛造工序根據(jù)工序特點(diǎn)和鍛件類型確定。模鍛的鍛造工序根據(jù)鍛件的形狀和尺寸確定。（1）長軸類模鍛件。鍛件的長度與寬度之比較大。在鍛造過程中，錘擊方向應(yīng)垂直于鍛件軸線。終鍛時(shí)，金屬沿高度與寬度方向流動(dòng)，而沿長度方向沒有顯著地流動(dòng)。常選用拔長、滾壓、彎曲、預(yù)鍛和終鍛等工步。（2）短軸類模鍛件。鍛件主軸尺寸較短，在分模面上投影為圓形或長寬尺寸相近。在模鍛過程中，錘擊方向應(yīng)與坯料軸線方向相同，終鍛時(shí)金屬沿高度、寬度及長度方向均產(chǎn)生流動(dòng)。常選用鐓粗、預(yù)鍛和終鍛等工步。形狀簡單的鍛件也可直接終鍛成形。2.坯料質(zhì)量和尺寸的確定8.3鍛造工藝機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工258.3.1鍛造工藝規(guī)程的制訂4.修整工序鍛件經(jīng)終鍛成形后，為保證和提高鍛件質(zhì)量，還需安排：（1）切邊和沖孔。用于切除終鍛后模鍛件上的飛邊和連皮，切除是用切邊模和沖孔模在壓力機(jī)上進(jìn)行的。（2）校正。用于校正切邊、沖孔和其他工序中可能引起的鍛件變形?？蓪崆泻蟮腻懠⒓捶呕亟K鍛模膛內(nèi)進(jìn)行，也可在熱處理及清理后在專用的校平模內(nèi)進(jìn)行。（3）清理。常用滾筒法、噴砂法或酸洗法消除鍛件表面的氧化皮、污垢及其他表面缺陷（如毛刺）等。（4）精壓。對于要求精度高和表面粗糙度值小的鍛件，清理后還應(yīng)在壓力機(jī)上進(jìn)行精壓。精壓分平面精壓和體積精壓。平面精壓可提高平行平面間的尺寸精度；體積精壓可提高鍛件所有尺寸精度。a）切邊；

b）沖孔切邊和沖孔8.3鍛造工藝機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工268.3.1鍛造工藝規(guī)程的制訂5.熱處理工序?yàn)橄懠庸び不瓦^熱組織，細(xì)化晶粒并使鍛件具有所需的力學(xué)性能，一般對鍛件進(jìn)行正火或退火處理。8.3鍛造工藝機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工278.3.2鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性由于鍛件是在固態(tài)下成形的，鍛件能達(dá)到的復(fù)雜程度不如鑄件。自由鍛使用簡單和通用的工具，鍛件質(zhì)量主要依靠工人的操作技術(shù)。許多在鑄造中很合理的零件結(jié)構(gòu)，在自由鍛中很難甚至不可能鍛出。自由鍛鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性總的要求是在滿足使用性能的前提下，形狀盡量簡單和規(guī)則。自由鍛鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性要求：1）避免錐面或斜面；2）避免圓柱面與圓柱面相交；3）避免筋板及凸臺(tái)等結(jié)構(gòu)；4）形狀復(fù)雜的零件，可用焊接或機(jī)械方法組成整體。1.自由鍛鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性8.3鍛造工藝機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工288.3.2鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性1）具有合理的分模面。以使模鍛件易于出模，并使余塊少，鍛模容易制造。2）由于模鍛件尺寸精度較高、表面粗糙度值低，因此，只有需要配合的表面才進(jìn)行機(jī)械加工，其他表面均應(yīng)設(shè)計(jì)成非加工表面。鍛件上與分模面垂直的非加工表面，應(yīng)設(shè)計(jì)出模鍛斜度。兩非加工表面所形成的角（包括外角和內(nèi)角）都應(yīng)設(shè)計(jì)出模鍛圓角。3）為使金屬容易充滿模膛和減少工序，模鍛件的外形應(yīng)力求簡單、平直和對稱，截面相差不宜過大，并避免高筋、薄壁和凸起等不利于成形的結(jié)構(gòu)。4）應(yīng)避免深孔、多孔、深槽和窄溝結(jié)構(gòu)，以利于金屬的充滿、模具制造和壽命的延長。5）模鍛件的整體結(jié)構(gòu)力求簡單。當(dāng)整體結(jié)構(gòu)在成形中需要增加較多余塊時(shí)，可采用組合工藝制作。2.模鍛鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性a）鍛件；

b）鍛-焊組合件鍛焊結(jié)構(gòu)模鍛件8.4板料沖壓機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工298.4.1沖壓的基本工序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。沖壓中的板料通常是在冷態(tài)下進(jìn)行的，因此又稱為冷沖壓。只有當(dāng)板料厚度超過8~10mm時(shí)，才采用熱沖壓。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、膠木等非金屬材料。沖壓特點(diǎn)：1）可以沖出形狀復(fù)雜的零件，且廢料少。2）沖壓件具有足夠高的精度和較低的表面粗糙度值，互換性好，沖壓后一般不需機(jī)械加工。3）能獲得質(zhì)量輕、材料消耗少、強(qiáng)度和剛度較高的零件。4）操作簡單，工藝過程便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，生產(chǎn)率高，成本低。但沖模制造復(fù)雜、成本高，只有在大批量生產(chǎn)條件下才能充分顯示其優(yōu)越性。沖壓廣泛應(yīng)用于制造金屬成品的工業(yè)部門，尤其是在航空航天、國防、汽車、儀表、電器及日常生活用品等工業(yè)中占有極其重要的地位。8.4板料沖壓機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工308.4.1沖壓的基本工序分離工序是使坯料的一部分與另一部分相互分離的工序，一般包括剪切、沖裁、修整等工序。（1）剪切。使板料沿不封閉輪廓進(jìn)行分離的工序稱為剪切。剪切多用于加工形狀簡單的平板工件或?qū)辶霞舫梢欢▽挾鹊臈l料、帶料，以供其他沖壓加工的備料工序。（2）沖裁。將板坯在沖模刃口作用下沿封閉輪廓分離的工序，沖孔和落料都屬于沖裁。在這兩個(gè)過程中坯料的變形和模具結(jié)構(gòu)完全一樣，但是用途不同。沖孔時(shí)沖落部分為廢料，留下的周邊部分是成品；落料時(shí)沖下部分為成品，留下的周邊部分是廢品。1.分離工序a）沖孔b）落料沖孔和落料1-坯料；2-凸模；3-凹模；4-成品；5-廢料8.4板料沖壓機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工318.4.1沖壓的基本工序排樣是落料件在條料、帶料上的布置方法。合理排樣可使廢料最少，材料利用率高。a）182.7mm2；b）117mm2；c）11263mm2；d）97.5mm2不同排料方式時(shí)材料消耗對比排樣方式主要分有搭邊排樣和無搭邊排樣兩種。有搭邊排樣是各落料件之間都留有搭邊，其優(yōu)點(diǎn)是尺寸精確，斷面質(zhì)量好，但材料利用率低。無搭邊排樣是一個(gè)落料件的一條邊作為另一個(gè)落料件的邊緣，其優(yōu)點(diǎn)是材料利用率高，但尺寸不精確，斷面質(zhì)量差。8.4板料沖壓機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工328.4.1沖壓的基本工序（3）切口。將坯料以不封閉曲線部分分離，并且使分離部分產(chǎn)生變形的工序。切口具有良好的散熱作用，廣泛應(yīng)用于各類機(jī)械及儀表外殼的沖壓加工。（4）修整。利用修整模沿沖裁件外緣或內(nèi)孔刮削一薄層金屬，以切掉普通沖裁時(shí)沖裁件斷面上存留的斷裂帶和毛刺，從而提高沖裁件的尺寸精度和降低表面粗糙度值的加工方法。修整分為外緣修整和內(nèi)孔修整兩種。切口a）外緣修整；

b）內(nèi)孔修整修整8.4板料沖壓機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工338.4.1沖壓的基本工序（1）彎曲。利用彎曲模使工件軸線彎成一定角度和曲率的成形方法。2.變形工序變形工序是使坯料的一部分相對于另一部分產(chǎn)生位移而不破裂的工序，如拉深、彎曲、成形等。彎曲過程中的金屬變形示意圖彎曲下料方向8.4板料沖壓機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工348.4.1沖壓的基本工序（2）拉深。利用模具將平板毛坯變成杯形、盒形等開口空心零件的工序。圖8-27拉深工序1）拉深變形過程。拉深時(shí)零件的底部一般不變形，只起傳遞拉力的作用，厚度基本保持不變；直壁部分主要受拉力作用，有變薄現(xiàn)象；而直壁與底部之間的過渡圓角處拉薄最嚴(yán)重；拉深件的法蘭部分因切向受壓應(yīng)力作用，厚度有所增加。8.4板料沖壓機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工358.4.1沖壓的基本工序2）拉深系數(shù)和拉深次數(shù)。拉深系數(shù)m等于拉深后的工件直徑d與拉深前的毛坯直徑D之比，即m=d/D。m值越小，變形量越大，成形難度越大。對于深腔拉深件（如彈殼、筆帽等）應(yīng)采用多次拉深。每次拉深的拉深系數(shù)m不能太小，一般控制在m=0.5~0.8，而m1<m2<…mn，必要時(shí)還應(yīng)在工序間穿插中間退火，以消除冷變形強(qiáng)化。3）拉深中的缺陷及廢品。拉深中常見的缺陷有起皺和拉裂等。拉深時(shí)，變形量太大，易使材料失穩(wěn)而產(chǎn)生起皺，或使底邊拉裂。因此要合理設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)與尺寸，如設(shè)置壓邊裝置、加大凸模和凹模的圓角半徑以及模具間隙，采用適當(dāng)?shù)臐櫥绞剑乐股鲜鋈毕莸漠a(chǎn)生。多次拉深a）起皺；

b）拉裂拉深件的起皺和拉裂采用壓邊圈防止起皺8.4板料沖壓機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工368.4.1沖壓的基本工序（3）成形。用各種局部變形的方式來改變工件或坯料形狀的各種加工工藝方法，這些方法多數(shù)是在沖裁、彎曲、拉深等之后進(jìn)行的，主要包括翻邊、脹形、壓筋、壓坑等。1）翻邊。是在坯料的平面部分或曲面部分的邊緣沿一定的曲線位置翻起豎立直邊的工序，分為內(nèi)孔翻邊和外緣翻邊。當(dāng)零件所需凸緣的高度較大時(shí)，一次翻邊成形的翻邊系數(shù)很小，直接成形無法實(shí)現(xiàn)，則可以采用先拉深、后沖孔、再翻邊的工藝來實(shí)現(xiàn)。a）內(nèi)孔翻邊；

b）外緣翻邊翻邊8.4板料沖壓機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工378.4.1沖壓的基本工序2）脹形。將直徑較小的空心工件或管狀毛坯由內(nèi)向外膨脹成為直徑較大的曲面零件的成形方法，又稱為成形，如圖8-32所示。使用較多的是橡膠脹形與液壓脹形。a）脹形工件；

b）橡膠芯脹形脹形3）壓筋。又稱起伏，某些大型腹板類板料工件，一般在平板面上設(shè)加強(qiáng)筋，提高強(qiáng)度和剛度，其凸起或凹進(jìn)主要是通過局部材料的變薄伸長形成的。用金屬模局部拉深成形，只要凸模與凹模根據(jù)工件形狀加工出相吻合的形狀即可。對于大而薄的工件，可以用橡膠及軟金屬鉛等成形。橡膠壓筋圖8.4板料沖壓機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工388.4.1沖壓的基本工序4）壓坑。即壓制圓形加強(qiáng)窩。主要靠成形部分本身材料的變薄，而外緣材料并不向內(nèi)移動(dòng)。變形量小的采用一次成形，變形量大的采用二次成形，先制成半球形過渡形狀，然后再壓出工件所需要的形狀。a）一次成形；

b）二次成形壓坑8.4板料沖壓機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工398.4.2沖模（1）簡單模。在沖床的一次行程中只完成一道沖壓工序的沖模。簡單模結(jié)構(gòu)簡單但效率低，適合于小批量、低精度的沖壓件生產(chǎn)。（2）連續(xù)模。在沖床的一次行程中，在模具的不同工位上完成兩道或兩道以上沖壓工序的沖模稱為連續(xù)模。連續(xù)模效率高且結(jié)構(gòu)相對簡單，適合于大批量、一般精度的沖壓件生產(chǎn)。沖模是實(shí)現(xiàn)坯料分離或變形必不可少的工藝裝備。主要由凹模、凸模、模柄、模板、導(dǎo)套、導(dǎo)板、定位銷、卸料板和凸凹模固定板等組成。按照沖模完成的工序性質(zhì)可分為沖孔模、落料模、彎曲模、拉深模等，按其工序的組合程度又可分為簡單模、連續(xù)模和復(fù)合模。簡單模結(jié)構(gòu)1-模柄2-上模板3-導(dǎo)套4-導(dǎo)柱5-下模板6-凹模固定板7-凹模8-凸模固定板9-導(dǎo)料板10-凸模11-定位銷12-卸料板沖孔-落料連續(xù)模結(jié)構(gòu)1-落料凸模2-定位銷3-落料凹模4-沖孔凸模5-沖孔凹模6-卸料板7-板料8-沖孔件9-落料件8.4板料沖壓機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工408.4.2沖模（3）復(fù)合模。在沖床的一次行程中，在模具的同一工位上完成兩道或兩道以上沖壓工序的沖模稱為復(fù)合模。復(fù)合模效率高但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，適合于大批量、高精度的沖壓件生產(chǎn)。落料-拉深復(fù)合模結(jié)構(gòu)1-凸凹模2-定位銷3-頂出器4-板料5-卸料板6-落料凹板7-拉深凸模8-落料件9-拉深件8.4板料沖壓機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工418.4.3沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性（1）采用沖壓-焊接結(jié)構(gòu)，以簡化沖壓工藝。（2）采用沖口工藝結(jié)構(gòu)，以減少組合件數(shù)量。（3）簡化拉深件結(jié)構(gòu)，以減少工序、節(jié)省材料和降低成本。1.簡化工藝及節(jié)約材料沖壓件的設(shè)計(jì)不僅應(yīng)具有良好的使用性能，也應(yīng)具有良好的工藝性能，以減少材料消耗、延長模具壽命、提高生產(chǎn)率和降低成本等。影響沖壓件結(jié)構(gòu)工藝性的主要因素有沖壓件形狀、尺寸、精度及材料等。沖壓-焊接結(jié)構(gòu)沖口工藝結(jié)構(gòu)8.4板料沖壓機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工428.4.3沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性在剛度和強(qiáng)度允許的情況下，應(yīng)盡可能采用較薄的材料，以減少金屬的消耗。對局部剛度不夠的部位，可采用加強(qiáng)筋，以實(shí)現(xiàn)薄材料代替厚材料。3.沖壓件的精度和表面質(zhì)量對沖壓件的精度要求，不應(yīng)超過沖壓工藝所能達(dá)到的一般精度，并在滿足需要的情況下，應(yīng)盡量降低要求，以減少工藝過程，提高生產(chǎn)率，并降低成本。沖壓工藝的一般精度為：落料不超過IT10；沖孔不超過IT9；彎曲不超過IT10~IT9；拉深高度尺寸IT10~IT8，直徑尺寸IT10~IT9，經(jīng)整形后的尺寸可達(dá)IT7~IT6。對沖壓件的表面質(zhì)量要求，一般應(yīng)盡可能不高于原材料所具有的表面質(zhì)量。否則就要增加機(jī)械加工工序，產(chǎn)品成本也將大幅提高。2.沖壓件的厚度8.4板料沖壓機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工438.4.3沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性（1）對沖裁件的要求。1）落料件的外形和沖孔件的孔形應(yīng)力求簡單、對稱。盡可能采用圓形或矩形等規(guī)則形狀，否則使模具制造困難，并降低模具使用壽命。2）應(yīng)使沖裁件排樣時(shí)將廢料降低到最小。3）結(jié)構(gòu)尺寸（如孔徑和孔距等）必須考慮坯料厚度δ。4）沖裁件上直線與直線、曲線與直線的交界處，應(yīng)均用圓弧連接，以避免尖角處因應(yīng)力集中而產(chǎn)生斷裂。4.沖壓件的形狀及尺寸沖孔件尺寸與厚度的關(guān)系沖裁件最小圓角半徑8.4板料沖壓機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工448.4.3沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性（2）對彎曲件的要求。1）彎曲件形狀應(yīng)盡量對稱，彎曲半徑不能小于材料允許的最小彎曲半徑。2）彎曲邊不宜過短。應(yīng)使彎曲邊的平直部分b>2δ，以利于成形。如果要求b很小，則需先留出適當(dāng)?shù)挠嗔恳栽黾訌澢吰街辈糠?，彎曲后再切去所增加的金屬?）彎曲件上孔的位置應(yīng)位于彎曲變形區(qū)之外，并使b>（1.5~2）δ，以避免孔的變形。4.沖壓件的形狀及尺寸彎曲件的尺寸限制8.4板料沖壓機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工458.4.3沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性（3）對拉深件的要求。1）外形應(yīng)簡單、對稱，深度不宜過大。以便使拉深次數(shù)最少，容易成形。2）具有合理的圓角半徑。在不增加工藝程序的情況下，允許的最小圓角半徑如圖。半徑過小將增加拉深次數(shù)和整形工作，也增加模具數(shù)量，并易產(chǎn)生廢品、增加成本。4.沖壓件的形狀及尺寸拉深件的最小圓角半徑8.5其他壓力加工方法機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工468.5.1軋制成形軋制成形是利用旋轉(zhuǎn)的軋輥使金屬坯料逐步變形制成工件的成形方法。適于制造軸、軸承環(huán)、鋼球、絲杠、齒輪和小工具等。按照軋輥軸線與坯料軸線方向的不同，軋制可分為3種：1）縱軋。坯料送進(jìn)方向與軋輥軸線垂直，且兩個(gè)軋輥相向旋轉(zhuǎn)，軋件作直線運(yùn)動(dòng)。2）橫軋。軋輥軸線與軋件軸線平行，且軋輥和軋件作相對轉(zhuǎn)動(dòng)。3）斜軋。軋輥旋轉(zhuǎn)方向相同，坯料沿軋輥軸線夾角中分線方向旋轉(zhuǎn)進(jìn)給。兩軋輥交叉成一定角度（一般不超過7°），具有與軋件輪廓相近的螺旋槽，因而斜軋也稱為螺旋軋制。a）縱軋；

b）橫軋；

c）斜軋（軋制鋼球）軋制成形軋制成形工藝特點(diǎn)：1）變形是逐步的、連續(xù)的、旋轉(zhuǎn)的，生產(chǎn)率高，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。2）能大量減少金屬材料的消耗。3）質(zhì)量好、成本低。8.5其他壓力加工方法機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工478.5.2擠壓成形a）正擠壓；

b）反擠壓

c）復(fù)合擠壓；

d）徑向擠壓擠壓成形擠壓成形是使金屬坯料在擠壓模內(nèi)受壓被擠出模孔而變形的成形方法。在專用擠壓機(jī)（有液壓式、曲軸式和肘桿式等）上進(jìn)行，也可在適當(dāng)改造后的通用曲柄壓力機(jī)或摩擦壓力機(jī)上進(jìn)行。按照金屬的流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向的不同，擠壓可分為4種。1）正擠壓：金屬的流動(dòng)方向與凸模的運(yùn)動(dòng)方向相同。2）反擠壓：金屬的流動(dòng)方向與凸模的運(yùn)動(dòng)方向相反。3）復(fù)合擠壓：金屬的流動(dòng)方向一部分與凸模的運(yùn)動(dòng)方向相同，另一部分與凸模的運(yùn)動(dòng)方向相反。4）徑向擠壓：金屬的流動(dòng)方向與凸模的運(yùn)動(dòng)方向呈90°。8.5其他壓力加工方法機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工488.5.2擠壓成形按金屬坯料變形溫度的不同，擠壓可分為3種。（1）冷擠壓。在室溫下進(jìn)行的擠壓加工。冷擠壓中，金屬的變形抗力較大，變形程度不宜過大。變形后的金屬組織為冷變形強(qiáng)化組織，因而產(chǎn)品的強(qiáng)度高，表面較光潔。尺寸精度可達(dá)IT7~IT6，表面粗糙度可達(dá)Ra1.6~0.2μm。（2）熱擠壓。金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的擠壓加工。熱擠壓中，金屬的變形抗力小，允許的變形程度較大，生產(chǎn)率高。但表面粗糙、精度較低。廣泛應(yīng)用于冶金部門生產(chǎn)鋁、銅、鎂及其合金的型材和管材等。目前，也較多用于機(jī)器零件和毛坯的生產(chǎn)。（3）溫?cái)D壓。金屬坯料變形溫度在室溫和再結(jié)晶溫度之間（100~800℃）。與冷擠壓相比，變形抗力低、變形程度增大，提高了模具壽命；與熱擠壓相比，坯料氧化脫碳少，尺寸精度高，表面粗糙值較低（Ra6.3~3.2μm）。適于加工中碳鋼和合金鋼零件。8.5其他壓力加工方法機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工498.5.2擠壓成形擠壓成形工藝特點(diǎn)：1）擠壓時(shí)金屬處于三向受壓狀態(tài)，可以提高金屬坯料塑性。2）可加工出形狀復(fù)雜、深孔、薄壁和異型斷面零件。3）擠壓變形后，零件內(nèi)部纖維組織基本上沿零件外形分布而不被切斷，從而提高了零件的力學(xué)性能。4）材料利用率可達(dá)70%，生產(chǎn)率比其他鍛造方法提高幾倍。8.5其他壓力加工方法機(jī)械制造基礎(chǔ)第8章壓力加工508.5.3拉拔成形拉拔成形是使金屬坯料通過一定形狀的模孔，使其截面減小、長度增加的成形方法。金屬絲、細(xì)管材及一些異型材都可以用拉拔方法生產(chǎn)。拉拔一般在冷態(tài)下成形，在拉拔過程有冷變形強(qiáng)化效應(yīng)。因而每道拉拔工藝的變形量有限，否則，易斷裂。為保證拉拔質(zhì)量，坯料在拉拔前需經(jīng)表面處理，在拉拔時(shí)需采用潤滑劑，在多道拉拔過程中還應(yīng)安排再結(jié)晶退火。拉拔時(shí)的模具?？自诠ぷ髦惺苤鴱?qiáng)烈的摩擦作用，為了保持其幾何形狀的準(zhǔn)確性，提高模具使用壽命，應(yīng)選擇耐磨性好的材料（如硬質(zhì)合金）來制造。拉拔成形工藝特點(diǎn)：拉拔件的機(jī)械強(qiáng)度高、表面質(zhì)量好、形狀和尺寸精確。拉拔成形8.5其他壓力加工方法機(jī)械制造基礎(chǔ)