第12章 鍛壓.ppt

1、第12章鍛壓、沖壓加工利用金屬的塑性變形，改變原材料的尺寸和形狀，改善其內(nèi)部組織和力學(xué)性能，得到所需的原材料或零件的成形加工方法。 沖壓加工方法：以生產(chǎn)原材料為主，以生產(chǎn)零件坯料為主，1 .軋制，使金屬坯料通過一對旋轉(zhuǎn)輥的空隙連續(xù)變形。 應(yīng)用：生產(chǎn)鋼板、無縫鋼管及各種型鋼。 軋制品的截面形狀如圖所示。 2 .從擠出、擠出模具的?？讛D出金屬素材使其變形。 應(yīng)用：生產(chǎn)低碳鋼、有色金屬及其合金型材、管件及零件。 擠壓制品的截面形狀如圖所示。 3 .拉拔，從拉拔模的?？桌谓饘偎夭淖冃巍?4 .自由鍛造，將金屬材料放入上下砧之間受力變形。 應(yīng)用：生產(chǎn)單件小批量力學(xué)性能高、形狀簡單的零件坯料，是大型鍛件

2、的唯一制造方法。 5、模鍛、將金屬原材料放入模鍛孔內(nèi)受力變形。 應(yīng)用：批量生產(chǎn)形狀復(fù)雜的中小鍛件。 6 .沖壓桿，利用沖模，使桿分離或變形。 因為通常在室溫下進(jìn)行，所以也稱為冷壓。 應(yīng)用：批量生產(chǎn)形狀復(fù)雜的中小鍛件。 薄板部件、設(shè)備、修正器部件、中空部件或汽車用罩部件。 沖壓加工的特點(diǎn)：1 .力學(xué)性能好。 沖壓加工后，晶粒變細(xì)，組織致密，力學(xué)性能提高。 2、省金屬材料空白精度高，可減少機(jī)械加工。 3 .生產(chǎn)率高(自由鍛煉除外)的缺點(diǎn)： 1 .成本高。 2 .無法得到形狀復(fù)雜的產(chǎn)品。 總結(jié)如下： 1軋制、2擠出、3拉拔、4自由鍛造、5型鍛造、6板材沖壓、沖壓加工方法：12.1沖壓加工理論基礎(chǔ)、1

3、2.1.1金屬的鍛造性能12.1.2鍛造比及流線組織12.1金屬的鍛造性有塑性和變形阻力。 塑性高，變形阻力小，鍛煉性好。 影響金屬鍛性的因素主要有：1.材料的性質(zhì)(化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu))2.變形條件(變形溫度、變形速度、應(yīng)力狀態(tài))。 1、材料性質(zhì)的影響1 )化學(xué)成分的影響一般純金屬的鍛性優(yōu)于合金。 合金中合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，化學(xué)成分越復(fù)雜，鍛造性越差。 非合金鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，鍛造性越差。 2 )組織結(jié)構(gòu)的影響固溶體y； 碳化物、滲碳體y； 晶粒粗大鑄片y。 1 )變形溫度一般，隨著溫度的升高，塑性變高，變形阻力變小，鍛造性得到改善。 t、300、2 .變形條件如果溫度過高，則晶粒急劇

4、生長，金屬塑性減少，鍛造性能降低的現(xiàn)象稱為“過熱”。 加熱溫度接近熔點(diǎn)時，晶界被氧化或熔化，金屬的塑性變形能力完全消失的現(xiàn)象稱為“過燒”。 嚴(yán)格控制鍛造溫度范圍。 鍛造溫度范圍是指從初始鍛造溫度(加熱時允許的最高溫度)到最終鍛造溫度(停止鍛造的溫度)的溫度間隔。 鍛造溫度范圍的確定取決于合金相圖。 碳鋼的初鍛溫度設(shè)定為固相線AE以下150250度，終鍛溫度設(shè)定為約800度。 亞共析鋼的終軋溫度在雙相區(qū)，但仍有足夠的韌性，變形阻力也不大的過共析鋼為了破碎沿晶界分布的二次滲碳體，必須在該溫度下進(jìn)行鍛煉。變形速度、f、2 )變形速度的影響、變形速度是指每單位時間的變形程度。 c低于臨界速度c，隨著變

5、形速度的增加，變形阻力增加，塑性減少。 高于(在再結(jié)晶過程中不能消除加工硬化的)臨界速度c，隨著變形速度的增加，變形阻力減少，塑性提高。 (塑性變形的熱效應(yīng)加速了再結(jié)晶過程)高速鍛造利用這一原理改變金屬的鍛性。 但是，正常鍛壓設(shè)備的速度不能大于c。 對于塑性差的材料和大型鍛造品，為了防止鍛造裂紋，容易采用小的變形速度。3 )應(yīng)力狀態(tài)的影響、變形方法不同，金屬中的應(yīng)力狀態(tài)不同。 同樣的變形方式，根據(jù)位置的不同，應(yīng)力狀態(tài)也可能不同。 三方受壓時(減小金屬內(nèi)部的原子間距離，難以擴(kuò)大缺陷)，金屬的塑性最好，產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，塑性降低(擴(kuò)大材料缺陷)。 從變形阻力分析來看，如果隨著壓縮應(yīng)力使金屬內(nèi)部的摩擦增

6、大，變形阻力也增大而選擇變形方法，則塑性好的材料中會出現(xiàn)拉伸應(yīng)力，可以減少變形時的能量消耗，塑性差的材料盡可能在三方壓迫下變形，但是變形阻力增大，需要增加加加工設(shè)備噸數(shù)、12.1.2鍛造比和流線組織、1 .纖維組織鍛造時，金屬脆性雜質(zhì)被破碎，沿金屬主要伸長方向分布為破碎粒狀或鏈狀，塑性雜質(zhì)隨著金屬變形在主要伸長方向分布為帶狀，熱鍛后的金屬組織具有一定的方向性，通常稱為鍛造流線或纖維組織。 鍛造比是鍛造時變形程度的表示方法。 拔長： y鍛=A0/A (A0、a分別表示拔長前后的金屬原材料的橫截面積)； 鐓粗： y鍛=H0/H (H0、h分別表示鐓粗前后的金屬原材料的高度)。 2、鍛造比、纖維組織

7、的明顯程度與鍛造比有關(guān)。 鍛造對鍛件的質(zhì)量和力學(xué)性能有很大影響。 無論如何，增加鍛造比對改善組織和性能是有利的，但太大無益。 Y=25時，流線組織明顯，沿流線方向的性能提高，但垂直方向的性能降低，應(yīng)該合理選擇。 修訂制造零件時，請充分發(fā)揮縱向性能高的優(yōu)點(diǎn)，限制橫向性能差的缺點(diǎn)。 設(shè)定修正原則：使零件工作時受到的最大正應(yīng)力方向與纖維方向一致，使最大剪應(yīng)力方向與其垂直，使纖維方向盡量沿零件輪廓分布。 鉤纖維的正確分布，a )纖維被切斷的b )纖維完全分布，曲軸纖維分布，用不同的加工方法形成齒輪毛坯的纖維組織，d )纖維組織的分布合理，齒輪壽命高。 c )優(yōu)選b )齒根處的正應(yīng)力與纖維方向重合，但垂

8、直方向差。 a )受力時齒根上產(chǎn)生的正應(yīng)力與纖維方向垂直，性能最差。 綜上所述，金屬的鍛造性不僅取決于金屬的本質(zhì)，還取決于變形的工藝條件。 因此，在進(jìn)行沖壓加工時，必須創(chuàng)造最有利的變形條件，充分發(fā)揮金屬塑性，降低變形阻力，將能量消耗控制在最小限度，以最經(jīng)濟(jì)的方式達(dá)到加工目的。 12.1.3金屬的塑性變形規(guī)律、2 .體積不變規(guī)律、1 .最小電阻規(guī)律認(rèn)為，由于塑性變形時的金屬密度變化小，因此變形前后的體積相等。 物體在變形中其質(zhì)點(diǎn)有可能向不同方向移動時，物體的各質(zhì)點(diǎn)向阻力最小的方向移動。 通常，金屬內(nèi)的某質(zhì)點(diǎn)的流動阻力最小的方向是通過該質(zhì)點(diǎn)朝向金屬變形部分的周邊的法線方向。 圓形截面金屬向所有方向

9、的流動最均勻，鐓粗時總是先將原材料鍛造成圓柱體再鍛造。12.2常用鍛造方法、12.2.1自由鍛造12.2.2模鍛、12.2.1自由鍛造、自由鍛造是利用鍛壓設(shè)備上、下砧鐵和幾個簡單通用的工具，使原材料在壓力下塑性變形，得到鍛件的方法。 自由鍛煉分為手動自由鍛煉和機(jī)械自由鍛煉。 手動鍛造使用手動工具，常用的工具有砧、錘、錘、沖頭、平錘、錘、錘等。 機(jī)械鍛造是用氣錘、蒸汽氣錘或沖壓機(jī)等設(shè)備鍛造原材料。 氣錘由電動機(jī)直接驅(qū)動，錘的能量小，只能鍛造100Kg以下的小型鍛造品。 蒸汽-氣錘由空氣或壓縮空氣驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)錘頭的連續(xù)打擊動作，可鍛造大型中型鍛件。 壓力缸通過高壓水推進(jìn)柱塞運(yùn)動，變形速度慢，用于單件

10、小批量生產(chǎn)的碳鋼、合金鋼等大型鍛件。 1、自由鍛造的技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用、設(shè)備簡單、通用性好、成本低、技術(shù)靈活。 鍛件的范圍：百克級-百噸級，特別是對于大型鍛件，自由鍛造是唯一的鍛造方法。只適用于精度低、生產(chǎn)率低、鍛造簡單形狀的鍛件，2 .自由鍛造的工序、自由鍛造的基本工序是在鍛造過程中直接改變坯料形狀和尺寸的工序。 主要包括鐓粗、拔模長度、彎曲、沖孔、扭轉(zhuǎn)、偏移等，其中最常用的是鐓粗、拔模長度和沖孔。 自由鍛造工序：基本工序、輔助工序及修整工序。 1 )通過鐓鍛使原材料的高度減少，使截面積增大的工序可以分為完全鐓鍛、局部鐓鍛、粗鍛等。 鐓粗是自由鍛造的最基本工序，常用于鍛造齒輪坯料、法蘭、圓盤等高

11、度小、截面積大的鍛件。 2 )拉出減少布料截面積增加長度的工序。 拔長主要用于桿類和長筒類鍛件的成形。 (3)沖孔是在鍛造品上鍛造貫通孔或貫通孔的鍛造工序。 芯軸擴(kuò)孔，(4)彎曲。 使原材料軸線產(chǎn)生一定曲率的工序。 扭曲。 使材料的一部分相對于另外一部分繞其軸線旋轉(zhuǎn)一定角度的工序。 (6)錯位。 使材料的一部分相對于其他的一部分平移的工序。 剪輯。 分割原材料或去除鍛造品質(zhì)量的工序。 2 )進(jìn)行輔助工序基本工序之前的預(yù)變形工序。 例如，夾緊口、倒角、肩推等。 3 )精加工工序修整鍛造品的最終形狀和尺寸，消除表面凹凸，達(dá)到鍛造品要求的工序。 主要有修整、對準(zhǔn)、平坦的端面等。 3典型的鍛件自由鍛造

12、技術(shù)示例，45、目錄、46、目錄，主要是鍛件的形狀和工序特點(diǎn)，鍛造工序的選擇，軸、桿類零件：鐓鍛、沖壓長度，盤類零件：鐓鍛、沖壓，中空類零件(1)避免斜面和錐面，(2)避免曲面的交叉，(3)肋和凸起原材料在沖模內(nèi)整體鍛造成形，所需變形力大。 1 )生產(chǎn)效率高。 2 )模鍛件尺寸精度高，加工質(zhì)量小。 3 )能夠鍛造形狀比較復(fù)雜的鍛件。 4 )成本高，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長。 5 )適合大量生產(chǎn)的中小型鍛造品。 典型的模鍛件，1、模鍛和自由鍛的特點(diǎn)和應(yīng)用，根據(jù)所使用的設(shè)備，模鍛可分為錘上模鍛、沖壓機(jī)上模鍛、模鍛等。 1 .錘上模鍛造的工作原理與自由鍛造相似，不同之處在于上模固定在錘上。 沖模由上沖模和下沖

13、模組成，分別安裝在錘頭和沖模底座上，作業(yè)時上沖模與錘頭一起上下移動。 當(dāng)上模向下卡合時，對模孔內(nèi)的原材料施加沖擊，充滿整個?？祝玫奖匾腻懺炱?。 1 )形成模具結(jié)構(gòu)、模具、?？住⒚滩邸虿?、箱部、鍛件的基本形狀和尺寸的型腔。 收容多馀的金屬。 增加金屬流動的阻力，促使金屬充滿模具的孔。 具有、一個孔的芯片稱為單模芯片，具有兩個以上孔的芯片稱為多模芯片、芯片、芯片、芯片、精加工芯片、預(yù)加工芯片、拔長芯片、輥孔、彎曲，有毛刺槽，貫通孔鍛件為爸爸在設(shè)定、修正芯片、多芯片時，最終芯片的變形力最大，位于芯片的中心，芯片分布在其兩側(cè)，變形最小的芯片位于邊緣，減小偏心負(fù)荷。 彎曲連桿模鍛過程，3 )模鍛

14、件圖的制定，(1)分離面的選擇，分離面選擇為鍛件的最大截面，分離面的選擇，必須使模孔淺對稱，分離面的選擇，必須使施加在鍛件上的塊最少，分離面平坦以零件圖為基礎(chǔ)，考慮模具塊、加工模具量、鍛造公差、分離面位置、模具鍛造斜度和圓角半徑等要素而描繪的，不易發(fā)現(xiàn)偏差，模具孔深度最大的內(nèi)孔模具塊最多，鍛造品不能取出的外壁斜度： 57 0、內(nèi)壁斜度： 712 0、(4)修正模鍛圓采用了避免深孔、多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)定修訂的鍛焊組合技術(shù)。 (6)模鍛件具有結(jié)構(gòu)加工性、合理的分離面，易于從模鍛中取出鍛件，要求零件外形簡單、對稱、平坦，考慮到避免薄壁、高筋、突起等結(jié)構(gòu)的梯度和圓度，模鍛件的設(shè)定修正原則、模鍛件的形狀比自由

15、鍛件復(fù)雜、復(fù)雜金屬容易充滿金屬模孔，為了能夠從?？字许樌〕?，需要進(jìn)行設(shè)定修正。 錘上模鍛是目前我國應(yīng)用最廣泛的模鍛方法。 但是，作業(yè)時的振動和噪音大，生產(chǎn)率不高，在大量生產(chǎn)中有置換壓力機(jī)的模鍛的傾向。 3、曲柄沖壓機(jī)模鍛，(1)無振動，噪音小(2)生產(chǎn)率高，一沖程即可完成一步變形。 (3)模具制造簡單，易于更換。 (4)鍛件精度高。 主要缺點(diǎn)： (1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。 (2)金屬一次性成形在金屬模孔上，水垢難以去除，(3)不要長時間拔出或卷起。1電動機(jī)2、3皮帶輪4傳動軸5、6齒輪7離合器8曲柄9連桿10滑塊11工作臺12頂出銷13楔鐵14頂出機(jī)構(gòu)15制動器16凸輪、4、摩擦壓力機(jī)的模鍛、

16、(1)壓力機(jī)的滑動行程未固定(3)簡化模具的設(shè)定和制造。 (4)由于生產(chǎn)率低，滑塊的運(yùn)動速度低，所以特別適用于低塑性合金鋼和銅合金等有色金屬的鍛造等。 摩擦壓力機(jī)模鍛適用于中小型鍛件的小批量或中批量生產(chǎn)，如鉚釘、螺紋閥、齒輪、三通閥等，1螺紋2螺母3飛輪4摩擦盤5電機(jī)6帶7滑塊8導(dǎo)軌9機(jī)臺，12.3板材壓力機(jī)，板材壓力機(jī)在壓力機(jī)上用模具因為棒壓通常在室溫下進(jìn)行，所以也稱為冷壓。 沖壓使用的材料必須具有良好的塑性，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的皮革、塑料、橡膠等非金屬材料。 冷壓機(jī)：t 8毫米，拖拉機(jī)： 400多臺。 收割機(jī)： 1000多臺。12.3.1板料沖壓的特點(diǎn)和應(yīng)用，1 )能沖壓形狀復(fù)雜的零件，廢棄物少。 2 )產(chǎn)品具有足夠高的精度和低的表面粗糙度，交換性能好。 3 )生產(chǎn)效率高，操作簡單，工藝便于機(jī)械化和自動化。 4 )沖壓模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度要求高，制造成本大，因此板料沖壓適用于大批量生產(chǎn)。 巴壓機(jī)廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)、家電產(chǎn)品、訂貨器、飛機(jī)、導(dǎo)彈、武器及日用品的生產(chǎn)。 壓床常用的設(shè)備有剪床和沖床等。 剪床的作用是將橫桿切成一定寬度的橫桿，為以后的沖壓做準(zhǔn)備。 1、床切割：2 .沖壓：下料設(shè)備、1 )斜刃切割、2 )平刃切割、沖壓設(shè)備、1 )開放式?jīng)_壓、2 )封閉式?jīng)_壓、桿式?jīng)_壓的基本工序、12.3.2沖壓：