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1、模块二 锻造,了解锻造的种类； 掌握锻造成型方法及工艺； 掌握薄板冲压成形工艺，包括各种成形模具结构、基本工序和典形零件的工艺制定。,本章重点：,2.1 概述,塑性成形（plasticity forming） 在外力作用下，金属发生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸、组织和力学性能的工件的生产方法，又叫塑性加工或压力加工。,常见的塑性成形方法： 锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔等。,自由锻,模锻,冲压,轧制,拉拔,1.可实现无屑加工； 2.产品力学性能好，尺寸精度高； 3.自动化程度高，生产率高; 4.材料利用率高，产品范围广泛。,塑性加工特点:,塑性成形广泛应用于机械制造、汽拖、容器、造船、建
2、筑、包装、航空航天工业部门。,大多数金属和合金均有一定的塑性，可进行各种塑性加工。,2.2 锻造工艺,2.2.1 锻造流线与锻造比 1.锻造流线 热锻后金属组织具有一定的方向性，通常称为锻造流线。 在设计和制造机械 零件时，为得到较高的力学性能，必须考虑锻造流线的合理分布。 2.锻造比 锻造比是指被锻造的工件在变形前后的截面面积比、长度比或高度比。 在进行锻造时，应按零件的力学性能要求选择锻造比。,2.2.2 金属的可锻性,一、金属的可锻性（塑性加工性能） 定义：金属断崖难易程度的工艺性能。 衡量指标：金属的塑性和变形抗力。塑性，变形抗力，可锻性。,2.2.3金属的加热,1.加热目的 加热目的
3、是指提高金属的塑性，降低变形能力，以改善其可锻性，获得良好的锻后组织。 2.锻造温度范围 大谤范围是指锻件由始锻温度到终锻温度之间的温度间隔。 3.烧损与脱碳 烧损是指钢件在加热过程中因氧化铁皮脱落而造成的损失。 脱碳是指钢件在加热过程中其表层的碳因氧化而损失。 4.过烧与过热 过热是指将金属加热到过高温度或高温下保温时间过长而引起晶粒粗大现象 过烧是指加热温度超过始锻温度过多，使晶粒边界出现氧化及熔化现象。,2.3.4 锻造成形,定义：利用冲击力或压力使金属在上、下两个抵铁之间产生塑性变形，从而得到所需锻件的锻造方法。,a) 自由锻 b) 胎模锻 c) 模锻 d) 锻件实例,一.自由锻,1、
4、回顾自由锻的特点 （1）坯料变形时，只有部分表面受到限制，其余可自由流动； （2）所用设备及工具简单，适应性强，锻件重量不受限制； （3）由人工控制锻件的形状和尺寸，锻件的精度低，生产率低； （4）适用于单件小批生产，也是大型锻件的唯一锻造方法。,2、自由锻的方法,（1）手工锻造 （2）机器锻造 a）锻锤自由锻 利用冲击力使坯料产生塑性变形 常用设备有： 空气锤，锻件重量范围是50-1000公斤； 蒸汽-空气锤，锻件重量范围是20-1500公斤。 b）液压机自由锻 利用静压力使坯料变形 常用设备是水压机（能加工300t质量的锻件，是重型机械厂锻造生产的主要设备）。,空气锤,双柱拱式蒸汽-空气锤
5、,水压机,3、自由锻的工序,（1）基本工序 用来改变坯料的形状和尺寸的主要工序，主要包括：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、锻接、扭转、错移、切割。 （2）辅助工序 为了完成基本工序而进行的预先变形工序（基本工序前），主要包括：压钳口、倒棱、压肩等。 （3）修整工序 用来提高锻件尺寸及位置精度的工序（基本工序后），主要包括：校正、滚圆、平整等。,a) 平砧间镦粗 b) 局部锻粗,拔长,单面冲孔,成形弯曲,扭转,圆料的压肩,滚圆,方形、矩形锻件的修整 b) 圆形锻件的修整 拔长后的修整,二、模锻,模锻：坯料在模膛内受冲击力或压力产生变形，得到所需形状的锻造方法。 按使用设备的不同，分为锤上模锻、曲柄压力机
6、上模锻、摩擦压力机上模锻、胎模锻等。 与自由锻相比，模锻的特点： 生产率较高 锻件尺寸精确，加工余量小 可锻出形状复杂锻件 材料利用率高,2.3 板料冲压,利用冲模使板料产生分离或变形的加工方法。 板料冲压常用的设备是剪床和冲床。 其中剪床用于下料，将板料剪成一定宽度的条料，以供冲压之用。因多数冲压件不需加热，故又称为薄板冲压或冷冲压。当板料大于810mm时，应采用热冲压。,2.3.1 概述,板料冲压的特点 （1）零件形状复杂，废料少。 （2）产品精度高，互换性好。 （3）产品质量小，材料消耗少，强度、刚度高。 （4）操作简单，生产率高，成本低。,冲压生产的基本工序： 分离工序（落料、冲孔、切
7、断、修整） 变形工序（拉深、弯曲、翻边、成形）,2.3.2 分离工序,冲裁（落料与冲孔）：使坯料按封闭轮廓分离。 落料制坯工序，被分离部分为成品，周边是废料 。 冲孔加工工序，被分离部分是废品，周边是成品。 1. 冲裁变形过程,a)弹性变形(弯曲、上翘） b)塑性变形 c)断裂分离 d)落下部分的放大图 落料和冲孔时金属板料的分离过程示意图,冲裁时金属板料的分离过程示意图,冲裁件断裂面有明显的区域特征 光亮带：冲头挤压切入所形成的光滑表面，断面质量最佳 剪裂带：是材料在剪断分离时所形成的断裂带，表面粗糙,2. 凸凹模间隙 凹凸模之间间隙z不仅严重影响冲裁件的断面质量，而且影响模具寿命、卸料力、
8、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。因此正确选择间隙值对冲裁生产至关重要。 单边间隙c的经验公式 （板料厚度） （m相关系数）,凸凹模间隙对冲裁件质量的影响,间隙小,间隙大,间隙适中,间隙过大：断面质量差，光亮带小一些，剪裂带和毛刺均较大 间隙过小：断面质量好，光亮带增大，但毛刺也增大，模具磨损严重，寿命受影响。 合理选择模具间隙，主要考虑冲裁件断面质量和模具寿命这两个主要的因素。一般说来，当对冲裁件断面质量要求较高时，应选取较小的间隙值，而当冲裁件的质量要求不高时，则应可能地加大间隙值，以利于提高冲模的寿命。,3. 凸凹模刃口尺寸的确定,4.冲裁件的排样,即零件在板料上的合理布置方法。 排样合
9、理可是废料最少，材料利用率高。,二、修整 修整是使落料或冲孔后的成品获得精确轮廓的工序。,分离工序,三、切断 用剪刃或冲模将板料沿不封闭轮廓进行分离的工序。 剪刃安装在剪床上，制作一定宽度的条料，供下一步冲压工序使用。 冲模安装在冲床上，用以制取形状简单、精度要求不高的平板零件。,分离工序,一、拉深 原理（圆筒形件的拉深）：利用冲模使毛坯变形制成开口空心零件的成形工序。 1.拉深过程 (1) 筒壁部分 变形区 (2)筒底部分 非变形区 (3)筒底圆角部分 危险区,2.3.3 变形工序,拉深的特点：, 法兰部分向内收缩（毛坯变化图） 板厚基本不变。 压边力以法兰不起皱为准 模具间隙Z（1.11.
10、2）s,拉深工序,一般情况下，拉深系数m不小于0.50.8。,2.拉深系数的影响 (1)拉深系数-拉深变形程度以工件筒形直径与毛坯 板料直径之比表示. m=d/D (2)材料的极限拉深系数,多次拉深过程中加工硬化现象严重。为保证坯料具有足够的塑性，生产中坯料经过一两次拉深后，应安排工序间的退火处理。 其次，在多次拉深中，拉深系数应一次比一次略大些，确保拉深件质量，使生产顺利进行。总拉深系数等于每次拉深系数的乘积。,破裂多发生在直壁与底部的过渡圆角处。,起皱多发生在拉深件的法兰部分,3.拉深废品 拉穿与起皱,防止废品措施: (1)拉深系数m0.50.8 (2)/D1001.5 (3)r凹(34)
11、 r凸2 板材厚度,4.毛坯尺寸及拉深力的确定 (1)毛坯尺寸计算按拉深前后的面积不变原则进行 (2) 拉深力 P=3(b+s)(D-d- r凹) 选择设备时,应结合拉深件所需的垃深力来定.设备能力应比计算的拉深力大。,二、弯曲变形,弯曲-将毛坯 弯成一定角度各种形状的冲压变形工序。,弯曲回弹 一般回弹角为010,防止弯裂: (1)弯曲的最小半径为 r min =(0.251)t (2)弯曲时尽可能使弯曲线与坯 料的纤维方向垂直。 若弯曲线与纤维方向一致则容易产生破裂.此时可用增大最小弯曲半径来避免。,3.胀形,胀形是利用坯料局部厚度变薄形成零件的 成形工艺。主要有平板坯料胀形、管坯胀 形、球
12、体胀形、拉形,4. 翻边 使带孔坯料孔口周围获得凸缘的工序称为翻边。如图所示。图中d0为坯料上孔的直径，为坯料厚度，d为凸缘平均直径，h为凸缘的高度。,成形工序,有些空心的回转体还可用旋压方法来制作。 这种方法变形力较小，但生产率较低。,5. 旋压,冲压模具,1）简单冲模 在冲床的一次冲程中只完成一个工序的模具。模具简单，造价低。,2.3.4 冲模简介,冲压模具,2）连续冲模 在冲床的一次冲程中，在模具不同部位上同时完成数道冲压工序的模具,3）复合冲模 在冲床的一次冲程中，在模具同一部位上同时完成数道冲压工序的模具,落料拉伸复合模,拉伸件,2.3.5 冲压加工零件的结构工艺性,1. 冲压件的形状和尺寸: （1）冲裁件 1)简单对称避免长槽悬臂 2)冲孔时,孔径必须板料厚度;孔与边缘之间的距离板料厚度 3)尖角处r0.55 （2）弯曲件 1)弯曲半径 rrmin;弯曲件形状应尽量对称 2)弯曲边不能过短 H2 3)弯曲带孔件,孔的位置L(1.52) （3）拉深件 1)外形简单对称不要太高 2)合适的圆角 最小许可半径 r 凹(34) ; r凸2 ,
