《工程材料基础 教学课件 ppt 作者 张文灼 赵振学 主编 10.3锻压》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程材料基础 教学课件 ppt 作者 张文灼 赵振学 主编 10.3锻压（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、锻压,概述,锻压是一种对坯料施加外力，使其产生塑性变形，改变其尺寸、形状，用于制造机械零件或毛坯成形的方法。锻压包括锻造和冲压,锻造：一般是将轧制圆钢、方钢（中、小锻件）或钢锭（大锻件）加热到高温状态后进行加工。 板料冲压：是在冲床上用冲模使金属或非金属板料产生分离或变形而获得制件的加工方法。板料冲压通常在室温下进行，所以又叫冷冲压。（用于冲压的材料必须具有良好的塑性，常用的有低碳钢、高塑性合金钢、铝和铝合金、铜和铜合金等金属材料以及皮革、塑料、胶木等非金属材料。）,锻造,（1）锻造的作用及应用 消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时保存完整的金属流线。 （2）始锻温
2、度 指开始锻造的温度，一般始锻温度应尽可能高一些，一方面可以提高金属的塑性，另一方面又可延长锻造的时间。但加热温度过高，金属将产生过热或过烧的缺陷，使金属塑性急剧降低，可锻性变差。通常将变形允许加热达到的最高温度定为始锻温度。一般金属材料的始锻温度应比其熔点低100200。 （3）终锻温度 指终止锻造的温度，一般终锻温度应尽可能低一些，这样可延长锻造时间，减少加热次数。但温度过低，金属塑性降低，变形抗力增大，可锻性同样变差，金属还会产生加工硬化，甚至发生开裂。通常将变形允许的最低温度定为终锻温度,锻压的特点,(2)节约金属材料 比如在热轧钻头、齿轮、齿圈及冷轧丝杠时节省了切削加工设备和材料的消
3、耗。,(1)改善金属组织、提高力学性能 锻压的同时可消除铸造缺陷，均匀成分，形成纤维组织，从而提高锻件的力学性能。,(3)较高的生产率 比如在生产六角螺钉时采用模锻成形就比切削加工效率约高50倍。,（4）锻压主要生产承受重载荷零件的毛坯，如机器中的主轴、齿轮等，但不能获得形状复杂的毛坯或零件。,自由锻,1、自由锻的分类、特点及应用,自由锻分手工锻和机器锻两种,适应性强，灵活性大，生产周期短，成本低。缺点是锻件尺寸精度低，加工余量大，金属材料消耗多，生产率低，劳动强度大、条件差，要求操作者的技术水平较高。 自由锻适合于单件、小批和大型锻件的生产。,自由锻造是利用冲击力或压力使金属在上下两个砧铁（
4、砧座与锤头）之间产生变形，从而获得所需形状及尺寸的锻件。,2、自由锻设备,）自由锻常用设备,空气锤,液压机,利用压缩空气推动锻锤进行工作。以落下部分质量来表示锻造能力；常用吨位为65750千克，用于锻造小型锻件。,利用高压水为动力进行工作。靠静压力工作。常用吨位为5150吨，用于锻造大型锻件，是大型锻件的唯一设备。,2）自由锻常用工具,3、自由锻工序,自由锻工序分为基本工序、辅助工序和精整工序。 基本工序 包括镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割等； 辅助工序 包括压钳口、倒棱、压肩等； 精整工序 是对已成形的锻件表面进行平整，清除毛刺、校直弯曲、修整鼓形等。,3、自由锻工序,使毛坯高度减小、横断面积
5、增大的锻造工序,镦粗,应用：一般用来制造齿轮坯或盘饼类毛坯; 为拔长工序增大锻造比;为冲孔工序作准备等,a）完全墩粗 b）端部墩粗 c）端部墩粗 d）中间墩粗,3、自由锻工序,使毛坯横截面积减小、长度增加的锻造工序,拔长,用来制造轴杆类毛坯,a）平砧拔长 b）反复90翻转锤击 c）沿螺旋线翻转锤击 d）心轴拔长,冲孔：在坯料上冲出通孔或不通孔的锻造工序。 冲孔常用于制造带孔齿轮、套筒、圆环及重要的大直径空心轴等锻件。为减小冲孔深度和保持端面平整，冲孔前通常先将坯料镦粗。冲孔后大部分锻件还需芯棒拔长、扩孔或修整。冲孔分双面冲孔和单面冲孔两种,3、自由锻工序,弯曲：采用特定的模具将毛坯弯成所规定的
6、外形的锻造工序 弯曲方法主要有锻锤压紧弯曲法和用垫模弯曲法两种,切割：把板材或型材等切成所需形状和尺寸的坯料或工件的锻造工序。,4、自由锻工艺规程的制订,工艺规程是指导生产的基本技术文件。,编制自由锻工 艺规程应遵循,设计自由锻零件时，必须考虑锻造工艺是否方便、经济和可能； 零件的形状应尽量简单和规则。,自由锻的工艺规程,绘制锻件图 计算坯料质量和尺寸 选择锻造工序 选择锻造设备 选择坯料加热、锻件冷却和热处理的方法,1、绘制锻件图 锻件图是根据零件图绘制的。自由锻件的锻件图是在零件图的基础上考虑了工艺余块、加工余量、锻造公差等之后绘制的图。,2、选择锻造工序,通常，自由锻件的成形过程是由一系
7、列锻造工序组合而成的，工序的选择主要是根据锻件的形状和工序的特点来确定。 1）盘类圆环类锻件 包括各种圆盘、叶轮、齿轮、模块等，其特点是横向尺寸大于高度尺寸，或者二者相近。锻造基本工序是镦粗，其中带孔的件需冲孔。 2）空心类锻件 包括各种圆环、齿圈、轴承环和各种圆筒、缸体、空心轴等，锻造空心件的基本工序有镦粗、冲孔、马杠扩孔、芯棒拔长等。 3）轴杆类锻件 包括各种圆形截面实心轴，如传动轴、轧辊、立柱、拉杆等，还有矩形方形、工字形截面的杆件如摇杆、杠杆、推杆、连杆等，锻造轴杆件的基本工序是拔长，但对于截面尺寸相差大的铸件，为满足锻造比的要求，则需采取镦粗一拔长工序。,4）曲轴类锻件 包括单拐和多
8、拐的各种曲轴，目前锻造曲轴的工艺有自由锻、模锻、全流线挤压锻等。其中自由锻的力学性能差，加工余量大，只在单件或小批生产中应用。其基本工序有拔长、错移和扭转。 5）弯曲类锻件 包括各种具有弯曲轴线的锻件，如吊钩、弯杆、曲柄、轴瓦盖等，基本工序是拔长、弯曲。 6）复杂形状锻件 包括阀体、叉杆、十字轴等，锻造难度大，应根据锻件形状特点，采用适当工序组合锻造。,5、自由锻锻件结构工艺性 零件结构应尽可能简单、对称、平直； 应避免零件上的锥形、楔形结构； 不允许有小凸台 零件上不允许有加强筋； 应避免圆柱面与圆柱面、圆柱面与棱柱面相交；,模锻,利用模具使毛坯变形而获得锻件的锻造方法称为模锻,与自由锻比较
9、，模锻具有模锻件尺寸精度高、形状可以很复杂、质量好、节省金属和生产率高等优点。此外，在大批量生产时，模锻件的成本较低。其不足之处是锻件质量较小，受锻模设备吨位的限制，模锻件质量一般在150Kg以下；模锻设备投资大，每种锻模只可加工一种锻件，在小批量生产时模锻不经济；工艺灵活性不如自由锻。,模锻适用于中、小型锻件的成批和大量生产,模锻分为锤上模锻和胎模锻两类,一、锤上模锻,常用的锤上模锻设备有模锻空气锤、螺旋压力机、平锻机、模锻水压机等,在模锻锤上利用模具（锻模）使毛坯变形而获得锻件的锻造方法,使坯料成形而获得模锻件的工具称为锻模。锻模由上模和下模组成，上模靠楔铁紧固在锤头上，随锤头一起作上下往
10、复运动，下模用紧固楔铁固定在模垫上。上下模合在一起其中间部形成的空间为模膛。 根据作用不同，模膛分成制坯模膛和模锻模膛两大类； 根据模锻件的复杂程度不同，锻模又分单膛锻模和多膛锻模,蒸汽空气锤,1. 模锻模膛 模锻模膛又可分为预锻模膛和终锻模膛。 （1）预锻模膛 为了改善终锻时金属的流动条件，避免产生充填不满和折迭，使锻坯最终成形前获得接近终锻形状的模膛，它可提高终锻模膛的寿命。其结构比终锻模膛高度大、宽度小、无飞边槽，模锻斜度和圆角大。 （2）终锻模膛 模锻时最后成形用的模膛，和热锻件图上相应部分的形状、尺寸一致。模膛周围设飞边槽，通孔锻件需留冲孔连皮。,2、 制坯模膛 用以初步改变毛坯形状
11、、合理分配金属，以适应锻件横截面积和形状的要求，使金属能更好地充满模锻模膛的工序称为制坯工序。,1）拔长模膛 作用是减少坯料某部分的横截面面积，增加该部分的长度，当模锻件沿轴向各横截面积相差较大时，采用拔长模膛。 2）滚压模膛 其作用是减小坯料某部分横截面积，增大另一部分的横截面积。当模锻件沿轴线的各横截面面积相差不很大时或作修整拔长后的毛坯时，采用滚压模膛。 3）弯曲模膛 其作用是弯曲杆类模锻件的坯料 4）切断模膛 其作用是切断金属。单件锻造时，用它从坯料上切下锻件或从锻件上切下钳口，多件锻造时，用它来分离成单个件。,二、胎模锻,胎模锻是在自由锻设备上使用可移动模具（胎模）生产模锻件的一种锻
12、造方法。,（1）胎模锻的应用特点 胎模锻前，通常先用自由锻制坯，再在胎模中终锻成形。它既具有自由锻简单、灵活的特点，又兼有模锻能制造形状复杂、尺寸准确的锻件的优点，因此适于小批量生产中用自由锻成形困难、模锻又不经济的复杂形状锻件。 （2）胎模的种类 根据胎膜的结构特点，胎模可分成制坯整形模、成形模和切边冲孔模等。,成形模（扣模、套模、合模 ） 扣模既能制坯，也能成形，锻造时，锻件不转动，可移动 套模呈套筒型，分开式和闭式两种，开式套模只有下模，上模由上砧块代替， 适用于回转体料的制坯或成形，锻造时常产生小飞边；闭式套模锻造时，坯料 在封闭模膛中变形，无飞边，但产生纵向毛刺，除能完成制坯或成形外
13、，还可 以冲孔 合模一般由上、下模及导向装置组成，用于形状复杂的非回转体锻件的成形。,制坯整形模 （摔模） 用于锻造回转体或对称锻件 用于锻件成形前的整形、拔长、制坯、校正,板料冲压,使板料经分离或成形而得到制件的工艺统称为冲压 特点 （1）可冲压形状复杂的零件，废料较少。 （2）冲压件有较高的尺寸精度和表面质量，互换性好。 （3）冲压件的重量轻、强度和刚度好，有利于减轻结构重量。 （4）冲压操作简单，工艺过程便于实现机械化自动化，生产率高，成本低 （5）制造复杂，模具材料及制作成本高,冲压设备,剪床：板料切成一定宽度的条料，为后续的冲压备料,冲床： 完成除剪切以外的其他冲压工作,冲压基本工序
14、 分离工序：使板料的一部分和另一部分分开的工序，包括冲裁和切断 （1）剪切 ：使板料按不封闭轮廓部分分离的工序 其分离部分的材料发生弯曲，称为切口 （2）冲裁 ：冲模将板料以封闭的轮廓与坯料分离的冲压工序 是落料和冲孔的总称,成形工序 成形工序是使板料发生塑性变形，以获得规定形状工件的工序 主要包括弯曲和拉深、收口与翻边等 弯曲 是将板料、型材或管材在弯矩作用下弯成一定角度的工序 弯曲时，材料内侧受压，外侧受拉； 塑性变形集中在与凸模接触的狭窄区域内 坯料越厚，内弯曲半径越小，则压缩及拉伸应力越大，越容易弯裂 防裂措施：选用塑性好的材料；限制最小弯曲半径；使弯曲方向与坯料流线 方向一致，防止坯
15、料表面的划伤，以免产生应力集中,拉深 使坯料变形成开口空心零件的工序,凸模和凹模有一定的圆角， 其间隙一般稍大于板料厚度 拉深件的底部一般不变形，厚度 基本不变。直壁厚度有所减小。,翻边 使带孔坯料孔口周围获得凸缘的工序,锻压新技术,精密模锻 在普通的模锻设备上锻制形状复杂的高精度锻件的模锻工艺 特点 (1) 精确计算原始坯料的尺寸，否则会增大锻件尺寸公差，降低精度。 (2) 需要仔细清理坯料表面，除净坯料表面的氧化皮、脱碳层及其他缺陷等。 (3) 采用无氧化加热方法，尽量减少坯料表面形成氧化皮。 (4) 精密模锻的锻件精度必须比锻件高两级。精锻模一定要有导柱、套筒结构以保证合模准确。为排除模
16、膛中的气体，减小金属流动阻力，使金属更好地充满模膛，模膛内应开有排气小孔。 (5) 严格控制模具温度、锻造温度、润滑条件及操作方法。 (6) 精密模锻宜在刚度大、精度高的模锻设备上进行，如摩擦压力机或高速锤等。,锻压新技术,液态成型 介于压力铸造和模锻之间的加工方法 将定量的金属直接浇入金属模内，然后在一定时间内以一定压力作用于液态 或半液态金属上使之成型的一种方法 特性 (1) 锻件的强度指标可以接近或达到模锻件的水平，组织致密均匀，性能优良。 (2) 锻件外形准确，表面粗糙度低，有时可不用进行机械加工。 (3) 液态模锻可以一次成型，不像一般模锻要多个模膛，而且液态金属充满模膛要比一般模锻容易得多，因而可提高生产率，减少劳动强度，也节省了大量模具钢。 (4) 液态模锻结构简单、紧凑。不像压铸需要浇口、浇道，使模具复杂。 (5) 液态模锻不需要用专门的压铸机，而采用通用设备,锻压新技术,超塑性成型 超塑性是指金属或合金在特定条件下进行拉伸试验，其伸长率超过100%以 上的特性 特定的条件是指一定的变形温度
