工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)鍛壓焊接

1、第九章第九章 鍛壓鍛壓 本章重點(diǎn)本章重點(diǎn)：鍛壓的理論基礎(chǔ)-金屬的塑性變形。自由鍛，錘上模鍛、沖壓的特點(diǎn)及應(yīng)用。鍛壓件的結(jié)構(gòu)工藝性。 9-1概述：概述： 一、鍛壓的概念一、鍛壓的概念 鍛壓是借助外力的作用，使金屬坯料產(chǎn)生塑性變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的原材料、毛坯或零件的方法。二、鍛壓的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍二、鍛壓的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍 既可以改變材料的形狀和尺寸，又能改變材料的組織和性能。可以壓合鑄造組織的內(nèi)部缺陷，使成分均勻，夾雜物均布，形成纖維組織，細(xì)化晶粒。所以，鍛壓件的機(jī)械性能好。缺點(diǎn)是鍛壓件的結(jié)構(gòu)不易太復(fù)雜，成本也高。主要用于受力較大而復(fù)雜，形狀較簡(jiǎn)單的零件或毛坯。9-2 鍛造基礎(chǔ)鍛造基

2、礎(chǔ) 一、合金的鍛造性及影響因素一、合金的鍛造性及影響因素 1、合金的鍛造性、合金的鍛造性 是衡量合金材料在利用鍛造成型時(shí)的難易程度。它是由合金材料的塑性和變形抗力兩個(gè)因素決定。塑性好，變形抗力小的材料，鍛造性能就好。 2、影響合金鍛造性的因素、影響合金鍛造性的因素 1）合金材料的本質(zhì)（化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)） 2）加工條件（變形溫度、變形速度、變形方式、潤(rùn)滑條件和環(huán)境）二、鍛件的加熱與冷卻二、鍛件的加熱與冷卻 1、加熱缺陷與鍛造溫度范圍、加熱缺陷與鍛造溫度范圍 常見(jiàn)的加熱缺陷有：氧化、脫碳、過(guò)熱、過(guò)燒和開(kāi)裂。 開(kāi)始鍛造溫度與終止鍛造溫度由鐵碳相圖決定。鍛造溫度范圍越寬鍛造性能越好。2、冷卻方式、冷

3、卻方式 空冷：適合于低中碳鋼小型鍛件與鋁合金鍛件。 坑冷：適合于低合金鋼及大截面鍛件。 爐冷：適合于高合金鋼及大鍛件。 三、常用合金的鍛造性三、常用合金的鍛造性 一般規(guī)律是：具有細(xì)小的晶粒、單相組織、面心立方結(jié)構(gòu)的合金具有好的鍛造性。 低碳鋼、低合金鋼及鋁合金鍛造性好，高合金鋼的鍛造性差，鑄鐵不能鍛造。9-3自由鍛造自由鍛造 一、概述一、概述 1、自由鍛的概念、自由鍛的概念 將加熱后的坯料放在鐵砧上，在壓力或沖擊力的作用下使其自由變形獲得鍛件的方法。 2、自由鍛的分類、自由鍛的分類 手工自由鍛和機(jī)器自由鍛。 3、自由鍛的特點(diǎn)、自由鍛的特點(diǎn) 坯料的變形不受模具限制，設(shè)備和工具的通用性大，鍛件的重

4、量不受限制，是生產(chǎn)大型鍛件的唯一方法。但是，生產(chǎn)率低，鍛件精度低，加工余量大，只適合于單件小批量生產(chǎn)形狀簡(jiǎn)單件。二、自由鍛設(shè)備二、自由鍛設(shè)備 1、空氣錘、空氣錘 利用電機(jī)作動(dòng)力，結(jié)構(gòu)小，打擊速度快，以落下部分質(zhì)量為設(shè)備的噸位，只適合于小件的鍛造。651000kg。 2、蒸汽、蒸汽-空氣錘空氣錘 以69個(gè)大氣壓的蒸汽或壓縮空氣為動(dòng)力。適合于中型鍛件的鍛造。 3、水壓機(jī)、水壓機(jī) 利用水泵產(chǎn)生的高壓水作動(dòng)力。具有行程大，變形速度慢，工件變形均勻等優(yōu)點(diǎn)，并且產(chǎn)生的是靜壓力，可制成大噸位的設(shè)備，適合于鍛造大型鍛件。 缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)大，供水與操作系統(tǒng)復(fù)雜。三、自由鍛的基本工序三、自由鍛的基本工序 鐓粗、拔長(zhǎng)、

5、 沖孔、扭轉(zhuǎn)、 切割等。四、自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性四、自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性 1、避免長(zhǎng)軸錐體結(jié)構(gòu) 2、避免圓柱與圓柱面相交的相貫線結(jié)構(gòu) 3、避免筋板與凸臺(tái)結(jié)構(gòu) 4、形狀復(fù)雜的零件可用鍛焊結(jié)合方法五、自由鍛工藝規(guī)程五、自由鍛工藝規(guī)程 1、繪制鍛件圖（加工余量、鍛件公差、余塊） 2、計(jì)算坯料質(zhì)量和尺寸 3、選擇自由鍛工序 4、選擇鍛造設(shè)備 5、確定鍛造溫度范圍9-4模型鍛造模型鍛造 一、概述一、概述 1、模鍛的概念、模鍛的概念 將加熱后的坯料放在鍛模模膛內(nèi)受壓變形獲得鍛件的方法。 2、模鍛的分類、模鍛的分類 錘上模鍛和其它設(shè)備上模鍛（曲柄壓力機(jī)、摩擦壓力機(jī)、平鍛機(jī)等） 3、模鍛的特點(diǎn)、模鍛的特點(diǎn) 生

6、產(chǎn)率高，鍛件形狀可以較復(fù)雜，鍛件尺寸精確，加工余量小，機(jī)械性能好。但是，鍛模受較大的沖擊力和熱疲勞應(yīng)力，需要專用模具鋼，模具成本高，只適合于大批量生產(chǎn)中小件。二、二、 錘上模鍛錘上模鍛 1、模鍛設(shè)備、模鍛設(shè)備 蒸汽-空氣錘（與自由鍛的蒸汽-空氣錘結(jié)構(gòu)上有三點(diǎn)不同） 與其它模鍛設(shè)備相比，模鍛錘的打擊速度快（68m/s)行程不固定，可在一副鍛模的不同模膛完成多種工序。缺點(diǎn)是：震動(dòng)大，無(wú)頂出裝置，只適合于高度較小的鍛件及精度要求不高的鍛件的鍛造。 2、鍛模、鍛模 1）單槽鍛模 2）多槽鍛模3、模鍛工藝規(guī)程的制訂、模鍛工藝規(guī)程的制訂 1）繪制鍛件圖（選擇分模面、加工余量和模鍛公差、連皮、模鍛斜度和圓角

7、半徑） 2）計(jì)算坯料質(zhì)量和尺寸 3）選擇模鍛工序 4）選擇鍛造設(shè)備 5）確定鍛造溫度范圍4、模鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性、模鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性 1）模鍛件應(yīng)有一個(gè)合理的分模面。 2）形狀力求簡(jiǎn)單、對(duì)稱，避免薄壁、高筋和局部凸起結(jié)構(gòu)。 3）應(yīng)盡量避免窄溝、深槽、深孔和多孔結(jié)構(gòu)。三、曲柄壓力機(jī)上模鍛三、曲柄壓力機(jī)上模鍛 1、與錘上模鍛相比其特點(diǎn)、與錘上模鍛相比其特點(diǎn)： 1）滑塊行程固定，機(jī)身結(jié)構(gòu)剛性大，導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度高。 2）設(shè)有上下頂出裝置，可自動(dòng)脫模，故鍛件的模鍛斜度小。 3）變形是在滑塊的一次行程中完成，變形比較均勻，力學(xué)性能均勻一致。 4）對(duì)坯料產(chǎn)生的是靜壓力，這對(duì)變形速度敏感的低塑性材料的成型更有利

8、。 5）生產(chǎn)率高，無(wú)沖擊和震動(dòng)，故勞動(dòng)條件好。但設(shè)備復(fù)雜，造價(jià)高，需要其它輔助設(shè)備。因此主要用于具有現(xiàn)代化輔助設(shè)備的大廠模鍛件的大批量生產(chǎn)。四、胎模鍛四、胎模鍛 是介于自由鍛與錘上模鍛之間的一種鍛造方法，兼有兩者的特點(diǎn)，一般先用自由鍛方法使坯料預(yù)成形，然后放在胎模中終鍛成型。 胎模結(jié)構(gòu)有： 1、摔子：用于回轉(zhuǎn)體鍛件的鍛造。 2、扣模：用于非回轉(zhuǎn)體鍛件的鍛造。 3、套筒模：用于以鐓粗為主要成型鍛件的鍛造。 4、合模：用于形狀復(fù)雜的非回轉(zhuǎn)體鍛件的鍛造。9-5 沖壓沖壓 一、概述一、概述 1、沖壓的概念、沖壓的概念 沖壓是利用沖模對(duì)板料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形，從而獲得一定的形狀、尺寸的零件的加

9、工方法。沖壓通常是在常溫下進(jìn)行，又叫冷沖壓。 2、沖壓件的特點(diǎn)、沖壓件的特點(diǎn) 重量輕，強(qiáng)度和剛性好，精度高，具有互換性，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)，生產(chǎn)率高。 3、沖壓所用材料、沖壓所用材料 應(yīng)具有足夠的塑性。二、沖壓的基本工序二、沖壓的基本工序 1、分離工序、分離工序 利用沖模使板料分離的工序。包括剪切、沖孔、落料等。 剪切：使板料沿不封閉的輪廓分離。 沖孔、落料：使板料沿不封閉的輪廓分離。如果落下去的是零件，周邊是廢料為落料，反之為沖孔。分離變形過(guò)程及影響分離質(zhì)量的因素 彈性變形、塑性變形、斷裂三個(gè)階段。 凸模與凹模之間的間隙是影響分離質(zhì)量的重要因素。過(guò)大或過(guò)小都將使上下裂紋不重合，毛刺增大

10、。除此之外，板料的厚度、材質(zhì)及刃口的鋒利程度都有影響。2、變形工序、變形工序 使板料的一部分相對(duì)于另一部分產(chǎn)生位移的工序。如彎曲、拉深、翻邊、旋壓、成形等工序。 1）、彎曲）、彎曲 板料的一部分相對(duì)于另一部分彎曲成一定角度的工序。 影響最小彎曲半徑的因素有材料的塑性、纖維方向和表面質(zhì)量等。 2）、拉深）、拉深 在外力作用下，使板料成形為空心件而厚度基本不變的加工方法。拉深系數(shù)m=d/d(d-筒徑，d-坯料直徑） 影響拉深系數(shù)的因素：材料的塑性，坯料的相對(duì)厚度，凸凹模的圓角半徑，單邊間隙，潤(rùn)滑條件等。3、沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性、沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性 沖裁件：沖裁件： 1）外形使排樣時(shí)廢料少，以提高材料的利用率。 2）沖孔件力求簡(jiǎn)單、對(duì)稱，盡可能采用規(guī)則形狀。 3）避免長(zhǎng)槽與細(xì)長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)，孔與孔、孔與邊緣的距離不小于板厚。 4）圓孔直徑大于板厚，方孔的邊長(zhǎng)大于0.9板厚，外緣凸出或凹進(jìn)尺寸大于1.5板厚。拉深件：拉深件： 1）外形力求簡(jiǎn)單、對(duì)稱。 2）盡量避免深度過(guò)大。 3）拉深件圓角半徑應(yīng)盡量大，以利于成形和減少拉深次數(shù)。 對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)可采用沖焊結(jié)合。對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)可采用沖焊結(jié)合。圖 7-56 沖焊結(jié)構(gòu)零件 鍛壓一