金屬塑性成形工藝

1、第5章 金屬材料成形第一節(jié) 金屬液態(tài)成型工藝基礎(chǔ)第二節(jié) 金屬塑性成形工藝基礎(chǔ)第三節(jié) 金屬連接成形工藝基礎(chǔ)第二節(jié)第二節(jié) 金屬塑性成形工藝金屬塑性成形工藝板料沖壓板料沖壓鍛造鍛造汽車(chē)鍛件汽車(chē)鍛件典型的沖壓件典型的沖壓件塑性成形工藝塑性成形工藝 金屬塑性成形金屬塑性成形是在外力作用下通過(guò)塑性變形，獲得具有一定形狀、是在外力作用下通過(guò)塑性變形，獲得具有一定形狀、尺寸和力學(xué)性能的零件或毛坯的加工方法。尺寸和力學(xué)性能的零件或毛坯的加工方法。金屬塑性成形可分為金屬塑性成形可分為：自由鍛、模鍛、板料沖壓、擠壓、拉拔、軋制，：自由鍛、模鍛、板料沖壓、擠壓、拉拔、軋制，成形方式如圖所示。成形方式如圖所示。常用常用

2、壓壓力加工方法力加工方法a）自由鍛）自由鍛 b）模）模鍛鍛 c）板料沖壓）板料沖壓 d）擠壓擠壓 e）軋制）軋制 f）拉拔拉拔壓力加工與其它成形方法比較具有以下特點(diǎn)：壓力加工與其它成形方法比較具有以下特點(diǎn)：（1）改善金屬組織、提高力學(xué)性能。金屬材料經(jīng)壓力加工后，其組織、）改善金屬組織、提高力學(xué)性能。金屬材料經(jīng)壓力加工后，其組織、性能都得到改善和提高。性能都得到改善和提高。（2）提高材料的利用率。金屬塑性成形主要靠金屬在塑性變形時(shí)改變形）提高材料的利用率。金屬塑性成形主要靠金屬在塑性變形時(shí)改變形狀，使其體積重新分配，而不需要切除金屬，因而材料利用率高。狀，使其體積重新分配，而不需要切除金屬，因而

3、材料利用率高。（3）具有較高的生產(chǎn)率。塑性成形加工一般是利用壓力機(jī)和模具進(jìn)行成）具有較高的生產(chǎn)率。塑性成形加工一般是利用壓力機(jī)和模具進(jìn)行成形加工的，生產(chǎn)效率高。形加工的，生產(chǎn)效率高。（4）可獲得精度較高的毛坯或零件。壓力加工時(shí)坯料經(jīng)過(guò)塑性變形獲得）可獲得精度較高的毛坯或零件。壓力加工時(shí)坯料經(jīng)過(guò)塑性變形獲得較高的精度，可實(shí)現(xiàn)少或無(wú)切削加工。較高的精度，可實(shí)現(xiàn)少或無(wú)切削加工。金屬的塑性成形基礎(chǔ)金屬的塑性成形基礎(chǔ)一、金屬塑性變形的基本概念一、金屬塑性變形的基本概念1、材料的塑性越好，變形抗力越小，則材料的塑性成形性越、材料的塑性越好，變形抗力越小，則材料的塑性成形性越好，越適合壓力加工。好，越適合壓

4、力加工。2、常用材料的伸長(zhǎng)率、常用材料的伸長(zhǎng)率和斷面收縮率和斷面收縮率來(lái)表示塑性指標(biāo)。來(lái)表示塑性指標(biāo)。3、金屬塑性變形時(shí)遵循的基本規(guī)律主要有最小阻力定律、加、金屬塑性變形時(shí)遵循的基本規(guī)律主要有最小阻力定律、加工硬化和體積不變規(guī)律等工硬化和體積不變規(guī)律等最小阻力定律最小阻力定律 是指金屬在塑性變形過(guò)程中，金屬各質(zhì)點(diǎn)將向阻力最小的方是指金屬在塑性變形過(guò)程中，金屬各質(zhì)點(diǎn)將向阻力最小的方向移動(dòng)。最小阻力定律符合力學(xué)的一般原則，是塑性成形加工向移動(dòng)。最小阻力定律符合力學(xué)的一般原則，是塑性成形加工中最基本的規(guī)律之一。中最基本的規(guī)律之一。加工硬化規(guī)律加工硬化規(guī)律 金屬在常溫下隨著變形量的增加，變形抗力增大，

5、塑性和韌金屬在常溫下隨著變形量的增加，變形抗力增大，塑性和韌性下降的現(xiàn)象稱為加工硬化。性下降的現(xiàn)象稱為加工硬化。體積不變規(guī)律體積不變規(guī)律 金屬材料在塑性變形時(shí)，變形前與變形后的體積保持不變。金屬材料在塑性變形時(shí)，變形前與變形后的體積保持不變。根據(jù)此規(guī)律，可以確定毛坯的尺寸和確定變形工序。根據(jù)此規(guī)律，可以確定毛坯的尺寸和確定變形工序。二、金屬塑性變形對(duì)組織和性能的影響二、金屬塑性變形對(duì)組織和性能的影響1. 變形程度的影響變形程度的影響 壓力加工時(shí)，塑性變形程度的大小常用鍛造比壓力加工時(shí)，塑性變形程度的大小常用鍛造比Y鍛鍛來(lái)表示，來(lái)表示，拔長(zhǎng)時(shí)的鍛造比拔長(zhǎng)時(shí)的鍛造比Y鍛鍛=S0/S（S0、S分別表

6、示拔長(zhǎng)前后金屬坯料的橫截面積）；鐓粗時(shí)的鍛造比分別表示拔長(zhǎng)前后金屬坯料的橫截面積）；鐓粗時(shí)的鍛造比Y鍛鍛=H0/H（H0、H分別表示鐓粗前后金屬坯料的高度）。分別表示鐓粗前后金屬坯料的高度）。鍛造比越大，毛坯的鍛造比越大，毛坯的變形程度也越大。生產(chǎn)中以鑄錠為坯料鍛造時(shí)，碳素結(jié)構(gòu)鋼的鍛造比在變形程度也越大。生產(chǎn)中以鑄錠為坯料鍛造時(shí)，碳素結(jié)構(gòu)鋼的鍛造比在23范范圍選取，合金結(jié)構(gòu)鋼的鍛造比在圍選取，合金結(jié)構(gòu)鋼的鍛造比在34范圍選取。以鋼材為坯料鍛造時(shí)，因材料范圍選取。以鋼材為坯料鍛造時(shí)，因材料軋制時(shí)組織和力學(xué)性能已經(jīng)得到改善，鍛造比一般取軋制時(shí)組織和力學(xué)性能已經(jīng)得到改善，鍛造比一般取1.11.3即可

7、。即可。2. 冷變形與熱變形冷變形與熱變形 在再結(jié)晶溫度（在再結(jié)晶溫度（T再再0.4Tm）以下的塑性變形稱為冷變形）以下的塑性變形稱為冷變形，因冷變形有，因冷變形有加工硬化現(xiàn)象產(chǎn)生，故每次的冷變形程度不宜過(guò)大，否則會(huì)使金屬產(chǎn)生裂紋。加工硬化現(xiàn)象產(chǎn)生，故每次的冷變形程度不宜過(guò)大，否則會(huì)使金屬產(chǎn)生裂紋。冷變形加工的產(chǎn)品具有表面質(zhì)量好、尺寸精度高、力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)。常溫冷變形加工的產(chǎn)品具有表面質(zhì)量好、尺寸精度高、力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)。常溫下的冷鐓、冷擠壓、冷拔及冷沖壓都屬于冷變形加工。下的冷鐓、冷擠壓、冷拔及冷沖壓都屬于冷變形加工。 熱變形是在再結(jié)晶溫度以上的塑性變形熱變形是在再結(jié)晶溫度以上的塑性變形，

8、熱變形時(shí)加工硬化與再結(jié)晶過(guò)程，熱變形時(shí)加工硬化與再結(jié)晶過(guò)程同時(shí)存在，而加工硬化又幾乎同時(shí)被再結(jié)晶消除。熱變形可使金屬保持較低同時(shí)存在，而加工硬化又幾乎同時(shí)被再結(jié)晶消除。熱變形可使金屬保持較低的變形抗力和良好的塑性，可以用較小的力和能量產(chǎn)生較大的塑性變形而不的變形抗力和良好的塑性，可以用較小的力和能量產(chǎn)生較大的塑性變形而不會(huì)產(chǎn)生裂紋，同時(shí)還可獲得具有較高力學(xué)性能的再結(jié)晶組織。但是，熱變形會(huì)產(chǎn)生裂紋，同時(shí)還可獲得具有較高力學(xué)性能的再結(jié)晶組織。但是，熱變形是在高溫下進(jìn)行的，金屬在加熱過(guò)程中表面易產(chǎn)生氧化皮，精度和表面質(zhì)量是在高溫下進(jìn)行的，金屬在加熱過(guò)程中表面易產(chǎn)生氧化皮，精度和表面質(zhì)量較低。自由鍛、

9、熱模鍛、熱軋、熱擠壓等工藝都屬于熱變形加工。較低。自由鍛、熱模鍛、熱軋、熱擠壓等工藝都屬于熱變形加工。常用塑性加工方法常用塑性加工方法一、自由鍛一、自由鍛 自由鍛是利用沖擊力或壓力，使金屬在上、下砧鐵之間，產(chǎn)自由鍛是利用沖擊力或壓力，使金屬在上、下砧鐵之間，產(chǎn)生塑性變形而獲得所需形狀、尺寸以及內(nèi)部質(zhì)量鍛件的一種加工生塑性變形而獲得所需形狀、尺寸以及內(nèi)部質(zhì)量鍛件的一種加工方法。方法。 自由鍛分為手工鍛造和機(jī)器鍛造兩種。手工鍛造只能生產(chǎn)小自由鍛分為手工鍛造和機(jī)器鍛造兩種。手工鍛造只能生產(chǎn)小型鍛件，生產(chǎn)率也較低。機(jī)器鍛造是自由鍛的主要方法。型鍛件，生產(chǎn)率也較低。機(jī)器鍛造是自由鍛的主要方法。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)

10、：使用的工具簡(jiǎn)單；操作靈活；通過(guò)局部成形組合出所使用的工具簡(jiǎn)單；操作靈活；通過(guò)局部成形組合出所需鍛件的形狀、尺寸需鍛件的形狀、尺寸缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：鍛件的精度低，生產(chǎn)率低，工人技術(shù)水平要求高，勞鍛件的精度低，生產(chǎn)率低，工人技術(shù)水平要求高，勞動(dòng)強(qiáng)度大動(dòng)強(qiáng)度大應(yīng)用：應(yīng)用：?jiǎn)渭?、小批、形狀?jiǎn)單的鍛件，大型、重型鍛件，尤單件、小批、形狀簡(jiǎn)單的鍛件，大型、重型鍛件，尤其是特大型鍛件其是特大型鍛件1、自由鍛設(shè)備、自由鍛設(shè)備2、自由鍛工序、自由鍛工序自由鍛工序可分為基本工序、輔助工序和修整工序三大類。自由鍛工序可分為基本工序、輔助工序和修整工序三大類。一）基本工序一）基本工序 基本工序包括鐓粗、拔長(zhǎng)、彎曲、沖孔、

11、切割、扭轉(zhuǎn)和錯(cuò)移等。實(shí)際基本工序包括鐓粗、拔長(zhǎng)、彎曲、沖孔、切割、扭轉(zhuǎn)和錯(cuò)移等。實(shí)際生產(chǎn)中最常用的是鐓粗、拔長(zhǎng)和沖孔三個(gè)工序。生產(chǎn)中最常用的是鐓粗、拔長(zhǎng)和沖孔三個(gè)工序。鐓粗鐓粗 沿工件軸向進(jìn)行鍛打，使其長(zhǎng)度減小，橫截面積增大的操作過(guò)程。常沿工件軸向進(jìn)行鍛打，使其長(zhǎng)度減小，橫截面積增大的操作過(guò)程。常用來(lái)鍛造齒輪坯、凸緣、圓盤(pán)等零件，也可用來(lái)作為鍛造環(huán)、套筒等空用來(lái)鍛造齒輪坯、凸緣、圓盤(pán)等零件，也可用來(lái)作為鍛造環(huán)、套筒等空心鍛件沖孔前的預(yù)備工序。心鍛件沖孔前的預(yù)備工序。 鐓粗時(shí)，坯料不能過(guò)長(zhǎng)，高度與直徑之比應(yīng)小于鐓粗時(shí)，坯料不能過(guò)長(zhǎng)，高度與直徑之比應(yīng)小于2.5，以免鐓彎，或出，以免鐓彎，或出現(xiàn)細(xì)腰

12、、夾層等現(xiàn)象。坯料鐓粗的部位必須均勻加熱，以防止出現(xiàn)變形現(xiàn)細(xì)腰、夾層等現(xiàn)象。坯料鐓粗的部位必須均勻加熱，以防止出現(xiàn)變形不均勻。不均勻。拔長(zhǎng)拔長(zhǎng) 拔長(zhǎng)是沿垂直于工件的軸向進(jìn)行鍛打，以使其截面積減小而長(zhǎng)度拔長(zhǎng)是沿垂直于工件的軸向進(jìn)行鍛打，以使其截面積減小而長(zhǎng)度增加的操作過(guò)程，常用于鍛造軸類和桿類等零件。增加的操作過(guò)程，常用于鍛造軸類和桿類等零件。 拔長(zhǎng)時(shí)工件要放平，鍛打要準(zhǔn)，力的方向要垂直，并且拔長(zhǎng)過(guò)程拔長(zhǎng)時(shí)工件要放平，鍛打要準(zhǔn)，力的方向要垂直，并且拔長(zhǎng)過(guò)程中要不斷翻轉(zhuǎn)和送進(jìn)工件。中要不斷翻轉(zhuǎn)和送進(jìn)工件。沖孔沖孔 利用沖頭在工件上沖出通孔或盲孔的操作過(guò)程。常用于鍛利用沖頭在工件上沖出通孔或盲孔的操

13、作過(guò)程。常用于鍛造齒輪、套筒和圓環(huán)等空心鍛件，對(duì)于直徑小于造齒輪、套筒和圓環(huán)等空心鍛件，對(duì)于直徑小于25mm的孔的孔一般不鍛出，而是采用鉆削的方法進(jìn)行加工。一般不鍛出，而是采用鉆削的方法進(jìn)行加工。較薄的坯料通常采用單面較薄的坯料通常采用單面沖孔；沖孔；厚度較大的鍛件，一般采厚度較大的鍛件，一般采用雙面沖孔法用雙面沖孔法 沖孔工沖孔工藝藝a）薄坯料沖孔）薄坯料沖孔 b）厚坯料沖孔）厚坯料沖孔1沖頭沖頭 2坯料坯料 墊環(huán)墊環(huán)（二）輔助工序（二）輔助工序 為使基本工序操作方便而進(jìn)行的預(yù)變形工序稱為輔助工序，例如，為使基本工序操作方便而進(jìn)行的預(yù)變形工序稱為輔助工序，例如，為方便挾持工件而進(jìn)行的壓鉗口、

14、局部拔長(zhǎng)時(shí)先進(jìn)行的切肩等工序?yàn)榉奖銙冻止ぜM(jìn)行的壓鉗口、局部拔長(zhǎng)時(shí)先進(jìn)行的切肩等工序都屬于輔助工序。都屬于輔助工序。（三）修整工序（三）修整工序 用以減少鍛件表面缺陷而進(jìn)行的工序，如校正、滾圓、平整等。用以減少鍛件表面缺陷而進(jìn)行的工序，如校正、滾圓、平整等。修整工序的變形量一般很小，而且為了不影響鍛件的內(nèi)部質(zhì)量，一修整工序的變形量一般很小，而且為了不影響鍛件的內(nèi)部質(zhì)量，一般多在終鍛溫度或接近終鍛溫度下進(jìn)行。般多在終鍛溫度或接近終鍛溫度下進(jìn)行。典型鍛件圖鍛件余量及敷料1敷料2鍛件余量二、模鍛二、模鍛使金屬坯料在模膛內(nèi)受壓產(chǎn)生塑性變形，獲得所需形狀、尺寸以及內(nèi)部使金屬坯料在模膛內(nèi)受壓產(chǎn)生塑性變形

15、，獲得所需形狀、尺寸以及內(nèi)部質(zhì)量鍛件的加工方法稱為模鍛。由于模膛對(duì)金屬坯料流動(dòng)的限制，鍛造質(zhì)量鍛件的加工方法稱為模鍛。由于模膛對(duì)金屬坯料流動(dòng)的限制，鍛造終了時(shí)可獲得與模膛形狀相符的模鍛件。終了時(shí)可獲得與模膛形狀相符的模鍛件。 模鍛具有如下優(yōu)點(diǎn)：模鍛具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1) 生產(chǎn)效率較高。模鍛時(shí)，金屬的變形在模膛內(nèi)進(jìn)行，故能較快生產(chǎn)效率較高。模鍛時(shí)，金屬的變形在模膛內(nèi)進(jìn)行，故能較快獲得所需形狀。獲得所需形狀。(2) 能鍛造形狀復(fù)雜的鍛件，并可使金屬流線分布更為合理，從而能鍛造形狀復(fù)雜的鍛件，并可使金屬流線分布更為合理，從而進(jìn)一步提高零件的使用壽命。進(jìn)一步提高零件的使用壽命。(3) 模鍛件的尺寸較精確

16、，表面質(zhì)量較好，加工余量較小。模鍛件的尺寸較精確，表面質(zhì)量較好，加工余量較小。(4) 模鍛件減少切削加工工作量。在批量足夠的條件下，能降低零模鍛件減少切削加工工作量。在批量足夠的條件下，能降低零件成本。件成本。(5) 模鍛操作簡(jiǎn)單，勞動(dòng)強(qiáng)度低。模鍛操作簡(jiǎn)單，勞動(dòng)強(qiáng)度低。 但模鍛生產(chǎn)受模鍛設(shè)備噸位限制，模鍛件的質(zhì)量一般在但模鍛生產(chǎn)受模鍛設(shè)備噸位限制，模鍛件的質(zhì)量一般在150kg以以下。模鍛設(shè)備投資較大，模具費(fèi)用較昂貴，工藝靈活性較差，生下。模鍛設(shè)備投資較大，模具費(fèi)用較昂貴，工藝靈活性較差，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期較長(zhǎng)。因此，模鍛適合于小型鍛件的大批大量生產(chǎn)，產(chǎn)準(zhǔn)備周期較長(zhǎng)。因此，模鍛適合于小型鍛件的大批大量

17、生產(chǎn)，不適合單件小批量生產(chǎn)以及中、大型鍛件的生產(chǎn)。不適合單件小批量生產(chǎn)以及中、大型鍛件的生產(chǎn)。模鍛按所使用的設(shè)備不同，分為模鍛按所使用的設(shè)備不同，分為錘上模鍛、壓力機(jī)上模鍛、胎模錘上模鍛、壓力機(jī)上模鍛、胎模鍛鍛等。等。（一）錘上模鍛的工藝特點(diǎn)（一）錘上模鍛的工藝特點(diǎn) 錘上模鍛是將上模固定在錘頭上，下模緊固在模墊上，通過(guò)隨錘上模鍛是將上模固定在錘頭上，下模緊固在模墊上，通過(guò)隨錘頭作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的上模，對(duì)置于下模中的金屬坯料施以直接錘頭作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的上模，對(duì)置于下模中的金屬坯料施以直接鍛擊，來(lái)獲取鍛件的鍛造方法。鍛擊，來(lái)獲取鍛件的鍛造方法。錘上模鍛的工藝特點(diǎn)是：錘上模鍛的工藝特點(diǎn)是：（1）金屬在

18、模膛中是在一定速度下，經(jīng)過(guò)多次連續(xù)錘擊而逐步）金屬在模膛中是在一定速度下，經(jīng)過(guò)多次連續(xù)錘擊而逐步成形的。成形的。（2）錘頭的行程、打擊速度均可調(diào)節(jié)，能實(shí)現(xiàn)輕重緩急不同的）錘頭的行程、打擊速度均可調(diào)節(jié)，能實(shí)現(xiàn)輕重緩急不同的打擊，因而可進(jìn)行制坯工作。打擊，因而可進(jìn)行制坯工作。（3）由于慣性作用，金屬在上模模膛中具有更好的充填效果。）由于慣性作用，金屬在上模模膛中具有更好的充填效果。（4）錘上模鍛的適應(yīng)性廣，可生產(chǎn)多種類型的鍛件，可以單膛）錘上模鍛的適應(yīng)性廣，可生產(chǎn)多種類型的鍛件，可以單膛模鍛，也可以多膛模鍛。模鍛，也可以多膛模鍛。終鍛終鍛預(yù)鍛模預(yù)鍛模二）錘上模鍛工藝規(guī)程的制定二）錘上模鍛工藝規(guī)程的

19、制定 錘上模鍛工藝規(guī)程的制定主要包括繪制模鍛件圖、計(jì)算坯料尺寸、錘上模鍛工藝規(guī)程的制定主要包括繪制模鍛件圖、計(jì)算坯料尺寸、確定模鍛工步、選擇鍛造設(shè)備、確定鍛造溫度范圍等。確定模鍛工步、選擇鍛造設(shè)備、確定鍛造溫度范圍等。1. 繪制模鍛件圖繪制模鍛件圖 模鍛件圖是設(shè)計(jì)和制造鍛模、計(jì)算坯料以及檢驗(yàn)?zāi)ｅ懠囊罁?jù)。根模鍛件圖是設(shè)計(jì)和制造鍛模、計(jì)算坯料以及檢驗(yàn)?zāi)ｅ懠囊罁?jù)。根據(jù)零件圖繪制模鍛件圖時(shí)，應(yīng)考慮以下幾個(gè)問(wèn)題。據(jù)零件圖繪制模鍛件圖時(shí)，應(yīng)考慮以下幾個(gè)問(wèn)題。（1）恰當(dāng)?shù)姆帜Ｃ妗㈩A(yù)留加工余量和鍛件公差）恰當(dāng)?shù)姆帜Ｃ?、預(yù)留加工余量和鍛件公差。模鍛時(shí)金屬坯料是。模鍛時(shí)金屬坯料是在模鍛模膛中成形的，因此模鍛件

20、尺寸較為精確，其公差和余量比自在模鍛模膛中成形的，因此模鍛件尺寸較為精確，其公差和余量比自由鍛件小的多。由鍛件小的多。（2）模鍛斜度。）模鍛斜度。為便于從模膛中取出鍛件，模鍛件上平行于錘擊方為便于從模膛中取出鍛件，模鍛件上平行于錘擊方向的表面必須具有斜度，稱為模鍛斜度。對(duì)于錘上模鍛，模鍛斜度向的表面必須具有斜度，稱為模鍛斜度。對(duì)于錘上模鍛，模鍛斜度一般為一般為515之間。模鍛斜度還分為外壁斜度之間。模鍛斜度還分為外壁斜度與內(nèi)壁斜度與內(nèi)壁斜度，如，如圖所示。內(nèi)壁斜度值一般比外壁斜度大圖所示。內(nèi)壁斜度值一般比外壁斜度大25。生產(chǎn)中常用金屬。生產(chǎn)中常用金屬材料的模鍛斜度范圍見(jiàn)表。材料的模鍛斜度范圍見(jiàn)

21、表。鍛件材料鍛件材料外壁斜度外壁斜度內(nèi)壁斜度內(nèi)壁斜度鋁、鎂合金鋁、鎂合金鋼、鈦、耐熱合金鋼、鈦、耐熱合金3 35 55 57 75 57 77 7、1010、1212（3）模鍛圓角半徑。）模鍛圓角半徑。模鍛件上所有兩平面轉(zhuǎn)接處均需圓弧過(guò)渡，此過(guò)模鍛件上所有兩平面轉(zhuǎn)接處均需圓弧過(guò)渡，此過(guò)渡處稱為鍛件的圓角，如圖所示。圓弧過(guò)渡有利于金屬的變形流動(dòng)，鍛渡處稱為鍛件的圓角，如圖所示。圓弧過(guò)渡有利于金屬的變形流動(dòng)，鍛造時(shí)使金屬易于充滿模膛，提高鍛件質(zhì)量，并且可以避免在鍛模上的內(nèi)造時(shí)使金屬易于充滿模膛，提高鍛件質(zhì)量，并且可以避免在鍛模上的內(nèi)角處產(chǎn)生裂紋，減緩鍛模外角處的磨損，提高鍛模使用壽命。角處產(chǎn)生裂紋

22、，減緩鍛模外角處的磨損，提高鍛模使用壽命。模鍛圓角半徑圓角的大小，用圓角半徑表示，它受到許多因素的影響，模鍛圓角半徑圓角的大小，用圓角半徑表示，它受到許多因素的影響，如肋高、鍛造方法、鍛件材料以及操作條件等。鋼的模鍛件外圓角半徑如肋高、鍛造方法、鍛件材料以及操作條件等。鋼的模鍛件外圓角半徑()一般取一般取1.5mm12mm，內(nèi)圓角半徑，內(nèi)圓角半徑(R)比外圓角半徑大比外圓角半徑大23倍。模倍。模膛深度越深，圓角半徑值越大。為了便于制模和鍛件檢測(cè)，圓角半徑尺膛深度越深，圓角半徑值越大。為了便于制模和鍛件檢測(cè)，圓角半徑尺寸已經(jīng)形成系列，其標(biāo)準(zhǔn)是寸已經(jīng)形成系列，其標(biāo)準(zhǔn)是1、1.5、2、2.5、3、4

23、、5、6、8、10、12、15、20、25和和30等，單位為等，單位為mm。（4）沖孔連皮。）沖孔連皮。對(duì)于具有通孔的鍛件，由于錘上模鍛時(shí)不能靠上、下對(duì)于具有通孔的鍛件，由于錘上模鍛時(shí)不能靠上、下模的突起部分把金屬完全排擠掉，因此不能鍛出通孔，終鍛后，孔內(nèi)留模的突起部分把金屬完全排擠掉，因此不能鍛出通孔，終鍛后，孔內(nèi)留有金屬薄層，稱為沖孔連皮，鍛后利用壓力機(jī)上的切邊模將其去除。沖有金屬薄層，稱為沖孔連皮，鍛后利用壓力機(jī)上的切邊模將其去除。沖孔連皮可起到減輕鍛模剛性接觸的緩沖作用，避免鍛模的損壞，并使金孔連皮可起到減輕鍛模剛性接觸的緩沖作用，避免鍛模的損壞，并使金屬易于充型，減小打擊力，因此沖孔

24、連皮不能太薄。常用的連皮形式是屬易于充型，減小打擊力，因此沖孔連皮不能太薄。常用的連皮形式是平底連皮，如圖所示，連皮的厚度平底連皮，如圖所示，連皮的厚度s通常在通常在48mm范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。各參數(shù)確定后，便可繪制鍛件圖。圖所示為齒輪坯模鍛件圖。圖各參數(shù)確定后，便可繪制鍛件圖。圖所示為齒輪坯模鍛件圖。圖中雙點(diǎn)劃線為零件輪廓外形，分模面選在鍛件高度方向的中部。中雙點(diǎn)劃線為零件輪廓外形，分模面選在鍛件高度方向的中部。由于零件輪輻部分不加工，故無(wú)加工余量。圖中內(nèi)孔中部的兩條由于零件輪輻部分不加工，故無(wú)加工余量。圖中內(nèi)孔中部的兩條直線為沖孔連皮切掉后的痕跡。直線為沖孔連皮切掉后的痕跡。2. 計(jì)算坯料質(zhì)量

25、與尺寸計(jì)算坯料質(zhì)量與尺寸 模鍛件坯料質(zhì)量與尺寸的計(jì)算步驟與自由鍛件相類似。坯料質(zhì)量模鍛件坯料質(zhì)量與尺寸的計(jì)算步驟與自由鍛件相類似。坯料質(zhì)量包括鍛件、飛邊、連皮、鉗口料頭以及氧化皮等的質(zhì)量。通常，氧包括鍛件、飛邊、連皮、鉗口料頭以及氧化皮等的質(zhì)量。通常，氧化皮約占鍛件和飛邊總和質(zhì)量分?jǐn)?shù)的化皮約占鍛件和飛邊總和質(zhì)量分?jǐn)?shù)的2.5%4%。3. 確定模鍛工序確定模鍛工序 模鍛工序主要根據(jù)鍛件的形狀與尺寸來(lái)確定。根據(jù)已確定的工序模鍛工序主要根據(jù)鍛件的形狀與尺寸來(lái)確定。根據(jù)已確定的工序即可設(shè)計(jì)出制坯模膛、預(yù)鍛模膛及終鍛模膛。即可設(shè)計(jì)出制坯模膛、預(yù)鍛模膛及終鍛模膛。 鍛造的后期為修整工序：包括切邊與沖孔；校正

26、；熱處理；清理；鍛造的后期為修整工序：包括切邊與沖孔；校正；熱處理；清理；精壓。精壓。4. 選擇鍛造設(shè)備選擇鍛造設(shè)備 錘上模鍛所用的設(shè)備有蒸汽錘上模鍛所用的設(shè)備有蒸汽-空氣錘、無(wú)砧座錘、高速錘等。一般空氣錘、無(wú)砧座錘、高速錘等。一般工廠中主要使用蒸汽工廠中主要使用蒸汽-空氣錘。模鍛生產(chǎn)中所用的蒸汽空氣錘。模鍛生產(chǎn)中所用的蒸汽-空氣錘與自空氣錘與自由鍛錘基本相同。由鍛錘基本相同。 模鍛設(shè)備的選擇應(yīng)結(jié)合模鍛件的大小、質(zhì)量、形狀復(fù)雜程度及所模鍛設(shè)備的選擇應(yīng)結(jié)合模鍛件的大小、質(zhì)量、形狀復(fù)雜程度及所選擇的基本工序等因素確定，并充分考慮到工廠的實(shí)際情況。選擇的基本工序等因素確定，并充分考慮到工廠的實(shí)際情況

27、。5. 確定鍛造溫度范圍確定鍛造溫度范圍 模鍛件的生產(chǎn)在一定溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，碳鋼上限為液相線以下模鍛件的生產(chǎn)在一定溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，碳鋼上限為液相線以下200、下限為、下限為800左右。左右。圖2-11鍛件余量及敷料1敷料2鍛件余量錘鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 連連桿桿錘錘用用鍛鍛模模圖圖板料沖壓1、板料沖壓：、板料沖壓：利用沖模在壓力機(jī)上使板料分離或變形，從而獲得沖壓件的利用沖模在壓力機(jī)上使板料分離或變形，從而獲得沖壓件的加工方法稱為板料沖壓。加工方法稱為板料沖壓。2、板料沖壓的特點(diǎn)：、板料沖壓的特點(diǎn)：（1）沖壓生產(chǎn)操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率高，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。）沖壓生產(chǎn)操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率高，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化

28、。（2）沖壓件尺寸精確，表面光潔，質(zhì)量穩(wěn)定，互換性好，可作為零件使用。）沖壓件尺寸精確，表面光潔，質(zhì)量穩(wěn)定，互換性好，可作為零件使用。（3）沖壓塑性變形產(chǎn)生冷變形強(qiáng)化，使沖壓件具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高和剛性好的優(yōu)）沖壓塑性變形產(chǎn)生冷變形強(qiáng)化，使沖壓件具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高和剛性好的優(yōu)點(diǎn)。點(diǎn)。（4）沖模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求高，制造費(fèi)用相對(duì)較高，故沖壓適合在大批量生產(chǎn)）沖模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求高，制造費(fèi)用相對(duì)較高，故沖壓適合在大批量生產(chǎn)條件下采用。條件下采用。3、沖壓基本工序：、沖壓基本工序： 分離工序：落料、沖孔、切斷等分離工序：落料、沖孔、切斷等 變形工序：拉深、彎曲、翻邊和脹型等變形工序：拉深、彎曲、翻邊

29、和脹型等沖壓工藝沖壓工藝沖壓工藝沖壓工藝4、沖壓設(shè)備：、沖壓設(shè)備：圖圖4-17 4-17 開(kāi)式?jīng)_床工作原理、傳動(dòng)示意圖及開(kāi)式?jīng)_床實(shí)例開(kāi)式?jīng)_床工作原理、傳動(dòng)示意圖及開(kāi)式?jīng)_床實(shí)例11腳踏板腳踏板 22工作臺(tái)工作臺(tái) 33滑塊滑塊 44連桿連桿 55偏心套偏心套 66制動(dòng)器制動(dòng)器 77偏心軸偏心軸88離合器離合器 99皮帶輪皮帶輪 1010電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 1111床身床身 1212操作機(jī)構(gòu)操作機(jī)構(gòu) 1313墊板墊板5、沖壓模具圖圖4-31 4-31 簡(jiǎn)單沖模簡(jiǎn)單沖模11固定卸料板固定卸料板 22導(dǎo)料板導(dǎo)料板 33擋料銷擋料銷 44凸模凸模 55凹模凹模 66模柄模柄77上模座上模座 88凸模固定板凸模固

30、定板 99凹模固定板凹模固定板 1010導(dǎo)套導(dǎo)套 1111導(dǎo)柱導(dǎo)柱 1212下模座下模座6、沖壓產(chǎn)品7、沖壓工序1）、）、沖裁沖裁 利用模具使板料沿著一定的封閉輪廓產(chǎn)利用模具使板料沿著一定的封閉輪廓產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。生分離的一種沖壓工序。 沖裁模沖裁模沖裁模包括沖裁模包括落料模和沖孔模落料模和沖孔模分類分類普通沖裁普通沖裁精密沖裁精密沖裁基本工序：落料和沖孔基本工序：落料和沖孔 沖裁件排樣設(shè)計(jì)沖裁件排樣設(shè)計(jì)材料的經(jīng)濟(jì)利用材料的經(jīng)濟(jì)利用 沖裁件在板料上的布置稱為排樣。排樣合理，沖裁件在板料上的布置稱為排樣。排樣合理，材料的利用率高。材料的利用率高。 材料利用率：材料利用率：=A0 /A10

31、0式中：式中： A0 零件實(shí)際面積；零件實(shí)際面積；A 消耗板料面積。消耗板料面積。沖裁件的排樣方法有三類：沖裁件的排樣方法有三類：有搭邊排樣有搭邊排樣少搭邊排樣少搭邊排樣無(wú)搭邊排樣無(wú)搭邊排樣 少、無(wú)搭邊排樣，材料的利用率高；少、無(wú)搭邊排樣，材料的利用率高； 有搭邊排樣，沖裁件尺寸精度高。有搭邊排樣，沖裁件尺寸精度高。搭邊數(shù)值與材料硬度、板料厚度、零件形狀等因素搭邊數(shù)值與材料硬度、板料厚度、零件形狀等因素有關(guān)。有關(guān)。2）彎曲：）彎曲： 板料、型材等按要求彎成板料、型材等按要求彎成一定的角度或曲率，形成所需彎一定的角度或曲率，形成所需彎曲曲零件零件的沖壓工序。的沖壓工序。典型彎曲零件（典型彎曲零件

32、（） 典型彎曲零件（典型彎曲零件（）典型彎曲零件（典型彎曲零件（）彎曲件的彎曲方法彎曲件的彎曲方法 模壓模壓拉彎拉彎滾壓滾壓折彎折彎3）、拉深工序）、拉深工序拉深拉深是使平面板料成形為中空形狀零件的沖壓工序。是使平面板料成形為中空形狀零件的沖壓工序。拉深變形過(guò)程及拉深件如圖拉深變形過(guò)程及拉深件如圖4-22所示，原始直徑為所示，原始直徑為D的板料，的板料，經(jīng)過(guò)凸模壓入到凹?？卓谥校詈笞兂蓛?nèi)徑為經(jīng)過(guò)凸模壓入到凹?？卓谥?，拉深后變成內(nèi)徑為d、高度為、高度為h的筒形零件。的筒形零件。圖圖4-22 4-22 拉深變形過(guò)程及拉深件拉深變形過(guò)程及拉深件11凸模凸模 22毛坯毛坯 33凹模凹模 44工件工

33、件圓筒形件圓筒形件拉深件類型拉深件類型1 1）規(guī)則拉深件）規(guī)則拉深件 a a）軸對(duì)稱旋轉(zhuǎn)體軸對(duì)稱旋轉(zhuǎn)體 b) b) 盒形件盒形件c) c) 不對(duì)稱拉深件不對(duì)稱拉深件不規(guī)則拉深件不規(guī)則拉深件汽車(chē)覆蓋件汽車(chē)覆蓋件拉深系數(shù)：拉深系數(shù)：拉深系數(shù)是衡量拉深變形程度大小的主要工拉深系數(shù)是衡量拉深變形程度大小的主要工藝參數(shù)，它用拉深件直徑藝參數(shù)，它用拉深件直徑d與毛坯直徑與毛坯直徑D的比值的比值m表示，表示，即即m=d/D。拉深系數(shù)越小，表明變形程度越大，拉深應(yīng)。拉深系數(shù)越小，表明變形程度越大，拉深應(yīng)力越大，容易產(chǎn)生拉裂廢品。能保證拉深正常進(jìn)行的最力越大，容易產(chǎn)生拉裂廢品。能保證拉深正常進(jìn)行的最小拉深系數(shù)，

34、稱為極限拉深系數(shù)。小拉深系數(shù)，稱為極限拉深系數(shù)。圖圖4-23 4-23 拉深件廢品拉深件廢品a a）起皺）起皺 b b）拉裂）拉裂a(bǔ)) b)拉深件拉深件的有關(guān)尺寸要求如圖所示，的有關(guān)尺寸要求如圖所示，設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮以下幾個(gè)設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮以下幾個(gè)方面：方面：（1）拉深件的形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)單、對(duì)稱。）拉深件的形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)單、對(duì)稱。拉深件的形狀以回轉(zhuǎn)拉深件的形狀以回轉(zhuǎn)體形，尤其是直徑不變的杯形件最易拉深，模具制造也方便。體形，尤其是直徑不變的杯形件最易拉深，模具制造也方便。（2）盡量避免直徑小而深度過(guò)大的拉深件，否則不僅需要多）盡量避免直徑小而深度過(guò)大的拉深件，否則不僅需要多副模具進(jìn)行多次拉深，而且容易出現(xiàn)廢品。副模具進(jìn)行多次拉深，而且容易出現(xiàn)廢品。 3）拉深件的底部與側(cè)壁，凸緣與側(cè)壁應(yīng)有足夠的圓角，）拉深件的底部與側(cè)壁，凸緣與側(cè)壁應(yīng)有足夠的圓角，一一般應(yīng)滿足般應(yīng)滿足Rrd，rd2t，R（24）t，方形件，方形件r3t。拉深件。拉深件底部或凸緣上的孔邊到側(cè)壁的距離，應(yīng)滿足底部或凸緣上的孔邊到側(cè)壁的距離，應(yīng)滿足Brd+0.5t或或BR+0.5t（t為板厚）。為板厚）。（4）不要對(duì)拉深件提出過(guò)高的精度或表面質(zhì)量要求。）不要對(duì)拉深件提出過(guò)高的精度或表面質(zhì)量要求。