第七章 鍛壓2

1、7.2 7.2 金屬塑性變形金屬塑性變形7.2.1 7.2.1 自由鍛（自由鍛（Open Die forging） 鍛錘鍛錘壓力機壓力機空氣錘空氣錘蒸汽蒸汽空氣錘空氣錘水壓機水壓機油壓機油壓機65750Kg630Kg5T落下部分總重量落下部分總重量 = = 活塞活塞+ +錘頭錘頭+ +錘桿錘桿滑塊運動到下始點時所產(chǎn)生的最大壓力滑塊運動到下始點時所產(chǎn)生的最大壓力鍛錘噸位鍛錘噸位 = =壓力機噸位壓力機噸位 = =自由鍛設(shè)備與噸位自由鍛設(shè)備與噸位7.2 7.2 金屬塑性變形金屬塑性變形7.2.2 7.2.2 模鍛模鍛（Die Forging ） 油壓機油壓機圖圖7.9 7.9 錘上模鍛用鍛模錘上模

2、鍛用鍛模11錘頭錘頭 22上模上模 33飛邊槽飛邊槽 44下下模模 55模墊模墊 6 6、7 7、1010楔鐵楔鐵 88分分模面模面 99模膛模膛自由鍛與模鍛比較自由鍛與模鍛比較比較項目比較項目 自由鍛造自由鍛造 模型鍛造模型鍛造 鍛件形狀鍛件形狀 簡單簡單 稍復(fù)雜稍復(fù)雜 尺寸精度尺寸精度 低、誤差大低、誤差大 高、誤差小高、誤差小 生產(chǎn)率生產(chǎn)率 低低 高高 成本成本 低低 高、模設(shè)備貴高、模設(shè)備貴生產(chǎn)量生產(chǎn)量 單件、小批單件、小批必須大批量必須大批量 鍛件大小鍛件大小 大大. .中中. .小小300T 300T 中中. .小小150Kg 150Kg 應(yīng)用應(yīng)用 7.2.3 7.2.3 胎模鍛胎

3、模鍛定義：定義：胎模鍛胎模鍛是在自由鍛設(shè)備上使用活動模生是在自由鍛設(shè)備上使用活動模生 產(chǎn)模鍛件的工藝方法。產(chǎn)模鍛件的工藝方法。a） b) c）圖圖7.14 7.14 胎模胎模a a）扣模）扣模 b) b) 套模套模 c c）合模）合模a)扣?？勰、c)筒模筒模d)合模合模胎模的種類胎模的種類常用來旋轉(zhuǎn)體鍛件常用來旋轉(zhuǎn)體鍛件的成形或制坯的成形或制坯多用于生產(chǎn)形狀復(fù)雜的非多用于生產(chǎn)形狀復(fù)雜的非回轉(zhuǎn)體桿叉類鍛件回轉(zhuǎn)體桿叉類鍛件常用于盤類鍛件的制坯常用于盤類鍛件的制坯7.2.3 7.2.3 胎模鍛胎模鍛定義：定義：胎模鍛胎模鍛是在自由鍛設(shè)備上使用活動模生產(chǎn)是在自由鍛設(shè)備上使用活動模生產(chǎn)模鍛件的工藝方

4、法。模鍛件的工藝方法。與自由鍛比較具有的特點：與自由鍛比較具有的特點：（1 1）操作簡便，生產(chǎn)率高，對工人技術(shù)要求不高。）操作簡便，生產(chǎn)率高，對工人技術(shù)要求不高。（2 2）鍛件形狀、尺寸精度高，敷料少、加工余量小。）鍛件形狀、尺寸精度高，敷料少、加工余量小。（3 3）內(nèi)部組織致密，纖維組織分布更符合性能要求。）內(nèi)部組織致密，纖維組織分布更符合性能要求。與模鍛比較具有的特點：與模鍛比較具有的特點：（1 1）設(shè)備簡單。）設(shè)備簡單。（2 2）工藝靈活，可以局部成形。）工藝靈活，可以局部成形。（3 3）胎具簡單，制造容易。）胎具簡單，制造容易。7.2 7.2 金屬塑性變形金屬塑性變形7.2.47.2.

5、4 板料沖壓板料沖壓 板料板料分離或成形分離或成形的工藝方法的工藝方法沖沖 床床典型的沖壓件典型的沖壓件沖壓材料沖壓材料-低碳鋼、銅合金、鋁合金及高塑性合金鋼；低碳鋼、銅合金、鋁合金及高塑性合金鋼； 非金屬材料如橡膠、皮革、毛氈、硬紙板等非金屬材料如橡膠、皮革、毛氈、硬紙板等板料沖壓板料沖壓- 利用裝在壓力機上的沖模，使板料利用裝在壓力機上的沖模，使板料 產(chǎn)生分離或變形的加工方法。產(chǎn)生分離或變形的加工方法。加工范圍加工范圍- 冷態(tài)下冷態(tài)下8 8毫米：毫米：冷沖壓冷沖壓 熱態(tài)沖壓熱態(tài)沖壓8-108-10毫米：毫米：熱沖壓熱沖壓沖壓常用設(shè)備沖壓常用設(shè)備- 剪床和沖床剪床和沖床 剪床為沖床備料，將板

6、料切成條料；剪床為沖床備料，將板料切成條料； 而沖壓加工主要在各類沖床上進行。而沖壓加工主要在各類沖床上進行。剪剪 床床數(shù)控鈑金中心數(shù)控鈑金中心典型的沖壓件典型的沖壓件 板料沖壓的特點板料沖壓的特點 （3 3）沖壓件尺寸精度高，質(zhì)量穩(wěn)定，互換性好，）沖壓件尺寸精度高，質(zhì)量穩(wěn)定，互換性好， 一般不再進行切削加工；一般不再進行切削加工；（4 4）沖壓生產(chǎn)操作簡單，生產(chǎn)率高，便于機械化）沖壓生產(chǎn)操作簡單，生產(chǎn)率高，便于機械化 和自動化。和自動化。（1 1）要求板料具有足夠的塑性，較低的變形抗力；）要求板料具有足夠的塑性，較低的變形抗力；（2 2）板料經(jīng)塑性變形產(chǎn)生冷變形強化作用，具有）板料經(jīng)塑性變形

7、產(chǎn)生冷變形強化作用，具有 結(jié)構(gòu)輕，強度硬度較高的優(yōu)點；結(jié)構(gòu)輕，強度硬度較高的優(yōu)點；（5 5）沖壓模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求高，制造費用高，）沖壓模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求高，制造費用高， 適于大批量生產(chǎn)。適于大批量生產(chǎn)。修 整落 料 、 沖 孔切 舌切 斷分 離 工 序翻 邊拉 深成 型彎 曲變 形 工 序基 本 工 序板料沖壓的基本工序板料沖壓的基本工序1 1、分離工序、分離工序(1)(1)沖裁（落料和沖孔）沖裁（落料和沖孔）落料：落料：沖下部分為工沖下部分為工件件而周邊是廢而周邊是廢料。料。沖孔沖孔：沖下部分為廢沖下部分為廢料料而周邊是工而周邊是工件。件。沖裁過程沖裁過程： 彈性變形彈性變形-塑性

8、變形塑性變形 -斷裂分離斷裂分離金屬板料的沖裁過程金屬板料的沖裁過程沖裁工藝要點：沖裁工藝要點： 根據(jù)沖裁間隙（根據(jù)沖裁間隙（Z Z）設(shè)計凹凸模）設(shè)計凹凸模 低碳鋼、有色金屬低碳鋼、有色金屬 Z=(0.060.1)Z=(0.060.1) 高碳鋼高碳鋼 Z=(0.060.1)Z=(0.060.1) (- (-板厚度）板厚度） 落料：落料：凹模刃口凹模刃口尺寸等于落料件尺寸，尺寸等于落料件尺寸， 凸模尺寸凸模尺寸等于產(chǎn)品尺寸減去等于產(chǎn)品尺寸減去z z 沖孔：沖孔：凸模刃口凸模刃口尺寸等于沖孔尺寸，尺寸等于沖孔尺寸， 凹模尺寸凹模尺寸等于孔的尺寸加上等于孔的尺寸加上z z 根據(jù)根據(jù)沖裁力（沖裁力（F

9、 F）選擇沖床噸位。選擇沖床噸位。 * *. Z . Z 和和 F F可根據(jù)材料的可根據(jù)材料的 沖裁尺寸計算沖裁尺寸計算 （ 教材教材 P 187P 187）(2) (2) 切斷切斷 用剪刃或沖模將板料沿不封閉輪廓分離的工序。用剪刃或沖模將板料沿不封閉輪廓分離的工序。（下料工序）（下料工序）(3) (3) 修整修整2. 2. 成形工序成形工序 使坯料的一部分相對于另一部分產(chǎn)生位移而使坯料的一部分相對于另一部分產(chǎn)生位移而不破裂的工序。不破裂的工序。 (1)(1)拉深拉深 (2)(2)彎曲彎曲 (3)(3)脹形脹形 (4)(4)翻邊翻邊(1) (1) 拉深（拉延）拉深（拉延） 指利用模具使平板坯料

10、變成指利用模具使平板坯料變成開口空心開口空心零件的工序零件的工序設(shè)計要求設(shè)計要求 拉伸系數(shù)拉伸系數(shù) M M 一般要求一般要求M M0.50.50.80.8 凹模圓角半徑凹模圓角半徑 Rd =( 6Rd =( 615)S15)S 凸模圓角半徑凸模圓角半徑 Rp =( 0.6Rp =( 0.61)Rd1)Rd S S 坯料厚度坯料厚度 凹凸模間隙凹凸模間隙 Z Z（1.1 1.1 1.21.2）S S Dd坯料直徑拉深件直徑 1 12 23 34 4(2) (2) 彎曲彎曲彎曲過程中金屬變形示意圖彎曲過程中金屬變形示意圖工藝要點工藝要點 彎曲的最小彎曲的最小半徑半徑 min min =(0.25=

11、(0.251)S1)S 盡可能使彎盡可能使彎曲線與坯料纖維曲線與坯料纖維方向垂直方向垂直彎曲時的纖維分布彎曲時的纖維分布(3 )(3 )脹脹 形形 指利用指利用坯料局部厚度變薄坯料局部厚度變薄形成零件的成形工序。形成零件的成形工序。 平板坯料脹形平板坯料脹形 管坯脹形管坯脹形 (4) (4)翻邊翻邊 在帶孔的平坯料上用擴在帶孔的平坯料上用擴 孔的方法獲得凸緣的工序?？椎姆椒ǐ@得凸緣的工序。 翻邊系數(shù)翻邊系數(shù) KoKo dodod1d1 do do翻邊前的孔徑尺寸翻邊前的孔徑尺寸 d1d1翻邊后的內(nèi)孔尺寸翻邊后的內(nèi)孔尺寸 ko = ko = 0.650.720.650.727.2.5.7.2.5

12、. 其它成形方法其它成形方法 1.1.拉拔拉拔 2.2.擠壓擠壓3.3.軋制軋制（1 1）縱縱 軋軋 軋輥軸線與坯料軸線方軋輥軸線與坯料軸線方向垂直的軋制方法。向垂直的軋制方法。 如輥鍛、輥環(huán)如輥鍛、輥環(huán) （2 2）橫軋）橫軋 軋輥軸線平行于坯料軸線軋輥軸線平行于坯料軸線（3 3）斜軋）斜軋 軋輥軸線與坯料軸線相交一定角度軋輥軸線與坯料軸線相交一定角度7.3.1 7.3.1 自由鍛工藝規(guī)程的制定自由鍛工藝規(guī)程的制定 1 1、繪制鍛件圖、繪制鍛件圖 2. 2. 計算坯料的重量和尺寸計算坯料的重量和尺寸 3.3. 確定變形工步確定變形工步 4. 4. 選擇設(shè)備噸位選擇設(shè)備噸位 5. 5. 確定鍛造

13、加熱溫度、火次和冷卻方式確定鍛造加熱溫度、火次和冷卻方式 6. 6. 制定（填寫）工藝卡制定（填寫）工藝卡 7.3.7.3.金屬塑性成形零件的工藝設(shè)計及結(jié)構(gòu)設(shè)計金屬塑性成形零件的工藝設(shè)計及結(jié)構(gòu)設(shè)計1 1、繪制鍛件圖、繪制鍛件圖圖圖7.35 7.35 自由鍛鍛件自由鍛鍛件a a）鍛件余量及余塊）鍛件余量及余塊 b) b) 零件零件鍛件尺寸、公差鍛件尺寸、公差零件尺寸零件尺寸零件輪廓零件輪廓鍛件輪廓鍛件輪廓以以粗實線粗實線表示表示鍛件形狀鍛件形狀，雙點劃線雙點劃線表示表示零件形狀零件形狀 并將并將零件尺寸零件尺寸注在鍛件相應(yīng)注在鍛件相應(yīng)尺寸線下面的括號內(nèi)尺寸線下面的括號內(nèi)2. 2. 計算坯料的重量

14、和尺寸計算坯料的重量和尺寸 根據(jù)鍛件圖計算體積：根據(jù)鍛件圖計算體積： V V 件件 V1 + V2 + V1 + V2 + 根據(jù)根據(jù)V V件件計算鍛件重量和坯料重量計算鍛件重量和坯料重量（M M坯坯） M M件件 = = V V 件件 (Kg) (Kg) （ 密度密度 碳鋼碳鋼 = 7.85g= 7.85gcm)cm) M M坯坯 = = M M件件 + + M M燒燒 + + M M切切 V V坯坯 = = M M坯坯 選擇坯料長度選擇坯料長度（ HoHo） Ho = VHo = V坯坯F F坯坯 F F坯坯 選用的坯料截面積選用的坯料截面積 (cm(cm2 2) ) * * 鐓粗件鐓粗件

15、1.25 Do Ho 2.5 Do1.25 Do Ho 2.5 Do （下料方便（下料方便 ） （避免鐓彎）（避免鐓彎） Do Do 坯料直徑坯料直徑 HoHo 0.75 Hx0.75 Hx Hx Hx 鍛錘頭行程鍛錘頭行程 3 3 確定變形工步確定變形工步 3 3 確定變形工步確定變形工步3 3 確定變形工步確定變形工步4. 4. 選擇設(shè)備噸位選擇設(shè)備噸位 噸位太?。簢嵨惶。?鍛件內(nèi)部鍛不透、質(zhì)量差、生產(chǎn)率低。鍛件內(nèi)部鍛不透、質(zhì)量差、生產(chǎn)率低。 太大：太大： 浪費、操作不方便、不安全。浪費、操作不方便、不安全。 選擇：選擇： 經(jīng)驗公式經(jīng)驗公式 或查表或查表5. 5. 確定鍛造加熱溫度、火次

16、和冷卻方式確定鍛造加熱溫度、火次和冷卻方式 加熱溫度：加熱溫度： 冷卻方式：冷卻方式： 鋼中含碳量和鋼中含碳量和MeMe含量越高，鍛件形狀越復(fù)雜，尺寸越大，含量越高，鍛件形狀越復(fù)雜，尺寸越大，冷卻速度要越慢。冷卻速度要越慢。有空冷、坑冷、爐冷。有空冷、坑冷、爐冷。 鍛后熱處理：鍛后熱處理：6. 6. 制定（填寫）工藝卡制定（填寫）工藝卡 （p197p197） 7.4.1 7.4.1 自由鍛零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計自由鍛零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 - - 四個避免四個避免 1. 1. 避免斜面和錐面避免斜面和錐面 圓柱與圓柱相貫圓柱與圓柱相貫 2.2. 避免特型相貫線避免特型相貫線 平面與圓柱相貫平面與圓柱相貫 改成

17、平面與平面相接改成平面與平面相接 3.3. 避免加強筋和凸臺避免加強筋和凸臺 4. 4. 避免形狀復(fù)雜和截面急劇變化避免形狀復(fù)雜和截面急劇變化 錘頭錘頭上模上模下模下模模膛模膛分模面分模面parting planeparting plane飛邊槽飛邊槽模墊模墊7.3.2 7.3.2 錘上模鍛工藝設(shè)計錘上模鍛工藝設(shè)計7.3.2 7.3.2 錘上模鍛工藝設(shè)計錘上模鍛工藝設(shè)計1 1、繪制鍛件圖繪制鍛件圖 選擇分模面選擇分模面 分模面即上下模鍛件上的分界面。分模面即上下模鍛件上的分界面。 分模面分模面選擇原則：選擇原則： a. a. 上下模膛深度上下模膛深度最淺且基本對稱最淺且基本對稱 金屬易充滿模膛

18、金屬易充滿模膛 便于取出鍛件便于取出鍛件 b.b.余塊少余塊少 c.c.盡量是盡量是平面平面 確定加工余量及公差確定加工余量及公差 通常按照鍛錘噸位確定，可查手冊通常按照鍛錘噸位確定，可查手冊 模鍛斜度模鍛斜度 一般為一般為 5 51515， 模膛深度與寬度之比（模膛深度與寬度之比（h hb b）越大，斜度取越大）越大，斜度取越大 模鍛圓角半徑模鍛圓角半徑 外圓角半徑外圓角半徑取取1.51.512mm 12mm 內(nèi)圓角半徑內(nèi)圓角半徑 R R比比大大2 23 3倍倍 模膛深度模膛深度 h h 越大，圓角半徑取值越大越大，圓角半徑取值越大 沖孔連皮厚度沖孔連皮厚度 （ S S ） 太厚：太厚： 浪費金屬、沖孔時鍛件易變形。浪費金屬、沖孔時鍛件易變形。 太?。禾。?錘擊力太大，模具易壓塌或加速磨損。錘擊力太大，模具易壓塌或加速磨損。 S S 0.45 + 0.6 0.45 + 0.6 （mmmm） d d 鍛件內(nèi)孔直徑（鍛件內(nèi)孔直徑（mmmm），）， h h 鍛件內(nèi)孔高度之半（鍛件內(nèi)孔高度之半（m