機械工程材料成型及工藝19課件

機械工程材料成型及工藝192022/10/28機械工程材料成型及工藝19機械工程材料成型及工藝192022/10/22機械工程材料成1本次課的內容前言壓力加工基礎理論常用鍛造方法（自由鍛造）自由鍛零件結構的工藝性機械工程材料成型及工藝19本次課的內容前言機械工程材料成型及工藝192前言利用外力使金屬產(chǎn)生塑性變形，來獲得具有一定形狀、尺寸和力學性能的原材料、毛坯或零件的生產(chǎn)方法稱為金屬壓力加工。壓力加工的種類有：

軋制、拉拔、擠壓、鍛造、板料沖壓

機械工程材料成型及工藝19前言利用外力使金屬產(chǎn)生塑性變形，來獲得具有一3機械工程材料成型及工藝19機械工程材料成型及工藝194壓力加工的特點與鑄造相比，壓力加工的特點是：1.金屬鑄錠經(jīng)塑性變形后，金屬的各種力學性能得到提高；2.沖壓件又具有重量輕、精度高、剛性好等優(yōu)點；3.對于形狀復雜、尤其是內腔形狀復雜的零件，從制造工藝上鍛件遠不及鑄件容易實現(xiàn)；4.鍛件的成本比鑄件高，材料利用率等方面也不如鑄件；5.然而，從鍛件力學性能的提高，鍛造流線更加與受力條件相適應，在同樣受力條件下，零件的幾何尺寸可以縮小的角度看，又可以大大降低原材料的使用量，延長零件的使用壽命，節(jié)約金屬。機械工程材料成型及工藝19壓力加工的特點與鑄造相比，壓力加工的特點是：機械工程5●金屬塑性變形理論，對于單晶體是由于金屬原子某晶面兩側受切應力作用產(chǎn)生相對滑移，或晶體的部分晶格相對于某晶面沿一定方向發(fā)生切變，即滑移理論和孿生理論。

熱加工后組織性能變化：⒈粗大晶粒被擊碎成細晶粒組織，改善了機械性能。⒉鑄態(tài)組織中的疏松、氣孔經(jīng)熱塑變形后被壓實或焊合。⒊晶粒被拉長，非金屬雜物被擊碎，沿被拉長的晶粒界分布，形成纖維組織（流線）。

壓力加工基礎理論機械工程材料成型及工藝19●金屬塑性變形理論，對于單晶體是由于金屬原子某晶面兩側6變形程度越大，纖維組織越明顯。壓力加工中常用鍛造比y來表示變形程度。拔長時鍛造比y拔=A0/A纖維組織很穩(wěn)定，不能（難以）用熱處理方法來消除。只有經(jīng)過鍛壓來改變其方向、形狀。機械工程材料成型及工藝19變形程度越大，纖維組織越明顯。機械工程材料成型及工藝197在設計和制造零件時，應使最大正應力的方向于纖維方向重合，最大切應力的方向于纖維方向垂直。盡量使纖維組織不被切斷。機械工程材料成型及工藝19在設計和制造零件時，應使最大正應力的方向于纖維方向重合，8金屬的塑性變形規(guī)律1．體積不變條件

由于塑性變形時金屬密度的變化很小，所以可認為變形前后的體積相等。此假設稱為體積不變條件。

2．最小阻力定律

最小阻力定律是描述塑性變形流動規(guī)律的一種理論，如果物體在變形過程中其質點有向各種方向移動的可能性時，則物體各質點將向著阻力最小的方向移動。一般，金屬內某一質點流動阻力最小的方向是通過該質點向金屬變形部分的周邊所作的法線方向。機械工程材料成型及工藝19金屬的塑性變形規(guī)律1．體積不變條件

由于塑性變形9金屬的可鍛性●金屬的可鍛性：材料經(jīng)受壓力加工時獲得優(yōu)質制品難易程度的工藝性能?！窨慑懶缘暮饬浚核苄裕〝嗝媸湛s率ψ，伸長率δ），變形抗力。塑性好，變形抗力小則可鍛性好?！窨慑懶匀Q于：金屬本質和加工條件。機械工程材料成型及工藝19金屬的可鍛性●金屬的可鍛性：材料經(jīng)受壓力加工時獲得優(yōu)質制品難10一、金屬的本質

⒈化學成分的影響純金屬的可鍛性比合金好；有些元素可使可鍛性顯著下降（如鉻，鎢，釩等）。鋼的含碳量越低，可鍛性越好，⒉金屬組織的影響

＊組織不同，可鍛性有很大差異；

＊純金屬、固溶體（如奧氏體）可鍛性好；碳化物可鍛性差；＊鑄態(tài)柱狀組織和粗晶粒不如晶粒細小均勻。機械工程材料成型及工藝19一、金屬的本質機械工程材料成型及工藝1911二、加工條件⒈變形溫度的影響

＊溫度↑→原子的運動能力↑→容易滑移→塑性↑→變形抗力↓→可鍛性改善.過熱：超過一定溫度，晶粒急劇長大，鍛造性能↓，機械性能↓。已過熱工件可通過鍛造，控制冷卻速度，熱處理，使晶粒細化。

過燒：接近材料熔化溫度，晶間的低熔點物質開始熔化，且晶界上形成氧化層。金屬失去鍛造性能，一擊便碎，無法挽回。

機械工程材料成型及工藝19二、加工條件機械工程材料成型及工藝1912＊鍛造溫度：始鍛溫度：碳鋼比AE線低200C°左右終鍛溫度：800C°過低難于鍛造，若強行鍛造，將導致鍛件破裂報廢。機械工程材料成型及工藝19＊鍛造溫度：機械工程材料成型及工藝1913⒉變形速度的影響

變形速度--單位時間的變形程度

＊變形速度u=dε/dtε—變形程度

＊變形速度u↑⒊應力狀態(tài)影響三向應力中，壓力應力數(shù)目愈多，則塑性越好。塑性↓.變形抗力↑熱能↑→塑性↑，變形抗力↓機械工程材料成型及工藝19⒉變形速度的影響塑性↓.變形抗力↑熱能↑→塑性↑，變形抗力↓14機械工程材料成型及工藝19機械工程材料成型及工藝1915常用鍛造方法一、自由鍛

＊自由鍛是利用沖擊力或壓力使金屬在上、下兩個砧鐵之間變形。從而獲得所需形狀及尺寸的鍛件。在重型機械中，自由鍛是生產(chǎn)大型鍛件和特大型鍛件唯一成型的方法。

＊金屬沿變形方向可以自由流動，不受限制。

＊自由鍛設備：鍛錘依靠沖擊力使金屬變形，只能鍛造中小鍛件。液壓機：依靠靜壓力使金屬變形，可加工大型鍛件。其中水壓機可產(chǎn)生很大作用力，是重型機械廠鍛造生產(chǎn)的主要設備。機械工程材料成型及工藝19常用鍛造方法一、自由鍛機械工程材料成型及工藝1916自由鍛工序⑴基本工序鐓粗：適于餅塊類，盤套類拔長：適于軸類、桿類拔長、鐓粗經(jīng)常交替反復使用。有時一頭鐓粗，另一頭拔長。（通孔、盲孔）沖孔，常用方法：鐓粗—沖孔鐓粗—沖孔—擴孔彎曲：工件軸線產(chǎn)生一定曲率。扭轉：某一部分相對于另一部分轉一定角度。錯移：坯料的一部分相對于另一部分平移錯開的工序，例如曲軸。切割：分割坯料，或去除鍛件余量的工序。⑵輔助工序：在基本工序之前的預變形工序如壓肩、壓鉗口等。⑶精整工序：完成基本工序之后，用以提高鍛件尺寸和形狀精度的工序。

機械工程材料成型及工藝19自由鍛工序機械工程材料成型及工藝1917二、模鍛（簡單介紹）

＊在壓力或沖擊力作用下，金屬坯料在鍛模模膛內變形，從而獲得鍛件的工藝方法。此法生產(chǎn)的鍛件尺寸精確、加工余量較小，結構也可較復雜，生產(chǎn)率高。

＊按使用設備不同分為：錘上模鍛、胎模鍛等。⒈錘上模鍛

＊錘上模鍛所用設備為模鍛錘。通常為蒸氣-空氣錘。對形狀復雜鍛件，先在制坯模膛內初步成形，然后在模鍛模膛內鍛造。

機械工程材料成型及工藝19二、模鍛（簡單介紹）機械工程材料成型及工藝1918⑴模鍛模膛i)終鍛模膛—作用：使坯料最后變形到鍛件所要求的形狀、尺寸?！叽绫儒懠叽绶糯笠粋€收縮量，鋼件約為1.5%?！闹苡酗w邊槽，用以增加金屬從模膛中流出阻力，促使金屬充滿模膛，容納多余的金屬?！獩_孔連皮：無法加工通孔而留下的一薄層金屬。ii)預鍛模膛—作用：使坯料變形到接近于鍛件的形狀尺寸，使終鍛時，金屬容易充滿終鍛模膛。延長終鍛模膛的使用壽命?！坎淮?，形狀簡單時可不設預鍛模膛?！獏^(qū)別：預鍛模膛的圓角、斜度較大，沒有飛邊槽。終鍛模膛的圓角、斜度較小，有飛邊槽。機械工程材料成型及工藝19⑴模鍛模膛機械工程材料成型及工藝1919⑵制坯模膛＊對形狀復雜的模鍛件,為使坯料形狀基本接近模鍛件形狀,使金屬能合理分布和很好地充滿模鍛模膛，就必須預先在制坯模鏜內制坯，因而設制坯模膛。i)拔長模膛增加某一部分長度。ii)滾壓模膛減小某部分橫截面積,以增大另一部分橫截面積，坯料長度基本不變。iii)彎曲模膛彎曲工件。iv)切斷模膛切斷金屬。此外還有成型模鏜，鐓粗臺，擊扁面等制坯模鏜。

機械工程材料成型及工藝19⑵制坯模膛機械工程材料成型及工藝1920鍛造工藝規(guī)程的制訂（自學）一、繪制鍛件圖繪制鍛件圖是以零件圖為基礎，結合鍛造工藝特點繪制而成的。⒈敷料、余量及公差＊敷料：為簡化零件的形狀和結構，便于鍛造而增加的一部分金屬為敷料。＊余量：零件表面為切削加工而增加的尺寸稱余量。

＊鍛件公差：是鍛件名義尺寸的允許變動量。查表而定。＊自由鍛鍛件圖：圖2-25⒉分模面

＊分模面：上下模鍛在模鍛件上的分界面，關系到鍛件成型，鍛件出模，材料利用率，鍛模加工等一系列問題。

＊選分模面原則：1)應保證模鍛件能從模腔中取出來。圖3-26a-a2)應使上、下兩模沿分模面的模腔輪廓一致。圖3-26b-b3)分模面應選在能使模腔深度最淺的位置上。圖3-26b-b4)使敷料最少。5)分模面最好是一個平面。圖3-26中d-d面最合理。機械工程材料成型及工藝19鍛造工藝規(guī)程的制訂（自學）一、繪制鍛件圖機械工程材料成型21⒊模鍛斜度＊模鍛件上平行于錘擊方向（垂直于分模面）的表面必須有斜度，以便取出鍛件。模鍛斜度與模鏜深度和寬度有關。內側斜度比外側稍大些。圖3-27模鍛斜度⒋模鍛圓角半徑＊所有交角均做成圓角，可以易于充滿模膛，避免尖角處產(chǎn)生裂紋，減緩鍛件外尖角處的磨損。＊鍛件內圓角R，鍛件外圓角r見圖。圖3-28圓角半徑＊圓角半徑為1，1.5，2，3，4，5，6，8，10，12，15，20等標準值。⒌沖孔連皮＊孔徑大于25mm,該孔應鍛出；孔徑為25~80時,沖孔連皮厚度取4~8mm。＊孔徑小于25mm或孔深大于沖頭直徑3倍時,只壓出凹穴。圖3-29機械工程材料成型及工藝19⒊模鍛斜度機械工程材料成型及工藝1922二、坯料重量和尺寸的確定

＊坯料重量G坯G坯=G鍛+G燒損+G料頭式中：G鍛—鍛件重量G燒損—坯料因加熱氧化而燒損G料頭—在鍛造過程中被沖掉或被切掉的金屬＊鍛造比對于以鋼錠為坯料時,并采用拔長時,鍛造比不小于2.5~3。軋材為坯料時，鍛造比可取1.3~1.5。三、鍛造工序（工步）的確定

＊自由鍛、按P98表3-1定

＊模鍛—長軸：常用拔長、滾壓、彎曲、預鍛、終鍛等，小型長軸常采用一根棒料鍛幾個鍛件，模鍛件采用周期軋制材料作坯料時可省去拔長滾壓等工步。圖3-30圖3-31用軋制坯料模鍛—短軸：常用鐓粗、預鍛、終鍛等。圖3-32四、鍛造工藝規(guī)程中的其它內容

＊始鍛溫度和終煅溫度(P95圖3-8)

＊加熱規(guī)范、冷卻規(guī)范、對高合金鋼尤為重要，以防因熱應力引起變形或開裂。機械工程材料成型及工藝19二、坯料重量和尺寸的確定機械工程材料成型及工藝1923鍛件結構的工藝性（重點）一、自由鍛件的結構工藝性自由鍛件不要有錐體，或斜面結構圖3-33軸類鍛件結構

幾何體的交接處不應形成空間曲線圖3-34桿類鍛件結構

機械工程材料成型及工藝19鍛件結構的工藝性（重點）一、自由鍛件的結構工藝性機械工程材料24自由鍛件上不應設計出加強筋、凸臺、工字形截面或空間曲線形表面圖3-35盤類鍛件結構自由鍛件橫截面若有急劇變化或形狀較復雜時，應設計成有幾個簡單件構成的組合體，再焊接或機械連接方法連接。圖3-36復雜件結構機械工程材料成型及工藝19自由鍛件上不應設計出自由鍛件橫截面若有急劇變機械工程25第三節(jié)板料沖壓＊板料沖壓又叫冷沖，但δ>8～10mm時用熱沖＊特點：

(1)可沖形狀復雜的零件，且廢料少。 (2)高精度，低粗糙度，零件互換性好。(3)重量輕，耗材少，強度剛度較好。(4)操作簡單，生產(chǎn)率高。

＊常用的材料：低碳鋼、銅合金、鋁合金等塑性好的材料。＊常用設備：剪床和沖床。＊基本工序：1、分離工序2、變形工序。

機械工程材料成型及工藝19第三節(jié)板料沖壓＊板料沖壓又叫冷沖，但δ>8～10mm26一、落料及沖孔（統(tǒng)稱沖裁）＊落料——落下部分為成品。＊沖孔——落下部分為廢品。1、沖裁變形過程

(1)彈性變形階段

§3.1分離工序

機械工程材料成型及工藝19一、落料及沖孔（統(tǒng)稱沖裁）§3.1分離工序機械工程材料成型27(2)塑性變形階段板料中的應力值達到屈服極限，板料金屬產(chǎn)生塑性變形，產(chǎn)生硬化，凹凸模刃口處硬化加劇，出現(xiàn)裂紋。(3)斷裂分離階段上下裂縫重合，板料分離。分離面的質量主要和下列有關：a.間隙有關b.刃口鋒利c.模具有關d.材料有關e.板厚有關……2、凹凸模間隙間隙影響：斷面質量，模具壽命，卸料力，推件力，沖裁力，工件尺寸精度間隙過大：裂縫錯開，邊緣粗糙。卸料力，推件力小。間隙過?。荷舷铝芽p錯開，邊緣粗糙。磨損嚴重。間隙可按下式計算: c=mδ δ---板料厚度。m----系數(shù)。機械工程材料成型及工藝19機械工程材料成型及工藝19283、凹凸模刃口尺寸的確定落料—以凹模刃口尺寸作為基準，根據(jù)間隙的大小確定凸模尺寸。（凹模尺寸等于零件的尺寸）沖孔—以凸模為基準，有間隙確定凹模的尺寸，即凸模尺寸同零件尺寸?？紤]磨損：落料凹模尺寸靠近零件公差范圍內的最小尺寸沖孔凸模尺寸靠近零件公差范圍內的最大尺寸4、沖裁件的排樣排樣應使廢料最少。排料有‘無搭邊和有搭邊’兩種類型。

noticea、前三圖是“有搭邊”優(yōu)點是毛刺小，且在同一平面上，尺寸準確。b、D圖“無搭邊”毛刺不在同一平面上。尺寸不易準確。機械工程材料成型及工藝19noticea、前三圖是“有搭邊”優(yōu)點是毛刺小，且在同一平面29二、修整修整——沿外緣或內孔刮削一層金屬。機理與切削相似，與沖裁不同。精度——IT6～IT7，粗糙度Ra0.8～1.6。修整量——單邊修整量一般為板厚δ的10%，小間隙沖裁件為δ的8%修整量較多時，或板厚δ>3mm，均需要多次修整。模具間隙——單邊取0.001～0.01mm.也可為負間隙。三、切斷

切斷——是指用剪刃或沖模將板料沿不封閉的輪廓進行分離的工序。機械工程材料成型及工藝19二、修整修整——沿外緣或內孔刮削一層金屬。機理與切削相似，三30一、拉深1、拉深過程底部金屬一般不變性，只起傳遞拉力作用，厚度基本不變，坯料外徑D與內徑d之間的環(huán)形部分金屬切向受壓應力的作用,形成拉深件的直壁，直壁的厚度有所減少。

§3.2變形工序

機械工程材料成型及工藝19一、拉深§3.2變形工序機械工程材料成型及工藝19312．拉深中的廢品拉深件主要受拉應力，應力超過強度極限時出現(xiàn)廢品，最危險處是直壁和園角的過渡處。拉穿現(xiàn)象與下列現(xiàn)象有關：(1)凸凹模的園角半徑有關，對鋼件取r凹=10δ，r凸=（0.6～1）r凹。(2)凹凸模的間隙:拉深的間隙較大，一般取單邊間隙C=(1.1～1.2)δ。間隙過?。耗Σ亮Υ螅桌┕ぜ?、擦傷表面模具壽命低。間隙過大：易使工件起皺。(3)拉深系數(shù)mm=d/Dm越小，越易產(chǎn)生廢品，一般取m=0.5～0.8，塑性好取下限0.5，塑性差取上限0.8拉深系數(shù)過小，應分多次拉深，每一兩次中間安排退火，以消除加工硬化，多次拉深時m應漸增，使m=m1×m2×m3……機械工程材料成型及工藝192．拉深中的廢品機械工程材料成型32(4)潤滑可減少摩擦、降低拉應力和減少模具的磨損。(5)拉深的另一種缺陷是起皺，可用壓邊解決。機械工程材料成型及工藝19(4)潤滑機械工程材料成型及工藝19333.旋壓有些空心的回轉體還可用選的方法制造，生產(chǎn)率較低，用于中小批量的生產(chǎn).二、彎曲彎曲過程中，板料的內側受壓，外側受拉，今拉應力超過抗拉強度時，金屬破裂內萬半徑r越小越易破裂。機械工程材料成型及工藝193.旋壓機械工程材料成型及工藝1934彎曲時盡量使彎曲線垂直于纖維，以免破裂。彎曲后要回彈，一般回彈較為0?~10?，事先要注意。機械工程材料成型及工藝19彎曲時盡量使彎曲線垂直于纖維，以免破裂。彎曲后要回彈，一般回35三、翻邊＊翻邊—在帶孔的平面料上用擴孔的辦法獲得凸緣的工序。

＊凸模園角半徑r凸=（4～9）δ＊翻邊系數(shù)ko=do/ddo—翻邊前的孔徑。d—翻邊后的內孔尺寸。Ko—翻邊系數(shù),鍍錫板Ko不小于0.65,酸洗板Ko不小于0.68＊凸緣高度較大時，可先拉深、后沖孔、在翻邊。機械工程材料成型及工藝19三、翻邊機械工程材料成型及工藝1936小結重點要求壓力加工的基礎理論；自由鍛零件結構工藝性。一般要求自由鍛工藝規(guī)程的制訂。機械工程材料成型及工藝19小結重點要求機械工程材料成型及工藝1937演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew2022/10/28機械工程材料成型及工藝19演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew38機械工程材料成型及工藝192022/10/28機械工程材料成型及工藝19機械工程材料成型及工藝192022/10/22機械工程材料成39本次課的內容前言壓力加工基礎理論常用鍛造方法（自由鍛造）自由鍛零件結構的工藝性機械工程材料成型及工藝19本次課的內容前言機械工程材料成型及工藝1940前言利用外力使金屬產(chǎn)生塑性變形，來獲得具有一定形狀、尺寸和力學性能的原材料、毛坯或零件的生產(chǎn)方法稱為金屬壓力加工。壓力加工的種類有：

軋制、拉拔、擠壓、鍛造、板料沖壓

機械工程材料成型及工藝19前言利用外力使金屬產(chǎn)生塑性變形，來獲得具有一41機械工程材料成型及工藝19機械工程材料成型及工藝1942壓力加工的特點與鑄造相比，壓力加工的特點是：1.金屬鑄錠經(jīng)塑性變形后，金屬的各種力學性能得到提高；2.沖壓件又具有重量輕、精度高、剛性好等優(yōu)點；3.對于形狀復雜、尤其是內腔形狀復雜的零件，從制造工藝上鍛件遠不及鑄件容易實現(xiàn)；4.鍛件的成本比鑄件高，材料利用率等方面也不如鑄件；5.然而，從鍛件力學性能的提高，鍛造流線更加與受力條件相適應，在同樣受力條件下，零件的幾何尺寸可以縮小的角度看，又可以大大降低原材料的使用量，延長零件的使用壽命，節(jié)約金屬。機械工程材料成型及工藝19壓力加工的特點與鑄造相比，壓力加工的特點是：機械工程43●金屬塑性變形理論，對于單晶體是由于金屬原子某晶面兩側受切應力作用產(chǎn)生相對滑移，或晶體的部分晶格相對于某晶面沿一定方向發(fā)生切變，即滑移理論和孿生理論。

熱加工后組織性能變化：⒈粗大晶粒被擊碎成細晶粒組織，改善了機械性能。⒉鑄態(tài)組織中的疏松、氣孔經(jīng)熱塑變形后被壓實或焊合。⒊晶粒被拉長，非金屬雜物被擊碎，沿被拉長的晶粒界分布，形成纖維組織（流線）。

壓力加工基礎理論機械工程材料成型及工藝19●金屬塑性變形理論，對于單晶體是由于金屬原子某晶面兩側44變形程度越大，纖維組織越明顯。壓力加工中常用鍛造比y來表示變形程度。拔長時鍛造比y拔=A0/A纖維組織很穩(wěn)定，不能（難以）用熱處理方法來消除。只有經(jīng)過鍛壓來改變其方向、形狀。機械工程材料成型及工藝19變形程度越大，纖維組織越明顯。機械工程材料成型及工藝1945在設計和制造零件時，應使最大正應力的方向于纖維方向重合，最大切應力的方向于纖維方向垂直。盡量使纖維組織不被切斷。機械工程材料成型及工藝19在設計和制造零件時，應使最大正應力的方向于纖維方向重合，46金屬的塑性變形規(guī)律1．體積不變條件

由于塑性變形時金屬密度的變化很小，所以可認為變形前后的體積相等。此假設稱為體積不變條件。

2．最小阻力定律

最小阻力定律是描述塑性變形流動規(guī)律的一種理論，如果物體在變形過程中其質點有向各種方向移動的可能性時，則物體各質點將向著阻力最小的方向移動。一般，金屬內某一質點流動阻力最小的方向是通過該質點向金屬變形部分的周邊所作的法線方向。機械工程材料成型及工藝19金屬的塑性變形規(guī)律1．體積不變條件

由于塑性變形47金屬的可鍛性●金屬的可鍛性：材料經(jīng)受壓力加工時獲得優(yōu)質制品難易程度的工藝性能。●可鍛性的衡量：塑性（斷面收縮率ψ，伸長率δ），變形抗力。塑性好，變形抗力小則可鍛性好?！窨慑懶匀Q于：金屬本質和加工條件。機械工程材料成型及工藝19金屬的可鍛性●金屬的可鍛性：材料經(jīng)受壓力加工時獲得優(yōu)質制品難48一、金屬的本質

⒈化學成分的影響純金屬的可鍛性比合金好；有些元素可使可鍛性顯著下降（如鉻，鎢，釩等）。鋼的含碳量越低，可鍛性越好，⒉金屬組織的影響

＊組織不同，可鍛性有很大差異；

＊純金屬、固溶體（如奧氏體）可鍛性好；碳化物可鍛性差；＊鑄態(tài)柱狀組織和粗晶粒不如晶粒細小均勻。機械工程材料成型及工藝19一、金屬的本質機械工程材料成型及工藝1949二、加工條件⒈變形溫度的影響

＊溫度↑→原子的運動能力↑→容易滑移→塑性↑→變形抗力↓→可鍛性改善.過熱：超過一定溫度，晶粒急劇長大，鍛造性能↓，機械性能↓。已過熱工件可通過鍛造，控制冷卻速度，熱處理，使晶粒細化。

過燒：接近材料熔化溫度，晶間的低熔點物質開始熔化，且晶界上形成氧化層。金屬失去鍛造性能，一擊便碎，無法挽回。

機械工程材料成型及工藝19二、加工條件機械工程材料成型及工藝1950＊鍛造溫度：始鍛溫度：碳鋼比AE線低200C°左右終鍛溫度：800C°過低難于鍛造，若強行鍛造，將導致鍛件破裂報廢。機械工程材料成型及工藝19＊鍛造溫度：機械工程材料成型及工藝1951⒉變形速度的影響

變形速度--單位時間的變形程度

＊變形速度u=dε/dtε—變形程度

＊變形速度u↑⒊應力狀態(tài)影響三向應力中，壓力應力數(shù)目愈多，則塑性越好。塑性↓.變形抗力↑熱能↑→塑性↑，變形抗力↓機械工程材料成型及工藝19⒉變形速度的影響塑性↓.變形抗力↑熱能↑→塑性↑，變形抗力↓52機械工程材料成型及工藝19機械工程材料成型及工藝1953常用鍛造方法一、自由鍛

＊自由鍛是利用沖擊力或壓力使金屬在上、下兩個砧鐵之間變形。從而獲得所需形狀及尺寸的鍛件。在重型機械中，自由鍛是生產(chǎn)大型鍛件和特大型鍛件唯一成型的方法。

＊金屬沿變形方向可以自由流動，不受限制。

＊自由鍛設備：鍛錘依靠沖擊力使金屬變形，只能鍛造中小鍛件。液壓機：依靠靜壓力使金屬變形，可加工大型鍛件。其中水壓機可產(chǎn)生很大作用力，是重型機械廠鍛造生產(chǎn)的主要設備。機械工程材料成型及工藝19常用鍛造方法一、自由鍛機械工程材料成型及工藝1954自由鍛工序⑴基本工序鐓粗：適于餅塊類，盤套類拔長：適于軸類、桿類拔長、鐓粗經(jīng)常交替反復使用。有時一頭鐓粗，另一頭拔長。（通孔、盲孔）沖孔，常用方法：鐓粗—沖孔鐓粗—沖孔—擴孔彎曲：工件軸線產(chǎn)生一定曲率。扭轉：某一部分相對于另一部分轉一定角度。錯移：坯料的一部分相對于另一部分平移錯開的工序，例如曲軸。切割：分割坯料，或去除鍛件余量的工序。⑵輔助工序：在基本工序之前的預變形工序如壓肩、壓鉗口等。⑶精整工序：完成基本工序之后，用以提高鍛件尺寸和形狀精度的工序。

機械工程材料成型及工藝19自由鍛工序機械工程材料成型及工藝1955二、模鍛（簡單介紹）

＊在壓力或沖擊力作用下，金屬坯料在鍛模模膛內變形，從而獲得鍛件的工藝方法。此法生產(chǎn)的鍛件尺寸精確、加工余量較小，結構也可較復雜，生產(chǎn)率高。

＊按使用設備不同分為：錘上模鍛、胎模鍛等。⒈錘上模鍛

＊錘上模鍛所用設備為模鍛錘。通常為蒸氣-空氣錘。對形狀復雜鍛件，先在制坯模膛內初步成形，然后在模鍛模膛內鍛造。

機械工程材料成型及工藝19二、模鍛（簡單介紹）機械工程材料成型及工藝1956⑴模鍛模膛i)終鍛模膛—作用：使坯料最后變形到鍛件所要求的形狀、尺寸?！叽绫儒懠叽绶糯笠粋€收縮量，鋼件約為1.5%?！闹苡酗w邊槽，用以增加金屬從模膛中流出阻力，促使金屬充滿模膛，容納多余的金屬?！獩_孔連皮：無法加工通孔而留下的一薄層金屬。ii)預鍛模膛—作用：使坯料變形到接近于鍛件的形狀尺寸，使終鍛時，金屬容易充滿終鍛模膛。延長終鍛模膛的使用壽命?！坎淮?，形狀簡單時可不設預鍛模膛?！獏^(qū)別：預鍛模膛的圓角、斜度較大，沒有飛邊槽。終鍛模膛的圓角、斜度較小，有飛邊槽。機械工程材料成型及工藝19⑴模鍛模膛機械工程材料成型及工藝1957⑵制坯模膛＊對形狀復雜的模鍛件,為使坯料形狀基本接近模鍛件形狀,使金屬能合理分布和很好地充滿模鍛模膛，就必須預先在制坯模鏜內制坯，因而設制坯模膛。i)拔長模膛增加某一部分長度。ii)滾壓模膛減小某部分橫截面積,以增大另一部分橫截面積，坯料長度基本不變。iii)彎曲模膛彎曲工件。iv)切斷模膛切斷金屬。此外還有成型模鏜，鐓粗臺，擊扁面等制坯模鏜。

機械工程材料成型及工藝19⑵制坯模膛機械工程材料成型及工藝1958鍛造工藝規(guī)程的制訂（自學）一、繪制鍛件圖繪制鍛件圖是以零件圖為基礎，結合鍛造工藝特點繪制而成的。⒈敷料、余量及公差＊敷料：為簡化零件的形狀和結構，便于鍛造而增加的一部分金屬為敷料。＊余量：零件表面為切削加工而增加的尺寸稱余量。

＊鍛件公差：是鍛件名義尺寸的允許變動量。查表而定。＊自由鍛鍛件圖：圖2-25⒉分模面

＊分模面：上下模鍛在模鍛件上的分界面，關系到鍛件成型，鍛件出模，材料利用率，鍛模加工等一系列問題。

＊選分模面原則：1)應保證模鍛件能從模腔中取出來。圖3-26a-a2)應使上、下兩模沿分模面的模腔輪廓一致。圖3-26b-b3)分模面應選在能使模腔深度最淺的位置上。圖3-26b-b4)使敷料最少。5)分模面最好是一個平面。圖3-26中d-d面最合理。機械工程材料成型及工藝19鍛造工藝規(guī)程的制訂（自學）一、繪制鍛件圖機械工程材料成型59⒊模鍛斜度＊模鍛件上平行于錘擊方向（垂直于分模面）的表面必須有斜度，以便取出鍛件。模鍛斜度與模鏜深度和寬度有關。內側斜度比外側稍大些。圖3-27模鍛斜度⒋模鍛圓角半徑＊所有交角均做成圓角，可以易于充滿模膛，避免尖角處產(chǎn)生裂紋，減緩鍛件外尖角處的磨損。＊鍛件內圓角R，鍛件外圓角r見圖。圖3-28圓角半徑＊圓角半徑為1，1.5，2，3，4，5，6，8，10，12，15，20等標準值。⒌沖孔連皮＊孔徑大于25mm,該孔應鍛出；孔徑為25~80時,沖孔連皮厚度取4~8mm。＊孔徑小于25mm或孔深大于沖頭直徑3倍時,只壓出凹穴。圖3-29機械工程材料成型及工藝19⒊模鍛斜度機械工程材料成型及工藝1960二、坯料重量和尺寸的確定

＊坯料重量G坯G坯=G鍛+G燒損+G料頭式中：G鍛—鍛件重量G燒損—坯料因加熱氧化而燒損G料頭—在鍛造過程中被沖掉或被切掉的金屬＊鍛造比對于以鋼錠為坯料時,并采用拔長時,鍛造比不小于2.5~3。軋材為坯料時，鍛造比可取1.3~1.5。三、鍛造工序（工步）的確定

＊自由鍛、按P98表3-1定

＊模鍛—長軸：常用拔長、滾壓、彎曲、預鍛、終鍛等，小型長軸常采用一根棒料鍛幾個鍛件，模鍛件采用周期軋制材料作坯料時可省去拔長滾壓等工步。圖3-30圖3-31用軋制坯料模鍛—短軸：常用鐓粗、預鍛、終鍛等。圖3-32四、鍛造工藝規(guī)程中的其它內容

＊始鍛溫度和終煅溫度(P95圖3-8)

＊加熱規(guī)范、冷卻規(guī)范、對高合金鋼尤為重要，以防因熱應力引起變形或開裂。機械工程材料成型及工藝19二、坯料重量和尺寸的確定機械工程材料成型及工藝1961鍛件結構的工藝性（重點）一、自由鍛件的結構工藝性自由鍛件不要有錐體，或斜面結構圖3-33軸類鍛件結構

幾何體的交接處不應形成空間曲線圖3-34桿類鍛件結構

機械工程材料成型及工藝19鍛件結構的工藝性（重點）一、自由鍛件的結構工藝性機械工程材料62自由鍛件上不應設計出加強筋、凸臺、工字形截面或空間曲線形表面圖3-35盤類鍛件結構自由鍛件橫截面若有急劇變化或形狀較復雜時，應設計成有幾個簡單件構成的組合體，再焊接或機械連接方法連接。圖3-36復雜件結構機械工程材料成型及工藝19自由鍛件上不應設計出自由鍛件橫截面若有急劇變機械工程63第三節(jié)板料沖壓＊板料沖壓又叫冷沖，但δ>8～10mm時用熱沖＊特點：

(1)可沖形狀復雜的零件，且廢料少。 (2)高精度，低粗糙度，零件互換性好。(3)重量輕，耗材少，強度剛度較好。(4)操作簡單，生產(chǎn)率高。

＊常用的材料：低碳鋼、銅合金、鋁合金等塑性好的材料。＊常用設備：剪床和沖床。＊基本工序：1、分離工序2、變形工序。

機械工程材料成型及工藝19第三節(jié)板料沖壓＊板料沖壓又叫冷沖，但δ>8～10mm64一、落料及沖孔（統(tǒng)稱沖裁）＊落料——落下部分為成品。＊沖孔——落下部分為廢品。1、沖裁變形過程

(1)彈性變形階段

§3.1分離工序

機械工程材料成型及工藝19一、落料及沖孔（統(tǒng)稱沖裁）§3.1分離工序機械工程材料成型65(2)塑性變形階段板料中的應力值達到屈服極限，板料金屬產(chǎn)生塑性變形，產(chǎn)生硬化，凹凸模刃口處硬化加劇，出現(xiàn)裂紋。(3)斷裂分離階段上下裂縫重合，板料分離。分離面的質量主要和下列有關：a.間隙有關b.刃口鋒利c.模具有關d.材料有關e.板厚有關……2、凹凸模間隙間隙影響：斷面質量，模具壽命，卸料力，推件力，沖裁力，工件尺寸精度間隙過大：裂縫錯開，邊緣粗糙。卸料力，推件力小。間隙過?。荷舷铝芽p錯開，邊緣粗糙。磨損嚴重。間隙可按下式計算: c=mδ δ---板料厚度。m----系數(shù)。機械工程材料成型及工藝19機械工程材料成型及工藝19663、凹凸模刃口尺寸的確定落料—以凹模刃口尺寸作為基準，根據(jù)間隙的大小確定凸模尺寸。（凹模尺寸等于零件的尺寸）沖孔—以凸模為基準，有間隙確定凹模的尺寸，即凸模尺寸同零件尺寸?？紤]磨損：落料凹模尺寸靠近零件公差范圍內的最小尺寸沖孔凸模尺寸靠近零件公差范圍內的最大尺寸4、沖裁件的排樣排樣應使廢料最少。排料有‘無搭邊和有搭邊’兩種類型。

noticea、前三圖是“有搭邊”優(yōu)點是毛刺小，且在同一平面上，尺寸準確。b、D圖“無搭邊”毛刺不在同一平面上。尺寸不易準確。機械工程材料成型及工藝19noticea、前三圖是“有搭邊”優(yōu)點是毛刺小，且在同一平面67二、修整修整——沿外緣或內孔刮削一層金屬。機理與切削相似，