機(jī)械制造基礎(chǔ)于文強(qiáng)第章鍛壓

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機(jī)械制造基礎(chǔ)第3章鍛

壓

教學(xué)提示：鍛壓是利用外力使金屬坯料產(chǎn)生塑性變形，獲得所需尺寸、形狀及性能的毛坯或零件的加工方法。鍛壓是鍛造和沖壓的總稱，它是金屬壓力加工的主要方式，也是機(jī)械制造中毛坯生產(chǎn)的主要方法之一。

教學(xué)目標(biāo)：了解金屬鍛壓的特點(diǎn)、分類及應(yīng)用，理解金屬塑性變形的有關(guān)理論基礎(chǔ)，初步掌握自由鍛、模鍛和板料沖壓的基本工序、特點(diǎn)及應(yīng)用。

3.1鍛

造

鍛造是毛坯成形的重要手段，尤其在工作條件復(fù)雜、力學(xué)性能要求高的重要結(jié)構(gòu)零件的制造中，具有重要的地位。鍛造是使加熱好的金屬坯料，在外力的作用下，發(fā)生塑性變形，通過控制金屬的流動，使其成形為所需形狀、尺寸和組織的方法。根據(jù)變形時金屬流動的特點(diǎn)不同，可以分為自由鍛和模鍛兩大類。使用模具在自由鍛設(shè)備上對金屬材料進(jìn)行成型的加工方法，稱為胎模鍛。在實際生產(chǎn)中，通常把胎模鍛劃歸自由鍛的范疇。

3.1.1自由鍛與胎模鍛3.1.2模鍛3.2沖

壓

板料沖壓是金屬塑性加工的基本方法之—，它是通過裝在壓力機(jī)上的模具對板料施壓使之產(chǎn)生分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件或毛坯的加工方法。

3.2.1沖壓設(shè)備3.2.2沖模結(jié)構(gòu)與沖壓基本工序3.2.3項目案例精解板料沖壓與其他加工方法相比具有以下特點(diǎn)板料沖壓所用原材料必須有足夠的塑性沖壓件尺寸精度高，表面光潔，質(zhì)量穩(wěn)定，互換性好可加工形狀復(fù)雜的薄壁零件生產(chǎn)效率高，操作簡便，成本低，工藝過程易實現(xiàn)機(jī)械化和自動化?？衫盟苄宰冃蔚募庸び不岣吡慵牧W(xué)性能但沖壓模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度要求高，制造費(fèi)用大，只適合大批量生產(chǎn)。3.2.1沖壓設(shè)備沖壓所用的設(shè)備種類有多種，主要設(shè)備有剪床和沖床。1.剪床剪床是下料用的基本設(shè)備，它是將板料切成一定寬度的條料或塊料，以供給沖壓所用。2.沖床沖床是進(jìn)行沖壓加工的基本設(shè)備，它可完成除剪切外的絕大多數(shù)沖壓基本工序。沖床按其結(jié)構(gòu)可分為單柱式和雙柱式、開式和閉式等；按滑塊的驅(qū)動方式分為液壓驅(qū)動和機(jī)械驅(qū)動兩類。機(jī)械式?jīng)_床的工作機(jī)構(gòu)主要由滑塊驅(qū)動機(jī)構(gòu)（如曲柄、偏心齒輪、凸輪等）、連桿和滑塊組成。如圖4-44所示，為開式雙柱式?jīng)_床的外形和傳動簡圖。

3.22沖模結(jié)構(gòu)與沖壓基本工序凸模和凹模導(dǎo)套和導(dǎo)柱導(dǎo)料板和擋料銷卸料板2沖壓基本工序沖裁沖裁是使坯料沿封閉輪廓分離的工序。包括落料和沖孔拉伸伸拉伸伸是是利利用用模模具具沖沖壓壓坯坯料料，，使使平平板板沖沖裁裁坯坯料料變變形形成成開開口口空空心心零零件件的的工工序序，，也也稱稱拉拉延延。。彎曲曲彎曲曲是是利利用用模模具具或或其其他他工工具具將將坯坯料料一一部部分分相相對對于于另另一一部部分分彎彎曲曲成成一一定定角角度度和和圓圓弧弧的的變變形形工工序序。。成型型成型型是是使使板板料料毛毛坯坯或或制制件件產(chǎn)產(chǎn)生生局局部翻邊是將內(nèi)孔或外緣翻成豎直邊沿的沖壓工序脹形形脹形形是是利利用用局局部部變變形形使使半半成成品品部部分分內(nèi)內(nèi)徑徑脹脹大大的的沖沖壓壓成成型型工工藝藝。。起伏是利利用局部部變形使使坯料壓壓制出各各種形狀狀的凸起起或凹陷陷的沖壓壓工藝。3.3拓展3.3.1法法蘭零零件的錘錘上自由由鍛造工工藝(a)法蘭零件件圖(b)法蘭鍛件件圖設(shè)計鍛件件圖計算鍛件件重量、、確定坯料料質(zhì)量和和尺寸確定鍛造造工藝方方案工序尺寸寸的確定定鍛造設(shè)備備和工具具的選擇擇確定鍛后后冷卻和和熱處理理確定工時時定額填寫工藝藝卡片3.4實實踐踐中常見見問題解解析3.4.1材材料加加熱缺陷陷及其防防止措施施3.4.2自自由鍛鍛件的缺缺陷及其其產(chǎn)生原原因3.4.3模模鍛件件的缺陷陷及其產(chǎn)產(chǎn)生原因因3.4.4常常見沖沖壓件廢廢品和缺缺陷的主主要形式式及產(chǎn)生生的原因因3.4.1材材料加加熱缺陷陷及其防防止措施施坯料加熱熱時易產(chǎn)產(chǎn)生的缺缺陷及防防止方法法過熱過熱是指指金屬坯坯料的加加熱溫度度過高，，或在規(guī)規(guī)定的鍛鍛造與熱熱處理溫溫度范圍圍內(nèi)停留留時間太太長，或或由于熱熱效應(yīng)使使溫升過過高而引引起的晶晶粒粗大大現(xiàn)象。。過燒。加加熱溫度度超過始始鍛溫度度過多到到接近金金屬的熔熔化溫度度，晶粒粒邊界氧氧化及融融合，使使晶粒之之間失去去連結(jié)力力，一經(jīng)經(jīng)鍛打便便碎裂。。裂紋在加熱截截面尺寸寸大的大大鋼錠和和導(dǎo)熱性性差的高高合金鋼鋼和高溫溫合金坯坯料時，，如果低低溫階段段加熱速速度過快快，則坯坯料因內(nèi)內(nèi)外溫差差較大而而產(chǎn)生很很大的熱熱應(yīng)力。。加之此此時坯料料由于溫溫度低而而塑性較較差，若若熱應(yīng)力力的數(shù)值值超過坯坯料的強(qiáng)強(qiáng)度極限限，就會會產(chǎn)生由由中心向向四周呈呈輻射狀狀的加熱熱裂紋，，使整個個斷面裂裂開。脫碳脫碳是指指金屬在在高溫下下表層的的碳被氧氧化，使使得表層層的含碳碳量較內(nèi)內(nèi)部有明明顯降低低的現(xiàn)象象。脫碳層的的深度與與鋼的成成分、爐爐氣的成成分、溫溫度和在在此溫度度下的保保溫時間間有關(guān)。。采用氧氧化性氣氣氛加熱熱易發(fā)生生脫碳，，高碳鋼鋼易脫碳碳，含硅硅量多的的鋼也易易脫碳。。脫碳使使零件的的強(qiáng)度和和疲勞性性能下降降，磨損損抗力減減弱。自由鍛件件鍛造缺缺陷及其其產(chǎn)生的的原因歸歸納分析析如下。(1)橫向裂紋紋。通常?？梢姍M橫向裂紋紋有表面面橫向裂裂紋和內(nèi)內(nèi)部橫向向裂紋兩兩種缺陷陷形式，，表面橫橫向裂紋紋是由于于原材料料質(zhì)量不不好或拔拔長時進(jìn)進(jìn)錘量過過大造成成；內(nèi)部部橫向裂裂紋產(chǎn)生生的原因因主要是是加熱速速度過快快或拔長長時進(jìn)錘錘量太小小。(2)縱向裂紋紋。同樣樣也町分分為表面面縱向裂裂紋和內(nèi)內(nèi)部縱向向裂紋，，表面縱縱向裂紋紋主要是是由于原原材料質(zhì)質(zhì)量不好好或倒棱棱時壓下下量過大大自由鍛件件鍛造缺缺陷及其其產(chǎn)生的的原因歸歸納分析析如下。。造成的：：內(nèi)部縱縱向裂紋紋產(chǎn)生的的原因一一般是對對鋼錠拔拔長或二二次縮孔孔切頭不不足或加加熱速度度快，內(nèi)內(nèi)外溫差差大造成成：也可可由于變變形量過過大或?qū)Φ退苄孕圆牧线M(jìn)進(jìn)錘量過過大以及及同一部部位反復(fù)復(fù)翻轉(zhuǎn)拔拔長所致致。(3)表面龜裂裂。始鍛鍛溫度過過高造成成。(4)局部粗晶晶。主要要是由于于加熱溫溫度高或或變形不不均勻；；以及局局部變形形程度（（鍛比））太小等等原因造造成。自由鍛件件鍛造缺缺陷及其其產(chǎn)生的的原因歸歸納分析析如下。。(5)表面折疊疊。由平平砧圓角角過小或或進(jìn)錘量量小于壓壓下量等等原因產(chǎn)產(chǎn)生。(6)中心偏移移。由于于加熱溫溫度不均均或操作作壓下量量不均所所造成。。(7)力學(xué)性能能不能滿滿足要求求。主要要是煉鋼鋼配方不不符含質(zhì)質(zhì)量要求模鍛件的的缺陷及及其產(chǎn)生生的原因因分析(1)鍛件表面面有局部部凹坑。。由于加加熱時間間太長或或粘上爐爐底熔渣渣、坯料料在模槽槽中成形形時氧化化應(yīng)未清清除干凈凈等原因因所造成成。(2)鍛件形狀狀不完整整主要原原因如下下：①原材料料尺寸偏偏?。孩诩訜釙r時間太長長，火耗耗太大；；③加熱溫溫度過低低，金屬屬流動性性差，模模槽內(nèi)的的潤滑劑劑未吹掉掉；④設(shè)備噸噸位不足足，錘擊擊力太小小；⑤錘擊輕輕重掌握握不當(dāng)；；⑥制坯模模槽設(shè)計計不當(dāng)或或飛邊槽槽阻力小?。孩呓K鍛模模槽磨損損嚴(yán)重：：⑧鍛件從從模槽中中取山不不慎碰塌塌。(3)鍛不足。。鍛件高高度超差差缺陷形形成的主主要原因因包括：：原毛坯坯質(zhì)量超超差、加加熱溫度度偏低、、錘擊力力不足、、制坯模模槽設(shè)計計不當(dāng)或或飛邊槽槽阻力太太大。(4)尺寸不足。。表現(xiàn)為鍛鍛件尺寸偏偏差小于負(fù)負(fù)公差，產(chǎn)產(chǎn)牛的原因因包括：終終鍛溫度過過高或設(shè)計計鍛模模槽槽時考慮收收縮率不足足、終鍛模模槽變形、、切邊模安安裝欠妥，，鍛件局部部被切。(5)鍛件上下部部分發(fā)生錯錯移主要原原因如下：：①鍛錘導(dǎo)軌軌間隙太大大；②上下模調(diào)調(diào)整不當(dāng)或或鍛模檢驗驗角有誤差差；③鍛模緊固固部分磨損損或錘擊時時錯位；④鍛模中心心與相對位位置不當(dāng)；；⑤導(dǎo)鎖設(shè)計計欠妥。(6)鍛件局部被被壓傷。①坯料未放放正或錘擊擊中跳出模模槽連擊壓壓壞；②設(shè)備有故故障，單擊擊時發(fā)生連連擊動作。。(7)翹曲。表現(xiàn)現(xiàn)為鍛件中中心線與分分模面有彎彎曲偏籌。。①鍛件從模模槽中撬起

②鍛件在切邊時變形。

(8)鍛件分模面處有殘余毛刺主要原因如下：

①切邊模與終鍛模槽尺寸不相符合；

②切邊模磨損或鍛件放置不正。

(9)鍛件軸向有細(xì)小裂紋。鋼錠皮下氣泡被軋長，在模鍛和酸洗后呈現(xiàn)細(xì)小的長裂紋。

(10)夾渣渣。。耐耐火火材材料料等等雜雜質(zhì)質(zhì)熔熔入入鋼鋼液液，，澆澆注注時時流流入入鋼鋼錠錠中中間間形形成成夾夾渣渣。。(11)夾層層。。即即坯坯料料表表面面有有裂裂縫縫，，主主要要原原因因如如下下：：①坯坯料料在在模模槽槽中中位位置置不不對對；；②操操作作不不當(dāng)當(dāng)；；③鍛鍛模模設(shè)設(shè)計計不不合合理理；；④操操作作時時變變形形程程度度大大，，產(chǎn)產(chǎn)生生毛毛刺刺后后不不填填將將毛毛刺刺壓壓入入鍛鍛件件中中。。常見見沖沖壓壓件件廢廢品品和和缺缺陷陷的的主主要要形形式式及及產(chǎn)產(chǎn)生生的的原原因因1．沖沖裁裁件件(1)毛刺刺太太大大。。產(chǎn)產(chǎn)生生的的主主要要原原因因如如下下：：①凸凸模?；蚧虬及寄Ｄ５牡娜腥锌诳谧冏冣g鈍；；②凸凸模模和和凹凹模模間間的的間間隙隙值值大大于于或或小小于于相相應(yīng)應(yīng)材材料料的的正正常常間間隙隙值值。。(2)形狀狀不不正正確確。。產(chǎn)產(chǎn)生生的的主主要要原原因因如如下下：：①定定位位銷銷安安裝裝不不正正確確；；②所所用用材材料料太太寬寬或或太太窄窄；；⑨條條料料發(fā)發(fā)生生彎彎曲曲。。常見見沖沖壓壓件件廢廢品品和和缺缺陷陷的的主主要要形形式式及及產(chǎn)產(chǎn)生生的的原原因因2．彎彎曲曲件件(1)尺寸寸不不合合格格。。由由模具具設(shè)計計與與制制造造時時角角度度補(bǔ)補(bǔ)償償不不足足造造成成。。(2)表面面壓壓傷傷。。一一般般為為所所用用材材料料太太軟軟造造成成。。(3)裂紋紋。。產(chǎn)產(chǎn)生生裂裂紋紋的的原原因因很很多多，，歸歸納納如如下下：：①彎彎曲曲半半徑徑太太小小；；②板板料料纖纖維維方方向向與與彎彎曲曲時時的的拉拉伸伸方方向向垂垂直直③板板料料受受彎彎外外側(cè)側(cè)面面有有毛毛刺刺。。常見見沖沖壓壓件件廢廢品品和和缺缺陷陷的的主主要要形形式式及及產(chǎn)產(chǎn)生生的的原原因因(4)彎曲曲區(qū)區(qū)變變薄薄。。一一般般為為彎彎曲曲半半徑徑太太小小所所造造成成。。3．拉拉伸伸件件(1)局部部變變薄薄太太大大和和斷斷裂裂。。產(chǎn)產(chǎn)生生原原因因歸歸納納如如下下：：①拉拉深深系系數(shù)數(shù)太太小??；；②凹凹模模洞洞口口圓圓角角半半徑徑太太小小或或不不光光滑滑；；③凸凸凹凹模模間間隙隙太太小小或或凸凸凹凹模模不不同同心心造造成成其其間間隙隙不不均均；；常見見沖沖壓壓件件廢廢品品和和缺缺陷陷的的主主要要形形式式及及產(chǎn)產(chǎn)生生的的原原因因④壓壓邊邊力力太太大大或或不不均均勻勻；；⑤材材料料本本身身帶帶有有缺缺陷陷。。(2)起皺皺。。產(chǎn)產(chǎn)生生原原因因歸歸納納如如下下：：①壓壓邊邊力力太太小小或或不不均均勻勻；；②壓壓邊邊圈圈平平面面與與凹凹模模端端而而不不平平行行；；③板板料料厚厚度度不不均均。。(3)表面面劃劃傷傷。。產(chǎn)產(chǎn)生生表表面面劃劃傷傷的的原原因因較較多多，，歸歸納納如如下下：：①沖沖模?；蚧蚬すぜ肀砻婷娌徊桓筛蓛魞?；；②沖沖模模工工作作表表面面不不光光滑滑；；③潤潤滑滑劑劑不不潔潔凈凈；；④潤潤滑滑不不良良。。3.5本本章章小小結(jié)結(jié)本章章介介紹紹了了鍛鍛造造和和沖沖壓壓加加工工，，簡