1、1,第一节 金属的塑性变形,第二节 自由锻,第三节 模锻,第四节 板料冲压,第二章 锻压,返回,2,第一节 金属锻造的基本原理,§1-1-1 金属的塑性变形,§1-2-2 金属锻造基本原理,3,§2-1-1 金属的塑性变形,压力加工：在外力作用下，使金属产生塑性变形，获得一定几何形状、尺寸和机械性能毛坯，原材料或零件的加工方法。压力加工有自由锻、模锻、板料冲压、轧制、挤压、拉拔等。 一、塑性变形实质 1。单晶体塑性变形 （1）当无外力，晶格正常排列。 （2）外力作用使原子离开平横位置，晶格变形，外力消失，变 形消失，全部恢复正常，弹性变形。 （3）当外力足够大，沿
2、晶面移动一个或几个原子距离，外力消失，没有恢复正常，塑性变形。变形的实质位错运动 2。多晶体塑性变形 多晶体是多个位向不同的单晶体变形总和，除了晶内变形外，还有晶间变形，及晶粒间互相移动及转动。 特点： （1）变形过程复杂。 （2）变形抗力比单晶体大的多。 （3）多晶体塑变以晶内为主，晶间很小。,4,二、冷变形后的金属组织与力学性能塑性变形后： （1）晶粒拉长、压扁，晶界变得模糊不清。 （2）晶格扭曲。 （3）晶粒间产生碎晶。使金属的强度、硬度增加，塑性、韧性下降，即加工硬化。增加位错运动阻力，使金属产生形变强化，产生纤维组织。 三、回复与再结晶加工硬化是一种内部能量较高、不稳定状态，具有回复
3、到稳定 状态的趋势。 1。回复：金属加热到某一温度时，T回=（0.25-0.3)T熔，原子获 得热能，消除晶格扭曲 和内应力。组织性能变化不大。 2。再结晶：温度继续升高，原子获得更多热能，开始以某些杂质和碎晶为晶核，并继续长大，生成正常晶格的晶粒，从而消除了加工硬化组织。 T再=0.4T熔 恢复到变形组织和前力学状态。,5,四、热变形后金属组织与力学性能1。锻造后气孔、缩孔、缩松消除，提高组织致密性。2。粗大晶粒被打碎，细化晶粒。3。能生成再结晶组织。4。生成呈纤维状组织-流线，使材料具有各向异性。铸锭组织不均，晶粒粗大，气孔、夹杂，塑性变形后，再结晶可消除加工硬化组织。流线-锻件中夹杂物沿
4、变形方向被拉长，分布呈纤维状-流线。变形量越大，各向异性越明显。5。使用原则：（1）分布与零件轮廓一致。（2）正应力方向与纤维组织一致。,6,五、金属变形程度常用锻造比表示 Y=F0/F F0表示变形前面积； F表示变形后面积。钢锭Y=2-3 合金钢Y=3-4 高速钢Y=5-12 六、冷、热变形比较热变形特点： （1）均匀、细化晶粒。 （2）消除加工硬化。 （3）高温、塑性好。 （4）需要加热。因此氧化严重。 （5）精度比冷加工差。 （6）设备贵，维修费高。冷变形特点： （1）不需加热。 （2）精度、表面质量好。 （3）硬度、强度高。 （4）材料具有各向异性。 （5）设备贵。 （6）存在残余应
5、力，易产生裂纹,7,§2-1-2 金属锻造基本原理,一、金属塑性变形的基本规律1。体积不变定律； 2。最小阻力定律 二、金属的锻造性能:金属的锻造性能是指金属材料在压力作用下，变形的难易程度工艺性能。常用塑性和变形抗力来衡量，塑性好，变形抗力小，锻造性能好。 三、影响锻造性能主要因素：1。金属本质 （1）化学成分：纯金属好。 （2）金属组织：单一组织可锻性好。2。加工条件 （1）变形温度 （2）变形速度 （3）应力状态,8,四、锻造比 1、锻造比锻造时金属变形程度的一种表示方法。 2、分类：拔长时的锻造比 Y拔=S0/S=L/L0镦粗时的锻造比 Y镦=H0/H=S/S0H0、L0、S
6、0分别为坯料变形前的高、长、横截面 积H、 L、 S分别为坯料变形后的高、长、横截面积3、锻造比与力学性能的关系及选择原则 在一般情况下增加锻造比可以改善金属组织和力学性能 但是如果锻造比大于5时，锻件的力学性能不在提高，各向异性进一步增加。 一般原则 非合金结构钢 ：Y=2-3、高速钢 ：Y=5-12、合金结构钢 ：Y=3-4、不锈钢 ： Y=4-6、扎制钢 ： Y=1.11.3,9,第二节 自由锻,§2-2-2 模锻和胎模锻,§2-2-3 其它加工方法,§2-2-1 自由锻,返回,10,§2-2-1 自由锻,自由锻：是利用冲击力或压力，使金属坯料在上
7、下抵铁之间变 形，在垂直压力方向自由流动。可分为手工自由锻、机器自由锻。 特点：1。设备简单、通用性强。2。生产率低。 3。锻件精度差，消耗金属多。 一、自由锻设备锻锤、空气锤、蒸汽锤。压力机、利用压力来锻打工件。 二、自由锻工序基本工序：使金属产生塑性变形，获得所需形状、尺寸过程。墩粗、拔长、扩孔、冲孔、弯曲、错移、扭转等。辅助工序和精整工序：切肩、压钳口、精整、去氧化皮等。,11,三、自由锻的工艺规程 1、编制工艺规程的一般原则 （1）、了解零件的实际生产情况 （2）、保证满足锻件的技术要求 （3）、生产工艺上的可能性、可靠性和经济性。 2、一般步骤 （1）、熟悉零件图纸和技术要求 （2）
8、、确定锻件主要形状，根据零件图制定锻件图 （3）、根据锻件图确定坯料重量和尺寸 （4）、确定锻造工序和，确定加热火次，确定锻造设备 （5）、确定毛坯的钢号，锻造温度，冷却方式、热处理 （6）、规定技术要求，填写工艺卡片 四、绘制锻件图根据零件图，绘制锻件图应考虑以下几点：1。简化锻件形状。为了简化锻件形状，不易锻出部位加敷料。即余块2。确定锻件公差。3。确定锻件加工余量。4 。计算毛坯重量、尺寸。M坯=M件+M冲孔+M切+M烧5 。选择锻造工序,12,§2-2-2 自由锻工艺设计,一、锻件工艺分析1。自由锻件结构工艺性 （1）应避免斜面和圆锥面。,图4.3-1 轴类自由锻锻件结构,1
9、3,（2）不能圆弧连接。,a)工艺性差的结构,b)工艺性好的结构,图4.3-2 杆类自由锻锻件结构,14,（3）不能有凸台、加强筋。,a),b),a)工艺性差的结构,b)工艺性好的结构,图 盘类自由锻锻件结构,15,（4）复杂零件可以由组合件完成。,a)工艺性差的结构,b)工艺性好的结构,图4.3-4 复杂自由锻锻件结构,16,§2-3-1 模锻,一、模锻 模锻：在外力作用下，使坯料在模膛内成型，从而获得与 模膛形状 一致锻件的工艺方法。1。特点 （1）生产率高。 （2）锻件尺寸精度较高，余量少，粗糙度小。 （3）可锻造形状较复杂零件，敷料少，成本低。 （4）锻模设备贵。适于汽车、飞
10、机、拖拉机、风动工具等。2。模锻锤 （1）机架设有导轨，导轨间隙小，导向性能好。 （2）玷座与机架成一整体，保证上下模具的合模精度。 （3）适于多工步。,17,拔长模膛 滚压模膛 弯曲模膛 （4）、切断模膛 三、模锻的工艺规程设计 1、制定锻件图 （1） 。确定分模面 选最大截面保证取出。 上下模膛尽量一致，便于发现错误。 模膛尽量做到，既要浅，又要宽。 尽量减少敷料。 分模面尽量为平面。 保证金属易于充满模膛。,二、锻模结构（1）、模锻分类：终锻模膛、预锻模膛、制坯模膛、切断模膛。（2）、终锻模膛、预锻模膛（3）、制坯模膛,18,19,（2）、余量、公差和余块 模锻的尺寸精度高，因此，余量、
11、公差和余块比 自由锻小得多。 （3）、模锻斜度：一般模锻斜度与模锻深度有关A、一般情况外壁斜度常为7 0,特殊情况也可以 是5o-10o。 B、内壁斜度为10 O。C、特殊情况可为120-150。 （4）、模锻圆角半径一般情况凸圆角半径 r 等于单面加工余量。凹圆角半径R=（2-3）r。 （5）、确定冲孔连皮。 （6）、确定毛边槽。,20,图4.3-10 冲孔连皮,21,图4.3-11 毛边槽结构,1-上模; 2-下模; 3-桥部; 4-仓部,22,模锻图,图4.3-12 拐臂模锻件图,23,3、确定坯料重量、尺寸 4、确定模锻工步 （1）、长轴类零件 （2）、盘类零件 5、修整工步 （1）.
12、切边、冲孔 （2）.校正 （3）.热处理 （4）.表面清理 （5）.精压 6、确定模锻设备,24,25,模锻件的结构工艺性分析 （1）模锻件必须有合理的分模面。 （2）外形简单、平直、对称。 （3）避免薄壁、高筋。 （4）深小孔不易锻出。 （5）复杂锻件采用锻焊结合。,§2-3-2 模锻结构工艺性,26,27,胎模锻造：在自由锻设备上使用简单锻模来生产模锻件的工艺方法。 1、胎模锻特点（1）与自由锻比：锻件质量好，节省金属，生产率高，成本低。（2）与模锻比：不要昂贵设备，锻模简单，劳动强度大。（3）模具不是固定在锻锤上，设备简单，适于中小批量 生产。2、胎模的种类 （1）扣模：来生产
13、长杆，非回转体锻件。 （2）筒模：锻模为圆筒形，生产齿轮、法兰盘等。 （3）合模：由上模和下模组成。,§2-3-3 胎模锻造,28,§2-3-4 其它压力加工,一、轧制轧制：在上下压力之下，产生连续塑性变形。二、挤压挤压：在挤压模中受压应力，使之发生塑性变形，分为正挤压、反挤压、复合挤压。三、拉拔 拉拔：坯料在拉力作用下，通过模孔而变形。,29,第四节 板料冲压,§2-4-1 冲压工艺,§2-4-2 冲模分类与结构,§2-4-3 板料冲压结构工艺性,返回,30,§2-4-1 冲压工艺,板料冲压是利用冲模使板料产生分离或变形，获得零件或
14、毛坯的压力加工方法，又称冷冲压。 特点：1。可冲压形状较复杂零件，废料少。2。精度较高、粗糙度低，互换性好。3。重量轻，强度、刚度较高。4。操作简便，生产率高。 冲压设备：剪床、冲床 冲压模具：简单冲模、连续冲模、复合冲模,31,一、简单冲模 简单冲模：在冲床的一次行程中只完成一个工序的工艺。,32,二、连续冲模 连续冲模：在一次冲程中，在冲模不同工位上完成两道或数道冲压工序。,33,三、复合冲模 复合冲模：利用冲床的一次行程，在模具的同一位置完成二道以上工序的模具。,34,板料冲压的基本工序,一、分离工艺 分离工艺是使板料的一部分与另一部分沿着一定轮廓线互相分离，常见有落料、冲孔、切断、修整
15、等。 1。落料与冲孔：沿着封闭轮廓线分离 （1）冲裁变形原理以及变形的阶段 A、变形原理（剪、压、拉、弯等复杂变形） B、变形的三个阶段 弹性变形 塑性变形 断裂分离,35,36,（2）冲裁断面：塌角（圆角带）光亮带剪裂带（撕裂带）毛刺,37,（3）有适当的凸凹模的间隙 2。修整：去掉内孔、外圆一层金属，消除塌角、剪裂带和毛刺。,38,二、变形工艺：使坯料一部分相当另一部分发生变形而不断裂。包括拉深、弯曲、翻边、成型等。1、拉深：利用拉深模，把板材加工成开口空心的工件。常见 圆筒形、盒形、球面形、锥形、特殊形。 （1）拉深过程 （2）拉深过程中的废品（折邹、拉破） （3）防止折邹、拉破措施拉深
16、系数: m拉伸件直径 d 与坯料直径 D 之比。m=d/D，m一般在0.5-0.8之间，m 越小表明拉伸直径越小，变形越大容易被拉穿，故分几次拉伸。相交壁要圆角过渡凸凹模的间隙要适当要有压紧力和润滑剂,39,2、弯曲：利用弯曲模把坯料弯曲成一定角度，一定断面形状的工艺方法。 注意（1）纤维组织方向与弯曲线一致。（2）弯曲后要有回弹现象，模具加回弹角0°-10°。（3）最小弯曲半径 rmin=(0.25-1)板厚,40,41,42,3。翻边：用冲模在常孔板材上扩孔。,43,4。成型：是通过局部变形使坯料或半成品按要求改变形状的工艺。（压筋、收口等工序）,44,§2-
17、4-3 板料冲压结构工艺性,一、冲压件形状与尺寸要求 1。落料冲压件 （1）形状简单、对称、规则形状。 （2）孔及有关尺寸要求。 （3）要圆弧过渡。,图4.4-16 不合理的落料件外形,45,2。弯曲件 （1）对称纤维方向一致，最小弯曲半径。 （2）弯边要足够长。 （3）孔离边也要足够大。 3。拉深件 （1）形状简单。 （2）注意：拉深件最小拉深系数。,图 4.4-19 弯曲边高,图4.4-20 带孔的弯曲件,46,二、冲压件精度及表面质量 三、冲压件结构设计改进示例 1。采用冲焊结构 2。采用冲口工艺,图 4.4-23 冲压焊接结构零件,47,3。尽量简化拉深件的结构,图4.4-25 消音器后盖零件的结构,48,作业,思考与练习3、8,
