1、第2章 锻压成形 Metal Forming,第1节 概述,一、金属锻压成形的概念,金属锻压成形 金属锻压成形是利用外力的作用使金属产生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的加工方法。 金属锻压成形的方式主要有 轧制、挤压、拉拔：主要制造板材、型材、管材、线材等原材料； 自由锻、模锻：主要用于制造重要的机器零件毛坯（主轴、重要齿轮）； 板料冲压：制造各种钣金零件。,2.1 概述,二、金属锻压成形的主要方式,1. 轧制 使金属坯料通过一对回转轧辊之间的空隙而产生塑性变形的成形方法。 主要用于各种金属型材、板材和管材的加工。,2.1 概述,二、金属锻压成形的主要方式,
2、2. 挤压 将金属坯料从挤压模孔或间隙中挤出，从而获得毛坯或零件的加工方法。 主要用于挤压成形各种金属型材，如管材、圆钢等。,2.1 概述,二、金属锻压成形的主要方式,3. 拉拔 将金属坯料从拉拔模孔中拉出，从而获得所需毛坯或零件的加工方法。 主要用于拉拔各种金属线材，薄壁管材和一些异形截面的型材。,2.1 概述,二、金属锻压成形的主要方式,4. 自由锻造 将金属毛坯置于上下砧之间，施加冲击力或压力使坯料变形的一种加工方法。 主要用于单件小批生产的锻件毛坯。,2.1 概述,二、金属锻压成形的主要方式,5. 模型锻造 将金属坯料放在锻模模膛内施加冲击力或压力使坯料充满模膛从而获得所需毛坯或零件的
3、加工方法。 主要用于成批生产中小型锻件。,2.1 概述,二、金属锻压成形的主要方式,6. 板料冲压 金属板料放在冲压模中，使板料产生切离或变形的一种加工方法。板料冲压方法有剪切、冲裁、拉深、弯曲等。 主要用于成批生产各种钣金件。,2.1 概述,二、金属锻压成形的主要方式,2.1 概述,三、金属锻压成形的特点,(1) 能改善金属的组织，提高力学性能 能细化晶粒，消除缺陷，得到致密均匀组织 具有连贯的纤维组织，零件机械性能好。 (2) 材料利用率高 (3) 生产率高 (4) 加工精度高 (5) 不适合加工脆性材料和形状复杂零件,2.1 概述,第2章 锻压成形 Metal Forming,第2节 锻
4、压工艺基础,一、金属的塑性变形,金属塑性变形的基本方式有两种：滑移和孪生，最主要的是滑移。,2.2 锻压工艺基础,图1-2-2 单晶体的变形过程,二、金属的加工硬化与回复、再结晶,金属塑性变形后组织和性能变化 组织变化：晶粒沿金属流动方向伸长，晶格畸变，位错密度增加，产生内应力，产生碎晶。 性能变化：强度和硬度，塑性和韧性 加工硬化（冷作硬化） 随着变形程度的增加，金属的强度和硬度增加，而塑性和韧性下降的现象。 加工硬化可以用于强化金属材料。提高材料的强度、硬度、耐磨性。（滚压、喷丸等） 在压力加工中，加工硬化阻碍进一步塑性变形,2.2 锻压工艺基础,二、金属的加工硬化与回复、再结晶,回复 加
5、热到一定温度，晶粒大小和形状基本不变的情况下，晶格扭曲消除，内应力明显降低或消除，这个过程称为“回复”。此温度称为回复温度： Th0.3Tr 回复作用不能改变加工硬化金属的晶粒形状和大小，只能使大部分残余应力得以消除，部分消除加工硬化产生的不良影响。,2.2 锻压工艺基础,二、金属的加工硬化与回复、再结晶,再结晶 温度升高到金属熔点的0.4倍时，金属原子获得更多的热能，则开始以某些碎晶或杂质为核心结晶成新的晶粒，从而消除了全部的加工硬化现象。这个过程称为再结晶。此时的温度称为再结晶温度： T20.4Tr 采用加热方法使金属发生再结晶，从而获得良好塑性的方法称为再结晶退火。,2.2 锻压工艺基础
6、,二、金属的加工硬化与回复、再结晶,2.2 锻压工艺基础,金属的回复和再结晶示意图,二、金属的加工硬化与回复、再结晶,2.2 锻压工艺基础,图2-3 金属加工硬化、回复和再结晶与力学性能的关系,三、金属塑性变形分类,1. 冷变形 定义：金属在其再结晶温度之下的塑性变形。 冷变形对金属组织和性能的影响 形成纤维组织 有明显加工硬化 冷变形加工具有精度高、表面质量好、力学性能好的特点，广泛应用于板料冲压、冷挤压、冷镦及冷轧等常温变形加工。 冷变形变形抗力大，需要较大能量。变形量受限制，多次变形需穿插再结晶退火。,2.2 锻压工艺基础,三、金属塑性变形分类,2. 热变形 定义：金属在其再结晶温度之上
7、的塑性变形。 热变形过程中加工硬化和再结晶过程同时发生，变形后无加工硬化现象。金属变形中可保持良好的塑性，做功少，变形量大，并可减少变形次数。 热变形尺寸精度低，表面易产生氧化皮且较粗糙。 热变形对金属组织和性能的影响 (1) 杂质呈流线分布 (2) 使铸坯缺陷得到改善。铸钢锭热变形后，可压合内部的气孔、缩孔和缩松，消除不均匀铸造组织，提高强度和冲击韧性，而且还可使晶粒细化，改善机械性能。,2.2 锻压工艺基础,四、金属的纤维组织和各向异性,纤维组织 定义：金属塑性变形过程中，晶粒和材料中的非金属夹杂物和枝晶偏析将沿金属流动的方向被拉长，呈纤维状，形成所谓的纤维组织。 纤维组织使金属呈各向异性
8、：在纤维流线方向（纵向）的强度、塑性和韧性明显大于垂直纤维流线方向（横向）的相应性能。,2.2 锻压工艺基础,四、金属的纤维组织和各向异性,2.2 锻压工艺基础,吊钩、曲轴中的流线分布,四、金属的纤维组织和各向异性,纤维组织的一些特点 纤维组织的明显程度与金属的变形程度有关。变形程度越大，纤维组织越明显。 纤维组织不能通过再结晶等热处理工艺消除。只能通过锻压变形改变其方向和形状。 在设计和制造时要注意： 使零件工作时所受最大拉应力的方向与纤维流向平行；最大剪切应力方向与纤维流向垂直。 使纤维流线与零件轮廓相符合，不被切断。,2.2 锻压工艺基础,五、金属的锻造性能,金属的锻造性 定义：金属材料
9、锻压加工成形的难易程度。 衡量指标 塑性：金属材料的塑性好，则锻造性好。 变形抗力：金属材料的变形抗力小时，锻造性好。 金属的塑性 金属在外力作用下发生塑性变形而原子间的联系又不被破坏的能力。 用延伸率或断面收缩率来评价。,2.2 锻压工艺基础,五、金属的锻造性能,金属的变形抗力 金属发生塑性变形时，反作用在工具上的力称为变形抗力。 变形抗力越大，说明要使金属材料发生塑性变形需要施加的外力越大，消耗的能量越多。可变形性越差。,2.2 锻压工艺基础,五、金属的锻造性能,2.2 锻压工艺基础,五、金属变形的一般规律,体积不变规律 金属塑成形加工中金属变形前后的体积保持不变。坯料变形时，一个方向尺寸
10、减小，必然在其他方向尺寸增加。 最小阻力规律 金属在塑性变形过程中，其质点都将沿着阻力最小的方向移动。,2.2 锻压工艺基础,第2章 锻压成形 Metal Forming,第3节 金属塑性成形方法,一、自由锻,自由锻概念 利用冲击力或压力使金属在上下两个互相平行的抵铁之间产生塑性变形，从而获得所需锻件的一种加工方法。坯料在锻造过程中，除与上、下砧铁或其它辅助工具接触的部分表面外，都是自由表面，变形不受限制，故称自由锻。 自由锻分类 手工自由锻 机器自由锻。,2.3 金属塑性成形方法,一、自由锻,1. 自由锻造的特点 优点：所用工具简单、通用性强、灵活性大，适合单件和小批锻件，特别是特大型锻件的
11、生产。 缺点：锻件精度低、加工余量大、生产效率低、劳动强度大、对锻工技术水平要求高等。 2. 自由锻造锻件的分类,2.3 金属塑性成形方法,一、自由锻,按重量分 大型锻件：2吨以上 钢锭原料 水压机 中型锻件：100kg到2吨 钢坯原料 水压机、油压机或锻锤 小型锻件：100kg以下 轧制棒料作原料 锻锤,按形状分 轴类 圆盘类 块类 杆类 圆环类 圆筒类 曲轴类 特型类,2.3 金属塑性成形方法,一、自由锻,3. 自由锻造的工序 根据作用与变形要求不同，自由锻造工序分为基本工序、辅助工序和精整工序3大类。 （1）基本工序 指为达到工件要求改变坯料的形状和尺寸的工序。包括镦粗、拔长、冲孔、扩孔
12、、弯曲、切割、扭转、错移等。 （2）辅助工序 是为了方便基本工序的操作，而使坯料预先产生某些局部变形的工序。如倒棱、压肩等。,2.3 金属塑性成形方法,一、自由锻,（3）精整工序 用以减少锻件的表面缺陷，使锻件更好地符合规定要求，精整工序变形量很小。如修整鼓形、平整端面、校直弯曲等工步。 （4）常见自由锻件分类及锻造的基本工序,2.3 金属塑性成形方法,一、自由锻,2.3 金属塑性成形方法,盘块类： 锻粗冲孔；局部锻粗冲孔 轴杆类: 拔长；拔长切肩锻台阶；局部镦粗拔长 圆筒类：锻粗冲孔芯轴拔长 圆环类：锻粗冲孔芯轴扩孔弯曲类：拔长弯曲,二、胎模锻,胎模锻造定义 在自由锻设备上进行模锻的一种锻造
13、方法。通常利用自由锻的方法使坯料初步成形，然后在不固定于锤头和砧座上的简单模具（胎模）内锻造成形。 特点 (1) 与自由锻比，操作简单、锻件精度高、余量小、生产率高； (2) 与模锻比，胎模的设计制造比模锻锻模简单、成本低，不需要昂贵的设备。 应用 适于中小批量生产、多用于没有模锻设备的中小工厂。,2.3 金属塑性成形方法,二、胎模锻,常用胎模 1. 摔模 ：根据用途有多种摔模，如用于压痕称为卡摔；用于制坯称为型摔；用于整径称为光摔；用于校正整形称为校正摔等，摔模均用于回转体锻件。,2.3 金属塑性成形方法,二、胎模锻,2. 扣模：用于非回转体类锻件的全部或局部扣形，也可为合模制坯。,2.3
14、金属塑性成形方法,二、胎模锻,3. 筒模：呈圆筒形。主要用于法兰，齿轮类回转体盘类锻件。,2.3 金属塑性成形方法,二、胎模锻,4. 合模 ：由上、下模及导向装置构成。适合于各类锻件的终锻成形，尤其连杆、叉形等较复杂的非回转体件常用。,2.3 金属塑性成形方法,三、模型锻造,1. 模锻定义 在高强度金属锻模上预先制出与锻件形状一致的模膛，使坯料在模膛内受压变形，由于模膛对金属坯料流动的限制，因而锻造终了时能得到和模膛形状相符的锻件。 2. 模锻分类 按使用的设备类型不同，模锻又分为锤上模锻、曲柄压力机上模锻、摩擦压力机上锻模、平锻机上模锻、液压机上模锻等。,2.3 金属塑性成形方法,三、模型锻
15、造,2.3 金属塑性成形方法,三、模型锻造,2.3 金属塑性成形方法,三、模型锻造,2.3 金属塑性成形方法,三、模型锻造,3. 模锻的特点 (1) 生产率较高； (2) 可锻制形状较复杂的锻件； (3) 锻件的形状和尺寸精度高，加工余量较小，加工余量小，节省材料和切削加工工作量； (4) 机械化、自动化程度高，操作简单，劳动强度低，对工人技术水平要求不高。 (5) 设备投资大，要求锻模具有高的强度、硬度、耐磨性、高温强度、韧性和热疲劳强度等，锻件一般不大于150kg。 模锻适合于中小型锻件的大批量生产。,2.3 金属塑性成形方法,三、模型锻造,4. 锻模结构 锻模由上、下模组成。上下模分别安
16、装在锤头下端和模座上的燕尾槽内，用楔铁紧固。合模后，形成模膛。根据模膛功用不同，可分为模锻模膛和制坯模膛两大类。,2.3 金属塑性成形方法,三、模型锻造,（1）制坯模膛 制坯模膛主要作用是按照锻件形状合理分配坯料体积，使坯料形状基本接近锻件形状。制坯模膛分为拔长模膛、滚压模膛、弯曲模膛、镦粗模膛、切断模膛等。,2.3 金属塑性成形方法,三、模型锻造,（2）模锻模膛 模锻模膛分为预锻模膛和终锻模膛两种。 预锻模膛：目的是使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸，以便在终锻成形时金属充型更加容易，同时减少终锻模膛的磨损，延长锻模的使用寿命。 终锻模膛：可使坯料变形到热锻件所要求的形状和尺寸，待冷却收缩后
17、即达到冷锻件的形状和尺寸。终锻模膛的分模面上有一圈飞边槽，用以增加金属从模膛中流出的阻力，促使金属充满模膛，同时容纳多余的金属。模锻件的飞边须在模锻后切除。,2.3 金属塑性成形方法,三、模型锻造,2.3 金属塑性成形方法,弯曲连杆的锻模及模锻过程,四、板料冲压,1. 板料冲压的概念 板料冲压，是在压力机压力作用下，利用冲压模具使金属板料产生变形或分离，从而获得零件或毛坯的加工方法。 板料冲压的坯料通常都是较薄的金属板料，而且，冲压时不需加热，故又称为薄板冲压或冷冲压，简称冷冲或冲压。 板料冲压通常只改变板料一部分与另一部分之间的相对位置，板料的厚度基本不变。,2.3 金属塑性成形方法,四、板
18、料冲压,2. 板料冲压的特点 （1）可获得精度高、表面质量好，形状复杂的薄壁件。 （2）零件轻巧、强度和刚度较高，耗材少。 （3）操作简单，生产率高，成本低，便于实现机械化和自动化。 （4）冲模结构复杂、对材料、精度要求高、制造费用高，只适于大批量生产。 （5）只适于塑性好，变形抗力小的原料。,2.3 金属塑性成形方法,四、板料冲压,2.3 金属塑性成形方法,剪切,剪切概念和剪床 剪切：使板料按要求的轮廓产生分离的工序。 剪床：按上下刃口是否平行分平、斜刃剪床。 平刃剪切和斜刃剪切的特点 平刃剪床剪切：轮廓线同时被剪断，断口平齐，板料变形小，所需剪切力大。 斜刃剪床剪切：轮廓线逐渐被剪断，板料
19、变形大，所需剪切力小。,2.3 金属塑性成形方法,冲裁,冲裁 冲裁的概念：冲裁是利用冲裁模使板料沿封闭的轮廓线分离的工序，包括落料和冲孔。 落料和冲孔的异同：工序的坯料变形过程和模具结构都是一样的，二者的区别在于冲孔是在板料上冲出孔洞，被分离的部分为废料，而周边是带孔的成品；落料是被分离的是的部分是成品，周边是废料。,2.3 金属塑性成形方法,冲裁,冲裁的变形过程,2.3 金属塑性成形方法,冲裁,凹凸模间隙,2.3 金属塑性成形方法,Z = 2Ct （Z 为双边值） 式中 C与材料性能与厚度有关的系数；t 板料厚度；Z 凸凹模间的双边间隙。,冲裁,凹凸模刃口尺寸的确定 落料模 凸模刃口尺寸成品
20、尺寸Z 凹模刃口尺寸成品尺寸 冲孔模 凸模刃口尺寸成品尺寸 凹模刃口尺寸成品尺寸Z,2.3 金属塑性成形方法,冲裁,搭边与排样 搭边：为保证冲裁件的质量，在板料上冲裁时，工件与工件之间，以及工件与板料边缘之间留有的距离。 排样：工件在板料上的排列形式。 有搭边的排样切口光洁，尺寸准确，但耗材多；无搭边的排样耗材少，但尺寸不容易准确。 为了提高材料利用率，可适当改变零件的形状。,2.3 金属塑性成形方法,冲裁,2.3 金属塑性成形方法,搭边与排样,搭边,冲裁,2.3 金属塑性成形方法,冲裁零件的形状与材料利用率的比较,冲裁,修整 利用修整模沿冲裁件内孔或外缘刮削一薄层金属，提高工件尺寸精度、降低
21、表面粗糙度。常用的修整方法主要有外缘整修、内孔整修等。,2.3 金属塑性成形方法,拉深,1. 拉深概念与拉深过程 拉深是利用拉深模使金属板料变为开口空心件的冲压工序，又称拉延。 拉深变形的过程：置于拉深凹模洞口上的平板毛坯在拉深凸模的压力下，凸缘部分材料产生塑性流动被拉入凹模成为开口空心制件。 利用拉深工艺可获得圆筒形、方筒形及各种复杂形状的桶形制件。,2.3 金属塑性成形方法,拉深,2.3 金属塑性成形方法,图2-29 拉深变形 1-凸模 2-压板 3-凹模,拉深,2. 拉深件的主要质量问题 拉深件最容易产生的缺陷是折皱和拉穿。 折皱总出现在拉深件的凸缘区。这部分受到切向压应力的作用，越外缘
22、变形越大。 拉穿产生的最危险的部位是侧壁与底的过渡圆角处。,2.3 金属塑性成形方法,拉深,3. 保证拉深质量的措施 （1）限制拉深系数。 （2）拉深模具的工作部分，必须加工成圆角。（3）控制凸模和凹模之间的间隙。 （4）减小拉深阻力。 4. 拉深分类 普通拉深和变薄拉深。,2.3 金属塑性成形方法,弯曲,1. 弯曲的概念 将平直板料弯成一定角度或弧度的工序 2. 弯曲变形区：形成圆弧部分的材料。,2.3 金属塑性成形方法,弯曲时，坯料外侧的金属受拉应力作用，发生伸长变形；坯料内侧金属受压应力作用，产生压缩变形。在这两个应力-应变区之间存在一个不产生应力和应变的中性层，其位置在板料的中心部位。
23、,弯曲,3. 影响弯曲变形的因素 （1）弯曲半径 常用相对弯曲半径（R/t，内弯曲半径/厚度）衡量变形程度，为防止材料破裂，最小值一般取（0.251）。 （2）材料纤维方向 应尽量使弯曲线与坯料的纤维方向垂直。 （3）回弹 弯曲结束，外力撤除，零件弯曲角度与模具角度不一致的现象（差一个回弹角）。,2.3 金属塑性成形方法,翻边,翻边 翻边是将工件外缘或内孔翻起一定的高度。外缘翻边与拉深相似，内孔翻边是使工件上预制孔的孔径扩大并同时弯出筒形变的冲压工艺。,2.3 金属塑性成形方法,旋压,旋压 用于小批生产旋转体空心筒形回转件。 使用设备 旋压机床或车床。,2.3 金属塑性成形方法,胀形,胀形 胀
24、形是利用局部变形使已制成半成品的部分内径增大的冲压工艺。它常用的方法有橡皮胀形与液压胀形两种。,2.3 金属塑性成形方法,四、板料冲压,4. 冲压模具 组成： (1) 工作零件：凸模、凹模 (2) 定位、送料零件 (3) 卸料及压料零件 (4) 结构零件：连接、固定及导向作用的零件。 分类： (1) 简单冲模 (2) 连续冲模 (3) 复合冲模,2.3 金属塑性成形方法,四、板料冲压,简单冲模 在冲床上滑块一次行程中完成一个加工内容的冲模。,2.3 金属塑性成形方法,四、板料冲压,2.3 金属塑性成形方法,简单冲模,四、板料冲压,连续冲模 一个行程中依次完成两个以上的加工内容的冲模。,2.3
25、金属塑性成形方法,四、板料冲压,2.3 金属塑性成形方法,连续冲模,四、板料冲压,复合冲模 一次行程中，同一工位上能同时完成至少两个加工内容的冲模。,2.3 金属塑性成形方法,四、板料冲压,2.3 金属塑性成形方法,复合冲模,五、其他压力加工方法辊锻,2.3 金属塑性成形方法,五、其他压力加工方法轧制,2.3 金属塑性成形方法,五、其他压力加工方法轧制,2.3 金属塑性成形方法,五、其他压力加工方法挤压,2.3 金属塑性成形方法,五、其他压力加工方法挤压,2.3 金属塑性成形方法,五、其他压力加工方法拉拔,2.3 金属塑性成形方法,五、其他压力加工方法爆炸加工,2.3 金属塑性成形方法,第2章
26、 锻压成形 Metal Forming,第4节 金属塑性成形 工艺设计,一、自由锻工艺规程制订,2.4 金属塑性成形工艺设计,绘制锻件图,锻件图零件图 + 敷料（余块）+ 加工余量 + 锻造公差 绘制方法 一般用粗实线画出锻件最终轮廓，用双点划线画出零件的主要轮廓形状。 在尺寸线上方或左面标注锻件的尺寸与公差；在尺寸线下方或右面用圆括号标出零件尺寸。,2.4 金属塑性成形工艺设计,绘制锻件图,2.4 金属塑性成形工艺设计,计算坯料质量和尺寸,2.4 金属塑性成形工艺设计,计算坯料质量和尺寸,2.4 金属塑性成形工艺设计,确定变形工序,锻造变形工序应依据锻件的形状、尺寸、技术要求、生产批量和生产
27、条件等综合考虑。一般来说： 盘类锻件以镦粗为主 轴杆类锻件以拔长为主 空心件肯定要冲孔(大孔还需要进一步扩孔) 弯杆需要弯曲 各类自由锻件变形工序方案见表2-5。,2.4 金属塑性成形工艺设计,选择锻造设备,（1）选择依据：锻件重量、类型和尺寸。 设备吨位大小要适当，既不能造成能量的过分浪费，又要保证锻件能充分锻透。 （2）确定方法：理论计算法和查表法。 目前生产中比较实用的是查表法，可根据锻件大小和形状查表选择锻锤的吨位。,2.4 金属塑性成形工艺设计,确定锻造温度范围,加热温度和锻造温度范围 始锻温度：一般液相线下150200，在不过烧的前提下，越高越好。 终锻温度：稍高于再结晶温度。 温
28、度范围：始锻温度终锻温度 加热保温：使坯料温度均匀，组织均匀、可锻性均匀，时间以坯料热透为限。时间过长则过烧。,2.4 金属塑性成形工艺设计,填写锻造工艺卡,2.4 金属塑性成形工艺设计,二、锤上模锻工艺规程制订,2.4 金属塑性成形工艺设计,绘制模锻锻件图,模锻件图零件图+分模面+加工余量+模锻斜度+圆角+冲孔连皮+余块+公差 分模面（上、下模的分界面）选择原则： (1) 应选在锻件最大截面处，以利锻件脱模; (2) 应选在上、下模膛轮廓相同的位置上，以便于及时发现错模； (3) 选在模膛深度最浅且上、下模深度基本一致的位置，以便于金属充满模膛； (4) 应使敷料最少。,2.4 金属塑性成形
29、工艺设计,绘制模锻锻件图,2.4 金属塑性成形工艺设计,绘制模锻锻件图,加工余量和公差：只在锻后需机加工之处添加。 模锻斜度 垂直于分型面的表面上加。外壁斜度5或7，内壁斜度7或10 圆角半径 所有转角都应为圆角。内圆角r =1 4mm，外圆角R =(3 4)r。 冲孔连皮 为避免上、下冲头对撞损坏模具而在模锻通孔时留下的金属层。连皮厚度一般为48 mm，锻后再由冲孔切边模切除。,2.4 金属塑性成形工艺设计,绘制模锻锻件图,2.4 金属塑性成形工艺设计,确定模锻工序和修整工序,模锻工序 盘类（齿轮、法兰等） 镦粗制坯+（预锻）+终锻 轴类（曲轴、连杆等） 拔or滚or弯制坯+预锻+终锻 修整
30、工序 模锻件成形后提高精度和表面质量的工序。 切边与冲孔；校正； 清理； 精压；热处理。,2.4 金属塑性成形工艺设计,三、冲压工艺规程制订,2.4 金属塑性成形工艺设计,确定冲压工序的顺序和数目,确定依据：零件的结构形状和模具类型。 确定原则 (1) 带孔或切口平板件用简单冲模时一般先落料后冲孔（或切口）；用连续模时则相反。 (2) 带孔弯曲件或拉深件应先弯曲或拉深后再冲孔，以防孔变形。 (3) 形状复杂的弯曲件一般先弯两端和两侧，后弯中间部分。 (4) 校平、整形、切边工序应分别在冲裁、弯曲、拉深后进行。,2.4 金属塑性成形工艺设计,确定模具类型和结构形式,模具类型 按照冲模完成的工序性
31、质可分为：冲孔模、落料模、弯曲模、拉深模等。 按其工序的组合程度可分为：单工序模、复合模和连续模三类。 考虑因素：冲压件的形状、尺寸、精度要求和生产批量等。 模具结构 (1) 简易模：用于新品种试制或小批量生产 (2) 高精度冲模：用于精密冲压件,2.4 金属塑性成形工艺设计,第2章 锻压成形 Metal Forming,第5节金属塑性成形件 结构设计,一、自由锻件的结构设计,1. 锻件上不应有锥体或斜面结构 2. 锻件由数个几何体构成时，几何体的交接处不应形成空间曲线 3. 自由锻件上应避免加强筋、凸台、工字形截面 4. 复杂锻件应设计成组合结构,2.5 金属塑性成形件结构设计,二、锤上模锻
32、件的结构设计,1. 模锻件应有一个合理的分模面 2. 合理设计加工面和非加工面 非加工面间形成的角度应按模锻圆角设计 与锤击方向平行的非加工面应设计模锻斜度 3. 外形应力求简单、平直对称 4. 尽量避免深孔或多孔结构 5. 复杂锻件采用组合结构,2.5 金属塑性成形件结构设计,三、冲压件的结构设计,1. 冲裁件的结构设计 （1）外形力求简单、对称，尽可能采用圆形、矩形等规则形状，避免长槽和细长悬臂结构，注意排样。 （2）孔径和孔距不能太小（与板厚t有关） 圆孔孔径 t ，方孔边长 0.9t，孔距 t。 （3）直线与直线、曲线与直线连接处，均应有圆弧。,2.5 金属塑性成形件结构设计,三、冲压
33、件的结构设计,2. 对拉深件的要求 (1) 外形应简单、对称，不宜太高。 (2) 圆角半径不宜太小，一般应大于2t。 (3) 孔的位置：拉深件上的孔应避开转角处，以防止孔变形或利于冲孔。,2.5 金属塑性成形件结构设计,三、冲压件的结构设计,3. 对弯曲件的要求 (1) 弯曲半径不小于材料允许的最小弯曲半径。 (2) 弯曲件形状尽量对称，弯曲边平直部分应大于2t（厚度）。弯曲带孔件时，为避免孔变形，孔应距弯曲圆弧中心(1.52)t。 (3) 弯曲应尽可能与材料纤维组织流向垂直。,2.5 金属塑性成形件结构设计,三、冲压件的结构设计,4. 改进结构，简化工艺及节省材料 (1) 形状复杂件和大件可采用冲-焊、冲-铆接、冲-螺纹联接等组合工艺。 (2) 形状复杂件还可采用切口工艺。 (3) 尽量简化拉深件结构。 (4) 冲压件应尽量采用较小厚度，以减小冲压力和模具磨损，并节省材料。,2.5 金属塑性成形件结构设计,三、冲压件的结构设计,5. 冲压件的精度和表面质量 在满足需要的前提下，尽量降低要求，以提高生产率、降低成本。 （1）落料不超过IT10。 （2）冲孔不超过IT9。 （3）弯曲不超过IT9IT10。 （4）拉深件高度尺寸精度IT8IT10，整形后可达IT6IT7；直径尺寸精度IT9IT10。,2.5 金属塑性成形件结构设计,
