金属工艺学-3锻压.ppt

1,第3章锻压,2,锻造成形,自由锻,模锻,板料冲压成形,分离工序,变形工序,冲模的分类和构造,挤压成形,拉拔成形,轧制成形,特种塑性加工方法,塑性加工零件的结构设计,第3章锻造,3,第3章锻造,3.1自由锻自由锻是利用冲击力或压力使金属在上、下两个抵铁之间产生塑性变形，从而得到所需锻件的锻造方法。3.1.1锻造材料的准备坯料准备：小型锻件型材；大型锻件钢锭；坯料加热目的：提高塑性，降低变形抗力，好的锻造组织；锻造温度：始锻温度，终锻温度加热方法：火焰加热、电加热,4,3.1.2自由锻造的主要设备锻锤：空气锤（65100kg)蒸汽空气锤(1500kg)液压机：水压机（300t)油压机,5,自由锻,自由锻工序,基本工序,辅助工序,精整工序,3.1.3自由锻造工序,基本工序：使金属产生一定程度的塑性变形，以达到所需形状及尺寸的工艺过程，完成锻件的基本工艺过程。墩粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转、错移和锻接,辅助工序：为基本工序操作方便而进行的预先变形工序。,精整工序：为减少锻件表面缺陷而进行的工序。,6,自由锻造基本工序（1）镦粗：H0/d0=2.53;端面平整且垂直与轴线；加热温度均匀，终锻温度不能太低，打击力度不能太轻，避免产生不均匀变形。,图1镦粗简图,7,（2）拔长送进量合理拔长先后顺序经常翻转（3）冲孔,图3实心冲头双面冲孔,图2拔长简图,8,(4)弯曲,图4弯曲简图,9,3.1.4自由锻结构工艺性1.尽量避免锥体或斜面结构2.不能存有空间曲线3.尽量减少辅助结构4.复杂零件设计成组合体,10,自由锻,自由锻工艺规程,绘制锻件图,锻件图,3.1.4自由锻工艺规程的制定,11,自由锻,自由锻工艺规程,绘制锻件图,1.敷料,12,2.锻件余量,自由锻,自由锻工艺规程,绘制锻件图,13,3.锻件公差,自由锻,自由锻工艺规程,绘制锻件图,14,自由锻,自由锻工艺规程,坯料质量及尺寸计算,重量：G坯料=G锻件+G烧损+G料头,尺寸：与锻造过程中的变形程度有关例如：碳素钢锭拔长：Y拔长=F0/F2.53轧材作坯料：Y拔长=F0/F1.31.5,15,自由锻,自由锻工艺规程,选择锻造工序,盘类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔,轴类件:拔长（镦粗、拔长）、切肩、锻台阶,筒类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔、心轴上拔长,环类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔、心轴上扩孔,弯曲类件:拔长（镦粗、拔长）、弯曲,曲轴类件:拔长（镦粗、拔长）、错移、锻台阶、扭转,16,3.2模型锻造,模型锻造: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的锻造方法。胎膜锻固定模锻,17,3.2模锻,3.2.1模锻的特点与应用(1)模锻与自由锻比较有如下优点,生产率较高锻件尺寸精确，加工余量小可锻出形状复杂锻件材料利用率高,18,模锻,典型模锻件,3.2模型锻造,19,3.2.3胎模锻造胎膜锻造是在自由锻造设备上使用可以移动的模具生产锻件的一种方法。工艺灵活、可制坯、成型，或局部变形、锻造简单的锻件、也可以形成复杂形状锻件。胎膜锻特点：(1)胎模不固定。(2)不需要模锻设备，锻模简单，加工成本低；(3)工艺灵活，适应性强等优点。(4)劳动强度大，效率低。适用于小型锻件中小批量的生产。,20,胎膜用途分类制坯整形模：结构简单、形式多样、通用性强;(扣模)成形模：锻件的终锻成形；(合模)切边冲孔模：切除锻件飞边和连边；,胎模按其结构分类：1）扣模2）套筒模3）合模,例：书P44,21,3.2.4固定模锻,固定模锻分类（按其所用设备不同）锤上模锻曲柄压力机模锻摩擦压力机上模锻平锻机上模锻,22,锤上模锻,锻模结构,模膛,模锻模膛,制坯模膛,拔长模膛,终锻模膛,预锻模膛,滚压模膛,弯曲模膛,切断模膛,23,锤上模锻,锻模结构,3.2.4固定模锻,1锤头；2上模；3型腔；4下模；5锤头；6楔；7键块；8分模面；9锻件；10锤头。,24,锤上模锻,锻模结构,终锻模膛,25,锤上模锻,锻模结构,预锻模膛,预锻模膛与终锻模膛的区别是前者的圆角和斜度较大，没有飞边槽。,26,锤上模锻,锻模结构,拔长模膛,开式闭式,27,锤上模锻,锻模结构,滚压模膛,开式闭式,28,锻模结构,弯曲模膛,锤上模锻,29,锤上模锻,锻模结构,切断模膛,30,锤上模锻,模锻工艺规程,制定模锻件图,1.分模面,要保证模锻件能从模膛中取出,上下两模沿分模面的模膛轮廓一致,分模面能使模膛深度最浅,分模面应使零件上所加的敷料最少,x,x,x,分模面为平面，使上下锻模的模膛深度一致,31,2.余量、公差、敷料、冲孔连皮余量：14mm公差：冲孔连皮：d25mm,锤上模锻,模锻工艺规程,制定模锻件图,32,3.模锻斜度,锤上模锻,模锻工艺规程,制定模锻件图,33,4.模锻圆角半径,锤上模锻,模锻工艺规程,制定模锻件图,34,例,锤上模锻,模锻工艺规程,制定模锻件图,35,例,锤上模锻,模锻工艺规程,制定模锻件图,分模面,36,例,锤上模锻,模锻工艺规程,制定模锻件图,余量,37,例,锤上模锻,模锻工艺规程,制定模锻件图,模锻斜度,38,例,锤上模锻,模锻工艺规程,制定模锻件图,圆角,39,模锻工艺规程,确定模锻工步,长轴类模锻件,拔长、滚压、弯曲、预锻、终锻等,锤上模锻,40,盘类锻件,镦粗、预锻、终锻,模锻工艺规程,确定模锻工步,锤上模锻,41,第五章塑性加工,锤上模锻,模锻工艺规程,修整工序,切边和冲孔,热处理,校正,清理,精压,42,压力上模锻,（一）摩擦压力机上模锻,43,压力上模锻,一、摩擦压力机上模锻,特点：行程不固定滑块速度较慢，适用于塑性稍差的合金材料设备有顶料装置，可采用组合模具偏心承载能力差，适用于单膛模锻,3.2.2模锻设备：模锻锤、模锻压力机,44,压力上模锻,二、曲柄压力机上模锻,45,压力上模锻,二、曲柄压力机上模锻,特点：滑块行程固定采用组合模有导向、顶杆装置可以一次成形适用于大批量生产,46,3.3板料冲压,利用模具使板料产生分离或成形的加工方法。冷冲压：一般板料厚度4mm,不需加热，热冲压：810mm以上时，需加热,冲压设备：（1）剪床：下料用设备，将板料剪成一定宽度的条料，以供冲压之用。（2）冲床：实现冲压工序，制成所需形状和尺寸的产品的设备，最大吨位可达40000kN。,冲压工序：分离工序和成形工序两大类,47,冲压工序,变形工序,分离工序,切断,修整,冲裁,拉深,胀形,弯曲,翻边,板料冲压成形,48,板料冲压成形,分离工序,冲裁,图8冲裁变形过程,49,二、冲裁间隙,间隙对冲裁件质量的影响,间隙过大：断面质量差，光亮带小一些，剪裂带和毛刺均较大,间隙过小：断面质量好，光亮带增大，但毛刺也增大，模具磨损严重，影响寿命。,合理选择模具间隙（5%10%），主要考虑冲裁件断面质量和模具寿命这两个主要的因素。,50,落料和冲孔件的要求落料：利用冲裁取得一定外形地制件或坯料的方法；冲孔：将冲压坯内的材料以封闭的轮廓分离开，得到带空制件的冲压方法。,冲孔件尺寸与厚度关系,51,一、冲裁变形过程,1.冲裁：使坯料沿封闭轮廓分离的工序,弹性变形阶段,塑性变形阶段,断裂分离阶段,冲裁过程示意图,52,板料冲压成形,变形工序,弯曲,53,弯曲时的纤维方向,坯料的一部分相对于另一部分弯曲成一定角度的变形工序,坯料纤维方向：与弯曲线垂直,54,弯曲件排样要求不同排样方式材料消耗对比,55,拉深：利用模具使平板坯料变成开口空心零件的成形工序。,一、拉深变形过程在凸模作用下，板料产生塑性变形，被拉入凸模和凹模的间隙中，形成空心零件。,二、拉深的质量分析,破裂：多发生在直壁与底部的过渡圆角处。,起皱：多发生在拉深件的法兰部分，凹模入口区,56,拉深系数：0.50.6,板料冲压成形,变形工序,拉伸,57,多次拉深时圆直径的变形,58,板料冲压成形,变形工序,拉深,59,板料冲压成形,变形工序,拉深,产生破裂原因凸凹模圆角半径设计不合理；Rd=(615)S，Rp=(0.61)Rd凸凹模间隙不合理；Z=(1.11.2)S拉深系数过小模具表面精度和润滑条件差,产生起皱原因压边力过小，相对厚度S/D，拉深系数m过小。,60,拉深件的结构工艺性,1.形状：简单、对称、规则2.圆角半径：r凸2tr凹(2-4)t3.各部分尺寸比例:合理，凸缘的宽度应尽量窄而一致，以便简化工艺4.表面质量及公差等级：尺寸公差：IT9-10，高度尺寸公差等级IT8-10，整形IT6-7,61,板料冲压成形,变形工序,胀形,平板坯料胀形,62,板料冲压成形,变形工序,一、胀形,管坯胀形,63,板料冲压成形,变形工序,胀形,球体胀形,64,板料冲压成形,变形工序,胀形,拉形,65,板料冲压成形,变形工序,二、翻边,66,板料冲压成形,冲模的分类和构造,一、简单模在压力机的一次行程中，只完成一道工序的模具,67,简单冲模1冲头；2凹模；3上模板；4下模板；5轴头；6压板；7压板；8卸料板；9导板；10定位销；11套筒；12导柱,68,板料冲压成形,冲模的分类和构造,二、连续模在压力机的一次行程中，在模具的不同部位上同时完成数道冲压工序的模具,69,连续冲模1落料凸模；2定位销；3落料凹模；4冲孔凸模；5冲孔凹模；6退料板；7坯料；8成品；9废料,70,板料冲压成形,冲模的分类和构造,三、复合模在压力机的一次行程，在模具的同一位置完成二道以上工序的模具,71,落料及拉深组合冲模1落料凸模；2挡料销；3拉深凸模；4条料；5压板(卸料器)；6落料凹模；7拉深凸模；8顶出器；9坯料；10开始拉深件；11零件；12切余材料,72,板料冲压成形,分离工序,修整,（1）外缘修整：修整冲裁件外形，图a（2）内孔修整：修整冲裁件内孔，图b,图a,图b,冲裁后的休整利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属，切掉冲裁件断面上存留的剪裂带和毛刺，提高精度。,73,叙述轴零件在绘制自由锻件图时应考虑的因素，并写出自由锻工序的先后顺序。,金工锻压复习思考题讨论叙述轴零件在绘制自由锻件图时应考虑的因素，并写出自由锻工序的先后顺序。解：分析；对于轴中心30mm的孔，自由锻无法锻出，确定仅锻实心轴。锻后使用深孔钻床加工该孔。绘制自由锻件图应考虑的因素有：（1）简化锻件形状为了简化锻造工序，可考虑减少轴的台阶数。1)先考虑轴左端50是否锻出，查阅GB/T158267-1995(见附表1)对锻件上的台阶和凹挡的锻出条件计算有：h=6mm时，因零件总长度为555mm时，可以锻出的台阶最小长度：l01=160mm,而题给零件此段长度为70mm（55539788），故不予锻出。,2）用同样方法，知轴右端M55的长度为29mm（8859），过短过小，也不锻出。