第七章 锻压2

1、7.2 7.2 金属塑性变形金属塑性变形7.2.1 7.2.1 自由锻（自由锻（Open Die forging） 锻锤锻锤压力机压力机空气锤空气锤蒸汽蒸汽空气锤空气锤水压机水压机油压机油压机65750Kg630Kg5T落下部分总重量落下部分总重量 = = 活塞活塞+ +锤头锤头+ +锤杆锤杆滑块运动到下始点时所产生的最大压力滑块运动到下始点时所产生的最大压力锻锤吨位锻锤吨位 = =压力机吨位压力机吨位 = =自由锻设备与吨位自由锻设备与吨位7.2 7.2 金属塑性变形金属塑性变形7.2.2 7.2.2 模锻模锻（Die Forging ） 油压机油压机图图7.9 7.9 锤上模锻用锻模锤上模

2、锻用锻模11锤头锤头 22上模上模 33飞边槽飞边槽 44下下模模 55模垫模垫 6 6、7 7、1010楔铁楔铁 88分分模面模面 99模膛模膛自由锻与模锻比较自由锻与模锻比较比较项目比较项目 自由锻造自由锻造 模型锻造模型锻造 锻件形状锻件形状 简单简单 稍复杂稍复杂 尺寸精度尺寸精度 低、误差大低、误差大 高、误差小高、误差小 生产率生产率 低低 高高 成本成本 低低 高、模设备贵高、模设备贵生产量生产量 单件、小批单件、小批必须大批量必须大批量 锻件大小锻件大小 大大. .中中. .小小300T 300T 中中. .小小150Kg 150Kg 应用应用 7.2.3 7.2.3 胎模锻胎

3、模锻定义：定义：胎模锻胎模锻是在自由锻设备上使用活动模生是在自由锻设备上使用活动模生 产模锻件的工艺方法。产模锻件的工艺方法。a） b) c）图图7.14 7.14 胎模胎模a a）扣模）扣模 b) b) 套模套模 c c）合模）合模a)扣模扣模b、c)筒模筒模d)合模合模胎模的种类胎模的种类常用来旋转体锻件常用来旋转体锻件的成形或制坯的成形或制坯多用于生产形状复杂的非多用于生产形状复杂的非回转体杆叉类锻件回转体杆叉类锻件常用于盘类锻件的制坯常用于盘类锻件的制坯7.2.3 7.2.3 胎模锻胎模锻定义：定义：胎模锻胎模锻是在自由锻设备上使用活动模生产是在自由锻设备上使用活动模生产模锻件的工艺方

4、法。模锻件的工艺方法。与自由锻比较具有的特点：与自由锻比较具有的特点：（1 1）操作简便，生产率高，对工人技术要求不高。）操作简便，生产率高，对工人技术要求不高。（2 2）锻件形状、尺寸精度高，敷料少、加工余量小。）锻件形状、尺寸精度高，敷料少、加工余量小。（3 3）内部组织致密，纤维组织分布更符合性能要求。）内部组织致密，纤维组织分布更符合性能要求。与模锻比较具有的特点：与模锻比较具有的特点：（1 1）设备简单。）设备简单。（2 2）工艺灵活，可以局部成形。）工艺灵活，可以局部成形。（3 3）胎具简单，制造容易。）胎具简单，制造容易。7.2 7.2 金属塑性变形金属塑性变形7.2.47.2.

5、4 板料冲压板料冲压 板料板料分离或成形分离或成形的工艺方法的工艺方法冲冲 床床典型的冲压件典型的冲压件冲压材料冲压材料-低碳钢、铜合金、铝合金及高塑性合金钢；低碳钢、铜合金、铝合金及高塑性合金钢； 非金属材料如橡胶、皮革、毛毡、硬纸板等非金属材料如橡胶、皮革、毛毡、硬纸板等板料冲压板料冲压- 利用装在压力机上的冲模，使板料利用装在压力机上的冲模，使板料 产生分离或变形的加工方法。产生分离或变形的加工方法。加工范围加工范围- 冷态下冷态下8 8毫米：毫米：冷冲压冷冲压 热态冲压热态冲压8-108-10毫米：毫米：热冲压热冲压冲压常用设备冲压常用设备- 剪床和冲床剪床和冲床 剪床为冲床备料，将板

6、料切成条料；剪床为冲床备料，将板料切成条料； 而冲压加工主要在各类冲床上进行。而冲压加工主要在各类冲床上进行。剪剪 床床数控钣金中心数控钣金中心典型的冲压件典型的冲压件 板料冲压的特点板料冲压的特点 （3 3）冲压件尺寸精度高，质量稳定，互换性好，）冲压件尺寸精度高，质量稳定，互换性好， 一般不再进行切削加工；一般不再进行切削加工；（4 4）冲压生产操作简单，生产率高，便于机械化）冲压生产操作简单，生产率高，便于机械化 和自动化。和自动化。（1 1）要求板料具有足够的塑性，较低的变形抗力；）要求板料具有足够的塑性，较低的变形抗力；（2 2）板料经塑性变形产生冷变形强化作用，具有）板料经塑性变形

7、产生冷变形强化作用，具有 结构轻，强度硬度较高的优点；结构轻，强度硬度较高的优点；（5 5）冲压模具结构复杂，精度要求高，制造费用高，）冲压模具结构复杂，精度要求高，制造费用高， 适于大批量生产。适于大批量生产。修 整落 料 、 冲 孔切 舌切 断分 离 工 序翻 边拉 深成 型弯 曲变 形 工 序基 本 工 序板料冲压的基本工序板料冲压的基本工序1 1、分离工序、分离工序(1)(1)冲裁（落料和冲孔）冲裁（落料和冲孔）落料：落料：冲下部分为工冲下部分为工件件而周边是废而周边是废料。料。冲孔冲孔：冲下部分为废冲下部分为废料料而周边是工而周边是工件。件。冲裁过程冲裁过程： 弹性变形弹性变形-塑性

8、变形塑性变形 -断裂分离断裂分离金属板料的冲裁过程金属板料的冲裁过程冲裁工艺要点：冲裁工艺要点： 根据冲裁间隙（根据冲裁间隙（Z Z）设计凹凸模）设计凹凸模 低碳钢、有色金属低碳钢、有色金属 Z=(0.060.1)Z=(0.060.1) 高碳钢高碳钢 Z=(0.060.1)Z=(0.060.1) (- (-板厚度）板厚度） 落料：落料：凹模刃口凹模刃口尺寸等于落料件尺寸，尺寸等于落料件尺寸， 凸模尺寸凸模尺寸等于产品尺寸减去等于产品尺寸减去z z 冲孔：冲孔：凸模刃口凸模刃口尺寸等于冲孔尺寸，尺寸等于冲孔尺寸， 凹模尺寸凹模尺寸等于孔的尺寸加上等于孔的尺寸加上z z 根据根据冲裁力（冲裁力（F

9、 F）选择冲床吨位。选择冲床吨位。 * *. Z . Z 和和 F F可根据材料的可根据材料的 冲裁尺寸计算冲裁尺寸计算 （ 教材教材 P 187P 187）(2) (2) 切断切断 用剪刃或冲模将板料沿不封闭轮廓分离的工序。用剪刃或冲模将板料沿不封闭轮廓分离的工序。（下料工序）（下料工序）(3) (3) 修整修整2. 2. 成形工序成形工序 使坯料的一部分相对于另一部分产生位移而使坯料的一部分相对于另一部分产生位移而不破裂的工序。不破裂的工序。 (1)(1)拉深拉深 (2)(2)弯曲弯曲 (3)(3)胀形胀形 (4)(4)翻边翻边(1) (1) 拉深（拉延）拉深（拉延） 指利用模具使平板坯料

10、变成指利用模具使平板坯料变成开口空心开口空心零件的工序零件的工序设计要求设计要求 拉伸系数拉伸系数 M M 一般要求一般要求M M0.50.50.80.8 凹模圆角半径凹模圆角半径 Rd =( 6Rd =( 615)S15)S 凸模圆角半径凸模圆角半径 Rp =( 0.6Rp =( 0.61)Rd1)Rd S S 坯料厚度坯料厚度 凹凸模间隙凹凸模间隙 Z Z（1.1 1.1 1.21.2）S S Dd坯料直径拉深件直径 1 12 23 34 4(2) (2) 弯曲弯曲弯曲过程中金属变形示意图弯曲过程中金属变形示意图工艺要点工艺要点 弯曲的最小弯曲的最小半径半径 min min =(0.25=

11、(0.251)S1)S 尽可能使弯尽可能使弯曲线与坯料纤维曲线与坯料纤维方向垂直方向垂直弯曲时的纤维分布弯曲时的纤维分布(3 )(3 )胀胀 形形 指利用指利用坯料局部厚度变薄坯料局部厚度变薄形成零件的成形工序。形成零件的成形工序。 平板坯料胀形平板坯料胀形 管坯胀形管坯胀形 (4) (4)翻边翻边 在带孔的平坯料上用扩在带孔的平坯料上用扩 孔的方法获得凸缘的工序。孔的方法获得凸缘的工序。 翻边系数翻边系数 KoKo dodod1d1 do do翻边前的孔径尺寸翻边前的孔径尺寸 d1d1翻边后的内孔尺寸翻边后的内孔尺寸 ko = ko = 0.650.720.650.727.2.5.7.2.5

12、. 其它成形方法其它成形方法 1.1.拉拔拉拔 2.2.挤压挤压3.3.轧制轧制（1 1）纵纵 轧轧 轧辊轴线与坯料轴线方轧辊轴线与坯料轴线方向垂直的轧制方法。向垂直的轧制方法。 如辊锻、辊环如辊锻、辊环 （2 2）横轧）横轧 轧辊轴线平行于坯料轴线轧辊轴线平行于坯料轴线（3 3）斜轧）斜轧 轧辊轴线与坯料轴线相交一定角度轧辊轴线与坯料轴线相交一定角度7.3.1 7.3.1 自由锻工艺规程的制定自由锻工艺规程的制定 1 1、绘制锻件图、绘制锻件图 2. 2. 计算坯料的重量和尺寸计算坯料的重量和尺寸 3.3. 确定变形工步确定变形工步 4. 4. 选择设备吨位选择设备吨位 5. 5. 确定锻造

13、加热温度、火次和冷却方式确定锻造加热温度、火次和冷却方式 6. 6. 制定（填写）工艺卡制定（填写）工艺卡 7.3.7.3.金属塑性成形零件的工艺设计及结构设计金属塑性成形零件的工艺设计及结构设计1 1、绘制锻件图、绘制锻件图图图7.35 7.35 自由锻锻件自由锻锻件a a）锻件余量及余块）锻件余量及余块 b) b) 零件零件锻件尺寸、公差锻件尺寸、公差零件尺寸零件尺寸零件轮廓零件轮廓锻件轮廓锻件轮廓以以粗实线粗实线表示表示锻件形状锻件形状，双点划线双点划线表示表示零件形状零件形状 并将并将零件尺寸零件尺寸注在锻件相应注在锻件相应尺寸线下面的括号内尺寸线下面的括号内2. 2. 计算坯料的重量

14、和尺寸计算坯料的重量和尺寸 根据锻件图计算体积：根据锻件图计算体积： V V 件件 V1 + V2 + V1 + V2 + 根据根据V V件件计算锻件重量和坯料重量计算锻件重量和坯料重量（M M坯坯） M M件件 = = V V 件件 (Kg) (Kg) （ 密度密度 碳钢碳钢 = 7.85g= 7.85gcm)cm) M M坯坯 = = M M件件 + + M M烧烧 + + M M切切 V V坯坯 = = M M坯坯 选择坯料长度选择坯料长度（ HoHo） Ho = VHo = V坯坯F F坯坯 F F坯坯 选用的坯料截面积选用的坯料截面积 (cm(cm2 2) ) * * 镦粗件镦粗件

15、1.25 Do Ho 2.5 Do1.25 Do Ho 2.5 Do （下料方便（下料方便 ） （避免镦弯）（避免镦弯） Do Do 坯料直径坯料直径 HoHo 0.75 Hx0.75 Hx Hx Hx 锻锤头行程锻锤头行程 3 3 确定变形工步确定变形工步 3 3 确定变形工步确定变形工步3 3 确定变形工步确定变形工步4. 4. 选择设备吨位选择设备吨位 吨位太小：吨位太小： 锻件内部锻不透、质量差、生产率低。锻件内部锻不透、质量差、生产率低。 太大：太大： 浪费、操作不方便、不安全。浪费、操作不方便、不安全。 选择：选择： 经验公式经验公式 或查表或查表5. 5. 确定锻造加热温度、火次

16、和冷却方式确定锻造加热温度、火次和冷却方式 加热温度：加热温度： 冷却方式：冷却方式： 钢中含碳量和钢中含碳量和MeMe含量越高，锻件形状越复杂，尺寸越大，含量越高，锻件形状越复杂，尺寸越大，冷却速度要越慢。冷却速度要越慢。有空冷、坑冷、炉冷。有空冷、坑冷、炉冷。 锻后热处理：锻后热处理：6. 6. 制定（填写）工艺卡制定（填写）工艺卡 （p197p197） 7.4.1 7.4.1 自由锻零件的结构设计自由锻零件的结构设计 - - 四个避免四个避免 1. 1. 避免斜面和锥面避免斜面和锥面 圆柱与圆柱相贯圆柱与圆柱相贯 2.2. 避免特型相贯线避免特型相贯线 平面与圆柱相贯平面与圆柱相贯 改成

17、平面与平面相接改成平面与平面相接 3.3. 避免加强筋和凸台避免加强筋和凸台 4. 4. 避免形状复杂和截面急剧变化避免形状复杂和截面急剧变化 锤头锤头上模上模下模下模模膛模膛分模面分模面parting planeparting plane飞边槽飞边槽模垫模垫7.3.2 7.3.2 锤上模锻工艺设计锤上模锻工艺设计7.3.2 7.3.2 锤上模锻工艺设计锤上模锻工艺设计1 1、绘制锻件图绘制锻件图 选择分模面选择分模面 分模面即上下模锻件上的分界面。分模面即上下模锻件上的分界面。 分模面分模面选择原则：选择原则： a. a. 上下模膛深度上下模膛深度最浅且基本对称最浅且基本对称 金属易充满模膛

18、金属易充满模膛 便于取出锻件便于取出锻件 b.b.余块少余块少 c.c.尽量是尽量是平面平面 确定加工余量及公差确定加工余量及公差 通常按照锻锤吨位确定，可查手册通常按照锻锤吨位确定，可查手册 模锻斜度模锻斜度 一般为一般为 5 51515， 模膛深度与宽度之比（模膛深度与宽度之比（h hb b）越大，斜度取越大）越大，斜度取越大 模锻圆角半径模锻圆角半径 外圆角半径外圆角半径取取1.51.512mm 12mm 内圆角半径内圆角半径 R R比比大大2 23 3倍倍 模膛深度模膛深度 h h 越大，圆角半径取值越大越大，圆角半径取值越大 冲孔连皮厚度冲孔连皮厚度 （ S S ） 太厚：太厚： 浪费金属、冲孔时锻件易变形。浪费金属、冲孔时锻件易变形。 太薄：太薄： 锤击力太大，模具易压塌或加速磨损。锤击力太大，模具易压塌或加速磨损。 S S 0.45 + 0.6 0.45 + 0.6 （mmmm） d d 锻件内孔直径（锻件内孔直径（mmmm），）， h h 锻件内孔高度之半（锻件内孔高度之半（m