《金工实习》第二章PPT课件

1、第二章 锻 压 了解锻造的生产过程，掌握加热缺陷的产生机理和预防措施。掌握自由锻造的基本工序和各个工序的操作要点。了解胎模锻和模锻的特点。掌握冲压的基本工序和各个工序的特点。学习目标锻压是使金属材料在外力作用下产生塑性变形，从而获得所需形状、尺寸的制件的方法。锻压包括锻造和冲压，它们的制件分别是锻件和冲压件。2.1 概 述锻造是将加热的金属坯料放在锻造设备的砧铁和模具之间，通过施加压力以获得制件的方法。在锻造过程中，金属因塑性变形而使其内部组织更加致密、晶粒更加细化，从而使锻件具有较高的力学性能。冲压是利用装在冲床上的冲模，使金属板料产生塑性变形或分离，从而获得制件的方法。冲压一般是在常温下进

2、行的，所以又称为冷冲压； 冲压材料大都是金属板料，故又称为金属板料冲压。冲压件厚度薄（通常为12 mm）、结构轻、精度高、刚度好、生产效率高、成本低。2.2.1 下 料 下料是根据锻件的形状、尺寸和重量、从选定的原材料上截取相应坯料的方法。下料的方法主要有剪切、锯割和氧气切割等。2.2 锻造生产过程锻造生产的过程主要包括下料、加热、锻造成形、冷却和热处理等。2.2.2 加 热1加热的目的和锻造温度范围 加热的目的是提高金属坯料的塑性并降低变形抗力，以改善其锻造性能。一般地说，加热的温度越高，塑性就越好。但是温度也不能太高，否则会出现过烧的现象。材料种类始锻温度/终锻温度/低碳钢1 2001 2

3、50800中碳钢1 1501 200800高碳钢1 1001 150800合金结构钢1 1001 150850合金工具钢1 0501 150850铝合金450500350380铜合金800900650700表2-1 常见金属的锻造温度范围2加热缺陷 加热时，温度的控制对锻件质量有很大的影响，如果温度控制不当，会产生一些缺陷：1）氧化2）脱碳3）过热4）过烧5）裂纹3加热设备常见的锻造加热设备有反射炉、室式炉和电阻炉。1）反射炉 反射炉是指燃料在燃烧室中燃烧，高温炉气通过炉顶反射到加热室中加热坯料的炉子。反射炉以烟煤作为燃料，其结构如图2-1所示。 反射炉的工作原理是：首先将坯料经炉门送入加热室

4、，然后开动鼓风机，将空气经过换热器预热后送入燃烧室，此时的气体因加热变为高炉气，通过炉顶反射，越过火墙进入加热室来加热坯料，产生的废气经烟道排出。图2-1 反射炉的结构2）室式炉 室式炉是指炉膛三面是墙，一面是门的炉子。室式炉以重油、天然气或者煤气为燃料，其结构如图2-2所示。 室式炉的工作原理是：首先将坯料经炉门送入炉膛，然后将压缩空气和重油分别由两个管道送入喷嘴，压缩空气从喷嘴喷出，所造成的负压将重油带进炉膛喷成雾状，并进行燃烧来加热坯料。图2-2 室式炉的结构3）电阻炉 电阻炉是利用电阻加热器通电时所产生的电阻热作为热源来加热坯料的炉子，如图2-3所示为箱式电阻加热炉。 根据电阻元件的不

5、同，电阻炉分为中温电炉（加热器为电阻丝，最高使用温度为1100）和高温电炉（加热器为硅碳棒，最高使用温度为1600）两种。图2-3 箱式电阻加热炉的结构2.2.3 锻造成形 为了获得一定形状和尺寸的锻件，坯料需在锻造设备上进行锻造成形。常用的锻造成形方法有自由锻造、模锻和胎膜锻。2.2.4 冷却 冷却锻件时，应做到两点，一是使锻件冷却速度不要过快，二是各部分的冷却收缩尽可能一致，以防锻件产生表面硬化、工件变形和开裂等缺陷。锻件常用的冷却方式有空冷、坑冷和炉冷等。2.2.5 热处理 锻件在切削加工前，一般都要进行热处理。热处理的作用是使锻件的内部组织进一步细化和均匀化，来消除锻造的残余应力和降低

6、锻件的硬度。常用的热处理方法有正火、退火、淬火等。2.3 自由锻造 自由锻造是以简单工具或在自由锻造设备的上、下砧铁间，使坯料产生塑性变形的锻造方法。自由锻造可分为手工自由锻造和机器自由锻造。 自由锻造使用的工具简单、操作灵活，但是锻件精度低、生产效率低、劳动强度大，适用于单件、小批量和大型锻件的生产。2.3.1 自由锻造的设备和工具1自由锻造的设备自由锻造的设备有空气锤、蒸汽-空气锤及水压机等。1）空气锤 空气锤是以压缩空气为动力，自身携带动力装置的锻造设备，适用于坯料重量在100 kg以下的小型锻件。（1）结构 空气锤由锤身、压缩缸、工作缸、传动机构、操纵机构、落下部分和砧座等部分组成。（

7、2）工作原理 接通电源后，通过踏杆和手柄操纵上、下旋阀，可使空气锤实现空转、锤头上悬、锤头下压、连续打击和单次打击五种动作。图2-4 空气锤的结构2）蒸汽-空气锻 蒸汽空气锻是以蒸汽或压缩空气为工作介质驱动锤头上下运动，对坯料进行打击的锻造设备。3）水压机水压机是依靠静压力来使坯料变形的，其动能由高压水泵和蓄水器供给。2自由锻造的常用工具 自由锻造的常见工具有摔子、漏盘、剁刀、铁砧、手锤、夹钳等，如图2-5所示。（a）摔子 （b）压肩摔子 （c）漏盘 （d）剁刀（e）铁砧 （f）大、小手锤 （g）夹钳图2-5 自由锻造的常用工具2.3.2 自由锻造基本工序 自由锻造按照锻造实施阶段和作用的不同

8、，可分为基本工序、辅助工序和精整工序三种。基本工序是实现锻造成形的基本工序，辅助工序是为了便于实施基本工序而使坯料预先产生少量变形的工序，精修工序是在基本工序后，为修整锻件的形状、尺寸，消除表面不平、矫正弯曲等目的而进行的工序。1镦粗 镦粗是使坯料截面积增大、高度减小的锻造工序，分为整体镦粗和局部镦粗，如图2-6所示。图2-6 镦粗镦粗的操作要点如下：坯料的原始高度 与直径 之比（即坯料的高径比），应小于3，否则易镦弯。发生镦弯现象时，应将坯料按照图2-7所示的方法，将其锤击矫正。开始镦粗时，应先用手锤轻击坯料断面，使之平整，并与坯料的轴线垂直。镦粗时，每击一次，应立即将锻件绕其轴线转动一次。

9、镦粗时，坯料高度应不大于锤头最大行程的0.70.8倍，否则会镦成双鼓形，若不及时纠正可能发展成折叠，使坯料报废，如图2-8所示。图2-7 镦弯及其矫正图2-8 双鼓形和折叠2拔长 拔长是使坯料横截面积减小而长度增加的锻造工序，常用于锻造轴类和杆类锻件，如轴、曲轴、拉杆等，其工艺要求如下：锻打时，坯料应沿砧铁方向送进，每次的送进量L应为砧铁宽度B的0.30.7倍，同时应小于坯料宽度的0.40.5倍。送进量太大，坯料主要向砧铁宽度方向流动，反而降低拔长效率；送进量太小，又容易产生夹层，如图2-9所示。拔长过程中，要不断地翻转锻件，保证界面各边受压均匀，翻转的方法如图2-10所示。（a）送进量合适

10、（c）送进量太小，易产生夹层 （b）送进量太大，拔长效率低 图2-9 拔长时的送进量与送进方向图2-10 拔长时坯料的翻转方法 要将圆形截面的坯料拔长成直径较小的圆截面的锻件时，必须按照图2-11所示顺序进行拔长。当锻造台阶或者凹槽时，需先压出凹槽（称为压肩），然后再在压肩处继续锻造，如图2-12所示。为使锻件表面光滑，尺寸准确，拔长后还需进行调平、校直等修整操作，如图2-13所示。图2-11 圆形截面坯料拔长时横截面的变化图2-12 压肩图2-13 矩形和圆形截面的修整3冲孔 冲孔是在坯料上锻出孔的工序。冲孔的方法有单面冲孔和双面冲孔两种。其中，单面冲孔主要用于加工较薄的锻件的孔，如图2-1

11、4（a）所示；双面冲孔主要用于加工较厚的锻件的孔，如图2-14（b）所示。 冲孔一般用于制造带孔件，如齿轮、套筒和圆环等，其工艺要求如下:冲孔前，应先将坯料镦粗将坯料加热到始锻温度。先试冲，用冲子轻轻压出孔位的痕迹先用直径小的开孔冲头，再用直径较大的冲头冲孔过程中应保持冲子的轴线与砧面垂直.直径小于25 mm的孔，一般不冲出。当进行双面冲孔时，需先将孔冲至坯料厚度的2/33/4的深度，然后取出冲子，翻转坯料，后从反面将孔冲透，如图2-14（b）所示。（a） （b）图2-14 冲孔4弯曲 弯曲是指将坯料弯成一定角度或弧度的工序，如图2-15所示。弯曲主要用于锻造弯曲类零件，如起重机的吊钩、弯曲轴

12、杆、链环等，其工艺要求如下:弯曲前应先将弯曲部分进行局部镦粗（截面面积应增大10%15%），并修出台肩，以便弥补弯曲后截面形状改变的需要，如图2-16所示。弯曲时坯料的局部变形量很大，为了提高塑性，防止冲裂，弯曲前应将受弯部位进行加热。图2-15 弯曲 图2-16 弯曲前的局部镦粗5扭转 扭转是在保持坯料轴线方向不变的情况下，将坯料的一部分相对于另一部分扳转一定角度的工序，如图2-17所示。，其工艺要求如下。扭转前应将受扭部位加热到较高的始锻温度，并保证均匀受热。受扭部分必须保证表面光滑，面与面相交处要有圆角过渡，以防扭裂。图2-17 扭转图2-18 切割（a）图2-18 切割（b）图2-18

13、 切割（c）6切割 切割是分割坯料或切除锻件余量的工序。当切割矩形截面坯料或锻件时，应先将剁刀切入工件，如图2-18（a）所示，当坯料或锻件快要断开时，将其翻转，再用克棍或剁刀截断，如图2-18（b）所示；当切割圆形工件时，应将工件放在带有凹槽的剁垫上，边切割边旋转，如图2-18（c）所示。2.4 胎模锻和模锻2.4.1 胎模锻胎模锻是在自由锻设备上使用简单的非固定模具（即胎膜）生产锻件的方法。1胎膜的种类胎膜的种类及各自的结构和应用范围如表2-2所示。类别结构简图应用范围摔模轴类锻件的成形或精整，或为合模锻造制坯扣模杆类或饼块类非回转体锻件的局部或整体成形，或者为合模锻造制坯弯模弯曲类锻件的

14、成形，或为合模锻造制坯套模左图为开式套模，主要用于盘类锻件的锻造，或为合模锻造制坯；右图为闭式套模，主要用于回转体锻件的成形合模形状较复杂的非回转体类锻件的终锻 胎模锻的特点：具有生产效率高，胎膜结构简单，锻件表面光洁，加工余量小，材料利用率较高等优点。但模锻需经常搬上搬下，劳动强度大。2.4.2 模 锻 模锻是将坯料放在固定于模锻设备上的锻模模腔（与锻件形状一致）内，使坯料受压变形而获得锻件的锻造方法。模锻与胎模锻的主要区别是模锻需要专门的锻造设备，锻模较复杂，且需要紧固在锻造专用设备上才可使用。 模锻的特点：生产效率高，锻件精度高，材料利用率高，锻件形状较复杂，尺寸精度高，加工余量小；但其

15、设备投资大，且锻件的尺寸和重量受到限制。2.5 冲 压 冲压件的尺寸精度高，表面光洁，一般不需要再进行切削加工，只需钳工稍作加工或修整，就可以当零件使用。2.5.1 冲压设备1冲床 冲床是进行冲压加工的基本设备，可分为开式冲床和闭式冲床。其中，开式冲床是指工作台三个方向敞开的冲床，如图2-19所示；闭式冲床是指工作台前后敞开，左右有立柱的冲床。其工作原理如图2-19所示。图2-19 开式冲床2 . 剪床 用剪切方法使坯料分离的机器，是下料的基本设备。2.5.2 冲 模 冲模是使坯料分离或变形的工具，如图2-20所示。按照其作用的不同，冲模可分为模体、工作部分、导板与定位销、卸料板等。1模体：模

16、体由上、下模板组成。2工作部分：包括凸模和凹模。3导板和定位销：导板用来控制坯料的送进方向，定位销用来控制坯料送进的距离。4卸料板：卸料板是在凸模冲裁以后将工件或坯料从凸模上脱出的装置。图2-20 冲模2.5.3 冲压基本工序 冲压的基本工序包括分离工序和变形工序。其中，分离工序包括剪裁、冲裁等；变形工序包括弯曲、拉深等。1剪裁剪裁是使板料沿不封闭的轮廓线分离的工序。2冲裁冲裁是使板料沿封闭轮廓分离的工序，如图2-21所示。3弯曲弯曲是指将板料冲压成具有一定曲率和角度的变形工序，如图2-22所示。4拉深拉深是将板料冲制成开口的中空形状的零件的变形工序，如图2-23所示图2-21 冲裁图2-22

17、 弯曲图2-23 拉深2.6 自由锻造综合实训 熟悉了自由锻造的操作工艺之后，请同学们尝试锻造铰手柄。要求：锻件材料为35钢，坯料规格为 ，锻造使用的设备是65 kg空气锤，如图2-24所示。图2-24 铰手柄锻件图和坯料图1工艺分析根据坯料的规格、材料，我们将采取自由锻造的方法来锻造铰手柄。2自由锻造操作步骤自由锻造操作步骤如表2-3所示。序号工序名称工序简图使用工具操作要点1拔长火钳整体拔长至 2压肩火钳、压肩摔子距离坯料左端20 mm处，边轻打边旋转坯料3拔长火钳拔长左端杆部4摔圆火钳、摔圆摔子将拔长部分摔圆至直径为 序号工序名称工序简图使用工具操作要点5剁头火钳、剁刀将超出尺寸的摔圆部分剁掉6压肩火钳、压肩摔子距离坯料中部80 mm处，边轻打边旋转坯料7拔长火钳拔长右端杆部8摔圆火钳、摔圆摔子将拔长部分摔圆至 9剁头火钳、剁刀将超过尺寸线的摔圆部分剁掉10修模略火钳、摔子、钢尺检查与修整轴向弯曲