机械制造工艺基础第二章课件

第三节冲压31

第一节压力加工2第二节锻造第三节冲压31第一节压力加工2第二节锻一、压力加工方法

压力加工——使毛坯材料产生塑性变形或分离而无切屑的加工方法。常见的压力加工有锻压、轧制、拉拔、挤压等。第一节压力加工一、压力加工方法压力加工——使毛坯材料产生塑性变形或分离

锻造

冲压轧制拉拔挤压锻造冲压轧制拉拔挤压

锻造

冲压轧制拉拔挤压

在锻造中，坯料整体发生明显的塑性变形，有较大量的塑性流动加工方法图示产品图例锻造冲压轧制拉拔挤压在锻造中，坯料整

锻造

冲压轧制拉拔挤压

在冲压加工中，坯料主要通过改变各部位面积的空间位置而成型加工方法图示产品图例锻造冲压轧制拉拔挤压在冲压加工中，坯料主

锻造

冲压轧制拉拔挤压

使坯料在旋转轧辊的压力作用下，产生连续塑性变形，获得要求的截面形状并改变其性能加工方法图示产品图例锻造冲压轧制拉拔挤压使坯料在旋

锻造

冲压轧制拉拔挤压加工方法图示产品图例

坯料在牵引力作用下通过模孔拉出，使之产生塑性变形且截面缩小、长度增加锻造冲压轧制拉拔挤压加工方法图示产品图例

锻造

冲压轧制拉拔挤压加工方法图示产品图例

坯料在三向不均匀压应力作用下，从模具的孔口或缝隙挤出，使之横截面积减小、长度增加，成为所需制品。分为冷挤、温挤和热挤。锻造冲压轧制拉拔挤压加工方法图示产品图例二、锻压的特点工艺类别特点应用场合锻造（1）改善金属的内部组织，提高金属的力学性能，如能提高工件的强度、塑性和韧性（2）具有较高的劳动生产率（3）采用精密模锻可使锻件尺寸、形状接近成品，因而可大大节约金属材料和减少切削加工工时（1）适应范围广。既可进行单件、小批量生产，又可进行大批量生产（2）不能锻造形状复杂的工件冲压（1）在分离或成形过程中，板料的厚度变化很小，内部组织也不产生变化（2）生产效率很高，易实现机械化、自动化生产（3）冲压制件尺寸精确，表面光洁，一般不再进行加工或仅按需要补充进行机械加工即可使用（4）冲压使用的模具精度高，制造复杂，成本高（1）适应范围广，并能制出形状较复杂的冲压制件（2）主要适用于大批量生产二、锻压的特点工艺特点应用场合锻造（1）改善金属的内部组织操作前确认设备床身、工作台面、导轨以及其他主要滑动面上不得有障碍物，润滑部位油量充足。操作前、后应检查各操作机构的手柄、阀、杆等是否放在说明书规定的非工作位置上。操作前检查安全防护装置是否齐全完好，各主要零部件及紧固件有无异常松动现象。操作前检查管道阀门及装置是否完好、无泄漏。三、锻压设备安全操作规程操作前确认设备床身、工作台面、导轨以及其他主要滑动面上不得有操作前须进行空运转试车，确认一切正常方可开始工作。操作设备时必须坚守工作岗位，不做与工作无关的事，必须离开时，要停机并切断电源。规范操作设备，不得超范围、超负荷使用设备。操作完毕，应整理工具和产品制件，清扫工作场地和设备，并擦拭干净设备各部位，各滑动面应加油保护。操作前须进行空运转试车，确认一切正常方可开始工作。第二节锻造

锻造——是在压力设备及工（模）具的作用下，使金属坯料或铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得一定几何形状、尺寸和质量的锻件的加工方法。第二节锻造锻造——是在压力设备及工（模）具的自由锻模锻自由锻模锻一、坯料的加热1．金属材料的始锻温度和终锻温度

始锻温度——允许加热达到的最高温度。

终锻温度——停止止锻造的温度。2．锻造温度范围

锻造温度范围——锻件的始锻温度到终锻温度的温度间隔。3．加热速度加热温度——加热时坯料表面温度升高的速度（℃/h）。一、坯料的加热1．金属材料的始锻温度和终锻温度二、自由锻

自由锻——是利用冲击力或压力使金属在上、下砧面间各个方向自由变形，不受任何限制而获得所需形状和尺寸及一定力学性能的锻件的一种加工方法。1．自由锻设备

自由锻分为手工自由锻和机器自由锻两种。二、自由锻自由锻——是利用冲击力或压力使金属在上、下砧手工自由锻机械自由锻手工自由锻机械自由锻空气锤蒸汽—空气锤水压机

空气锤蒸汽—空气锤水压机2．自由锻的基本工序

（1）镦粗（2）拔长（3）冲孔

（4）弯曲（5）扭转（6）切断2．自由锻的基本工序（1）镦粗（4）弯曲

镦粗——是对原坯料沿轴向锻打，使其高度降低、横截面面积增大的操作过程。分为整体镦粗和局部锻粗。整体镦粗局部锻粗镦粗——是对原坯料沿轴向锻打，使其高度降低、横截面面

拔长——是使坯料长度增加、横截面面积减小的锻造工序。拔长时，每次送进量L应为砧宽B的0.3～0.7倍。若L太大，拔长效率反而下降；若L太小，又易产生夹层。拔长的送进量a）送进量合适b）送进量太大，拔长效率低c）送进量太小，易产生夹层a）

b）

c）拔长——是使坯料长度增加、横截面面积减小的锻较重锻件的拔长较小锻件的拔长较重锻件的拔长较小锻件的拔长圆形坯料拔长时的过渡截面形状圆形坯料拔长时的过渡截面形状

冲孔——是用冲子在坯料上冲出通孔或不通孔的锻造工序。1）单面冲孔：厚度小的坯料冲孔——是用冲子在坯料上冲出通孔或不通孔的锻造工序。1）单2）双面冲孔预冲凹坑冲至3/4深度翻转坯料冲透坯料2）双面冲孔预冲凹坑冲至3/4深度翻转弯曲——使坯料弯曲成一定角度或形状的锻造工序。

a）b）c）a），b）角度弯曲c）成形弯曲弯曲——使坯料弯曲成一定角度或形状的锻造工序。a）

扭转——使坯料的一部分相对于另一部分旋转一定角度的锻造工序。扭转——使坯料的一部分相对于另一部分旋转一定切断——分割坯料或切除料头的锻造工序。方形截面切断切断——分割坯料或切除料头的锻造工序。方形截面切断圆形截面切断圆形截面切断3．自由锻的特点及应用

（1）设备和工具有很大的通用性，且工具简单，通常只能制造形状简单的锻件。（2）自由锻可以锻制质量不足1kg到300t左右的锻件。大型锻件只能采用自由锻，因此自由锻在一般机械制造中具有重要意义。（3）自由锻依靠操作者的技术控制形状和尺寸，锻件精度低，表面质量差，金属消耗多。3．自由锻的特点及应用（1）设备和工具有很大的通用性，三、模锻

模锻——将加热后的坯料放在锻模的模腔内，经过锻造，使其在模腔所限制的空间内产生塑性变形，从而获得锻件的锻造方法。液压模锻锤模锻件三、模锻模锻——将加热后的坯料放在锻模的模腔内，经过1．模锻工艺过程模锻的锻模结构有单模膛锻模和多模膛锻模。单模膛锻模锻模过程1．模锻工艺过程模锻的锻模结构有单模膛锻模和多模膛锻模。模锻工艺过程模锻工艺过程2．模锻的特点及应用（1）由于有模膛引导金属的流动，锻件的形状可以比较复杂。（2）锻件内部的锻造流线按锻件轮廓分布，从而提高了工件的力学性能和使用寿命。（3）锻件表面光洁、尺寸精度高，可节约材料和切削加工工时。（4）生产率较高。（5）操作简单，易于实现机械化。2．模锻的特点及应用（1）由于有模膛引导金属的流动，锻件四、胎模锻

胎模锻——是自由锻与模锻相结合的加工方法，即在自由锻设备上使用可移动的模具生产锻件。1．胎模结构

锤子锤头胎模结构四、胎模锻胎模锻——是自由锻与模锻相结合的加工2．胎模锻的特点及应用模具结构简单、易于制造、不需要专用锻造设备胎模锻件质量没有模锻件高工人劳动强度较大胎模寿命短生产率较低2．胎模锻的特点及应用模具结构简单、易于制造、不需要专用锻造五、锻件的锻后冷却冷却

方式

定义特点适用场合空冷热态锻件在空气中冷却的方法冷却速度较快的一种冷却方式，锻后置空气中散放，冷速快，晶粒细化低碳、低合金中小型锻件或锻后不直接切削加工件堆冷将热态锻件成堆放在空气中进行冷却的方法冷却速度低于空冷低碳钢、中碳钢的小型锻件坑冷将热态锻件放在地坑（或铁箱）中缓慢冷却的方法锻后置于填有石灰、砂子或炉灰的坑内或箱内堆在一起。冷速稍慢，其冷却速度较堆冷低

低合金钢及截面尺寸较大的锻件，锻后可直接切削加工灰砂冷将热态锻件埋入炉渣、灰或砂中缓慢冷却的冷却方法锻件入灰（砂）温度一般不低于500℃，冷却至150℃左右出灰（砂），周围蓄砂厚度不能小于80mm灰砂冷的冷却速度低于坑冷炉冷锻后锻件放入炉中缓慢冷却的方法锻后置原加热炉中，随炉冷却，冷速极慢，其冷却速度低于灰砂冷高合金钢及中大型锻件锻后可切削加工五、锻件的锻后冷却冷却

方式定义特点适用场合空冷热态锻六、自由锻的常见缺陷裂纹产生原因（1）坯料质量不好（2）加热不充分（3）锻造温度过低（4）锻件冷却不当（5）锻造方法有误六、自由锻的常见缺陷裂纹产生原因（1）坯料质量不好末端凹陷和轴心裂纹

（1）锻造时坯料内部未热透，变形只产生在坯料表面

（2）坯料整个截面未锻透，变形只产生在坯料表面产生原因末端凹陷和轴心裂纹（1）锻造时坯料内部未热透折叠产生原因坯料在锻压时送进量小于单面压下量。折叠产生原因坯料在锻压时送进量小于单面压

冲压——利用冲压设备使板料经分离或成形而得到制件的工艺。

冲压件——用冲压的方法制成的工件或毛坯。第三节冲压冲压——利用冲压设备使板料经分离或成形而得到制

1．机械压力机闭式压力机开式双柱压力机一、冲压常用设备1．机械压力机闭式压力机开式双柱压力机一、冲压常用设备2．剪切机b）c）剪切机剪切剪切刀片2．剪切机b）c）剪切机剪切剪切刀片二、冲压工序a）落料或冲孔b）落料c）冲孔分离工序二、冲压工序a）落料或冲孔b）落料c）冲孔分离工序成形工序剪切成形工序剪切弯形拉伸弯形拉伸翻边起伏缩口翻边起伏缩口胀形

液压成形橡皮成形胀形液压成形橡皮成形

（1）在分离或成形过程中，板料的厚度变化很小，内部组织也不产生变化。（2）生产效率很高，易实现机械化、自动化生产。（3）冲压制件尺寸精确，表面光洁，无需再进行机械加工。（4）冲压加工适应范围广。（5）冲压使用的模具精度高，制造复杂，成本高，所以主要适用于大批量生产。1．冲压的特点三、冲压特点及其应用（1）在分离或成形过程中，板料的厚度变化很小，内部组织也

冲压常用的板材为低碳钢、不锈钢，铝、铜及其合金等，它们的塑性好，变形抗力小，适于冷加工。板料冲压被广泛用于汽车、电器、仪表和航空等制造业中。2．冲压的应用场合冲压常用的板材为低碳钢、不锈钢，铝、铜及其合金等，它第三节冲压31

第一节压力加工2第二节锻造第三节冲压31第一节压力加工2第二节锻一、压力加工方法

压力加工——使毛坯材料产生塑性变形或分离而无切屑的加工方法。常见的压力加工有锻压、轧制、拉拔、挤压等。第一节压力加工一、压力加工方法压力加工——使毛坯材料产生塑性变形或分离

锻造

冲压轧制拉拔挤压锻造冲压轧制拉拔挤压

锻造

冲压轧制拉拔挤压

在锻造中，坯料整体发生明显的塑性变形，有较大量的塑性流动加工方法图示产品图例锻造冲压轧制拉拔挤压在锻造中，坯料整

锻造

冲压轧制拉拔挤压

在冲压加工中，坯料主要通过改变各部位面积的空间位置而成型加工方法图示产品图例锻造冲压轧制拉拔挤压在冲压加工中，坯料主

锻造

冲压轧制拉拔挤压

使坯料在旋转轧辊的压力作用下，产生连续塑性变形，获得要求的截面形状并改变其性能加工方法图示产品图例锻造冲压轧制拉拔挤压使坯料在旋

锻造

冲压轧制拉拔挤压加工方法图示产品图例

坯料在牵引力作用下通过模孔拉出，使之产生塑性变形且截面缩小、长度增加锻造冲压轧制拉拔挤压加工方法图示产品图例

锻造

冲压轧制拉拔挤压加工方法图示产品图例

坯料在三向不均匀压应力作用下，从模具的孔口或缝隙挤出，使之横截面积减小、长度增加，成为所需制品。分为冷挤、温挤和热挤。锻造冲压轧制拉拔挤压加工方法图示产品图例二、锻压的特点工艺类别特点应用场合锻造（1）改善金属的内部组织，提高金属的力学性能，如能提高工件的强度、塑性和韧性（2）具有较高的劳动生产率（3）采用精密模锻可使锻件尺寸、形状接近成品，因而可大大节约金属材料和减少切削加工工时（1）适应范围广。既可进行单件、小批量生产，又可进行大批量生产（2）不能锻造形状复杂的工件冲压（1）在分离或成形过程中，板料的厚度变化很小，内部组织也不产生变化（2）生产效率很高，易实现机械化、自动化生产（3）冲压制件尺寸精确，表面光洁，一般不再进行加工或仅按需要补充进行机械加工即可使用（4）冲压使用的模具精度高，制造复杂，成本高（1）适应范围广，并能制出形状较复杂的冲压制件（2）主要适用于大批量生产二、锻压的特点工艺特点应用场合锻造（1）改善金属的内部组织操作前确认设备床身、工作台面、导轨以及其他主要滑动面上不得有障碍物，润滑部位油量充足。操作前、后应检查各操作机构的手柄、阀、杆等是否放在说明书规定的非工作位置上。操作前检查安全防护装置是否齐全完好，各主要零部件及紧固件有无异常松动现象。操作前检查管道阀门及装置是否完好、无泄漏。三、锻压设备安全操作规程操作前确认设备床身、工作台面、导轨以及其他主要滑动面上不得有操作前须进行空运转试车，确认一切正常方可开始工作。操作设备时必须坚守工作岗位，不做与工作无关的事，必须离开时，要停机并切断电源。规范操作设备，不得超范围、超负荷使用设备。操作完毕，应整理工具和产品制件，清扫工作场地和设备，并擦拭干净设备各部位，各滑动面应加油保护。操作前须进行空运转试车，确认一切正常方可开始工作。第二节锻造

锻造——是在压力设备及工（模）具的作用下，使金属坯料或铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得一定几何形状、尺寸和质量的锻件的加工方法。第二节锻造锻造——是在压力设备及工（模）具的自由锻模锻自由锻模锻一、坯料的加热1．金属材料的始锻温度和终锻温度

始锻温度——允许加热达到的最高温度。

终锻温度——停止止锻造的温度。2．锻造温度范围

锻造温度范围——锻件的始锻温度到终锻温度的温度间隔。3．加热速度加热温度——加热时坯料表面温度升高的速度（℃/h）。一、坯料的加热1．金属材料的始锻温度和终锻温度二、自由锻

自由锻——是利用冲击力或压力使金属在上、下砧面间各个方向自由变形，不受任何限制而获得所需形状和尺寸及一定力学性能的锻件的一种加工方法。1．自由锻设备

自由锻分为手工自由锻和机器自由锻两种。二、自由锻自由锻——是利用冲击力或压力使金属在上、下砧手工自由锻机械自由锻手工自由锻机械自由锻空气锤蒸汽—空气锤水压机

空气锤蒸汽—空气锤水压机2．自由锻的基本工序

（1）镦粗（2）拔长（3）冲孔

（4）弯曲（5）扭转（6）切断2．自由锻的基本工序（1）镦粗（4）弯曲

镦粗——是对原坯料沿轴向锻打，使其高度降低、横截面面积增大的操作过程。分为整体镦粗和局部锻粗。整体镦粗局部锻粗镦粗——是对原坯料沿轴向锻打，使其高度降低、横截面面

拔长——是使坯料长度增加、横截面面积减小的锻造工序。拔长时，每次送进量L应为砧宽B的0.3～0.7倍。若L太大，拔长效率反而下降；若L太小，又易产生夹层。拔长的送进量a）送进量合适b）送进量太大，拔长效率低c）送进量太小，易产生夹层a）

b）

c）拔长——是使坯料长度增加、横截面面积减小的锻较重锻件的拔长较小锻件的拔长较重锻件的拔长较小锻件的拔长圆形坯料拔长时的过渡截面形状圆形坯料拔长时的过渡截面形状

冲孔——是用冲子在坯料上冲出通孔或不通孔的锻造工序。1）单面冲孔：厚度小的坯料冲孔——是用冲子在坯料上冲出通孔或不通孔的锻造工序。1）单2）双面冲孔预冲凹坑冲至3/4深度翻转坯料冲透坯料2）双面冲孔预冲凹坑冲至3/4深度翻转弯曲——使坯料弯曲成一定角度或形状的锻造工序。

a）b）c）a），b）角度弯曲c）成形弯曲弯曲——使坯料弯曲成一定角度或形状的锻造工序。a）

扭转——使坯料的一部分相对于另一部分旋转一定角度的锻造工序。扭转——使坯料的一部分相对于另一部分旋转一定切断——分割坯料或切除料头的锻造工序。方形截面切断切断——分割坯料或切除料头的锻造工序。方形截面切断圆形截面切断圆形截面切断3．自由锻的特点及应用

（1）设备和工具有很大的通用性，且工具简单，通常只能制造形状简单的锻件。（2）自由锻可以锻制质量不足1kg到300t左右的锻件。大型锻件只能采用自由锻，因此自由锻在一般机械制造中具有重要意义。（3）自由锻依靠操作者的技术控制形状和尺寸，锻件精度低，表面质量差，金属消耗多。3．自由锻的特点及应用（1）设备和工具有很大的通用性，三、模锻

模锻——将加热后的坯料放在锻模的模腔内，经过锻造，使其在模腔所限制的空间内产生塑性变形，从而获得锻件的锻造方法。液压模锻锤模锻件三、模锻模锻——将加热后的坯料放在锻模的模腔内，经过1．模锻工艺过程模锻的锻模结构有单模膛锻模和多模膛锻模。单模膛锻模锻模过程1．模锻工艺过程模锻的锻模结构有单模膛锻模和多模膛锻模。模锻工艺过程模锻工艺过程2．模锻的特点及应用（1）由于有模膛引导金属的流动，锻件的形状可以比较复杂。（2）锻件内部的锻造流线按锻件轮廓分布，从而提高了工件的力学性能和使用寿命。（3）锻件表面光洁、尺寸精度高，可节约材料和切削加工工时。（4）生产率较高。（5）操作简单，易于实现机械化。2．模锻的特点及应用（1）由于有模膛引导金属的流动，锻件四、胎模锻

胎模锻——是自由锻与模锻相结合的加工方法，即在自由锻设备上使用可移动的模具生产锻件。1．胎模结构

锤子锤头胎模结构四、胎模锻胎模锻——是自由锻与模锻相结合的加工2．胎模锻的特点及应用模具结构简单、易于制造、不需要专用锻造设备胎模锻件质量没有模锻件高工人劳动强度较大胎模寿命短生产率较低2．胎模锻的特点及应用模具结构简单、易于制造、不需要专用锻造五、锻件的锻后冷却冷却

方式

定义特点适用场合空冷热态锻件在空气中冷却的方法冷却速度较快的一种冷却方式，锻后置空气中散放，冷速快，晶粒细化低碳、低合金中小型锻件或锻后不直接切削加工件堆冷将热态锻件成堆放在空气中进行冷却的方法冷却速度低于空冷低碳钢、中碳钢的小型锻件坑冷将热态锻件放在地坑（或铁箱）中缓慢冷却的方法锻后置于填有石灰、砂子或炉灰的坑内或箱内堆在一起。冷速稍慢，其冷却速度较堆冷低

低合金钢及截面尺寸较大的锻件，锻后可直接切削加工灰砂冷将热态锻件埋入炉渣、灰或砂中缓慢冷却的冷却方法锻件入灰（砂）温度一般不低于500℃，冷却至150℃左右出灰（砂），周围蓄砂厚度不能小于80mm灰砂冷的冷却速度低于坑冷炉冷锻后锻件放入炉中缓慢冷却的方法锻后置原加热炉中，随炉冷却，冷速极慢，其冷却速度低