金属工艺学课件：锻压 -

锻压0概述

锻压：是锻造与冲压的总称。

锻造Forging冲压Stamping锻压生产的特点：（1）产品力学性能好（2）

节省材料：塑性变形3.1金属的塑性变形与再结晶一、金属的塑性变形

1.塑性变形的实质

单晶体：位错多晶体：晶内滑移晶粒间的的滑移和转动2.塑性变形对金属组织和性能的影响1）加工硬化2）回复和再结晶回复加工硬化得到部分消除再结晶加工硬化完全消失～应用加工硬化：强化金属性能；使进一步变形困难，给生产带来麻烦。回复：冷拉钢丝卷制的弹簧进行低温退火，保持冷拉钢丝强度，消除冷卷弹簧时产生的内应力。再结晶：冷轧、拉拔、冲压过程中再结晶退火，消除加工硬化。3)冷变形和热变形

金属钨的熔点为3380℃，试计算钨在1100℃时的变形属热变形还是冷变形。

4)纤维组织（1）金属本质（内在因素）HBσbψδak二、金属的可锻性可锻性指标：2.可锻性的影响因素：①变形温度图4-7碳钢的锻造温度范围注意事项：温度过高将产生过热、过烧、脱碳和严重氧化等缺陷，甚至使锻件报废。过热：钢加热超过一定温度时，奥氏体晶粒会迅速长大，形成粗大晶粒。（通过多次锻造及热处理消除）过烧：钢长时间在高温炉内的氧化介质中加热时，会由于炉气中的氧渗入金属内部，使晶界氧化，晶粒之间失去联结力。（无法消除）②变形速度（应变速率）单位时间内的变形程度应变对时间的导数，量纲1/s

时：↑，变形抗力↑、塑性↓，可锻性↓时：↑，塑性↑、变形抗力↓，可锻性↑图4-5变形速度对塑性及变形抗力的影响 ③应力状态的影响应力状态对塑性的影响：受力物体压应力的数目越多，金属的塑性越好。拉应力的数目越多，金属的塑性越差。应力状态对变形抗力的影响：物体受力时：同号应力状态下，变形抗力大异号应力状态下，变形抗力小工程上常以塑性指标为主来考虑应力状态对可锻性的影响。图4-6a挤压时金属应力状态 图4-6b拉拔时金属应力状态 三、锻造工艺3.2自由锻一．自由锻

自由锻是利用冲击力或压力使金属在上、下砧（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。1.特点：（1）金属流动自由（2）形状、尺寸精度由操作者操作技术保证（3）生产率、产品精度较低（4）通用性强2.自由锻设备：（1）锻锤：空气锤小型锻件150公斤以下蒸汽－空气锤小于1500公斤锻件（2）压力机：主要是水压机，可锻造质量达500t锻件，常用于大型和巨型锻件。3.自由锻工序基本工序：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。下料Cropping镦粗Compression

拔长Drawingout冲孔Punching

弯曲Bending切割Cutting

扭转Twisting错移Offset

辅助工序：为基本工序操作方便而进行的预先变形工序。倒棱Chamfering压肩Necking压痕Indentation精整工序：为减少锻件表面缺陷而进行的工序4.自由锻工艺规程的制定（1）绘制锻件图①敷料②余量③公差（2）坯料质量及尺寸计算质量计算：式中：G烧损—加热时坯料表面氧化而烧损的质量。第一次加热时取被加热金属的2%～3%，以后各次加热取1.5%～2%

图4-17a锻件敷料

图4-17b锻件余量

（3）选择锻造工序轴类锻件工艺举例：压肩一端拔长局部墩粗侧面滚圆拔长至所需长度修光、校正减速器中的中间齿轮该齿轮材料为45钢，生产数量为50件。由于批量小，采用自由锻造，制定工艺规程如下：盘类锻件举例：1）绘制锻件图齿轮的齿形、端面凹槽孔及键槽都不锻出，添加余块，以简化锻件外形，从有关手册中查出锻件余量和公差。画出齿轮锻件图）2）选择锻造工序：加热毛坯墩粗至锻件高度滚圆用冲子两面冲孔带冲头滚圆-校正孔径平墩断面5、自由锻件结构工艺性5、自由锻件结构工艺性（1）形状应尽量平直、简单、对称，尽量用平面、圆柱面组成，避免锥体和斜面结构（2）相贯线避免复杂空间曲线（3）避免加强筋、小凸台、复杂截面或空间曲面（4）凹槽、小孔等不易锻出的部分，可添辅料，以便锻造。（5）锻件横截面有急剧变化或形状较复杂时，设计成由几个简单件构成的组合体，锻－焊结合或锻－机械连接结合工艺一、金属的塑性变形

1.塑性变形的实质

单晶体：位错多晶体：晶内滑移晶粒间的的滑移和转动

2.塑性变形对金属组织和性能的影响第6次课重点内容可锻性（1）金属本质（内在因素）（2）加工条件（外在因素）图4-7碳钢的锻造温度范围图4-5变形速度对塑性及变形抗力的影响

图4-6a挤压时金属应力状态

图4-6b拉拔时金属应力状态

第6次课重点内容自由锻第6次课重点内容第6次课重点内容3.3、模锻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。模锻特点：（与自由锻相比）①生产率较高②锻件尺寸精确，加工余量小③可锻出形状复杂锻件④材料利用率高模锻设备：模锻锤、模锻压力机1.锤上模锻4-19锤上锻模 1—锤头

2—上模

3—飞边槽

4—下模

5—模垫

6、7、10—楔铁

8—分模面

9—模膛2、胎模锻胎模锻是在自由锻设备上，使用胎模生产模锻件的加工方法。

扣模用于非回转体锻件的扣形或制坯。筒模主要用于回转体盘类锻件（如齿轮)

合模主要用于生产形状较复杂的非回转体锻件，如连杆、叉形锻件等。

3.模锻件结构工艺性（1）合理的分模面（2）模锻件上与锤击方向平行的非加工表面，应设计有模锻斜度。非加工表面所形成的交角都应按模锻圆角设计（3）模锻件外形力求简单、平直和对称，尤其应避免模锻件截面相差过大，或有薄壁、高筋、凸起等结构（4）结构允许时，避免窄沟、深槽和深孔、多孔结构（5）采用锻－焊结构，以减少敷料、简化模锻工艺3.4板料冲压成形板料冲压：利用模具使板料产生分离或成形的加工方法。特点：（1）零件形状复杂，废料少。（2）产品精度高，互换性好（3）产品质量小，材料消耗少，强度、刚度高（4）操作简单，生产率高，成本低冲压设备：（1）剪床（2）冲床冲压工序：分离工序和变形工序两大类一．分离工序1.冲裁：使坯料沿封闭轮廓分离的工序

2．剪切（切断）：利用剪刃或模具使坯料沿不封闭轮廓线分离的工序。

3．修整：

二、变形工序1．弯曲成形2.拉深成形

图4-29拉深工序3.胀形胀形是利用坯料局部厚度变薄形成零件的成形工序。

平板坯料胀形

管坯胀形

球体胀形

拉形

4.翻边在坯料的平面或曲面部分上，使坯料沿一定的曲线翻成竖直边缘的冲压方法。

翻边工序

汽车消音器零件的冲压过程三．冲模的结构与分类内孔外缘翻边模四、冲压件结构工艺性1.对冲裁件的要求：①落料件的外形和冲孔件的孔形应力求简单、对称，尽可能采用规则几何形状。同时应尽量避免长槽与细长悬臂结构。②直线与直线、曲线与直线的交接处，均应用圆弧连接。③冲裁件排样。尽量提高材料利用率2.弯曲件：①形状应尽量对称，r>rmin，并考虑材料纤维方向②弯曲边的平直部分H>2δ，弯曲边过短，需先留出适当的余量，以增大H，弯好后在切去多余材料。③弯曲带孔件时