工程材料与热加工技术第10章.ppt

1、第10章 锻 压,10.1 锻压概述 10.2 自由锻造 10.3 模型锻造 10.4 板料冲压 知识窗锻压新技术简介 自测习题,10.1 锻 压 概 述,锻压具有以下特点： (1) 能够改善金属的内部组织，提高金属的力学能。通过锻造可以压合气孔、缩孔等缺陷，细化晶粒，使金属组织致密，提高力学性能。 (2) 可以节约金属材料和机械加工工时，提高材料的利用率。除自由锻以外，大多数锻压毛坯和零件形状相近似，随着锻压设备及工艺的不断改进，锻压件的尺寸精度和表面粗糙度越来越高，加工量越来越少。 (3) 成本较高。,10.1.1 金属塑性变形与再结晶,1金属的塑性变形 1) 塑性变形的实质 金属在外力作

2、用下将产生变形，其变形过程包括弹性变形和塑性变形两个阶段。弹性变形在外力去除后能够恢复原状，不能用于成型加工；只有永久性的塑性变形，才能用于成型加工。 实验证明，晶体只有受到切应力时才会产生塑性变形。单晶体的变形方式主要有滑移和孪晶两种。单晶体的滑移是由于切应力引起晶体内部位错运动实现的，如图10-1所示。,图10-1 滑移时刃型位错的运动示意图,多晶体是由许多微小的单个晶粒杂乱组合而成的，其塑性变形过程可以看成是许多单个晶粒塑性变形的总和；另外，多晶体塑性变形还存在着晶粒与晶粒之间的滑移和转动，即晶间变形，如图10-2所示。每个晶粒内部存在很多滑移面，因此整块金属的变形量可以比较大。金属的晶

3、粒越细，其强度越高，而且塑性、韧性也越好。一般在生产中都尽量获得细晶组织，以达到强化金属的目的。,图10-2 多晶体塑性变形示意图,2) 冷变形强化 随着金属冷变形程度的增加，金属材料的强度和硬度都有所提高，但塑性有所下降，这种现象称为冷变形强化。变形后，金属的晶格畸变严重，变形金属的晶粒被压扁或拉长，甚至形成纤维组织，如图10-3所示。此时，金属的位错密度提高，变形阻力加大。低碳钢塑性变形时力学性能的变化规律如图10-4所示，即随着变形程度的增加，强度、硬度的随着升高，塑性、韧性则明显下降。,图10-3 冷轧前后多晶体晶粒形状的变化,图10-4 低碳钢的冷变形强化,2回复与再结晶 对冷变形强

4、化组织进行加热，变形金属将相继发生回复、再结晶和晶粒长大三个阶段的变化，如图10-5所示。,图10-5 变形金属加热时组织与性能变化示意图,(1) 回复。将冷变形后的金属加热到较低温度，点缺陷显著减少，晶格畸变减轻，晶内残余应力大大减少，这个过程称为回复。但由于回复过程中，位错密度未显著下降，加工硬化并未消除。冷拔弹簧钢丝绕制弹簧后常进行定形处理(250300低温退火)，其实质就是利用回复保持冷拔钢丝的高强度，消除冷卷弹簧时产生的内应力。 (2) 再结晶。当加热温度较高时，塑性变形后的显微组织发生了显著的变化，破碎的、被拉长了的晶粒重新生核，变为细小、均匀的等轴晶粒，消除了全部冷变形强化的现象

5、，这个过程称为再结晶。,再结晶是在一定的温度范围内进行的，开始产生再结晶现象的最低温度称为再结晶温度(T再)。实验证明，各种纯金属的再结晶温度大致为：T再0.4T熔 K，这里用热力学温度计算。合金中的杂质元素及合金元素会使再结晶温度显著提高。 在常温下经过塑性变形的金属，加热到再结晶温度以上，使其发生再结晶的处理称为再结晶退火。实际再结晶退火温度通常比T再高100200。再结晶退火可以消除金属材料的冷变形强化，提高其塑性，便于其继续锻压加工。如冷轧、冷拉、冷冲压过程中，需在各工序中穿插再结晶退火。,(3) 晶粒长大。已形成纤维组织的金属，通过再结晶一般都能得到均匀细小的等轴晶粒。但是如果加热温

6、度过高或加热时间过长，则晶粒会明显长大，成为粗晶粒组织，会使金属的可锻性变差。,3冷加工与热加工 从金属学的观点划分，冷、热加工的界限是再结晶温度。金属材料在其再结晶温度以上的塑性变形称为热加工；在其再结晶温度以下的塑性变形称为冷加工。显然，冷加工与热加工并不是以具体的加工温度的高低来区分的。例如，钨的最低再结晶温度约为1200，所以，钨即使在稍低于1200高温下的塑性变形仍属于冷加工；而锡的最低再结晶温度约为-71，所以锡即使在室温下塑性变形却仍属于热加工。在冷加工过程中，冷变形强化会使金属的可锻性变差。在热加工过程中，由于同时进行着再结晶软化过程，因而可锻性较好，能够使金属顺利地进行大量的

7、塑性变形，从而实现各种成型加工。,10.1.2 锻压主要的生产方式 锻压有以下几种生产方式： (1) 挤压。坯料在三向不均匀应力作用下从模具的模孔挤出，使之横截面积减小，长度增加，成为所需制品的加工方法称为挤压(见图10-6(a)。 (2) 拉拔。坯料在牵引力作用下通过模孔拉出，使之横截面积减小，长度增加的加工方法称为拉拔(见图10-6(b)。,(3) 轧制。材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的加工方法称为轧制(见图10-6(c)。 (4) 自由锻。只用简单的通用性工具或在锻造设备的上下砧铁之间直接使坯料变形而获得所需的几何形状的锻件的加工方法称为自由锻

8、(见图10-6(d)。 (5) 模锻。在模锻设备上利用锻模使坯料变形而获得锻件的锻造方法称为模锻(见图10-6(e)。 (6) 冲压。使板料经分离或成型工序而得到制件的工艺称为冲压(见图10-6(f)。,图10-6 锻压基本生产方式示意图 (a) 挤压；(b) 拉拔；(c) 轧制；(d) 自由锻；(e) 模锻；(f) 冲压,10.1.3 金属的可锻性与锻造比 1金属的可锻性 金属的可锻性是衡量材料在经受压力加工时获得优质锻件难易程度的一种工艺性能。金属的可锻性好，表明该金属容易进行锻压加工变形；可锻性差，表明该金属不宜选用锻压加工方法变形。金属的可锻性常用塑性和变形抗力来综合衡量。塑性越大，变

9、形抗力越小，则可锻性越好；反之，可锻性越差。,金属的塑性用伸长率、断面收缩率来表示。凡是、值越大或在同一条件下镦粗时变形程度越大(不产生裂纹)的金属，其塑性也越大。变形抗力是指塑性变形时金属反作用于工具上的力。变形抗力越小，则变形消耗的能量也就越少。塑性和变形抗力是两个不同的独立概念。比如奥氏体不锈钢在冷态下塑性虽然很好，但变形抗力却很大。影响金属的可锻性的因素有金属的本质和变形条件。,1) 金属的本质 一般来说，不同成分的金属可锻性也不同。纯铁的可锻性比碳钢的好，低碳钢的可锻性又比高碳钢的好。当钢中含有较多的碳化物形成元素Cr、Mo、W、V时，可锻性显著下降。 金属内部的组织结构不同，其可锻

10、性有很大差别。固溶体(如奥氏体)的可锻性好；粗大或网状分布的碳化物(如渗碳体)会使钢的可锻性变差；晶粒细小而又均匀的组织可锻性好。当铸造组织中存在柱状晶粒、枝晶偏析以及其他缺陷时，可锻性较差。,2) 变形条件 一般说来，随着变形温度的升高，会有效改善金属的可锻性，但是当温度过高时，金属会产生过热、过烧等缺陷。 变形速度即单位时间内的变形程度。它对金属塑性及变形抗力的影响是矛盾的。一方面由于变形速度的增大，回复和再结晶不能及时克服加工硬化现象，使金属表现出塑性下降，变形抗力增加，可锻性变坏；另一方面，金属在变形过程中，消耗于塑性变形的能量一部分转化为热能，使金属的温度升高，产生所谓的热效应现象。

11、变形速度越大，热效应现象越明显，可锻性变好。但除高速锤锻外，在一般锻压加工中变形速度并不很快，因而热效应现象对可锻性的影响并不明显。,不同的压力加工方法在材料内部所产生的应力大小和性质(拉或压)是不同的，因而表现出不同的可锻性。例如，金属在挤压时呈三向压应力状态，表现出较高的塑性和较大的变形抗力；而金属在拉拔时呈两向压应力和一向拉应力状态，表现出较低的塑性和较小的变形抗力。 总之，金属的可锻性既取决于金属的本质，又取决于变形条件，在锻压生产中应力求创造有利的变形条件，充分发挥金属的塑性，降低变形抗力，使功耗最少，变形量最大，用最经济的方法达到加工的目的。,2锻造流线与锻造比 热变形使铸锭中的夹

12、杂物和碳化物粉碎，并沿着金属塑性变形方向形成流线组织，称为锻造流线。锻造流线使金属的性能呈各向异性，因此，在设计和制造零件时，应使零件在工作中产生的最大正应力与纤维方向重合，最大切应力方向与纤维方向垂直。并使纤维分布与零件的轮廓相符合，尽量使纤维组织不被切断。螺钉头和曲轴中锻造流线合理的分布状态如图10-7所示。,图10-7 锻造流线的合理分布,拔长时的锻造比为,镦粗时的锻造比为,式中H0、L0、S0分别为坯料变形前的高度、长度和横截面积；H、L、S分别为坯料变形后的高度、长度和横截面积。,在一般情况下，增加锻造比，对改善金属的组织和性能是有利的。但是锻造比太大却是无益的。因此，选择合适的锻造

13、比是十分重要的。通常，对于非合金结构钢，可以取Y34；对于高速钢，取Y512；对于不锈钢，取Y46；对于轧制过的钢材锻造锻件，一般取Y1.11.3。,10.2 自 由 锻 造,自由锻造是利用冲击力或压力使金属在上下两个砧铁之间产生变形，从而获得所需形状及尺寸的锻件。由于坯料在砧铁之间受力变形时，沿变形方向可以自由流动，不受限制，故而得名，也称自由锻。 由于自由锻所用的工具简单，并具有较大的通用性，因而应用较为广泛。生产的锻件质量可以从不到1 kg的小件到200300 t的大件。对于特大型锻件如水轮机主轴、多拐曲轴、大型连杆等，自由锻是惟一可行的加工方法，所以，自由锻在重型机械制造中具有特别重要

14、的地位。,图10-8 水压机,1自由锻基本工序 自由锻的工序可分为基本工序、辅助工序和修整工序三大类。 (1) 基本工序：是使金属材料产生一定程度的塑性变形，以达到所需形状和所需尺寸的工艺过程，如镦粗、拔长、冲孔、切割、弯曲和扭转等，如表10-1所示。,表10-1 自由锻工序简图, 镦粗：使坯料高度减小、横截面积增大的工序。它是自由锻生产中最常用的工序，适用于饼块、盘套类锻件的生产，如齿轮坯、圆盘、凸缘等。 拔长：使坯料横截面积减少、长度增大的工序。多用来制造具有长轴线的锻件，如阶梯轴、曲轴、拉杆和连杆等。为达到规定的锻造比和改变金属内部组织结构，锻制以钢锭为坯料的锻件时，拔长经常和镦粗交替反

15、复使用。, 冲孔：用冲头在坯料上冲出通孔或盲孔的工序。主要用于锻造空心锻件，如齿轮、圆环、套筒等。 切割：将坯料分割开的工序。切割的工具叫剁刀。切割常用于下料和切除锻件的余料。 弯曲：使用一定的工具将坯料弯成一定角度和形状的工序。弯曲工艺常用来生产吊钩、弯板、链环等。 扭转：使坯料的一部分相对于另一部分绕起轴线旋转一定角度的工序。扭转工序可用来制造多拐曲轴和连杆等。, 冲孔：用冲头在坯料上冲出通孔或盲孔的工序。主要用于锻造空心锻件，如齿轮、圆环、套筒等。 切割：将坯料分割开的工序。切割的工具叫剁刀。切割常用于下料和切除锻件的余料。 弯曲：使用一定的工具将坯料弯成一定角度和形状的工序。弯曲工艺常

16、用来生产吊钩、弯板、链环等。 扭转：使坯料的一部分相对于另一部分绕起轴线旋转一定角度的工序。扭转工序可用来制造多拐曲轴和连杆等。,表10-2 自由锻锻件分类,表10-2 自由锻锻件分类,2工艺规程的制定 (1) 绘制锻件图。锻件图是工艺规程中的核心内容，它是以零件图为基础并结合自由锻工艺特点绘制而成的。绘制锻件图要考虑以下几个因素： 余块。零件上的某些小孔、台阶和凹档等难以用自由锻锻出，为了简化锻件形状，便于锻造，而暂时增加的那一部分金属称为余块，如图10-9所示。余块一般应根据经验来确定。,图10-9 典型锻件图, 锻件加工余量及锻件公差。由于自由锻锻件的尺寸精度低，表面质量较差，需经切削加

17、工制成零件，因此应在零件的加工表面上增加供切削加工用的金属，该金属层称为锻件加工余量，如图10-9所示。锻件公差是指实际尺寸与基本尺寸之间允许的一定限度的偏差。锻件的锻件加工余量及其公差可根据有关标准并结合生产的具体情况确定。 典型锻件如图10-9所示。为了使操作者了解零件的形状和尺寸，在锻件图上用双点划线画出零件主要轮廓形状，并在锻件尺寸下面用括弧注上零件的尺寸。,(2) 计算坯料质量。坯料质量可按下式计算：,m坯=m锻+m烧+m芯+m切,式中，m坯为坯料的质量；m锻为锻件的质量；m烧为加热时坯料表面氧化而烧损的质量(第一次加热取被加热金属重量的2%3%，以后各次加热的烧损量取1.5%2.0

18、%)；m芯为冲孔时芯料的质量；m切为在锻造过程中修切端部产生的料头金属的质量(当锻造大型锻件采用钢锭作坯料时，m切还要考虑切掉的钢锭头部和尾部的质量)。,(3) 坯料尺寸的确定。 3 锻造以镦粗工序为主的锻件。为了避免纵向弯曲，坯料的高度H不应超过坯料直径的2.5倍；为了方便下料，坯料高度不应小于直径的1.5倍，即1.5DH2.5D。由此得圆坯料直径的计算公式为,式中，V坯为坯料体积(用坯料的质量计算)。根据D和V坯就可计算出坯料的高度。, 锻造以拔长工序为主的锻件。坯料的横截面积应满足锻造比的要求。坯料的横截面积可按下式计算：,A坯料YA锻件,式中，Y为锻造比；A锻件为锻件最大横截面积。 锻

19、造比的确定与坯料种类和锻造工序有关，对于以钢锭作为坯料并采用拔长方法锻制的锻件，锻造比一般不小于2.53。对于性能要求高的锻件，锻造比还可以大些。如果采用轧材作坯料，则锻造比可取1.31.5。,(4) 选择锻造工序。自由锻造工序的选择是根据锻造工序的特点及锻件形状来确定的。一般锻件所采用的工序可参阅表10-2选定。 此外，工艺规程的内容还包括确定所用工夹具、加热设备、加热规范、加热火次、锻造设备和锻后热处理规范等。,3锻件结构工艺性 设计自由锻件结构和形状时，除满足使用性能要求外，还必须考虑自由锻设备、工具和工艺特点，使零件具有良好的结构工艺性，以便达到结构合理、锻造方便、减少材料与工时的目的

20、。因此，锻件的结构设计应遵循以下一些原则： (1) 应尽可能使锻件的形状简单、对称、平直，最好由平面和圆柱面组成。一些难以锻出的形状，如轴类锻件上的凹槽，则可用添加余块的办法简化锻件形状，使锻造方便，如图10-10(a)所示。,(2) 锻件上应避免带楔形、曲线形、锥形的表面，如图10-10(b)所示。 (3) 应避免小凸台。为便于切削加工和装配而设计的小凸台可用沉头孔替代，如图10-10(c)所示。 (4) 锻件上不允许有加强肋。为了增加强度，可采用加厚壁厚的方法，如图10-10(d)所示。 (5) 不允许采用圆柱体与圆柱体相贯的锻件结构。如图10-10(e)所示，这种复杂的相贯线是无法锻出的

21、，改为圆柱体端面与截主体的平面相交，便于锻出。或者设计成几个简单件构成的组合体，每个简单件锻制成型后，再用焊接或机械连接方式构成整体件。,图10-10 自由锻锻件结构工艺性举例,图10-10 自由锻锻件结构工艺性举例,10.3 模 型 锻 造,10.3.1 锤上模锻 1锻模结构 模锻工作示意图如图10-11所示。锻模由上、下模组成。上模和下模分别安装在锤头下端和模座上的燕尾槽内，用楔铁紧固。上、下模合在一起，其中间形成完整的模膛。根据模膛功用不同，可分为模锻模膛和制坯模膛两大类。,图10-11 锤上模锻,1) 模锻模膛 模锻模膛分为终锻模膛和预锻模膛两种。 (1) 终锻模膛。终锻模膛的作用是使

22、坯料最后变形到锻件所要求的形状和尺寸，因此它的形状应和锻件的形状相同。但因锻件冷却时要收缩，终锻模膛的尺寸应比锻件尺寸放大一个收缩量。钢件的收缩量取1.5%。沿模膛四周有飞边槽。锻造时部分金属先压入飞边槽内形成毛边，毛边很薄，最先冷却，可以阻碍金属从模膛内流出，以促使金属充满模膛，同时容纳多余的金属。对于具有通孔的锻件，由于不可能靠上、下模的凸起部分把金属完全挤压掉，故终锻后在孔内留下一薄层金属，称为冲孔连皮。把冲孔连皮和飞边冲掉后，才能得到有通孔的模锻件。,(2) 预锻模膛。预锻模膛的作用是使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸，这样再进行终锻时金属容易充满终锻模膛，同时减少了终锻模膛的磨损，延

23、长了锻模的使用寿命。预锻模膛的形状和尺寸与终锻模膛相近似，只是模锻斜度和圆角半径稍大，没有飞边槽。对于形状简单或批量不大的模锻件可不设置飞边槽。,2) 制坯模膛 对于形状复杂的模锻件，原始坯料进入模锻模膛前，先放在制坯模膛制坯，按锻件最终形状作初步变形，使金属能合理分布和很好地充满模膛。制坯模膛有拔长模膛、滚压模膛、弯曲模膛、切断模膛几种，如图10-12所示。 (1) 拔长模膛。其作用是减少坯料某部分的横截面积，增加该部分的长度。当模锻件沿轴向各横截面积相差较大时，采用拔长模膛。,(2) 滚压模膛。其作用是减小坯料某部分横截面积，增大另一部分的横截面积。当模锻件沿轴线的各横截面面积相差不是很大

24、或修整拔长后的毛坯时，采用滚压模膛。 (3) 弯曲模膛。其作用是弯曲杆类模锻件的坯料。 (4) 切断模膛。其作用是切断金属。进行单件锻造时，用它从坯料上切下锻件或从锻件上切下钳口；进行多件锻造时，用它来分离成单个件。,图10-12 制坯模膛 (a) 拔长模膛；(b) 滚压模膛；(c) 弯曲模膛；(d) 切断模膛,为操作方便起见，这些模膛一般都布置在终端模膛的两侧。 生产中，根据锻件复杂程度的不同，锻模可分为单膛锻模和多膛锻模两种。单膛锻模是在一副锻模上只具有终锻模膛一个模膛；多膛模锻是在一副锻模上具有两个以上的模膛。例如，弯曲连杆模锻件的锻模为多膛锻模，如图10-13所示。坯料经过拔长、滚压、

25、弯曲等三个工步，形状接近于锻件，然后经过预锻和终锻两个模膛制成带有毛边的锻件。,图10-13 弯曲连杆锻模与模锻工序图,2模锻件的设计要求 模锻件是在模膛内成型的，模锻件的形状应使锻件能容易地充满模膛和从模膛中顺利地取出。为此在设计结构时，应考虑到分模面、模锻斜度及圆角等问题。分模面应使膜膛深度最浅，横截面尺寸最大，余块最少。分模面的选择比较如图10-14所示。,图10-14 分模面的选择比较,模锻件结构设计应尽量避免薄壁、高的凸起和深的凹陷结构。图10-15(a)所示的锻件有一高而薄的凸缘不易成型；图10-15(b)所示的锻件扁而薄，锻造时薄部分的金属容易冷却，不易充满模膛。,图10-15

26、模锻件的结构工艺性,10.3.2 胎模锻造 胎模锻造是在自由锻设备上使用可移动模具生产模锻件的一种锻造方法。所用模具称为胎模，它结构简单，形式多种多样，但不固定在上、下砧块上。一般选用自由锻方法制坯，然后在胎模中终锻成型，它是介于自由锻和模锻之间的一种工艺。 胎模种类较多，主要有扣模、套筒模和合模三种。 (1) 扣模：用来对坯料进行全部或局部扣形，主要生产杆状非回转体锻件，如图10-16(a)所示。,(2) 套筒模：锻模呈套筒形，主要用于锻造齿轮、法兰盘等回转体类锻件，如图10-16(b)、(c)所示。 (3) 合模：通常由上模和下模两部分组成，如图10-16(d)所示。为了使上下模吻合及不使

27、锻件产生错移，经常用导柱等定位。合模多用于生产形状较复杂的非回转体锻件，如连杆、叉形件等锻件。,图10-16 胎模种类,10.4 板 料 冲 压,板料冲压工艺在工业生产中有着十分广泛的应用，特别是在汽车、拖拉机、航空、电器、仪表等工业中占有极其重要的地位。板料冲压具有下列特点： (1) 可冲压出形状复杂的零件，废料较少，材料利用率高。 (2) 冲压件尺寸精度高，表面粗糙度低，互换性能好。 (3) 可获得强度高、刚性好、质量轻的冲压件。 (4) 冲压操作简单，工艺过程便于实现机械化、自动化，生产率高，故零件的成本低。,(5) 冲模制造复杂，成本高，因此，这种工艺方法只有在大批量生产时其优越性才显

28、得突出。 板料冲压所用的原材料通常是塑性较好的低碳钢、塑性好的合金钢、铜合金、铝合金等的薄板料、条带料。 板料冲压所用设备主要是剪床和冲床。剪床用来把板料剪切成需要宽度的条料，以供冲压工序使用。冲床用来实现冲压加工，以制成所需形状和尺寸的成品零件。,简单冲模是在冲床的一次行程中只完成一道工序的模具。图10-17所示为落料用的简单冲模。凹模2用压板7固定在下模板4上，下模板用螺栓固定在冲床的工作台上。凸模1用压板6固定在上模板3上，上模板则通过模柄5与冲床的滑块连接，凸模可随滑块作上下运动。为了使凸模向下运动时能对准凹模孔，并在凹模孔之间保持均匀间隙，通常用导柱12和套筒11来保证。条料在凹模上

29、沿两个导板9之间送进，碰到定位销10为止。凸模向下冲压时，冲下部分进入凹模孔，而条料则夹住凸模一起回程向上运动。条料碰到卸料板8时被推下，这样，条料继续在导板间送进。重复上述动作，即可连续冲压。,图10-17 简单冲模,1板料冲压基本工序 板料冲压的基本工序可分为分离工序和成型工序两大类。 (1) 分离工序。分离工序是将坯料的一部分和另一部分分开的工序，如落料、冲孔、剪切和修整等。 落料和冲孔(统称冲裁)。落料和冲孔都是将板料按封闭轮廓分离的工序。这两个工序的模具结构与坯料变形过程都是一样的，只是用途不同。落料时，冲落部分为成品或坯料，而余料为废料；冲孔则是被冲下的部分为废料，而周边是带孔的成

30、品。,图10-18所示为冲裁时金属变形情况示意图。凸模和凹模都具有锋利的刃口，二者之间有一定的间隙Z。当凸模压下时，板料将经弹性变形、塑性变形和分离三个阶段的变化。当凸模(冲头)接触料向下运动时，首先使板料产生弹性变形；当板料内的拉应力值达到屈服点时，产生塑性变形；变形达到一定程度时，位于凸凹模刃口处的板料由于应力集中使拉应力超过板料的抗拉强度，从而产生微裂纹；上下裂纹汇合时，板料即被冲断。,图10-18 冲裁时金属变形情况示意图, 剪切。剪切是用剪刃或冲模将板料沿不封闭轮廓进行分离的工序。剪切通常都是在剪板机上进行的。,(2) 成型工序。成型工序是使坯料的一部分相对于另一部分产生塑性变形而不

31、破裂的工序，如弯曲、拉深、翻边、成型等。 弯曲。使坯料的一部分相对于另一部分弯曲成一定角度的工序叫弯曲，图10-19所示为弯曲件示意图。弯曲时材料内侧受压缩，而外侧受拉伸，图10-20所示为弯曲变形过程简图。当外侧拉应力超过坯料的抗拉强度时，即会造成金属破裂。坯料越厚，内弯曲半径r越小，则拉应力越大，越易弯裂。为防止弯裂，通常弯曲最小半径应为rmin=(0.251) (为板厚)。材料塑性好，则弯曲半径可小些。弯曲还应尽可能使弯曲线与坯料纤维方向垂直。在设计弯曲模时，必须使模具的角度比成品件略小，因为坯料弯曲后有弹性变形现象，外力去除后，坯料将有一定角度的回弹。,图10-19 弯曲件示意图,图1

32、0-20 弯曲变形过程简图, 拉深。使坯料变形成开口空心零件的工序叫拉深。图10-21所示为拉深件示意图。图10-22所示为拉深过程示意图。为减少坯料断裂，拉深模的凸模和凹模边缘都不能是锋利的刃口，而应做成圆角，其中凸模(冲头)的圆角半径r凸要小些，即r凸(510)，为坯料厚度。拉深模的凸凹模间隙要比冲裁模的大，一般为(1.11.2)。为避免拉穿，拉深件直径d与坯料直径D成正比，即m=d/D(m叫拉深系数)应在一定范围之内，一般m不小于0.50.8。m越小，表明拉深件直径越小，变形程度越大，越容易出现拉穿现象。如果拉深系数过小，应分几次进行拉深，逐渐增加工件的深度，即所谓多次拉深。,图10-2

33、1 拉深件示意图,图10-22 拉深过程示意图, 翻边。使带孔坯料上孔口周围获得凸缘的工序称为翻边，如图10-23所示。图中d0为坯料上孔的直径，为坯料厚度，d为凸缘平均直径，h为凸缘的高度。 成型。成型是利用局部变形使坯料或半成品改变形状的工序，如图10-24所示，主要用于制造刚性的筋条或增大半成品的部分内径。图10-24(a)是用橡皮压筋，图10-24(b)是用橡皮芯子来增大半成品的中间部分，在凸模轴向压力作用下，对半成品壁产生均匀的侧压力而成型。凹模是可以分开的。,图10-23 翻边简图,图10-24 成型工序简图,2冲压件的结构工艺性 冲压件的设计不仅应保证它具有良好的使用性能，而且也

34、应具有良好的工艺性能，以减少材料的消耗，延长模具寿命，提高生产率，降低成本，保证冲压件质量。冲压件的设计应满足下列要求： (1) 落料件的外形和冲孔件的孔形应力求简单、对称，尽量采用圆形、矩形等规则形状，并应使排样时的废料降低到最低限度。图10-25(b)较图10-25(a)设计更合理，材料利用率可达79%。,图10-25 零件形状与节约材料的关系,(2) 孔及其尺寸应满足图10-26的要求，工件的孔和孔距不能太小，工件周边上的凸出和凹进不能太窄太深，所有的直线与直线、曲线与直线的连接均应为圆弧连接，以避免因应力集中而被冲模分裂，其最小圆角半径R0.5。,图10-26 冲孔件尺寸与厚度的关系,

35、(3) 弯曲件形状应尽量对称，弯曲半径R不得小于材料允许的最小弯曲半径。弯曲带孔件时，为避免孔的变形，孔的位置应在圆角的圆弧之外，如图10-27所示，且应先弯曲后冲孔。 (4) 拉深件外形应力求简单对称，且不宜太高，以便使拉伸次数最少，容易成型。对形状复杂件可采用冲压-焊接复合结构(如图10-28所示)。,图10-27 带孔的弯曲件,图10-28 冲压-焊接结构零件,知识窗锻压新技术简介,1精密模锻 精密模锻是在普通的模锻设备上锻制形状复杂的高精度锻件的一种模锻工艺，如锥齿轮、汽轮叶片、航空零件、电器零件等。锻件公差可在0.02 mm以下。精密模锻具有如下工艺特点： (1) 精确计算原始坯料的

36、尺寸，否则会增大锻件尺寸公差，降低精度。 (2) 需要仔细清理坯料表面，除净坯料表面的氧化皮、脱碳层及其他缺陷等。 (3) 采用无氧化加热方法，尽量减少坯料表面形成氧化皮。,(4) 精密模锻的锻件精度必须比锻件高两级。精锻模一定要有导柱、套筒结构以保证合模准确。为排除模膛中的气体，减小金属流动阻力，使金属更好地充满模膛，模膛内应开有排气小孔。 (5) 严格控制模具温度、锻造温度、润滑条件及操作方法。 (6) 精密模锻宜在刚度大、精度高的模锻设备上进行，如摩擦压力机或高速锤等。,2液态成型 液态模锻是一种介于压力铸造和模锻之间的加工方法。它是将定量的金属直接浇入金属模内，然后在一定时间内以一定压力作用于液态或半液态金属上使之成型的一种方法。由于结晶过程是在压力下进行的，因而改变了常态下结晶的宏观及微观组织，使柱状晶变为细小的等轴晶。用于液态模锻的金属可以是各种类型的合金，如铝合金、铜合金、灰铸铁、碳钢、不锈钢等。液态模锻与一般模锻、铸造相比，具有以下优良的特性：,(1) 锻件的强度指标可以接近或达到模锻件的水平，组织致密均匀，性能优良。 (2) 锻件外形准确，表面粗糙度低，有时可不用进行机械加工。 (3) 液态模锻可以一次成型，不像一般模锻要多个模膛，而且液态金属充满模