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1、第三篇金属塑性加工下第1页，共62页，编辑于2022年，星期二第2页，共62页，编辑于2022年，星期二5）编写锻造工艺卡第3页，共62页，编辑于2022年，星期二5、模锻工艺设计）绘制模锻件图锻模设计的依据第4页，共62页，编辑于2022年，星期二锻锻件件最最大大水水平平投投影影面面要要保保证证模模锻锻件件能能从从模模膛膛中中取取出出上上下下两两模模沿沿分分模模面面的的模模 膛膛 轮轮 廓廓 一一 致致分分模模面面能能使使模模膛膛深深度度最最浅浅分分模模面面应应使使零零件件上上所所加加 的的 敷敷 料料 最最 少少分分 模模 面面 为为 平平 面面dd设计内容：设计内容：确定分模面上、下锻模
2、的分界面确定分模面上、下锻模的分界面原则：原则：第5页，共62页，编辑于2022年，星期二追加加工余量、工艺余块，规定锻件公差。加工余量：14mm;公差：0.33mm第6页，共62页，编辑于2022年，星期二模锻斜度为了使锻件从模膛中取出,锻件与模膛侧壁接触部分需要带一定的斜度-模锻斜度 一般外壁斜度 1取5、7、10、12。内壁斜度 2比外壁斜度 1大25。第7页，共62页，编辑于2022年，星期二 模锻模锻圆角半经圆角半经 在模锻件中所有两平面的交角处均需做成圆角在模锻件中所有两平面的交角处均需做成圆角-模锻圆角模锻圆角，其作用是其作用是:使金属充满模膛使金属充满模膛,提高锻件的使用寿命提
3、高锻件的使用寿命,同时增大锻件的同时增大锻件的强度强度.模锻件的外圆模锻件的外圆r角取角取1.512mm，内圆角，内圆角R比外圆角半经比外圆角半经r大大23倍。倍。第8页，共62页，编辑于2022年，星期二）选定模锻工步，确定锻模模膛。一类是一类是一类是一类是长轴类长轴类长轴类长轴类零件，如台阶轴、曲轴、零件，如台阶轴、曲轴、零件，如台阶轴、曲轴、零件，如台阶轴、曲轴、连杆连杆连杆连杆、弯曲摇臂等。一般常、弯曲摇臂等。一般常、弯曲摇臂等。一般常、弯曲摇臂等。一般常采用采用采用采用拔长、滚压、弯曲、预锻和终锻等工步。拔长、滚压、弯曲、预锻和终锻等工步。拔长、滚压、弯曲、预锻和终锻等工步。拔长、滚
4、压、弯曲、预锻和终锻等工步。模锻件按模锻件按模锻件按模锻件按形状形状形状形状可分为两大类：可分为两大类：可分为两大类：可分为两大类：根据锻件的根据锻件的根据锻件的根据锻件的形状形状形状形状和和和和尺寸尺寸尺寸尺寸来确定。来确定。来确定。来确定。第9页，共62页，编辑于2022年，星期二第10页，共62页，编辑于2022年，星期二 另一类为盘类(短轴类)模锻件，如模锻件，如齿轮、法兰盘等。法兰盘等。一般常采用一般常采用镦粗、预锻和终锻等工步。等工步。第11页，共62页，编辑于2022年，星期二第12页，共62页，编辑于2022年，星期二）计算坯料重量 追加20%25%的飞边与冲孔连皮。6）锻造生
5、产自动线）锻造生产自动线）确定后续工序）确定后续工序切边、冲孔、校正、热处理及切边、冲孔、校正、热处理及 表面氧化皮清理等。表面氧化皮清理等。）选择锻造设备）选择锻造设备第13页，共62页，编辑于2022年，星期二 6 6、锻件结构设计的工艺性要点、锻件结构设计的工艺性要点、锻件结构设计的工艺性要点、锻件结构设计的工艺性要点 零件结构要符合锻造工艺性要求，使之结构合理，锻造方便、零件结构要符合锻造工艺性要求，使之结构合理，锻造方便、零件结构要符合锻造工艺性要求，使之结构合理，锻造方便、零件结构要符合锻造工艺性要求，使之结构合理，锻造方便、节约金属、保证锻件质量和提高生产效率。节约金属、保证锻件
6、质量和提高生产效率。节约金属、保证锻件质量和提高生产效率。节约金属、保证锻件质量和提高生产效率。自由锻件：自由锻件：1 1）自由锻件）自由锻件）自由锻件）自由锻件设计要避免设计要避免设计要避免设计要避免锥体和斜面锥体和斜面锥体和斜面锥体和斜面结构结构结构结构 ；第14页，共62页，编辑于2022年，星期二2）锻件由数个简单几何体构成时，几何体的交接）锻件由数个简单几何体构成时，几何体的交接 处不应保留空间处不应保留空间处不应保留空间处不应保留空间相贯曲线相贯曲线 ；a）加工困难）加工困难应改为：应改为：b)平面与圆柱、平面与圆柱、平面与平平面与平面相连接使锻造面相连接使锻造成形容易。成形容易。
7、第15页，共62页，编辑于2022年，星期二3）自由锻锻件上不允许设计出加强筋、凸台、工字形截）自由锻锻件上不允许设计出加强筋、凸台、工字形截面和空间无规则曲面形状；面和空间无规则曲面形状；第16页，共62页，编辑于2022年，星期二4 4）锻件）锻件）锻件）锻件横截面积有急剧变化或横截面积有急剧变化或形状较复杂时，可设计成几个简形状较复杂时，可设计成几个简形状较复杂时，可设计成几个简形状较复杂时，可设计成几个简单件构成的组焊或装配结构；单件构成的组焊或装配结构；单件构成的组焊或装配结构；单件构成的组焊或装配结构；第17页，共62页，编辑于2022年，星期二 模锻件：模锻件：模锻件：模锻件：1
8、 1）有一个合理的分模面；）有一个合理的分模面；）有一个合理的分模面；）有一个合理的分模面；2 2）外形力求简单、平直和上下对称；）外形力求简单、平直和上下对称；）外形力求简单、平直和上下对称；）外形力求简单、平直和上下对称；3 3）对垂直于分模面的非加工表面应设计出）对垂直于分模面的非加工表面应设计出）对垂直于分模面的非加工表面应设计出）对垂直于分模面的非加工表面应设计出模锻斜度模锻斜度模锻斜度模锻斜度和和和和锻造圆角。锻造圆角。锻造圆角。锻造圆角。4)设计时尽量避免设计时尽量避免深孔深孔和和多孔多孔结构结构零件上有四个相同的孔不能锻出，只能用机械加工成形。零件上有四个相同的孔不能锻出，只能
9、用机械加工成形。第18页，共62页，编辑于2022年，星期二5）避免薄壁、高筋、局部凸起等结构。避免薄壁、高筋、局部凸起等结构。第19页，共62页，编辑于2022年，星期二5 5）在可能条件下，应采用锻）在可能条件下，应采用锻）在可能条件下，应采用锻）在可能条件下，应采用锻焊组合工艺，焊组合工艺，焊组合工艺，焊组合工艺，以简化锻造工艺以简化锻造工艺以简化锻造工艺以简化锻造工艺 和降低制造成本。和降低制造成本。第20页，共62页，编辑于2022年，星期二复习题复习题1.自由锻造和模膛锻造有何区别？各自说明工序或工步的安排。2.模膛锻造中，选用锻模材料有何性能要求？常用何种材料和热处理工艺？3.锻
10、造（包括自由锻造和模膛锻造）一般用到那些设备？如何确定锻锤和压力机的吨位？4.编制自由锻造工艺包含哪些内容？5.编制模膛锻造工艺包含哪些内容？6.举例说明如何选择锻模分模面。分析飞边槽和冲孔连皮的作用。7.东风公司锻造厂在锻造生产自动线上生产汽车前梁锻件的锻造工步是如何安排的，试以工步流程布置图予以说明。第21页，共62页，编辑于2022年，星期二三、三、冲压冲压 是利用冲模使板料产生是利用冲模使板料产生分离或变形分离或变形的加的加 工方法，通常在冷态下进行，又称工方法，通常在冷态下进行，又称冷冲压冷冲压。1.特点：特点：冲压出冲压出形状复杂形状复杂的零件，废料较少。的零件，废料较少。冲压加工
11、出来的产品具有冲压加工出来的产品具有足够高的精度足够高的精度 和和较低表面粗糙度较低表面粗糙度互换性好。互换性好。能获得质量轻、强度和刚度较高的零件。能获得质量轻、强度和刚度较高的零件。操作简便，生产效率高，工艺过程便于操作简便，生产效率高，工艺过程便于 机械化和自动化。机械化和自动化。第22页，共62页，编辑于2022年，星期二板料板料:要求塑性好，低碳钢要求塑性好，低碳钢、铝、铜、镁合金等。铝、铜、镁合金等。厚度一般不超过厚度一般不超过10mm，表面无伤痕。，表面无伤痕。典型材料典型材料 车身车身 08Al 车架车架 16Mn供应状态供应状态 卷料（冲压前开卷）卷料（冲压前开卷）2.材料材
12、料第23页，共62页，编辑于2022年，星期二剪板机剪板机（剪成条料剪成条料）、）、冲床冲床、液压机等。液压机等。如：如：40厂厂 2000T（吨位）（吨位）作用于板料的最大静压力。作用于板料的最大静压力。44厂厂、41厂厂 4000T（吨位）（吨位）作用于板料的最大静压力。作用于板料的最大静压力。3.设备设备第24页，共62页，编辑于2022年，星期二 是使坯料的一部分与另一部分相互是使坯料的一部分与另一部分相互分离分离的工序。包括：落料、的工序。包括：落料、冲孔、切断、修整等。冲孔、切断、修整等。1)落料和冲孔落料和冲孔落料落料被分离的部分为工件，周边为废料。被分离的部分为工件，周边为废料
13、。冲孔冲孔被分离的部分为废料，周边为成品。被分离的部分为废料，周边为成品。4 分离工序分离工序 第25页，共62页，编辑于2022年，星期二 冲裁变形过程冲裁变形过程共分三个阶段：共分三个阶段：a.弹性变形阶段弹性变形阶段 坯料产生弹性压缩、弯曲和拉伸变形，此时的内应力坯料产生弹性压缩、弯曲和拉伸变形，此时的内应力低于低于屈服点。屈服点。b.塑性变性阶段塑性变性阶段 坯料内应力坯料内应力达到达到屈服点，材料开始产生屈服点，材料开始产生塑性变形塑性变形，随着凸模的不断压下，变形区的，随着凸模的不断压下，变形区的材料加工硬化加剧，直至坯料内部达到材料加工硬化加剧，直至坯料内部达到强度极限强度极限，
14、材料内部形成，材料内部形成微裂纹。微裂纹。c.断裂分离阶段断裂分离阶段 凸模下行，已形成的上下裂纹不断向坯料内部扩展，上下凸模下行，已形成的上下裂纹不断向坯料内部扩展，上下裂纹相遇裂纹相遇时，时，坯料被坯料被断裂断裂分离。分离。第26页，共62页，编辑于2022年，星期二 材料的塑性越好，光亮带宽，反之，材料的塑性越好，光亮带宽，反之，剪切带愈宽。剪切带愈宽。冲裁件的断面冲裁件的断面 C第27页，共62页，编辑于2022年，星期二 凸凹模(冲裁模)间隙：是指冲裁加工时凸模和凹模之间的横向间隙。用“C”表示。C0 凸、凹模间合理间隙（双边间隙和）一般取板厚的1%左右。间隙既不能过大,也不能太小，
15、关系到产品尺寸精度，也影响模具使用寿命。C D凹凹 D凸凸第28页，共62页，编辑于2022年，星期二第29页，共62页，编辑于2022年，星期二 间隙小影响模具的寿间隙小影响模具的寿命命,间隙小间隙小,模具寿命降模具寿命降低低第30页，共62页，编辑于2022年，星期二 凸凹模间隙不仅严重影响凸凹模间隙不仅严重影响冲裁的断面质量冲裁的断面质量，而且影响，而且影响模具寿命模具寿命。间隙间隙应控制在一个应控制在一个合理的范围之内合理的范围之内，使所得到，使所得到的上下裂纹能够基本重合于一条线。的上下裂纹能够基本重合于一条线。间隙间隙过大过大，材料中的拉应力增大，材料中的拉应力增大，塑性变形塑性变
16、形阶段阶段结束结束较早。较早。间隙间隙过小过小时，材料中拉应力成分减小，压应力增强，时，材料中拉应力成分减小，压应力增强，裂纹裂纹产生受到产生受到抑制抑制。间隙也是影响间隙也是影响模具寿命模具寿命的最主要的因素。冲裁过程中，的最主要的因素。冲裁过程中，凸凸模模与被冲的孔之间、凹模与落料件之间均有摩擦，间隙越小摩与被冲的孔之间、凹模与落料件之间均有摩擦，间隙越小摩擦力越严重擦力越严重。正确选择合理间隙对冲裁生产是至关重要的。选用时主要正确选择合理间隙对冲裁生产是至关重要的。选用时主要考虑考虑冲裁件断面质量和模具寿命冲裁件断面质量和模具寿命这两个因素。这两个因素。第31页，共62页，编辑于2022
17、年，星期二选取间隙的方法：选取间隙的方法：1.查表法查表法2.计算法计算法C=m m-与材质及坯料有关的系数。与材质及坯料有关的系数。-坯料厚度坯料厚度在生产中，对于低碳钢、铝合金、铜合金，取在生产中，对于低碳钢、铝合金、铜合金，取Z=C=(0.060.1);高碳钢高碳钢Z=C=(0.080.12)。第32页，共62页，编辑于2022年，星期二 凸、凹模刃口尺寸取决于冲裁件尺寸和 冲模间隙 落料模（D凸、D凹）凹模刃口尺寸等于工件尺寸，即：D凹D件；D凸D件Z（间隙）凸、凹模刃口尺寸凸、凹模刃口尺寸(凸凹模要具有锋利的刃口凸凹模要具有锋利的刃口)注意：落料件与孔径有公差时，注意：落料件与孔径有
18、公差时，D凹（落料）取凹（落料）取工件最小极限尺寸（工件最小极限尺寸（D）；）；d凸（冲孔）取孔的凸（冲孔）取孔的最大极限尺寸（最大极限尺寸（d+）。）。冲孔模冲孔模（d凸、凸、d凹）凹）以孔径先定凸模尺寸，即：以孔径先定凸模尺寸，即：d凸凸d孔；孔；d凹凹d孔孔Z（间隙）（间隙）Z/2 D凹凹 D凸凸d凸d凹第33页，共62页，编辑于2022年，星期二 冲裁力（F）的计算 对于平刃冲模 FKLd 式中 F冲裁力（N）；L冲裁周边长度（mm）；d板材厚度（mm）；抗剪强度；K经验系数，一般取K。第34页，共62页，编辑于2022年，星期二 排样即冲裁件在板料或条料件上的合理排列，以提高材料利用
19、率。排样分为无搭边排样和有搭边排样。第35页，共62页，编辑于2022年，星期二2)2)修整修整 利用整修模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属，利用整修模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属，切掉剪裂带和毛刺。提高其尺寸精度降低表面粗糙度切掉剪裂带和毛刺。提高其尺寸精度降低表面粗糙度。IT6-IT7 Ra=1.6-0.8 m第36页，共62页，编辑于2022年，星期二、变形工序 使坯料的一部分相对另一部分产生位移而不被破坏的工序。包括：拉深、翻边、弯曲、成形等 汽车车身覆盖件主要由这四大成形工序完成。第37页，共62页，编辑于2022年，星期二1）拉深 意义在拉深模中使平板件受力成形为空心 立体件。
20、拉深过程拉深过程第38页，共62页，编辑于2022年，星期二 m 拉深变形后的制件直径与坯料直径之比，即:mD件D坯 如果总的拉深系数小于极限拉深如果总的拉深系数小于极限拉深系数，则需多次拉深才能最终成形。系数，则需多次拉深才能最终成形。总的拉深系数等于各次拉深系数总的拉深系数等于各次拉深系数的乘积。的乘积。变形量控制变形量控制拉深系数拉深系数 m一般极限拉深系数取：一般极限拉深系数取：mmin0.50.8（低碳钢板）（低碳钢板）m越小，一越小，一次拉深变形量大。次拉深变形量大。m越大（越大（2 ，若，若H（1.52）t,当当L过小时可在弯曲线上冲工艺孔。对于过小时可在弯曲线上冲工艺孔。对于零
21、件孔的精度要求较高，则应弯曲后在再冲孔。零件孔的精度要求较高，则应弯曲后在再冲孔。弯曲件孔边距离弯曲件孔边距离第53页，共62页，编辑于2022年，星期二（3）对拉深件的要求）对拉深件的要求 拉拉深深件件外外形形应应简简单单、对对称称，且且不不宜宜太太高高。以以便便使使拉拉深深次次数数尽尽量量少少，并并容容易易成成形形。拉拉深深件件的的圆圆角角半半径径如如图所示。否则，应增加整形工序。图所示。否则，应增加整形工序。第54页，共62页，编辑于2022年，星期二（4）改进结构可以简化工艺及节省材料）改进结构可以简化工艺及节省材料 1)1)采用冲焊结构采用冲焊结构采用冲焊结构采用冲焊结构 对对对对于
22、于于于形形形形状状状状复复复复杂杂杂杂的的的的冲冲冲冲压压压压件件件件、可可可可先先先先分分分分别别别别冲冲冲冲制制制制若若若若干干干干个个个个简简简简单单单单件件件件，然然然然后后后后再再再再焊焊焊焊接接接接成成成成整整整整体体体体件件件件 第55页，共62页，编辑于2022年，星期二2)采用冲口工艺，以减少组合件数量采用冲口工艺，以减少组合件数量 第56页，共62页，编辑于2022年，星期二3)在使用性能不变的情况下，应尽量简化在使用性能不变的情况下，应尽量简化 拉深件结构，以便减少工序，节省材料，拉深件结构，以便减少工序，节省材料，拉深件结构，以便减少工序，节省材料，拉深件结构，以便减少
23、工序，节省材料，降低成本。降低成本。降低成本。降低成本。如消声器后盖零件结构，通过结构改进，材料减少如消声器后盖零件结构，通过结构改进，材料减少如消声器后盖零件结构，通过结构改进，材料减少如消声器后盖零件结构，通过结构改进，材料减少5050。第57页，共62页，编辑于2022年，星期二4)冲压件的精度和表面质量冲压件的精度和表面质量一般精度为：一般精度为：落料落料不大于不大于IT10，冲孔不大于，冲孔不大于IT9，弯曲件不大于，弯曲件不大于 IT10 IT9。拉深件高度尺寸精度为拉深件高度尺寸精度为IT10IT8，直径尺寸精度为，直径尺寸精度为IT10IT9，整形工序后的尺寸精度为整形工序后的
24、尺寸精度为IT7IT6，拉深件直径尺寸精度为拉深件直径尺寸精度为 IT9 IT8。一般对冲压件表面所提出的要求，尽可能不要高于原材料所具有的一般对冲压件表面所提出的要求，尽可能不要高于原材料所具有的表面质量，否则要增加切削加工的工序，使产品成本大为提高。表面质量，否则要增加切削加工的工序，使产品成本大为提高。第58页，共62页，编辑于2022年，星期二、冲压模分类及结构(选讲)简单冲模简单冲模 简单模简单模（单工序模）（单工序模）一套模具完成一道工序。模具结一套模具完成一道工序。模具结构简单，容易制造，适用于冲裁构简单，容易制造，适用于冲裁件的小批量生产。件的小批量生产。第59页，共62页，编
25、辑于2022年，星期二级进模（连续模）压机一次行程中，在模具不同工位同时完成多道冲压工序。级进模（连续模）级进模（连续模）第60页，共62页，编辑于2022年，星期二复合模压机一次行程中，在模具同一工位完成多到工序（两道以上）的冲压模具。一般讲，凸模中有凹模，（凸凹模）凹模内安装有凸模。本章最后请看几个车身覆盖件的冲压生产片段录本章最后请看几个车身覆盖件的冲压生产片段录象落料拉深复合模落料拉深复合模第61页，共62页，编辑于2022年，星期二复习题复习题1.板料冲压有何生产特点？对原材料供应有什么要求？2.冲压基本工序分为哪两类？何谓冲裁？3.如何决定板料冲孔和落料的凸、凹模尺寸和合理间隙值？4.说明板料落料前的合理排样的经济意义和排样方法。5.汽车生产中，用于板料变形的工序有哪几种？分别分析这几种变形工序的意义。6.重点说明板料弯曲和拉深工序的质量控制参数与要求。7.冲压模结构分为哪几类？分别介绍其结构特点。第62页，共62页，编辑于2022年，星期二