第三篇-金属压力加工课件.ppt

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1、第三篇第三篇 金属压力加工金属压力加工1.1.金属的塑性变形金属的塑性变形2.2.锻锻 造造3.3.板料冲压板料冲压4.4.讲授学时：讲授学时：8 8 学时学时4/13/20234/13/2023 第三篇第三篇第三篇第三篇 金属压力加工金属压力加工金属压力加工金属压力加工 利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，来获得具有一定利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，来获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的生产方法，称为形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的生产方法，称为金属压力加工，又称金属压力加工，又称“金属塑性加工金属塑性加工”。金属压力加工的基本方式有以下几种：轧制、拉拔

2、、挤压、金属压力加工的基本方式有以下几种：轧制、拉拔、挤压、锻造及板料冲压。锻造及板料冲压。轧制：金属坯料在两个回转轧辊的孔隙中受压变形，以获得轧制：金属坯料在两个回转轧辊的孔隙中受压变形，以获得各种产品的加工方法。各种产品的加工方法。轧板轧板、轧圆钢轧圆钢、冷轧丝杠冷轧丝杠视频。视频。轧制产品：各种截面形状的型材、板材、无缝管材等。轧制产品：各种截面形状的型材、板材、无缝管材等。4/13/20234/13/2023 拉拔：金属坯料被拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法。拉拔：金属坯料被拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法。冷冷拔加工拔加工视频。视频。挤压：金属坯挤压：金属坯料在挤压模内被挤料在挤压模

3、内被挤出模孔而变形的加出模孔而变形的加工方法。挤压可获工方法。挤压可获得各种复杂截面的得各种复杂截面的型材或零件。型材或零件。动画动画 类型分：正挤压类型分：正挤压空心件空心件和和实心件实心件以及以及反挤压反挤压的动画演示。的动画演示。4/13/20234/13/2023 第一章第一章第一章第一章 金属的塑性变形金属的塑性变形金属的塑性变形金属的塑性变形学习目的及要求学习目的及要求：1.1.了解变形机理；了解变形机理；2.2.掌握金属常温下塑性变形时组织性能变化；掌握金属常温下塑性变形时组织性能变化；3.3.掌握加工硬化现象的利与弊及如何消除；掌握加工硬化现象的利与弊及如何消除；4.4.了解影

4、响可锻性的因素。了解影响可锻性的因素。重点及难点：重点及难点：1.1.加工硬化、再结晶；加工硬化、再结晶；2.2.纤维组织。纤维组织。金属材料经过压力加工之后，其内部组织发生很大变化，金属材料经过压力加工之后，其内部组织发生很大变化，金属的性能得到改善和提高。金属的性能得到改善和提高。因此，为正确选用压力加工方法、合理设计其零件，必须了因此，为正确选用压力加工方法、合理设计其零件，必须了解金属塑性变形的实质、规律和影响因素等。解金属塑性变形的实质、规律和影响因素等。4/13/20234/13/2023 第一节第一节 金属塑性变形的实质金属塑性变形的实质 弹性变形：弹性变形：金属在外力作用下，其

5、内部必将产生应力。当外力停止作用金属在外力作用下，其内部必将产生应力。当外力停止作用后，应力消失，变形也随之消失，金属的这种变形称为弹性变形后，应力消失，变形也随之消失，金属的这种变形称为弹性变形 塑性变形：塑性变形：外力增大到使金属的内应力超过该金外力增大到使金属的内应力超过该金属的屈服点之后，即使外力停止作用，金属的屈服点之后，即使外力停止作用，金属的变形也并不消失，这种变形称为属的变形也并不消失，这种变形称为塑性塑性变形变形。1.1.单晶体内的变形单晶体内的变形 塑性变形的实质：是在晶体内沿一定晶面产生相对滑移的结塑性变形的实质：是在晶体内沿一定晶面产生相对滑移的结果。果。动画演示动画演

6、示。4/13/20234/13/2023 2.2.多晶体（实际金属）的变形多晶体（实际金属）的变形 实际晶体内部存在大量缺陷。其中，以位错对金属塑性变形实际晶体内部存在大量缺陷。其中，以位错对金属塑性变形的影响最为明显。的影响最为明显。多晶体的塑性变形多晶体的塑性变形动画。动画。滑移：滑移：是通过位错运动实现的。是通过位错运动实现的。塑性变形主要通过塑性变形主要通过“滑移滑移”方方式进行，式进行，无数个滑移便形成宏无数个滑移便形成宏观的塑性变形。观的塑性变形。可知，由于通常使用的金属都是大量微小晶粒组成的多晶可知，由于通常使用的金属都是大量微小晶粒组成的多晶体。因此，体。因此，其塑性变形可以看

7、成是由组成多晶体的许多单个晶粒其塑性变形可以看成是由组成多晶体的许多单个晶粒产生变形的综合效果，同时，晶间也变形。产生变形的综合效果，同时，晶间也变形。自由锻错移变形：自由锻错移变形：视频视频。地毯的皱折移动与位错：。地毯的皱折移动与位错：视频视频。纯铝试件的拉伸试验及位错模型：纯铝试件的拉伸试验及位错模型：视频视频。电子显微镜下的位错运动：电子显微镜下的位错运动：视频视频。4/13/20234/13/2023金属受外力金属受外力晶内晶内-滑移滑移晶间晶间-滑动、转动滑动、转动宏宏观塑性塑性变形形 弹复现象：弹复现象：金属内部有了应力就会发生弹性变形。应力增大到一定程度金属内部有了应力就会发生

8、弹性变形。应力增大到一定程度后使金属产生塑性变形。当外力去除后，弹性变形将恢复，后使金属产生塑性变形。当外力去除后，弹性变形将恢复，称称“弹复弹复”现象。现象。-弹复对工件的变形和质量影响很大，金属压力加工时，应弹复对工件的变形和质量影响很大，金属压力加工时，应采取措施防止。采取措施防止。实际金属：实际金属：4/13/20234/13/2023b b、金属回复温度：、金属回复温度：冷变形强化冷变形强化是一种不稳定现象，具有自发的回复到稳定状态是一种不稳定现象，具有自发的回复到稳定状态的倾向。但在室温下不易实现。的倾向。但在室温下不易实现。当提高温度时，原子因获得热能，热运动加剧，使原子得以当提

9、高温度时，原子因获得热能，热运动加剧，使原子得以回复正常排列，消除了晶格扭曲，致使加工硬化得到部分消除。回复正常排列，消除了晶格扭曲，致使加工硬化得到部分消除。这一过程称为这一过程称为“回复回复”。这时的温度称为回复温度，即这时的温度称为回复温度，即 T T回回=(0.25=(0.250.3)T0.3)T熔熔4/13/20234/13/2023金属强化：金属强化：金属的冷变形强化（冷作硬化）是强化金属的重要手段，尤金属的冷变形强化（冷作硬化）是强化金属的重要手段，尤其是对无同素异构转变的金属是唯一强化金属的方法。其是对无同素异构转变的金属是唯一强化金属的方法。但强化金属的同时，给金属的继续加工

10、带来了困难，因此但强化金属的同时，给金属的继续加工带来了困难，因此要经过再结晶使金属重新获得塑性，因此塑性变形工艺过程中经要经过再结晶使金属重新获得塑性，因此塑性变形工艺过程中经常应用到再结晶退火工艺。常应用到再结晶退火工艺。再结晶退火：再结晶退火：就是将冷作硬化以后的金属重新加热到再结晶温度以上某一就是将冷作硬化以后的金属重新加热到再结晶温度以上某一温度让其发生再结晶，继而消除冷作硬化现象，以利于继续进行温度让其发生再结晶，继而消除冷作硬化现象，以利于继续进行塑性加工。塑性加工。加工硬化与再结晶的应用：加工硬化与再结晶的应用：视频视频。4/13/20234/13/2023纤维组织的利用原则：

11、纤维组织的利用原则：1 1）纤维组织：）纤维组织：铸锭在压力加工中产生塑性变形时，基体金属的晶粒形状和铸锭在压力加工中产生塑性变形时，基体金属的晶粒形状和沿晶界分布的杂质形状都发生了变形，它们将沿着变形方向被拉沿晶界分布的杂质形状都发生了变形，它们将沿着变形方向被拉长，呈纤维形状。这种结构叫长，呈纤维形状。这种结构叫纤维组织纤维组织。纤维组织视频纤维组织视频。2 2）具有纤维组织的金属，各个方向上的机械性能不相同。顺）具有纤维组织的金属，各个方向上的机械性能不相同。顺纤维方向的机械性能比横纤维方向的好。纤维方向的机械性能比横纤维方向的好。金属的变形程度越大，纤维组织就越明显，机械性能的方向金属

12、的变形程度越大，纤维组织就越明显，机械性能的方向性也就越显著。性也就越显著。4/13/20234/13/2023实例：不同工艺及加工方法不同实例：不同工艺及加工方法不同a a）当采用棒料直接经）当采用棒料直接经切削加工切削加工制造螺钉时，螺钉头部与杆部制造螺钉时，螺钉头部与杆部的纤维被切断，不能连贯起来，受力时产生的切应力顺着纤维方的纤维被切断，不能连贯起来，受力时产生的切应力顺着纤维方向，故螺钉的承载能力较弱。向，故螺钉的承载能力较弱。原则：原则：使纤维分布与零件的轮廓相符合而不被切断；使纤维分布与零件的轮廓相符合而不被切断；使零件所受的最大拉应力与纤维方向一致，最大切应力与使零件所受的最大

13、拉应力与纤维方向一致，最大切应力与纤维方向垂直。纤维方向垂直。b b）当采用同样棒料经局部）当采用同样棒料经局部镦粗方法镦粗方法制造螺钉时，纤维不被切制造螺钉时，纤维不被切断且连贯性好，纤维方向也较为有利，故螺钉质量较好。断且连贯性好，纤维方向也较为有利，故螺钉质量较好。4/13/20234/13/2023 第三节第三节第三节第三节 金属的可锻性金属的可锻性 金属的可锻性：是衡量材料在经受压力加工时获得优质制品金属的可锻性：是衡量材料在经受压力加工时获得优质制品难易程度的工艺性能。难易程度的工艺性能。一、金属的本质（内因）一、金属的本质（内因）1 1、化学成分的影响、化学成分的影响 一般情况下

14、，纯金属的可锻性比合金好；碳钢一般情况下，纯金属的可锻性比合金好；碳钢C%C%，可锻性可锻性；钢中含有形成碳化物的元素（铬、钼、钨、钒）时，；钢中含有形成碳化物的元素（铬、钼、钨、钒）时，可锻性可锻性 可锻性常用金属的可锻性常用金属的塑性塑性()和和变形抗力变形抗力(y y)综合评定。综合评定。,y y 可锻性可锻性，反之差。，反之差。变形抗力变形抗力(y y)：指在压力加工过程中变形金属作用于施压：指在压力加工过程中变形金属作用于施压工具表面单位面积上的压力。工具表面单位面积上的压力。y y，变型中所消耗的能量，变型中所消耗的能量。可知，金属的可锻性取决于金属的本质和加工条件。可知，金属的可

15、锻性取决于金属的本质和加工条件。2 2、金属组织的影响、金属组织的影响 纯金属及固溶体的可锻性好，而碳化物的可锻性差。纯金属及固溶体的可锻性好，而碳化物的可锻性差。4/13/20234/13/2023 组织组成：成：单相比多相好，如相比多相好，如 A A比比P P 好。故好。故锻造温度多造温度多选在在 A A 区。区。变形温度形温度，,y y，可可锻性性 （但不能（但不能过烧）。）。过烧：过烧：是指加热温度过高，被是指加热温度过高，被锻金属的晶界因含合金元素或杂质量锻金属的晶界因含合金元素或杂质量高、熔点低而先发生熔化。高、熔点低而先发生熔化。锻造时即锻造时即发生开裂，故一定不能过烧。发生开裂

16、，故一定不能过烧。二、加工条件（外因）二、加工条件（外因）1 1、变形温度的影响、变形温度的影响 提高金属变形时的温度，是改善金属可锻性的有效措施，并提高金属变形时的温度，是改善金属可锻性的有效措施，并对生产、产品质量及金属的有效利用等均有极大的影响。对生产、产品质量及金属的有效利用等均有极大的影响。4/13/20234/13/2023 2 2、变形速度的影响、变形速度的影响 变形速度：变形速度：即单位时间的变形速度。它对可锻性的影响是矛盾的。即单位时间的变形速度。它对可锻性的影响是矛盾的。1 1、a a点左：变形速度点左：变形速度，,y y，可锻性可锻性 2 2、a a点右：变形速度点右：变

17、形速度，热效应现象越明显，热效应现象越明显，y y，可锻可锻性性。热效应现象除在高速锤等热效应现象除在高速锤等设备的锻造较明显外，设备的锻造较明显外，一般压力一般压力加工，不易出现。加工，不易出现。4/13/20234/13/2023 第二章第二章第二章第二章 锻锻锻锻 造造造造学习目的及要求学习目的及要求：1.1.基本掌握自由锻造主要几种工序的定义和应用；基本掌握自由锻造主要几种工序的定义和应用；2.2.能合理地确立锻造零件的结构工艺性；能合理地确立锻造零件的结构工艺性；3.3.了解自由锻造工艺规程的编制，锤上模锻、胎模锻造工艺了解自由锻造工艺规程的编制，锤上模锻、胎模锻造工艺方法。方法。重

18、点及难点：重点及难点：1.1.锻造方法；锻造方法；2.2.锻件结构工艺性。锻件结构工艺性。锻造概念：锻造概念：利用冲击力或压力使金属在利用冲击力或压力使金属在抵铁间抵铁间或或锻模锻模中变形，从而获得中变形，从而获得所需形状和尺寸的锻件的工艺方法。所需形状和尺寸的锻件的工艺方法。4/13/20234/13/2023第一节第一节 锻造方法锻造方法自由锻和模锻两种方法：自由锻和模锻两种方法：一、自由锻一、自由锻利用冲击力或压力使金属在上下两个抵铁之间产生变形，从利用冲击力或压力使金属在上下两个抵铁之间产生变形，从而获得所需形状及尺寸的锻件。而获得所需形状及尺寸的锻件。金属坯料变形时，沿变形方向金属坯

19、料变形时，沿变形方向可以自由流动，不受限制。可以自由流动，不受限制。视频视频。特点：生产所用工具简单，具有较大的通用性，应用较广。特点：生产所用工具简单，具有较大的通用性，应用较广。设备：锻锤设备：锻锤 冲击力使金属坯料变形，用于中、小型件；冲击力使金属坯料变形，用于中、小型件；液压机液压机-压力使金属坯料变形，用于大型锻件。压力使金属坯料变形，用于大型锻件。自由锻的工具和设备：自由锻的工具和设备：视频视频。锻造加热设备。锻造加热设备:视频视频。1 1、自由锻工序：、自由锻工序：分基本工序、辅助工序和精整工序三大类。分基本工序、辅助工序和精整工序三大类。1 1）基本工序：）基本工序：使金属坯料

20、实现主要的变型要求，达到或基本达到锻件所需使金属坯料实现主要的变型要求，达到或基本达到锻件所需形状和尺寸的工序。主要有以下基本工序：形状和尺寸的工序。主要有以下基本工序：4/13/20234/13/20232 2、锻件分类及基本工序方案：一般分六类，主要工序表、锻件分类及基本工序方案：一般分六类，主要工序表3-13-14/13/20234/13/2023二、模锻二、模锻模锻是使金属坯料在冲击力或压力作用下，在模锻是使金属坯料在冲击力或压力作用下，在锻模模膛锻模模膛内变内变形，从而获得锻件的工艺方法。形，从而获得锻件的工艺方法。动画演示动画演示。视频视频。特点：金属在模膛内变形，因而模锻生产的锻

21、件尺寸精确、特点：金属在模膛内变形，因而模锻生产的锻件尺寸精确、加工余量较小、结构可以复杂，而且生产率高。加工余量较小、结构可以复杂，而且生产率高。模锻分类：模锻分类：按使用设备不同分按使用设备不同分-锤上模锻、曲柄压力机锤上模锻、曲柄压力机 上模锻、摩擦压力机上模锻、胎膜锻等。上模锻、摩擦压力机上模锻、胎膜锻等。视频视频。1 1、锤上模锻、锤上模锻锤上模锻所用设备为锻模锤，冲击力使金属锤上模锻所用设备为锻模锤，冲击力使金属变形。变形。锤上模锻锤上模锻视频视频。4/13/20234/13/2023飞边槽：飞边槽：沿模膛四周形成的槽。沿模膛四周形成的槽。作用：容纳多余金属，增大金属向外流动的阻力

22、。作用：容纳多余金属，增大金属向外流动的阻力。2.2.预断模膛：预断模膛：使坯料预变形，以接近锻件尺寸的模膛。终锻时，金属容易使坯料预变形，以接近锻件尺寸的模膛。终锻时，金属容易充满终锻模膛。充满终锻模膛。特点：预锻模膛形状接近模锻件，模锻圆角及模锻斜度较大，特点：预锻模膛形状接近模锻件，模锻圆角及模锻斜度较大，没有飞边槽。没有飞边槽。冲孔连皮：冲孔连皮：终锻后在孔内留有一薄层的终锻后在孔内留有一薄层的金属成为冲孔连皮。最后冲孔连金属成为冲孔连皮。最后冲孔连皮和飞边冲掉后，得到有冲孔的皮和飞边冲掉后，得到有冲孔的模锻件。模锻件。动画演示动画演示。4/13/20234/13/20232 2）制坯

23、模膛：）制坯模膛：对于形状复杂的模锻件，使坯料形状基本接近于模锻件形状对于形状复杂的模锻件，使坯料形状基本接近于模锻件形状使金属能合理分布和很好地充满模锻模膛，就必须预先在使金属能合理分布和很好地充满模锻模膛，就必须预先在制坯模膛内制坯。制坯模膛内制坯。制坯模膛有以下几种：制坯模膛有以下几种：1.1.拔长模膛：拔长模膛：用来减小坯料某部分的横截面积，以增加该部部分的长度。用来减小坯料某部分的横截面积，以增加该部部分的长度。有开式和闭式。坯料除有开式和闭式。坯料除向前送进向前送进外并需不断翻转。外并需不断翻转。2.2.滚压模膛：滚压模膛：在坯料长度基本不变，减小坯料某部分的横截面积，以增大在坯料

24、长度基本不变，减小坯料某部分的横截面积，以增大另一部分的横截面积。需不断翻转坯料，但另一部分的横截面积。需不断翻转坯料，但不作送进运动不作送进运动。4/13/20234/13/2023锤上模锻成型的工艺过程一般为：锤上模锻成型的工艺过程一般为：切断毛坯切断毛坯加热坯料加热坯料模锻模锻切除模锻件的飞边切除模锻件的飞边校正锻件校正锻件锻件热处理锻件热处理表面清理表面清理检验检验成堆存放。成堆存放。锤上模锻成型的工艺设计：锤上模锻成型的工艺设计：包括制定锻件图、计算坯料尺寸、确定模锻工步包括制定锻件图、计算坯料尺寸、确定模锻工步(选择模膛选择模膛)、选择设备及安排修整工序等。、选择设备及安排修整工序

25、等。其中最主要的是锻件图的制定和其中最主要的是锻件图的制定和模锻工步的确定。模锻工步的确定。3.3.弯曲模膛：弯曲模膛：可弯曲坯料。可弯曲坯料。4.4.切断模膛：切断模膛：切断坯料的一部分。切断坯料的一部分。4/13/20234/13/2023 缺点：缺点：震动大、噪声大，难以实现机械化和自动化震动大、噪声大，难以实现机械化和自动化,上产率相对较上产率相对较低。低。锤上模锻特点：锤上模锻特点：优点：优点：设备投资少，锻件质量好，适应性强，可以实现多种变形工设备投资少，锻件质量好，适应性强，可以实现多种变形工步，锻制不同形状的锻件等。步，锻制不同形状的锻件等。4/13/20234/13/2023

26、2 2、曲柄压力机上模锻、曲柄压力机上模锻(工作原理示意图工作原理示意图动画演示动画演示)结构特点：结构特点：1 1）工作无震动，噪音小；）工作无震动，噪音小；2 2）行程大小由曲柄尺寸决定；）行程大小由曲柄尺寸决定；3 3）能自动把锻造完的锻件从模膛中顶出。参看图）能自动把锻造完的锻件从模膛中顶出。参看图3-193-19。模锻特点：模锻特点：1 1）生产率高；）生产率高；2 2）锻件尺寸精度高，加工余量小；）锻件尺寸精度高，加工余量小；3 3）有利于金属成型，模具简单。）有利于金属成型，模具简单。3 3、摩擦压力机上模锻摩擦压力机上模锻结构特点：结构特点：1 1）滑块有一定的冲击力；）滑块有

27、一定的冲击力；2 2）滑块行程不定，但可控；）滑块行程不定，但可控；3 3）坯料变形抗力由机架承受。）坯料变形抗力由机架承受。参看图参看图3-213-21。摩擦压力机工艺优点：摩擦压力机工艺优点：1 1）有利于塑性变形，但生产率低；）有利于塑性变形，但生产率低；2 2）可实现轻打、重大；）可实现轻打、重大；3 3）模具简单；）模具简单；4 4）只适用于单膛模锻。）只适用于单膛模锻。4/13/20234/13/20234 4、胎模锻、胎模锻是在自由锻设备上使用胎膜生产模锻件的工艺方法。一般采是在自由锻设备上使用胎膜生产模锻件的工艺方法。一般采用自由锻方法制坯，然后在胎模中最后成形。用自由锻方法制

28、坯，然后在胎模中最后成形。故胎模锻兼有自由锻和模锻的特点。故胎模锻兼有自由锻和模锻的特点。齿轮坯胎膜锻造：齿轮坯胎膜锻造：视频视频胎模的种类：主要有扣模、筒模及合模。胎模的种类：主要有扣模、筒模及合模。胎膜锻用模具胎膜锻用模具。1 1）扣模：）扣模：用来对坯料进行全部或局部扣形，以用来对坯料进行全部或局部扣形，以生产长杆非回转体锻件。生产长杆非回转体锻件。2 2）筒模：）筒模：主要用于锻造齿轮、法兰盘等盘类锻主要用于锻造齿轮、法兰盘等盘类锻件。组合筒模可锻出形状更复杂的胎模锻件。组合筒模可锻出形状更复杂的胎模锻件，扩大了胎膜锻的应用范围。件，扩大了胎膜锻的应用范围。4/13/20234/13/

29、20233 3）合模：）合模：合模由上模和下模组成，并有导向结构，可生产形状复杂、合模由上模和下模组成，并有导向结构，可生产形状复杂、精度较高的非回转体锻件。精度较高的非回转体锻件。胎模锻的特点：胎模锻的特点：1 1、和自由锻相比：、和自由锻相比：1)1)操作简便，生产率高；操作简便，生产率高；2)2)锻件尺寸精度高，形状复杂，敷料少，锻件尺寸精度高，形状复杂，敷料少，加工余量小；加工余量小；3)3)锻件内部组织致密，纤维分布合理。锻件内部组织致密，纤维分布合理。2 2、和模锻相比：、和模锻相比：1 1）胎模锻不需昂贵设备，使用自由锻设备即可；）胎模锻不需昂贵设备，使用自由锻设备即可；2 2）

30、工艺、操作灵活，可以局部成形，小设备可锻大锻件；）工艺、操作灵活，可以局部成形，小设备可锻大锻件；3 3）模具结构简单，制造容易，可降低锻件成本。）模具结构简单，制造容易，可降低锻件成本。缺点：缺点：锻件尺寸精度不如模锻件，工人劳动强度大，胎模易损坏，锻件尺寸精度不如模锻件，工人劳动强度大，胎模易损坏，生产率不够高。生产率不够高。胎模锻适合于中小批量的锻件生产。胎模锻适合于中小批量的锻件生产。4/13/20234/13/2023常用锻造方法：表常用锻造方法：表3-23-2常用锻造方法的比较。常用锻造方法的比较。4/13/20234/13/2023第二节第二节 锻造工艺规程的制订锻造工艺规程的制

31、订制订工艺规程是组织生产过程、规定操作规范、控制和检查制订工艺规程是组织生产过程、规定操作规范、控制和检查产品质量的依据。产品质量的依据。其主要内容：其主要内容：绘制锻件图、坯料重量和尺寸及锻造工序确定绘制锻件图、坯料重量和尺寸及锻造工序确定等。等。自由锻工艺规程的制定：自由锻工艺规程的制定：视频演示视频演示。一、一、绘制锻件图绘制锻件图锻件图是以零件图为基础，结合锻造工艺特点绘制而成。绘锻件图是以零件图为基础，结合锻造工艺特点绘制而成。绘制锻件图时应考虑的内容有：制锻件图时应考虑的内容有：敷料、余量及公差。敷料、余量及公差。4/13/20234/13/20231 1、敷料、余量及公差：、敷料

32、、余量及公差：敷料：敷料：为了简化零件的形状和结构、便于锻造而增加的一部分金属。为了简化零件的形状和结构、便于锻造而增加的一部分金属。如消除零件上的键槽、台阶结构而增加的金属等。如消除零件上的键槽、台阶结构而增加的金属等。余量：余量：为切削加工而增加的尺寸。加工余量一般为为切削加工而增加的尺寸。加工余量一般为1 14 mm4 mm。公差：锻件名义尺寸的允许变动量。公差：锻件名义尺寸的允许变动量。一般取在一般取在0.30.33 mm3 mm之间。之间。4/13/20234/13/20232 2、分模面：、分模面：上下锻模在模锻件上的分界面。上下锻模在模锻件上的分界面。选择原则：选择原则：1)1)

33、应选在最大截面处应选在最大截面处 -要保证模锻件能从模膛中取出。要保证模锻件能从模膛中取出。2)2)上下两模沿分模面的模膛轮廓一致上下两模沿分模面的模膛轮廓一致 -以便在安装锻模和生产中容易发现错模现象，及时调整锻以便在安装锻模和生产中容易发现错模现象，及时调整锻模位置。模位置。4/13/20234/13/20233)3)分模面应选在模膛深度最浅处分模面应选在模膛深度最浅处-这样可使金属很容易充满模膛，便于取出锻件，并有利于这样可使金属很容易充满模膛，便于取出锻件，并有利于锻模的制造。锻模的制造。4)4)选定分模面应使敷料最少。选定分模面应使敷料最少。5)5)分模面最好是一个平面分模面最好是一

34、个平面 -使上下锻模的模膛深度基本一致，差别不宜过大，以便于使上下锻模的模膛深度基本一致，差别不宜过大，以便于制造锻模。制造锻模。动画演示动画演示。4/13/20234/13/20233 3、模锻斜度：、模锻斜度：模锻件上垂直于锤击方向（垂直于分模面）的表面必须具有模锻件上垂直于锤击方向（垂直于分模面）的表面必须具有斜度，以便于从模膛中取出锻件。斜度，以便于从模膛中取出锻件。对于锤上模锻，模锻斜度一般为对于锤上模锻，模锻斜度一般为5 5 1010 (1 1)，且内，且内2 2 比比外外1 1 大大 2 2 5 5。模锻斜度与模膛深度和宽度有关。模锻斜度与模膛深度和宽度有关。h/bh/b，斜，斜

35、度度。4 4、模锻圆角半径：、模锻圆角半径：在模锻件上所有两平面的交角均需做成圆角。易于充满模膛在模锻件上所有两平面的交角均需做成圆角。易于充满模膛,避免尖角处产生裂纹。避免尖角处产生裂纹。外圆角取外圆角取1.5-12mm1.5-12mm，内圆角，内圆角=(3-4)=(3-4)外圆角外圆角。4/13/20234/13/2023 5 5、冲孔连皮、冲孔连皮：由于模锻件无法锻出通孔，故应留有冲孔连皮。由于模锻件无法锻出通孔，故应留有冲孔连皮。模锻件大于模锻件大于25mm25mm的通孔应予冲出。孔径为的通孔应予冲出。孔径为252580mm80mm时，连皮时，连皮厚度为厚度为4 48mm8mm。4/1

36、3/20234/13/2023 二、二、坯料重量和尺寸确定坯料重量和尺寸确定 重量：重量：G G坯料坯料=G=G锻件锻件+G+G烧损烧损+G+G料头料头 G G坯料坯料坯料重量；坯料重量；G G锻件锻件锻件重量；锻件重量；G G烧损烧损加热中坯料表面因氧化二烧损的重量（第一次加热取加热中坯料表面因氧化二烧损的重量（第一次加热取倍加热金属重量的倍加热金属重量的2 23%3%，以后各次加热的烧损量取，以后各次加热的烧损量取1.51.52.02.0 ）；）；G G料头料头在锻造过程中，切掉的金属量在锻造过程中，切掉的金属量(料芯、连皮、飞边等料芯、连皮、飞边等)尺寸：尺寸：根据坯料重量和几何形状确定

37、，还考虑坯料锻造中的根据坯料重量和几何形状确定，还考虑坯料锻造中的 锻造比。锻造比。锻造比：锻造比：锻造过程中，表示材料的变形程度的量称为锻造过程中，表示材料的变形程度的量称为“锻造比锻造比”。通常：拔长时，通常：拔长时，y y拔拔A A0 0/A/A；镦粗时，；镦粗时，y y镦镦H H0 0/H/H。碳钢钢锭坯料：拔长锻造比不小于碳钢钢锭坯料：拔长锻造比不小于2.52.53 3。轧材坯料：拔长锻造比不小于轧材坯料：拔长锻造比不小于1.31.31.51.5。性能要求高的材料或某些合金钢：锻造比要求更高。性能要求高的材料或某些合金钢：锻造比要求更高。4/13/20234/13/2023 三、三、

38、锻造工序锻造工序(工步工步)确定确定-根据工序特点和锻件类型来确定根据工序特点和锻件类型来确定 模锻件按形状和结构分：模锻件按形状和结构分：长轴类和短轴类两大类。长轴类和短轴类两大类。1 1、采用自由锻生产锻件：参阅表、采用自由锻生产锻件：参阅表3-13-1选定。选定。2 2、采用模锻方法生产模锻件：根据模锻件形状和尺寸确定、采用模锻方法生产模锻件：根据模锻件形状和尺寸确定 1 1）长轴类模锻件：）长轴类模锻件：如阶梯轴、曲轴、连杆、弯曲摇臂等；一如阶梯轴、曲轴、连杆、弯曲摇臂等；一般为拔长、滚挤、弯曲、预锻、终锻成型。般为拔长、滚挤、弯曲、预锻、终锻成型。小轴类零件小轴类零件-也可利用也可利

39、用轧制的方法先生产出坯料，然后轧制的方法先生产出坯料，然后模锻成锻件。模锻成锻件。4/13/20234/13/2023 2 2）短轴类模锻件（）短轴类模锻件（盘类模锻件盘类模锻件）：）：如齿轮、法兰盘等。常选用镦粗、预锻、终锻等工步。如齿轮、法兰盘等。常选用镦粗、预锻、终锻等工步。模锻工步确定以后，再根据已确定的工步选择相应的制坯模锻工步确定以后，再根据已确定的工步选择相应的制坯模膛和模锻模膛。模膛和模锻模膛。四、四、其他内容其他内容 锻造温度范围和加热规范、设备以及辅助工序确定锻造温度范围和加热规范、设备以及辅助工序确定(校正校正,切切飞边飞边,冲连皮冲连皮,清理清理,热处理等热处理等)。风

40、动机曲轴自由锻实例：风动机曲轴自由锻实例：视频视频。4/13/20234/13/2023第三节第三节第三节第三节 锻造结构的工艺性锻造结构的工艺性锻造结构的工艺性锻造结构的工艺性设计锻造成形的零件时，除应满足使用性能要求外，还必须设计锻造成形的零件时，除应满足使用性能要求外，还必须考虑锻造工艺的特点。考虑锻造工艺的特点。可使锻造成形方便、节约金属，保证质量可使锻造成形方便、节约金属，保证质量和提高生产率。和提高生产率。一、一、自由锻件的结构工艺性自由锻件的结构工艺性1 1、若有锥体或斜面结构，应改进设计。、若有锥体或斜面结构，应改进设计。2 2、几何体间交接处形成空间曲线，应改进平面与圆柱、平

41、面、几何体间交接处形成空间曲线，应改进平面与圆柱、平面与平面相接的结构。与平面相接的结构。4/13/20234/13/20233 3、自由锻件上不应设计出加强筋、凸台、工字形截面或空间、自由锻件上不应设计出加强筋、凸台、工字形截面或空间曲线形表面。曲线形表面。4 4、横截面若有急剧变化或形状复杂时，应设计成由几个简单、横截面若有急剧变化或形状复杂时，应设计成由几个简单件构成的组合体。件构成的组合体。4/13/20234/13/2023二、模锻二、模锻件的结构工艺性件的结构工艺性模锻件上必须具有一个模锻件上必须具有一个合理的分模面合理的分模面，以保证模锻成形后，以保证模锻成形后，容易从锻模中取出

42、。并且，应使敷料最少，锻模容易制造。容易从锻模中取出。并且，应使敷料最少，锻模容易制造。零件上与锤击方向平行的非加工表面，应设计出零件上与锤击方向平行的非加工表面，应设计出模锻斜度模锻斜度。非加工表面所形成的角都应按模锻圆角设计。非加工表面所形成的角都应按模锻圆角设计。1 1、为了使金属容易充满模膛和减少工序，零件外形力求简单、为了使金属容易充满模膛和减少工序，零件外形力求简单、平直和对称。平直和对称。2、尽量避免零件截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、凸起、尽量避免零件截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、凸起等结构。等结构。80/160=0.5-80/160=0.5-不符；扁而薄不符；扁而薄-冷

43、却快；高而薄冷却快；高而薄-难难以充满。以充满。4/13/20234/13/20233 3、在零件结构允许的条件下，设计时尽量避免有在零件结构允许的条件下，设计时尽量避免有深孔或多孔深孔或多孔结构。结构。4 4、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，以减少敷料，焊组合工艺，以减少敷料，简化模锻工艺。简化模锻工艺。4/13/20234/13/2023学习目的及要求学习目的及要求：1.1.基本掌握板料冲压的基本工序；基本掌握板料冲压的基本工序；2.2.掌握凸凹模间隙及凸凹模刃口尺寸的确定；掌握凸凹模间隙及凸凹模刃口尺寸的确定；3.3.了解拉伸系数的应用；了解拉伸系数的应用；4.

44、4.掌握冲压件的结构工艺性。掌握冲压件的结构工艺性。重点及难点：重点及难点：1.1.分离与变形机理；分离与变形机理；2 2冲压件结构工艺性。冲压件结构工艺性。板料冲压：板料冲压：是利用冲模使板料产生分离或变形的加工方法。通常在冷状是利用冲模使板料产生分离或变形的加工方法。通常在冷状态下进行，又叫冷冲压。当板料超过态下进行，又叫冷冲压。当板料超过8-10mm8-10mm时，采用热冲压。时，采用热冲压。视视频频。第三章第三章第三章第三章 板料冲压板料冲压板料冲压板料冲压4/13/20234/13/2023板料冲压的特点：板料冲压的特点：优点：优点：1 1）可以冲出形状复杂的零件，且废料少；）可以冲

45、出形状复杂的零件，且废料少；2 2）产品由足够高的精度和较低的表面粗糙度，互换性好；）产品由足够高的精度和较低的表面粗糙度，互换性好；3 3）能获得重量轻、材料消耗少、强度和刚度均较高的零件；）能获得重量轻、材料消耗少、强度和刚度均较高的零件；4 4）冲压操作简单，工艺过程便于机械化和自动化，生产率高。）冲压操作简单，工艺过程便于机械化和自动化，生产率高。故零件成本低。故零件成本低。缺点：缺点：冲模制造复杂、成本较高，只适用于大批量生产。冲模制造复杂、成本较高，只适用于大批量生产。板料冲压的原材料：应具有足够的塑性。板料冲压的原材料：应具有足够的塑性。常用材料有：常用材料有：低碳钢、铜合金、铝

46、合金、镁合金及塑性好的合金钢。形状低碳钢、铜合金、铝合金、镁合金及塑性好的合金钢。形状上分板料、条料及带料等。上分板料、条料及带料等。4/13/20234/13/2023常用设备：常用设备：1 1、剪板机、剪板机-用来把板料剪切成一定宽度的条料，以供下一用来把板料剪切成一定宽度的条料，以供下一步的冲压工序用。步的冲压工序用。-剪床。剪床。2 2、冲床、冲床 用来实现冲压工序，以制成所需形状和尺寸的成用来实现冲压工序，以制成所需形状和尺寸的成品零件。品零件。-曲柄压力机。曲柄压力机。冲床结构：冲床结构：视频视频。冲压设备：冲压设备：视频视频。冲压生产自动线：。冲压生产自动线：视频视频。冲压生产的

47、基本工序：冲压生产的基本工序：分离工序和变形工序两大类。分离工序和变形工序两大类。4/13/20234/13/2023第一节第一节第一节第一节 分离工序分离工序分离工序分离工序分离工序是使坯料的一部分与另一部分相互分离的工序。如分离工序是使坯料的一部分与另一部分相互分离的工序。如落料、冲孔、切断和修整等。落料、冲孔、切断和修整等。一、落料及冲孔一、落料及冲孔-统称统称“冲裁冲裁”冲裁是使坯料按封闭轮廓分离的工序。分为：落料和冲孔。冲裁是使坯料按封闭轮廓分离的工序。分为：落料和冲孔。落料：落下部分为工件，周边为废料。落料：落下部分为工件，周边为废料。冲孔：冲下部分为废品，周边为工冲孔：冲下部分为

48、废品，周边为工 件。获得带孔的冲裁件。件。获得带孔的冲裁件。落料和冲孔：落料和冲孔：视频视频4/13/20234/13/20231 1、冲裁变形过程：分为三个过程。、冲裁变形过程：分为三个过程。1 1）弹性变形阶段）弹性变形阶段 将使板料产生弹性压缩、拉伸与弯曲变将使板料产生弹性压缩、拉伸与弯曲变形。间隙形。间隙，弯曲和上翘越明显。，弯曲和上翘越明显。2 2）塑性变形阶段）塑性变形阶段 板料应力值达到屈服极限板料应力值达到屈服极限,板料产生塑性板料产生塑性变形变形.凸凹模刃口处的金属硬化加剧，出现微裂纹。凸凹模刃口处的金属硬化加剧，出现微裂纹。3 3）断裂分离阶段）断裂分离阶段 裂纹逐渐扩展裂

49、纹逐渐扩展.上下裂纹相遇重合后上下裂纹相遇重合后,板板料被剪断分离。料被剪断分离。动画演示动画演示。冲裁件分离面的质量：主要与冲裁件分离面的质量：主要与凸凹模间隙、刃口锋利程度凸凹模间隙、刃口锋利程度有关有关，同时也受模具结构、材料性能及板料厚度等因素有关。，同时也受模具结构、材料性能及板料厚度等因素有关。4/13/20234/13/20232 2、凸凹模间隙：、凸凹模间隙：是冲裁模具设计的关键参数。影响有：是冲裁模具设计的关键参数。影响有：1.1.凸凹模间隙决定了冲裁件的尺寸精度，断口边缘质量。凸凹模间隙决定了冲裁件的尺寸精度，断口边缘质量。2.2.凸凹模间隙也影响模具寿命。凸凹模间隙也影响

50、模具寿命。3.3.合理选择间隙值对冲压生产是关键因素所在。合理选择间隙值对冲压生产是关键因素所在。间隙间隙-摩擦越严重，模具寿命摩擦越严重，模具寿命。间隙过小间隙过小-外表尺寸略有增大，内腔尺寸略有外表尺寸略有增大，内腔尺寸略有缩小（弹性回复）。缩小（弹性回复）。光面宽度增加，塌角、毛刺、斜度等都有所减光面宽度增加，塌角、毛刺、斜度等都有所减小，工件质量较高。小，工件质量较高。但上下裂纹也不能很好重合。但上下裂纹也不能很好重合。动画演示动画演示。通常工件尺寸精度要求高时，间隙值相对减通常工件尺寸精度要求高时，间隙值相对减少，冲裁件无断面质量要求时，尽量选用大间隙值。少，冲裁件无断面质量要求时，