機電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)金屬加工課程第四章 金屬熱加工--第二節(jié)鍛壓

1、了解金屬塑性成型的理論基礎(chǔ)；了解金屬塑性成型的理論基礎(chǔ)；掌握掌握金屬的塑性成型方法及工藝金屬的塑性成型方法及工藝；掌握掌握薄板沖壓成形工藝，包括各種成形薄板沖壓成形工藝，包括各種成形模具結(jié)構(gòu)、基本工序和典形零件的工藝模具結(jié)構(gòu)、基本工序和典形零件的工藝制定制定。本章重點：本章重點： 塑性成形塑性成形（plasticity forming） 在外力作用下，金屬發(fā)生在外力作用下，金屬發(fā)生塑性變形塑性變形，從而獲得具有一定從而獲得具有一定形狀形狀、尺寸尺寸、組織組織和和力學(xué)性力學(xué)性能能的的工件工件的生產(chǎn)方法，又叫的生產(chǎn)方法，又叫塑性加工塑性加工或或壓力加壓力加工工。常見的塑性成形方法常見的塑性成形方法

2、：鍛造、沖壓、擠壓、軋制、拉拔等。鍛造、沖壓、擠壓、軋制、拉拔等。上砧鐵上砧鐵 下砧鐵下砧鐵 坯料坯料 自由鍛自由鍛模鍛模鍛沖壓沖壓軋制軋制拉拔拉拔1.可實現(xiàn)無屑加工；可實現(xiàn)無屑加工；2.產(chǎn)品力學(xué)性能好，尺寸精度高；產(chǎn)品力學(xué)性能好，尺寸精度高；3.自動化程度高，生產(chǎn)率高自動化程度高，生產(chǎn)率高;4.材料利用率高，產(chǎn)品范圍廣泛。材料利用率高，產(chǎn)品范圍廣泛。塑性加工特點塑性加工特點: : 塑性成形廣泛應(yīng)用于機械制造、汽拖、容器、塑性成形廣泛應(yīng)用于機械制造、汽拖、容器、造船、建筑、包裝、航空航天工業(yè)部門。造船、建筑、包裝、航空航天工業(yè)部門。 大多數(shù)金屬和合金均有一定的塑性，可進行各大多數(shù)金屬和合金均有

3、一定的塑性，可進行各種塑性加工。種塑性加工。金屬的塑性變形是進行金屬壓力加工的理論金屬的塑性變形是進行金屬壓力加工的理論依據(jù)。依據(jù)。單晶體的塑性變形方式：單晶體的塑性變形方式： 1.滑移滑移 滑移系滑移系 2.孿生孿生 a)未變形未變形d)塑性變形塑性變形單晶體滑移變形示意圖單晶體滑移變形示意圖b)彈性變形彈性變形c)彈塑性變形彈塑性變形位錯引起滑移變形示意圖位錯引起滑移變形示意圖d)塑性變形塑性變形c)彈塑性變形彈塑性變形b)彈性變形彈性變形a)未變形未變形晶體的孿生示意圖晶體的孿生示意圖多晶體的變形是不均勻的多晶體的變形是不均勻的單晶體的塑性變形方式：單晶體的塑性變形方式： 晶內(nèi)變形（低溫

4、）：滑移和孿生晶內(nèi)變形（低溫）：滑移和孿生 晶間變形（高溫）：晶粒間的相對滑動和轉(zhuǎn)動。晶間變形（高溫）：晶粒間的相對滑動和轉(zhuǎn)動。 多晶體金屬塑性變形以單晶體的塑性變形為基礎(chǔ)，受晶粒取多晶體金屬塑性變形以單晶體的塑性變形為基礎(chǔ)，受晶粒取向和晶界的影響，又有其自身的特點。向和晶界的影響，又有其自身的特點。（加工硬化、冷作硬化（加工硬化、冷作硬化)形變強化形變強化：冷變形金屬，隨著形變量增加，強度、硬度提高而：冷變形金屬，隨著形變量增加，強度、硬度提高而塑性降低的現(xiàn)象，稱為形變強化。塑性降低的現(xiàn)象，稱為形變強化。原因：原因：金屬晶體組織發(fā)生了變化（見下頁）。金屬晶體組織發(fā)生了變化（見下頁）。形變強化

5、的實際意義形變強化的實際意義： 1. 形變強化可提高金屬強度（純金屬和不能熱處理的合金）形變強化可提高金屬強度（純金屬和不能熱處理的合金） 2. 電阻有所增大，抗蝕性降低電阻有所增大，抗蝕性降低缺點缺點：加工硬化使金屬塑性下降，需增加中間退火工序。：加工硬化使金屬塑性下降，需增加中間退火工序。 1.晶粒拉長晶粒拉長 纖維組織纖維組織 2.晶格畸變、晶粒碎化、位錯密度增加晶格畸變、晶粒碎化、位錯密度增加 加工硬化加工硬化回復(fù)、再結(jié)晶回復(fù)、再結(jié)晶一、一、回復(fù)回復(fù) 加工硬化使金屬處于不穩(wěn)定狀態(tài)加工硬化使金屬處于不穩(wěn)定狀態(tài) 將冷成形后的金屬加熱至將冷成形后的金屬加熱至一定溫度一定溫度后，使原子回復(fù)到平

6、衡位后，使原子回復(fù)到平衡位置，晶內(nèi)殘余應(yīng)力大大減小的現(xiàn)象，稱為回復(fù)。置，晶內(nèi)殘余應(yīng)力大大減小的現(xiàn)象，稱為回復(fù)。 特點：特點：l 使晶格畸變減輕或消除，但晶粒的大小和形狀并無改變。使晶格畸變減輕或消除，但晶粒的大小和形狀并無改變。 l 消除了晶格扭曲及大部分內(nèi)應(yīng)力。力學(xué)性能變化不大，強度、消除了晶格扭曲及大部分內(nèi)應(yīng)力。力學(xué)性能變化不大，強度、硬度稍有降低；塑性略有提高；內(nèi)應(yīng)力大大降低。硬度稍有降低；塑性略有提高；內(nèi)應(yīng)力大大降低?；貜?fù)處理回復(fù)處理:低溫退火或去應(yīng)力退火。低溫退火或去應(yīng)力退火。 T回回=(0.250.3)T熔熔（K）二、再結(jié)晶（不是相變）二、再結(jié)晶（不是相變） 塑性變形后金屬被拉長了

7、的晶粒出現(xiàn)重新生核、塑性變形后金屬被拉長了的晶粒出現(xiàn)重新生核、結(jié)晶，變?yōu)榈容S晶粒的現(xiàn)象，稱為再結(jié)晶。結(jié)晶，變?yōu)榈容S晶粒的現(xiàn)象，稱為再結(jié)晶。 再結(jié)晶溫度一般為再結(jié)晶溫度一般為0.4T熔熔(K)以上以上 （T回回=0.4T熔熔）特點：特點：l再結(jié)晶通過形核、長大的方式進行，得到細小均勻等再結(jié)晶通過形核、長大的方式進行，得到細小均勻等軸晶粒。軸晶粒。l完全消除了殘余應(yīng)力和加工硬化現(xiàn)象，塑性提高。再完全消除了殘余應(yīng)力和加工硬化現(xiàn)象，塑性提高。再結(jié)晶退火。結(jié)晶退火。晶粒長大：晶粒長大： 如溫度繼續(xù)升高或保溫時間延長，晶粒會長大，使塑性、如溫度繼續(xù)升高或保溫時間延長，晶粒會長大，使塑性、韌性明顯下降。韌性

8、明顯下降。a)c)b)晶粒長大示意圖晶粒長大示意圖冷變形冷變形：再結(jié)晶溫度：再結(jié)晶溫度以下以下的變形。只有加工的變形。只有加工硬化現(xiàn)象，可使金屬獲得較高的硬度和精硬化現(xiàn)象，可使金屬獲得較高的硬度和精度，提高產(chǎn)品性能，但變形程度不宜過大。度，提高產(chǎn)品性能，但變形程度不宜過大。熱變形熱變形：再結(jié)晶溫度：再結(jié)晶溫度以上以上的變形。加工硬化的變形。加工硬化和再結(jié)晶過程同時存在，沒有加工硬化痕和再結(jié)晶過程同時存在，沒有加工硬化痕跡。能以較小的功完成較大的變形，同時跡。能以較小的功完成較大的變形，同時獲得力學(xué)性能較高的再結(jié)晶組織。獲得力學(xué)性能較高的再結(jié)晶組織。l再結(jié)晶溫度再結(jié)晶溫度 T再再=0.4T熔熔纖

9、維組織（熱加工流線）纖維組織（熱加工流線）： 塑性加工中，金屬的晶粒形狀和晶界分布的雜質(zhì)塑性加工中，金屬的晶粒形狀和晶界分布的雜質(zhì)沿變形方向被拉長，呈纖維狀。沿變形方向被拉長，呈纖維狀。纖維組織不能熱處理消除，纖維組織不能熱處理消除，只能通過鍛壓改變其形狀和方向。只能通過鍛壓改變其形狀和方向。應(yīng)用應(yīng)用 纖維組織使金屬在縱向上的強度，特別是塑纖維組織使金屬在縱向上的強度，特別是塑性和韌性比橫向高。因此，在設(shè)計零件時，應(yīng)使性和韌性比橫向高。因此，在設(shè)計零件時，應(yīng)使最最大正應(yīng)力方向與纖維方向一致，最大切應(yīng)力與纖維大正應(yīng)力方向與纖維方向一致，最大切應(yīng)力與纖維方向垂直方向垂直。 工業(yè)生產(chǎn)中廣泛采用模鍛方

10、法制造齒輪及中小型工業(yè)生產(chǎn)中廣泛采用模鍛方法制造齒輪及中小型曲軸，用局部鐓粗法制造螺栓。曲軸，用局部鐓粗法制造螺栓。纖維組織沿工件外形輪廓連續(xù)分布，有利于工件受力。一、金屬的可鍛性（塑性加工性能）一、金屬的可鍛性（塑性加工性能）定義：定義：衡量金屬材料通過塑性加工獲得優(yōu)質(zhì)零件難易程度的工衡量金屬材料通過塑性加工獲得優(yōu)質(zhì)零件難易程度的工藝性能。藝性能。衡量指標(biāo)：衡量指標(biāo)：金屬的塑性和變形抗力。塑性金屬的塑性和變形抗力。塑性，變形抗力變形抗力，可鍛，可鍛性性。二、影響因素二、影響因素 1.金屬的本質(zhì)金屬的本質(zhì)（內(nèi)在因素）（內(nèi)在因素） a.化學(xué)成分：化學(xué)成分： C%，塑性塑性，可鍛性，可鍛性。 純金

11、屬純金屬合金；碳化物形成元素使塑性加工性下降。合金；碳化物形成元素使塑性加工性下降。l b.金屬組織：金屬組織： l晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)：面心體心密排六方面心體心密排六方l組織狀態(tài)組織狀態(tài)：鑄態(tài)組織鑄態(tài)組織，晶粒粗大，晶粒粗大，碳化物，碳化物，純，純金屬及固溶體金屬及固溶體。2.加工條件加工條件（外部因素）（外部因素） a.變形溫度變形溫度提高金屬變形時的溫度，是改善金屬可提高金屬變形時的溫度，是改善金屬可鍛性的有效措施。鍛性的有效措施。變形溫度變形溫度T，材料塑性，材料塑性，變形抗力，變形抗力P，可鍛性可鍛性。碳素結(jié)構(gòu)鋼，加熱溫度超過碳素結(jié)構(gòu)鋼，加熱溫度超過A3線，組織為線，組織為單一單一A，適

12、宜塑性加工，適宜塑性加工鍛造溫度范圍的確定（圖鍛造溫度范圍的確定（圖5-17）：）：始鍛溫度：固相線以下始鍛溫度：固相線以下200左右左右終鍛溫度：終鍛溫度：A1線以上線以上800750之間之間 注意事項：溫度過高將產(chǎn)生過熱、過燒、注意事項：溫度過高將產(chǎn)生過熱、過燒、脫碳和嚴重氧化等缺陷，甚至使鍛件報脫碳和嚴重氧化等缺陷，甚至使鍛件報廢。廢。b.b.變形速度變形速度 應(yīng)變對時間的導(dǎo)數(shù)，量綱應(yīng)變對時間的導(dǎo)數(shù)，量綱1/s1/s 時：時：，變形抗力，變形抗力、塑性、塑性，可鍛性，可鍛性 時：時： ，塑性，塑性、變形抗力、變形抗力，可鍛性，可鍛性變形速度較小時，以強化為主；較大時以熱效應(yīng)為主。變形速度

13、較小時，以強化為主；較大時以熱效應(yīng)為主。 抗力塑性變形速度a變形抗力曲線塑性變化曲線 變形速度對塑性及變形抗力的影響dtd。均小于a c.應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力狀態(tài) 壓應(yīng)力數(shù)目越多，塑性越好；拉應(yīng)力的數(shù)壓應(yīng)力數(shù)目越多，塑性越好；拉應(yīng)力的數(shù)目越多，金屬的塑性越差；同號應(yīng)力狀態(tài)下的目越多，金屬的塑性越差；同號應(yīng)力狀態(tài)下的變形抗力變形抗力異號異號l定義定義：利用沖擊力或壓力使金屬在上、下：利用沖擊力或壓力使金屬在上、下兩個抵鐵之間產(chǎn)生塑性變形，從而得到所兩個抵鐵之間產(chǎn)生塑性變形，從而得到所需鍛件的鍛造方法。需鍛件的鍛造方法。 a) a) 自由鍛自由鍛 b) b) 胎模鍛胎模鍛 c) c) 模鍛模鍛 d) d)

14、 鍛件實例鍛件實例一一. .自由鍛自由鍛l1、回顧自由鍛的特點、回顧自由鍛的特點l （1）坯料變形時，只有部分表面受到限制，）坯料變形時，只有部分表面受到限制，其余可自由流動；其余可自由流動；l （2）所用設(shè)備及工具簡單，適應(yīng)性強，鍛）所用設(shè)備及工具簡單，適應(yīng)性強，鍛件重量不受限制；件重量不受限制；l （3）由人工控制鍛件的形狀和尺寸，鍛件）由人工控制鍛件的形狀和尺寸，鍛件的精度低，生產(chǎn)率低；的精度低，生產(chǎn)率低；l （4）適用于單件小批生產(chǎn)，也是大型鍛件）適用于單件小批生產(chǎn)，也是大型鍛件的唯一鍛造方法。的唯一鍛造方法。2、自由鍛的方法、自由鍛的方法（1）手工鍛造）手工鍛造（2）機器鍛造）機器鍛

15、造l a）鍛錘自由鍛）鍛錘自由鍛l 利用沖擊力使坯料產(chǎn)生塑性變形利用沖擊力使坯料產(chǎn)生塑性變形l 常用設(shè)備有：常用設(shè)備有：l 空氣錘，鍛件重量范圍是空氣錘，鍛件重量范圍是50-1000公斤；公斤；l 蒸汽蒸汽-空氣錘，鍛件重量范圍是空氣錘，鍛件重量范圍是20-1500公斤。公斤。l b）液壓機自由鍛）液壓機自由鍛 利用靜壓力使坯料變形利用靜壓力使坯料變形l 常用設(shè)備是水壓機（能加工常用設(shè)備是水壓機（能加工300t質(zhì)量的鍛件，是質(zhì)量的鍛件，是重型機械廠鍛造生產(chǎn)的主要設(shè)備）。重型機械廠鍛造生產(chǎn)的主要設(shè)備）。 空氣錘空氣錘 雙柱拱式蒸汽雙柱拱式蒸汽-空氣錘空氣錘 水壓機水壓機3、自由鍛的工序、自由鍛的

16、工序 （1）基本工序）基本工序 用來改變坯料的形狀和尺寸的主要工序，主要包括：用來改變坯料的形狀和尺寸的主要工序，主要包括：鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、扭轉(zhuǎn)、錯移、切割。鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、扭轉(zhuǎn)、錯移、切割。（2）輔助工序）輔助工序 為了完成基本工序而進行的預(yù)先變形工序（基本工為了完成基本工序而進行的預(yù)先變形工序（基本工序前），主要包括：壓鉗口、倒棱、壓肩等。序前），主要包括：壓鉗口、倒棱、壓肩等。（3）修整工序）修整工序 用來提高鍛件尺寸及位置精度的工序（基本工序用來提高鍛件尺寸及位置精度的工序（基本工序后），主要包括：校正、滾圓、平整等。后），主要包括：校正、滾圓、平整等。 a) 平砧間鐓

17、粗平砧間鐓粗 b) 局部鍛粗局部鍛粗 拔長拔長單面沖孔單面沖孔 成形彎曲成形彎曲 扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)圓料的壓肩圓料的壓肩 滾圓滾圓方形、矩形鍛件的修整方形、矩形鍛件的修整 b) 圓形鍛件的修整圓形鍛件的修整 拔長后的修整拔長后的修整 二、模鍛二、模鍛l模鍛模鍛：坯料在模膛內(nèi)受沖擊力或壓力產(chǎn)生變形，得到所需形：坯料在模膛內(nèi)受沖擊力或壓力產(chǎn)生變形，得到所需形狀的鍛造方法。狀的鍛造方法。l按使用設(shè)備的不同，分為錘上模鍛、曲柄壓力機上模鍛、摩按使用設(shè)備的不同，分為錘上模鍛、曲柄壓力機上模鍛、摩擦壓力機上模鍛、胎模鍛等。擦壓力機上模鍛、胎模鍛等。l與自由鍛相比，與自由鍛相比，模鍛的特點模鍛的特點：l生產(chǎn)率較高生產(chǎn)

18、率較高l鍛件尺寸精確，加工余量小鍛件尺寸精確，加工余量小l可鍛出形狀復(fù)雜鍛件可鍛出形狀復(fù)雜鍛件l材料利用率高材料利用率高l錘上模鍛是我國目前應(yīng)用最多的錘上模鍛是我國目前應(yīng)用最多的一種模鍛方法。其設(shè)備統(tǒng)稱為一種模鍛方法。其設(shè)備統(tǒng)稱為模模鍛錘鍛錘。模鍛錘的噸位（落下部分。模鍛錘的噸位（落下部分的重量）為的重量）為116噸，可鍛制噸，可鍛制150Kg以下的鍛件。以下的鍛件。l錘上模鍛用的上、下鍛模分別放錘上模鍛用的上、下鍛模分別放置在錘頭與砧座之上。砧座與錘置在錘頭與砧座之上。砧座與錘身連成一個整體，錘頭與導(dǎo)軌之身連成一個整體，錘頭與導(dǎo)軌之間的配合也比自由鍛錘精密，因間的配合也比自由鍛錘精密，因而錘

19、頭的運動精度較高，使上模而錘頭的運動精度較高，使上模和下模準確對位，可以獲得形狀和下模準確對位，可以獲得形狀和尺寸比較精確的鍛件。和尺寸比較精確的鍛件。 模具是模鍛生產(chǎn)中最重要的要素。模具型腔模具是模鍛生產(chǎn)中最重要的要素。模具型腔(又又稱模膛稱模膛)直接決定了最終鍛件的形狀尺寸。而鍛件的直接決定了最終鍛件的形狀尺寸。而鍛件的形狀尺寸又是由零件尺寸推算出來的，因此，模膛形狀尺寸又是由零件尺寸推算出來的，因此，模膛的設(shè)計通常是按零件、鍛件、模膛順序逐步計算得的設(shè)計通常是按零件、鍛件、模膛順序逐步計算得到的。下面以錘上模鍛模具為例介紹模具設(shè)計。到的。下面以錘上模鍛模具為例介紹模具設(shè)計。錘上模鍛用的鍛

20、模結(jié)構(gòu)錘上模鍛用的鍛模結(jié)構(gòu)模膛設(shè)計模膛設(shè)計l模膛根據(jù)其功用的不同可分為模膛根據(jù)其功用的不同可分為模鍛模膛模鍛模膛和和制坯制坯模膛模膛兩大類。兩大類。l模鍛模膛模鍛模膛分為分為終鍛模膛終鍛模膛和和預(yù)鍛模膛預(yù)鍛模膛兩種。兩種。l終鍛模膛：終鍛模膛：使坯料最后變形到鍛件所要求的形狀和尺使坯料最后變形到鍛件所要求的形狀和尺寸?？紤]到冷卻時要收縮，終端模膛應(yīng)比鍛件尺寸放寸?？紤]到冷卻時要收縮，終端模膛應(yīng)比鍛件尺寸放大一個收縮量（大一個收縮量（1.5%）。）。模膛四周留有模膛四周留有飛邊槽飛邊槽（2） 帶有沖孔連皮和飛邊的模鍛件 l 對于形狀復(fù)雜的模鍛件，為了使坯料能合理對于形狀復(fù)雜的模鍛件，為了使坯料能

21、合理分布和很好地充滿模膛，就必須預(yù)先在制坯分布和很好地充滿模膛，就必須預(yù)先在制坯模膛內(nèi)制坯。模膛內(nèi)制坯。 預(yù)鍛模膛是使坯料變形到接近于鍛件的形預(yù)鍛模膛是使坯料變形到接近于鍛件的形狀和尺寸狀和尺寸。這樣再進行終鍛時，金屬容這樣再進行終鍛時，金屬容易充易充滿終鍛模膛滿終鍛模膛，同時，同時減少了終鍛模膛的磨損減少了終鍛模膛的磨損，以延長鍛模的使用壽命。以延長鍛模的使用壽命。 鍛?？稍O(shè)計成單膛鍛模可設(shè)計成單膛鍛?；蚨嗵佩懩ｅ懩；蚨嗵佩懩?彎連桿的模鍛過程及所用鍛模 l在自由鍛設(shè)備上，采用不與上下砧座相連在自由鍛設(shè)備上，采用不與上下砧座相連接的活動模具成型鍛件的方法。接的活動模具成型鍛件的方法。l胎模鍛

22、的特點胎模鍛的特點1）與自由鍛相比，鍛件的形狀較為復(fù)雜，尺）與自由鍛相比，鍛件的形狀較為復(fù)雜，尺寸精確，生產(chǎn)效率高。寸精確，生產(chǎn)效率高。2）與模鍛相比，可利用自由鍛設(shè)備組織生產(chǎn)，）與模鍛相比，可利用自由鍛設(shè)備組織生產(chǎn)，胎模制造成本低。胎模制造成本低。 故胎模鍛造適用于中、小批量生產(chǎn)，在缺少故胎模鍛造適用于中、小批量生產(chǎn)，在缺少模鍛的中小型工廠中應(yīng)用較廣。模鍛的中小型工廠中應(yīng)用較廣。l 按胎模的結(jié)構(gòu)特點分為：按胎模的結(jié)構(gòu)特點分為：l（1）扣?？勰?（2）套筒模套筒模 （3）合模合模 （1 1）扣模）扣模用于對坯料進行全面或局部用于對坯料進行全面或局部扣形，主要生產(chǎn)桿狀非回轉(zhuǎn)扣形，主要生產(chǎn)桿狀非回

23、轉(zhuǎn)體鍛件體鍛件 （2 2）套筒模）套筒模主要用于鍛造齒輪、主要用于鍛造齒輪、法蘭盤等回轉(zhuǎn)體類鍛法蘭盤等回轉(zhuǎn)體類鍛件件 （3 3）合模）合模多用于生產(chǎn)形狀較復(fù)雜多用于生產(chǎn)形狀較復(fù)雜的非回轉(zhuǎn)體鍛件，如連的非回轉(zhuǎn)體鍛件，如連桿、叉形等鍛件。桿、叉形等鍛件。 避免錐面或斜面避免相貫線避免凸臺、加強筋做成組合件避免加強筋、工字形、避免加強筋、工字形、橢圓形等復(fù)雜表面橢圓形等復(fù)雜表面避免叉形件內(nèi)部的臺階避免叉形件內(nèi)部的臺階模鍛零件結(jié)構(gòu)工藝性模鍛零件結(jié)構(gòu)工藝性 l設(shè)計模鍛零件時，應(yīng)根據(jù)模鍛特點和工藝要求，設(shè)計模鍛零件時，應(yīng)根據(jù)模鍛特點和工藝要求，使零件結(jié)構(gòu)符合下列原則使零件結(jié)構(gòu)符合下列原則 ：l 1) 模鍛

24、零件必須具有一個模鍛零件必須具有一個合理的分模面合理的分模面，以保以保證模鍛件易于從鍛模中取出、敷料最少，鍛模證模鍛件易于從鍛模中取出、敷料最少，鍛模容易制造容易制造。l 2) 由于模鍛件尺寸精度高和表面粗糙度值低，由于模鍛件尺寸精度高和表面粗糙度值低，因此，零件上只有與其它機件配合的表面才需因此，零件上只有與其它機件配合的表面才需進行機械加工，其它表面均應(yīng)設(shè)計為非加工表進行機械加工，其它表面均應(yīng)設(shè)計為非加工表面。零件上與錘擊方向平行的面。零件上與錘擊方向平行的非加工表面，應(yīng)非加工表面，應(yīng)設(shè)計出模鍛斜度設(shè)計出模鍛斜度。非加工表面所形成的角都應(yīng)非加工表面所形成的角都應(yīng)按按模鍛圓角模鍛圓角設(shè)計設(shè)計

25、。a) 80與160兩截面尺寸相差過大 b) 尺寸8壁太薄 c) 凸起結(jié)構(gòu)不宜模鍛4 4）應(yīng)盡量避免有深孔或多孔結(jié)構(gòu)）應(yīng)盡量避免有深孔或多孔結(jié)構(gòu)3) 3) 為了使金屬容易充滿模膛和減少工序，零件外形力為了使金屬容易充滿模膛和減少工序，零件外形力求簡單、平直和對稱。盡量避免零件截面間差別過大，求簡單、平直和對稱。盡量避免零件截面間差別過大，或具有薄壁、高筋、凸起等結(jié)構(gòu)。下圖所示為不宜采或具有薄壁、高筋、凸起等結(jié)構(gòu)。下圖所示為不宜采用模鍛方法制造的幾種零件示例用模鍛方法制造的幾種零件示例。5 5）可采用鍛）可采用鍛- -焊組合工藝，以減少敷料焊組合工藝，以減少敷料 l 利用沖模使板料產(chǎn)生分離或變形

26、的加工方法利用沖模使板料產(chǎn)生分離或變形的加工方法。l板料沖壓常用的設(shè)備是板料沖壓常用的設(shè)備是剪床和沖床剪床和沖床。 其中剪床用于下料，其中剪床用于下料，將板將板料剪成一定寬度的條料，以供沖壓之用。料剪成一定寬度的條料，以供沖壓之用。因多數(shù)沖壓件不需加因多數(shù)沖壓件不需加熱，故又稱為薄板沖壓或熱，故又稱為薄板沖壓或冷沖壓冷沖壓。當(dāng)板料大于。當(dāng)板料大于810mm時，應(yīng)時，應(yīng)采用熱沖壓。采用熱沖壓。l（1 1）零件形狀復(fù)雜，廢料少。）零件形狀復(fù)雜，廢料少。l（2 2）產(chǎn)品精度高，互換性好。）產(chǎn)品精度高，互換性好。l（3 3）產(chǎn)品質(zhì)量小，材料消耗少，強度、剛度）產(chǎn)品質(zhì)量小，材料消耗少，強度、剛度高。高。

27、l（4 4）操作簡單，生產(chǎn)率高，成本低。）操作簡單，生產(chǎn)率高，成本低。l沖壓生產(chǎn)的基本工序：沖壓生產(chǎn)的基本工序： 分離工序分離工序（落料、沖孔、切斷、修整）（落料、沖孔、切斷、修整） 變形工序變形工序（拉深、彎曲、翻邊、成形）（拉深、彎曲、翻邊、成形）沖裁沖裁（落料與沖孔）：使坯料按封閉輪廓分離。（落料與沖孔）：使坯料按封閉輪廓分離。 落料落料制坯工序，被分離部分為成品，周邊是廢料制坯工序，被分離部分為成品，周邊是廢料 。 沖孔沖孔加工工序，被分離部分是廢品，周邊是成品。加工工序，被分離部分是廢品，周邊是成品。1. 沖裁變形過程沖裁變形過程 a)彈性變形彈性變形(彎曲、上翹） b)塑性變形塑性

28、變形 c)斷裂分離斷裂分離 d)落下部分的放大圖落下部分的放大圖 落料和沖孔時金屬板料的分離過程示意圖落料和沖孔時金屬板料的分離過程示意圖沖裁時沖裁時金屬板金屬板料的分料的分離過程離過程示意圖示意圖沖裁件斷裂面有明沖裁件斷裂面有明顯的區(qū)域特征顯的區(qū)域特征光亮帶光亮帶：沖頭擠壓：沖頭擠壓切入所形成的光滑切入所形成的光滑表面，斷面質(zhì)量最表面，斷面質(zhì)量最佳佳剪裂帶剪裂帶：是材料在：是材料在剪斷分離時所形成剪斷分離時所形成的斷裂帶，表面粗的斷裂帶，表面粗糙糙l凹凸模之間間隙凹凸模之間間隙z z不僅嚴重影響沖裁件的斷不僅嚴重影響沖裁件的斷面質(zhì)量，而且影響模具壽命、卸料力、推件面質(zhì)量，而且影響模具壽命、卸

29、料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。因此正確力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。因此正確選擇間隙值對沖裁生產(chǎn)至關(guān)重要。選擇間隙值對沖裁生產(chǎn)至關(guān)重要。l 單邊間隙單邊間隙c的的經(jīng)驗公式經(jīng)驗公式 l （板料厚度） （m相關(guān)系數(shù)） mc間隙小間隙小間隙大間隙大間隙適中間隙適中間隙過大：間隙過大：斷面質(zhì)量差，光亮斷面質(zhì)量差，光亮帶小一些，剪裂帶和毛刺均較帶小一些，剪裂帶和毛刺均較大大間隙過?。洪g隙過?。簲嗝尜|(zhì)量好，光亮斷面質(zhì)量好，光亮帶增大，但毛刺也增大，模具帶增大，但毛刺也增大，模具磨損嚴重，壽命受影響磨損嚴重，壽命受影響。合理選擇模具間隙，主要考慮合理選擇模具間隙，主要考慮沖裁件斷面質(zhì)量沖裁件斷面質(zhì)

30、量和和模具壽命模具壽命這這兩個主要的因素。一般說來，兩個主要的因素。一般說來，當(dāng)對沖裁件斷面質(zhì)量要求較高當(dāng)對沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時，應(yīng)選取較小的間隙值，而時，應(yīng)選取較小的間隙值，而當(dāng)沖裁件的質(zhì)量要求不高時，當(dāng)沖裁件的質(zhì)量要求不高時，則應(yīng)可能地加大間隙值，以利則應(yīng)可能地加大間隙值，以利于提高沖模的壽命。于提高沖模的壽命。設(shè)計基準件凸模尺寸凹模尺寸落料模凹模刃口尺寸凹模尺寸減去兩模間隙落料件公差范圍內(nèi)的最小尺寸沖孔模凸模刃口尺寸公差范圍內(nèi)孔的最大尺寸凸模尺寸加上兩模間隙即零件在板料上的合理布置方法。 排樣合理可是廢料最少，材料利用率高。 修整是使落料或沖孔后的成品獲得精修整是使落料或沖孔后的成品

31、獲得精確輪廓的工序。確輪廓的工序。 用剪刃或沖模將板料沿不封閉輪廓進行分離的工序。 剪刃安裝在剪床上，制作一定寬度的條料，供下一步?jīng)_壓工序使用。 沖模安裝在沖床上，用以制取形狀簡單、精度要求不高的平板零件。一、拉深一、拉深原理（圓筒形件的拉深）：原理（圓筒形件的拉深）：利用沖模使毛坯變形制成開口空心利用沖模使毛坯變形制成開口空心零件的成形工序零件的成形工序。 1.拉深過程 (1) 筒壁部分筒壁部分 變形區(qū)變形區(qū) (2)筒底部分筒底部分 非變形區(qū)非變形區(qū) (3)筒底圓角部分筒底圓角部分 危險區(qū)危險區(qū)拉深的特點：拉深的特點： l 法蘭部分向內(nèi)收縮（毛坯法蘭部分向內(nèi)收縮（毛坯變化圖）變化圖）l 板厚

32、基本不變。板厚基本不變。l 壓邊力以法蘭不起皺為準壓邊力以法蘭不起皺為準l 模具間隙模具間隙Z（1.11.2）s 拉深工序拉深工序 一般情況下，拉深系一般情況下，拉深系數(shù)數(shù)m不小于不小于0.50.8。2.拉深系數(shù)的影響 (1)拉深系數(shù)拉深系數(shù)-拉深變形程拉深變形程度以工件筒形直徑與毛坯度以工件筒形直徑與毛坯 板料直徑之比表示板料直徑之比表示. m=d/D (2)材料的極限拉深系數(shù)材料的極限拉深系數(shù) l多次拉深過程中多次拉深過程中加工硬化現(xiàn)象嚴重加工硬化現(xiàn)象嚴重。為保證坯料。為保證坯料具有足夠的塑性，生產(chǎn)中坯料經(jīng)過一兩次拉深后，具有足夠的塑性，生產(chǎn)中坯料經(jīng)過一兩次拉深后，應(yīng)安排工序間的應(yīng)安排工序

33、間的退火處理退火處理。l其次，在多次拉深中，拉深系數(shù)應(yīng)一次比一次略其次，在多次拉深中，拉深系數(shù)應(yīng)一次比一次略大些，確保拉深件質(zhì)量，使生產(chǎn)順利進行?？偫笮?，確保拉深件質(zhì)量，使生產(chǎn)順利進行?？偫钕禂?shù)等于每次拉深系數(shù)的乘積。深系數(shù)等于每次拉深系數(shù)的乘積。破裂多發(fā)生在直壁與底部的過渡圓角處。起皺多發(fā)生在拉深件的法蘭部分 拉穿與起皺 防止廢品措施防止廢品措施: (1)拉深系數(shù)拉深系數(shù)m0.50.8 (2)/D1001.5 (3)r凹凹(34) r凸凸2 板材厚度板材厚度 (1)毛坯尺寸計算按拉深前后的面積不變原則進行 (2) 拉深力 P=3(b+s)(D-d- r凹) 選擇設(shè)備時,應(yīng)結(jié)合拉深件所需的

34、垃深力來定.設(shè)備能力應(yīng)比計算的拉深力大。 彎曲-將毛坯 彎成一定角度各種形狀的沖壓變形工序。彎曲回彈彎曲回彈一般回彈角為一般回彈角為010l防止彎裂防止彎裂:l(1)彎曲的最小半徑為彎曲的最小半徑為 r min =(0.251)tl(2)彎曲時盡可能使彎曲線與坯彎曲時盡可能使彎曲線與坯 料的纖維方料的纖維方向垂直。向垂直。l 若彎曲線與纖維方向一致則容易產(chǎn)生破裂.此時可用增大最小彎曲半徑來避免。脹形是利用坯料局部厚度變薄形成零件的成形工藝。主要有平板坯料脹形、管坯脹形、球體脹形、拉形 使帶孔坯料孔口周圍獲得凸緣的工序稱為翻邊。如圖所示。圖中d0為坯料上孔的直徑，為坯料厚度，d為凸緣平均直徑，h

35、為凸緣的高度。 l有些空心的回轉(zhuǎn)有些空心的回轉(zhuǎn)體還可用體還可用旋壓方旋壓方法法來制作。來制作。l這種方法變形力這種方法變形力較小，但生產(chǎn)率較小，但生產(chǎn)率較低。較低。1）簡單沖模 在沖床的一次沖程中只完成一個工序的模具。模具簡單，造價低。2）連續(xù)沖模 在沖床的一次沖程中，在模具不同部位上同時完成數(shù)道沖壓工序的模具3）復(fù)合沖模 在沖床的一次沖程中，在模具同一部位上同時完成數(shù)道沖壓工序的模具 落料拉伸復(fù)合模落料拉伸復(fù)合模拉伸件拉伸件第四節(jié)第四節(jié) 沖壓加工零件的結(jié)構(gòu)工藝性沖壓加工零件的結(jié)構(gòu)工藝性1. 沖壓件的形狀和尺寸沖壓件的形狀和尺寸: （1）沖裁件）沖裁件 1)簡單對稱避免長槽懸臂簡單對稱避免長槽懸臂 2)沖孔時沖孔時,孔徑必須孔徑必須板料厚度板料厚度;孔與邊緣之間的距離孔與邊緣之間的距離板料厚板料厚度度 3)尖角處尖角處r0.55 （2）彎曲件）彎曲件 1)彎曲半徑彎曲半徑 rrmin;彎曲件形狀應(yīng)盡量對稱彎曲件形狀應(yīng)盡量對稱 2)彎曲邊不能過短彎曲邊不能過短 H2 3)彎曲帶孔件彎曲帶孔件,孔的位置孔的位置L(1.52) （