第10章鍛壓成形

1、教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容1.自由鍛工藝2.模鍛工藝3.板料沖壓工藝學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求1.掌握金屬塑性變形、鍛造方法2.理解模鍛的原理3.自由鍛、板料沖壓的工藝方法 能力要求能力要求初步具有材料可鍛性分析及工藝設(shè)計(jì)能力第10章 鍛壓成形課前案例分析金屬坯料金屬坯料外力外力塑性變形塑性變形產(chǎn)生產(chǎn)生改變形狀改變形狀改變尺寸改變尺寸改善性能改善性能達(dá)到達(dá)到毛坯毛坯零件零件得到得到主要方法有：主要方法有： 鍛造鍛造（Forging）；）；沖壓沖壓（Stamping）；）；軋軋制制（rolling）；擠壓；擠壓（extrusion）；拉拔；拉拔（drawing）。）。自由鍛自由鍛模模 鍛鍛軋軋 制制擠擠 壓壓拉拉

2、拔拔板料沖壓板料沖壓1.軋制（軋制（rolling）定義定義：在上、下軋輥的壓力下，產(chǎn)生連續(xù)塑性變：在上、下軋輥的壓力下，產(chǎn)生連續(xù)塑性變形，獲得要求的截面形狀并改變其性能的方法。形，獲得要求的截面形狀并改變其性能的方法。應(yīng)用：生產(chǎn)鋼板、無縫鋼管及各種型鋼。軋制產(chǎn)品應(yīng)用：生產(chǎn)鋼板、無縫鋼管及各種型鋼。軋制產(chǎn)品截面形狀如圖。截面形狀如圖。2. 擠壓（擠壓（extrusion）定義定義：在擠壓模中受壓應(yīng)力，使之發(fā)生塑變而獲：在擠壓模中受壓應(yīng)力，使之發(fā)生塑變而獲得所需制品的壓力加工方法。得所需制品的壓力加工方法。分類分類：按坯料流動(dòng)方向和凸模運(yùn)動(dòng)方向的不同可：按坯料流動(dòng)方向和凸模運(yùn)動(dòng)方向的不同可分為分

3、為-正擠壓正擠壓，反擠壓反擠壓，復(fù)合擠壓復(fù)合擠壓，徑向擠壓徑向擠壓。正擠壓正擠壓 反擠壓反擠壓 復(fù)合擠壓復(fù)合擠壓 徑向擠壓徑向擠壓應(yīng)用：生產(chǎn)低碳鋼、非鐵金屬及其合金的型材、管應(yīng)用：生產(chǎn)低碳鋼、非鐵金屬及其合金的型材、管件和零件。擠壓產(chǎn)品截面形狀如圖。件和零件。擠壓產(chǎn)品截面形狀如圖。3. 拉拔（拉拔（drawing）定義定義：坯料在拉力作用下，通過拉拔模的?？锥梗号髁显诶ψ饔孟拢ㄟ^拉拔模的?？锥菇孛鏈p小變形，適于線材，型材。截面減小變形，適于線材，型材。應(yīng)用：?jiǎn)渭∨a(chǎn)力學(xué)性能高、形狀簡(jiǎn)單的零件應(yīng)用：?jiǎn)渭∨a(chǎn)力學(xué)性能高、形狀簡(jiǎn)單的零件毛坯，是大型鍛件唯一制造方法。毛坯，是大型鍛件唯

4、一制造方法。將金屬坯料放在上、下砧間受力而變形。將金屬坯料放在上、下砧間受力而變形。4. 自由鍛自由鍛應(yīng)用：成批、大量生產(chǎn)形狀較復(fù)雜的中小型鍛件。應(yīng)用：成批、大量生產(chǎn)形狀較復(fù)雜的中小型鍛件。5. 模鍛模鍛利用沖模，使板料產(chǎn)生分離或變形。通常在室溫下進(jìn)利用沖模，使板料產(chǎn)生分離或變形。通常在室溫下進(jìn)行，所以又叫冷沖壓。行，所以又叫冷沖壓。6. 板料沖壓板料沖壓應(yīng)用：成批、大量生產(chǎn)形狀較復(fù)雜的中小型鍛件。薄板件，應(yīng)用：成批、大量生產(chǎn)形狀較復(fù)雜的中小型鍛件。薄板件，儀器、儀表件，中空零件或汽車覆蓋件。儀器、儀表件，中空零件或汽車覆蓋件。與其他方法相比壓力加工具有以下與其他方法相比壓力加工具有以下特點(diǎn)特

5、點(diǎn):n力學(xué)性能好力學(xué)性能好。相對(duì)普通鑄鐵件相對(duì)普通鑄鐵件 “ 鍛件如鍋餅，鑄件似鍛件如鍋餅，鑄件似面包面包”n節(jié)約金屬。節(jié)約金屬。指軋制、沖壓、模鍛等（自由鍛無此優(yōu)點(diǎn)）。指軋制、沖壓、模鍛等（自由鍛無此優(yōu)點(diǎn)）。n較高的生產(chǎn)率較高的生產(chǎn)率。例如利用多工位冷鐓工藝加工內(nèi)六角螺例如利用多工位冷鐓工藝加工內(nèi)六角螺釘，比用棒料切削加工工效提高約釘，比用棒料切削加工工效提高約400倍以上。倍以上。n毛坯或零件的精度較高毛坯或零件的精度較高 ,可實(shí)現(xiàn)少切削或無切削加工。可實(shí)現(xiàn)少切削或無切削加工。n鍛壓成形困難，對(duì)材料的適應(yīng)性差。鍛壓成形困難，對(duì)材料的適應(yīng)性差。形狀復(fù)雜的工形狀復(fù)雜的工件難以鍛造成形，塑性差的

6、金屬材料也不能進(jìn)行鍛壓。必須件難以鍛造成形，塑性差的金屬材料也不能進(jìn)行鍛壓。必須選擇塑性優(yōu)良的材料才能進(jìn)行鍛壓。選擇塑性優(yōu)良的材料才能進(jìn)行鍛壓。主要方式主要方式滑移變形滑移變形（ Sliding Deformation ）單晶體的塑性變形過程：?jiǎn)尉w的塑性變形過程：一、金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)一、金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)單晶體的塑性變形單晶體的塑性變形多晶體的塑性變形多晶體的塑性變形 工業(yè)中實(shí)際使用的金屬大多是多晶體。工業(yè)中實(shí)際使用的金屬大多是多晶體。多晶多晶體塑性變形是各個(gè)晶粒體塑性變形是各個(gè)晶粒塑性變形塑性變形的綜合結(jié)果的綜合結(jié)果。此。此外外,在多晶體晶粒之間還有少量的相互移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)在多晶體晶粒之間還

7、有少量的相互移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng), 這部分塑性變形為晶間變形。這部分塑性變形為晶間變形。 晶內(nèi)變形晶內(nèi)變形晶粒內(nèi)部的滑移變形，以它為主。晶粒內(nèi)部的滑移變形，以它為主。晶間變形晶間變形晶粒間的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。晶粒間的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。二、回復(fù)和再結(jié)晶二、回復(fù)和再結(jié)晶1.回復(fù)回復(fù)（Recovery） 定義定義：將冷變形后的金屬加熱至一定溫度加熱至一定溫度后，使原子恢復(fù)到平衡位置，晶內(nèi)殘余應(yīng)力大大減小晶內(nèi)殘余應(yīng)力大大減小的現(xiàn)象。 回復(fù)時(shí)不改變晶粒形狀，回復(fù)后，因顯微組回復(fù)時(shí)不改變晶粒形狀，回復(fù)后，因顯微組織沒有明顯變化，故力學(xué)性能變化不大；但內(nèi)應(yīng)織沒有明顯變化，故力學(xué)性能變化不大；但內(nèi)應(yīng)力有較明顯下降，消除了部分加工硬

8、化。力有較明顯下降，消除了部分加工硬化。 故故生產(chǎn)生產(chǎn)中常利用回復(fù)消除加工硬化后工件的殘余內(nèi)應(yīng)中常利用回復(fù)消除加工硬化后工件的殘余內(nèi)應(yīng)。2.再結(jié)晶再結(jié)晶（Recry stallization） 定義定義：當(dāng)加熱溫度較高時(shí)，金屬原子開始以某些碎晶或雜以某些碎晶或雜質(zhì)為核心質(zhì)為核心生長(zhǎng)成新的晶粒新的晶粒，從而完全消除加工硬化完全消除加工硬化的現(xiàn)象。 再結(jié)晶溫度再結(jié)晶溫度：指開始產(chǎn)生再結(jié)晶現(xiàn)象的最低溫度。指開始產(chǎn)生再結(jié)晶現(xiàn)象的最低溫度。純金屬純金屬的再結(jié)晶溫度為的再結(jié)晶溫度為: T再再0.4T熔熔合金合金的再結(jié)晶溫度為的再結(jié)晶溫度為: T再再（0.40.9）T熔熔實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)：新晶粒重新形核和長(zhǎng)大的過程

9、。新晶粒重新形核和長(zhǎng)大的過程。 再結(jié)晶過程后，組織發(fā)生變化，加工硬化消再結(jié)晶過程后，組織發(fā)生變化，加工硬化消除。金屬的強(qiáng)度和硬度下降，而塑韌性提高。除。金屬的強(qiáng)度和硬度下降，而塑韌性提高。 生生產(chǎn)中，再結(jié)晶的應(yīng)用產(chǎn)中，再結(jié)晶的應(yīng)用。例例如在冷軋如在冷軋、冷擠冷擠等的過等的過程中穿插再結(jié)晶退火，程中穿插再結(jié)晶退火，消除加工硬化消除加工硬化，恢復(fù)金屬恢復(fù)金屬材料的良好塑性材料的良好塑性，以利于后續(xù)的冷變形加工。以利于后續(xù)的冷變形加工?！咀⒁庾⒁狻?再結(jié)晶前后晶粒的晶格類型不變、化學(xué)成分再結(jié)晶前后晶粒的晶格類型不變、化學(xué)成分 不變，只改變晶粒形狀，因此再結(jié)晶不發(fā)生相變。不變，只改變晶粒形狀，因此再結(jié)

10、晶不發(fā)生相變。 加工硬化有兩重性：加工硬化有兩重性： 對(duì)金屬形成強(qiáng)化；對(duì)金屬形成強(qiáng)化；阻礙金屬塑變進(jìn)行阻礙金屬塑變進(jìn)行。三、冷變形對(duì)金屬組織結(jié)構(gòu)和性能的影響三、冷變形對(duì)金屬組織結(jié)構(gòu)和性能的影響冷變形冷變形（ cold deformation ）:指在常溫以下常溫以下進(jìn)行的塑性變形。包括冷沖、冷擠、冷鐓、冷軋、冷拔等包括冷沖、冷擠、冷鐓、冷軋、冷拔等 現(xiàn)象：現(xiàn)象：加工硬化加工硬化（work hardening），），即隨著塑性變形的增加，金屬的強(qiáng)度和硬度增加，塑韌性下降的現(xiàn)象。優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)：l變形后的金屬表面光潔變形后的金屬表面光潔,尺寸精確尺寸精確,具有較高強(qiáng)度和硬度；具有較高強(qiáng)度和硬度；l有

11、加工硬化，變形量不宜過大。有加工硬化，變形量不宜過大。四、熱變形對(duì)金屬組織和性能的影響四、熱變形對(duì)金屬組織和性能的影響定義定義：變形溫度在再結(jié)晶溫度以上的變形變形溫度在再結(jié)晶溫度以上的變形 。包括鍛造、。包括鍛造、熱擠壓、熱軋等。熱擠壓、熱軋等。 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)：1）產(chǎn)品力學(xué)性能高；）產(chǎn)品力學(xué)性能高；2）無加工硬化現(xiàn)象；）無加工硬化現(xiàn)象； 3）產(chǎn)品尺寸精度有所下降）產(chǎn)品尺寸精度有所下降,高溫下會(huì)產(chǎn)生氧化皮。高溫下會(huì)產(chǎn)生氧化皮。 熱變形后熱變形后組織性能變化組織性能變化：粗大晶粒被擊碎成細(xì)晶粒組織，改善了力學(xué)性能改善了力學(xué)性能。鑄態(tài)組織中的疏松、氣孔經(jīng)熱塑變形后被壓實(shí)壓實(shí)。晶粒被拉長(zhǎng)，非金屬雜物被

12、擊碎，沿被拉長(zhǎng)的晶粒界分布，形成纖維組織纖維組織（鍛造流線（鍛造流線 ）。）。定義定義：指鍛造金屬材料時(shí)獲得合格制品的難易程度。指鍛造金屬材料時(shí)獲得合格制品的難易程度。五、金屬的鍛造性能五、金屬的鍛造性能（Forge ability of Metals）影響因素影響因素：金屬的本質(zhì)和加工條件。：金屬的本質(zhì)和加工條件。 生產(chǎn)中常用生產(chǎn)中常用塑性塑性（Plasticity）和變形抗力和變形抗力（Resistance of Deformation）兩個(gè)因素來綜合衡量。塑）兩個(gè)因素來綜合衡量。塑性越好，變形抗力越小，金屬的鍛造性能越好。性越好，變形抗力越小，金屬的鍛造性能越好。 塑性指標(biāo)：斷后伸長(zhǎng)率、

13、斷面收縮率。塑性指標(biāo)：斷后伸長(zhǎng)率、斷面收縮率。 變形抗力：塑性變形時(shí)金屬反作用于工具上的力。變形抗力：塑性變形時(shí)金屬反作用于工具上的力。塑性和變形抗力是兩個(gè)不同的獨(dú)立的概念塑性和變形抗力是兩個(gè)不同的獨(dú)立的概念 奧氏體不銹鋼常溫下塑性雖然好，但變形抗力卻很大。奧氏體不銹鋼常溫下塑性雖然好，但變形抗力卻很大。1.金屬的本質(zhì)金屬的本質(zhì)（1）化學(xué)成分）化學(xué)成分u純金屬比合金的可鍛性好u含合金元素少的合金比多的好（2）內(nèi)部組織）內(nèi)部組織u單相組織（純金屬或固溶體）比多相好；u鋼中碳化物呈彌散分布比網(wǎng)狀分布好；u晶粒細(xì)化組織比粗大好。2.加工條件加工條件（1）加熱溫度）加熱溫度但是溫度過高，會(huì)引起過燒或過

14、熱，此時(shí)但是溫度過高，會(huì)引起過燒或過熱，此時(shí)金屬在外力作用下易產(chǎn)生脆斷和裂紋。金屬在外力作用下易產(chǎn)生脆斷和裂紋?？慑懶院辖鸪煞?過熱過熱：過燒過燒（overburn）：始鍛溫度：始鍛溫度：終鍛溫度：終鍛溫度：塑性變形抗力變形速度C低于臨界速度低于臨界速度C，隨變形速度增加，變形抗力增加，塑性減小。，隨變形速度增加，變形抗力增加，塑性減小。（再結(jié)晶過程來不及消除加工硬化）（再結(jié)晶過程來不及消除加工硬化）高于臨界速度高于臨界速度C，隨變形速度增加，變形抗力減小，塑性提高。，隨變形速度增加，變形抗力減小，塑性提高。（塑性變形的熱效應(yīng)加快了再結(jié)晶過程）（塑性變形的熱效應(yīng)加快了再結(jié)晶過程）（2）變形速度

15、）變形速度定義定義：金屬材料在單位時(shí)間內(nèi)的變形程度（3）應(yīng)力狀態(tài)）應(yīng)力狀態(tài)擠壓時(shí)呈三向壓應(yīng)力，表現(xiàn)出較高的塑性和較大變形抗力擠壓時(shí)呈三向壓應(yīng)力，表現(xiàn)出較高的塑性和較大變形抗力拉拔時(shí)呈兩向壓應(yīng)力和一向拉應(yīng)力拉拔時(shí)呈兩向壓應(yīng)力和一向拉應(yīng)力實(shí)踐證明，三個(gè)方向中壓應(yīng)力數(shù)目越多，塑性越好；拉應(yīng)力越實(shí)踐證明，三個(gè)方向中壓應(yīng)力數(shù)目越多，塑性越好；拉應(yīng)力越多，則塑性越差。多，則塑性越差。Forging RatioS0/S（S0、S分別表示拔長(zhǎng)前后金屬坯料的橫截面積）H0/H（H0、H分別表示鐓粗前后金屬坯料的高度）六、鍛造比六、鍛造比故設(shè)計(jì)、鍛造鑄件時(shí)，對(duì)其的合理分布要充分考慮，故設(shè)計(jì)、鍛造鑄件時(shí)，對(duì)其的合理

16、分布要充分考慮，應(yīng)應(yīng)遵循以下原則遵循以下原則：零件最大正應(yīng)力方向應(yīng)與鍛造流線平行；零件最大正應(yīng)力方向應(yīng)與鍛造流線平行；零件最大剪切應(yīng)力方向應(yīng)與鍛造流線垂直；零件最大剪切應(yīng)力方向應(yīng)與鍛造流線垂直；零件外形輪廓應(yīng)與鍛造流線的分布相符合而不被切斷。零件外形輪廓應(yīng)與鍛造流線的分布相符合而不被切斷。第二節(jié)第二節(jié) 自由鍛造自由鍛造（ Open Die forging ） 定義定義：利用沖擊力或壓力，使金屬在上、下砧鐵之間，產(chǎn)利用沖擊力或壓力，使金屬在上、下砧鐵之間，產(chǎn)生塑性變形而獲得所需形狀、尺寸及內(nèi)部質(zhì)量鍛件的方法生塑性變形而獲得所需形狀、尺寸及內(nèi)部質(zhì)量鍛件的方法 。分類分類：手工鍛造和機(jī)器鍛造。手工鍛

17、造和機(jī)器鍛造。手工鍛造手工鍛造：適用于單件、要求不高的小型鍛件；適用于單件、要求不高的小型鍛件；機(jī)器鍛造機(jī)器鍛造：適用于小批量生產(chǎn)、大型鍛件。是自由鍛的適用于小批量生產(chǎn)、大型鍛件。是自由鍛的 主要方法。主要方法。特點(diǎn)特點(diǎn)：1）工具簡(jiǎn)單，通用性好；）工具簡(jiǎn)單，通用性好； 2）操作靈活適應(yīng)廣泛，百克級(jí)到百噸級(jí)；）操作靈活適應(yīng)廣泛，百克級(jí)到百噸級(jí)； 3）制造大型鍛件唯一方法。制造大型鍛件唯一方法?？諝忮N蒸汽-空氣錘鍛錘油壓機(jī)水壓機(jī)液壓機(jī)設(shè)備空氣錘由電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，錘擊能量小，只能鍛造空氣錘由電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，錘擊能量小，只能鍛造100Kg100Kg以下的小型鍛件。以下的小型鍛件。蒸汽蒸汽-空氣錘以空氣

18、或壓縮空氣驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)錘頭的連續(xù)打空氣錘以空氣或壓縮空氣驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)錘頭的連續(xù)打擊動(dòng)作，可以鍛造較大、中型鍛件。擊動(dòng)作，可以鍛造較大、中型鍛件。水壓機(jī)工作缸通入高壓水推動(dòng)柱塞運(yùn)動(dòng)，變形速度慢，一水壓機(jī)工作缸通入高壓水推動(dòng)柱塞運(yùn)動(dòng)，變形速度慢，一般用于單件小批生產(chǎn)的碳鋼、合金鋼等大型鍛件。般用于單件小批生產(chǎn)的碳鋼、合金鋼等大型鍛件。自由鍛設(shè)備自由鍛設(shè)備適用于鍛造適用于鍛造小型小型鍛件。鍛件。適用于適用于中、小型鍛件中、小型鍛件，是模，是模鍛的主要設(shè)備。鍛的主要設(shè)備?？諝忮N空氣錘蒸汽錘蒸汽錘水壓機(jī)水壓機(jī)大型水壓機(jī)大型水壓機(jī)用于鍛造大型鍛件，是大型鍛件的唯一設(shè)備。用于鍛造大型鍛件，是大型鍛件的唯一設(shè)備。

19、中國(guó)第一重中國(guó)第一重型機(jī)械集團(tuán)主研制的世界最大、最先進(jìn)的型機(jī)械集團(tuán)主研制的世界最大、最先進(jìn)的.5萬(wàn)噸自由鍛萬(wàn)噸自由鍛造水壓機(jī)可鍛件質(zhì)量達(dá)造水壓機(jī)可鍛件質(zhì)量達(dá)600噸。噸。 一、基本工序及設(shè)備一、基本工序及設(shè)備1.基本工序基本工序（basic process）有：有：鐓粗鐓粗（Compression）、）、拔長(zhǎng)拔長(zhǎng)（Drawing out）、）、沖孔沖孔（Punching）、）、彎曲彎曲（Bending）、）、切割切割（Cutting）、）、下料下料 （Cropping）、）、扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)（Twisting）、）、錯(cuò)移錯(cuò)移（Offset）等。生）等。生產(chǎn)中最常見的是產(chǎn)中最常見的是鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔鐓粗

20、、拔長(zhǎng)、沖孔。工序工序：基本工序、輔助工序和修整工序?；竟ば?、輔助工序和修整工序。 1) 鐓粗鐓粗 使坯料高度減小、截面積增大的工序，分為完使坯料高度減小、截面積增大的工序，分為完全鐓粗、局部鐓粗和墊環(huán)鐓粗等。全鐓粗、局部鐓粗和墊環(huán)鐓粗等。 鐓粗是自由鍛最基本的工序，它常用于鍛造齒鐓粗是自由鍛最基本的工序，它常用于鍛造齒輪坯、凸緣、圓盤等高度小而截面積大的鍛件。輪坯、凸緣、圓盤等高度小而截面積大的鍛件。 （2）拔長(zhǎng)）拔長(zhǎng)（Drawing out）定義定義：使毛坯橫截面積減少，長(zhǎng)度增加的鍛造工序。使毛坯橫截面積減少，長(zhǎng)度增加的鍛造工序。常常用于鍛造軸類和桿類等零件用于鍛造軸類和桿類等零件。工藝

21、：工藝：對(duì)于圓形坯料，一般先鍛打成方形后再進(jìn)行拔長(zhǎng)，對(duì)于圓形坯料，一般先鍛打成方形后再進(jìn)行拔長(zhǎng)，最后鍛成所需形狀，或使用最后鍛成所需形狀，或使用V型砧鐵進(jìn)行拔長(zhǎng)，在鍛造過型砧鐵進(jìn)行拔長(zhǎng)，在鍛造過程中要將坯料繞軸線不斷翻轉(zhuǎn)程中要將坯料繞軸線不斷翻轉(zhuǎn) 。（3）沖孔）沖孔（Punching）定義定義：利用沖頭在工件上沖出通孔或盲孔的操作過程。利用沖頭在工件上沖出通孔或盲孔的操作過程。常用于鍛造齒輪、套筒和圓環(huán)等空心鍛件常用于鍛造齒輪、套筒和圓環(huán)等空心鍛件。方法：方法：實(shí)心沖子沖孔和空心沖子沖孔。實(shí)心沖子沖孔和空心沖子沖孔。工藝工藝：沖孔前先鐓粗；沖孔前先鐓粗；d450mm的孔，用實(shí)心沖子沖孔；的孔，

22、用實(shí)心沖子沖孔；d 450mm的孔，用空心沖子沖孔；的孔，用空心沖子沖孔；d25mm的孔，一般的孔，一般不沖出。不沖出。 (4) (4) 彎曲彎曲。 使坯料軸線產(chǎn)生一定曲率的工序。使坯料軸線產(chǎn)生一定曲率的工序。 (5) (5) 扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)。 使坯料的一部分相對(duì)于另一部分繞其軸線旋轉(zhuǎn)一使坯料的一部分相對(duì)于另一部分繞其軸線旋轉(zhuǎn)一定角度的工序。定角度的工序。 (6) (6) 錯(cuò)移錯(cuò)移。 使坯料的一部分相對(duì)于另一部分平移錯(cuò)開的工序。使坯料的一部分相對(duì)于另一部分平移錯(cuò)開的工序。 (7) (7) 切割切割。 分割坯料或去除鍛件余量的工序。分割坯料或去除鍛件余量的工序。鍛鍛 件件 名名 稱稱工工 藝藝 類類

23、別別 鍛鍛 造造 溫溫 度度 范范 圍圍設(shè)設(shè) 備備材材 料料 加加 熱熱 火火 次次齒齒 輪輪 坯坯自自 由由 鍛鍛1200120080080065 Kg65 Kg空氣錘空氣錘4545鋼鋼1 1 鍛鍛 件件 圖圖 坯坯 料料 圖圖 序號(hào)序號(hào) 工序名稱工序名稱工序簡(jiǎn)圖工序簡(jiǎn)圖使用工具使用工具操作要點(diǎn)操作要點(diǎn)1局部鐓粗局部鐓粗 火鉗火鉗 鐓粗漏盤鐓粗漏盤 控制鐓粗后的高度為控制鐓粗后的高度為45mm 二、自由鍛工藝規(guī)程制定二、自由鍛工藝規(guī)程制定序號(hào)序號(hào) 工序名稱工序名稱工序簡(jiǎn)圖工序簡(jiǎn)圖使用工具使用工具操作要點(diǎn)操作要點(diǎn)4修整平面修整平面火鉗火鉗 鐓粗漏盤鐓粗漏盤 輕打使鍛件厚度達(dá)到輕打使鍛件厚度達(dá)到

24、 圖紙要圖紙要求求自由鍛工藝規(guī)程自由鍛工藝規(guī)程：根據(jù)零件圖繪制鍛件圖、計(jì)算坯料的根據(jù)零件圖繪制鍛件圖、計(jì)算坯料的質(zhì)量與尺寸、確定鍛造工序、選擇鍛造設(shè)備、確定坯料加質(zhì)量與尺寸、確定鍛造工序、選擇鍛造設(shè)備、確定坯料加熱規(guī)范和填寫工藝卡片等。熱規(guī)范和填寫工藝卡片等。 1.繪制鍛件圖（繪制鍛件圖（drawing forging）自由鍛件的鍛件圖：自由鍛件的鍛件圖：在零件圖的基礎(chǔ)上考慮在零件圖的基礎(chǔ)上考慮加工余量、加工余量、鍛造公差、工藝余塊鍛造公差、工藝余塊等之后繪制的圖，它是計(jì)算坯料、等之后繪制的圖，它是計(jì)算坯料、設(shè)計(jì)工具和檢驗(yàn)鍛件的依據(jù)。設(shè)計(jì)工具和檢驗(yàn)鍛件的依據(jù)。 目的目的：便于切削留余地。便于切

25、削留余地。鍛件的名義尺寸鍛件的名義尺寸： 零件的基本尺寸零件的基本尺寸+加工余量。加工余量。（1）加工余量）加工余量（2）鍛件公差）鍛件公差（forging tolerance） 定義定義：允許鍛件的實(shí)際尺寸與名義尺寸間有一定的偏差。允許鍛件的實(shí)際尺寸與名義尺寸間有一定的偏差。一般約為加工余量的一般約為加工余量的1415。目的目的：留給鍛工操作余地留給鍛工操作余地 繪圖注意事項(xiàng)繪圖注意事項(xiàng)：p鍛件輪廓粗實(shí)線；鍛件輪廓粗實(shí)線；p雙點(diǎn)劃線示零件；雙點(diǎn)劃線示零件；p尺寸線上下：線上尺寸線上下：線上-鍛件尺寸和公差；鍛件尺寸和公差； 線下線下-零件尺寸加括號(hào)零件尺寸加括號(hào)2.計(jì)算坯料的質(zhì)量及尺寸計(jì)算坯

26、料的質(zhì)量及尺寸（Weight and Dimension Calculation of blank）（1）確定坯料質(zhì)量）確定坯料質(zhì)量 自由鍛所用坯料的質(zhì)量為鍛件的質(zhì)量與鍛造時(shí)各種金屬自由鍛所用坯料的質(zhì)量為鍛件的質(zhì)量與鍛造時(shí)各種金屬消耗的質(zhì)量之和，可由下式計(jì)算：消耗的質(zhì)量之和，可由下式計(jì)算： G坯料坯料= G鍛件鍛件+G燒損燒損+G料頭料頭 對(duì)于大型鍛件，當(dāng)采用鋼錠作坯料進(jìn)行鍛造時(shí)，還對(duì)于大型鍛件，當(dāng)采用鋼錠作坯料進(jìn)行鍛造時(shí)，還要考慮切掉的鋼錠頭部和尾部的質(zhì)量。要考慮切掉的鋼錠頭部和尾部的質(zhì)量。 軸類件軸類件:拔長(zhǎng)（鐓粗、拔長(zhǎng)）、切肩、鍛臺(tái)階拔長(zhǎng)（鐓粗、拔長(zhǎng)）、切肩、鍛臺(tái)階筒類件筒類件:鐓粗（拔

27、長(zhǎng)、鐓粗）、沖孔、心軸上拔長(zhǎng)鐓粗（拔長(zhǎng)、鐓粗）、沖孔、心軸上拔長(zhǎng)環(huán)類件環(huán)類件:鐓粗（拔長(zhǎng)、鐓粗）、沖孔、心軸上擴(kuò)孔鐓粗（拔長(zhǎng)、鐓粗）、沖孔、心軸上擴(kuò)孔彎曲類件彎曲類件:拔長(zhǎng)（鐓粗、拔長(zhǎng)）、彎曲拔長(zhǎng)（鐓粗、拔長(zhǎng)）、彎曲曲軸類件曲軸類件:拔長(zhǎng)（鐓粗、拔長(zhǎng)）、錯(cuò)移、扭轉(zhuǎn)拔長(zhǎng)（鐓粗、拔長(zhǎng)）、錯(cuò)移、扭轉(zhuǎn)（3）選擇鍛造工序）選擇鍛造工序 自由鍛鍛造工序的選取根據(jù)工序特點(diǎn)和鍛件形狀來確定。自由鍛鍛造工序的選取根據(jù)工序特點(diǎn)和鍛件形狀來確定。三、自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性三、自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性（structure process of free forging） 自由鍛件的設(shè)計(jì)原則自由鍛件的設(shè)計(jì)原則：在滿足在滿足使

28、用性能使用性能的前提下，鍛件的前提下，鍛件的形狀應(yīng)盡量的形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，易于鍛造簡(jiǎn)單，易于鍛造。 零件形狀求簡(jiǎn)單零件形狀求簡(jiǎn)單避免錐體或斜面避免錐體或斜面少用空間相貫線（即應(yīng)避免曲面與曲面相交，少用空間相貫線（即應(yīng)避免曲面與曲面相交，最好為平面與平面、或平面與圓柱面）最好為平面與平面、或平面與圓柱面）肋筋凸臺(tái)不能鍛肋筋凸臺(tái)不能鍛用凹坑取代凸臺(tái)用凹坑取代凸臺(tái)第三節(jié)第三節(jié) 模型鍛造模型鍛造（Die Forging ）定義定義：利用模具模具使毛坯變形而獲得鍛件的煅造方法。特點(diǎn)：特點(diǎn)：與自由鍛相比具有：與自由鍛相比具有：生產(chǎn)率高生產(chǎn)率高、易于機(jī)械化易于機(jī)械化，可成批大量生產(chǎn)；鍛件尺寸精度高尺寸精度高，

29、可以減少機(jī)械加工余量和余塊的數(shù)量，節(jié)省材料和加工工時(shí)節(jié)省材料和加工工時(shí)。能鍛造形狀復(fù)雜的鍛件形狀復(fù)雜的鍛件，并可使金屬流線分布更為合理，提高零件的使用壽命使用壽命。 但是，模具費(fèi)用昂貴費(fèi)用昂貴，需要能力較大的專用設(shè)備專用設(shè)備，所以只有在大批大量生產(chǎn)大批大量生產(chǎn)時(shí)采用模鍛才是經(jīng)濟(jì)合理才是經(jīng)濟(jì)合理的，模鍛件的重量一般在重量一般在 150kg以下以下。 分類分類： 按使用設(shè)備不同，可分為：錘上模鍛、胎模鍛、錘上模鍛、胎模鍛、曲柄壓力機(jī)上模鍛等。曲柄壓力機(jī)上模鍛等。應(yīng)用應(yīng)用：模鍛廣泛應(yīng)用于國(guó)防工業(yè)和機(jī)械制造業(yè)國(guó)防工業(yè)和機(jī)械制造業(yè)，按質(zhì)量計(jì)算模鍛件在飛機(jī)上占85%，坦克占70%，汽車占80%，機(jī)車占60

30、%。一、一、定義定義：在模鍛錘上的模鍛在模鍛錘上的模鍛。所用設(shè)備所用設(shè)備工作原理工作原理：與自由鍛相似，區(qū)與自由鍛相似，區(qū)別在于上模是固定在鍛錘上的。別在于上模是固定在鍛錘上的。起重吊鉗起重吊鉗 1.鍛模結(jié)構(gòu)鍛模結(jié)構(gòu) 錘上模鍛用的鍛模鍛模由帶燕尾的上模和下模上模和下模組成，上、下模合在一起在內(nèi)部形成完整的模膛模膛。根據(jù)模膛功用不同，分為模鍛模膛和制坯模膛。根據(jù)模膛功用不同，分為模鍛模膛和制坯模膛。模模 膛膛模鍛模膛模鍛模膛制坯模膛制坯模膛拔長(zhǎng)模膛拔長(zhǎng)模膛終鍛模膛終鍛模膛預(yù)鍛模膛預(yù)鍛模膛滾壓模膛滾壓模膛彎曲模膛彎曲模膛切斷模膛切斷模膛（1）制坯模膛。）制坯模膛。用于將形狀復(fù)雜的模鍛件初步鍛成近似

31、鍛件近似鍛件的模膛。主要包括：拔長(zhǎng)模膛拔長(zhǎng)模膛：減小橫截面積，增加長(zhǎng)度。減小橫截面積，增加長(zhǎng)度。滾壓模膛滾壓模膛：改變各橫截面上坯料分布，滾圓。改變各橫截面上坯料分布，滾圓。彎曲模膛彎曲模膛：改變坯料軸線呈彎曲坯料。改變坯料軸線呈彎曲坯料。切斷模膛切斷模膛：其作用是切斷金屬。其作用是切斷金屬。（2）1）預(yù)鍛模膛）預(yù)鍛模膛作用：作用：2）終鍛模膛）終鍛模膛作用：作用：四周有飛邊槽：四周有飛邊槽： 。沖孔連皮：沖孔連皮：二、胎模鍛二、胎模鍛（opened-die forging）定義定義：是在自由鍛設(shè)備自由鍛設(shè)備上使用簡(jiǎn)單的非固定模具非固定模具（胎模）生產(chǎn)模鍛件的一種工藝方法。特點(diǎn)特點(diǎn)：與自由鍛相

32、比：與自由鍛相比-生產(chǎn)率和鍛件精度較高，粗糙度低，節(jié)約金屬材料。與模鍛相比與模鍛相比-節(jié)約節(jié)約了設(shè)備投資，簡(jiǎn)化了簡(jiǎn)化了模具制造。但生產(chǎn)率和鍛件質(zhì)量質(zhì)量比模鍛低低，勞動(dòng)強(qiáng)度大強(qiáng)度大，安全性差安全性差，模具壽命低壽命低。應(yīng)用應(yīng)用：胎模鍛適用于小型鍛件小型鍛件的中小批量生產(chǎn)。分類分類：按胎模結(jié)構(gòu)胎模結(jié)構(gòu)可分為以下幾類，如圖所示。1）扣模，）扣模，用于平整側(cè)面，生產(chǎn)長(zhǎng)桿，非回轉(zhuǎn)體鍛件長(zhǎng)桿，非回轉(zhuǎn)體鍛件；2）套筒模，）套筒模，用于鐓粗鍛件，生產(chǎn)齒輪，法蘭生產(chǎn)齒輪，法蘭等(見書圖)；3）合模，）合模，用于鍛造比較復(fù)雜的鍛件（見右圖）。舉例舉例三、模鍛工藝規(guī)程的制定三、模鍛工藝規(guī)程的制定錘上模鍛工藝規(guī)程的制

33、定主要包括繪制模鍛件圖、計(jì)算繪制模鍛件圖、計(jì)算坯料尺寸、坯料尺寸、確定模鍛工步、選擇鍛造設(shè)備、確定鍛造溫度范圍等 。1.繪制模鍛件圖繪制模鍛件圖 （1）分模面：）分模面：上下鍛模的分界面上下鍛模的分界面。分模面的選擇應(yīng)按以下原則分模面的選擇應(yīng)按以下原則 ：要保證模鍛件能從模膛中順利取出，并使鍛件形要保證模鍛件能從模膛中順利取出，并使鍛件形狀盡可能與零件形狀相同，一般分模面應(yīng)分模面應(yīng)狀盡可能與零件形狀相同，一般分模面應(yīng)分模面應(yīng)選在模鍛件最大尺寸的截面上。選在模鍛件最大尺寸的截面上。應(yīng)使上、下兩模沿分模面的模腔輪廓一致。應(yīng)使上、下兩模沿分模面的模腔輪廓一致。最好使分模面為一個(gè)平面，并使上下鍛模的最

34、好使分模面為一個(gè)平面，并使上下鍛模的模膛深度基本一致模膛深度基本一致 。選定的分模面應(yīng)使零件上所加的敷料最少。選定的分模面應(yīng)使零件上所加的敷料最少。（2）加工余量和鍛件公差）加工余量和鍛件公差 鍛件公差鍛件公差加工余量加工余量：為了達(dá)到零件尺寸精度及表面粗糙度的要求，鍛件上需切削加工而去除的金屬層需切削加工而去除的金屬層。 模鍛件的加工余量和公差比自由鍛件小得多，模鍛件的加工余量和公差比自由鍛件小得多，其數(shù)值根據(jù)鍛件大小、形狀和精度等級(jí)有所不同，其數(shù)值根據(jù)鍛件大小、形狀和精度等級(jí)有所不同，一般余量為一般余量為1mm-4mm，公差為，公差為+0.3mm- +3mm之之間，用時(shí)可查有關(guān)手冊(cè)。間，用

35、時(shí)可查有關(guān)手冊(cè)。（3）模鍛斜度）模鍛斜度（draft angle）模鍛斜度模鍛斜度：為便于便于從模膛中取出鍛件取出鍛件，模鍛件上平行平行于錘擊方向于錘擊方向的表面必須具有斜度。一般為515。 鍛件的圓角鍛件的圓角：模鍛件上所有兩平面連接的圓弧。鋼的模鍛件外圓角半徑鋼的模鍛件外圓角半徑()一般取一般取1.5mm12mm，內(nèi)圓角，內(nèi)圓角半徑半徑(R)比外圓角半徑大比外圓角半徑大23倍。模膛深度越深，圓角半倍。模膛深度越深，圓角半徑值越大。徑值越大。 2.選擇鍛造設(shè)備選擇鍛造設(shè)備 錘上模鍛的設(shè)備：錘上模鍛的設(shè)備：蒸汽蒸汽-空氣錘、無砧座錘、高速錘空氣錘、無砧座錘、高速錘等。等。 3.確定模鍛工序確定

36、模鍛工序 模鍛工步主要根據(jù)模鍛件的形狀和尺寸模鍛件的形狀和尺寸來確定。模鍛件按形按形狀狀分為兩大類：(1) 長(zhǎng)軸類長(zhǎng)軸類 此類鍛件的長(zhǎng)度明顯大于其此類鍛件的長(zhǎng)度明顯大于其寬度和高度寬度和高度，如臺(tái)階軸、曲軸、臺(tái)階軸、曲軸、連桿、彎曲搖臂連桿、彎曲搖臂等。鍛造時(shí)錘擊方向垂直于鍛件軸線，常選用拔常選用拔長(zhǎng)、滾壓、彎曲、預(yù)鍛和終鍛等長(zhǎng)、滾壓、彎曲、預(yù)鍛和終鍛等工步。工步。(2) 短軸類短軸類 此類鍛件主軸尺寸較短主軸尺寸較短，在分模面上投影為圓形或長(zhǎng)寬尺寸相近，如齒輪、法蘭、十字軸、萬(wàn)向節(jié)叉齒輪、法蘭、十字軸、萬(wàn)向節(jié)叉等。常用鐓粗、預(yù)鍛、終鍛等。常用鐓粗、預(yù)鍛、終鍛等。4.計(jì)算坯料質(zhì)量與尺寸計(jì)算坯料

37、質(zhì)量與尺寸 坯料質(zhì)量包括鍛件、飛邊、連皮、鉗口料頭以及氧化坯料質(zhì)量包括鍛件、飛邊、連皮、鉗口料頭以及氧化皮等的質(zhì)量。皮等的質(zhì)量。通常，氧化皮約占鍛件和飛邊總和質(zhì)量分?jǐn)?shù)的2.5%4%。 5.5.模鍛的后續(xù)工序模鍛的后續(xù)工序 坯料在鍛模內(nèi)制成模鍛件后，須經(jīng)過一系列修整工序后才能保證和提高鍛件質(zhì)量保證和提高鍛件質(zhì)量。切邊和沖孔、校正、熱處切邊和沖孔、校正、熱處理、清理和精壓。理、清理和精壓。四、模鍛件結(jié)構(gòu)工藝性四、模鍛件結(jié)構(gòu)工藝性合理分模是關(guān)鍵合理分模是關(guān)鍵平直對(duì)稱又簡(jiǎn)單平直對(duì)稱又簡(jiǎn)單高筋薄壁是麻煩高筋薄壁是麻煩鍛模斜度要考慮鍛模斜度要考慮截面相差過大截面相差過大過扁、過薄過扁、過薄多孔深孔要回避多

38、孔深孔要回避這這4個(gè)小個(gè)小孔不能孔不能鍛！鍛！鍛焊組合巧用勁鍛焊組合巧用勁第四節(jié)第四節(jié) 板料沖壓板料沖壓（sheet metal stamping）定義定義：利用沖模在壓力機(jī)壓力機(jī)上使板料分離或變形分離或變形，從而獲得沖壓件的加工方法 。常用材料常用材料板料沖壓板料沖壓冷沖壓：冷沖壓：板料厚度小于6mm熱沖壓：熱沖壓：板料厚度超過810mm分類：分類：沖床：沖床：進(jìn)行沖壓加工的主要設(shè)備剪床：剪床：完成剪切工序，為沖壓生產(chǎn)準(zhǔn)備原料設(shè)備設(shè)備 沖壓工藝廣泛應(yīng)用于汽車、飛機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車、飛機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、儀表電器、輕工和日用品儀表電器、輕工和日用品等工業(yè)部門。剪床剪床沖床沖床一、沖壓工藝一、沖壓工藝

39、（stamping process）沖壓基本工序可分為沖壓基本工序可分為分離工序和變形工序分離工序和變形工序兩大類。兩大類。1. 分離工序分離工序（shearing process）定義定義：是使板料的一部分與另一部分分離的加工工序。是使板料的一部分與另一部分分離的加工工序。落料落料（blank）：被分離部分為被分離部分為成品成品，而周邊是，而周邊是廢料廢料； 沖孔沖孔（punch）：被分離部分為被分離部分為廢料廢料，而周邊是，而周邊是成品成品;沖孔和落料又統(tǒng)稱為沖孔和落料又統(tǒng)稱為沖裁沖裁。剪切剪切（shear）：使板料按使板料按不封閉輪廓線分離的工序；不封閉輪廓線分離的工序；主要包括以下幾方

40、面：主要包括以下幾方面：落料落料沖孔沖孔2. 變形工藝變形工藝（texturing process）定義定義：使板料的一部分相對(duì)于另一部分產(chǎn)生位移而不破壞使板料的一部分相對(duì)于另一部分產(chǎn)生位移而不破壞的加工方法。的加工方法。（1）拉伸）拉伸（tensile）：是利用拉深模使板料變成開口空心件的沖壓工序?？梢灾谱魍残巍㈦A梯形、盒形、球形、筒形、階梯形、盒形、球形、錐形的薄壁零件錐形的薄壁零件。主要包括：主要包括：1）拉裂）拉裂（pull crack）防止防止“拉裂拉裂”的措施的措施：正確選擇拉伸系數(shù)和合理設(shè)計(jì)正確選擇拉伸系數(shù)和合理設(shè)計(jì)拉深模工作零件。拉深模工作零件。拉深過程中，拉深件拉深過程中，拉深件最危險(xiǎn)的部位最危險(xiǎn)的部位是直壁與底部的過渡圓是直壁與底部的過渡圓角處，當(dāng)拉應(yīng)力超過材料的屈服點(diǎn)時(shí)，此處將被拉裂。角處，當(dāng)拉應(yīng)力超過材料的屈服點(diǎn)時(shí)，此處將被拉裂。拉深中常見的廢品及其防止措施：拉深中常見的廢品及其防止措施：2）起皺）起皺（wrinkle）。拉