鍛壓工藝基礎(chǔ)_工程材料講稿

1、第第11章章 鍛壓工藝基礎(chǔ)鍛壓工藝基礎(chǔ)本章內(nèi)容本章內(nèi)容 壓力加工理論基礎(chǔ) 鍛造及其工藝基礎(chǔ) 沖壓及其工藝基礎(chǔ) 現(xiàn)代壓力加工技術(shù)與發(fā)展動(dòng)向壓力加工概念壓力加工概念 特點(diǎn)特點(diǎn) 種類種類金屬塑性變形實(shí)質(zhì)金屬塑性變形實(shí)質(zhì)塑性變形對組織和塑性變形對組織和性能影響性能影響壓力加工理壓力加工理論基礎(chǔ)論基礎(chǔ)1.1 壓力加工的定義壓力加工的定義 壓力加工是使金屬材料在外力作用下產(chǎn)壓力加工是使金屬材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形，（永久變形）以獲得所需生塑性變形，（永久變形）以獲得所需形狀、尺寸及機(jī)械性能的毛坯或零件的形狀、尺寸及機(jī)械性能的毛坯或零件的一種加工工藝；一種加工工藝； 包括鍛造和沖壓；包括鍛造和沖壓； 只

2、適合塑性好的金屬材料如中、低碳鋼；只適合塑性好的金屬材料如中、低碳鋼；大多數(shù)有色金屬及其合金。大多數(shù)有色金屬及其合金。 又稱為又稱為金屬塑性成形金屬塑性成形。金屬坯料外力塑性變形產(chǎn)生改變形狀改變尺寸改善性能達(dá)到毛坯零件得到壓力加工壓力加工的定義的定義（1 1）特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： a a）與鑄造相比：力學(xué)性能高，內(nèi)部缺陷被壓合， 晶粒顯著細(xì)化。 ) )與切削加工比：材料的利用率和生產(chǎn)率高。 缺點(diǎn)： a)a) 形狀不能太復(fù)雜雜 b)b) 坯料塑性要好（2 2）應(yīng)用 汽車、拖拉機(jī)、宇航、軍工、電器、橋梁、建筑等1.21.2、壓力壓力加工的特點(diǎn)及應(yīng)用加工的特點(diǎn)及應(yīng)用1.31.3、壓力加工壓力加工方式方式 （

3、1 1）軋制）軋制主要有：軋制、擠壓、拉拔、鍛造、沖壓主要有：軋制、擠壓、拉拔、鍛造、沖壓（2 2）擠壓）擠壓 使金屬坯料從使金屬坯料從擠壓?？讛D出而成擠壓?？讛D出而成形為各種型材、管形為各種型材、管材、零件等。材、零件等。 擠壓的方法：擠壓的方法：正擠壓、反擠壓、正擠壓、反擠壓、復(fù)合擠壓、徑向擠復(fù)合擠壓、徑向擠壓壓（3 3）鍛造）鍛造 將金屬坯料置于上下將金屬坯料置于上下砧或鍛模內(nèi)，用沖擊力或砧或鍛模內(nèi)，用沖擊力或壓力使金屬成形為各種型壓力使金屬成形為各種型材和鍛件等材和鍛件等 鍛造的種類有：鍛造的種類有： 自由鍛、模鍛、胎模自由鍛、模鍛、胎模鍛鍛 （4 4）沖壓）沖壓 利用沖模將金屬板料切

4、離或變形為各種沖壓件。利用沖模將金屬板料切離或變形為各種沖壓件。 （5 5）拉拔）拉拔 將金屬坯料從拉模的?？字欣龆尚螢楦鞣N線將金屬坯料從拉模的?？字欣龆尚螢楦鞣N線材、薄壁管材、特殊截面型材等材、薄壁管材、特殊截面型材等二二 金屬塑性變形金屬塑性變形 塑性變形的實(shí)質(zhì) 冷變形和熱變形 金屬的可鍛性及影響因素金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)金屬塑性變形的實(shí)質(zhì) 金屬在外力作用下，其內(nèi)部必將產(chǎn)生應(yīng)力。此應(yīng)力迫使原子離開金屬在外力作用下，其內(nèi)部必將產(chǎn)生應(yīng)力。此應(yīng)力迫使原子離開原來的平衡位置，從而改變了原子間的距離，使金屬發(fā)生變形，并原來的平衡位置，從而改變了原子間的距離，使金屬發(fā)生變形，并引起原子位能的增高。

5、引起原子位能的增高。 金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)金屬塑性變形的實(shí)質(zhì) 是晶體內(nèi)部產(chǎn)生是晶體內(nèi)部產(chǎn)生滑移滑移處于高位能的原子具有返回到原來低位能平衡位置的傾向，當(dāng)處于高位能的原子具有返回到原來低位能平衡位置的傾向，當(dāng)外力停止作用后，應(yīng)力消失，變形也隨之消失，金屬的這種變形稱外力停止作用后，應(yīng)力消失，變形也隨之消失，金屬的這種變形稱為為彈性變形彈性變形。 當(dāng)外力增大到使金屬的內(nèi)應(yīng)力超過該金屬的屈服點(diǎn)之后，即使當(dāng)外力增大到使金屬的內(nèi)應(yīng)力超過該金屬的屈服點(diǎn)之后，即使外力停止作用，金屬的變形并不消失這種變形稱為外力停止作用，金屬的變形并不消失這種變形稱為塑性變形塑性變形。 單晶體的塑性變形單晶體的塑性變形 塑性變

6、形方式有兩種：塑性變形方式有兩種：滑移滑移和和孿晶。孿晶。其滑移變形如圖其滑移變形如圖3 31 1所示。在切向應(yīng)力作用下，晶體的一部分與另一部分所示。在切向應(yīng)力作用下，晶體的一部分與另一部分沿著一定的晶面產(chǎn)生相對滑移（該面稱沿著一定的晶面產(chǎn)生相對滑移（該面稱滑移面滑移面），從而造），從而造成晶體的塑性變形。當(dāng)外力繼續(xù)作用或增大時(shí)，晶體還將成晶體的塑性變形。當(dāng)外力繼續(xù)作用或增大時(shí)，晶體還將在另外的滑移面上發(fā)生滑移，使變形繼續(xù)進(jìn)行，因而得到在另外的滑移面上發(fā)生滑移，使變形繼續(xù)進(jìn)行，因而得到一定的一定的變形量變形量。 要實(shí)現(xiàn)整體滑移所需的外力要比實(shí)際測得的數(shù)據(jù)大幾千倍，要實(shí)現(xiàn)整體滑移所需的外力要比實(shí)

7、際測得的數(shù)據(jù)大幾千倍，近代物理學(xué)證明，實(shí)際晶體內(nèi)部存在大量缺陷。其中，近代物理學(xué)證明，實(shí)際晶體內(nèi)部存在大量缺陷。其中，以以位錯(cuò)位錯(cuò)( (圖圖3-2a)3-2a)對金屬塑性變形的影響最為明顯。由于位錯(cuò)對金屬塑性變形的影響最為明顯。由于位錯(cuò)的存在，部分原子處于的存在，部分原子處于不穩(wěn)定狀態(tài)不穩(wěn)定狀態(tài)。在比理論值低得多的。在比理論值低得多的切切應(yīng)力應(yīng)力作用下，處于高能位的原子很容易從一個(gè)相對平衡的位作用下，處于高能位的原子很容易從一個(gè)相對平衡的位置上移動(dòng)到另一個(gè)位置上置上移動(dòng)到另一個(gè)位置上( (圖圖3-2b)3-2b)，形成，形成位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。位錯(cuò)運(yùn)。位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，就實(shí)現(xiàn)了整個(gè)晶體的動(dòng)的結(jié)果，

8、就實(shí)現(xiàn)了整個(gè)晶體的塑性變形塑性變形( (圖圖3-2c)3-2c)。 總結(jié)：滑移的實(shí)質(zhì) 滑移的過程就是位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的過程，并非剛性整體運(yùn)動(dòng)，所以實(shí)際需要的剪切應(yīng)力遠(yuǎn)小于理論剪切應(yīng)力。 理論上，整體剛性滑移理論上，整體剛性滑移滑移困難滑移困難 實(shí)際上，位錯(cuò)移動(dòng)實(shí)際上，位錯(cuò)移動(dòng)滑移容易滑移容易孿生孿生 晶體在外力作用下，一部分沿著一定晶面晶體在外力作用下，一部分沿著一定晶面（孿生面）產(chǎn)生一定角度的切變。（孿生面）產(chǎn)生一定角度的切變。 當(dāng)滑移困難時(shí)當(dāng)滑移困難時(shí)( (位錯(cuò)塞積），出現(xiàn)孿生變形位錯(cuò)塞積），出現(xiàn)孿生變形 塑性變形過程：滑移塑性變形過程：滑移 孿生孿生滑移滑移孿生孿生.多晶體的塑性變形多晶體的塑性

9、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。 1 1、多晶體的特征：、多晶體的特征： a a）晶體形狀和大小不等）晶體形狀和大小不等 b b）相鄰晶粒的位向不同）相鄰晶粒的位向不同 c c）多晶體內(nèi)存在大量晶界）多晶體內(nèi)存在大量晶界 2 2、實(shí)際塑性變形：、實(shí)際塑性變形： a a）各個(gè)晶粒內(nèi)部滑移和孿生的總和，構(gòu)）各個(gè)晶粒內(nèi)部滑移和孿生的總和，構(gòu)成整體塑性變形。成整體塑性變形。 b b）各個(gè)晶粒間的變形，是產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和）各個(gè)晶粒間的變形，是產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和開裂的原因。開裂的原因。 變形有先有后變形有先有后 各晶粒相對于外力軸的取向不同，位向有利的晶粒先變形，且不同晶粒

10、變形量也不同。一般變形度達(dá)到20%，幾乎所有晶粒都可參加變形。 各個(gè)晶粒的變形必須協(xié)調(diào)各個(gè)晶粒的變形必須協(xié)調(diào) 晶粒不能自由地、均勻地滑移，它要受到相鄰晶粒的牽制，故晶粒之間要互相配合、協(xié)調(diào)。如果協(xié)調(diào)不好，將會(huì)導(dǎo)致塑性下降（晶界處開裂）。理論分析指出，要能協(xié)調(diào)變形，每個(gè)晶粒至少能在5個(gè)獨(dú)立的滑移系上進(jìn)行滑移。這樣，多晶體變形就比單晶體更復(fù)雜，應(yīng)變硬化率也大得多。 變形不均勻?qū)е聝?nèi)應(yīng)力不均勻變形不均勻?qū)е聝?nèi)應(yīng)力不均勻 1、加工硬化（冷變形強(qiáng)化）、加工硬化（冷變形強(qiáng)化） 金屬經(jīng)過塑性變形后，強(qiáng)度和硬度上金屬經(jīng)過塑性變形后，強(qiáng)度和硬度上升，而塑性和韌性下降的現(xiàn)象。升，而塑性和韌性下降的現(xiàn)象。 原因：原

11、因： 隨著變形量的增加，位錯(cuò)密度增加，并隨著變形量的增加，位錯(cuò)密度增加，并發(fā)生一系列的交互作用，使得位錯(cuò)受阻；發(fā)生一系列的交互作用，使得位錯(cuò)受阻； 同時(shí)金屬變形程度越大，位錯(cuò)密度越大，位同時(shí)金屬變形程度越大，位錯(cuò)密度越大，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力越大。塑性變形的抗力越大，錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力越大。塑性變形的抗力越大，則其強(qiáng)度硬度升高，塑性韌性下降。則其強(qiáng)度硬度升高，塑性韌性下降。金屬變形過程中的組織與性能金屬變形過程中的組織與性能 除力學(xué)性能外，金屬的某些物理、化學(xué)性除力學(xué)性能外，金屬的某些物理、化學(xué)性能在冷加工塑性變形以后也會(huì)發(fā)生變化。能在冷加工塑性變形以后也會(huì)發(fā)生變化。例如，金屬的電阻增加，導(dǎo)磁性和耐蝕性例

12、如，金屬的電阻增加，導(dǎo)磁性和耐蝕性降低等。降低等。 金屬的加工硬化在生產(chǎn)中是強(qiáng)化金屬的重金屬的加工硬化在生產(chǎn)中是強(qiáng)化金屬的重要手段。特別是熱處理無法強(qiáng)化的金屬材要手段。特別是熱處理無法強(qiáng)化的金屬材料，如純金屬、多數(shù)鋼合金和鎳鉻不銹鋼料，如純金屬、多數(shù)鋼合金和鎳鉻不銹鋼等。等。 冷加工塑性變形使金屬性能發(fā)生變化，塑冷加工塑性變形使金屬性能發(fā)生變化，塑性變形使金屬的晶粒沿著變形方向伸長，性變形使金屬的晶粒沿著變形方向伸長，晶粒伸長成纖維狀的原因晶粒伸長成纖維狀的原因 纖維組織使金屬的力學(xué)性能具有明顯的方纖維組織使金屬的力學(xué)性能具有明顯的方向性，即造成各向異性。向性，即造成各向異性。 冷加工塑性變形

13、除使金屬晶粒形狀發(fā)生變冷加工塑性變形除使金屬晶粒形狀發(fā)生變化外，還會(huì)使晶粒內(nèi)部的亞晶粒細(xì)化，位化外，還會(huì)使晶粒內(nèi)部的亞晶粒細(xì)化，位錯(cuò)、空位等缺陷增加，晶格略變嚴(yán)重，從錯(cuò)、空位等缺陷增加，晶格略變嚴(yán)重，從而使滑移的阻力增大，造成加工硬化。而使滑移的阻力增大，造成加工硬化。冷變形金屬在加熱時(shí)的組織和性能變冷變形金屬在加熱時(shí)的組織和性能變化化顯微組織變化顯微組織變化 隨加熱溫度的提高隨加熱溫度的提高, ,冷變形金屬發(fā)生變化為：冷變形金屬發(fā)生變化為：回復(fù)、再結(jié)晶、晶粒長大?；貜?fù)、再結(jié)晶、晶粒長大。 回復(fù)（回復(fù)（recoveryrecovery） 6%E7%B2%92%E9%95%BF%E5%A4%A7

14、.htmgrain growthgrowth） t1 t1t2 t2 回復(fù)階段回復(fù)階段, ,保持原來形狀保持原來形狀( (纖維狀纖維狀) ) t2 t2t3 t3 再結(jié)晶階段再結(jié)晶階段, ,變形晶粒轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S晶粒變形晶粒轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S晶粒 t3t3t4 t4 晶粒長大階段晶粒長大階段, ,晶粒尺寸發(fā)生變化晶粒尺寸發(fā)生變化加熱時(shí)冷變形金屬顯微組織發(fā)生變化加熱時(shí)冷變形金屬顯微組織發(fā)生變化 退火時(shí)，由于溫度升高原子的能動(dòng)性增加，即原子的擴(kuò)散能退火時(shí)，由于溫度升高原子的能動(dòng)性增加，即原子的擴(kuò)散能力提高，回復(fù)階段只是消除了由于冷加工應(yīng)變能產(chǎn)生的殘余內(nèi)應(yīng)力提高，回復(fù)階段只是消除了由于冷加工應(yīng)變能產(chǎn)生的殘余內(nèi)應(yīng)

15、力，大部分應(yīng)變能仍然存在，變形的晶粒仍未恢復(fù)原狀。力，大部分應(yīng)變能仍然存在，變形的晶粒仍未恢復(fù)原狀。 隨著保溫時(shí)間的加長或溫度的升高，新的晶粒核心便開始形隨著保溫時(shí)間的加長或溫度的升高，新的晶粒核心便開始形成并長大成小的等軸晶粒，再結(jié)晶部分愈來愈多，直到原來的晶成并長大成小的等軸晶粒，再結(jié)晶部分愈來愈多，直到原來的晶粒全部被新的小晶粒所代替。粒全部被新的小晶粒所代替。 進(jìn)一步保溫或升溫，新晶粒尺寸開始增大進(jìn)一步保溫或升溫，新晶粒尺寸開始增大 2、回復(fù)、回復(fù) 隨著溫度的上升，原子熱運(yùn)動(dòng)加劇，晶格扭隨著溫度的上升，原子熱運(yùn)動(dòng)加劇，晶格扭曲被消除，內(nèi)應(yīng)力明顯下降的現(xiàn)象稱為回復(fù)。曲被消除，內(nèi)應(yīng)力明顯下

16、降的現(xiàn)象稱為回復(fù)。 回復(fù)的結(jié)果：回復(fù)的結(jié)果： a）晶格扭曲消除）晶格扭曲消除 b）內(nèi)應(yīng)力明顯下降）內(nèi)應(yīng)力明顯下降 T回回=（0.25-0.3）T熔熔 （K） 回復(fù)只能部分消除加工硬化回復(fù)只能部分消除加工硬化 3、再結(jié)晶、再結(jié)晶 溫度上升到一定溫度時(shí)，開始以某些溫度上升到一定溫度時(shí)，開始以某些碎晶或雜質(zhì)為核心生長成新的晶粒，加工碎晶或雜質(zhì)為核心生長成新的晶粒，加工硬化完全消除，這個(gè)過程稱為再結(jié)晶。硬化完全消除，這個(gè)過程稱為再結(jié)晶。 （1）再結(jié)晶的結(jié)果）再結(jié)晶的結(jié)果 a）原子熱振動(dòng)加?。┰訜嵴駝?dòng)加劇 b）以某些質(zhì)點(diǎn)為核心重結(jié)晶）以某些質(zhì)點(diǎn)為核心重結(jié)晶 c）加工硬化全部消除）加工硬化全部消除 （2

17、）再結(jié)晶溫度）再結(jié)晶溫度 金屬經(jīng)大量塑性變形后開始再結(jié)晶的金屬經(jīng)大量塑性變形后開始再結(jié)晶的最低溫度。最低溫度。 T再再=（0.4-0.5）T熔熔 （K）金屬的回復(fù)和再結(jié)晶示意圖金屬的回復(fù)和再結(jié)晶示意圖（a a）黃銅冷加工變形量達(dá)到）黃銅冷加工變形量達(dá)到 b b）經(jīng)）經(jīng)580580C C保溫保溫3 3秒后的組織秒后的組織C CW W3838后的組織后的組織 （a a）是黃銅冷加工變形量達(dá)到）是黃銅冷加工變形量達(dá)到CWCW3838后的組織，可見后的組織，可見粗大晶粒內(nèi)的滑移線。經(jīng)過粗大晶粒內(nèi)的滑移線。經(jīng)過580580C C保溫保溫3 3秒后，試樣上開始秒后，試樣上開始出現(xiàn)白色小的顆粒（圖出現(xiàn)白色小

18、的顆粒（圖b b），即再結(jié)晶出的新的晶粒。），即再結(jié)晶出的新的晶粒。（c c）580580C C保溫保溫4 4秒后的金相組織顯示有更多新的晶粒出現(xiàn)秒后的金相組織顯示有更多新的晶粒出現(xiàn)（d d）580580C C保溫保溫8 8秒后的金相組織粗大的帶有滑移線的晶粒秒后的金相組織粗大的帶有滑移線的晶粒已完全被細(xì)小的新晶粒所取代，即完成了再結(jié)晶。已完全被細(xì)小的新晶粒所取代，即完成了再結(jié)晶。（e e）580580C C保溫保溫1515分后的金相組織分后的金相組織: :晶粒已有所長大晶粒已有所長大 （f f）700700C C保溫保溫1010分后晶粒長大的的金相組織分后晶粒長大的的金相組織: :晶粒長大晶

19、粒長大（3 3）影響再結(jié)晶后晶粒大小的因素：）影響再結(jié)晶后晶粒大小的因素： a a）變形程度）變形程度 變形程度很小時(shí)不發(fā)生再結(jié)晶。變形程度很小時(shí)不發(fā)生再結(jié)晶。 變形程度在變形程度在2-8%2-8%時(shí)時(shí), ,晶粒特別粗大晶粒特別粗大臨臨界變形程度。界變形程度。 當(dāng)變形程度大于臨界變形程度，隨變形程當(dāng)變形程度大于臨界變形程度，隨變形程度增加，晶粒顯著細(xì)化。度增加，晶粒顯著細(xì)化。 b b）再結(jié)晶后狀態(tài)）再結(jié)晶后狀態(tài) 金屬在高溫下停留，晶粒長大，力學(xué)性能金屬在高溫下停留，晶粒長大，力學(xué)性能變差。變差。 變形后的金屬在加熱時(shí)組織和性能的變化變形后的金屬在加熱時(shí)組織和性能的變化1內(nèi)應(yīng)力曲線內(nèi)應(yīng)力曲線2晶

20、粒度曲線晶粒度曲線3強(qiáng)度曲線（變形抗力）強(qiáng)度曲線（變形抗力）4延伸率曲線延伸率曲線一 回復(fù)與再結(jié)晶 回復(fù)：冷變形金屬在低溫加熱時(shí)，其顯微組織無可見變化，但其物理、力學(xué)性能卻部分恢復(fù)到冷變形以前的過程。 再結(jié)晶：冷變形金屬被加熱到適當(dāng)溫度時(shí)，在變形組織內(nèi)部新的無畸變的等軸晶粒逐漸取代變形晶粒，而使形變強(qiáng)化效應(yīng)完全消除的過程。 回復(fù) 再結(jié)晶 晶粒長大顯微組織變化（示意圖） 回復(fù)階段：顯微組織仍為纖維狀，無可見變化； 再結(jié)晶階段：變形晶粒通過形核長大，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌臒o畸變的等軸晶粒。 晶粒長大階段：晶界移動(dòng)、晶粒粗化，達(dá)到相對穩(wěn)定的形狀和尺寸。 回復(fù) 再結(jié)晶 晶粒長大纖維組織纖維組織 鑄錠在壓力加工

21、中產(chǎn)生塑性變形時(shí)，基體金屬鑄錠在壓力加工中產(chǎn)生塑性變形時(shí)，基體金屬的晶粒形狀和沿晶界分布的雜質(zhì)形狀都發(fā)生了變形，的晶粒形狀和沿晶界分布的雜質(zhì)形狀都發(fā)生了變形，它們將沿著變形方向被拉長，呈纖維形狀。這種結(jié)它們將沿著變形方向被拉長，呈纖維形狀。這種結(jié)構(gòu)叫構(gòu)叫纖維組織。纖維組織。 性能特點(diǎn)：性能特點(diǎn)：具有各向異性具有各向異性 a）縱向（平行纖維方向），韌、塑性增加）縱向（平行纖維方向），韌、塑性增加 b）橫向（垂直于纖維方向），韌、塑性降低）橫向（垂直于纖維方向），韌、塑性降低但抗剪切能力顯著增強(qiáng)但抗剪切能力顯著增強(qiáng)纖維組織纖維組織合理分布合理分布 （1）零件最大拉應(yīng)）零件最大拉應(yīng)力方向應(yīng)與鍛造流線

22、平力方向應(yīng)與鍛造流線平行行 （2）零件最大剪切）零件最大剪切應(yīng)力方向應(yīng)與鍛造流線應(yīng)力方向應(yīng)與鍛造流線垂直垂直 （3）零件外形輪廓）零件外形輪廓應(yīng)與鍛造纖維的分布相應(yīng)與鍛造纖維的分布相符合而不被切斷。符合而不被切斷。 1 1、冷變形：變形溫度低于再結(jié)晶溫度、冷變形：變形溫度低于再結(jié)晶溫度 （1 1）生產(chǎn)方法：冷沖壓、冷擠壓、冷軋、冷拔等）生產(chǎn)方法：冷沖壓、冷擠壓、冷軋、冷拔等 （2 2）特點(diǎn)）特點(diǎn) a a）位錯(cuò)密度上升）位錯(cuò)密度上升顯著加工硬化顯著加工硬化 b b）尺寸精度高、表面質(zhì)量好）尺寸精度高、表面質(zhì)量好冷變形和熱變形冷變形和熱變形 2 2、熱變形：、熱變形： 變形溫度高于再結(jié)晶溫度變形溫

23、度高于再結(jié)晶溫度 （1 1）生產(chǎn)方式：熱鍛、熱軋、熱擠壓）生產(chǎn)方式：熱鍛、熱軋、熱擠壓 （2 2）熱變形后的組織特征）熱變形后的組織特征 a a）加工硬化和再結(jié)晶同時(shí)發(fā)生）加工硬化和再結(jié)晶同時(shí)發(fā)生 b b）冶金缺陷得到改善或消除）冶金缺陷得到改善或消除 c c）最終得到細(xì)小的等軸晶）最終得到細(xì)小的等軸晶 d d）組織致密，力學(xué)性能顯著提高）組織致密，力學(xué)性能顯著提高 冷變形再結(jié)晶溫度以下的變形 由于有加工硬化的存在，故冷變形可提高工件的強(qiáng)度和硬度，但冷變形不能太大，否則易開裂； 由于沒有氧化及溫差小，故可獲得較高的精度和表面質(zhì)量； 熱變形再結(jié)晶溫度以上的變形 熱變形能以較小的功達(dá)到較大的變形，

24、故省力； 無加工硬化存在； 晶粒細(xì)化，故能獲得較高機(jī)械性能的再結(jié)晶組織； 應(yīng)用廣泛；常用于重要的零件。鍛造加工理論基礎(chǔ)鍛造加工理論基礎(chǔ)常用鍛造方法常用鍛造方法鍛造及其工鍛造及其工藝基礎(chǔ)藝基礎(chǔ)鍛造加工鍛造加工理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)坯料轉(zhuǎn)化為鍛件的條件坯料轉(zhuǎn)化為鍛件的條件外力外力(外部條件外部條件)塑性塑性(內(nèi)部條件內(nèi)部條件) 在熱變形過程中，材料中夾雜物及其他非基體物質(zhì)，沿塑性變形方向形成流線組織稱纖維（流線）組織。一、金屬纖維組織及鍛造比一、金屬纖維組織及鍛造比 一、金屬纖維組織及鍛造比一、金屬纖維組織及鍛造比 纖維組織明顯程度和鍛造比有關(guān)。纖維組織明顯程度和鍛造比有關(guān)。 Y=F0/F1，通常，通常

25、Y=25 Y鍛造比鍛造比; F0拔長前橫截面積拔長前橫截面積; F拔長后橫截面積拔長后橫截面積. Y一般一般25. Y5力學(xué)性能不再提高。力學(xué)性能不再提高。 纖維組織纖維組織 用熱處理和其他方法均無法消除和改變。用熱處理和其他方法均無法消除和改變。 使用時(shí)，零件最大工作正應(yīng)力與纖維方向一致，切使用時(shí)，零件最大工作正應(yīng)力與纖維方向一致，切應(yīng)力與纖維方向垂直。且盡可能纖維方向沿零件輪應(yīng)力與纖維方向垂直。且盡可能纖維方向沿零件輪廓而不被切斷最為理想，鍛造得法，往往能達(dá)理想廓而不被切斷最為理想，鍛造得法，往往能達(dá)理想狀態(tài)。圖狀態(tài)。圖111.鍛造加工理論基礎(chǔ)鍛造加工理論基礎(chǔ) 可鍛性可鍛性常用金屬材料經(jīng)受

26、塑性變形加工常用金屬材料經(jīng)受塑性變形加工的難易程度。可鍛性的優(yōu)劣是以金屬的的難易程度?？慑懶缘膬?yōu)劣是以金屬的塑性塑性和和變變形抗力形抗力來衡量的。來衡量的。 塑性塑性是指金屬材料在外力作用下產(chǎn)生永久變是指金屬材料在外力作用下產(chǎn)生永久變形，而不破壞其完整性的能力。形，而不破壞其完整性的能力。 變形抗力變形抗力是指金屬對變形的抵抗力。是指金屬對變形的抵抗力。 金屬的可鍛性取決于金屬的可鍛性取決于材料的本質(zhì)材料的本質(zhì)(內(nèi)因內(nèi)因)和和塑性塑性成形的條件成形的條件(外因外因)。二、金屬鍛造性能二、金屬鍛造性能 金屬塑性大，變形抗力小，鍛造容易即鍛造金屬塑性大，變形抗力小，鍛造容易即鍛造性能好。性能好。

27、影響鍛造性能因素影響鍛造性能因素 1.金屬本質(zhì)金屬本質(zhì) a.金屬元素和化學(xué)成分金屬元素和化學(xué)成分。 純金屬好鍛造，合金鍛造要困難純金屬好鍛造，合金鍛造要困難些；當(dāng)合金元素含量越多，成分越復(fù)雜越難鍛造。些；當(dāng)合金元素含量越多，成分越復(fù)雜越難鍛造。 b.組織結(jié)構(gòu)組織結(jié)構(gòu) 固溶體有良好的鍛造性能固溶體有良好的鍛造性能 單相狀態(tài)金屬比多相狀態(tài)金屬好鍛造，合金中化合物越多越難鍛單相狀態(tài)金屬比多相狀態(tài)金屬好鍛造，合金中化合物越多越難鍛造造 細(xì)晶粒組織比粗晶粒組織好鍛造。細(xì)晶粒組織比粗晶粒組織好鍛造。2 2、變形條件、變形條件變形溫度： T溫越高，材料的可鍛性越好。始鍛溫度：金屬開始鍛造的溫度終鍛溫度：金屬

28、停止鍛造的溫度注注 意意金屬的加熱應(yīng)控制在一定的溫度范圍內(nèi)，避免產(chǎn)生“過熱”、“過燒”缺陷。（3 3）變形速度的影響）變形速度的影響 一方面由于變形速度的增大，一方面由于變形速度的增大，回復(fù)和再結(jié)晶不能及時(shí)克服加工回復(fù)和再結(jié)晶不能及時(shí)克服加工硬化現(xiàn)象，金屬則表現(xiàn)出塑性下硬化現(xiàn)象，金屬則表現(xiàn)出塑性下降、變形抗力增大，可鍛性變壞降、變形抗力增大，可鍛性變壞。 另一方面，金屬在變形過程中，另一方面，金屬在變形過程中，消耗于塑性變形的能量有一部分消耗于塑性變形的能量有一部分轉(zhuǎn)化為熱能，使金屬溫度升高轉(zhuǎn)化為熱能，使金屬溫度升高( (稱稱為熱效應(yīng)現(xiàn)象為熱效應(yīng)現(xiàn)象) )。變形速度越大，。變形速度越大，熱效應(yīng)

29、現(xiàn)象越明顯，使金屬的塑熱效應(yīng)現(xiàn)象越明顯，使金屬的塑性提高、變形抗力下降性提高、變形抗力下降( (圖中圖中a a點(diǎn)點(diǎn)以后以后) )，可鍛性變好。，可鍛性變好。（4 4）應(yīng)力狀態(tài)的影響）應(yīng)力狀態(tài)的影響 擠壓時(shí)為三向受壓狀態(tài)。擠壓時(shí)為三向受壓狀態(tài)。 拉拔時(shí)為兩向受壓一向受拉的狀態(tài)。拉拔時(shí)為兩向受壓一向受拉的狀態(tài)。 壓應(yīng)力的數(shù)量愈多，則其塑性愈好，變形抗力增壓應(yīng)力的數(shù)量愈多，則其塑性愈好，變形抗力增大；拉應(yīng)力的數(shù)量愈多，則其塑性愈差。大；拉應(yīng)力的數(shù)量愈多，則其塑性愈差。 主應(yīng)力狀態(tài)中的壓應(yīng)力個(gè)數(shù)越多，數(shù)值越大，金屬的塑性越好；反之拉應(yīng)力個(gè)數(shù)越多，數(shù)值越大，其塑性越低。 原因是：壓應(yīng)力阻止或減小晶間變形

30、；有利于抑制或消除晶體中由于塑性變形引起的各種微觀破壞；能抵消由于不均勻變形所引起的附加應(yīng)力。 三、金屬變形規(guī)律三、金屬變形規(guī)律 1、體積不變定律、體積不變定律 金屬在鍛造前后體積不變。金屬在鍛造前后體積不變。 2、最小阻力定律、最小阻力定律金屬變形時(shí)，首先金屬變形時(shí)，首先向阻力最小的方向流動(dòng)。向阻力最小的方向流動(dòng)。 （金屬內(nèi)某一質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)阻力最小方向是（金屬內(nèi)某一質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)阻力最小方向是過該點(diǎn)向變形部分周邊所作法線方向）過該點(diǎn)向變形部分周邊所作法線方向） 圖圖115.三、金屬的變形規(guī)律三、金屬的變形規(guī)律1. 1. 體積不變定律體積不變定律2. 2. 最小阻力定律最小阻力定律常用鍛造方法常用鍛造方

31、法 鍛造簡介 自由鍛 模鍛鍛造工藝簡介鍛造工藝簡介 鍛造工藝特點(diǎn)鍛造工藝特點(diǎn)： 鍛件的力學(xué)性能好，但形狀簡單，內(nèi)腔不鍛件的力學(xué)性能好，但形狀簡單，內(nèi)腔不能太復(fù)雜；加工余量大，材料利用率低。能太復(fù)雜；加工余量大，材料利用率低。 應(yīng)用應(yīng)用： 制造齒輪、傳動(dòng)軸、曲軸、連桿等傳動(dòng)件制造齒輪、傳動(dòng)軸、曲軸、連桿等傳動(dòng)件和要求力學(xué)性能高的重要件。和要求力學(xué)性能高的重要件。 根據(jù)坯料成形方法的不同，分為：根據(jù)坯料成形方法的不同，分為： 自由鍛、模鍛、胎模鍛自由鍛、模鍛、胎模鍛 常用鍛造方法常用鍛造方法一、自由鍛造一、自由鍛造鍛錘壓力機(jī)空氣錘蒸汽空氣錘水壓機(jī)油壓機(jī)65750Kg630Kg5T落下部分總重量 =

32、 活塞+錘頭+錘桿滑塊運(yùn)動(dòng)到下始點(diǎn)時(shí)所產(chǎn)生的最大壓力鍛錘噸位 =壓力機(jī)噸位 =用簡單的通用性工具，或在鍛造設(shè)備的上、下砧之間直接使坯料變形而獲得鍛件的方法，分為手工鍛和機(jī)器鍛。自由鍛自由鍛1. 1.自由鍛工序自由鍛工序(1) 基本工序 完成鍛件基本變形和成形的工序。3. 3. 沖孔沖孔4. 4. 彎曲彎曲5. 5. 扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)6. 6. 錯(cuò)移錯(cuò)移1. 1. 礅粗礅粗2. 2. 拔長拔長(2) 輔助工序 進(jìn)入基本工序前的預(yù)先變形工序。鋼錠倒棱、階梯軸分段壓痕鋼錠倒棱、階梯軸分段壓痕(3) 修整工序 用來精整鍛件尺寸和形狀使其達(dá)到鍛 件圖的要求的工序。滾圓、端面平整、鍛斜的校正等滾圓、端面平整、鍛斜

33、的校正等 2、自由鍛的方法、自由鍛的方法 （1）手工鍛造）手工鍛造 （2）機(jī)器鍛造）機(jī)器鍛造 a）鍛錘自由鍛）鍛錘自由鍛 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 常用設(shè)備有：常用設(shè)備有：空氣錘、空氣錘、 蒸汽蒸汽-空氣錘空氣錘 b）液壓機(jī)自由鍛）液壓機(jī)自由鍛 利用靜壓力使坯料變形利用靜壓力使坯料變形 常用設(shè)備是水壓機(jī)，適用于大型鍛件。常用設(shè)備是水壓機(jī)，適用于大型鍛件。自由鍛特點(diǎn)與應(yīng)用自由鍛特點(diǎn)與應(yīng)用 工具簡單，不需造價(jià)昂貴的模具工具簡單，不需造價(jià)昂貴的模具 可以鍛造各種重量的鍛件，對于大可以鍛造各種重量的鍛件，對于大型鍛件幾乎是唯一的鍛造方法型鍛件幾乎是唯一的鍛造方法 自由鍛

34、所需設(shè)備的噸位較小自由鍛所需設(shè)備的噸位較小 鍛件的尺寸精度低，加工余量大鍛件的尺寸精度低，加工余量大 鍛件形狀簡單，生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)鍛件形狀簡單，生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大度大自由鍛應(yīng)用自由鍛應(yīng)用 單件和小批量生產(chǎn)。單件和小批量生產(chǎn)。二、模鍛二、模鍛 在專用模鍛設(shè)備上利用模具使毛坯成型而獲得鍛件的鍛造方法。 2 2、模鍛的特點(diǎn)（與自由鍛相比）、模鍛的特點(diǎn)（與自由鍛相比） 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：a a）鍛件形狀復(fù)雜，尺寸精確，表面光潔；）鍛件形狀復(fù)雜，尺寸精確，表面光潔； b b）加工余量小，節(jié)約材料和工時(shí)；）加工余量小，節(jié)約材料和工時(shí)； c c）鍛造流線分布符合外形結(jié)構(gòu)，力學(xué)性能高；）鍛造流線分布符合外形結(jié)構(gòu)

35、，力學(xué)性能高； d d）生產(chǎn)效率高。）生產(chǎn)效率高。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：a a）模具費(fèi)用高，生產(chǎn)周期長；）模具費(fèi)用高，生產(chǎn)周期長； b b）鍛件重量小，一般小于）鍛件重量小，一般小于150150公斤。公斤。 2 2、錘上模鍛、錘上模鍛 錘上模鍛一般錘上模鍛一般選用選用1-161-16噸的蒸汽噸的蒸汽- -空氣模鍛錘。鍛?？諝饽ｅ戝N。鍛模制作成帶燕尾的上制作成帶燕尾的上下兩半模，上下模下兩半模，上下模分別用楔鐵緊固在分別用楔鐵緊固在錘頭和模墊上。錘頭和模墊上。（1 1）鍛模結(jié)構(gòu)與模膛）鍛模結(jié)構(gòu)與模膛 鍛模一般由上模和下模兩部分組成，上下合攏鍛模一般由上模和下模兩部分組成，上下合攏形成內(nèi)部模膛。形成內(nèi)部模

36、膛。 模膛按其功用不同分為制坯模膛、預(yù)鍛模膛和模膛按其功用不同分為制坯模膛、預(yù)鍛模膛和終鍛模膛。終鍛模膛。 制坯模膛制坯模膛：拔長、滾圓、彎曲切斷以及鐓粗、：拔長、滾圓、彎曲切斷以及鐓粗、擊匾等。擊匾等。 預(yù)鍛模膛預(yù)鍛模膛：使坯料接近鍛件的形狀和尺寸，有：使坯料接近鍛件的形狀和尺寸，有利于坯料最終成形，并減少終端模膛磨損。利于坯料最終成形，并減少終端模膛磨損。 終端模膛終端模膛：用來完成鍛件的最終成形。：用來完成鍛件的最終成形。（2 2）鍛模）鍛模模膛的功用模膛的功用（a）預(yù)鍛模膛）預(yù)鍛模膛 預(yù)鍛模膛的作用是：使坯料變形到接近于預(yù)鍛模膛的作用是：使坯料變形到接近于鍛件的形狀和尺寸，終鍛時(shí)，金屬

37、容易充滿終鍛件的形狀和尺寸，終鍛時(shí)，金屬容易充滿終鍛模膛。同時(shí)減少了終鍛模膛的磨損，以延長鍛模膛。同時(shí)減少了終鍛模膛的磨損，以延長鍛模的使用壽命。鍛模的使用壽命。 預(yù)鍛模膛和終鍛模膛的區(qū)別是前者的預(yù)鍛模膛和終鍛模膛的區(qū)別是前者的圓角和斜度較大，沒有飛邊槽。圓角和斜度較大，沒有飛邊槽。（b）終鍛模膛）終鍛模膛 使坯料最后變形到鍛件所使坯料最后變形到鍛件所要求的形狀和尺寸，因此它的要求的形狀和尺寸，因此它的形狀應(yīng)和鍛件的形狀相同。形狀應(yīng)和鍛件的形狀相同。 沿模膛四周有沿模膛四周有飛邊槽飛邊槽，用以增加金屬從模膛中流，用以增加金屬從模膛中流出的阻力，促使金屬充滿模膛，同時(shí)容納多余的金屬。出的阻力，促

38、使金屬充滿模膛，同時(shí)容納多余的金屬。 終鍛后在孔內(nèi)留下一薄層金屬，稱為終鍛后在孔內(nèi)留下一薄層金屬，稱為沖孔連皮沖孔連皮。（c）制坯）制坯模膛模膛 拔長模膛拔長模膛用來減小坯料某部分的橫截面積，用來減小坯料某部分的橫截面積，以增加該部分的長度。以增加該部分的長度。 滾壓模膛滾壓模膛用來減小坯料某部分的橫截面積，用來減小坯料某部分的橫截面積，以增大另一部分的橫截面積。主要是使金屬按模鍛以增大另一部分的橫截面積。主要是使金屬按模鍛件形狀來分布。件形狀來分布。 彎曲模膛彎曲模膛對于彎曲的桿類模鍛件，需用對于彎曲的桿類模鍛件，需用彎曲模膛來彎曲坯料。彎曲模膛來彎曲坯料。 切斷模膛切斷模膛上模與下模的角部

39、組成的一對上模與下模的角部組成的一對刀口，用來切斷金屬。刀口，用來切斷金屬。3 3、錘上模鍛工藝規(guī)程的制訂、錘上模鍛工藝規(guī)程的制訂 錘上模鍛的工藝過程一般為：錘上模鍛的工藝過程一般為：切斷毛坯切斷毛坯加熱坯加熱坯料料模鍛模鍛切除模鍛件的飛邊切除模鍛件的飛邊校正鍛件校正鍛件鍛件熱處鍛件熱處理理表面清理表面清理檢驗(yàn)檢驗(yàn)成堆存放。成堆存放。 錘上模鍛的工藝設(shè)計(jì)包括錘上模鍛的工藝設(shè)計(jì)包括制定鍛件圖、確定模鍛制定鍛件圖、確定模鍛工步工步(選擇模膛選擇模膛)、制訂修整工序、制訂修整工序等。其中最主要的是等。其中最主要的是鍛件圖的制定和模鍛工步的確定。鍛件圖的制定和模鍛工步的確定。（a）選擇模鍛件的分模面）

40、選擇模鍛件的分模面 分模面即是上、下鍛模在鍛件上的分界面。分模面即是上、下鍛模在鍛件上的分界面。制訂模鍛鍛件圖時(shí)，必須按以下原則確定分模面制訂模鍛鍛件圖時(shí)，必須按以下原則確定分模面位置：位置：要保證模鍛件能從模膛中取出要保證模鍛件能從模膛中取出，分模面應(yīng)選在，分模面應(yīng)選在模鍛件最大尺寸的截面上。模鍛件最大尺寸的截面上。按選定的分模面制成鍛模后，應(yīng)使上下兩模沿按選定的分模面制成鍛模后，應(yīng)使上下兩模沿分模面的模膛輪廓一致，以便在安裝鍛模和分模面的模膛輪廓一致，以便在安裝鍛模和生產(chǎn)生產(chǎn)中容易發(fā)現(xiàn)錯(cuò)模現(xiàn)象中容易發(fā)現(xiàn)錯(cuò)?，F(xiàn)象，及時(shí)調(diào)整鍛模位置。，及時(shí)調(diào)整鍛模位置。（1 1）模鍛件圖的制定）模鍛件圖的制定

41、最好把最好把分模面選在模膛深度最淺的位置處分模面選在模膛深度最淺的位置處。這。這樣可使金屬很容易充滿模膛，便于取出鍛件，并樣可使金屬很容易充滿模膛，便于取出鍛件，并有利于鍛模的制造。有利于鍛模的制造。選定的分模面應(yīng)使零件上選定的分模面應(yīng)使零件上所加的敷料最少所加的敷料最少。最好使最好使分模面為一個(gè)平面分模面為一個(gè)平面，使，使上下鍛模的模膛上下鍛模的模膛深度基本一致深度基本一致，差別不宜過大，以便于制造鍛模。，差別不宜過大，以便于制造鍛模。（b）確定模鍛件的機(jī)械加工余量及公差）確定模鍛件的機(jī)械加工余量及公差 機(jī)械加工余量一般為機(jī)械加工余量一般為14 mm，鍛造公差一，鍛造公差一般取在般取在0.3

42、3 mm之間。之間。（c）標(biāo)注模鍛斜度）標(biāo)注模鍛斜度 當(dāng)模膛寬度當(dāng)模膛寬度b小而深度小而深度h大時(shí)，模鍛斜度大時(shí)，模鍛斜度要取大些。內(nèi)壁斜度要略大于外壁斜度要取大些。內(nèi)壁斜度要略大于外壁斜度(a 2 a 1)。（d）標(biāo)注模鍛圓角半徑）標(biāo)注模鍛圓角半徑 鍛件上所有轉(zhuǎn)角處都應(yīng)做成圓角。一般內(nèi)圓鍛件上所有轉(zhuǎn)角處都應(yīng)做成圓角。一般內(nèi)圓角半徑（角半徑（R）應(yīng)大于其外圓半徑（）應(yīng)大于其外圓半徑（r）。）。（e）留出沖孔連皮）留出沖孔連皮 鍛件上直徑小于鍛件上直徑小于25mm的孔，一般不鍛出，或的孔，一般不鍛出，或只壓出球形凹穴。大于只壓出球形凹穴。大于25mm的通孔，也不能直接的通孔，也不能直接模鍛出通孔

43、，而必須在孔內(nèi)保留一層連皮。模鍛出通孔，而必須在孔內(nèi)保留一層連皮。 模鍛圓角半徑模鍛圓角半徑內(nèi)圓角半徑內(nèi)圓角半徑R是外圓角半徑是外圓角半徑r的倍的倍內(nèi)壁斜度內(nèi)壁斜度應(yīng)比外壁應(yīng)比外壁斜度斜度大一級大一級 長軸類鍛件長軸類鍛件，如臺階軸、曲，如臺階軸、曲軸、連桿、彎曲搖臂等。一般為軸、連桿、彎曲搖臂等。一般為拔長、滾壓、彎曲、預(yù)鍛、終鍛拔長、滾壓、彎曲、預(yù)鍛、終鍛成型。成型。 餅類模鍛件餅類模鍛件，如齒輪、法，如齒輪、法蘭盤等。一般為鐓粗、預(yù)鍛、蘭盤等。一般為鐓粗、預(yù)鍛、終鍛成型。終鍛成型。（2）確定模鍛工步）確定模鍛工步 切邊和沖孔切邊和沖孔，模鍛件的飛邊和沖孔連皮一般，模鍛件的飛邊和沖孔連皮一

44、般在壓力機(jī)上切除。在壓力機(jī)上切除。 校正校正，對于在工序中引起的變形需進(jìn)行校正；，對于在工序中引起的變形需進(jìn)行校正；對于過熱組織和加工硬化，需進(jìn)行熱處理消除；對于過熱組織和加工硬化，需進(jìn)行熱處理消除；此外還有清理、精壓等。此外還有清理、精壓等。（3）確定修整工序）確定修整工序板料沖壓板料沖壓 板料沖壓又叫冷沖壓，它是利用沖模使板板料沖壓又叫冷沖壓，它是利用沖模使板料產(chǎn)生變形或分離，從而獲得具有一定形狀和料產(chǎn)生變形或分離，從而獲得具有一定形狀和尺寸的鍛件的工藝方法。尺寸的鍛件的工藝方法。 冷沖壓所用材料一般為小于冷沖壓所用材料一般為小于4mm4mm的板料、的板料、條料、帶料等，所用設(shè)備為沖床和剪

45、床。條料、帶料等，所用設(shè)備為沖床和剪床。冷沖壓的特點(diǎn)冷沖壓的特點(diǎn)（1 1）可生產(chǎn)形狀復(fù)雜的零件、零件精度高、表）可生產(chǎn)形狀復(fù)雜的零件、零件精度高、表面粗糙度低、互換性好。零件的強(qiáng)度高、剛度面粗糙度低、互換性好。零件的強(qiáng)度高、剛度好。好。（2 2）材料的利用率高，一般可達(dá)）材料的利用率高，一般可達(dá)7080%7080%。（3 3）適應(yīng)性強(qiáng)，金屬及非金屬均可用沖壓方法）適應(yīng)性強(qiáng)，金屬及非金屬均可用沖壓方法加工。零件可大可小。加工。零件可大可小。（4 4）生產(chǎn)率高，每分鐘可沖壓小件數(shù)千件，易）生產(chǎn)率高，每分鐘可沖壓小件數(shù)千件，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。 （5 5）模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本

46、高。）模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高。板料沖壓的基本工序板料沖壓的基本工序 板料沖壓的基本工序包括分離工序和變形板料沖壓的基本工序包括分離工序和變形工序兩大類。其中分離工序包括剪切、沖裁（工序兩大類。其中分離工序包括剪切、沖裁（分落料和沖孔）、切口、修邊和剖切等。變形分落料和沖孔）、切口、修邊和剖切等。變形工序包括彎曲、拉伸、翻邊、成形等。工序包括彎曲、拉伸、翻邊、成形等。1.1.分離工序分離工序 分離工序是使分離工序是使坯料的一部分與另坯料的一部分與另一部分相互分離的一部分相互分離的工序。如落料、沖工序。如落料、沖孔、切斷、精沖等?？?、切斷、精沖等。板料沖壓的基本工序板料沖壓的基本工序3.4.1.

47、1 落料及沖孔落料及沖孔 落料落料是被分離的部分為是被分離的部分為成品成品，而周邊是，而周邊是廢料廢料；沖孔沖孔是被分離的部分為是被分離的部分為廢料廢料，而周邊是，而周邊是成品成品;落料過程落料過程沖孔過程沖孔過程沖裁變形過程沖裁變形過程沖裁變形過程包括三個(gè)階段，即彈性變形沖裁變形過程包括三個(gè)階段，即彈性變形階段、塑性變形階段、斷裂分離階段階段、塑性變形階段、斷裂分離階段凸凹模間隙對沖裁件質(zhì)量的影響凸凹模間隙對沖裁件質(zhì)量的影響間隙小間隙小間隙大間隙大間隙適中間隙適中凸凹模刃口尺寸的確定凸凹模刃口尺寸的確定 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)落料模落料模時(shí)，應(yīng)先時(shí)，應(yīng)先按落料件按落料件確定確定凹模刃凹模刃口尺寸口尺寸，取

48、凹模作設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件，然后根據(jù)間隙，取凹模作設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件，然后根據(jù)間隙Z確定凸模尺寸（即用縮小凸模刃口尺寸來保確定凸模尺寸（即用縮小凸模刃口尺寸來保證間隙值）。證間隙值）。 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)沖孔模沖孔模時(shí)，先按時(shí)，先按沖孔件沖孔件確定確定凸模尺寸凸模尺寸，取凸模作設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件，然后根據(jù)間隙取凸模作設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件，然后根據(jù)間隙Z確定凹確定凹模尺寸（即用擴(kuò)大凹模刃口尺寸來保證間隙模尺寸（即用擴(kuò)大凹模刃口尺寸來保證間隙值）。值）。落料凹模和沖孔凸模尺寸落料凹模和沖孔凸模尺寸落料凹模落料凹?；境叽鐟?yīng)取基本尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)的工件尺寸公差范圍內(nèi)的較小的尺寸。較小的尺寸。沖孔凸模沖孔凸?；境叽鐟?yīng)取基本尺寸應(yīng)取工件

49、尺寸公差范圍內(nèi)的工件尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。較大尺寸。沖裁件的排樣沖裁件的排樣 排樣是指落料排樣是指落料件在條料，帶料或件在條料，帶料或板料上合理布置的板料上合理布置的方法。方法。 落料件的排樣落料件的排樣有兩種類型：無搭有兩種類型：無搭邊排樣和有搭邊排邊排樣和有搭邊排樣。樣。修整修整 修整是利用修整模沿沖裁件外緣或內(nèi)孔刮削修整是利用修整模沿沖裁件外緣或內(nèi)孔刮削一薄層金屬，以切掉普通沖裁時(shí)在沖裁件斷面上一薄層金屬，以切掉普通沖裁時(shí)在沖裁件斷面上存留的剪裂帶和毛刺，從而提高沖裁件的尺寸精存留的剪裂帶和毛刺，從而提高沖裁件的尺寸精度和降低表面粗糙度。度和降低表面粗糙度。修整后沖裁件公差等級修整后

50、沖裁件公差等級達(dá)達(dá)IT6IT7，表面粗糙度，表面粗糙度Ra為為0.81.6m。修整工序簡圖修整工序簡圖變形工序變形工序 變形工序是使坯料一部分相變形工序是使坯料一部分相對于另一部分產(chǎn)生位移而不破裂對于另一部分產(chǎn)生位移而不破裂的工序。它包括彎曲、拉深、翻的工序。它包括彎曲、拉深、翻邊、成形等工序。邊、成形等工序。彎曲變化過程彎曲變化過程 彎曲是將坯料彎成一定的角度，一定的彎曲是將坯料彎成一定的角度，一定的曲率形成一定形狀零件的工序。曲率形成一定形狀零件的工序。 彎曲時(shí)還應(yīng)盡可能使彎曲線與彎曲時(shí)還應(yīng)盡可能使彎曲線與坯料纖維方坯料纖維方向垂直。向垂直。 回彈現(xiàn)象回彈現(xiàn)象-由于彈性變形的恢復(fù)，坯料略微

51、由于彈性變形的恢復(fù)，坯料略微彈回一點(diǎn)，使被彎曲的角度增大。一般回彈角為彈回一點(diǎn)，使被彎曲的角度增大。一般回彈角為010。與坯料纖維方向垂直與坯料纖維方向垂直拉深過程及變形特點(diǎn)：拉深過程及變形特點(diǎn)： 拉深過程如圖示，其凸模和拉深過程如圖示，其凸模和凹模有一定的圓角，其間隙一般凹模有一定的圓角，其間隙一般稍大于板料厚度。拉深件的底部稍大于板料厚度。拉深件的底部一般不變形，厚度基本不變。直一般不變形，厚度基本不變。直壁厚度有所減小。壁厚度有所減小。圓筒形零件的拉深圓筒形零件的拉深 拉深也稱拉延拉深也稱拉延，是利用模具，是利用模具使沖裁后得到的平面毛坯變成使沖裁后得到的平面毛坯變成為開口空心零件的沖壓

52、工藝。為開口空心零件的沖壓工藝。拉深變形過程拉深變形過程拉深中常見的缺陷有拉穿和起皺拉深中常見的缺陷有拉穿和起皺 從拉深過程中可以看到，拉伸件中最危險(xiǎn)的從拉深過程中可以看到，拉伸件中最危險(xiǎn)的部位是直壁與底部的過渡圓角處，當(dāng)拉應(yīng)力超過部位是直壁與底部的過渡圓角處，當(dāng)拉應(yīng)力超過材料的強(qiáng)度極限時(shí)，此處將被材料的強(qiáng)度極限時(shí)，此處將被“拉穿拉穿”。 防止防止“拉穿拉穿”的措施有：的措施有：正確選擇拉伸系數(shù)正確選擇拉伸系數(shù)合理設(shè)計(jì)拉深模工作零件合理設(shè)計(jì)拉深模工作零件 起皺起皺是由于法蘭部分在是由于法蘭部分在切向力的作用下導(dǎo)致的結(jié)切向力的作用下導(dǎo)致的結(jié)果。果。 為了防止起皺，可用壓為了防止起皺，可用壓邊圈把

53、坯料壓緊。邊圈把坯料壓緊。正確選擇拉深系數(shù)正確選擇拉深系數(shù) 拉深件直徑拉深件直徑d與坯料直徑與坯料直徑D的比值稱為拉深系數(shù)，的比值稱為拉深系數(shù)，用用m表示，即表示，即m = d/D。 拉深系數(shù)不小于拉深系數(shù)不小于0.50.8。坯料的塑性差取上限值，。坯料的塑性差取上限值，塑性好取下限值。塑性好取下限值。 如果拉深系數(shù)過小，不能一次拉深如果拉深系數(shù)過小，不能一次拉深成形時(shí)，則可采用多次拉深工藝。成形時(shí)，則可采用多次拉深工藝。 第一次拉深系數(shù)第一次拉深系數(shù) m1 = d1/D 第二次拉深系數(shù)第二次拉深系數(shù) m2 = d2/d1 第幾次拉深系數(shù)第幾次拉深系數(shù) mn = dn/dn-1 總的拉深系數(shù)總

54、的拉深系數(shù) m = m1m2mn其它沖壓成型其它沖壓成型 脹形主要用于平脹形主要用于平板毛坯的板毛坯的局部脹形局部脹形（或叫起伏成型），（或叫起伏成型），如壓制凹坑，加強(qiáng)筋，如壓制凹坑，加強(qiáng)筋，起伏形的花紋及標(biāo)記起伏形的花紋及標(biāo)記等。另外，管類毛坯等。另外，管類毛坯的脹形（如波紋管）、的脹形（如波紋管）、平板毛坯的拉形等，平板毛坯的拉形等，均屬脹形工藝。均屬脹形工藝。1.脹形脹形管坯脹形管坯脹形1凸模；凸模； 2凹模；凹模；3坯料；坯料；4橡膠；橡膠；5外套外套 翻邊是在坯料的平面部翻邊是在坯料的平面部分或曲面部分上使板料沿一分或曲面部分上使板料沿一定的曲率翻成豎立邊緣的沖定的曲率翻成豎立邊緣

55、的沖壓成型方法。分內(nèi)孔翻邊和壓成型方法。分內(nèi)孔翻邊和外緣翻邊兩種。外緣翻邊兩種。2.翻邊翻邊旋壓的基本要點(diǎn)是：旋壓的基本要點(diǎn)是：(1)合理的轉(zhuǎn)速合理的轉(zhuǎn)速;(2)合理的過渡形狀合理的過渡形狀;(3)合理加力。合理加力。3.旋壓旋壓翻邊筒翻邊筒旋壓旋壓1.簡單沖模簡單沖模 在沖床的在沖床的一次沖程中只一次沖程中只完成一個(gè)工序完成一個(gè)工序的沖模，稱為的沖模，稱為簡單沖模。簡單沖模。模模具簡單，造價(jià)具簡單，造價(jià)低。低。沖模的分類和構(gòu)造沖模的分類和構(gòu)造簡單沖模簡單沖模 沖床的一沖床的一次沖程中，在次沖程中，在模具不同部位模具不同部位上同時(shí)完成數(shù)上同時(shí)完成數(shù)道沖壓工序的道沖壓工序的模具，稱為連模具，稱為連續(xù)模。續(xù)模。生產(chǎn)率生產(chǎn)率高，要求定位高，要求定位精度高。精度高。2. 連續(xù)沖模（