材料成型技術(shù)第三章鍛壓

材料成型技術(shù)第三章鍛壓第1頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月1.自由鍛即只用簡單的通用性工具，或在鍛造設(shè)備的上、下帖間直接使坯料變形而獲得所需的幾何形狀及內(nèi)部質(zhì)量鍛件的加工方法。（1）分類

1）手工鍛造，生產(chǎn)小型鍛件。

2）機(jī)器鍛造，生產(chǎn)大、中、小型鍛件。第2頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）特點1）金屬坯料在水平方向可自由流動；

2）可使用多種鍛壓設(shè)備；

3）鍛件力學(xué)性能好；

4）節(jié)約金屬，減少切削加工工時；

5）鍛件形狀簡單，精度低；

6）生產(chǎn)率較低，勞動強(qiáng)度較大。主要用于形狀簡單的單件小批生產(chǎn)，特別適于重型、大型鍛件生產(chǎn)。第3頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）自由鍛的基本工序分類：1）輔助工序：為方便基本工序的操作而預(yù)先進(jìn)行局部小變形的工序。如倒棱、壓肩等。2）精整工序：修整鍛件最終形狀和尺寸、消除表面不平和歪斜的工序。如修整鼓形、校平、校直等。3）基本工序：鍛造過程中直接改變坯料形狀和尺寸的工序。如鐓粗、拔長、沖孔、擴(kuò)孔、彎曲、鍛接等。第4頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月2.模鍛即利用模具使毛坯變形獲得鍛件的方法。常用的模鍛設(shè)備有蒸汽-空氣模鍛錘、壓力機(jī)等。（1）模鍛分類：1）錘上模鍛：在鍛錘上進(jìn)行；2）胎模鍛：在自由鍛設(shè)備上使用可移動模具；3）壓力機(jī)上模鍛：在壓力機(jī)上對熱態(tài)金屬進(jìn)行模鍛。第5頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）模鍛特點1）坯料整體塑性變形，三向受壓；2）鍛件尺寸精確，加工余量小；3）鍛件形狀可較復(fù)雜；4）生產(chǎn)率較高；5）鍛模造價高，制造周期長；適于小型鍛件的成批大量生產(chǎn)。如飛機(jī)、機(jī)車、軍工、軸承等制造業(yè)中的齒輪、軸、連桿等零件。第6頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月1）錘上模鍛：

即在鍛錘上進(jìn)行的模鍛。

按所用設(shè)備和模具不同，

可分為錘模鍛和胎模鍛。

①錘模鍛：即在各種模鍛錘上進(jìn)行的模鍛。

★鍛模模膛：→根據(jù)鍛件形狀和模鍛工藝而

開設(shè)的凹腔。

（3）模鍛方法第7頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月

錘鍛模具由帶有燕尾的上模、下模組成。下模固定在模座上，上模固定在錘頭上，并隨錘頭作上下往復(fù)錘擊運(yùn)動使鍛坯在模膛中成形。模膛種類制坯模膛（體積分配）

模鍛模膛（鍛件成形）切斷模膛（鍛件與坯料切離）預(yù)鍛→初步成形終鍛→最終成形設(shè)飛邊槽★

放收縮率鐓粗拔長滾擠★彎曲…●第8頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月

實際鍛造時應(yīng)根據(jù)鍛件的復(fù)雜程度相應(yīng)選用單模膛鍛?；蚨嗄Ｌ佩懩?。一般形狀簡單的鍛件采用僅有終鍛模膛的單模膛鍛模，而形狀復(fù)雜的鍛件（如截面不均勻、軸線彎曲、不對稱等）則需采用具有制坯、預(yù)鍛、終鍛等多個模膛的鍛模逐步成形。

下面讓我們來看一下彎曲連桿在錘上模鍛時所用的多模膛鍛模及其成形過程。第9頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月③彎曲②滾擠①拔長鍛模切邊模制坯工步④預(yù)鍛⑤終鍛⑥切邊模鍛工步切斷工步第10頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月②胎模鍛：即在自由鍛造設(shè)備上使用可移動模具生產(chǎn)模鍛件的一種鍛造方法。

特點：與自由鍛相比：鍛件質(zhì)量好；生產(chǎn)率高；節(jié)約金屬。與模鍛相比：操作靈活；生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短；鍛件表面質(zhì)量較差；勞動強(qiáng)度大。胎模的種類：扣模；筒模；合模。第11頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月2）鍛造壓力機(jī)模鍛（自學(xué))

在壓力機(jī)上對熱態(tài)金屬進(jìn)行鍛造。

①液壓機(jī)模鍛：模鍛液壓機(jī)是用高壓液體（通常為水或油）來驅(qū)動安裝在活動橫梁上的鍛模進(jìn)行模鍛的。②鍛壓機(jī)模鍛：鍛壓機(jī)即熱模鍛機(jī)械壓力機(jī)，是通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)使滑塊往復(fù)運(yùn)動進(jìn)行模鍛的。③平鍛機(jī)模鍛：平鍛機(jī)是具有鐓鍛滑塊和夾緊滑塊的臥式壓力機(jī)。④螺旋壓力機(jī)模鍛：螺旋壓力機(jī)是靠主螺桿的旋轉(zhuǎn)帶動滑塊上下運(yùn)動，向上實現(xiàn)回程，向下進(jìn)行鍛打的壓力機(jī)。第12頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2.2沖壓1.沖壓是使板料經(jīng)分離或成形而得到制件的工藝統(tǒng)稱。（1）沖壓設(shè)備：

1）剪床→把板料切成一定寬度的條料，為后續(xù)的沖壓備料。

2）沖床→完成沖壓的各道工序，生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。第13頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）沖壓特點1）沖壓件輕、薄、剛度好；2）生產(chǎn)率和材料利用率高；3）成品形狀可較復(fù)雜、尺寸精度高、表面質(zhì)量好、質(zhì)量穩(wěn)定，一般無需切削加工；4）大批量生產(chǎn)時，產(chǎn)品成本低。應(yīng)用：汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀表儀器、輕工和日用品及國防工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。常用的沖壓材料有低碳鋼、高塑性合金鋼、鋁和鋁合金、銅和銅合金等金屬板料、帶料與卷料，還可加工紙板、塑料板、膠木板、纖維板等非金屬板料。第14頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月安徽工程科技學(xué)院機(jī)械系A(chǔ)UTS⑴沖裁：即利用沖模將板料以封閉或不封閉的輪廓線與坯料分離的沖壓方法。即用帶刃口的沖模使板料分離。沿封閉輪廓分離（沖孔、落料等）沿非封閉輪廓分離（切斷、切口、剖切等）沖裁凸模凹模板坯2.沖壓基本工序第15頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月安徽工程科技學(xué)院機(jī)械系A(chǔ)UTS1）沖裁變形過程◆三個階段：彈性變形→塑性變形→剪裂分離◆沖后斷面特征：

對應(yīng)各變形階段，沖裁斷面相應(yīng)地分為塌角、光亮帶、剪裂帶和毛刺區(qū)。光亮帶寬度越大，塌角越小，剪裂帶的寬度和斜度越小，則剪切面的質(zhì)量越好塌角光亮帶剪裂帶毛刺塌角光亮帶剪裂帶毛刺沖裁件斷面組成示意圖沖孔件落料件第16頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月2）沖裁間隙：指凹模與凸模工作部分的水平投影尺寸之差。（一般用字母Z代表雙邊間隙）沖裁間隙的大小直接影響沖裁件的質(zhì)量、沖裁力的大小和模具壽命。

沖裁間隙的影響：①對斷面質(zhì)量：Z過大，斷面質(zhì)量不好；②對模具壽命：Z加大，提高壽命；③對沖裁力：Z加大，可減小沖裁力。第17頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月

合理選擇間隙值Z

（根據(jù)材料種類、料厚、精度要求等確定）

①當(dāng)斷面質(zhì)量要求較高時，應(yīng)選較小的間隙值；②當(dāng)斷面質(zhì)量無嚴(yán)格要求時，應(yīng)盡可能加大間隙。經(jīng)驗公式：Z＝mδ（m是系數(shù)，δ是料厚）

沖裁軟鋼、鋁合金、銅合金等軟材料時：Z＝（6％～8％）δ

沖裁硬鋼等材料時：Z＝（8％～12％）δ

沖厚板或精度較低的沖裁件時，間隙還可適當(dāng)增大。第18頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月3）排樣：即沖裁件在板料或帶料上的布置方法。排樣原則：合理。目的：簡化模具結(jié)構(gòu)，提高材料利用率。4）提高沖裁質(zhì)量的沖壓工藝：當(dāng)沖裁件剪斷面用做工作表面或配合表面時，常采用整修、擠光、精密沖裁等沖壓工藝以提高沖裁質(zhì)量。第19頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月⑵彎曲：

即將板料、型材或管材在彎矩的作用下彎成具有一定曲率和角度的制件的成形方法。1）彎曲變形過程：彈性變形塑性變形塑性彎曲板料受力：外側(cè)受拉應(yīng)力“+”；內(nèi)側(cè)受壓應(yīng)力“-”。

外層開裂：當(dāng)б外＞бb時，則產(chǎn)生彎裂。故應(yīng)限制板料的最大彎曲變形程度（即最小彎曲半徑）,同時注意毛坯下料方向，最好使板料流線方向與彎曲線垂直。

第20頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月3）回彈---由于外力去除后彈性變形的恢復(fù)，造成工件的彎曲角度、曲率半徑與模具不一致的現(xiàn)象。故一般在設(shè)計彎曲模時，模具角度應(yīng)比成品角度略小一個回彈角度；或改進(jìn)工件結(jié)構(gòu)、彎曲方式及模具結(jié)構(gòu)來減少回彈。2）最小彎曲半徑：即坯料彎曲時最外層纖維瀕于拉裂時內(nèi)表面的彎曲半徑，用符號rmin表示。故在生產(chǎn)中：r＞rmin。第21頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月4）彎曲的分類和應(yīng)用：按所用設(shè)備和工具不同，彎曲可分為壓彎，拉彎和輥彎等類型。①壓彎：即用凸模將坯料壓入凹模彎曲成形。彎曲工藝適應(yīng)性強(qiáng)，最常用；②拉彎：是使坯料在受拉狀態(tài)下沿模具彎曲成形。用于彎曲半徑較大的工件；③輥彎：是使坯料受輥軸旋轉(zhuǎn)時摩擦力作用，連續(xù)進(jìn)入輥軸間彎曲成形。

常用于圓柱面和圓錐面加工。第22頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月

⑶拉深：也稱為拉延，是使板料成形為空心件而厚度基本不變的加工方法?！锢钅Ｅc沖裁模的主要區(qū)別:

工作部分不是鋒利的刃口而是圓角；

凸模與凹模的間隙顯著增加，一般單側(cè)間隙應(yīng)稍大于板厚。彈性變形塑性變形。1）拉深變形過程：ddD0第23頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月2）拉深系數(shù)m：即拉深變形后制件直徑d與其毛坯直徑D0之比。m=d/D0（

m越小，表示變形程度越大）mmin為極限拉深系數(shù)：在工件不至拉裂的條件下，所能達(dá)到的最小拉深系數(shù)。多次拉深：當(dāng)m＜mmin時，如拉深彈殼、筆帽等則要采用多次拉深。mmin=0.5～0.8拉深次數(shù)＜4~5次，且要求m1＜m2＜…＜mnm=m1m2

…mn第24頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月3）拉深缺陷：拉裂、起皺

拉裂---筒壁與底部的過渡處破裂。防止措施：①采用多次拉深，使用潤滑劑；②合理規(guī)定間隙及加大模具圓角半徑。

起皺---由于切向壓應(yīng)力過大使毛坯失穩(wěn)而造成變形區(qū)折皺。防止措施：①采用壓邊圈壓緊坯料；②間隙不能過大，m不能過小。第25頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月⑷其他沖壓成形工藝1）縮口：即將管件或空心制件的端部沿徑向加壓，使其徑向尺寸縮小的加工方法。2）起伏：即在板坯或制品表面上通過局部變薄獲得各種形狀的凸起與凹陷的成形方法。3）翻孔：即在預(yù)先制好孔的半成品或未經(jīng)制孔的板料上沖制出豎直邊緣的成形方法。4）脹形：即板料或空心坯料在雙向拉應(yīng)力作用下，使其產(chǎn)生塑性變形取得所需制件的成形方法。實際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)沖壓件的形狀采用多個基本工序組合，經(jīng)多次沖壓才能完成。第26頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2.3軋制（自學(xué)）軋制是金屬材料（或非金屬材料）在旋轉(zhuǎn)軋錕的阿姨里作用下，產(chǎn)生連續(xù)塑性變形，獲得所要求的截面形狀并改變其性能的方法。按軋錕軸線與軋制線間以及軋錕轉(zhuǎn)向的關(guān)系不同軋制可分為縱軋、斜軋和橫軋三種。1.縱軋即軋錕軸線相平行，旋轉(zhuǎn)方向相反，軋件作直線運(yùn)動的軋制。第27頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月錕鍛也屬縱軋類型，是用一對相向旋轉(zhuǎn)的扇形模具使坯料產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需鍛件或鍛坯的鍛造工藝。

⑵斜軋即軋錕相互傾斜配置，以相同方向旋轉(zhuǎn)，軋件在軋錕的作用下反向旋轉(zhuǎn)，同時還作軸向運(yùn)動，即螺旋運(yùn)動的軋制方法。常用的斜軋方法有孔型斜軋和仿型斜軋兩種。廣泛用于生產(chǎn)鋼球、周期性軋材、麻花鉆、空心管套等零件或毛坯。第28頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月⑶橫軋即軋錕軸線與軋件軸線平行且軋錕與軋件作相對轉(zhuǎn)動的軋制方法。常用的橫軋方法有楔橫軋、齒輪軋制、輾環(huán)。分別用于生產(chǎn)各種類形的臺階軸、齒輪、和螺紋。第29頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2.4擠壓（自學(xué)）1.正擠壓：即使坯料從?？字辛鞒霾糠值倪\(yùn)動方向與凸模運(yùn)動方向相同的擠壓方法。2.反擠壓：即坯料的一部分沿著凸模與凹模之間的間隙流出，其流動方向與凸模運(yùn)動方向相反的擠壓方法。3.復(fù)合擠壓：即同時兼有正擠、反擠時金屬流動特征的擠壓方法。4.徑向擠壓：即坯料沿徑向擠出的擠壓方式。第30頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2.5其它塑性成形方法（自學(xué)）1.柔性模成形即用液體、橡膠或氣體的壓力代替剛性凸?；虬寄Ｊ拱辶铣尚蔚姆椒?。（1）橡皮成形：即利用橡皮作為通用凸模（或凹模）進(jìn)行板料成形方法。（2）液壓成形：即用液體（水或油）作為傳壓