第12章 鍛壓.ppt

1、第12章鍛壓、沖壓加工利用金屬的塑性變形，改變?cè)牧系某叽绾托螤?，改善其?nèi)部組織和力學(xué)性能，得到所需的原材料或零件的成形加工方法。 沖壓加工方法：以生產(chǎn)原材料為主，以生產(chǎn)零件坯料為主，1 .軋制，使金屬坯料通過(guò)一對(duì)旋轉(zhuǎn)輥的空隙連續(xù)變形。 應(yīng)用：生產(chǎn)鋼板、無(wú)縫鋼管及各種型鋼。 軋制品的截面形狀如圖所示。 2 .從擠出、擠出模具的?？讛D出金屬素材使其變形。 應(yīng)用：生產(chǎn)低碳鋼、有色金屬及其合金型材、管件及零件。 擠壓制品的截面形狀如圖所示。 3 .拉拔，從拉拔模的?？桌谓饘偎夭淖冃?。 4 .自由鍛造，將金屬材料放入上下砧之間受力變形。 應(yīng)用：生產(chǎn)單件小批量力學(xué)性能高、形狀簡(jiǎn)單的零件坯料，是大型鍛件

2、的唯一制造方法。 5、模鍛、將金屬原材料放入模鍛孔內(nèi)受力變形。 應(yīng)用：批量生產(chǎn)形狀復(fù)雜的中小鍛件。 6 .沖壓桿，利用沖模，使桿分離或變形。 因?yàn)橥ǔＴ谑覝叵逻M(jìn)行，所以也稱為冷壓。 應(yīng)用：批量生產(chǎn)形狀復(fù)雜的中小鍛件。 薄板部件、設(shè)備、修正器部件、中空部件或汽車用罩部件。 沖壓加工的特點(diǎn)：1 .力學(xué)性能好。 沖壓加工后，晶粒變細(xì)，組織致密，力學(xué)性能提高。 2、省金屬材料空白精度高，可減少機(jī)械加工。 3 .生產(chǎn)率高(自由鍛煉除外)的缺點(diǎn)： 1 .成本高。 2 .無(wú)法得到形狀復(fù)雜的產(chǎn)品。 總結(jié)如下： 1軋制、2擠出、3拉拔、4自由鍛造、5型鍛造、6板材沖壓、沖壓加工方法：12.1沖壓加工理論基礎(chǔ)、1

3、2.1.1金屬的鍛造性能12.1.2鍛造比及流線組織12.1金屬的鍛造性有塑性和變形阻力。 塑性高，變形阻力小，鍛煉性好。 影響金屬鍛性的因素主要有：1.材料的性質(zhì)(化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu))2.變形條件(變形溫度、變形速度、應(yīng)力狀態(tài))。 1、材料性質(zhì)的影響1 )化學(xué)成分的影響一般純金屬的鍛性優(yōu)于合金。 合金中合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，化學(xué)成分越復(fù)雜，鍛造性越差。 非合金鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，鍛造性越差。 2 )組織結(jié)構(gòu)的影響固溶體y； 碳化物、滲碳體y； 晶粒粗大鑄片y。 1 )變形溫度一般，隨著溫度的升高，塑性變高，變形阻力變小，鍛造性得到改善。 t、300、2 .變形條件如果溫度過(guò)高，則晶粒急劇

4、生長(zhǎng)，金屬塑性減少，鍛造性能降低的現(xiàn)象稱為“過(guò)熱”。 加熱溫度接近熔點(diǎn)時(shí)，晶界被氧化或熔化，金屬的塑性變形能力完全消失的現(xiàn)象稱為“過(guò)燒”。 嚴(yán)格控制鍛造溫度范圍。 鍛造溫度范圍是指從初始鍛造溫度(加熱時(shí)允許的最高溫度)到最終鍛造溫度(停止鍛造的溫度)的溫度間隔。 鍛造溫度范圍的確定取決于合金相圖。 碳鋼的初鍛溫度設(shè)定為固相線AE以下150250度，終鍛溫度設(shè)定為約800度。 亞共析鋼的終軋溫度在雙相區(qū)，但仍有足夠的韌性，變形阻力也不大的過(guò)共析鋼為了破碎沿晶界分布的二次滲碳體，必須在該溫度下進(jìn)行鍛煉。變形速度、f、2 )變形速度的影響、變形速度是指每單位時(shí)間的變形程度。 c低于臨界速度c，隨著變

5、形速度的增加，變形阻力增加，塑性減少。 高于(在再結(jié)晶過(guò)程中不能消除加工硬化的)臨界速度c，隨著變形速度的增加，變形阻力減少，塑性提高。 (塑性變形的熱效應(yīng)加速了再結(jié)晶過(guò)程)高速鍛造利用這一原理改變金屬的鍛性。 但是，正常鍛壓設(shè)備的速度不能大于c。 對(duì)于塑性差的材料和大型鍛造品，為了防止鍛造裂紋，容易采用小的變形速度。3 )應(yīng)力狀態(tài)的影響、變形方法不同，金屬中的應(yīng)力狀態(tài)不同。 同樣的變形方式，根據(jù)位置的不同，應(yīng)力狀態(tài)也可能不同。 三方受壓時(shí)(減小金屬內(nèi)部的原子間距離，難以擴(kuò)大缺陷)，金屬的塑性最好，產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，塑性降低(擴(kuò)大材料缺陷)。 從變形阻力分析來(lái)看，如果隨著壓縮應(yīng)力使金屬內(nèi)部的摩擦增

6、大，變形阻力也增大而選擇變形方法，則塑性好的材料中會(huì)出現(xiàn)拉伸應(yīng)力，可以減少變形時(shí)的能量消耗，塑性差的材料盡可能在三方壓迫下變形，但是變形阻力增大，需要增加加加工設(shè)備噸數(shù)、12.1.2鍛造比和流線組織、1 .纖維組織鍛造時(shí)，金屬脆性雜質(zhì)被破碎，沿金屬主要伸長(zhǎng)方向分布為破碎粒狀或鏈狀，塑性雜質(zhì)隨著金屬變形在主要伸長(zhǎng)方向分布為帶狀，熱鍛后的金屬組織具有一定的方向性，通常稱為鍛造流線或纖維組織。 鍛造比是鍛造時(shí)變形程度的表示方法。 拔長(zhǎng)： y鍛=A0/A (A0、a分別表示拔長(zhǎng)前后的金屬原材料的橫截面積)； 鐓粗： y鍛=H0/H (H0、h分別表示鐓粗前后的金屬原材料的高度)。 2、鍛造比、纖維組織

7、的明顯程度與鍛造比有關(guān)。 鍛造對(duì)鍛件的質(zhì)量和力學(xué)性能有很大影響。 無(wú)論如何，增加鍛造比對(duì)改善組織和性能是有利的，但太大無(wú)益。 Y=25時(shí)，流線組織明顯，沿流線方向的性能提高，但垂直方向的性能降低，應(yīng)該合理選擇。 修訂制造零件時(shí)，請(qǐng)充分發(fā)揮縱向性能高的優(yōu)點(diǎn)，限制橫向性能差的缺點(diǎn)。 設(shè)定修正原則：使零件工作時(shí)受到的最大正應(yīng)力方向與纖維方向一致，使最大剪應(yīng)力方向與其垂直，使纖維方向盡量沿零件輪廓分布。 鉤纖維的正確分布，a )纖維被切斷的b )纖維完全分布，曲軸纖維分布，用不同的加工方法形成齒輪毛坯的纖維組織，d )纖維組織的分布合理，齒輪壽命高。 c )優(yōu)選b )齒根處的正應(yīng)力與纖維方向重合，但垂

8、直方向差。 a )受力時(shí)齒根上產(chǎn)生的正應(yīng)力與纖維方向垂直，性能最差。 綜上所述，金屬的鍛造性不僅取決于金屬的本質(zhì)，還取決于變形的工藝條件。 因此，在進(jìn)行沖壓加工時(shí)，必須創(chuàng)造最有利的變形條件，充分發(fā)揮金屬塑性，降低變形阻力，將能量消耗控制在最小限度，以最經(jīng)濟(jì)的方式達(dá)到加工目的。 12.1.3金屬的塑性變形規(guī)律、2 .體積不變規(guī)律、1 .最小電阻規(guī)律認(rèn)為，由于塑性變形時(shí)的金屬密度變化小，因此變形前后的體積相等。 物體在變形中其質(zhì)點(diǎn)有可能向不同方向移動(dòng)時(shí)，物體的各質(zhì)點(diǎn)向阻力最小的方向移動(dòng)。 通常，金屬內(nèi)的某質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)阻力最小的方向是通過(guò)該質(zhì)點(diǎn)朝向金屬變形部分的周邊的法線方向。 圓形截面金屬向所有方向

9、的流動(dòng)最均勻，鐓粗時(shí)總是先將原材料鍛造成圓柱體再鍛造。12.2常用鍛造方法、12.2.1自由鍛造12.2.2模鍛、12.2.1自由鍛造、自由鍛造是利用鍛壓設(shè)備上、下砧鐵和幾個(gè)簡(jiǎn)單通用的工具，使原材料在壓力下塑性變形，得到鍛件的方法。 自由鍛煉分為手動(dòng)自由鍛煉和機(jī)械自由鍛煉。 手動(dòng)鍛造使用手動(dòng)工具，常用的工具有砧、錘、錘、沖頭、平錘、錘、錘等。 機(jī)械鍛造是用氣錘、蒸汽氣錘或沖壓機(jī)等設(shè)備鍛造原材料。 氣錘由電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，錘的能量小，只能鍛造100Kg以下的小型鍛造品。 蒸汽-氣錘由空氣或壓縮空氣驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)錘頭的連續(xù)打擊動(dòng)作，可鍛造大型中型鍛件。 壓力缸通過(guò)高壓水推進(jìn)柱塞運(yùn)動(dòng)，變形速度慢，用于單件

10、小批量生產(chǎn)的碳鋼、合金鋼等大型鍛件。 1、自由鍛造的技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用、設(shè)備簡(jiǎn)單、通用性好、成本低、技術(shù)靈活。 鍛件的范圍：百克級(jí)-百噸級(jí)，特別是對(duì)于大型鍛件，自由鍛造是唯一的鍛造方法。只適用于精度低、生產(chǎn)率低、鍛造簡(jiǎn)單形狀的鍛件，2 .自由鍛造的工序、自由鍛造的基本工序是在鍛造過(guò)程中直接改變坯料形狀和尺寸的工序。 主要包括鐓粗、拔模長(zhǎng)度、彎曲、沖孔、扭轉(zhuǎn)、偏移等，其中最常用的是鐓粗、拔模長(zhǎng)度和沖孔。 自由鍛造工序：基本工序、輔助工序及修整工序。 1 )通過(guò)鐓鍛使原材料的高度減少，使截面積增大的工序可以分為完全鐓鍛、局部鐓鍛、粗鍛等。 鐓粗是自由鍛造的最基本工序，常用于鍛造齒輪坯料、法蘭、圓盤(pán)等高

11、度小、截面積大的鍛件。 2 )拉出減少布料截面積增加長(zhǎng)度的工序。 拔長(zhǎng)主要用于桿類和長(zhǎng)筒類鍛件的成形。 (3)沖孔是在鍛造品上鍛造貫通孔或貫通孔的鍛造工序。 芯軸擴(kuò)孔，(4)彎曲。 使原材料軸線產(chǎn)生一定曲率的工序。 扭曲。 使材料的一部分相對(duì)于另外一部分繞其軸線旋轉(zhuǎn)一定角度的工序。 (6)錯(cuò)位。 使材料的一部分相對(duì)于其他的一部分平移的工序。 剪輯。 分割原材料或去除鍛造品質(zhì)量的工序。 2 )進(jìn)行輔助工序基本工序之前的預(yù)變形工序。 例如，夾緊口、倒角、肩推等。 3 )精加工工序修整鍛造品的最終形狀和尺寸，消除表面凹凸，達(dá)到鍛造品要求的工序。 主要有修整、對(duì)準(zhǔn)、平坦的端面等。 3典型的鍛件自由鍛造

12、技術(shù)示例，45、目錄、46、目錄，主要是鍛件的形狀和工序特點(diǎn)，鍛造工序的選擇，軸、桿類零件：鐓鍛、沖壓長(zhǎng)度，盤(pán)類零件：鐓鍛、沖壓，中空類零件(1)避免斜面和錐面，(2)避免曲面的交叉，(3)肋和凸起原材料在沖模內(nèi)整體鍛造成形，所需變形力大。 1 )生產(chǎn)效率高。 2 )模鍛件尺寸精度高，加工質(zhì)量小。 3 )能夠鍛造形狀比較復(fù)雜的鍛件。 4 )成本高，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)。 5 )適合大量生產(chǎn)的中小型鍛造品。 典型的模鍛件，1、模鍛和自由鍛的特點(diǎn)和應(yīng)用，根據(jù)所使用的設(shè)備，模鍛可分為錘上模鍛、沖壓機(jī)上模鍛、模鍛等。 1 .錘上模鍛造的工作原理與自由鍛造相似，不同之處在于上模固定在錘上。 沖模由上沖模和下沖

13、模組成，分別安裝在錘頭和沖模底座上，作業(yè)時(shí)上沖模與錘頭一起上下移動(dòng)。 當(dāng)上模向下卡合時(shí)，對(duì)模孔內(nèi)的原材料施加沖擊，充滿整個(gè)?？?，得到必要的鍛造品。 1 )形成模具結(jié)構(gòu)、模具、?？住⒚滩?、橋部、箱部、鍛件的基本形狀和尺寸的型腔。 收容多馀的金屬。 增加金屬流動(dòng)的阻力，促使金屬充滿模具的孔。 具有、一個(gè)孔的芯片稱為單模芯片，具有兩個(gè)以上孔的芯片稱為多模芯片、芯片、芯片、芯片、精加工芯片、預(yù)加工芯片、拔長(zhǎng)芯片、輥孔、彎曲，有毛刺槽，貫通孔鍛件為爸爸在設(shè)定、修正芯片、多芯片時(shí)，最終芯片的變形力最大，位于芯片的中心，芯片分布在其兩側(cè)，變形最小的芯片位于邊緣，減小偏心負(fù)荷。 彎曲連桿模鍛過(guò)程，3 )模鍛

14、件圖的制定，(1)分離面的選擇，分離面選擇為鍛件的最大截面，分離面的選擇，必須使模孔淺對(duì)稱，分離面的選擇，必須使施加在鍛件上的塊最少，分離面平坦以零件圖為基礎(chǔ)，考慮模具塊、加工模具量、鍛造公差、分離面位置、模具鍛造斜度和圓角半徑等要素而描繪的，不易發(fā)現(xiàn)偏差，模具孔深度最大的內(nèi)孔模具塊最多，鍛造品不能取出的外壁斜度： 57 0、內(nèi)壁斜度： 712 0、(4)修正模鍛圓采用了避免深孔、多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)定修訂的鍛焊組合技術(shù)。 (6)模鍛件具有結(jié)構(gòu)加工性、合理的分離面，易于從模鍛中取出鍛件，要求零件外形簡(jiǎn)單、對(duì)稱、平坦，考慮到避免薄壁、高筋、突起等結(jié)構(gòu)的梯度和圓度，模鍛件的設(shè)定修正原則、模鍛件的形狀比自由

15、鍛件復(fù)雜、復(fù)雜金屬容易充滿金屬?？祝瑸榱四軌驈哪？字许樌〕?，需要進(jìn)行設(shè)定修正。 錘上模鍛是目前我國(guó)應(yīng)用最廣泛的模鍛方法。 但是，作業(yè)時(shí)的振動(dòng)和噪音大，生產(chǎn)率不高，在大量生產(chǎn)中有置換壓力機(jī)的模鍛的傾向。 3、曲柄沖壓機(jī)模鍛，(1)無(wú)振動(dòng)，噪音小(2)生產(chǎn)率高，一沖程即可完成一步變形。 (3)模具制造簡(jiǎn)單，易于更換。 (4)鍛件精度高。 主要缺點(diǎn)： (1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。 (2)金屬一次性成形在金屬?？咨?，水垢難以去除，(3)不要長(zhǎng)時(shí)間拔出或卷起。1電動(dòng)機(jī)2、3皮帶輪4傳動(dòng)軸5、6齒輪7離合器8曲柄9連桿10滑塊11工作臺(tái)12頂出銷13楔鐵14頂出機(jī)構(gòu)15制動(dòng)器16凸輪、4、摩擦壓力機(jī)的模鍛、

16、(1)壓力機(jī)的滑動(dòng)行程未固定(3)簡(jiǎn)化模具的設(shè)定和制造。 (4)由于生產(chǎn)率低，滑塊的運(yùn)動(dòng)速度低，所以特別適用于低塑性合金鋼和銅合金等有色金屬的鍛造等。 摩擦壓力機(jī)模鍛適用于中小型鍛件的小批量或中批量生產(chǎn)，如鉚釘、螺紋閥、齒輪、三通閥等，1螺紋2螺母3飛輪4摩擦盤(pán)5電機(jī)6帶7滑塊8導(dǎo)軌9機(jī)臺(tái)，12.3板材壓力機(jī)，板材壓力機(jī)在壓力機(jī)上用模具因?yàn)榘魤和ǔＴ谑覝叵逻M(jìn)行，所以也稱為冷壓。 沖壓使用的材料必須具有良好的塑性，常用的有低碳鋼、高塑性合金鋼、鋁和鋁合金、銅和銅合金等金屬材料的皮革、塑料、橡膠等非金屬材料。 冷壓機(jī)：t 8毫米，拖拉機(jī)： 400多臺(tái)。 收割機(jī)： 1000多臺(tái)。12.3.1板料沖壓的特點(diǎn)和應(yīng)用，1 )能沖壓形狀復(fù)雜的零件，廢棄物少。 2 )產(chǎn)品具有足夠高的精度和低的表面粗糙度，交換性能好。 3 )生產(chǎn)效率高，操作簡(jiǎn)單，工藝便于機(jī)械化和自動(dòng)化。 4 )沖壓模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度要求高，制造成本大，因此板料沖壓適用于大批量生產(chǎn)。 巴壓機(jī)廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)、家電產(chǎn)品、訂貨器、飛機(jī)、導(dǎo)彈、武器及日用品的生產(chǎn)。 壓床常用的設(shè)備有剪床和沖床等。 剪床的作用是將橫桿切成一定寬度的橫桿，為以后的沖壓做準(zhǔn)備。 1、床切割：2 .沖壓：下料設(shè)備、1 )斜刃切割、2 )平刃切割、沖壓設(shè)備、1 )開(kāi)放式?jīng)_壓、2 )封閉式?jīng)_壓、桿式?jīng)_壓的基本工序、12.3.2沖壓：