1、第六章第六章 锻锻 压压第六章第六章 锻锻 压压6.1 金属的塑性变形金属的塑性变形6.2 锻造锻造6.3 板料冲压板料冲压6.4 其他塑性变形加工其他塑性变形加工方法简介方法简介第六章第六章 锻锻 压压 第六章第六章 锻锻 压压 1.1.锻压锻压-是锻造与冲压的总称。它是对坯料施加外力，是锻造与冲压的总称。它是对坯料施加外力，使其产生塑性变形，改变尺寸和形状，改善性能，用以使其产生塑性变形，改变尺寸和形状，改善性能，用以制造机械零件、工件或毛坯的成形加工方法。属于金属制造机械零件、工件或毛坯的成形加工方法。属于金属塑性加工范畴。塑性加工范畴。2.2.金属塑性加工：金属塑性加工：对坯料施加外力
2、，使其产生塑性变形，对坯料施加外力，使其产生塑性变形，改变形状和尺寸，改善性能，用以制造机械零件、工件改变形状和尺寸，改善性能，用以制造机械零件、工件或毛坯的成形加工方法。或毛坯的成形加工方法。3.3.锻造成形的实质锻造成形的实质利用固态金属的塑性流动性能来实利用固态金属的塑性流动性能来实现成形。现成形。第六章第六章 锻锻 压压（4 4）生产范围广）生产范围广。锻压主要生产承受重载荷零件的毛坯，锻压主要生产承受重载荷零件的毛坯，如机器中的主轴、齿轮等。如机器中的主轴、齿轮等。但但设备费用较高，不能获得形状复杂的毛坯或零件，不能获得形状复杂的毛坯或零件，形状简单。(3)(3)节约金属材料节约金属
3、材料比如在热轧钻头、齿轮、齿圈及冷轧丝杠时节省了切削加比如在热轧钻头、齿轮、齿圈及冷轧丝杠时节省了切削加工设备和材料的消耗。工设备和材料的消耗。(1)(1)改善金属组织、提高力学性能改善金属组织、提高力学性能锻压的同时可消除铸造缺陷，均匀成分，形成纤维组织，从锻压的同时可消除铸造缺陷，均匀成分，形成纤维组织，从而提高锻件的力学性能。而提高锻件的力学性能。4 4、锻压的特点、锻压的特点(2)(2)较高的生产率较高的生产率比如在生产六角螺钉时采用模锻成形就比切削加工效率约比如在生产六角螺钉时采用模锻成形就比切削加工效率约高高50倍。倍。第六章第六章 锻锻 压压5 5、锻压的基本生产方式、锻压的基本
4、生产方式1)1)轧制轧制使金属坯料在旋转轧辊的压力作用下，产生连续使金属坯料在旋转轧辊的压力作用下，产生连续塑性变形，改变其性能，获得所要求的截面形状的加工塑性变形，改变其性能，获得所要求的截面形状的加工方法。方法。2)2)挤压挤压将金属坯料置于挤压筒中加压，使其从挤压模的将金属坯料置于挤压筒中加压，使其从挤压模的模孔中挤出，横截面积减小，获得所需制品的加工方法。模孔中挤出，横截面积减小，获得所需制品的加工方法。3)3)拉拔拉拔坯料在牵引力作用下通过拉拔模的模孔拉出，产坯料在牵引力作用下通过拉拔模的模孔拉出，产生塑性变形，得到截面细小、长度增加的制品的加工方生塑性变形，得到截面细小、长度增加的
5、制品的加工方法，拉拔一般是在冷态下进行。法，拉拔一般是在冷态下进行。4)4)自由锻自由锻用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下砧间，使坯料受冲击力作用而变形，获得所需形状的锻砧间，使坯料受冲击力作用而变形，获得所需形状的锻件的加工方法。件的加工方法。第六章第六章 锻锻 压压5)5)模锻模锻利用模具使金属坯料在模膛内受冲击力或压力作用，产生塑性变形利用模具使金属坯料在模膛内受冲击力或压力作用，产生塑性变形而获得锻件的加工方法。而获得锻件的加工方法。6)6)板料冲压板料冲压用冲模使板料经分离或成形得到制件的加工方法。用冲模使板料经分离或成形得到制件的加工方
6、法。在上述的六种金属塑性加工方法中，轧制、挤压和拉拔主要用于生产型材、在上述的六种金属塑性加工方法中，轧制、挤压和拉拔主要用于生产型材、板材、线材、带材等；自由锻、模锻和板料冲压总称锻压，主要用于生产毛坯板材、线材、带材等；自由锻、模锻和板料冲压总称锻压，主要用于生产毛坯或零件。或零件。第六章第六章 锻锻 压压 61 金属的塑性变形金属的塑性变形 一、金属塑性变形的实质一、金属塑性变形的实质（一）单晶体的塑性变形：（一）单晶体的塑性变形：滑移滑移金属的塑性变形是由于金属在外力作用下，晶粒之间产生相对滑动。滑移面整体刚性滑移第六章第六章 锻锻 压压（二）多晶体的塑性变形：滑移+转动多晶体的塑性变
7、形可以看作是：多晶体的塑性变形可以看作是：单个晶粒的位错及晶粒之间的滑动和转动的综合结果。单个晶粒的位错及晶粒之间的滑动和转动的综合结果。第六章第六章 锻锻 压压二、塑性变形对金属组织与性能的影响二、塑性变形对金属组织与性能的影响(一一)加工硬化加工硬化:随着塑性变形量的增加，金属的强度和随着塑性变形量的增加，金属的强度和硬度逐渐升高，塑性、韧性逐渐降低的现象，称为加硬度逐渐升高，塑性、韧性逐渐降低的现象，称为加工硬化。又称冷作硬化。工硬化。又称冷作硬化。(二二)金属组织的变化：随着塑性变形程度的加大，晶格金属组织的变化：随着塑性变形程度的加大，晶格破碎、晶格扭曲现象越严重，使变形困难，变形抗
8、力破碎、晶格扭曲现象越严重，使变形困难，变形抗力增加，金属得到强化。增加，金属得到强化。第六章第六章 锻锻 压压三、回复与再结晶三、回复与再结晶（一）回复（一）回复温度升高，原子获得了热能，热运动就会加剧，温度升高，原子获得了热能，热运动就会加剧，使原子使原子排列回复到正常状态，从而消除晶格扭曲，并部分消除加工硬化，排列回复到正常状态，从而消除晶格扭曲，并部分消除加工硬化，这个过程称为这个过程称为回复回复。T回回=(0.250.3)T熔熔（二）再结晶（二）再结晶当温度继续升高时，金属原子获得更多的热能，开始当温度继续升高时，金属原子获得更多的热能，开始以碎晶或杂质为核心结晶成细小而均匀的再结晶
9、新晶粒，从而消除以碎晶或杂质为核心结晶成细小而均匀的再结晶新晶粒，从而消除全部加工硬化，这个过程称为全部加工硬化，这个过程称为再结晶再结晶。T再再=0.4 T熔熔在再结晶温度以上加热已产生加工硬化的金属，使其发生再结晶而在再结晶温度以上加热已产生加工硬化的金属，使其发生再结晶而再次获得良好的塑性，这种操作工艺称为再次获得良好的塑性，这种操作工艺称为再结晶退火再结晶退火。第六章第六章 锻锻 压压四、塑性变形加工的分类四、塑性变形加工的分类(一)冷变形加工在再结晶温度以下的塑性变形在再结晶温度以下的塑性变形称为称为冷变形，又叫冷加工冷变形，又叫冷加工(二)热变形加工在再结晶温度以上的塑性变形在再结
10、晶温度以上的塑性变形称为称为热变形，又叫热加工热变形，又叫热加工 产生残留应力产生残留应力 冷变形强化冷变形强化 组织变化组织变化 使金属性能各向异性使金属性能各向异性 改善金属的组织和性能改善金属的组织和性能 形成纤维组织形成纤维组织第六章第六章 锻锻 压压 62 锻锻 造造 锻造锻造是在加压设备及工是在加压设备及工(模模)具的作用下，使坯料产具的作用下，使坯料产生局部或全部的塑性变形，以获得一定几何尺寸、形状和生局部或全部的塑性变形，以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件的加工方法。质量的锻件的加工方法。锻造分为自由锻、模锻和胎模锻等锻造分为自由锻、模锻和胎模锻等;模锻又分为锤上模锻、压力机
11、模锻和平锻机模锻等。模锻又分为锤上模锻、压力机模锻和平锻机模锻等。第六章第六章 锻锻 压压一、金属的锻造性能及其影响因素一、金属的锻造性能及其影响因素(一)金属的化学成分与组织对锻造性能的影响（1）化学成分的影响一般情况下，纯金属的可锻性比合金的好；碳钢含碳一般情况下，纯金属的可锻性比合金的好；碳钢含碳量越低，可锻性越好；合金中含有碳化物形成元素时，量越低，可锻性越好；合金中含有碳化物形成元素时，其可锻性显著降低。如铬、钼、钒、钨等合金钢都不其可锻性显著降低。如铬、钼、钒、钨等合金钢都不易锻造。易锻造。（2）组织结构的影响纯金属和固溶体（如奥氏体）可锻性好，碳化物（如纯金属和固溶体（如奥氏体）
12、可锻性好，碳化物（如渗碳体）的可锻性差；渗碳体）的可锻性差；晶粒细小而又均匀的组织可锻性好于铸态柱状组织和晶粒细小而又均匀的组织可锻性好于铸态柱状组织和粗晶粒组织。粗晶粒组织。第六章第六章 锻锻 压压(二)变形条件对锻造性能的影响（1）变形温度变形温度越高，材料的可锻性越好。变形温度越高，材料的可锻性越好。注意注意:若加热温度过高，晶粒急剧长大，金属力学性若加热温度过高，晶粒急剧长大，金属力学性能降低，产生能降低，产生“过热过热”。后果与解决办法：锻造易击碎，退火消除。后果与解决办法：锻造易击碎，退火消除。若加热温度接近熔点，晶界氧化破坏了晶粒间的结若加热温度接近熔点，晶界氧化破坏了晶粒间的结
13、合，金属失去塑性合，金属失去塑性而报废，这种现象称为而报废，这种现象称为“过烧过烧”。金属锻造加热时允许的最高温度称为金属锻造加热时允许的最高温度称为始锻温度始锻温度。停止锻造时的温度称停止锻造时的温度称终锻温度终锻温度。锻造温度锻造温度是指始锻温度与终锻温度之间的温度。是指始锻温度与终锻温度之间的温度。第六章第六章 锻锻 压压（2）变形速度变形速度即单位时间内的变变形速度即单位时间内的变形程度。它对金属锻造性的形程度。它对金属锻造性的影响可分为两个阶段。影响可分为两个阶段。第六章第六章 锻锻 压压（3）变形方式金属在进行不同方式的变形时，所产生应力的大小和金属在进行不同方式的变形时，所产生应
14、力的大小和性质性质(压应力或拉应力压应力或拉应力)是不同的。是不同的。实践证明实践证明,压应力数目越多，塑性越好。拉应力数目越多，塑性越差。压应力数目越多，塑性越好。拉应力数目越多，塑性越差。三向压应力三向压应力塑性最好、变形抗力最大。塑性最好、变形抗力最大。三向拉应力三向拉应力塑性最差塑性最差。变形抗力最小变形抗力最小.同号应力的变形抗力大于异号应力的变形抗力。同号应力的变形抗力大于异号应力的变形抗力。第六章第六章 锻锻 压压 二、自由锻二、自由锻（一）自由锻的实质、特点及应用（一）自由锻的实质、特点及应用定义：定义：用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下砧间直接使坯料变形，获得所需的几何
15、形状及内部质量的锻件的锻造方法，称为自由锻。分类：分类：分为手工自由锻和机器自由锻两种。特点：特点：工具简单，通用性大。但锻件精度低，生产率低，生产条件差。适用：适用：于单件、小批生产中、小型锻件。第六章第六章 锻锻 压压第六章第六章 锻锻 压压（二）、自由锻工艺规程的制订（二）、自由锻工艺规程的制订 工艺规程是指导生产的基本技术文件。工艺规程是指导生产的基本技术文件。编制自由锻工编制自由锻工艺规程应遵循艺规程应遵循设计自由锻零件时，必须考虑锻设计自由锻零件时，必须考虑锻造工艺是否方便、经济和可能；造工艺是否方便、经济和可能；零件的形状应尽量简单和规则。零件的形状应尽量简单和规则。（零件的结构
16、不合理，将使锻造（零件的结构不合理，将使锻造操作困难，降低生产率和造成金操作困难，降低生产率和造成金属的浪费）属的浪费）第六章第六章 锻锻 压压自由锻的工艺规程自由锻的工艺规程主要有以下内容主要有以下内容 绘制锻件图绘制锻件图坯料质量和尺寸的计算坯料质量和尺寸的计算选择锻造工序选择锻造工序 选择锻造设备选择锻造设备选择坯料加热、锻件冷却和热选择坯料加热、锻件冷却和热处理方法处理方法第六章第六章 锻锻 压压1 1、绘制锻件图、绘制锻件图锻件图是根据零件图绘制的。自由锻件的锻件图是在零件图的基锻件图是根据零件图绘制的。自由锻件的锻件图是在零件图的基础上考虑了础上考虑了工艺余块、加工余量、锻造公差工
17、艺余块、加工余量、锻造公差等之后绘制的图。模等之后绘制的图。模锻件的锻件图还应考虑分模面的选择、模锻斜度和圆角半径等。锻件的锻件图还应考虑分模面的选择、模锻斜度和圆角半径等。锻件图的绘制方法如下：锻件图的绘制方法如下：1 1）锻件的形状用粗实线，同时用假想线（双点划线）描绘出零件的形状。）锻件的形状用粗实线，同时用假想线（双点划线）描绘出零件的形状。2 2）锻件的尺寸和公差标注在尺寸线的上面，零件的尺寸和公差用括号标注在）锻件的尺寸和公差标注在尺寸线的上面，零件的尺寸和公差用括号标注在尺寸线的下面或侧面。尺寸线的下面或侧面。3 3）图上无法标注的技术要求，如锻造温度范围、锻造比、氧化缺陷、脱碳
18、层）图上无法标注的技术要求，如锻造温度范围、锻造比、氧化缺陷、脱碳层深度等以技术条件方式用文字说明。深度等以技术条件方式用文字说明。第六章第六章 锻锻 压压2 2、计算坯料质量与尺寸、计算坯料质量与尺寸 坯料的质量坯料的质量为锻件的重量与锻造时各种金属损耗的重量之和，为锻件的重量与锻造时各种金属损耗的重量之和，可按下式进行计算：可按下式进行计算：m m坯坯=m=m锻锻+m+m烧烧+m+m芯芯+m+m切切 式中式中 m m坯坯-坯料重量；坯料重量；m m锻锻-锻件重量；锻件重量；m m烧烧-加热时坯料表面氧化烧损的重量加热时坯料表面氧化烧损的重量 与所用加热设备类型等因素有关，与所用加热设备类型
19、等因素有关，可参考相关资料；可参考相关资料；m m芯芯-冲孔时的芯料重量；冲孔时的芯料重量；m m切切-锻造中被切掉的金属重量。锻造中被切掉的金属重量。坯料尺寸坯料尺寸 根据计算出的坯料重量即可计算杯料的体积，最后依根据计算出的坯料重量即可计算杯料的体积，最后依据选择的坯料截面尺寸确定其长度。据选择的坯料截面尺寸确定其长度。第六章第六章 锻锻 压压3 3、自由锻工序、自由锻工序 自由锻工序分为基本工序、辅助工序和精整工序。自由锻工序分为基本工序、辅助工序和精整工序。基本工序基本工序 包括镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割等，见表包括镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割等，见表 6.16.1；辅助工序辅助工序
20、 包括压钳口、倒棱、压肩等；包括压钳口、倒棱、压肩等；精整工序精整工序 是对已成形的锻件表面进行平整，清除毛刺、校直弯曲、是对已成形的锻件表面进行平整，清除毛刺、校直弯曲、修整鼓形等。修整鼓形等。第六章第六章 锻锻 压压3 3、选择锻造工序、选择锻造工序通常，自由锻件的成形过程是由一系列锻造工序组合而成通常，自由锻件的成形过程是由一系列锻造工序组合而成的，工序的选择主要是根据锻件的形状和工序的特点来确定。的，工序的选择主要是根据锻件的形状和工序的特点来确定。1 1）盘类圆环类锻件）盘类圆环类锻件 包括各种圆盘、叶轮、齿轮、模块等，其包括各种圆盘、叶轮、齿轮、模块等，其特点是横向尺寸大于高度尺寸
21、，或者二者相近。锻造基本工序特点是横向尺寸大于高度尺寸，或者二者相近。锻造基本工序是是镦粗镦粗，其中带孔的件需，其中带孔的件需冲孔冲孔。2 2）空心类锻件）空心类锻件 包括各种圆环、齿圈、轴承环和各种圆筒、缸包括各种圆环、齿圈、轴承环和各种圆筒、缸体、空心轴等，锻造空心件的基本工序有体、空心轴等，锻造空心件的基本工序有镦粗、冲孔、马杠扩镦粗、冲孔、马杠扩孔、芯棒拔长孔、芯棒拔长等。等。3 3）轴杆类锻件）轴杆类锻件 包括各种圆形截面实心轴，如传动轴、轧辊、包括各种圆形截面实心轴，如传动轴、轧辊、立柱、拉杆等，还有矩形方形、工字形截面的杆件如摇杆、杠立柱、拉杆等，还有矩形方形、工字形截面的杆件如
22、摇杆、杠杆、推杆、连杆等，锻造轴杆件的基本工序是杆、推杆、连杆等，锻造轴杆件的基本工序是拔长拔长，但对于截，但对于截面尺寸相差大的铸件，为满足锻造比的要求，则需采取面尺寸相差大的铸件，为满足锻造比的要求，则需采取镦粗一镦粗一拔长拔长工序。工序。第六章第六章 锻锻 压压4 4）曲轴类锻件）曲轴类锻件 包括单拐和多拐的各种曲轴，目前包括单拐和多拐的各种曲轴，目前锻造曲轴的工艺有自由锻、模锻、全流线挤压锻等。锻造曲轴的工艺有自由锻、模锻、全流线挤压锻等。其中自由锻的力学性能差，加工余量大，只在单件其中自由锻的力学性能差，加工余量大，只在单件或小批生产中应用。其基本工序有或小批生产中应用。其基本工序有
23、拔长、错移和扭拔长、错移和扭转。转。5 5）弯曲类锻件）弯曲类锻件 包括各种具有弯曲轴线的锻件，如包括各种具有弯曲轴线的锻件，如吊钩、弯杆、曲柄、轴瓦盖等，基本工序是吊钩、弯杆、曲柄、轴瓦盖等，基本工序是拔长、拔长、弯曲。弯曲。6 6）复杂形状锻件）复杂形状锻件 包括阀体、叉杆、十字轴等，锻包括阀体、叉杆、十字轴等，锻造难度大，应根据锻件形状特点，采用适当工序造难度大，应根据锻件形状特点，采用适当工序组组合锻造。合锻造。第六章第六章 锻锻 压压第六章第六章 锻锻 压压第六章第六章 锻锻 压压4 4、自由锻设备、工具、及其选择、自由锻设备、工具、及其选择）自由锻常用设备）自由锻常用设备 空气锤
24、蒸汽空气锤液压机利用压缩空气推动锻锤进利用压缩空气推动锻锤进行工作。行工作。以落下部分质量以落下部分质量来表示锻造能力；常用吨来表示锻造能力；常用吨位为位为6575065750千克，用于千克，用于锻造小型锻件。锻造小型锻件。利用一定蒸汽或压缩空气利用一定蒸汽或压缩空气推动锻锤进行工作。推动锻锤进行工作。常用常用吨位为吨位为1515吨，用于锻造吨，用于锻造中型锻件，是模锻的主要中型锻件，是模锻的主要设备。设备。利用高压水为动力进利用高压水为动力进行工作。靠静压力工行工作。靠静压力工作。作。常用吨位为常用吨位为51505150吨，用于锻造吨，用于锻造大型锻件，是大型锻大型锻件，是大型锻件的唯一设备
25、。件的唯一设备。第六章第六章 锻锻 压压2 2）自由锻常用工具）自由锻常用工具 第六章第六章 锻锻 压压3 3）自由锻设备及选择）自由锻设备及选择(一一)自由锻锤自由锻锤 冲击作用式动力锻造设备，吨位（即打击冲击作用式动力锻造设备，吨位（即打击能量大小）以其落下部分（活塞、锤杆、锤头能量大小）以其落下部分（活塞、锤杆、锤头的总称）的重量表示。的总称）的重量表示。（1 1）空气锤）空气锤以空气为能量传递的介质。以空气为能量传递的介质。结构简单、操作方便、投资少、维修容易，结构简单、操作方便、投资少、维修容易，但吨位不大（为但吨位不大（为65kg750kg65kg750kg），适用于锻造），适用于
26、锻造50kg50kg以下的小型锻件。以下的小型锻件。（2 2）蒸汽）蒸汽空气自由锻锤空气自由锻锤以压缩空气以压缩空气或蒸汽为动力或蒸汽为动力 结构紧凑，刚性好，打击时较平稳，但操结构紧凑，刚性好，打击时较平稳，但操作空间小，吨位为作空间小，吨位为1 t 5 t1 t 5 t，可锻造中等质量，可锻造中等质量（50kg 700kg50kg 700kg）的锻件。）的锻件。第六章第六章 锻锻 压压第六章第六章 锻锻 压压第六章第六章 锻锻 压压（二）水压机以静压力作用在坯料上 能耗少，振动小，但设备庞大，造价高。吨位用其产生的最大压力来表示，一般为5MN 125MN，主要用于大型锻件和高合金钢锻件的锻
27、造。第六章第六章 锻锻 压压5.坯料的加热与锻件的冷却：始锻温度：允许加热的最高开始锻造温度终锻温度：停止锻造的最低温度缺陷：过热、过烧（温度过高）：开裂（终锻温度过低）6.锻件的热处理与清理目的：消除加工硬化改善组织，保证力学性能。热处理：退火、正火清理：滚筒法、喷丸法、酸洗法第六章第六章 锻锻 压压三、模锻三、模锻 定义：利用模具使坯料变形而获得锻件的方法。称为模锻。其实质是金属的变形受到锻模模膛的限制。特点：1）锻件尺寸精度高、表面粗糙度值小，力学性能高，成本低。可以减少机械加工余量和余块的数量，节省金属材料和加工工时。可以生产复杂零件。2）生产率高、易于机械化，可成批大量生产；但设备投
28、资大，锻模成本高，锻件一般在150kg以下。适用：成批的大量生产中、小型锻件。分类：固定模锻（锤上模锻、压力机模锻、平锻机模锻）胎模锻第六章第六章 锻锻 压压（一）锤上模锻（一）锤上模锻1.模锻锤模锻锤锻模由上、下模组锻模由上、下模组成。上模和下模分别安装在成。上模和下模分别安装在锤头下端和模座上的燕尾槽锤头下端和模座上的燕尾槽内，用楔贴紧固。上、下模内，用楔贴紧固。上、下模合在一起，形成完整的模膛。合在一起，形成完整的模膛。根据模膛功用不同，分为模根据模膛功用不同，分为模锻模膛和制坯模膛。锻模膛和制坯模膛。第六章第六章 锻锻 压压2.锤上模锻锻锤锤上模锻锻锤设备是蒸汽空气模锻锤，可锻造0.5
29、kg 150kg 的锻件。形状简单的锻件可在单模槽内锻造成形，称形状简单的锻件可在单模槽内锻造成形，称单模槽模锻单模槽模锻，见图；复杂的锻件，必须在几个模槽内锻造，见图；复杂的锻件，必须在几个模槽内锻造后才能成形，称后才能成形，称多模槽模锻多模槽模锻 第六章第六章 锻锻 压压3、模锻工艺规程的制订、模锻工艺规程的制订 模锻生产的工艺规程包括制订锻件图、计算坯料模锻生产的工艺规程包括制订锻件图、计算坯料尺寸、确定模锻工步、选择设备及安排修整工序等。尺寸、确定模锻工步、选择设备及安排修整工序等。4、模锻工艺过程、模锻工艺过程 下料（轧材棒料）下料（轧材棒料）加热加热 模锻模锻切边切边校正校正模锻件
30、热处理模锻件热处理模锻件的表面清理模锻件的表面清理第六章第六章 锻锻 压压（二）胎模锻（二）胎模锻 在自由锻设备上利用胎具生产锻件的方法。先采用自在自由锻设备上利用胎具生产锻件的方法。先采用自由锻方法制坯，然后在胎模中成形。由锻方法制坯，然后在胎模中成形。因此，其生产特点具有某些自由锻与模锻的特点。因此，其生产特点具有某些自由锻与模锻的特点。胎模的种类主要有四种：摔模、扣模、筒模、合模。胎模的种类主要有四种：摔模、扣模、筒模、合模。与自由锻比较具有的特点：与自由锻比较具有的特点：（1）操作简便，生产率高，对工人技术要求不高。）操作简便，生产率高，对工人技术要求不高。（2）锻件形状、尺寸精度高，
31、敷料少、加工余量小。）锻件形状、尺寸精度高，敷料少、加工余量小。（3）内部组织致密，纤维组织分布更符合性能要求。）内部组织致密，纤维组织分布更符合性能要求。与模锻比较具有的特点：与模锻比较具有的特点：（1）设备简单。）设备简单。（2）工艺灵活，可以局部成形。）工艺灵活，可以局部成形。（3）胎具简单，制造容易。）胎具简单，制造容易。适用于中小批量中小锻件生产适用于中小批量中小锻件生产第六章第六章 锻锻 压压（1）摔模：用来限制回转）摔模：用来限制回转体锻件，又称摔子体锻件，又称摔子第六章第六章 锻锻 压压（2）扣模）扣模用来对坯料进行全部或局部口形，主要生产杆状非回转用来对坯料进行全部或局部口形
32、，主要生产杆状非回转体锻件体锻件第六章第六章 锻锻 压压（2）套筒模）套筒模锻模成套筒形，主要用于锻造齿轮、法兰盘等回转体锻件锻模成套筒形，主要用于锻造齿轮、法兰盘等回转体锻件 第六章第六章 锻锻 压压（3）合模）合模通常由上模和下模两部分组成。为了使上下模吻合及不使锻通常由上模和下模两部分组成。为了使上下模吻合及不使锻件产生错移，经常用导柱等定位。合模多用于生产形状较复件产生错移，经常用导柱等定位。合模多用于生产形状较复杂的非回转体锻件，如连杆、叉形件等锻件。杂的非回转体锻件，如连杆、叉形件等锻件。第六章第六章 锻锻 压压（三）其他模锻（压力机模锻）（1）曲柄压力机模锻）曲柄压力机模锻 吨位
33、用滑块移到接近最低位置时所产生的最大压力来表示，一般2MN12MN。（2）摩擦压力机模锻）摩擦压力机模锻 摩擦压力机的吨位一般是0.8MN 3.5MN，最大可达10 MN，主要用于小型锻件的批量生产。第六章第六章 锻锻 压压（3）平锻机模锻）平锻机模锻 平锻机吨位以凸模所产生的最大压力表示，一般为1MN31.5MN，可锻造直径为20mm 230mm的棒料。第六章第六章 锻锻 压压第三节第三节 板料的冲压成形工艺板料的冲压成形工艺一、概述一、概述1.板料的冲压成形定义：是利用冲模使板料产生分离或变形的成形工艺。板料的冲压成形定义：是利用冲模使板料产生分离或变形的成形工艺。通常在常温下进行，所以又
34、叫通常在常温下进行，所以又叫冷冲压冷冲压。当板厚当板厚8-10毫米时，才用热冲压。毫米时，才用热冲压。便于实现自动化，生产率很高，操作简便。便于实现自动化，生产率很高，操作简便。冲压件一般不需再进行切削加工，因而节省原材料，节省能源消耗。冲压件一般不需再进行切削加工，因而节省原材料，节省能源消耗。原材料是表面品质好的板料或带料，所以产品质量小、强度高、刚原材料是表面品质好的板料或带料，所以产品质量小、强度高、刚性好。性好。产品尺寸稳定，产品尺寸稳定，互换性好，可以成形形状复杂的零件。互换性好，可以成形形状复杂的零件。模具成本高结构复杂模具成本高结构复杂3.特点：特点：5.应用应用：在汽车、拖拉
35、机、航空、电器、仪表、国防以及日用品工业中，在汽车、拖拉机、航空、电器、仪表、国防以及日用品工业中，冲压件占有相当大的比例。冲压件占有相当大的比例。2.常见冲压材料常见冲压材料-低碳钢、铜合金、铝合金、镁合金及塑性高的合金钢。低碳钢、铜合金、铝合金、镁合金及塑性高的合金钢。非金属材料如橡胶、皮革、毛毡、硬纸板等。非金属材料如橡胶、皮革、毛毡、硬纸板等。4.适用范围适用范围-板料冲压适用大批量加工。板料冲压适用大批量加工。第六章第六章 锻锻 压压二、冲压设备 板料冲压所用设备常用的有剪床、冲床。板料冲压是在冲床上利用模具进行冲压加工。板料冲压是在冲床上利用模具进行冲压加工。（一）剪床的作用是把板
36、料切成一定宽度的条料，为后续的冲压备料。2 2）平刃剪）平刃剪1 1）斜刃剪）斜刃剪下料设备3 3）圆盘剪）圆盘剪第六章第六章 锻锻 压压（二）冲床 冲床的作用是完成除剪切以外的其他冲压工作，生产出合格的产品2 2）闭式冲床）闭式冲床冲压设备冲压设备1 1）开式冲床）开式冲床第六章第六章 锻锻 压压三、板料冲压的基本工序 分离工序分离工序 将坯料的一部分和另一部分分开的工序。将坯料的一部分和另一部分分开的工序。如落料、冲孔、修整、剪切等。如落料、冲孔、修整、剪切等。变形工序变形工序是坯料的一部分相对余量一部分产生塑性变是坯料的一部分相对余量一部分产生塑性变形而不破裂的工序。形而不破裂的工序。如
37、弯曲、拉深、翻边、成形等。如弯曲、拉深、翻边、成形等。板料冲压的板料冲压的基本工序基本工序第六章第六章 锻锻 压压 落料及冲孔落料及冲孔(统称统称冲裁冲裁):是使坯料按封闭轮廓分离的工序。是使坯料按封闭轮廓分离的工序。落料落料:被分离的部分为成品，而留下的部分是废料；被分离的部分为成品，而留下的部分是废料；冲孔冲孔:被分离的部分为废料，而留下的部分是成品。被分离的部分为废料，而留下的部分是成品。例如冲制平面垫圈，制取外形的冲裁工序称为落料例如冲制平面垫圈，制取外形的冲裁工序称为落料,而制取而制取内孔的工序称为冲孔。内孔的工序称为冲孔。1（一）分离工序（一）分离工序：是使坯料的一部分相对于另一部
38、分相互分：是使坯料的一部分相对于另一部分相互分离的工序，包括剪切、冲裁、修整等。离的工序，包括剪切、冲裁、修整等。2、落料及冲孔、落料及冲孔1、剪切：、剪切：使坯料沿不封闭轮廓产生分离。使坯料沿不封闭轮廓产生分离。包括：斜刃剪、平刃剪、圆盘剪。包括：斜刃剪、平刃剪、圆盘剪。三、冲压基本工序三、冲压基本工序第六章第六章 锻锻 压压3、修整、修整 修整修整:利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属，以切掉冲裁利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属，以切掉冲裁件切断面上存留的剪裂带和毛刺，从而提高冲裁件的尺寸精度和降低表件切断面上存留的剪裂带和毛刺，从而提高冲裁件的尺寸精度和降低表面粗糙度的一
39、种工艺方法。面粗糙度的一种工艺方法。修整机理相当于切削加工，大间修整机理相当于切削加工，大间隙冲裁件，单边修整量约板厚的隙冲裁件，单边修整量约板厚的10%；小间隙冲裁件单边修整；小间隙冲裁件单边修整量取板厚的量取板厚的8%以下。以下。修整时应合理确定修整余量及修修整时应合理确定修整余量及修整次数。修整后冲裁件公差等级整次数。修整后冲裁件公差等级达达IT6IT7，表面粗糙度，表面粗糙度Ra=0.81.6m。第六章第六章 锻锻 压压(二二)变形工序变形工序 使坯料的一部分相对另一部分产生位移而不破坏的工序，称为变形工序。它包括拉深、弯曲、翻边和成形等。第六章第六章 锻锻 压压（1 1）拉深：）拉深
40、：利用拉深模使板料变成开口空心利用拉深模使板料变成开口空心件壁厚基本不变的冲压工序。可以制成筒形、件壁厚基本不变的冲压工序。可以制成筒形、阶梯形、盒形、球形、锥形及其它复杂形状的阶梯形、盒形、球形、锥形及其它复杂形状的薄壁零件。薄壁零件。拉深过程及变形特点：拉深过程及变形特点：拉深过程如图示，拉深过程如图示，其凸模和凹模有一定的其凸模和凹模有一定的圆角，其间隙一般稍大圆角，其间隙一般稍大于板料厚度。拉深件的于板料厚度。拉深件的底部一般不变形，厚度底部一般不变形，厚度基本不变。直壁厚度有基本不变。直壁厚度有所减小。所减小。第六章第六章 锻锻 压压（2）弯曲）弯曲使坯料的一部分相对于另一部分弯曲成
41、一定角使坯料的一部分相对于另一部分弯曲成一定角度的工序叫弯曲。度的工序叫弯曲。弯曲时材料内侧受压缩，外弯曲时材料内侧受压缩，外侧受拉伸。当外侧拉应力超侧受拉伸。当外侧拉应力超过坯料的抗拉强度时，会造过坯料的抗拉强度时，会造成金属破裂。坯料越厚，内成金属破裂。坯料越厚，内弯曲半径弯曲半径r越小，应力越大越小，应力越大，越易弯裂。一般，弯曲的，越易弯裂。一般，弯曲的最小半径应为（最小半径应为（0.251）板厚。材料塑性好，弯曲半板厚。材料塑性好，弯曲半径可小一些。径可小一些。第六章第六章 锻锻 压压利用局部变形使坯料或半成品利用局部变形使坯料或半成品改变形状而获得一定形状工件改变形状而获得一定形状
42、工件的方法称为成形。的方法称为成形。它包括缩口、翻边、胀压、制它包括缩口、翻边、胀压、制肋等肋等用橡皮芯子来增大半成品的中用橡皮芯子来增大半成品的中间部分，在凸模轴向压力作用间部分，在凸模轴向压力作用下，对半成品壁产生均匀的侧下，对半成品壁产生均匀的侧压力而成形。凹模是可以分开压力而成形。凹模是可以分开的。的。4 4、成形、成形第六章第六章 锻锻 压压第六章第六章 锻锻 压压 四、冲压模具四、冲压模具 常用冲模可分为简单模、连续模与复合模三种。()()简单模简单模 冲床一次行程中，只完成一道工序的模具，称为简单模。容易制造，适合小批量生产。(二二)连续模连续模 冲床的次行程中，在模具的不同部位
43、上同时完成数道冲压工序的模具，称为连续模。生产效率高，精度高，结构复杂成本高，适合大批量生产。第六章第六章 锻锻 压压（三）复合模（三）复合模利用冲床的一次行程，在模具的同一位置完成两道以上工序的模具，标为复合模。精度高，生产效率高，制造复杂，适合大批量生产。第六章第六章 锻锻 压压（三）模具的安装与调试（三）模具的安装与调试1 1安装：安装：工作要重视，要求凹模模面水平，且与凸模轴线垂直，间隙要均工作要重视，要求凹模模面水平，且与凸模轴线垂直，间隙要均匀。匀。2 2、调试：、调试：安装完成后，要用相同厚度的塑性材料试冲，直到调整到最佳安装完成后，要用相同厚度的塑性材料试冲，直到调整到最佳位置
44、。位置。典型零件的冲压工艺示例：典型零件的冲压工艺示例：第六章第六章 锻锻 压压 五、冲压工艺要点五、冲压工艺要点（一）冲压设备的选择（一）冲压设备的选择根据冲裁力选择冲压设备吨位和模具 （二）冲模间隙刃口尺寸的确定（二）冲模间隙刃口尺寸的确定 （1 1）冲模间隙的确定）冲模间隙的确定 冲模间隙大小对零件端面质量和模具寿命有很大的影响，间隙过大和过小都会使毛刺增大，因此应根据坯料材质和厚度，确定合适的间隙。一般取双边间隙Z=(0.070.14)，为坯料的厚度。塑性差的取较大值；端面质量要求高时取小值。（2 2）凹凸模刃口尺寸的确定）凹凸模刃口尺寸的确定 冲裁件的刃口尺寸取决于冲模的刃口尺寸及其
45、间隙；落料时D凹=D件d凸=D凹-Z D凹为凹模的刃口尺寸 冲孔时 d凸=D件 D凹=d凸+Z d凸为凸模的刃口尺寸 D件为冲裁件的直径（三）模具的安装与调试（三）模具的安装与调试第六章第六章 锻锻 压压1、高速高能成形3、精密模锻 5、液态成形2、超塑性成形4、板料的真空成形和吹塑成形6、粉末锻造（一）型材的轧制（一）型材的轧制 （二）钢板的轧制（二）钢板的轧制 （三）钢管的轧制（三）钢管的轧制二、拉拔二、拉拔三、挤压三、挤压四、金属塑性变形加工新工艺四、金属塑性变形加工新工艺一、轧制一、轧制64 其他塑性变形加工方法简介其他塑性变形加工方法简介第六章第六章 锻锻 压压一、轧制一、轧制 金属
46、材料在旋转轧辊的摩擦力F1和压力F2的作用下，产生连续塑性变形，获得要求的截面形状，并改变其性能的塑性加工方法，称为轧制.第六章第六章 锻锻 压压 1.辊轧用一对相向旋转的扇形模具使坯料产生塑性变形。2.横轧轧辊轴线与轧件轴线平行，且轧辊与轧件作相对转动。3.斜轧轧辊相互倾斜配置，相同方向旋转，轧件螺旋运动。4.旋轧毛坯旋转的同时，用简单工具使其逐渐变形。第六章第六章 锻锻 压压轧制部分产品截面形状图（一）型材的轧制（一）型材的轧制圆钢、方钢、角钢、工字钢、圆钢、方钢、角钢、工字钢、T型钢、钢轨、有色金属等的轧制型钢、钢轨、有色金属等的轧制第六章第六章 锻锻 压压（三）钢管的轧制（三）钢管的轧
47、制分类：分类：无缝管：适用于高压场合无缝管：适用于高压场合焊缝管：成本低，适用于低压场合，工艺为圆钢穿孔、轧焊缝管：成本低，适用于低压场合，工艺为圆钢穿孔、轧管、整径、定径等制成。管、整径、定径等制成。（二）钢板的轧制（二）钢板的轧制薄钢板：厚度小于薄钢板：厚度小于4mm厚钢板：厚度大于厚钢板：厚度大于4mm热轧制：最后一次轧制加热热轧制：最后一次轧制加热冷轧制：最后一次轧制不加热冷轧制：最后一次轧制不加热轧制工艺：钢锭轧制工艺：钢锭板坯板坯厚板坯厚板坯厚板厚板矫正矫正检验检验裁切裁切热处理热处理第六章第六章 锻锻 压压二、拉拔二、拉拔 在牵引力作用下，通过模孔被拉出，产生塑性变形，使得截面缩
48、小、长度增加的工艺，称为拉拔。它主要生产各种细线材、薄壁管和一些特殊截面形状的型材。三、挤压三、挤压 坯料在压力作用下，从模具的孔口或缝隙中挤出，使之横截面积减小，长度增加，成为所需制品的方法，称为挤压第六章第六章 锻锻 压压部分拉拔产品截面形状图第六章第六章 锻锻 压压三、挤压将金属置于一封闭的挤压模内，用强大的挤压力将金属从模孔中挤出成形的方法。挤压过程中金属坯料的截面依照模孔的形状减小，长度增加。挤压可以获得各种复杂截面的型材或零件。第六章第六章 锻锻 压压挤压的分类：（一）按加热温度分1.热挤压挤压时坯料变形温度高于它的再结晶温度。2.冷挤压坯料在再结晶温度以下完成的挤压。（二）按挤压
49、方向分 1.正挤压与运动方向相同 2.反挤压与运动方向相反第六章第六章 锻锻 压压 部分挤压产品截面形状图第六章第六章 锻锻 压压四、金属塑性变形加工新工艺（一）高能成形在极短时间内，将电能、化学能或机械能传递给被加工的金属材料，使之迅速塑性成形的加工方法。常用的高速高能成形方法有爆炸成形、电液成形、电磁成形等。它们的共同特点是模具简单，零件精度高、表面质量好，能加工塑性差的难成形材料，生产周期短、成本低。第六章第六章 锻锻 压压（1）爆炸成形炸药爆炸产生化学能1.爆炸成形是利用高能炸药在爆炸瞬间释放出的巨大化学能对金属毛坯进行加工的一种高能率成形方法。第六章第六章 锻锻 压压（2）电液成形借
50、助于水中两电极之间的放电所产生的冲击波及液流冲击使金属塑性成型称为电液成型。第六章第六章 锻锻 压压（3）电磁成形在变化的磁场作用下，坯料内产生感应电流产生的磁场与线圈产生的磁场相互作用，使坯料产生塑性变形的加工方法称为电磁成型。第六章第六章 锻锻 压压（二）超塑性成形 1.超塑性的概念 超塑性是指某些金属材料在特定的内部（组织）条件（如晶粒形状及尺寸，相变等）和外部（环境）条件下（如温度、应变低变形速率等），呈现出异常低的流变抗力、异常高的流变性能（例如大的延伸率）的现象。称为超塑性成型。2.超塑性类型 细晶超塑性（又称组织超塑性或恒温超塑性）相变超塑性（又称环境超塑性）3.超塑性成形工艺的
