1、3.2 金属塑性变形的方法及设备金属塑性变形的方法及设备3.2.1 胎模锻胎模锻 胎模锻是在胎模锻是在自由锻设备上自由锻设备上使用使用可移动的简单模具可移动的简单模具生产锻生产锻件的一种锻造方法。件的一种锻造方法。胎模锻造一般胎模锻造一般先采用自由锻制坯先采用自由锻制坯，然后在胎模中终锻成然后在胎模中终锻成形形。锻件的形状和尺寸主要靠胎模的型槽来保证。锻件的形状和尺寸主要靠胎模的型槽来保证。胎模不固定在设备上，锻造时用工具夹持着进行锻打胎模不固定在设备上，锻造时用工具夹持着进行锻打。与自由锻相比，胎模锻生产效率高，锻件加工余量少，与自由锻相比，胎模锻生产效率高，锻件加工余量少，精度高；与模锻相
2、比，胎模制造简单，使用方便，成本较低，精度高；与模锻相比，胎模制造简单，使用方便，成本较低，也不需要昂贵的设备。也不需要昂贵的设备。胎模锻曾广泛应胎模锻曾广泛应用于中型锻件的中小批量生产中。用于中型锻件的中小批量生产中。胎模锻劳动强度大，辅助操作多，模具寿命低，在现代胎模锻劳动强度大，辅助操作多，模具寿命低，在现代工业中已逐渐被模锻所取代。工业中已逐渐被模锻所取代。1.胎模锻锻模的种类、结构及用途 名称动 画视 频结构和用途摔摔 模模摔模由上摔、下摔及摔把组成，摔模由上摔、下摔及摔把组成，常用于回转体轴类锻件的成形常用于回转体轴类锻件的成形或精整，或为合模制坯或精整，或为合模制坯弯弯模模弯模由
3、上模、下模组成，用于弯模由上模、下模组成，用于吊钩、吊环等弯杆类锻件的成吊钩、吊环等弯杆类锻件的成形或为合模制坯形或为合模制坯54名称动 画结构和用途合合 模模合模由上模、下模及导向装合模由上模、下模及导向装置组成，多用于连杆、拨叉置组成，多用于连杆、拨叉等形状较复杂的非回转体锻等形状较复杂的非回转体锻件终锻成形件终锻成形扣扣模模扣模由上扣、下扣组成，有扣模由上扣、下扣组成，有时仅有下扣，主要用于非回时仅有下扣，主要用于非回转体锻件的整体、局部成形转体锻件的整体、局部成形或为合模制坯或为合模制坯55目录目录名称动 画视 频结构和用途冲冲切切模模冲切模由冲头和凹模组成，冲切模由冲头和凹模组成，用
4、于锻件锻后冲孔和切边用于锻件锻后冲孔和切边 组组合合套模组合套模由模套及上模、组合套模由模套及上模、下模组成，用于齿轮、法下模组成，用于齿轮、法兰盘等盘类零件的成形兰盘等盘类零件的成形 56 2 典型锻件的胎模锻工艺过程典型锻件的胎模锻工艺过程1）轴套胎模锻）轴套胎模锻2）双联齿轮胎模锻）双联齿轮胎模锻3 设备设备空气锤空气锤单柱蒸汽单柱蒸汽空气锤空气锤双柱蒸汽双柱蒸汽空气锤空气锤 3.2.2 3.2.2 模型锻造模型锻造概述概述1.1.模型锻概念模型锻概念 将加热到锻造温度的金属坯料放到将加热到锻造温度的金属坯料放到固定在模锻设备上的锻模模膛固定在模锻设备上的锻模模膛内，内，使坯料受压变形，
5、从而获得锻件的方法。使坯料受压变形，从而获得锻件的方法。2.2.模型锻特点（与自由锻和胎模锻相比）模型锻特点（与自由锻和胎模锻相比）1 1）可锻制形状较为复杂的锻件）可锻制形状较为复杂的锻件 2 2）锻件的形状和尺寸较准确、表面质量好，材料利用率和生产效）锻件的形状和尺寸较准确、表面质量好，材料利用率和生产效 率高。率高。3 3）模锻需采用专用的模锻设备和锻模，投资大、前期准备时间）模锻需采用专用的模锻设备和锻模，投资大、前期准备时间 长，并且由于受三向压应力变形，变形抗力大。长，并且由于受三向压应力变形，变形抗力大。3.3.应用应用 中小型锻件的大批量生产中小型锻件的大批量生产4.4.模锻的
6、分类模锻的分类:锤上模锻、压力机上模锻锤上模锻、压力机上模锻一、锤上模锻一、锤上模锻 1.1.锤上模锻原理锤上模锻原理2.锻模锻模锻模锻模上模上模下模下模分模面分模面模膛模膛模锻模膛模锻模膛制坯模膛制坯模膛终锻模膛终锻模膛预锻模膛预锻模膛拔长模膛拔长模膛弯曲模膛弯曲模膛切断模膛切断模膛滚压模膛滚压模膛(1)(1)模锻模膛模锻模膛预锻模膛预锻模膛 目的是使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸目的是使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸，以便在终锻成形，以便在终锻成形时金属充型更加容易，同时减少终锻模膛的磨损，延长锻模的使用寿时金属充型更加容易，同时减少终锻模膛的磨损，延长锻模的使用寿命。命。预锻模膛的圆
7、角、模锻斜度均比终锻模膛大，而且不设飞边槽。预锻模膛的圆角、模锻斜度均比终锻模膛大，而且不设飞边槽。终锻模膛终锻模膛 可使坯料变可使坯料变 形到锻件最终尺寸形到锻件最终尺寸 终锻模膛的分模面上有一圈飞边槽终锻模膛的分模面上有一圈飞边槽，用以增加金属从模膛中流出的，用以增加金属从模膛中流出的阻力，促使金属充满模膛，同时容纳多余的金属。模锻件的飞边须在阻力，促使金属充满模膛，同时容纳多余的金属。模锻件的飞边须在模锻后切除。模锻后切除。(2)制坯模膛制坯模膛 制坯模膛主要作用是制坯模膛主要作用是按照锻件形状合理分配坯料按照锻件形状合理分配坯料体积，使坯料形体积，使坯料形状基本接近锻件形状。状基本接近
8、锻件形状。制坯模膛分为拔长模膛、滚压模膛、弯曲模膛、制坯模膛分为拔长模膛、滚压模膛、弯曲模膛、成形模膛、镦粗台及压扁面等。成形模膛、镦粗台及压扁面等。拔长模膛拔长模膛 减小坯料某部分横截面积以增加该部分的长度。减小坯料某部分横截面积以增加该部分的长度。滚压模膛滚压模膛 减小坯料某部分的横截面积以增加另一部分的横截面积。减小坯料某部分的横截面积以增加另一部分的横截面积。弯曲模膛弯曲模膛 将坯料轴线由直线变成曲线形状。将坯料轴线由直线变成曲线形状。切断模膛切断模膛 切断坯料切断坯料 实际锻造时应根据锻件的复杂程度相应选用实际锻造时应根据锻件的复杂程度相应选用单模膛锻单模膛锻模或多模膛锻模。模或多模
9、膛锻模。一般形状简单的锻件采用仅有终锻模膛一般形状简单的锻件采用仅有终锻模膛的单模膛锻模，而形状复杂的锻件（如截面不均匀、轴线的单模膛锻模，而形状复杂的锻件（如截面不均匀、轴线弯曲、不对称等）则需采用具有制坯、预锻、终锻等多个弯曲、不对称等）则需采用具有制坯、预锻、终锻等多个模膛的锻模逐步成形。模膛的锻模逐步成形。弯曲连杆零件图弯曲连杆零件图多膛锻模单膛锻模单膛锻模二、二、压力机上模锻压力机上模锻 锤上模锻因其工艺适应性广而被广泛采用。锤上模锻因其工艺适应性广而被广泛采用。但但锻造过程中振动大锻造过程中振动大、噪音高噪音高、效、效率低率低、能源消耗、能源消耗多、多、劳动条劳动条件差等缺点无法克
10、服件差等缺点无法克服，所以近年来大吨位的所以近年来大吨位的模锻锤有逐步被压力机取代的趋势模锻锤有逐步被压力机取代的趋势。用用于模锻的压力机主要有：于模锻的压力机主要有：热模锻压力机热模锻压力机、摩擦压力机及平、摩擦压力机及平锻机锻机等。等。1.摩擦压力机上模锻摩擦压力机上模锻摩擦压力机模型及原理图2.2.曲柄压力机曲柄压力机上模锻上模锻 3.3.平锻平锻机机上模锻上模锻 平锻机是平锻机是沿水平沿水平方方向对坯料施加压力向对坯料施加压力的的锻锻造机械造机械，即卧式的曲柄压力机。，即卧式的曲柄压力机。其结构上的最大特点是其结构上的最大特点是具有两个互相垂具有两个互相垂直的滑块直的滑块，分别承担镦锻
11、和夹紧分别承担镦锻和夹紧的功能。的功能。平锻机模型及原理图3.2.3 板料冲压概述概述1 1、板料冲压概念、板料冲压概念 板料冲压是在冲床上用冲模使金属或非金属板料产生分离或变形而获得制件的加工方法。板料冲压通常在室温下进行，所以又叫冷冲压。2、板料冲压用材板料冲压用材 用于冲压的材料必须具有良好的塑性。常用的有低碳钢、高塑性合金钢、铝和铝合金、铜和铜合金等金属材料以及皮革、塑料、胶木等 3、板料冲压的设备 剪床、冲床 4、冲压的特点冲压的特点 生产率高、成本低；成品的形状复杂、尺寸精度高、表面质量好且刚度大、强度高、重量轻，无需切削加工即可使用。5、板料冲压的应用板料冲压的应用 在仪表、汽车
12、、拖拉机、电机、电器、日常生活用品及国防等工业中有广泛应用。一、分离工序分离工序 1 1落料及冲孔（冲裁）落料及冲孔（冲裁）1 1）冲裁过程）冲裁过程弹性变形阶段塑性变形阶段断裂分离阶段弹性变形阶段塑性变形阶段断裂分离阶段塑性变形阶段塑性变形阶段弹性变形阶段弹性变形阶段断裂分离阶段断裂分离阶段2 2）冲裁间隙）冲裁间隙 冲裁间隙是指冲裁凸模与凹模之间工作部分的尺寸之差，即 Z=D凹D凸 冲裁间隙对冲裁过程有很大的影响，它不仅对冲裁件的质量起决定性的作用，而且直接影响模具的使用寿命。3）凸凹模刃口尺寸的确定 落料：以凹模为设计基准 D D凹凹 =d=d落落 D D凸凸=D=D凹凹 Z Z 冲孔：
13、以凸模为设计基准 D D凸凸 =d=d孔孔 D D凹凹 =D=D凸凸 +Z+Z4）冲裁件的排样 排样：冲裁件在板料上的布置方式，分为:有搭边排样少无搭边排样冲裁件的排样冲裁件的排样182.75mm2117mm2112.63mm297.5mm22修整 冲裁后的修整有外圆修整、内孔修整 修整前精度IT11，表面粗糙度为12.56.3m 修整后精度IT6 IT7，表面粗糙度为0.8 1.6m3切断内孔修整外圆修整二、成形工序1 拉深1）拉深变形过程）拉深变形过程2）拉深的缺陷及防止）拉深的缺陷及防止拉裂（拉穿）拉裂（拉穿）起皱起皱Ddd dh h防止拉裂的方法 凸凹模的工作部分必须要有一定的凸凹模的
14、工作部分必须要有一定的圆角圆角 r凹凹=10 r凸凸=（0.61）r凹凹 凸凹模间隙要合理凸凹模间隙要合理 Z=（1.11.2）控制拉深系数（控制拉深系数（m m）拉深系数拉深系数 ：拉深后的工件直径：拉深后的工件直径 d d 与拉与拉深前的毛坯直径深前的毛坯直径D D之比，之比，即即 m=d/D合理的拉深系数合理的拉深系数 m=d/D=（0.50.8）多次拉深多次拉深 对于深腔拉深件（如弹壳、笔帽等）对于深腔拉深件（如弹壳、笔帽等）当当m（0.5-0.8)时，应采用多道拉深，时，应采用多道拉深，各次拉深系数应满足：各次拉深系数应满足：m1m2 mn必要时还应在各次拉深间穿插再结晶退必要时还应
15、在各次拉深间穿插再结晶退火，以消除加工硬化。火，以消除加工硬化。涂润滑油涂润滑油 防止起皱的方法 设压边圈、增加板料厚度 2 弯曲 利用弯曲模使工件轴线弯成一定角度和曲率的工序。弯曲时应特别注意两个问题：(1)设计弯曲模时，应取模具的角度比成品角度小 一个回弹角。(2)使板料的纤维方向与弯曲件的弯曲线垂直，以防开裂。1 1）胀形）胀形 利用压力将直径较小的筒形零件或锥形零件由内向外膨胀成为直径较大的凸出曲面零件，或者在板材上形成刚性筋条的一种塑性成形工艺方法。3其它成形方法其它成形方法炮弹壳胀形2 2）翻边）翻边 所谓翻边就是将零件的孔边缘或外边缘在模具作用下，翻成竖立边缘的一种冲压工艺方法。
16、3）旋压）旋压 旋压是在旋压是在板坯板坯随随芯模芯模旋转或旋转或旋压工具旋压工具绕板坯绕板坯与芯模旋转的同时，旋压工具相对芯模进给，使与芯模旋转的同时，旋压工具相对芯模进给，使坯料受压并实现连续、逐点变形的工艺方法。坯料受压并实现连续、逐点变形的工艺方法。有有普通旋压和变薄旋压普通旋压和变薄旋压两种。两种。主要用于主要用于圆筒形、锥形、曲面形等复杂形状圆筒形、锥形、曲面形等复杂形状的空心回转体工件或高强度难变形的材料加工。的空心回转体工件或高强度难变形的材料加工。4 4）收口收口 收口是将中空零件的口径缩小、使壁增厚，收口是将中空零件的口径缩小、使壁增厚，并获得所需形状的一种加工工序。并获得所需形状的一种加工工序。5 5）压筋）压筋 压筋是在工件上压出局部凸凹形状的冲压压筋是在工件上压出局部凸凹形状的冲压工序，压筋能提高工件的刚度，是薄板件增加工序，压筋能提高工件的刚度，是薄板件增加刚度的常用工序。刚度的常用工序。典型零件的冲压工艺过程典型零件的冲压工艺过程1.黄铜弹壳的冲压过程2.汽车消音器的冲压过程3.鸣叫水壶的冲压成形
