第三章 锻压【古柏优讲】

1、主要内容,31 概述,33 自由锻,34 模锻,第三章 锻压,32 金属的加热和锻件冷却,35 冲压,1,科学教育,认识锻压,2,科学教育,锻压包括锻造和冲压,31 概述,锻压对坯料施加外力，使其产生塑性变形、改变尺寸、形状及改善性能，用以制造机械零件、工件或毛坯的成形加工方法,3,科学教育,锻压加工方法,自由锻,模锻,板料冲压,挤压,拉拔,轧锻,4,科学教育,锻造在加压设备及工（模）具的作用下，使金属坯料或铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得一定几何形状、尺寸和质量的锻件的加工方法,一、 锻造,锻件金属材料经过锻造变形而得到的工件或毛坯,锻造概述,5,科学教育,自由锻,模锻,锻造按成形方式不

2、同可分为自由锻和模锻,6,科学教育,锻件,7,科学教育,改善金属的内部组织，提高金属的力学性能 具有较高的劳动生产率 适应范围广 可以大大地节省金属材料和减少切削加工工时 不能锻造形状复杂的锻件,锻造特点,8,科学教育,冲压使板料经分离或成形而得到制件的工艺。 冲压件用冲压的方法制成的工件或毛坯,二、冲压,冲压,9,科学教育,在分离或成形过程中，板料的厚度变化很小，内部组织也不产生变化。 生产效率很高，易实现机械化、自动化生产。 冲压制件尺寸精确，表面光洁，一般不再进行加工或仅按需要补充进行机械加工即可使用。 适应范围广，从小型的仪表零件到大型的汽车横梁等均能生产，并能制出形状较复杂的冲压制件

3、。 冲压使用的模具精度高，制造复杂，成本高，所以主要适用于大批量生产,冲压的特点,10,科学教育,分离工序示意,成形工序示意,冲压的基本工序可分为分离工序和成形工序,11,科学教育,压力加工使毛坯材料产生塑性变形或分离而无切屑的加工方法。除锻压外，常见的压力加工有轧制、拉拔和挤压,三、 压力加工简介,12,科学教育,32 金属的加热和锻件冷却,一、锻造温度范围 二、锻件的冷却方法,金属加热的目的：提高塑性，降低变形抗力，并使内部组织均匀,13,科学教育,1始锻温度开始锻造的温度。 一般来说，始锻温度应尽可能高一些，一方面可使金属的塑性提高，另一方面可延长锻造的时间。但加热温度过高，超过一定限度

4、时金属将产生过热或过烧的缺陷。通常将变形允许加热达到的最高温度定为始锻温度。一般金属材料的始锻温度应比其熔点低100-200,一、锻造温度范围,14,科学教育,2终锻温度终止锻造的温度。 一般来说，终锻温度应尽可能低一些，这样可以延长锻造时间，减少加热的次数。但温度过低，金属的塑性降低，可锻性变差。若终锻温度过高，锻件晶粒粗大而降低力学性能。通常将变形允许的最低温度定为终锻温度,一、锻造温度范围,15,科学教育,3锻造温度范围锻件的始锻温度到终锻温度的温度间隔。 注意：金属变形必须在锻造温度范围内进行，否则锻件容易开裂或变形困难。 4加热速度加热时坯料表面温度升高的速度（/h）。 确定加热速度

5、（或加热时间）的原则是：在避免因坯料断面温差引起的热应力而使锻件产生裂纹的前提下，加热速度越快（或或加热时间越短）越好,一、锻造温度范围,16,科学教育,1冷却规范,冷却规范冷却过程中温度与时间的关系。不同的冷却方式具有不同的冷却规范,二、锻件的冷却方法,17,科学教育,2冷却方式,空冷：热态锻件在空气中冷却。 冷却速度较快，适用于低碳钢、中碳钢的小型锻件。 堆冷：将热态锻件成堆放在空气中进行冷却。 冷却速度低于空冷，适用于低碳钢、中碳钢的小型锻件,二、锻件的冷却方法,18,科学教育,2冷却方式,坑冷：将热态锻件放在地坑（或铁箱）中缓慢冷却 冷却速度较堆冷低，适用于低合金钢及截面尺寸较大的锻件

6、。 灰砂冷：将热态锻件埋入炉渣、灰或砂中缓慢冷却 冷却速度低于坑冷，适用于低合金钢及截面尺寸较大的锻件。 炉冷：锻后锻件放入炉中缓慢冷却 冷却速度低于灰砂冷，适用于高合金钢及大型锻件,二、锻件的冷却方法,19,科学教育,一、 加热炉 二、自由锻设备 三、自由锻方法 四、自由锻常见缺陷 五、自由锻实例,33 自由锻,20,科学教育,下图为齿轮零件的锻件图。该锻件是由坯料经自由锻造获得的,自由锻实例,21,科学教育,第一步：选择坯料,加热至11501200,第二步：加热,22,科学教育,用漏盘进行局部镦粗，控制镦粗后的高度为45mm,第三步：局部镦粗,23,科学教育,采用双面冲孔冲出28mm孔,第

7、四步：冲孔,24,科学教育,边轻打边旋转锻件，使外圆消除鼓形，并达到921mm,第五步：修正外圆,25,科学教育,轻打（如端面不平还要边打边转动锻件），使锻件厚度达到441mm,第六步：修整平面,26,科学教育,自由锻只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而获得所需的几何形状及内部质量的锻件的锻造方法,33 自由锻,自由锻,27,科学教育,工艺特点： 坯料变形时，除与上、下抵铁或其它辅助工具接触部分表面外，都是自由表面，变形不受限制,28,科学教育,自由锻特点与应用,工具简单，不需造价昂贵的模具 可以锻造各种重量的锻件，对于大型锻件几乎是唯一的锻造方法 自由锻所需设备的吨

8、位较小 锻件的尺寸精度低，加工余量大 锻件形状简单，生产率低，劳动强度大,自由锻应用 单件和小批量生产,29,科学教育,一、 加热炉,加热炉的加热方式主要有：火焰加热和电加热。目前在一般中小型工厂中，较普遍采用的是以烟煤作燃料的反射炉,反射炉,30,科学教育,二、自由锻设备,常用设备有空气锤和水压机,水压机,空气锤,31,科学教育,空气锤,32,科学教育,基本工序：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割等； 辅助工序：倒棱、压肩等； 精整工序：修整鼓形、平整端面、校直弯曲,三、自由锻方法,基本工序,33,科学教育,镦粗使毛坯高度减小、横断面积增大的锻造工序。 局部镦粗在坯料上某一部分进行的镦粗,1镦粗和

9、局部镦粗,镦粗,局部镦粗,34,科学教育,拔长使毛坯横断面积减小、长度增加的锻造工序,2拔长,拔长,35,科学教育,沿螺旋线翻转法,反复90翻转法,36,科学教育,扩孔减小空心毛坯壁厚而增大其内径和外径的锻造工序,心棒拔长在空心毛坯中加心棒进行变形以减小空心毛坯外径（即壁厚）而增加其长度的锻造工序,3心棒拔长和扩孔,37,科学教育,心棒拔长,38,科学教育,冲头扩孔,心轴扩孔,39,科学教育,冲孔在坯料上冲出透孔或不透孔的锻造工序,双面冲孔 单面冲孔,4冲孔,冲孔连皮,40,科学教育,双面冲孔,41,科学教育,单面冲孔,42,科学教育,弯形采用一定的工模具将毛坯弯成所规定外形的锻造工序,1成形

10、压铁 2坯料 3成形垫铁,自由弯形,成形弯形,5弯形,动画,43,科学教育,切割把板材或型材等切成所需形状和尺寸的坯料或工件的锻造工序,单面切割 双面切割和四面切割 圆料切割,6切割,44,科学教育,单面切割,45,科学教育,双面切割和四面切割,双面切割在坯料的两个相对面上先后切割。 四面切割先切割两相对面，再切割相邻的两相对面。 双面和四面切割一般用于切割截面较大的坯料,46,科学教育,圆料切割,47,科学教育,裂纹 末端凹陷 轴心裂纹 折叠,末端凹陷和轴心裂纹,折叠,四、自由锻常见缺陷,48,科学教育,压盖锻件图,五、自由锻实例,1、锻件图,锻件图 = 零件图 + 加工余量、锻件公差和余块

11、,余量和余块,49,科学教育,印槽,一端拔小,端部镦粗,滚圆,冲孔,锻出凸台,两垫环中修正,外圆修正,2、锻造工艺,50,科学教育,模锻利用模具使毛坯变形而获得锻件的锻造方法,一、 胎模锻 二、模锻,34 模锻,51,科学教育,模锻特点,模锻件尺寸精度高、形状可以很复杂、质量好、节省金属和生产率高等优点。在大批量生产时，模锻件的成本较低。 模锻的不足之处是锻件质量较小，不宜锻造大型锻件；模锻设备投资大，在小批量生产时不经济；工艺灵活性不如自由锻。锻件形状复杂,34 模锻,应用,中、小型锻件的成批和大量生产,52,科学教育,胎模锻在自由锻设备上使用可移动模具生产锻件的一种锻造方法,自由锻简单、灵

12、活 能制造形状复杂、尺寸准确锻件 适用于小批量生产中用自由锻成形困难、模锻又不经济的复杂形状锻件的生产,一、 胎模锻,1特点,53,科学教育,下图所示为一个法兰盘的锻件图，可以采用胎模锻造成形,胎模锻实例,一、 胎模锻,54,科学教育,法兰盘锻件的胎模锻造过程,第一步： 下料、加热,55,科学教育,用自由锻镦粗,第二步：镦粗,56,科学教育,在套模中终锻成形,第三步：终锻成形,57,科学教育,用冲子将连皮切除,第四步：冲除连皮,58,科学教育,胎模锻在自由锻设备上使用可移动模具生产锻件的一种锻造方法,自由锻简单、灵活 能制造形状复杂、尺寸准确锻件 适用于小批量生产中用自由锻成形困难、模锻又不经

13、济的复杂形状锻件的生产,一、 胎模锻,1特点,59,科学教育,胎膜锻,扣模,组合筒模,合模,60,科学教育,1）制坯整形模,摔模,扣模,2胎模的类型,1）摔模 用于锻造成形前的整形、拔长、制坯、校正。适用于锻制回转体锻件，如光轴、阶台轴等。 2）扣模 由上扣和下扣组成，或只有下扣，而以上砧块代替上扣。扣模既能制坯，也能成形。用于非回转体杆件的制坯、弯形或终锻成形,61,科学教育,开式,2）成形模,1）套模 套模分开式和闭式两种： 开式套模适用于回转体料的制坯和成形。 闭式套模能完成制坯和成形，还可冲孔,闭式,62,科学教育,2）成形模,2）合模 合模一般由上、下模及导向装置组成，用于形状复杂的

14、非回转体锻件的成形,63,科学教育,3）切边冲孔模,切边模用于切除飞边,64,科学教育,下图所示为一连杆，可以采用模锻成形,二、模锻,65,科学教育,连杆模锻过程,第一步：选择坯料,在锻模的拔长模镗中拔长,第二步：拔长,66,科学教育,在锻模的弯曲模镗中弯曲,第三步：滚压,第四步：弯曲,在锻模的滚压模镗中滚压,67,科学教育,在锻模的终锻模镗中终锻成形,第五步：预锻,在锻模的预锻模镗中预锻成形,第六步：终锻,68,科学教育,得到如图所示的锻件,第七步：切除飞边,在切边模镗中切除飞边，切除的飞边,69,科学教育,1模锻设备 常用的模锻设备有模锻空气锤、螺旋压力机、平锻机等,二、模锻,模锻,模锻空

15、气锤,70,科学教育,二、模锻,螺旋压力机,行程不能调节； 不能拔长和滚挤； 每个变形工步在 一次行程中完成,71,科学教育,平锻机,二、模锻,72,科学教育,2锻模及模膛 锻模模锻时使坯料成形而获得模锻件的工具,二、模锻,锻模,锻模分上模和下模两部分，分别紧固在锤头与砧座上。锻模通常有多个模膛。模膛根据其作用不同，分为制坯模膛和模锻模膛两大类。下图为连杆弯形的多模膛锻模及模锻过程,73,科学教育,1弯形模膛 2预锻模膛 3滚挤模膛 4拔长模膛 5终锻模膛 6滚挤模膛断面,连杆弯形的锻模及模锻过程,74,科学教育,一、冲压常用设备 二、分离工序 三、成形工序,35 冲压,冲裁 弯曲 拉深 成形

16、,75,科学教育,如图所示的油封外夹圈，材料为08钢，厚度为0.8mm，是采用冲压成型的,冲压实例,76,科学教育,油封外夹圈的冲压成型过程,板料经落料工序后获得如图所示的坯料,第一步：落料,第二步：拉深,77,科学教育,第三步：冲孔,第四步：翻边,78,科学教育,金属板料,产生分离、变形,冲压件,冲模和冲床,冲床冲压设备 冲模冲压工具（分上模和下模,板料冲压,79,科学教育,机械压力机,剪切机,一、冲压常用设备,冲床,手动冲床,80,科学教育,分离工序使板料的一部分和另一部分分开的工序，包括冲裁和切断,二、分离工序,81,科学教育,冲裁利用冲模将板料以封闭的轮廓与坯料分离的一种冲压方法,落料

17、：利用冲裁取得一定外形的制件或坯料的冲压方法。 冲孔：将冲压坯料内的材料以封闭的轮廓分离开来，得到带孔制件的一种冲压方法,1冲裁,落料、冲孔复合模动画,82,科学教育,落料,冲孔,83,科学教育,问题 ：冲孔和落料有何异同,相同： 1、模具结构； 2、坯料变形过程,落料 冲孔,84,科学教育,切断将板料沿不封闭的曲线分离的一种冲压方法。分切断和切口,切断：两部分板料沿不封闭曲线完全分离。 切口：两部分板料沿不封闭曲线部分地分离，且分离部分的材料发生弯曲,切口,2切断,85,科学教育,成形工序使板料发生塑性变形，以获得规定形状工件的工序，包括弯形和拉深,三、成形工序,86,科学教育,弯形将板料在弯矩作用下弯成具有一定曲率和角度的制件的一种成形方法,弯形,1弯形,87,科学教育,圆筒状制件的成形过程,弯曲模动画,88,科学教育,拉深又称拉延，是变形区在一拉一压的应力状态作用下，使板料（或浅的空心坯）成形为空心件（深的空心件