《先进锻压技术》ppt课件

1、第四章第四章 先进锻压技术先进锻压技术 随着制造技术的开展，锻压加工涌现出许多新工随着制造技术的开展，锻压加工涌现出许多新工 艺、新技术，极大地提高了制件的精度和复杂度，突艺、新技术，极大地提高了制件的精度和复杂度，突 破了传统锻压只能成形毛坯的局限，直接锻压成形各破了传统锻压只能成形毛坯的局限，直接锻压成形各 种复杂外形的精细零件，实现了少、无切削加工，节种复杂外形的精细零件，实现了少、无切削加工，节 省资料；制件具有合理纤维组织，提高零件力学性能；省资料；制件具有合理纤维组织，提高零件力学性能； 广泛采用电加热、少氧化加热，提高外表质量；使过广泛采用电加热、少氧化加热，提高外表质量；使过

2、去难以锻压或不能锻压的资料以及新型复合资料的塑去难以锻压或不能锻压的资料以及新型复合资料的塑 性成形加工成为现实，为锻压成形提供了更为广大的性成形加工成为现实，为锻压成形提供了更为广大的 运用前景。运用前景。 第一节第一节 精细模锻精细模锻 精细模锻是在普通模锻设备上直接锻造出外形复精细模锻是在普通模锻设备上直接锻造出外形复 杂、精度可达杂、精度可达IT10 IT12、外表粗糙度、外表粗糙度Ra3.20.8m 的锻件的模锻工艺。精细模锻锻件无需或少量进展切的锻件的模锻工艺。精细模锻锻件无需或少量进展切 削加工即可运用，在加工过程中必需采取一系列相应削加工即可运用，在加工过程中必需采取一系列相应

3、 的工艺措施。的工艺措施。 1工艺流程工艺流程 精细模锻必需先将原始坯料经普通模锻成为中间坯料，精细模锻必需先将原始坯料经普通模锻成为中间坯料， 再对中间坯料进展严厉的清理，再对中间坯料进展严厉的清理， 除去氧化皮和缺陷，最除去氧化皮和缺陷，最 后采用无氧化或少氧化加热后精锻。后采用无氧化或少氧化加热后精锻。 锥齿轮精细模锻的工艺流程为：落料锥齿轮精细模锻的工艺流程为：落料少、无氧化加少、无氧化加 热到热到10001150预锻预锻终锻终锻空冷空冷切边、清理氧化切边、清理氧化 皮皮少、无氧化加热至少、无氧化加热至700850精压精压维护介质中冷维护介质中冷 却却切边、检验切边、检验以齿形定位加工

4、轴孔。以齿形定位加工轴孔。 2工艺特点工艺特点 1需准确计算原始坯料的尺寸，准确落料。需准确计算原始坯料的尺寸，准确落料。 2需采用喷砂、酸洗等方法去除坯料外表的氧化需采用喷砂、酸洗等方法去除坯料外表的氧化 皮、脱碳层。皮、脱碳层。 3需采用少、无氧化方式加热，以减少坯料外表需采用少、无氧化方式加热，以减少坯料外表 的氧化和脱碳景象。的氧化和脱碳景象。 4需采用精度高、刚度好的摩擦压力机、曲柄压需采用精度高、刚度好的摩擦压力机、曲柄压 力机或高速模锻锤等锻造设备进展锻造。力机或高速模锻锤等锻造设备进展锻造。 5锻模精度高，凹模开排气孔；锻模上、下模之锻模精度高，凹模开排气孔；锻模上、下模之 间

5、需采用导柱、导套，以保证上、下模准确合模。间需采用导柱、导套，以保证上、下模准确合模。 6锻件采用维护冷却如坑冷、介质中冷却等，锻件采用维护冷却如坑冷、介质中冷却等， 减少氧化。减少氧化。 3运用运用 精细模锻近年来开展较快，汽车、迁延机中的直齿锥精细模锻近年来开展较快，汽车、迁延机中的直齿锥 齿轮、飞机支配杆、涡轮机叶片、发动机连杆及医疗器械齿轮、飞机支配杆、涡轮机叶片、发动机连杆及医疗器械 等复杂零件均采用了精细模锻技术。精细模锻在中、小型等复杂零件均采用了精细模锻技术。精细模锻在中、小型 复杂零件的大批量消费中得到了较广的运用。复杂零件的大批量消费中得到了较广的运用。 第二节第二节 精细

6、冲载精细冲载 用普通冲裁所得到的工件，剪切断面比较粗糙，用普通冲裁所得到的工件，剪切断面比较粗糙， 而且还会产生塌角、毛刺等缺陷，并带有斜度，工件而且还会产生塌角、毛刺等缺陷，并带有斜度，工件 的尺寸精度较低。精细冲裁是在公用精冲压力机或普的尺寸精度较低。精细冲裁是在公用精冲压力机或普 通压力机上运用带通压力机上运用带V形齿圈压板的精细冲裁法，它是形齿圈压板的精细冲裁法，它是 在普通冲裁根底上开展起来的一种冲裁工艺。在普通冲裁根底上开展起来的一种冲裁工艺。 精冲件断面平直、光亮、外形平整，尺寸精度可精冲件断面平直、光亮、外形平整，尺寸精度可 达达IT5IT6级，外表粗糙度级，外表粗糙度Ra值可

7、达值可达0.80.4m，因此，因此 不需进展任何加工即可直接运用。不需进展任何加工即可直接运用。 精冲时，齿圈压板精冲时，齿圈压板2将板料将板料3压紧在凹模压紧在凹模5外表，外表，V形齿压形齿压 人资料，使坯料径向遭到紧缩，当凸模下压时，板料处于凸模人资料，使坯料径向遭到紧缩，当凸模下压时，板料处于凸模 1的下压力、齿圈压板的下压力、齿圈压板2的压边力及顶板的压边力及顶板4的反压力的共同作用的反压力的共同作用 下，此外由于凸、凹模的间隙很小，坯料处于剧烈的三向压应下，此外由于凸、凹模的间隙很小，坯料处于剧烈的三向压应 力形状，提高了资料的塑性，抑制了剪切过程中裂纹的产生，力形状，提高了资料的塑

8、性，抑制了剪切过程中裂纹的产生， 使冲裁过程以接近于纯剪切的变形方式进展。使冲裁过程以接近于纯剪切的变形方式进展。 1凸模凸模 2齿圈压板齿圈压板 3板料板料 4顶板顶板 5凹模凹模 第三节第三节 轧制轧制 一、纵轧一、纵轧 轧辊轴线与坯料轴线相互垂直的轧制方法。有型轧辊轴线与坯料轴线相互垂直的轧制方法。有型 材轧制、辊锻轧制等方法。材轧制、辊锻轧制等方法。 辊锻轧制辊锻轧制 将坯料在装有扇形模将坯料在装有扇形模 块的一对相对旋转的轧辊中间经过，块的一对相对旋转的轧辊中间经过， 使坯料受压发生塑性变形，从而获得使坯料受压发生塑性变形，从而获得 锻件或锻坯的锻压方法。锻件或锻坯的锻压方法。 辊锻

9、的本质是纵向轧制，根据工辊锻的本质是纵向轧制，根据工 件外形的复杂程度，可以一次辊锻成件外形的复杂程度，可以一次辊锻成 形，也可以分别在轧辊上的几个模槽形，也可以分别在轧辊上的几个模槽 中辊锻多次。中辊锻多次。 与模锻件相比，辊锻件力学性能较好，尺寸稳定，可与模锻件相比，辊锻件力学性能较好，尺寸稳定，可 节省资料，但尺寸和外形精度不高并且只能使截面变小，节省资料，但尺寸和外形精度不高并且只能使截面变小， 不能使截面变大，故主要适用于消费长轴类、长杆类锻件不能使截面变大，故主要适用于消费长轴类、长杆类锻件 或锻坯。目前，辊锻工艺已用于制造汽车、迁延机的前梁、或锻坯。目前，辊锻工艺已用于制造汽车、

10、迁延机的前梁、 连杆、传动轴、转向节以及涡轮机叶片等零件。连杆、传动轴、转向节以及涡轮机叶片等零件。 二、横轧二、横轧 轧辊轴线与坯料轴线相互平行的轧制方法。横轧轧辊轴线与坯料轴线相互平行的轧制方法。横轧 消费效率高，节省金属资料，常用于消费各种类型的消费效率高，节省金属资料，常用于消费各种类型的 齿轮、螺纹。有齿轮轧制、辗环轧制等方法。齿轮、螺纹。有齿轮轧制、辗环轧制等方法。 齿轮热轧齿轮热轧 辗环轧制辗环轧制 三、楔横轧三、楔横轧 楔横轧是一种特殊的楔横轧是一种特殊的 横轧工艺，利用两个圆周横轧工艺，利用两个圆周 面上镶有楔形凸块，并作面上镶有楔形凸块，并作 同向旋转的平行轧辊，对同向旋转

11、的平行轧辊，对 轴向送进的坯料进展轧制轴向送进的坯料进展轧制 的方法。的方法。 楔横轧主要靠两个楔楔横轧主要靠两个楔 形凸块紧缩坯料，使坯料形凸块紧缩坯料，使坯料 径向尺寸减小，长度添加。径向尺寸减小，长度添加。 楔形凸块由三部分组成：楔形凸块由三部分组成： 楔入部分、展宽部分、精楔入部分、展宽部分、精 整部分。整部分。 楔横轧工件尺寸精度高、外表粗糙度值低，并且消费率楔横轧工件尺寸精度高、外表粗糙度值低，并且消费率 高，易于实现自动。但轧辊楔形凸块制造较为困难，故适用高，易于实现自动。但轧辊楔形凸块制造较为困难，故适用 于大批量消费轴类毛坯。于大批量消费轴类毛坯。 四、斜轧四、斜轧 轧辊轴线

12、与坯料轴线成一定空间角度的轧制方法。轧辊轴线与坯料轴线成一定空间角度的轧制方法。 常见的斜轧方式有螺旋斜轧、穿孔斜轧等。常见的斜轧方式有螺旋斜轧、穿孔斜轧等。 螺旋斜轧有钢球轧制、周期轧制、丝杠冷轧等。螺旋斜轧有钢球轧制、周期轧制、丝杠冷轧等。 两轧辊相交成一定角度，作同向旋转，轧辊上有多头两轧辊相交成一定角度，作同向旋转，轧辊上有多头 圆弧形螺旋槽，圆柱形坯料在轧辊作用下绕本身轴线圆弧形螺旋槽，圆柱形坯料在轧辊作用下绕本身轴线 旋转，并沿轴线方向前进，在轧辊挤压下产生延续变旋转，并沿轴线方向前进，在轧辊挤压下产生延续变 形。形。 钢球轧制钢球轧制 周期轧制周期轧制 穿孔斜轧主要用于消费无缝钢

13、管。穿孔斜轧主要用于消费无缝钢管。 斜轧工艺广泛运用于钢球、热轧麻花钻、汽车防滑钉、斜轧工艺广泛运用于钢球、热轧麻花钻、汽车防滑钉、 多联齿轮以及管类零件或毛坯的消费中。多联齿轮以及管类零件或毛坯的消费中。 第四节第四节 多向模锻多向模锻 将加热的金属坯料置于多分模面的组合锻模中，在多将加热的金属坯料置于多分模面的组合锻模中，在多 向锻压机上一次行程中，用几个冲头从不同方向同时或先向锻压机上一次行程中，用几个冲头从不同方向同时或先 后对坯料施加脉冲力，获得外形复杂的精细锻件。后对坯料施加脉冲力，获得外形复杂的精细锻件。 多向模锻须采用公用多向模锻压多向模锻须采用公用多向模锻压 力机，在相互垂直

14、或交错的方向加力机，在相互垂直或交错的方向加 压压 多向模锻实践上是以挤压为主，加闭式模锻，金属分多向模锻实践上是以挤压为主，加闭式模锻，金属分 布合理，金属流线完好、理想，力学性能好，强度普通能布合理，金属流线完好、理想，力学性能好，强度普通能 提高提高30%以上，延伸率也有提高。采用挤压成形的多向模以上，延伸率也有提高。采用挤压成形的多向模 锻亦称三维挤压。锻亦称三维挤压。 多向模锻采用封锁式锻模，没有飞边槽，锻件可设计多向模锻采用封锁式锻模，没有飞边槽，锻件可设计 成空心或实心的，零件易卸出，脱模斜度小，锻件精度高，成空心或实心的，零件易卸出，脱模斜度小，锻件精度高， 资料的利用率较高，

15、达资料的利用率较高，达40%90%以上。毛坯加热时抗氧以上。毛坯加热时抗氧 化要求高，毛坯尺寸要求严厉，下料需准确。化要求高，毛坯尺寸要求严厉，下料需准确。 第五节第五节 摆动辗压摆动辗压 摆动碾压简称摆碾，是利用一个绕中心轴摆动的圆锥摆动碾压简称摆碾，是利用一个绕中心轴摆动的圆锥 形模具对坯料部分加压，使其高度减小、直径增大的成形形模具对坯料部分加压，使其高度减小、直径增大的成形 方法。方法。 锥形凸模的轴线与机锥形凸模的轴线与机 床主轴线相交成一定角度床主轴线相交成一定角度 即摆角，当主轴旋转即摆角，当主轴旋转 时，凸模绕主轴产生摆动，时，凸模绕主轴产生摆动， 对坯料进展部分碾压，使对坯料

16、进展部分碾压，使 坯料整个截面逐渐产生塑坯料整个截面逐渐产生塑 性变形。性变形。 摆动碾压可以用较小的设备碾压出较大的锻件，产质摆动碾压可以用较小的设备碾压出较大的锻件，产质 量量高、节约资料，可实现近净成形、净终成形加工，易量量高、节约资料，可实现近净成形、净终成形加工，易 于实现自动化，主要用于消费具有回转体的薄盘类锻件及于实现自动化，主要用于消费具有回转体的薄盘类锻件及 带法兰的半轴类锻件，如齿轮坯、铣刀坯等。带法兰的半轴类锻件，如齿轮坯、铣刀坯等。 第六节第六节 液态模锻液态模锻 液态模锻是将熔融的金属直接浇注到锻模模膛内，然液态模锻是将熔融的金属直接浇注到锻模模膛内，然 后在液态或半

17、固态的金属上施加压力，使之在压力下充型后在液态或半固态的金属上施加压力，使之在压力下充型 和结晶，并产生一定程度的塑性变形，从而获得所需锻件和结晶，并产生一定程度的塑性变形，从而获得所需锻件 的方法。又称为挤压铸造。的方法。又称为挤压铸造。 液态模锻时，先将液态模锻时，先将 熔融的金属液体注入凹熔融的金属液体注入凹 模内；凸模下行，对金模内；凸模下行，对金 属施加压力，经过短时属施加压力，经过短时 间坚持压力后，金属成间坚持压力后，金属成 形，凸模前往，经过顶形，凸模前往，经过顶 件安装顶出锻件。件安装顶出锻件。 液态模锻的模具在运用前需充分预热，并涂抹光滑剂，液态模锻的模具在运用前需充分预热

18、，并涂抹光滑剂， 以便于脱模和减少模具的磨损。在运用过程中，需及时对以便于脱模和减少模具的磨损。在运用过程中，需及时对 锻模进展冷却，以防止模具发生龟裂及变形。锻模进展冷却，以防止模具发生龟裂及变形。 液态模锻是一种将铸造工艺与锻造工艺相结合的先进液态模锻是一种将铸造工艺与锻造工艺相结合的先进 的净终成形方法，既具有压力铸造工艺简单、可消费外形的净终成形方法，既具有压力铸造工艺简单、可消费外形 复杂、制造本钱较低的特点，又具有模锻件晶粒细小、内复杂、制造本钱较低的特点，又具有模锻件晶粒细小、内 部组织严密、力学性能好、成形精度高的优点。液态模锻部组织严密、力学性能好、成形精度高的优点。液态模锻

19、 所需锻造压力较小，仅为模锻压力的所需锻造压力较小，仅为模锻压力的20%，因此，液态模，因此，液态模 锻主要运用于消费外形复杂并且要求力学性能高、尺寸精锻主要运用于消费外形复杂并且要求力学性能高、尺寸精 度好的中、小型零件，如柴油机活塞、仪器仪表外壳等零度好的中、小型零件，如柴油机活塞、仪器仪表外壳等零 件。件。 第七节第七节 超塑性成形超塑性成形 一、超塑性成形的条件一、超塑性成形的条件 金属及合金在特定的组织条件、温度条件及变形金属及合金在特定的组织条件、温度条件及变形 速度下进展变形时，可呈现出异乎寻常的塑性延伸速度下进展变形时，可呈现出异乎寻常的塑性延伸 率率可超越可超越100%，甚至

20、，甚至1000%以上，而变形抗力那以上，而变形抗力那 么大大降低常态的么大大降低常态的1/5左右，甚至更低，这种景左右，甚至更低，这种景 象称为超塑性。象称为超塑性。 超塑性分为细晶超塑性又称恒温超塑性和相超塑性分为细晶超塑性又称恒温超塑性和相 变超塑性又称动态超塑性等。实践消费中主要运变超塑性又称动态超塑性等。实践消费中主要运 用的是细晶超塑性。用的是细晶超塑性。 1细晶超塑性构成的主要条件细晶超塑性构成的主要条件 1采用变形和热处置方法获得采用变形和热处置方法获得0.25m的超细等的超细等 轴晶粒。轴晶粒。 2超塑性成形的温度控制在超塑性成形的温度控制在(0.5 -0.7)T熔熔K。 3超

21、塑性成形的变形速度应控制在超塑性成形的变形速度应控制在10-210-5m/s 的低形变速率以下。的低形变速率以下。 2相变超塑性构成的主要条件相变超塑性构成的主要条件 在金属及合金的相变点附近经过多次温度循环或应力在金属及合金的相变点附近经过多次温度循环或应力 循环。循环。 二、工艺特点二、工艺特点 1超塑性金属资料具有极其优良的塑性，成形性超塑性金属资料具有极其优良的塑性，成形性 好。有些无法进展常规锻压制造的金属及合金资料也好。有些无法进展常规锻压制造的金属及合金资料也 可采用超塑性成形，从而扩展了锻压资料的范围。可采用超塑性成形，从而扩展了锻压资料的范围。 2超塑性金属资料变形抗力很小，

22、可以在吨位较超塑性金属资料变形抗力很小，可以在吨位较 小设备上锻压出较大的制品，并且减少了模具的磨损，小设备上锻压出较大的制品，并且减少了模具的磨损， 延伸了模具的寿命。延伸了模具的寿命。 3超塑性金属资料内部晶粒细小、组织均匀、力超塑性金属资料内部晶粒细小、组织均匀、力 学性能较好，并且具有各向同性的特性。学性能较好，并且具有各向同性的特性。 4超塑性金属资料加工精度高，可获得尺寸精细、超塑性金属资料加工精度高，可获得尺寸精细、 外形复杂的制品，是实现无切屑加工的新途径。外形复杂的制品，是实现无切屑加工的新途径。 三、运用三、运用 1模锻和挤压模锻和挤压 超塑性模锻的工艺过程为：先对金属或合金进展超塑性模锻的工艺过程为：先对金属或合金进展 适当的预处置，以获取具有微细晶粒的超塑性毛坯，适当的预处置，以获取具有微细晶粒的超塑性毛坯， 然后将毛坯在超塑性变形温度及变形速度的条件下进然后将毛坯在超塑性变形温度及变形速度的条件下进 展等温模锻，最后对锻件进展热处置。展等温模锻，最后对锻件进展热处置。 超塑性模锻