第10章锻压成形

1、教学内容教学内容1.自由锻工艺2.模锻工艺3.板料冲压工艺学习要求学习要求1.掌握金属塑性变形、锻造方法2.理解模锻的原理3.自由锻、板料冲压的工艺方法 能力要求能力要求初步具有材料可锻性分析及工艺设计能力第10章 锻压成形课前案例分析金属坯料金属坯料外力外力塑性变形塑性变形产生产生改变形状改变形状改变尺寸改变尺寸改善性能改善性能达到达到毛坯毛坯零件零件得到得到主要方法有：主要方法有： 锻造锻造（Forging）；）；冲压冲压（Stamping）；）；轧轧制制（rolling）；挤压；挤压（extrusion）；拉拔；拉拔（drawing）。）。自由锻自由锻模模 锻锻轧轧 制制挤挤 压压拉拉

2、拔拔板料冲压板料冲压1.轧制（轧制（rolling）定义定义：在上、下轧辊的压力下，产生连续塑性变：在上、下轧辊的压力下，产生连续塑性变形，获得要求的截面形状并改变其性能的方法。形，获得要求的截面形状并改变其性能的方法。应用：生产钢板、无缝钢管及各种型钢。轧制产品应用：生产钢板、无缝钢管及各种型钢。轧制产品截面形状如图。截面形状如图。2. 挤压（挤压（extrusion）定义定义：在挤压模中受压应力，使之发生塑变而获：在挤压模中受压应力，使之发生塑变而获得所需制品的压力加工方法。得所需制品的压力加工方法。分类分类：按坯料流动方向和凸模运动方向的不同可：按坯料流动方向和凸模运动方向的不同可分为分

3、为-正挤压正挤压，反挤压反挤压，复合挤压复合挤压，径向挤压径向挤压。正挤压正挤压 反挤压反挤压 复合挤压复合挤压 径向挤压径向挤压应用：生产低碳钢、非铁金属及其合金的型材、管应用：生产低碳钢、非铁金属及其合金的型材、管件和零件。挤压产品截面形状如图。件和零件。挤压产品截面形状如图。3. 拉拔（拉拔（drawing）定义定义：坯料在拉力作用下，通过拉拔模的模孔而使：坯料在拉力作用下，通过拉拔模的模孔而使截面减小变形，适于线材，型材。截面减小变形，适于线材，型材。应用：单件小批生产力学性能高、形状简单的零件应用：单件小批生产力学性能高、形状简单的零件毛坯，是大型锻件唯一制造方法。毛坯，是大型锻件唯

4、一制造方法。将金属坯料放在上、下砧间受力而变形。将金属坯料放在上、下砧间受力而变形。4. 自由锻自由锻应用：成批、大量生产形状较复杂的中小型锻件。应用：成批、大量生产形状较复杂的中小型锻件。5. 模锻模锻利用冲模，使板料产生分离或变形。通常在室温下进利用冲模，使板料产生分离或变形。通常在室温下进行，所以又叫冷冲压。行，所以又叫冷冲压。6. 板料冲压板料冲压应用：成批、大量生产形状较复杂的中小型锻件。薄板件，应用：成批、大量生产形状较复杂的中小型锻件。薄板件，仪器、仪表件，中空零件或汽车覆盖件。仪器、仪表件，中空零件或汽车覆盖件。与其他方法相比压力加工具有以下与其他方法相比压力加工具有以下特点特

5、点:n力学性能好力学性能好。相对普通铸铁件相对普通铸铁件 “ 锻件如锅饼，铸件似锻件如锅饼，铸件似面包面包”n节约金属。节约金属。指轧制、冲压、模锻等（自由锻无此优点）。指轧制、冲压、模锻等（自由锻无此优点）。n较高的生产率较高的生产率。例如利用多工位冷镦工艺加工内六角螺例如利用多工位冷镦工艺加工内六角螺钉，比用棒料切削加工工效提高约钉，比用棒料切削加工工效提高约400倍以上。倍以上。n毛坯或零件的精度较高毛坯或零件的精度较高 ,可实现少切削或无切削加工。可实现少切削或无切削加工。n锻压成形困难，对材料的适应性差。锻压成形困难，对材料的适应性差。形状复杂的工形状复杂的工件难以锻造成形，塑性差的

6、金属材料也不能进行锻压。必须件难以锻造成形，塑性差的金属材料也不能进行锻压。必须选择塑性优良的材料才能进行锻压。选择塑性优良的材料才能进行锻压。主要方式主要方式滑移变形滑移变形（ Sliding Deformation ）单晶体的塑性变形过程：单晶体的塑性变形过程：一、金属塑性变形的实质一、金属塑性变形的实质单晶体的塑性变形单晶体的塑性变形多晶体的塑性变形多晶体的塑性变形 工业中实际使用的金属大多是多晶体。工业中实际使用的金属大多是多晶体。多晶多晶体塑性变形是各个晶粒体塑性变形是各个晶粒塑性变形塑性变形的综合结果的综合结果。此。此外外,在多晶体晶粒之间还有少量的相互移动和转动在多晶体晶粒之间还

7、有少量的相互移动和转动, 这部分塑性变形为晶间变形。这部分塑性变形为晶间变形。 晶内变形晶内变形晶粒内部的滑移变形，以它为主。晶粒内部的滑移变形，以它为主。晶间变形晶间变形晶粒间的移动和转动。晶粒间的移动和转动。二、回复和再结晶二、回复和再结晶1.回复回复（Recovery） 定义定义：将冷变形后的金属加热至一定温度加热至一定温度后，使原子恢复到平衡位置，晶内残余应力大大减小晶内残余应力大大减小的现象。 回复时不改变晶粒形状，回复后，因显微组回复时不改变晶粒形状，回复后，因显微组织没有明显变化，故力学性能变化不大；但内应织没有明显变化，故力学性能变化不大；但内应力有较明显下降，消除了部分加工硬

8、化。力有较明显下降，消除了部分加工硬化。 故故生产生产中常利用回复消除加工硬化后工件的残余内应中常利用回复消除加工硬化后工件的残余内应。2.再结晶再结晶（Recry stallization） 定义定义：当加热温度较高时，金属原子开始以某些碎晶或杂以某些碎晶或杂质为核心质为核心生长成新的晶粒新的晶粒，从而完全消除加工硬化完全消除加工硬化的现象。 再结晶温度再结晶温度：指开始产生再结晶现象的最低温度。指开始产生再结晶现象的最低温度。纯金属纯金属的再结晶温度为的再结晶温度为: T再再0.4T熔熔合金合金的再结晶温度为的再结晶温度为: T再再（0.40.9）T熔熔实质实质：新晶粒重新形核和长大的过程

9、。新晶粒重新形核和长大的过程。 再结晶过程后，组织发生变化，加工硬化消再结晶过程后，组织发生变化，加工硬化消除。金属的强度和硬度下降，而塑韧性提高。除。金属的强度和硬度下降，而塑韧性提高。 生生产中，再结晶的应用产中，再结晶的应用。例例如在冷轧如在冷轧、冷挤冷挤等的过等的过程中穿插再结晶退火，程中穿插再结晶退火，消除加工硬化消除加工硬化，恢复金属恢复金属材料的良好塑性材料的良好塑性，以利于后续的冷变形加工。以利于后续的冷变形加工。【注意注意】 再结晶前后晶粒的晶格类型不变、化学成分再结晶前后晶粒的晶格类型不变、化学成分 不变，只改变晶粒形状，因此再结晶不发生相变。不变，只改变晶粒形状，因此再结

10、晶不发生相变。 加工硬化有两重性：加工硬化有两重性： 对金属形成强化；对金属形成强化；阻碍金属塑变进行阻碍金属塑变进行。三、冷变形对金属组织结构和性能的影响三、冷变形对金属组织结构和性能的影响冷变形冷变形（ cold deformation ）:指在常温以下常温以下进行的塑性变形。包括冷冲、冷挤、冷镦、冷轧、冷拔等包括冷冲、冷挤、冷镦、冷轧、冷拔等 现象：现象：加工硬化加工硬化（work hardening），），即随着塑性变形的增加，金属的强度和硬度增加，塑韧性下降的现象。优缺点优缺点：l变形后的金属表面光洁变形后的金属表面光洁,尺寸精确尺寸精确,具有较高强度和硬度；具有较高强度和硬度；l有

11、加工硬化，变形量不宜过大。有加工硬化，变形量不宜过大。四、热变形对金属组织和性能的影响四、热变形对金属组织和性能的影响定义定义：变形温度在再结晶温度以上的变形变形温度在再结晶温度以上的变形 。包括锻造、。包括锻造、热挤压、热轧等。热挤压、热轧等。 优缺点优缺点：1）产品力学性能高；）产品力学性能高；2）无加工硬化现象；）无加工硬化现象； 3）产品尺寸精度有所下降）产品尺寸精度有所下降,高温下会产生氧化皮。高温下会产生氧化皮。 热变形后热变形后组织性能变化组织性能变化：粗大晶粒被击碎成细晶粒组织，改善了力学性能改善了力学性能。铸态组织中的疏松、气孔经热塑变形后被压实压实。晶粒被拉长，非金属杂物被

12、击碎，沿被拉长的晶粒界分布，形成纤维组织纤维组织（锻造流线（锻造流线 ）。）。定义定义：指锻造金属材料时获得合格制品的难易程度。指锻造金属材料时获得合格制品的难易程度。五、金属的锻造性能五、金属的锻造性能（Forge ability of Metals）影响因素影响因素：金属的本质和加工条件。：金属的本质和加工条件。 生产中常用生产中常用塑性塑性（Plasticity）和变形抗力和变形抗力（Resistance of Deformation）两个因素来综合衡量。塑）两个因素来综合衡量。塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好。性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好。 塑性指标：断后伸长率、

13、断面收缩率。塑性指标：断后伸长率、断面收缩率。 变形抗力：塑性变形时金属反作用于工具上的力。变形抗力：塑性变形时金属反作用于工具上的力。塑性和变形抗力是两个不同的独立的概念塑性和变形抗力是两个不同的独立的概念 奥氏体不锈钢常温下塑性虽然好，但变形抗力却很大。奥氏体不锈钢常温下塑性虽然好，但变形抗力却很大。1.金属的本质金属的本质（1）化学成分）化学成分u纯金属比合金的可锻性好u含合金元素少的合金比多的好（2）内部组织）内部组织u单相组织（纯金属或固溶体）比多相好；u钢中碳化物呈弥散分布比网状分布好；u晶粒细化组织比粗大好。2.加工条件加工条件（1）加热温度）加热温度但是温度过高，会引起过烧或过

14、热，此时但是温度过高，会引起过烧或过热，此时金属在外力作用下易产生脆断和裂纹。金属在外力作用下易产生脆断和裂纹。可锻性合金成分%过热过热：过烧过烧（overburn）：始锻温度：始锻温度：终锻温度：终锻温度：塑性变形抗力变形速度C低于临界速度低于临界速度C，随变形速度增加，变形抗力增加，塑性减小。，随变形速度增加，变形抗力增加，塑性减小。（再结晶过程来不及消除加工硬化）（再结晶过程来不及消除加工硬化）高于临界速度高于临界速度C，随变形速度增加，变形抗力减小，塑性提高。，随变形速度增加，变形抗力减小，塑性提高。（塑性变形的热效应加快了再结晶过程）（塑性变形的热效应加快了再结晶过程）（2）变形速度

15、）变形速度定义定义：金属材料在单位时间内的变形程度（3）应力状态）应力状态挤压时呈三向压应力，表现出较高的塑性和较大变形抗力挤压时呈三向压应力，表现出较高的塑性和较大变形抗力拉拔时呈两向压应力和一向拉应力拉拔时呈两向压应力和一向拉应力实践证明，三个方向中压应力数目越多，塑性越好；拉应力越实践证明，三个方向中压应力数目越多，塑性越好；拉应力越多，则塑性越差。多，则塑性越差。Forging RatioS0/S（S0、S分别表示拔长前后金属坯料的横截面积）H0/H（H0、H分别表示镦粗前后金属坯料的高度）六、锻造比六、锻造比故设计、锻造铸件时，对其的合理分布要充分考虑，故设计、锻造铸件时，对其的合理

16、分布要充分考虑，应应遵循以下原则遵循以下原则：零件最大正应力方向应与锻造流线平行；零件最大正应力方向应与锻造流线平行；零件最大剪切应力方向应与锻造流线垂直；零件最大剪切应力方向应与锻造流线垂直；零件外形轮廓应与锻造流线的分布相符合而不被切断。零件外形轮廓应与锻造流线的分布相符合而不被切断。第二节第二节 自由锻造自由锻造（ Open Die forging ） 定义定义：利用冲击力或压力，使金属在上、下砧铁之间，产利用冲击力或压力，使金属在上、下砧铁之间，产生塑性变形而获得所需形状、尺寸及内部质量锻件的方法生塑性变形而获得所需形状、尺寸及内部质量锻件的方法 。分类分类：手工锻造和机器锻造。手工锻

17、造和机器锻造。手工锻造手工锻造：适用于单件、要求不高的小型锻件；适用于单件、要求不高的小型锻件；机器锻造机器锻造：适用于小批量生产、大型锻件。是自由锻的适用于小批量生产、大型锻件。是自由锻的 主要方法。主要方法。特点特点：1）工具简单，通用性好；）工具简单，通用性好； 2）操作灵活适应广泛，百克级到百吨级；）操作灵活适应广泛，百克级到百吨级； 3）制造大型锻件唯一方法。制造大型锻件唯一方法。空气锤蒸汽-空气锤锻锤油压机水压机液压机设备空气锤由电动机直接驱动，锤击能量小，只能锻造空气锤由电动机直接驱动，锤击能量小，只能锻造100Kg100Kg以下的小型锻件。以下的小型锻件。蒸汽蒸汽-空气锤以空气

18、或压缩空气驱动，实现锤头的连续打空气锤以空气或压缩空气驱动，实现锤头的连续打击动作，可以锻造较大、中型锻件。击动作，可以锻造较大、中型锻件。水压机工作缸通入高压水推动柱塞运动，变形速度慢，一水压机工作缸通入高压水推动柱塞运动，变形速度慢，一般用于单件小批生产的碳钢、合金钢等大型锻件。般用于单件小批生产的碳钢、合金钢等大型锻件。自由锻设备自由锻设备适用于锻造适用于锻造小型小型锻件。锻件。适用于适用于中、小型锻件中、小型锻件，是模，是模锻的主要设备。锻的主要设备。空气锤空气锤蒸汽锤蒸汽锤水压机水压机大型水压机大型水压机用于锻造大型锻件，是大型锻件的唯一设备。用于锻造大型锻件，是大型锻件的唯一设备。

19、中国第一重中国第一重型机械集团主研制的世界最大、最先进的型机械集团主研制的世界最大、最先进的.5万吨自由锻万吨自由锻造水压机可锻件质量达造水压机可锻件质量达600吨。吨。 一、基本工序及设备一、基本工序及设备1.基本工序基本工序（basic process）有：有：镦粗镦粗（Compression）、）、拔长拔长（Drawing out）、）、冲孔冲孔（Punching）、）、弯曲弯曲（Bending）、）、切割切割（Cutting）、）、下料下料 （Cropping）、）、扭转扭转（Twisting）、）、错移错移（Offset）等。生）等。生产中最常见的是产中最常见的是镦粗、拔长、冲孔镦粗

20、、拔长、冲孔。工序工序：基本工序、辅助工序和修整工序。基本工序、辅助工序和修整工序。 1) 镦粗镦粗 使坯料高度减小、截面积增大的工序，分为完使坯料高度减小、截面积增大的工序，分为完全镦粗、局部镦粗和垫环镦粗等。全镦粗、局部镦粗和垫环镦粗等。 镦粗是自由锻最基本的工序，它常用于锻造齿镦粗是自由锻最基本的工序，它常用于锻造齿轮坯、凸缘、圆盘等高度小而截面积大的锻件。轮坯、凸缘、圆盘等高度小而截面积大的锻件。 （2）拔长）拔长（Drawing out）定义定义：使毛坯横截面积减少，长度增加的锻造工序。使毛坯横截面积减少，长度增加的锻造工序。常常用于锻造轴类和杆类等零件用于锻造轴类和杆类等零件。工艺

21、：工艺：对于圆形坯料，一般先锻打成方形后再进行拔长，对于圆形坯料，一般先锻打成方形后再进行拔长，最后锻成所需形状，或使用最后锻成所需形状，或使用V型砧铁进行拔长，在锻造过型砧铁进行拔长，在锻造过程中要将坯料绕轴线不断翻转程中要将坯料绕轴线不断翻转 。（3）冲孔）冲孔（Punching）定义定义：利用冲头在工件上冲出通孔或盲孔的操作过程。利用冲头在工件上冲出通孔或盲孔的操作过程。常用于锻造齿轮、套筒和圆环等空心锻件常用于锻造齿轮、套筒和圆环等空心锻件。方法：方法：实心冲子冲孔和空心冲子冲孔。实心冲子冲孔和空心冲子冲孔。工艺工艺：冲孔前先镦粗；冲孔前先镦粗；d450mm的孔，用实心冲子冲孔；的孔，

22、用实心冲子冲孔；d 450mm的孔，用空心冲子冲孔；的孔，用空心冲子冲孔；d25mm的孔，一般的孔，一般不冲出。不冲出。 (4) (4) 弯曲弯曲。 使坯料轴线产生一定曲率的工序。使坯料轴线产生一定曲率的工序。 (5) (5) 扭转扭转。 使坯料的一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一使坯料的一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定角度的工序。定角度的工序。 (6) (6) 错移错移。 使坯料的一部分相对于另一部分平移错开的工序。使坯料的一部分相对于另一部分平移错开的工序。 (7) (7) 切割切割。 分割坯料或去除锻件余量的工序。分割坯料或去除锻件余量的工序。锻锻 件件 名名 称称工工 艺艺 类类

23、别别 锻锻 造造 温温 度度 范范 围围设设 备备材材 料料 加加 热热 火火 次次齿齿 轮轮 坯坯自自 由由 锻锻1200120080080065 Kg65 Kg空气锤空气锤4545钢钢1 1 锻锻 件件 图图 坯坯 料料 图图 序号序号 工序名称工序名称工序简图工序简图使用工具使用工具操作要点操作要点1局部镦粗局部镦粗 火钳火钳 镦粗漏盘镦粗漏盘 控制镦粗后的高度为控制镦粗后的高度为45mm 二、自由锻工艺规程制定二、自由锻工艺规程制定序号序号 工序名称工序名称工序简图工序简图使用工具使用工具操作要点操作要点4修整平面修整平面火钳火钳 镦粗漏盘镦粗漏盘 轻打使锻件厚度达到轻打使锻件厚度达到

24、 图纸要图纸要求求自由锻工艺规程自由锻工艺规程：根据零件图绘制锻件图、计算坯料的根据零件图绘制锻件图、计算坯料的质量与尺寸、确定锻造工序、选择锻造设备、确定坯料加质量与尺寸、确定锻造工序、选择锻造设备、确定坯料加热规范和填写工艺卡片等。热规范和填写工艺卡片等。 1.绘制锻件图（绘制锻件图（drawing forging）自由锻件的锻件图：自由锻件的锻件图：在零件图的基础上考虑在零件图的基础上考虑加工余量、加工余量、锻造公差、工艺余块锻造公差、工艺余块等之后绘制的图，它是计算坯料、等之后绘制的图，它是计算坯料、设计工具和检验锻件的依据。设计工具和检验锻件的依据。 目的目的：便于切削留余地。便于切

25、削留余地。锻件的名义尺寸锻件的名义尺寸： 零件的基本尺寸零件的基本尺寸+加工余量。加工余量。（1）加工余量）加工余量（2）锻件公差）锻件公差（forging tolerance） 定义定义：允许锻件的实际尺寸与名义尺寸间有一定的偏差。允许锻件的实际尺寸与名义尺寸间有一定的偏差。一般约为加工余量的一般约为加工余量的1415。目的目的：留给锻工操作余地留给锻工操作余地 绘图注意事项绘图注意事项：p锻件轮廓粗实线；锻件轮廓粗实线；p双点划线示零件；双点划线示零件；p尺寸线上下：线上尺寸线上下：线上-锻件尺寸和公差；锻件尺寸和公差； 线下线下-零件尺寸加括号零件尺寸加括号2.计算坯料的质量及尺寸计算坯

26、料的质量及尺寸（Weight and Dimension Calculation of blank）（1）确定坯料质量）确定坯料质量 自由锻所用坯料的质量为锻件的质量与锻造时各种金属自由锻所用坯料的质量为锻件的质量与锻造时各种金属消耗的质量之和，可由下式计算：消耗的质量之和，可由下式计算： G坯料坯料= G锻件锻件+G烧损烧损+G料头料头 对于大型锻件，当采用钢锭作坯料进行锻造时，还对于大型锻件，当采用钢锭作坯料进行锻造时，还要考虑切掉的钢锭头部和尾部的质量。要考虑切掉的钢锭头部和尾部的质量。 轴类件轴类件:拔长（镦粗、拔长）、切肩、锻台阶拔长（镦粗、拔长）、切肩、锻台阶筒类件筒类件:镦粗（拔

27、长、镦粗）、冲孔、心轴上拔长镦粗（拔长、镦粗）、冲孔、心轴上拔长环类件环类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔、心轴上扩孔镦粗（拔长、镦粗）、冲孔、心轴上扩孔弯曲类件弯曲类件:拔长（镦粗、拔长）、弯曲拔长（镦粗、拔长）、弯曲曲轴类件曲轴类件:拔长（镦粗、拔长）、错移、扭转拔长（镦粗、拔长）、错移、扭转（3）选择锻造工序）选择锻造工序 自由锻锻造工序的选取根据工序特点和锻件形状来确定。自由锻锻造工序的选取根据工序特点和锻件形状来确定。三、自由锻件的结构工艺性三、自由锻件的结构工艺性（structure process of free forging） 自由锻件的设计原则自由锻件的设计原则：在满足在满足使

28、用性能使用性能的前提下，锻件的前提下，锻件的形状应尽量的形状应尽量简单，易于锻造简单，易于锻造。 零件形状求简单零件形状求简单避免锥体或斜面避免锥体或斜面少用空间相贯线（即应避免曲面与曲面相交，少用空间相贯线（即应避免曲面与曲面相交，最好为平面与平面、或平面与圆柱面）最好为平面与平面、或平面与圆柱面）肋筋凸台不能锻肋筋凸台不能锻用凹坑取代凸台用凹坑取代凸台第三节第三节 模型锻造模型锻造（Die Forging ）定义定义：利用模具模具使毛坯变形而获得锻件的煅造方法。特点：特点：与自由锻相比具有：与自由锻相比具有：生产率高生产率高、易于机械化易于机械化，可成批大量生产；锻件尺寸精度高尺寸精度高，

29、可以减少机械加工余量和余块的数量，节省材料和加工工时节省材料和加工工时。能锻造形状复杂的锻件形状复杂的锻件，并可使金属流线分布更为合理，提高零件的使用寿命使用寿命。 但是，模具费用昂贵费用昂贵，需要能力较大的专用设备专用设备，所以只有在大批大量生产大批大量生产时采用模锻才是经济合理才是经济合理的，模锻件的重量一般在重量一般在 150kg以下以下。 分类分类： 按使用设备不同，可分为：锤上模锻、胎模锻、锤上模锻、胎模锻、曲柄压力机上模锻等。曲柄压力机上模锻等。应用应用：模锻广泛应用于国防工业和机械制造业国防工业和机械制造业，按质量计算模锻件在飞机上占85%，坦克占70%，汽车占80%，机车占60

30、%。一、一、定义定义：在模锻锤上的模锻在模锻锤上的模锻。所用设备所用设备工作原理工作原理：与自由锻相似，区与自由锻相似，区别在于上模是固定在锻锤上的。别在于上模是固定在锻锤上的。起重吊钳起重吊钳 1.锻模结构锻模结构 锤上模锻用的锻模锻模由带燕尾的上模和下模上模和下模组成，上、下模合在一起在内部形成完整的模膛模膛。根据模膛功用不同，分为模锻模膛和制坯模膛。根据模膛功用不同，分为模锻模膛和制坯模膛。模模 膛膛模锻模膛模锻模膛制坯模膛制坯模膛拔长模膛拔长模膛终锻模膛终锻模膛预锻模膛预锻模膛滚压模膛滚压模膛弯曲模膛弯曲模膛切断模膛切断模膛（1）制坯模膛。）制坯模膛。用于将形状复杂的模锻件初步锻成近似

31、锻件近似锻件的模膛。主要包括：拔长模膛拔长模膛：减小横截面积，增加长度。减小横截面积，增加长度。滚压模膛滚压模膛：改变各横截面上坯料分布，滚圆。改变各横截面上坯料分布，滚圆。弯曲模膛弯曲模膛：改变坯料轴线呈弯曲坯料。改变坯料轴线呈弯曲坯料。切断模膛切断模膛：其作用是切断金属。其作用是切断金属。（2）1）预锻模膛）预锻模膛作用：作用：2）终锻模膛）终锻模膛作用：作用：四周有飞边槽：四周有飞边槽： 。冲孔连皮：冲孔连皮：二、胎模锻二、胎模锻（opened-die forging）定义定义：是在自由锻设备自由锻设备上使用简单的非固定模具非固定模具（胎模）生产模锻件的一种工艺方法。特点特点：与自由锻相

32、比：与自由锻相比-生产率和锻件精度较高，粗糙度低，节约金属材料。与模锻相比与模锻相比-节约节约了设备投资，简化了简化了模具制造。但生产率和锻件质量质量比模锻低低，劳动强度大强度大，安全性差安全性差，模具寿命低寿命低。应用应用：胎模锻适用于小型锻件小型锻件的中小批量生产。分类分类：按胎模结构胎模结构可分为以下几类，如图所示。1）扣模，）扣模，用于平整侧面，生产长杆，非回转体锻件长杆，非回转体锻件；2）套筒模，）套筒模，用于镦粗锻件，生产齿轮，法兰生产齿轮，法兰等(见书图)；3）合模，）合模，用于锻造比较复杂的锻件（见右图）。举例举例三、模锻工艺规程的制定三、模锻工艺规程的制定锤上模锻工艺规程的制

33、定主要包括绘制模锻件图、计算绘制模锻件图、计算坯料尺寸、坯料尺寸、确定模锻工步、选择锻造设备、确定锻造温度范围等 。1.绘制模锻件图绘制模锻件图 （1）分模面：）分模面：上下锻模的分界面上下锻模的分界面。分模面的选择应按以下原则分模面的选择应按以下原则 ：要保证模锻件能从模膛中顺利取出，并使锻件形要保证模锻件能从模膛中顺利取出，并使锻件形状尽可能与零件形状相同，一般分模面应分模面应状尽可能与零件形状相同，一般分模面应分模面应选在模锻件最大尺寸的截面上。选在模锻件最大尺寸的截面上。应使上、下两模沿分模面的模腔轮廓一致。应使上、下两模沿分模面的模腔轮廓一致。最好使分模面为一个平面，并使上下锻模的最

34、好使分模面为一个平面，并使上下锻模的模膛深度基本一致模膛深度基本一致 。选定的分模面应使零件上所加的敷料最少。选定的分模面应使零件上所加的敷料最少。（2）加工余量和锻件公差）加工余量和锻件公差 锻件公差锻件公差加工余量加工余量：为了达到零件尺寸精度及表面粗糙度的要求，锻件上需切削加工而去除的金属层需切削加工而去除的金属层。 模锻件的加工余量和公差比自由锻件小得多，模锻件的加工余量和公差比自由锻件小得多，其数值根据锻件大小、形状和精度等级有所不同，其数值根据锻件大小、形状和精度等级有所不同，一般余量为一般余量为1mm-4mm，公差为，公差为+0.3mm- +3mm之之间，用时可查有关手册。间，用

35、时可查有关手册。（3）模锻斜度）模锻斜度（draft angle）模锻斜度模锻斜度：为便于便于从模膛中取出锻件取出锻件，模锻件上平行平行于锤击方向于锤击方向的表面必须具有斜度。一般为515。 锻件的圆角锻件的圆角：模锻件上所有两平面连接的圆弧。钢的模锻件外圆角半径钢的模锻件外圆角半径()一般取一般取1.5mm12mm，内圆角，内圆角半径半径(R)比外圆角半径大比外圆角半径大23倍。模膛深度越深，圆角半倍。模膛深度越深，圆角半径值越大。径值越大。 2.选择锻造设备选择锻造设备 锤上模锻的设备：锤上模锻的设备：蒸汽蒸汽-空气锤、无砧座锤、高速锤空气锤、无砧座锤、高速锤等。等。 3.确定模锻工序确定

36、模锻工序 模锻工步主要根据模锻件的形状和尺寸模锻件的形状和尺寸来确定。模锻件按形按形状状分为两大类：(1) 长轴类长轴类 此类锻件的长度明显大于其此类锻件的长度明显大于其宽度和高度宽度和高度，如台阶轴、曲轴、台阶轴、曲轴、连杆、弯曲摇臂连杆、弯曲摇臂等。锻造时锤击方向垂直于锻件轴线，常选用拔常选用拔长、滚压、弯曲、预锻和终锻等长、滚压、弯曲、预锻和终锻等工步。工步。(2) 短轴类短轴类 此类锻件主轴尺寸较短主轴尺寸较短，在分模面上投影为圆形或长宽尺寸相近，如齿轮、法兰、十字轴、万向节叉齿轮、法兰、十字轴、万向节叉等。常用镦粗、预锻、终锻等。常用镦粗、预锻、终锻等。4.计算坯料质量与尺寸计算坯料

37、质量与尺寸 坯料质量包括锻件、飞边、连皮、钳口料头以及氧化坯料质量包括锻件、飞边、连皮、钳口料头以及氧化皮等的质量。皮等的质量。通常，氧化皮约占锻件和飞边总和质量分数的2.5%4%。 5.5.模锻的后续工序模锻的后续工序 坯料在锻模内制成模锻件后，须经过一系列修整工序后才能保证和提高锻件质量保证和提高锻件质量。切边和冲孔、校正、热处切边和冲孔、校正、热处理、清理和精压。理、清理和精压。四、模锻件结构工艺性四、模锻件结构工艺性合理分模是关键合理分模是关键平直对称又简单平直对称又简单高筋薄壁是麻烦高筋薄壁是麻烦锻模斜度要考虑锻模斜度要考虑截面相差过大截面相差过大过扁、过薄过扁、过薄多孔深孔要回避多

38、孔深孔要回避这这4个小个小孔不能孔不能锻！锻！锻焊组合巧用劲锻焊组合巧用劲第四节第四节 板料冲压板料冲压（sheet metal stamping）定义定义：利用冲模在压力机压力机上使板料分离或变形分离或变形，从而获得冲压件的加工方法 。常用材料常用材料板料冲压板料冲压冷冲压：冷冲压：板料厚度小于6mm热冲压：热冲压：板料厚度超过810mm分类：分类：冲床：冲床：进行冲压加工的主要设备剪床：剪床：完成剪切工序，为冲压生产准备原料设备设备 冲压工艺广泛应用于汽车、飞机、农业机械、汽车、飞机、农业机械、仪表电器、轻工和日用品仪表电器、轻工和日用品等工业部门。剪床剪床冲床冲床一、冲压工艺一、冲压工艺

39、（stamping process）冲压基本工序可分为冲压基本工序可分为分离工序和变形工序分离工序和变形工序两大类。两大类。1. 分离工序分离工序（shearing process）定义定义：是使板料的一部分与另一部分分离的加工工序。是使板料的一部分与另一部分分离的加工工序。落料落料（blank）：被分离部分为被分离部分为成品成品，而周边是，而周边是废料废料； 冲孔冲孔（punch）：被分离部分为被分离部分为废料废料，而周边是，而周边是成品成品;冲孔和落料又统称为冲孔和落料又统称为冲裁冲裁。剪切剪切（shear）：使板料按使板料按不封闭轮廓线分离的工序；不封闭轮廓线分离的工序；主要包括以下几方

40、面：主要包括以下几方面：落料落料冲孔冲孔2. 变形工艺变形工艺（texturing process）定义定义：使板料的一部分相对于另一部分产生位移而不破坏使板料的一部分相对于另一部分产生位移而不破坏的加工方法。的加工方法。（1）拉伸）拉伸（tensile）：是利用拉深模使板料变成开口空心件的冲压工序。可以制作筒形、阶梯形、盒形、球形、筒形、阶梯形、盒形、球形、锥形的薄壁零件锥形的薄壁零件。主要包括：主要包括：1）拉裂）拉裂（pull crack）防止防止“拉裂拉裂”的措施的措施：正确选择拉伸系数和合理设计正确选择拉伸系数和合理设计拉深模工作零件。拉深模工作零件。拉深过程中，拉深件拉深过程中，拉深件最危险的部位最危险的部位是直壁与底部的过渡圆是直壁与底部的过渡圆角处，当拉应力超过材料的屈服点时，此处将被拉裂。角处，当拉应力超过材料的屈服点时，此处将被拉裂。拉深中常见的废品及其防止措施：拉深中常见的废品及其防止措施：2）起皱）起皱（wrinkle）。拉