金属塑性成形

1、金属塑性成形金属塑性成形 材料热成形工艺基础（材料热成形工艺基础（） 一、概述一、概述 二、金属塑性成形的理论基础二、金属塑性成形的理论基础 三、锻造成形三、锻造成形 四、锻件结构工艺性与工艺设计四、锻件结构工艺性与工艺设计 五、板料冲压成形五、板料冲压成形 六、冲压件结构工艺性与工艺设计六、冲压件结构工艺性与工艺设计 金属塑性成型金属塑性成型：利用金属在外力作用下发利用金属在外力作用下发生的塑性变形，获得具有一定形状、尺寸生的塑性变形，获得具有一定形状、尺寸和机械性能的毛坯或零件的生产方法，也和机械性能的毛坯或零件的生产方法，也称为称为压力加工压力加工。（锻压成形锻压成形） 受力复杂、重载的

2、零件毛坯受力复杂、重载的零件毛坯都选用锻件，如机都选用锻件，如机床的床的主轴和齿轮主轴和齿轮，内燃机的，内燃机的曲轴和连杆曲轴和连杆，涡轮，涡轮机的机的叶轮和叶片叶轮和叶片以及起重机的以及起重机的吊钩吊钩等。等。 金属塑性成型的基本生产方法金属塑性成型的基本生产方法:轧制、拉拔、挤压、锻造、板料冲压轧制、拉拔、挤压、锻造、板料冲压自由锻造自由锻造模膛锻造模膛锻造板料冲压板料冲压冷拔冷拔冷墩冷墩轧制轧制 塑性成形方法的特点：塑性成形方法的特点： 可使金属材料获得较可使金属材料获得较细密的晶粒细密的晶粒，并能，并能压合压合铸造组铸造组织内部的气孔、缩松甚至微裂纹等织内部的气孔、缩松甚至微裂纹等缺陷

3、缺陷，还可以，还可以控控制金属组织纤维方向制金属组织纤维方向，使其与应力方向一致，以提，使其与应力方向一致，以提高零件的性能。高零件的性能。 塑性成形后，坯料的形状和尺寸虽然发生了变化，塑性成形后，坯料的形状和尺寸虽然发生了变化，但体积基本不变，与切削加工相比但体积基本不变，与切削加工相比可节约材料可节约材料。 除自由锻造外，其他塑性成形方法都有除自由锻造外，其他塑性成形方法都有较高的生产较高的生产率率。 由于金属是在固态下成形的，所需的变形功较大，由于金属是在固态下成形的，所需的变形功较大，因此，塑性成形制件结构相对较简单，尺寸大小和因此，塑性成形制件结构相对较简单，尺寸大小和重量也由于受到

4、设备吨位的限制而较小。重量也由于受到设备吨位的限制而较小。 1、金属塑性成形的实质、金属塑性成形的实质 2、多晶体金属塑性变形引、多晶体金属塑性变形引起的组织和性能变化起的组织和性能变化 3、加热对冷变形金属的影、加热对冷变形金属的影响响 4、金属的热变形、金属的热变形 5、塑性成形基本定律、塑性成形基本定律 6、金属的锻造性能、金属的锻造性能 a、单晶体塑性变形、单晶体塑性变形 （1）当无外力，晶格正常排列。）当无外力，晶格正常排列。 （2）外力作用使原子离开平衡位置，晶格变形，）外力作用使原子离开平衡位置，晶格变形，外力消失，变形消失。外力消失，变形消失。 （3）当外力足够大，）当外力足够

5、大，沿晶面移动沿晶面移动一个或几个原子一个或几个原子距离，剪应力消失，恢复正常。距离，剪应力消失，恢复正常。单晶体滑移示意图单晶体滑移示意图滑移滑移 近代物理学近代物理学塑性理论塑性理论认为，滑移并不是认为，滑移并不是沿着整个滑移面同时进行的，而是借助于沿着整个滑移面同时进行的，而是借助于位位错错来逐步实现的。来逐步实现的。 位错：沿滑移面位错：沿滑移面旧原子对破坏，新原子旧原子对破坏，新原子对形成。对形成。位错运动引起塑性变形示意图位错运动引起塑性变形示意图 b、多晶体金属塑性变形、多晶体金属塑性变形 晶内变形：晶内变形：外力作用下，某一晶粒的塑性变形。外力作用下，某一晶粒的塑性变形。 晶间

6、变形：晶间变形：晶粒之间的相互位移或转动。晶粒之间的相互位移或转动。 在外力作用下，有的晶粒处于利于塑性变形位在外力作用下，有的晶粒处于利于塑性变形位置，则首先塑性变形。有的处于不利于塑性变形的位置，置，则首先塑性变形。有的处于不利于塑性变形的位置，则暂时不变形。晶粒间会移动、转动，这种利与不利位置则暂时不变形。晶粒间会移动、转动，这种利与不利位置在变化，塑性变形不断进行。在变化，塑性变形不断进行。多晶体金属塑性变形示意图多晶体金属塑性变形示意图2、多晶体金属塑性变形引起的组织和、多晶体金属塑性变形引起的组织和性能变化性能变化 a、加工硬化、加工硬化 现象：现象：强度、硬度上升，而塑性、韧性强

7、度、硬度上升，而塑性、韧性下降。下降。 原因：原因：滑移面上的碎晶块和附近晶格的滑移面上的碎晶块和附近晶格的强烈扭曲畸变，增大了滑移阻力，使继续强烈扭曲畸变，增大了滑移阻力，使继续滑移难以进行。滑移难以进行。 不能热处理强化的金属，如纯金属、低不能热处理强化的金属，如纯金属、低碳钢、镍铬不锈钢等，可以用冷轧、冷拔碳钢、镍铬不锈钢等，可以用冷轧、冷拔、冷挤等工艺来提高其强度和硬度。、冷挤等工艺来提高其强度和硬度。金属在常温下经塑性变形后，内部组织将发生变化：金属在常温下经塑性变形后，内部组织将发生变化： 晶粒沿变形最大的方向伸长；晶粒沿变形最大的方向伸长； 晶格与晶粒均发生扭曲，产生内应力；晶格

8、与晶粒均发生扭曲，产生内应力； 晶粒间产生碎晶。晶粒间产生碎晶。 b、纤维组织的形成和各向异性、纤维组织的形成和各向异性 在冷塑性变形时，基体金属的晶粒形状和沿晶在冷塑性变形时，基体金属的晶粒形状和沿晶界分布的杂质形状都发生了变形，它们将沿着界分布的杂质形状都发生了变形，它们将沿着变形方向被拉长，呈纤维形状。这种结构叫变形方向被拉长，呈纤维形状。这种结构叫纤纤维组织维组织。 具有纤维组织的金属，具有纤维组织的金属，各个方向上的机械性能各个方向上的机械性能不相同不相同。顺纤维方向的机械性能比横纤维方向。顺纤维方向的机械性能比横纤维方向的好。金属的变形程度越大，纤维组织就越明的好。金属的变形程度越

9、大，纤维组织就越明显，机械性能的方向性也就越显著。显，机械性能的方向性也就越显著。 c、残余内应力、残余内应力 金属受外力作用后，残留且平衡于金属内部的应金属受外力作用后，残留且平衡于金属内部的应力。力。 主要是由于金属内部主要是由于金属内部各部分变形不均匀各部分变形不均匀造成的。造成的。 分类分类: 宏观内应力宏观内应力：金属各部分变形不均匀：金属各部分变形不均匀 微观内应力微观内应力：晶粒之间或晶内不同区域变形不均匀：晶粒之间或晶内不同区域变形不均匀 晶格畸变内应力晶格畸变内应力：晶格缺陷：晶格缺陷 冷塑性变形使金属晶体中晶粒破碎拉长，晶冷塑性变形使金属晶体中晶粒破碎拉长，晶格缺陷大量增加

10、，导致格缺陷大量增加，导致加工硬化加工硬化和产生和产生残余应力残余应力。冷变形的结果使金属的冷变形的结果使金属的结晶组织处于不稳定的应力结晶组织处于不稳定的应力状态状态。被扭曲的晶格中，处于高位能的金属原子力。被扭曲的晶格中，处于高位能的金属原子力图恢复到稳定平衡的位置上去，因此，将塑性变形图恢复到稳定平衡的位置上去，因此，将塑性变形后的金属后的金属适当加热适当加热，不稳定的晶格结构就会发生转，不稳定的晶格结构就会发生转变，自发地通过变，自发地通过回复和再结晶回复和再结晶转变成新的、正常的转变成新的、正常的结晶组织。结晶组织。 a、回复、回复 将塑性变形后的金属，在将塑性变形后的金属，在较低的

11、温度加热较低的温度加热时，点缺时，点缺陷、位错等作微量的迁移，使空位和间隙原子合并陷、位错等作微量的迁移，使空位和间隙原子合并，位错数量减少，晶格畸变程度降低，但是，晶粒，位错数量减少，晶格畸变程度降低，但是，晶粒大小和形态没有明显的变化。大小和形态没有明显的变化。 内应力明显下降，但力学性能基本不变内应力明显下降，但力学性能基本不变 纯金属纯金属T回回=（0.25-0.3)T熔熔 工业应用：工业应用：消除内应力退火，消除内应力退火，以保留金属的冷变形以保留金属的冷变形强化现象，而降低内应力、改善理化性能。强化现象，而降低内应力、改善理化性能。 用用冷拉钢丝卷成弹簧冷拉钢丝卷成弹簧，冷卷后进行

12、一次，冷卷后进行一次250300C退火，消除内应力，进行定型，避免应力腐蚀。退火，消除内应力，进行定型，避免应力腐蚀。 b、再结晶、再结晶 当塑性变形的金属当塑性变形的金属加热至较高温度加热至较高温度，原子具有较，原子具有较大扩散能力时，会在变形最激烈的区域自发地形大扩散能力时，会在变形最激烈的区域自发地形成新的细小等轴晶粒。成新的细小等轴晶粒。 新晶粒生核和长大的过程，但晶格类型不发生变新晶粒生核和长大的过程，但晶格类型不发生变化，只改变晶粒的外形，故称为再结晶。化，只改变晶粒的外形，故称为再结晶。 变形组织、性能完全消失，所以硬度、强度显著变形组织、性能完全消失，所以硬度、强度显著下降，塑

13、性、韧性明显提高，内应力基本消除，下降，塑性、韧性明显提高，内应力基本消除，金属恢复到变形前的性能。金属恢复到变形前的性能。 纯金属的再结晶温度：纯金属的再结晶温度：T再再=0.4T熔熔 （100200C） 临界变形量临界变形量 工业应用：在冷拉薄钢板、冷拉钢丝等过程中，工业应用：在冷拉薄钢板、冷拉钢丝等过程中，由于冷变形强化，会使钢料进一步变形发生困难由于冷变形强化，会使钢料进一步变形发生困难，因此要进行中间加热，使金属发生再结晶，以，因此要进行中间加热，使金属发生再结晶，以恢复钢料的塑性。恢复钢料的塑性。再结晶退火再结晶退火 c、晶粒长大、晶粒长大 再结晶后，继续升温或延长保温时间，晶粒还

14、会再结晶后，继续升温或延长保温时间，晶粒还会聚合长大，称为二次再结晶。聚合长大，称为二次再结晶。 a、动态回复和动态再结晶、动态回复和动态再结晶在变形过程中发生而不是在变形后发生的回复或再结晶在变形过程中发生而不是在变形后发生的回复或再结晶 b、热塑性加工对金属组织和性能的影响、热塑性加工对金属组织和性能的影响气孔、缩孔、缩松能锻合，提高致密度。气孔、缩孔、缩松能锻合，提高致密度。生成再结晶组织，细化晶粒，机械性能得以提高。生成再结晶组织，细化晶粒，机械性能得以提高。生成纤维组织，使材料有方向性，即生成纤维组织，使材料有方向性，即锻造流线锻造流线。原则：（原则：（1 1）分布与零件轮廓一致。（

15、）分布与零件轮廓一致。（2 2）正应力方向与）正应力方向与纤维组织一致。纤维组织一致。再结晶温度以上进行的塑性变形过程，称为热变形再结晶温度以上进行的塑性变形过程，称为热变形不同工艺方法对纤维组织形状的影响不同工艺方法对纤维组织形状的影响 c、锻造比、锻造比 锻造前后金属坯料的横截面积比值或长度比值锻造前后金属坯料的横截面积比值或长度比值 拔长锻造比：拔长锻造比：Y拔拔=F0/F F0表示变形前面积；表示变形前面积； F表示变形后面积。表示变形后面积。 钢锭钢锭Y=2-3 ；合金钢；合金钢Y=3-4 ； 高速钢高速钢Y=5-12 镦粗锻造比镦粗锻造比 锻造比的大小影响金属的力学性能和锻件质量锻

16、造比的大小影响金属的力学性能和锻件质量，增加锻造比有利于改善金属的组织与性能，增加锻造比有利于改善金属的组织与性能，但锻造比过大也无益。但锻造比过大也无益。 a、体积不变定律、体积不变定律 塑性变形前后的体积相等塑性变形前后的体积相等 b、临界切应力定律、临界切应力定律 滑移系开动的最小切应力，与滑移系开动的最小切应力，与变形温度和变形速度有关变形温度和变形速度有关 c、最小阻力定律、最小阻力定律 没有外界约束，金属每一质点没有外界约束，金属每一质点将沿着阻力最小的方向移动将沿着阻力最小的方向移动 d、塑性变形时伴随着弹性变、塑性变形时伴随着弹性变形的定律形的定律 定义：定义：金属材料受压力变

17、形的难易程度，金属材料受压力变形的难易程度，工艺性能。工艺性能。 常用常用塑性塑性和和变形抗力变形抗力来衡量。塑性好，变来衡量。塑性好，变形抗力小，锻造性能好，利于加工成形。形抗力小，锻造性能好，利于加工成形。塑性塑性是指金属材料在外力作用下产生永久变形是指金属材料在外力作用下产生永久变形，而不破坏其完整性的能力。，而不破坏其完整性的能力。变形抗力变形抗力是指金属对变形的抵抗力。是指金属对变形的抵抗力。 金属的可锻性取决于金属的可锻性取决于材料的性质材料的性质(内因内因)和和加加工条件工条件(外因外因)。化学成分的影响化学成分的影响 纯金属的可锻性比合金的可锻性好。纯金属的可锻性比合金的可锻性

18、好。 钢中合金元素含量越多，合金成分越复杂，其塑性越钢中合金元素含量越多，合金成分越复杂，其塑性越差，变形抗力越大。差，变形抗力越大。 例如例如纯铁、低碳钢和高合金钢，它们的可锻性是依次纯铁、低碳钢和高合金钢，它们的可锻性是依次下降的下降的。金属组织的影响金属组织的影响 纯金属及固溶体纯金属及固溶体(如奥氏体如奥氏体)的可锻性好。而碳化物的可锻性好。而碳化物(如如渗碳体渗碳体)的可锻性差。的可锻性差。 铸态柱状组织和粗晶粒结构不如晶粒细小而又均匀的铸态柱状组织和粗晶粒结构不如晶粒细小而又均匀的组织的可锻性好。组织的可锻性好。 在一定的变形温度范围内，随着温度升高，原子动能升在一定的变形温度范围

19、内，随着温度升高，原子动能升高，从而塑性提高，变形抗力减小，有效改善了可锻性。高，从而塑性提高，变形抗力减小，有效改善了可锻性。 若加热温度过高，晶粒急剧长大，金属力学性能降低，若加热温度过高，晶粒急剧长大，金属力学性能降低，这种现象称为这种现象称为“过热过热”。若加热温度更高接近熔点，晶界氧。若加热温度更高接近熔点，晶界氧化破坏了晶粒间的结合，使金属失去塑性，坯料报废，这一化破坏了晶粒间的结合，使金属失去塑性，坯料报废，这一现象称为现象称为“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。 不能再锻，否则引起加工硬化甚至开裂，此时停止锻造不能再

20、锻，否则引起加工硬化甚至开裂，此时停止锻造的温度称的温度称终锻温度终锻温度。变形温度的影响变形温度的影响变形速度的影响变形速度的影响 一方面由于变形速度的增大，一方面由于变形速度的增大，回复和再结晶不能及时克服加工硬回复和再结晶不能及时克服加工硬化现象，金属则表现出塑性下降、化现象，金属则表现出塑性下降、变形抗力增大，可锻性变坏。变形抗力增大，可锻性变坏。 另一方面，金属在变形过程中，另一方面，金属在变形过程中，消耗于塑性变形的能量有一部分转消耗于塑性变形的能量有一部分转化为热能，使金属温度升高化为热能，使金属温度升高(称为热称为热效应现象效应现象)。变形速度越大，热效应。变形速度越大，热效应

21、现象越明显，使金属的塑性提高、现象越明显，使金属的塑性提高、变形抗力下降变形抗力下降(图中图中a点以后点以后)，可锻，可锻性变好。性变好。应力状态的影响应力状态的影响 挤压时为三向受压状态。挤压时为三向受压状态。 拉拔时为两向受压一向受拉的拉拔时为两向受压一向受拉的状态。状态。 压应力的数量愈多，则其塑性压应力的数量愈多，则其塑性愈好，变形抗力增大；拉应力的愈好，变形抗力增大；拉应力的数量愈多，则其塑性愈差。数量愈多，则其塑性愈差。 1、自由锻造、自由锻造 2、模锻、模锻 定义：定义：是利用冲击力或压力，使金属坯料在上下砥铁之间是利用冲击力或压力，使金属坯料在上下砥铁之间变形，在垂直压力方向自

22、由流动。变形，在垂直压力方向自由流动。 分类：分类：手工自由锻、机械自由锻。手工自由锻、机械自由锻。 特点：特点：1）设备通用性强，简单；）设备通用性强，简单； 2）生产率低；）生产率低；3）锻件）锻件精度差，消耗金属多。精度差，消耗金属多。 自由锻设备：自由锻设备： 锻锤：空气锤锻锤：空气锤（65750Kg）、蒸汽、蒸汽空气锤空气锤（630Kg5T）； 压力机：利用压力来锻打工件。压力机：利用压力来锻打工件。 自由锻工序：自由锻工序： 基本工序：使金属产生塑性变形，获得所需形状、尺寸过程。（基本工序：使金属产生塑性变形，获得所需形状、尺寸过程。（ 墩粗、拔长、冲孔、弯曲、错移、扭转、切割墩粗

23、、拔长、冲孔、弯曲、错移、扭转、切割等。）等。） 辅助工序和精整工序、切肩、压钳口、去氧化皮、整形等。辅助工序和精整工序、切肩、压钳口、去氧化皮、整形等。 基本工序：基本工序： 镦粗：适于饼块类，盘套类镦粗：适于饼块类，盘套类 拔长：适于轴类、杆类拔长：适于轴类、杆类 拔长、镦粗经常交替反复使用；有时一头镦粗，另一头拔长。拔长、镦粗经常交替反复使用；有时一头镦粗，另一头拔长。 （通孔、盲孔）冲孔，常用方法：镦粗（通孔、盲孔）冲孔，常用方法：镦粗冲孔冲孔 镦粗镦粗冲孔冲孔扩孔扩孔 弯曲：工件轴线产生一定曲率。弯曲：工件轴线产生一定曲率。 扭转：某一部分相对于另一部分转一定角度。扭转：某一部分相对

24、于另一部分转一定角度。 错移：坯料的一部分相对于另一部分平移错开的工序，例如曲错移：坯料的一部分相对于另一部分平移错开的工序，例如曲轴。轴。 切割：分割坯料，或去除锻件余量的工序。切割：分割坯料，或去除锻件余量的工序。 辅助工序辅助工序： 在基本工序之前的预变形工序如压肩、压钳口等。在基本工序之前的预变形工序如压肩、压钳口等。 精整工序精整工序： 完成基本工序之后，用以提高锻件尺寸和形状精度的工序。完成基本工序之后，用以提高锻件尺寸和形状精度的工序。 冲孔冲孔: : 采用冲子将坯料冲出透孔或不透孔的锻造工序。采用冲子将坯料冲出透孔或不透孔的锻造工序。 方法方法: : 实心冲子冲孔实心冲子冲孔

25、; ; 空心冲子冲孔；空心冲子冲孔； 在垫环在垫环上冲孔。上冲孔。自由锻锻件分类及锻造工序自由锻锻件分类及锻造工序 定义：定义：在外力作用下，使坯料在在外力作用下，使坯料在模型内模型内成型，从而成型，从而获得与模膛形状一致的锻件。获得与模膛形状一致的锻件。 特点：特点：1）生产率高；）生产率高；2）锻件尺寸精确，余量少，）锻件尺寸精确，余量少，光洁度高；光洁度高；3）形状复杂，敷料少，成本低；）形状复杂，敷料少，成本低；4）锻）锻模设备贵。模设备贵。 由于受模锻设备吨位的限制，模锻件质量不能太大由于受模锻设备吨位的限制，模锻件质量不能太大，一般在，一般在150Kg以下。以下。 应用：应用：适于

26、汽车、飞机、拖拉机、风动工具等。适于汽车、飞机、拖拉机、风动工具等。 分类（分类（按所使用设备的不同按所使用设备的不同）：锤上模锻、胎模锻：锤上模锻、胎模锻和各种压力机上模锻等。和各种压力机上模锻等。 所用设备为所用设备为模锻锤模锻锤。通常为蒸汽。通常为蒸汽- -空气锤。空气锤。 对形状复杂锻件，先在对形状复杂锻件，先在制坯模膛制坯模膛内初步成形，然后在内初步成形，然后在模锻模模锻模膛膛内锻造。内锻造。 模锻模膛模锻模膛 i)i)终锻模膛终锻模膛 作用：使坯料最后变形到锻件所要求的形状、尺寸。作用：使坯料最后变形到锻件所要求的形状、尺寸。 尺寸比锻件尺寸放大一个收缩量，钢件约为尺寸比锻件尺寸放

27、大一个收缩量，钢件约为1.5%1.5%。 四周有飞边槽，用以增加金属从模膛中流出阻力，促使四周有飞边槽，用以增加金属从模膛中流出阻力，促使金属充满模膛，容纳多余的金属。金属充满模膛，容纳多余的金属。 冲孔连皮：无法加工通孔而留下的一薄层金属。冲孔连皮：无法加工通孔而留下的一薄层金属。 ii) ii) 预锻模膛预锻模膛 作用：使坯料变形到接近于锻件的形状尺寸，使终锻时作用：使坯料变形到接近于锻件的形状尺寸，使终锻时，金属容易充满终锻模膛。延长终锻模膛的使用寿命。，金属容易充满终锻模膛。延长终锻模膛的使用寿命。 批量不大，形状简单时可不设预锻模膛。批量不大，形状简单时可不设预锻模膛。 区别：预锻模

28、膛的圆角、斜度较大，没有飞边槽。区别：预锻模膛的圆角、斜度较大，没有飞边槽。 终锻模膛的圆角、斜度较小，有飞边槽。终锻模膛的圆角、斜度较小，有飞边槽。 制坯模膛制坯模膛 对形状复杂的模锻件对形状复杂的模锻件, ,为使坯料形为使坯料形状基本接近模锻件形状状基本接近模锻件形状, ,使金属能合使金属能合理分布和很好地充满模锻模膛，就必理分布和很好地充满模锻模膛，就必须预先在制坯模镗内制坯，因而设制须预先在制坯模镗内制坯，因而设制坯模膛。坯模膛。 i) i) 拔长模膛：增加某一部分长度。拔长模膛：增加某一部分长度。 ii)ii)滚压模膛：减小某部分横截面积滚压模膛：减小某部分横截面积, ,以增大另一部

29、分横截面积，坯料长度以增大另一部分横截面积，坯料长度基本不变。基本不变。 iii)iii)弯曲模膛：弯曲工件。弯曲模膛：弯曲工件。 iv)iv)切断模膛：切断金属。切断模膛：切断金属。 此外还有成型模镗，镦粗台，击扁此外还有成型模镗，镦粗台，击扁面等制坯模镗。面等制坯模镗。弯曲连杆锻造过程弯曲连杆锻造过程 在自由锻设备上使用简单锻模来生产模锻件。在自由锻设备上使用简单锻模来生产模锻件。 模膛不是固定在锻锤上，设备简单，适于中小模膛不是固定在锻锤上，设备简单，适于中小厂。厂。 特点：特点： （1）与自由锻比：锻件质量好，节省金属，生产率高）与自由锻比：锻件质量好，节省金属，生产率高，成本低。，成

30、本低。（2）与模锻比：不要昂贵设备，锻模简单，劳动强度）与模锻比：不要昂贵设备，锻模简单，劳动强度大。大。 种类：种类： （1）扣模：对坯料进行全面或局部扣形，生产）扣模：对坯料进行全面或局部扣形，生产杆状非杆状非回转体锻件回转体锻件。 （2）套筒模：锻模为圆筒形，）套筒模：锻模为圆筒形，生产齿轮、法兰盘等回生产齿轮、法兰盘等回转体类锻件转体类锻件。 （3）合模：由上模和下模组成，）合模：由上模和下模组成，生产形状较为复杂的生产形状较为复杂的非回转体锻件，如连杆、拨叉等非回转体锻件，如连杆、拨叉等。扣模扣模筒模筒模合模合模 1、自由锻锻件结构工艺性与工艺、自由锻锻件结构工艺性与工艺设计设计 2

31、、模锻件结构工艺性与工艺设计、模锻件结构工艺性与工艺设计 a、锻件工艺分析、锻件工艺分析 应避免斜面和圆锥面。应避免斜面和圆锥面。轴类自由锻锻件结构轴类自由锻锻件结构不能圆弧连接。不能圆弧连接。a)工艺性差的结构b)工艺性好的结构杆类自由锻锻件结构杆类自由锻锻件结构不能有凸不能有凸台、加强筋。台、加强筋。盘类自由锻锻件结构盘类自由锻锻件结构复杂零件可以由组合件完成。复杂零件可以由组合件完成。a)工艺性差的结构 b)工艺性好的结构复杂自由锻锻件结构复杂自由锻锻件结构 b、绘制锻件图、绘制锻件图 简化锻件形状。为了简化锻件形状，不易锻出部位加敷简化锻件形状。为了简化锻件形状，不易锻出部位加敷料。料

32、。 确定锻件公差。确定锻件公差。 确定加工余量。确定加工余量。 c、确定坯料质量和尺寸、确定坯料质量和尺寸M坯坯=M件件+M冲孔冲孔+M切切+M烧烧 d、确定锻造设备、确定锻造设备: 依据锻件质量和尺寸来选设备依据锻件质量和尺寸来选设备 e、确定锻造工序和锻造温度、确定锻造工序和锻造温度 f、编制锻造工艺卡、编制锻造工艺卡 g、估算锻件价格及成本、估算锻件价格及成本 a、模锻件的结构工艺性分析、模锻件的结构工艺性分析 （1）模锻件必须有合理的分模面。）模锻件必须有合理的分模面。 （2）外形简单、平直、对称，避免薄壁、高筋。）外形简单、平直、对称，避免薄壁、高筋。 （3）深小孔不易锻出。）深小孔

33、不易锻出。 （4）复杂锻件采用锻焊结合。）复杂锻件采用锻焊结合。 b、绘制模锻图、绘制模锻图 1）确定分模面）确定分模面 选最大截面保证取出；上下模膛一致，便于发现错误选最大截面保证取出；上下模膛一致，便于发现错误；模膛浅而宽；减少敷料；分模面为平面；上模；模膛浅而宽；减少敷料；分模面为平面；上模金属易于充满模膛。金属易于充满模膛。 2）确定敷料、加工余量和锻造公差）确定敷料、加工余量和锻造公差（加工余量：14mm；公差：0.33mm） 3）确定模锻斜度）确定模锻斜度（外壁斜度：57 0；内壁斜度：712 0） 4）确定圆角半径）确定圆角半径（外圆角：r = 1.512mm；内圆角：R=（23

34、）r） 5）确定冲孔连皮）确定冲孔连皮 6）确定毛边槽）确定毛边槽 7）模锻图的技术条件）模锻图的技术条件 8）绘制模锻图）绘制模锻图 c、确定坯料质量、尺寸、确定坯料质量、尺寸 d、确定模锻工步、确定模锻工步 e、修整工步、修整工步 : 1）切边、冲孔）切边、冲孔; 2）校正）校正; 3)热处热处理理; 4）表面清理表面清理 ; 5）精压）精压 f、确定模锻设备、确定模锻设备 长轴类锻件长轴类锻件短轴类锻件短轴类锻件 1.纤维组织是怎样形成的纤维组织是怎样形成的?它对金属的力学性能有何它对金属的力学性能有何影响影响? 2.试分析用棒料切削加工试分析用棒料切削加工成形和用棒料冷镦成形制成形和用

35、棒料冷镦成形制造六角螺栓的力学性能有造六角螺栓的力学性能有何不同何不同? 定义定义：利用冲模使板料产生分离或变形，获得零：利用冲模使板料产生分离或变形，获得零件或毛坯的压力加工方法，又称件或毛坯的压力加工方法，又称冷冲压冷冲压。 特点特点：1 1）形状复杂，废料少；）形状复杂，废料少；2 2）精度、光度高）精度、光度高，互换性好；，互换性好；3 3）重量轻，强度刚度好；）重量轻，强度刚度好；4 4）操作）操作简便，生产率高。简便，生产率高。 常用的材料常用的材料 ：低碳钢、铜合金、铝合金低碳钢、铜合金、铝合金等塑性好等塑性好的材料。的材料。 常用设备常用设备 ： 剪床和冲床。剪床和冲床。 基本

36、工序基本工序 ：1 1、分离工序、分离工序 2 2、变形工序、变形工序1、分离工序、分离工序 定义：定义：使板料的一部分与另一部分沿着一使板料的一部分与另一部分沿着一定轮廓线互相分离。定轮廓线互相分离。 分类：分类：冲裁（落料和冲孔）、切口、切边冲裁（落料和冲孔）、切口、切边和剪切等。和剪切等。 冲裁（落料和冲孔）：沿着封闭轮廓线分冲裁（落料和冲孔）：沿着封闭轮廓线分离的工序离的工序 （1）冲裁变形）冲裁变形 弹性变形塑性变形断裂分离弹性变形塑性变形断裂分离板料冲裁变形与分离过程板料冲裁变形与分离过程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1 12 23 34

37、41 1塌角区塌角区2 2光亮带区光亮带区3 3剪裂带区剪裂带区4 4毛刺毛刺冲裁断面的特征冲裁断面的特征 （2）冲裁间隙）冲裁间隙间隙影响：断面质量，模具寿命，卸料力，推间隙影响：断面质量，模具寿命，卸料力，推件力，冲裁力，工件尺寸精度件力，冲裁力，工件尺寸精度间隙过大：裂缝错开，边缘粗糙。卸料力，推间隙过大：裂缝错开，边缘粗糙。卸料力，推件力小。件力小。间隙过小：上下裂缝错开，边缘粗糙。磨损严间隙过小：上下裂缝错开，边缘粗糙。磨损严重。重。间隙可按下式计算间隙可按下式计算: : c= m -板料厚度；板料厚度；m-m-系数系数（3 3）凹凸模刃口尺寸的确定）凹凸模刃口尺寸的确定落料落料以以

38、凹模刃口尺寸作为基准凹模刃口尺寸作为基准，根据间隙的大小确定凸，根据间隙的大小确定凸模尺寸。（凹模尺寸等于零件的尺寸）模尺寸。（凹模尺寸等于零件的尺寸）冲孔冲孔以以凸模为基准凸模为基准，由间隙确定凹模的尺寸，即凸模尺，由间隙确定凹模的尺寸，即凸模尺寸同零件尺寸。寸同零件尺寸。考虑磨损：考虑磨损： 落料凹模尺寸靠近零件公差范围内的最小尺寸落料凹模尺寸靠近零件公差范围内的最小尺寸 冲孔凸模尺寸靠近零件公差范围内的最大尺寸冲孔凸模尺寸靠近零件公差范围内的最大尺寸（4 4）冲裁力的计算）冲裁力的计算kLtF k 安全系数（=1.3） L 冲裁件周边长度（mm）t 坯料厚度（mm） 坯料的抗剪强度（N/

39、mm2） 定义：定义：使坯料一部分相当另一部分发生变形而不断使坯料一部分相当另一部分发生变形而不断裂。包括拉深、弯曲、翻边、成型等。裂。包括拉深、弯曲、翻边、成型等。 a、拉深、拉深：利用拉深模把板材加工成开口空心的工：利用拉深模把板材加工成开口空心的工件。常见圆筒形、盒形、球面形、锥形、特殊形。件。常见圆筒形、盒形、球面形、锥形、特殊形。 （1）拉深过程）拉深过程d dh h2dDh（2）拉深过程中的废品与防止：拉穿和起皱）拉深过程中的废品与防止：拉穿和起皱拉深系数：拉深系数： m = d/D0凹凸模的圆角半径凹凸模的圆角半径: 凹模凹模Rd = (520)t；凸模；凸模Rp Rd凸凹模间隙：凸凹模间隙： C = (1.11.5)t要压紧和润滑：压边圈有效防止起皱要压紧和润滑：压边圈有效防止起皱拉穿拉穿 起皱起皱多次拉深时圆筒直径的变化多次拉深时圆筒直径的变化 b、弯曲、弯曲：利用弯曲模把坯料弯曲成一定角：利用弯曲模把坯料弯曲成一定角度，一定断面形状的工件。度，