社会因素(周成超)

1、第八章第八章 锻压成形工艺锻压成形工艺8.1 自由锻造工艺自由锻造工艺 8.2 模模 锻锻 8.3 板板 料料 冲冲 压压8.4 塑性成形新工艺简介塑性成形新工艺简介 复习思考题复习思考题8.1 自由锻造工艺自由锻造工艺8.1.1 自由锻工艺规程的制定自由锻工艺规程的制定1. 绘制锻件图绘制锻件图锻件图是锻造生产必不可少的工艺文件，它是在零件图的基锻件图是锻造生产必不可少的工艺文件，它是在零件图的基础上，考虑加工余量、锻造公差和余块（亦称敷料，为简化础上，考虑加工余量、锻造公差和余块（亦称敷料，为简化锻件形状而附加的金属），并结合自由锻工艺特点而绘制成锻件形状而附加的金属），并结合自由锻工艺特

2、点而绘制成的。典型锻件图如的。典型锻件图如图图81所示。所示。2. 确定锻造变形工艺方案确定锻造变形工艺方案自由锻锻造的变形工艺，可根据锻件的形状特征、尺寸、技自由锻锻造的变形工艺，可根据锻件的形状特征、尺寸、技术要求以及自由锻变形工序特点来确定。它包括确定锻件成术要求以及自由锻变形工序特点来确定。它包括确定锻件成形的必需的基本工序、辅助工序和修整工序，以及完成这些形的必需的基本工序、辅助工序和修整工序，以及完成这些工序所使用的工具，确定工序顺序和设计工序尺寸等。工序所使用的工具，确定工序顺序和设计工序尺寸等。各类自由锻锻件基本变形工艺方案见各类自由锻锻件基本变形工艺方案见表表81。下一页图图

3、81 典型锻件图典型锻件图返 回表表81 自由锻锻件类型及所需变形工艺自由锻锻件类型及所需变形工艺方案方案类类 别别图图 例例变形工序方案变形工序方案实实 例例盘类锻件盘类锻件 镦粗或局部镦粗 冲孔法兰、齿轮叶轮、模块等轴类锻件轴类锻件拔长-切肩- 锻台阶 镦粗-拔长传动轴、齿轮轴、连杆筒类件筒类件镦粗 拔长 心轴拔长圆筒、套、空心轴环类件环类件镦粗 冲孔 心轴上扩孔圆环、齿圈、法兰等曲轴类锻件曲轴类锻件拔长 错移 锻台阶 扭转各种曲轴、偏心轴弯曲类锻件弯曲类锻件同轴类工序 弯曲吊钩、弯接头等返 回3. 计算坯料质量及尺寸计算坯料质量及尺寸坯料的质量可按下式计算：坯料的质量可按下式计算：G坯坯

4、 = G锻锻 + G损损（81） = G锻锻 + G烧烧 + G切（或切（或G芯）芯）计算方法见表计算方法见表82。根据坯料的质量和比重，可算出坯料的体积。确定坯料尺寸根据坯料的质量和比重，可算出坯料的体积。确定坯料尺寸时，还要考虑锻件的锻造比要求及变形方式：时，还要考虑锻件的锻造比要求及变形方式：（1）盘类锻件：通常采用镦粗工序锻造）盘类锻件：通常采用镦粗工序锻造,为了避免镦弯和便为了避免镦弯和便于操作于操作,坯料的高径比（局部镦粗时为镦粗部分的高径比）应坯料的高径比（局部镦粗时为镦粗部分的高径比）应满足：满足：H0/D0=1.252.5，因此，因此,坯料的直径可按下式计坯料的直径可按下式计

5、算：算：D计计 =（0.81.0） （82）下一页上一页3V坯（2）轴类锻件：一般采用拔长方式锻造）轴类锻件：一般采用拔长方式锻造,但坯料截面积应满但坯料截面积应满足规定的锻造比要求足规定的锻造比要求, 即：即：F坯坯yFmax （83）因此，采用圆截面坯料时因此，采用圆截面坯料时,D计计 Dmax（84）算出坯料的计算直径后算出坯料的计算直径后,应参考有关材料标准应参考有关材料标准,最后确定坯料最后确定坯料的实际直径，然后再计算出坯料的下料长度。的实际直径，然后再计算出坯料的下料长度。4. 选定锻造设备选定锻造设备选定锻造设备需根据锻件的类型、材料、尺寸和质量，并且选定锻造设备需根据锻件的类

6、型、材料、尺寸和质量，并且适当考虑车间现有的设备条件。适当考虑车间现有的设备条件。 下一页上一页y5. 确定锻造温度范围确定锻造温度范围确定合理的锻造温度规范，对改善金属可锻性，对锻件的产确定合理的锻造温度规范，对改善金属可锻性，对锻件的产量、质量，以及坯料和金属的消耗都有直接影响。量、质量，以及坯料和金属的消耗都有直接影响。图图82为为碳素钢的锻造温度范围。碳素钢的锻造温度范围。8.1.2 自由锻工艺规程实例自由锻工艺规程实例（1）压盖的自由锻工艺见）压盖的自由锻工艺见表表86。（2）氧化反应器筒体自由锻工艺见）氧化反应器筒体自由锻工艺见表表87。返 回上一页图图82 碳素钢的锻造温度范围碳

7、素钢的锻造温度范围返 回表表86 压盖自由锻工艺压盖自由锻工艺锻件名称压盖材 料45坯料尺寸160205坯料质量32 kg锻造设备0.5 t自由锻锤工序名称 简 图 备 注切 肩切肩长度切肩长度55是根据压盖下部圆筒是根据压盖下部圆筒形的体积计算确定的形的体积计算确定的 拔长一端为便于下一步放入漏盘为便于下一步放入漏盘,故拔长至故拔长至120 局部镦粗 考虑到冲孔和锻出凸肩时考虑到冲孔和锻出凸肩时,锻件高锻件高度还会缩小度还会缩小,故镦粗高度为故镦粗高度为85 冲 孔 为防止冲孔时为防止冲孔时f 130外径胀大外径胀大,漏漏盘不取下盘不取下 锻出凸肩修 整返 回表表87 氧化反应器筒体锻造工艺

8、氧化反应器筒体锻造工艺锻件名称锻件名称氧化反应器氧化反应器筒体筒体材材 料料24CrMo10锻锻 造造 比比5.1锻件质量锻件质量27.67 t锻造设备锻造设备6104kN水压机水压机序号 操作说明 简 图序号操作说明简 图钢锭3芯轴上拔长11. 压钳把2. 倒棱3. 拔长4. 切割 41. 拔长部2. 拔长部3. 拔长部21. 镦粗2. 冲孔返 回8.2 模模 锻锻 模锻是将金属坯料置于锻模模膛内，在冲击力或压力作用模锻是将金属坯料置于锻模模膛内，在冲击力或压力作用下产生塑性流动。由于模膛对金属坯料流动的限制，从而下产生塑性流动。由于模膛对金属坯料流动的限制，从而充满模膛获得与模膛形状相同的

9、锻件。锻模结构及模锻过充满模膛获得与模膛形状相同的锻件。锻模结构及模锻过程如程如图图83所示。所示。8.2.1 模锻的特点与应用模锻的特点与应用模锻与自由锻比较有以下特点：模锻与自由锻比较有以下特点：（1）生产效率高。）生产效率高。（2）可锻出形状复杂、尺寸准确，更接近于成品的锻件，）可锻出形状复杂、尺寸准确，更接近于成品的锻件，且锻造流线比较完整。且锻造流线比较完整。（3）锻件表面光洁，尺寸精度高，加工余量小，节约材）锻件表面光洁，尺寸精度高，加工余量小，节约材料和切削加工工时。料和切削加工工时。下一页图图83 模锻过程示意图模锻过程示意图1锤头；锤头；2契铁；契铁；3上模；上模；4下模；下

10、模；5模座；模座；6砧铁；砧铁；7坯料；坯料；8锻造中的坯料；锻造中的坯料；9带毛边和连皮的锻件；带毛边和连皮的锻件；10毛边和连皮；毛边和连皮；11锻件锻件返 回（4）操作简便，质量易于控制，生产过程易实现机械化、）操作简便，质量易于控制，生产过程易实现机械化、自动化。自动化。（5）模锻需要专门的模锻设备，要求功率大、刚性好、精）模锻需要专门的模锻设备，要求功率大、刚性好、精度高，设备投资大，能量消耗大。另外，锻模制造工艺复杂，度高，设备投资大，能量消耗大。另外，锻模制造工艺复杂，制造成本高、周期长。制造成本高、周期长。8.2.2 锤上模锻锤上模锻锤上模锻所用设备有蒸汽锤上模锻所用设备有蒸汽

11、空气模锻锤、无砧座锤、高速锤空气模锻锤、无砧座锤、高速锤等，其中用得最多的是蒸汽等，其中用得最多的是蒸汽空气模锻锤，如空气模锻锤，如图图85所示，所示，它也是目前我国普遍采用的主要模锻设备。它也是目前我国普遍采用的主要模锻设备。 下一页上一页图图85 蒸气蒸气空气模锻锤空气模锻锤1锤头；锤头；2上模；上模；3下模；下模；4踏杆；踏杆；5砧座；砧座；6锤身；锤身；7操纵机构操纵机构返 回1. 锻模结构锻模结构锤上模锻用的锻模是由带有燕尾的上模和下模组成的。根锤上模锻用的锻模是由带有燕尾的上模和下模组成的。根据模膛的功能，锻模的模膛分为制坯模膛和模锻模膛两大据模膛的功能，锻模的模膛分为制坯模膛和模

12、锻模膛两大类。类。制坯模膛的作用是使坯料预变形而达到合理分配，使其形制坯模膛的作用是使坯料预变形而达到合理分配，使其形状基本接近锻件形状，以便更好地充满模锻模膛。状基本接近锻件形状，以便更好地充满模锻模膛。模锻模膛的作用是使坯料变形到锻件所要求的形状和尺寸。模锻模膛的作用是使坯料变形到锻件所要求的形状和尺寸。对于形状复杂、精度要求较高、批量较大的锻件，还要分对于形状复杂、精度要求较高、批量较大的锻件，还要分为预锻模膛和终锻模膛。各种模膛的功用及结构特点见为预锻模膛和终锻模膛。各种模膛的功用及结构特点见表表88。图图86是典型的锤上多模膛模锻加工弯曲连杆的锻模及模是典型的锤上多模膛模锻加工弯曲连

13、杆的锻模及模锻过程。锻过程。下一页上一页表88 锻模模膛类型及特点模膛类型简 图特 点用 途制坯模膛 镦粗台设在锻模的一角，所占面积略大于坯料镦粗尺寸 减少坯料高度，增大直径，兼有去除氧化皮的作用，用于盘类锻件制坯 拔长模膛 操作时，坯料边送进边翻转 用于减小坯料某处横截面而增加其长度，用作长轴类锻件的制坯 滚压模膛 操作时，坯料边受压边转动，不作轴向送进 减小坯料某部分的横截面积以增大另一部分的横截面积。用于变截面长轴类锻件的制坯 弯曲模膛弯曲后的坯料须翻转90再放入模锻模膛 使坯料获得近似水平投影的形状，适用于具有弯曲轴线的锻件 下一页模膛类型简 图特 点用 途模锻模膛 预锻模膛 1. 比

14、终锻模膛高度略大，宽度略小，容积略大，不带飞边槽 2. 相交的面与面之间以较大圆角过渡 3. 模锻斜度大于终锻模膛的斜度 1. 减小终锻时金属的变形量，提高锻件质量 2. 减少终锻模膛的磨损,延长模具使用寿命 3. 用于形状复杂的锻件 终锻模膛 1. 模膛尺寸根据锻件图确定，并放大一收缩量 2. 模膛带有飞边槽 3. 模膛位于模块中部 1. 锻件的最终成形 2. 飞边槽的作用是促使金属充满模膛及容纳多余金属 切断模膛 模膛位于锻模的边角上，有刃口当一块坯料锻造两个或多个锻件时，将已锻好的锻件从坯料上切下 注：飞边槽的形状如右图所示。槽的桥部较窄，可以限制金属流出，使之首先充满模膛，后充满仓部，

15、容纳多余金属。 飞边槽结构返 回图图86 弯曲连杆的锻模及模锻过程弯曲连杆的锻模及模锻过程返 回2. 模锻工艺规程模锻工艺规程 （1）设计模锻件图：模锻件图是设计和制造锻模、计算坯）设计模锻件图：模锻件图是设计和制造锻模、计算坯料及检验锻件的依据。设计模锻件图时应考虑如下几个问题：料及检验锻件的依据。设计模锻件图时应考虑如下几个问题： 选择分模面选择分模面 确定加工余量及公差确定加工余量及公差 确定模锻斜度确定模锻斜度 见见图图87 确定模锻圆角半径确定模锻圆角半径 见见图图88 冲孔连皮冲孔连皮 见见图图89 上述各参数确定后，即可绘制模锻件图。上述各参数确定后，即可绘制模锻件图。图图810

16、为齿轮坯为齿轮坯模锻件图。模锻件图。 下一页上一页图图87 模锻斜度模锻斜度 图图88 模锻圆角模锻圆角 图图89 冲孔连皮冲孔连皮返 回图图810 齿轮坯模锻件图齿轮坯模锻件图返 回（2）确定坯料尺寸：模锻件坯料的体积）确定坯料尺寸：模锻件坯料的体积(V坯坯)可按下式计算可按下式计算:V坯坯=( V锻锻 + V飞飞+ V连连)(1+ K)（85） 盘类锻件的计算坯料直径（盘类锻件的计算坯料直径（D计）可按下式计算：计）可按下式计算： D计计=1.08 （86） 轴类锻件可根据锻件的最大截面积（轴类锻件可根据锻件的最大截面积（Fmax）确定计算坯）确定计算坯料直径：料直径： D计计=1.13

17、（87）（3）确定变形工步：模锻工步主要依据锻件的形状和尺寸来）确定变形工步：模锻工步主要依据锻件的形状和尺寸来确定。确定。（4）锻后工序：坯料经模锻成形后，只完成了锻件主要的成）锻后工序：坯料经模锻成形后，只完成了锻件主要的成形工序，尚需经一系列锻后工序才能满足锻件的形状、尺寸、形工序，尚需经一系列锻后工序才能满足锻件的形状、尺寸、表面质量及性能要求。常用的锻后工序有表面质量及性能要求。常用的锻后工序有切边冲孔切边冲孔、校正、校正、精压精压、热处理、清理等。、热处理、清理等。下一页上一页3Vm坯maxkF图图811 切边模及冲孔模切边模及冲孔模 （a）切边模；（）切边模；（b）冲孔模）冲孔模

18、 返 回 图图812 精压精压（a）平面精压；（）平面精压；（b）体积精压）体积精压返 回8.2.3 其他设备上的模锻其他设备上的模锻1. 热模锻压力机上模锻热模锻压力机上模锻热模锻压力机（热模锻压力机（图图813（a）分两种型式，一种是热模锻）分两种型式，一种是热模锻曲柄压力机（图曲柄压力机（图813（b） ）（简称曲柄压力机），另一）（简称曲柄压力机），另一种是楔式热模锻压力机（种是楔式热模锻压力机（图图814）。）。与锤上模锻相比，热模锻压力机上模锻具有以下特点：与锤上模锻相比，热模锻压力机上模锻具有以下特点：（1）作用于金属坯料上的变形力为静压力，且变形力由机）作用于金属坯料上的变形力

19、为静压力，且变形力由机架本身承受，不传给地基。因此，热模锻压力机工作时震动架本身承受，不传给地基。因此，热模锻压力机工作时震动和噪音很小，劳动条件大为改善。和噪音很小，劳动条件大为改善。（2）工作时滑块行程大小不变，每个变形工步可在滑块一）工作时滑块行程大小不变，每个变形工步可在滑块一次行程中完成，便于实现机械化和自动化，且具有很高的生次行程中完成，便于实现机械化和自动化，且具有很高的生产率。产率。下一页上一页图图813 热模锻曲柄压力机热模锻曲柄压力机（a）外观构造；（）外观构造；（b）传动系统）传动系统返 回返 回8-14图图814 楔式热模锻压力机楔式热模锻压力机 图图815 曲柄压力机

20、上模锻齿轮工步曲柄压力机上模锻齿轮工步 （a）预成形；（）预成形；（b）预锻；（）预锻；（c）终锻）终锻返回8-15（3）压力机机身的刚度大，滑块运动精度高，滑块和工作）压力机机身的刚度大，滑块运动精度高，滑块和工作台均有顶出装置，因此锻件的精度高，其公差、余量和模锻台均有顶出装置，因此锻件的精度高，其公差、余量和模锻斜度比锤上模锻小。斜度比锤上模锻小。（4）热模锻压力机上模锻由于是一次成形，金属变形量不）热模锻压力机上模锻由于是一次成形，金属变形量不宜过大，因此变形应逐步进行。宜过大，因此变形应逐步进行。图图815即为经预成形、预即为经预成形、预锻和最后终锻成形的齿轮模锻工步。锻和最后终锻成

21、形的齿轮模锻工步。（5）热模锻压力机设备结构复杂，造价高，而且由于滑块）热模锻压力机设备结构复杂，造价高，而且由于滑块的行程和压力不能在锻造过程中调节，因而不能进行拔长、的行程和压力不能在锻造过程中调节，因而不能进行拔长、滚压等制坯工步，必须配备制坯工步的专用设备。滚压等制坯工步，必须配备制坯工步的专用设备。综上所述，热模锻压机上模锻是一种先进的现代化模锻方法，综上所述，热模锻压机上模锻是一种先进的现代化模锻方法，特别适合于大批量生产。特别适合于大批量生产。下一页上一页2. 平锻机上模锻平锻机上模锻平锻机相当于滑块作水平运动的曲柄压力机，如平锻机相当于滑块作水平运动的曲柄压力机，如图图816所

22、所示。示。 平锻机上模锻的过程如平锻机上模锻的过程如图图817所示。所示。平锻机上的模锻工步主要以局部镦粗为主，也可进行压肩、平锻机上的模锻工步主要以局部镦粗为主，也可进行压肩、冲孔、弯曲和切断等工步。最适合的锻件是带头部的半轴类冲孔、弯曲和切断等工步。最适合的锻件是带头部的半轴类和有孔（通孔或不通孔）的锻件。用平锻机模锻简单锻件只和有孔（通孔或不通孔）的锻件。用平锻机模锻简单锻件只需一个工步完成，复杂锻件则需几个工步，坯料可按顺序放需一个工步完成，复杂锻件则需几个工步，坯料可按顺序放入几个模膛中逐步变形而获得锻件。入几个模膛中逐步变形而获得锻件。图图818为平锻机锻造为平锻机锻造的锻件示例。

23、的锻件示例。下一页上一页图图816 平锻机工作情况和传动系统平锻机工作情况和传动系统 （a）工作情况；（b）传动系统返 回图图817 平锻机上模锻过程平锻机上模锻过程 1固定凹模；固定凹模；2活动凹模；活动凹模；3冲头；冲头；4挡板；挡板；5坯料坯料 返 回 图图818 平锻机上锻造的锻件示例平锻机上锻造的锻件示例返 回3. 螺旋压力机上模锻螺旋压力机上模锻螺旋压力机是利用飞轮旋转所积蓄的能量转化成金属的变形螺旋压力机是利用飞轮旋转所积蓄的能量转化成金属的变形能进行锻造的。螺旋压力机根据传动方式不同分为两类，一能进行锻造的。螺旋压力机根据传动方式不同分为两类，一类是摩擦螺旋压力机，另一类是液压

24、螺旋压力机。前者为机类是摩擦螺旋压力机，另一类是液压螺旋压力机。前者为机械摩擦传动，后者为液压传动。械摩擦传动，后者为液压传动。图图819（a）所示为摩擦螺旋压力机（简称摩擦压力机）外）所示为摩擦螺旋压力机（简称摩擦压力机）外形结构图，其工作原理如图形结构图，其工作原理如图819（b）所示。电机）所示。电机1经皮带经皮带2使摩擦盘使摩擦盘3旋转，改变操作杆位置可以使摩擦盘旋转，改变操作杆位置可以使摩擦盘3沿轴向串沿轴向串动，于是飞轮动，于是飞轮4可分别与两摩擦盘接触而获得不同方向的旋可分别与两摩擦盘接触而获得不同方向的旋转，并带动螺杆转，并带动螺杆5转动，在螺母转动，在螺母6的约束下，螺杆的转

25、动变为的约束下，螺杆的转动变为滑块的上下滑动，实现模锻生产。滑块的上下滑动，实现模锻生产。下一页上一页图图819 摩擦压力机摩擦压力机 （a）外形图；（）外形图；（b）传动示意图）传动示意图返 回摩擦压力机结构简单，其行程速度介于模锻锤和曲柄压力机摩擦压力机结构简单，其行程速度介于模锻锤和曲柄压力机之间，为之间，为0.51.0 m/s，有一定的冲击作用，且滑块行程，有一定的冲击作用，且滑块行程和打击能量可控，这与锻锤相似。摩擦压力机具有锻锤和压和打击能量可控，这与锻锤相似。摩擦压力机具有锻锤和压力机双重工作特性。力机双重工作特性。 摩擦压力机的工艺适用性好，但摩擦压力机承受偏心载荷的摩擦压力机

26、的工艺适用性好，但摩擦压力机承受偏心载荷的能力差，一般情况下只进行单模膛锻造。由于打击速度比锻能力差，一般情况下只进行单模膛锻造。由于打击速度比锻锤低，较适合要求变形速度低的有色合金的模锻。压力机工锤低，较适合要求变形速度低的有色合金的模锻。压力机工作台下装有顶出装置，很适合于模锻带有头部和杆部的回转作台下装有顶出装置，很适合于模锻带有头部和杆部的回转体小锻件，如体小锻件，如图图820所示。所示。摩擦压力机有效机械效率低，生产率不高，吨位较小。摩擦压力机有效机械效率低，生产率不高，吨位较小。返 回上一页图图820 摩擦压力机上锻造的锻件摩擦压力机上锻造的锻件返 回8.3 板板 料料 冲冲 压压

27、 8.3.1 板料冲压的特点及应用板料冲压的特点及应用板料冲压与其他加工方法相比具有以下特点：板料冲压与其他加工方法相比具有以下特点：（1）可制造其他加工方法难以加工或无法加工的形状复杂薄壁零件；）可制造其他加工方法难以加工或无法加工的形状复杂薄壁零件；（2）冲压件尺寸精度高、表面光洁、质量稳定、互换性好）冲压件尺寸精度高、表面光洁、质量稳定、互换性好（3）生产率高，操作简便，成本低，工艺过程易实现机械化和自动）生产率高，操作简便，成本低，工艺过程易实现机械化和自动化；化；（4）在材料消耗少的情况下获得强度高、刚度大、质量小的零件；）在材料消耗少的情况下获得强度高、刚度大、质量小的零件；（5）

28、冲压模具结构较复杂，加工精度要求高，制造费用大，因此板）冲压模具结构较复杂，加工精度要求高，制造费用大，因此板料冲压适用于大批量生产。料冲压适用于大批量生产。几乎在一切制造金属成品的工业部门中都广泛采用，尤其在现代汽车、几乎在一切制造金属成品的工业部门中都广泛采用，尤其在现代汽车、拖拉机、家用电器、仪器仪表、飞机、导弹、兵器以及日用品生产中拖拉机、家用电器、仪器仪表、飞机、导弹、兵器以及日用品生产中占有重要地位。占有重要地位。下一页8.3.2 板料冲压的基本工序板料冲压的基本工序板料冲压的基本工序很多，一般可分为两大类：分离工序和板料冲压的基本工序很多，一般可分为两大类：分离工序和成形工序成形

29、工序 1. 冲裁冲裁冲裁是使板料沿封闭轮廓线分离的工序，包括落料与冲孔。冲裁是使板料沿封闭轮廓线分离的工序，包括落料与冲孔。这两种工序的板料分离过程和模具结构都是一样的，两者的这两种工序的板料分离过程和模具结构都是一样的，两者的区别在于冲孔是为了得到冲压件上的孔，而落料则为了得到区别在于冲孔是为了得到冲压件上的孔，而落料则为了得到片状冲压件的外形。片状冲压件的外形。（1）冲裁变形过程：冲裁时板料的变形和分离过程，如）冲裁变形过程：冲裁时板料的变形和分离过程，如图图821所示，可以分为三个阶段：所示，可以分为三个阶段： 弹性变形阶段弹性变形阶段 塑性变形阶段塑性变形阶段 断裂分离阶段断裂分离阶段

30、 下一页上一页图图821 板料冲裁变形与分离过程板料冲裁变形与分离过程 1凸模；凸模；2凹模；凹模；3板料板料返 回（2）冲裁间隙：冲裁间隙是指凸、凹模刃口同位尺寸之缝）冲裁间隙：冲裁间隙是指凸、凹模刃口同位尺寸之缝隙的距离，用隙的距离，用c表示单面间隙（图表示单面间隙（图822）。冲裁间隙的大小）。冲裁间隙的大小对冲裁过程及冲裁件断面质量具有重要影响。对冲裁过程及冲裁件断面质量具有重要影响。冲裁断面特征如冲裁断面特征如图图822所示。冲裁断面明显分为圆角带、所示。冲裁断面明显分为圆角带、光亮带、断裂带和毛刺四个部分。当冲裁间隙合理时，上下光亮带、断裂带和毛刺四个部分。当冲裁间隙合理时，上下剪

31、裂纹会基本重合，获得工件断面较光洁，毛刺最小；间隙剪裂纹会基本重合，获得工件断面较光洁，毛刺最小；间隙过小，上下剪裂纹向外错开，在冲裁件断面上会形成毛刺和过小，上下剪裂纹向外错开，在冲裁件断面上会形成毛刺和迭层；间隙过大，材料中拉应力增大，塑性变形阶段过早结迭层；间隙过大，材料中拉应力增大，塑性变形阶段过早结束，裂纹向里错开，不仅光亮带小，毛刺和剪裂带均较大束，裂纹向里错开，不仅光亮带小，毛刺和剪裂带均较大（图图823）。）。此外，冲裁间隙值还影响到模具寿命和冲裁力的大小。冲裁此外，冲裁间隙值还影响到模具寿命和冲裁力的大小。冲裁间隙越小，不但凸、凹模刃口磨损加剧，模具寿命减小，也间隙越小，不但

32、凸、凹模刃口磨损加剧，模具寿命减小，也会使冲裁力增大。会使冲裁力增大。下一页上一页 图图822 冲裁断面的特征冲裁断面的特征 图图823 冲裁间隙对断面质量的影响冲裁间隙对断面质量的影响返 回（3）凸、凹模刃口尺寸的确定：模具的刃口尺寸直接影响）凸、凹模刃口尺寸的确定：模具的刃口尺寸直接影响冲裁件尺寸，合理间隙也要靠它来保证。在计算刃口尺寸时，冲裁件尺寸，合理间隙也要靠它来保证。在计算刃口尺寸时，一般遵循以下原则：一般遵循以下原则： 考虑到落料件的尺寸取决于凹模尺寸，而冲孔件的尺寸取考虑到落料件的尺寸取决于凹模尺寸，而冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸，故设计落料模时，其凹模刃口尺寸等于工件决于凸模尺

33、寸，故设计落料模时，其凹模刃口尺寸等于工件尺寸，而凸模尺寸等于工件尺寸减去合理间隙值尺寸，而凸模尺寸等于工件尺寸减去合理间隙值2c；设计冲；设计冲孔模时，其凸模刃口尺寸等于孔的尺寸，而凹模尺寸等于孔孔模时，其凸模刃口尺寸等于孔的尺寸，而凹模尺寸等于孔的尺寸加合理间隙值的尺寸加合理间隙值2c。 考虑到冲裁过程中的磨损会使凹模尺寸增大，凸模尺寸减考虑到冲裁过程中的磨损会使凹模尺寸增大，凸模尺寸减小，为保证模具寿命，落料凹模的基本尺寸应取工件最小极小，为保证模具寿命，落料凹模的基本尺寸应取工件最小极限尺寸；冲孔凸模的基本尺寸应取工件最大极限尺寸，并采限尺寸；冲孔凸模的基本尺寸应取工件最大极限尺寸，并

34、采用最小合理间隙值。用最小合理间隙值。下一页上一页（4）冲裁力的计算：计算冲裁力的目的是为选择冲压设备）冲裁力的计算：计算冲裁力的目的是为选择冲压设备和设计模具提供依据。平刃冲裁力按下式计算：和设计模具提供依据。平刃冲裁力按下式计算： P =KLtL tb （89）2. 弯曲弯曲弯曲是利用模具或其他工具将坯料一部分相对另一部分弯曲弯曲是利用模具或其他工具将坯料一部分相对另一部分弯曲成一定的角度和圆弧的变形工序。弯曲过程及典型弯曲件如成一定的角度和圆弧的变形工序。弯曲过程及典型弯曲件如图图824所示。所示。弯曲变形区最外层金属受切向拉应力和切向伸长变形最大。弯曲变形区最外层金属受切向拉应力和切向

35、伸长变形最大。 弯曲时常用相对弯曲半径（弯曲时常用相对弯曲半径（r/t）来表示弯曲变形程度。）来表示弯曲变形程度。 导致弯曲破裂还与材料的纤维方向有关。导致弯曲破裂还与材料的纤维方向有关。 显然，回弹现象会影响弯曲件的尺寸精度。影响回弹值大小显然，回弹现象会影响弯曲件的尺寸精度。影响回弹值大小的因素很多，主要有材料的力学性能、板料厚度、弯曲形状、的因素很多，主要有材料的力学性能、板料厚度、弯曲形状、相对弯曲半径以及弯曲力的大小等。相对弯曲半径以及弯曲力的大小等。 下一页上一页图图824 弯曲变形过程及弯曲件弯曲变形过程及弯曲件 （a）弯曲过程；（）弯曲过程；（b）弯曲件）弯曲件1坯料；坯料；2

36、冲头；冲头；3模具（凹模）模具（凹模）返 回3. 拉深拉深拉深是利用模具将已落料的平面板坯压制成各种开口空心零拉深是利用模具将已落料的平面板坯压制成各种开口空心零件，或将已制成的开口空心件毛坯，制成其他形状空心零件件，或将已制成的开口空心件毛坯，制成其他形状空心零件的一种变形工艺，又称拉延。的一种变形工艺，又称拉延。（1）拉深过程：将直径为）拉深过程：将直径为D0的板坯拉深成直径为的板坯拉深成直径为d、高度、高度为为h的筒形件，其拉深过程如的筒形件，其拉深过程如图图825所示。所示。 （2）拉深件的主要质量问题：拉深过程中最常见的质量问）拉深件的主要质量问题：拉深过程中最常见的质量问题是起皱和

37、拉裂，从而造成次品和废品，如题是起皱和拉裂，从而造成次品和废品，如图图826所示。所示。防止拉深出现起皱和拉裂，主要采取以下措施：防止拉深出现起皱和拉裂，主要采取以下措施： 限制拉深系数限制拉深系数 拉深凸、凹模工作部分必须作成圆角。拉深凸、凹模工作部分必须作成圆角。 控制凸模和凹模之间的间隙控制凸模和凹模之间的间隙 采用有压边圈进行拉深，采用有压边圈进行拉深，可有效防止拉深起皱。可有效防止拉深起皱。 采用润滑，减少摩擦，以降低拉深采用润滑，减少摩擦，以降低拉深件壁部拉应力，同时还可减少模具的磨损，提高模具寿命。件壁部拉应力，同时还可减少模具的磨损，提高模具寿命。下一页上一页图图825 拉深过

38、程及变形分析拉深过程及变形分析（a）拉深过程；（）拉深过程；（b）变形分析）变形分析1凸模；凸模；2压边圈；压边圈；3板料；板料；4凹模凹模返 回图图826 拉深件废品拉深件废品返 回4. 成形成形成形是使坯料或半成品产生局部拉伸或压缩变形而获得一定成形是使坯料或半成品产生局部拉伸或压缩变形而获得一定形状工件的冲压方法，包括翻边、胀形、起伏等。形状工件的冲压方法，包括翻边、胀形、起伏等。（1）翻边：翻边是将工件的内孔或外缘翻成竖立边缘的冲）翻边：翻边是将工件的内孔或外缘翻成竖立边缘的冲压工序，如压工序，如图图828所示。所示。内孔翻边在生产中应用广泛。翻边过程如内孔翻边在生产中应用广泛。翻边过

39、程如图图829所示。所示。 （2）胀形：胀形是利用局部变形使半成品部分内径胀大的）胀形：胀形是利用局部变形使半成品部分内径胀大的冲压成形工艺。可以采用刚模胀形、橡皮胀形或液压胀形冲压成形工艺。可以采用刚模胀形、橡皮胀形或液压胀形（图图830图图832）。）。（3）起伏：起伏是利用局部变形使坯料压制出各种形状的）起伏：起伏是利用局部变形使坯料压制出各种形状的凸起或凹陷的冲压工艺，多用于薄板零件上制出筋条、文字、凸起或凹陷的冲压工艺，多用于薄板零件上制出筋条、文字、花纹等。花纹等。图图833所示为采用橡胶凸模压筋，获得的与钢制所示为采用橡胶凸模压筋，获得的与钢制凹模相同的筋条。凹模相同的筋条。返

40、回上一页 图图828 翻边翻边 图图829 内孔翻边过程内孔翻边过程返 回 图图830 刚模胀形刚模胀形 831 软模胀形软模胀形 下一页图图832 液压胀形液压胀形 （a）倾注液体法；（）倾注液体法；（b）充液橡皮囊法）充液橡皮囊法 返 回图图833 软模压筋软模压筋 返 回8.4 塑性成形新工艺简介塑性成形新工艺简介8.4.1 精密模锻精密模锻常见的精密模锻是在普通模锻设备上，装置高精度锻模，采用常见的精密模锻是在普通模锻设备上，装置高精度锻模，采用合理成形工艺，直接锻出所需要的产品零件，如精密模锻锥齿合理成形工艺，直接锻出所需要的产品零件，如精密模锻锥齿轮和汽轮机叶片等。轮和汽轮机叶片等

41、。精密模锻的工艺特点如下：精密模锻的工艺特点如下：（1）选择成形工艺合理，原始坯料尺寸精确计算。）选择成形工艺合理，原始坯料尺寸精确计算。 （2）采用无氧化或少氧化加热法，减少氧化皮，提高锻件尺寸）采用无氧化或少氧化加热法，减少氧化皮，提高锻件尺寸精度和表面质量。精度和表面质量。（3）制造高精度的锻模）制造高精度的锻模,一般精锻模膛的精度要比锻件精度高一般精锻模膛的精度要比锻件精度高两级。两级。 （4）模锻时要有较好的润滑和冷却锻模的条件。）模锻时要有较好的润滑和冷却锻模的条件。（5）精密模锻一般都在刚度大、精度较高的模锻设备上进行，）精密模锻一般都在刚度大、精度较高的模锻设备上进行，均有顶件

42、装置，如摩擦压力机、热模锻压力机和高速锤等。均有顶件装置，如摩擦压力机、热模锻压力机和高速锤等。 下一页8.4.2 精密冲裁精密冲裁精密冲裁是利用特殊结构的模具直接在板料上冲出断面质量精密冲裁是利用特殊结构的模具直接在板料上冲出断面质量好，尺寸精度高的零件。好，尺寸精度高的零件。精密冲裁应用最多的是采用强力压边精密冲裁，如精密冲裁应用最多的是采用强力压边精密冲裁，如图图835所示。所示。 精密冲裁工艺特点：精密冲裁工艺特点：（1）精密冲裁较普通冲裁增加了）精密冲裁较普通冲裁增加了V形齿圈压板和顶出器。形齿圈压板和顶出器。 （2）采用极小的冲裁间隙以减小变形金属在冲裁过程中的）采用极小的冲裁间隙

43、以减小变形金属在冲裁过程中的拉应力。拉应力。（3）凹模刃口做成）凹模刃口做成0.010.03 mm的小圆角的小圆角,消除了刃口消除了刃口处的应力集中处的应力集中,故不会产生由拉应力引起的宏观裂纹。故不会产生由拉应力引起的宏观裂纹。（4）精密冲裁的坯料应具有良好塑性，为提高板料的塑性，）精密冲裁的坯料应具有良好塑性，为提高板料的塑性，精冲前一般要进行软化退火处理。精冲前一般要进行软化退火处理。 下一页上一页图图835 精密冲裁原理图精密冲裁原理图返 回8.4.3 挤压成形挤压成形挤压成形是使金属坯料在压力作用下自挤压模的模孔中挤出挤压成形是使金属坯料在压力作用下自挤压模的模孔中挤出而获得零件或毛

44、坯的加工方法。这种加工方法最初用来生产而获得零件或毛坯的加工方法。这种加工方法最初用来生产金属型材和管材，以后发展成广泛用来制造各种零件。金属型材和管材，以后发展成广泛用来制造各种零件。挤压成形时，根据金属流动方向与挤压凸模运动方向的关系，挤压成形时，根据金属流动方向与挤压凸模运动方向的关系，挤压成形可分为四种方式（如挤压成形可分为四种方式（如图图836 ）：）：（1）正挤压）正挤压 （2）反挤压（）反挤压（3）复合挤压（）复合挤压（4）径向挤压）径向挤压挤压成形又可以根据金属坯料变形温度不同分为冷挤压、热挤压成形又可以根据金属坯料变形温度不同分为冷挤压、热挤压和温挤压。挤压和温挤压。 下一页

45、上一页图图836 挤压成形挤压成形（a）正挤压空心件；（）正挤压空心件；（b）反挤压杯形件；（）反挤压杯形件；（c）复合挤压；（）复合挤压；（d）径向挤压示意图）径向挤压示意图1毛坯；毛坯；2挤压示意图挤压示意图返 回1. 冷挤压冷挤压金属坯料在室温下的挤压成形。冷挤压零件表面光洁，精度金属坯料在室温下的挤压成形。冷挤压零件表面光洁，精度较高。较高。由于冷挤压是在室温条件下进行，金属变形抗力大。为了降由于冷挤压是在室温条件下进行，金属变形抗力大。为了降低挤压力，防止模具磨损和破坏，提高零件表面质量，必须低挤压力，防止模具磨损和破坏，提高零件表面质量，必须采用润滑措施。采用润滑措施。2. 热挤压

46、热挤压热挤压时，坯料在一般热锻温度范围内进行。热挤压变形抗热挤压时，坯料在一般热锻温度范围内进行。热挤压变形抗力小，塑性好，允许每次变形程度较大，但产品表面粗糙度力小，塑性好，允许每次变形程度较大，但产品表面粗糙度高，尺寸准确度较低。高，尺寸准确度较低。 3. 温挤压温挤压是介于冷挤压和热挤压之间的挤压方法。温挤时将金属加热是介于冷挤压和热挤压之间的挤压方法。温挤时将金属加热到适当温度（到适当温度（100800 ）进行挤压。）进行挤压。 下一页上一页挤压成形的工艺特点：挤压成形的工艺特点：（1）挤压时金属坯料处于三向压应力状态下变形，因此可提高）挤压时金属坯料处于三向压应力状态下变形，因此可提

47、高金属坯料的塑性，有利于扩大金属材料的塑性加工范围。金属坯料的塑性，有利于扩大金属材料的塑性加工范围。（2）可挤压出各种形状复杂、深孔、薄壁和异型截面的零件，）可挤压出各种形状复杂、深孔、薄壁和异型截面的零件，且零件尺寸精度高，表面质量好，尤其是冷挤压成形。且零件尺寸精度高，表面质量好，尤其是冷挤压成形。（3）挤压成形后零件内部的纤维组织基本沿零件外形分布且连）挤压成形后零件内部的纤维组织基本沿零件外形分布且连续，有利于提高零件的力学性能。续，有利于提高零件的力学性能。（4）挤压成形的生产率较高，一般可比其他锻造方法提高几倍）挤压成形的生产率较高，一般可比其他锻造方法提高几倍效率。效率。（5）

48、挤压成形最好在专用的挤压机（液压式、曲轴式、肘杆式）挤压成形最好在专用的挤压机（液压式、曲轴式、肘杆式）上进行，也可在适当改进后的通用曲柄压力机和摩擦压力机上上进行，也可在适当改进后的通用曲柄压力机和摩擦压力机上进行。进行。下一页上一页8.4.4 轧制成形轧制成形常用的轧制成形工艺主要有辊锻、螺旋斜轧、横轧、楔横轧等。常用的轧制成形工艺主要有辊锻、螺旋斜轧、横轧、楔横轧等。1. 辊锻轧制成形辊锻轧制成形辊锻成形是使坯料通过装有扇形模块的一对相对旋转的轧辊时，辊锻成形是使坯料通过装有扇形模块的一对相对旋转的轧辊时，受压而变形的工艺方法，如受压而变形的工艺方法，如图图838所示。所示。2. 螺旋斜

49、轧成形螺旋斜轧成形螺旋斜轧是轧辊轴线与坯料轴线相交一定角度的轧制方法。两个螺旋斜轧是轧辊轴线与坯料轴线相交一定角度的轧制方法。两个同向旋转的轧辊交叉成一定角度，轧辊上带有所需的螺旋型槽，同向旋转的轧辊交叉成一定角度，轧辊上带有所需的螺旋型槽，使坯料以螺旋式前进，因而轧制出形状呈周期性变化的毛坯或各使坯料以螺旋式前进，因而轧制出形状呈周期性变化的毛坯或各种零件。种零件。3. 横轧成形横轧成形横轧是使坯料在两轧辊摩擦力带动下作相反方向旋转的轧制方法。横轧是使坯料在两轧辊摩擦力带动下作相反方向旋转的轧制方法。利用横轧工艺轧制齿轮是一种少切削加工齿轮的新工艺。利用横轧工艺轧制齿轮是一种少切削加工齿轮的

50、新工艺。下一页上一页图图838 辊锻成形过程辊锻成形过程1扇形模块；扇形模块；2轧辊；轧辊；3坯料；坯料；4挡板挡板返 回4. 楔横轧成形楔横轧成形楔横轧成形是利用两个外表面镶有楔形凸块，并作同向旋转楔横轧成形是利用两个外表面镶有楔形凸块，并作同向旋转的平行轧辊对坯料进行轧制的工艺方法（的平行轧辊对坯料进行轧制的工艺方法（图图841）。）。楔形凸块由三部分组成，即楔入部分、展宽部分和精整部分，楔形凸块由三部分组成，即楔入部分、展宽部分和精整部分，展开后如展开后如图图842所示。所示。5. 液态模锻液态模锻液态模锻是一种少、无切削加工的毛坯成形新工艺，其特点液态模锻是一种少、无切削加工的毛坯成形新工艺，其特点是用熔融