第3章-锻压工艺基础知识课件

1、 锻压也是获得零件或零件毛坯的重要工艺方法之一锻压也是获得零件或零件毛坯的重要工艺方法之一 锻压的优缺点锻压的优缺点l坯料或零件具有力学性能好、表面光洁、精度高、坯料或零件具有力学性能好、表面光洁、精度高、刚度大等特点，可做到少切削或无切削；刚度大等特点，可做到少切削或无切削；l除自由锻外，其他锻压加工容易实现机械化、自除自由锻外，其他锻压加工容易实现机械化、自动化，具有较高的生产率；动化，具有较高的生产率；l工件的形状不能太复杂；而且锻压设备和模具等工件的形状不能太复杂；而且锻压设备和模具等投资较大投资较大锻压可分为：锻压可分为：轧制、拉拔、挤压、锻造和冲压轧制、拉拔、挤压、锻造和冲压3.1

2、 概概 述述一、锻压的生产方式一、锻压的生产方式锻压可分为锻压可分为轧制、拉拔、挤压、锻造和冲压轧制、拉拔、挤压、锻造和冲压板料冲压-工件不工件不一、可锻性及其影响因素一、可锻性及其影响因素l可锻性是金属的一种工艺性能可锻性是金属的一种工艺性能l可锻性以金属的可锻性以金属的塑性和变形抗力塑性和变形抗力来综合衡量来综合衡量可锻性：可锻性：指金属经受锻压成形的难易程度指金属经受锻压成形的难易程度塑性塑性一般用伸长率来表示；变形抗力变形抗力是指变形时金属抵抗工具作用的力。 变形抗力用金属的屈服强度或抗拉强度来表示影响金属可锻性的因素：影响金属可锻性的因素：化学成分、组织结构、化学成分、组织结构、一、

3、纤维组织与锻造比一、纤维组织与锻造比纤维组织纤维组织是指金属内的非金属杂物的分布如同纤维是指金属内的非金属杂物的分布如同纤维纤维组织的存在使金属的力学性能呈现各向异性，顺纤维方向较垂直纤维方向具有较高的力学性能，特别是塑性和韧性。在零件设计时，应使零件所受的最大正应力方向与在零件设计时，应使零件所受的最大正应力方向与纤维组织方向重合、最大切应力方向与纤维组织方纤维组织方向重合、最大切应力方向与纤维组织方向垂直，并使纤维分布与零件轮廓相符合向垂直，并使纤维分布与零件轮廓相符合 纤维组织形成的纤维化程度取决于钢锭在锻造时纤维组织形成的纤维化程度取决于钢锭在锻造时的变形程度，变形程度大，纤维组织越明

4、显。的变形程度，变形程度大，纤维组织越明显。常用锻造比常用锻造比Y YD D表示变形程度表示变形程度00DBFLYFL00DDHFYFH以钢锭为坯料进行锻造时，锻造比可取以钢锭为坯料进行锻造时，锻造比可取2 26 6；以型钢作为坯料进行锻造时，锻造比取以型钢作为坯料进行锻造时，锻造比取1.31.31.51.5。、Y YDB DB , , Y YDDDD分别为拔长和镦粗时的锻造比。分别为拔长和镦粗时的锻造比。 3.3 3.3 锻造方法锻造方法常用的锻造方法有自由锻和模锻两种常用的锻造方法有自由锻和模锻两种一、自由锻一、自由锻 自由锻自由锻是利用冲击力或压力使金属坯料在上、下砥是利用冲击力或压力使

5、金属坯料在上、下砥铁铁(或砧铁或砧铁)之间产生变形，以获得所需形状及尺寸锻之间产生变形，以获得所需形状及尺寸锻件的方法。金属坯料在上、下砥铁平面间件的方法。金属坯料在上、下砥铁平面间变形是自由变形是自由流动的流动的，故称为自由锻。，故称为自由锻。 l自由锻工艺灵活、设备通用性好、工具简单、适应性强；自由锻工艺灵活、设备通用性好、工具简单、适应性强；l自由锻是生产大型锻件唯一的锻造方法；自由锻是生产大型锻件唯一的锻造方法；l自由锻生产率较低、工人劳动强度大；自由锻生产率较低、工人劳动强度大；l锻件精度低、加工量较大。锻件精度低、加工量较大。自由锻分手工锻造和机器锻造两种自由锻分手工锻造和机器锻造

6、两种自由锻锻件的结构工艺性自由锻锻件的结构工艺性锻件形状不宜过分复杂锻件形状不宜过分复杂对自由锻件的结构工艺性的要求是：对自由锻件的结构工艺性的要求是：在满足使用要求的前提下，其形状应尽量简单、对称。在满足使用要求的前提下，其形状应尽量简单、对称。具体要求列于表具体要求列于表3-53-5模锻模锻是将加热后的坯料，放置在锻模模膛内，在冲击是将加热后的坯料，放置在锻模模膛内，在冲击力或压力作用下，使坯料在模膛内产生塑性变形，以力或压力作用下，使坯料在模膛内产生塑性变形，以获得锻件的方法。获得锻件的方法。l操作方便，容易实现机械化，锻件成本低，生产效率高；操作方便，容易实现机械化，锻件成本低，生产效

7、率高；l可锻出形状较复杂的锻件；可锻出形状较复杂的锻件；l锻件尺寸精确、加工余量小，节省材料；锻件尺寸精确、加工余量小，节省材料；l锻件内部纤维组织合理，故强度较高，使用寿命长；锻件内部纤维组织合理，故强度较高，使用寿命长；l锻件不能太大锻件不能太大( (一般都小于一般都小于150kg)150kg)；l锻模需用价格昂贵的材料，制造周期长，费用高。锻模需用价格昂贵的材料，制造周期长，费用高。模锻与自由锻相比具有以下优缺点：模锻与自由锻相比具有以下优缺点：模锻适用于批量生产形状较复杂的中、小型锻模锻适用于批量生产形状较复杂的中、小型锻件件模锻件的形状模锻件的形状 按使用设备不同，模锻可分为按使用设

8、备不同，模锻可分为锤上模锻锤上模锻、胎模锻、胎模锻、热模锻，曲柄压力机上模锻、摩擦压力机上模锻、热模锻，曲柄压力机上模锻、摩擦压力机上模锻、平锻机上模锻以及其他专用设备上模锻等。平锻机上模锻以及其他专用设备上模锻等。在在模锻锤模锻锤上进行的模锻即锤上模锻上进行的模锻即锤上模锻 锤上模锻通用性强、设备费用较低并能独立完成各种类锤上模锻通用性强、设备费用较低并能独立完成各种类型锻件的锻造。型锻件的锻造。 1.1.锤上模锻锤上模锻 下面主要介绍目前常用的下面主要介绍目前常用的锤上模锻锤上模锻，其它模锻方，其它模锻方法对锻件和锻模的要求于锤上模锻类似。法对锻件和锻模的要求于锤上模锻类似。锤上模锻常用设

9、备为锤上模锻常用设备为蒸汽蒸汽- -空气模锻锤空气模锻锤模锻锤模锻锤典型锻件典型锻件上模上模闭式锻模闭式锻模下模下模模垫模垫锤头锤头模膛模膛 开式锻模开式锻模有飞边槽有飞边槽没有飞边槽没有飞边槽模膛模膛可理解为锻件的可理解为锻件的实物镜像实物镜像模锻的模膛有模锻的模膛有预锻模膛预锻模膛和和终锻模膛终锻模膛两种两种 根据锻件形状复杂程度和生产条件，锻模可分：根据锻件形状复杂程度和生产条件，锻模可分： 单膛锻模和多膛锻模单膛锻模和多膛锻模对于对于多膛锻模多膛锻模，最后使锻件成型的是最后使锻件成型的是终锻模膛；终锻模膛； 此前的是此前的是制坯模膛制坯模膛和和预制模膛预制模膛单膛锻模单膛锻模一副锻模上

10、只有一个模膛（一副锻模上只有一个模膛（），）， 坯料可直接成形。坯料可直接成形。多膛锻模多膛锻模 一副锻模上二个以上模膛，坯料需一副锻模上二个以上模膛，坯料需依次依次 经过多次锻压才能成形。经过多次锻压才能成形。拔长模膛拔长模膛滚压模膛滚压模膛弯曲模膛弯曲模膛预锻模膛预锻模膛终锻模膛终锻模膛2.2.模锻件结构工艺性要求模锻件结构工艺性要求1) 1) 锻件应有一个合理的分模面；锻件应有一个合理的分模面；2) 2) 锻件外形力求简单、对称、平直；锻件外形力求简单、对称、平直；3) 3) 尽量避免多孔、深孔、窄沟、深槽等结构；尽量避免多孔、深孔、窄沟、深槽等结构；4) 4) 与分模面垂直的表面上应尽

11、可能避免有凹槽和孔；与分模面垂直的表面上应尽可能避免有凹槽和孔；5) 5) 锻件上的孔不可过深；锻件上的孔不可过深；6) 6) 对复杂形状零件用模锻制坯较困难时，可采用锻对复杂形状零件用模锻制坯较困难时，可采用锻- -焊焊 或锻造或锻造- -螺钉联接等组合结构。螺钉联接等组合结构。3. 3. 胎模锻、热模锻，曲柄压力机上模锻、摩擦压力胎模锻、热模锻，曲柄压力机上模锻、摩擦压力机上模锻和平锻机上模锻机上模锻和平锻机上模锻 冲压冲压是塑性成形的基本方法之一。它是利用冲压设备和模具是塑性成形的基本方法之一。它是利用冲压设备和模具对板料加压，使板料产生对板料加压，使板料产生分离或变形，分离或变形，用以

12、制造薄壁零件或毛用以制造薄壁零件或毛坯的加工万法。应用十分广泛。坯的加工万法。应用十分广泛。冲压的主要优点冲压的主要优点1) 1) 能生产形状复杂的零件，废料较少。能生产形状复杂的零件，废料较少。2) 2) 冲压件尺寸精度高、表面粗糙度值小，一般不经机械加工冲压件尺寸精度高、表面粗糙度值小，一般不经机械加工即可使用。即可使用。3) 3) 在材料消耗少的情况下，可获得质量轻、刚度和强度较高在材料消耗少的情况下，可获得质量轻、刚度和强度较高的零件。的零件。4) 4) 操作简便、生产率高，便于实现机械化、自动化。操作简便、生产率高，便于实现机械化、自动化。冲模精度要求较高、制造复杂、成本高冲模精度要

13、求较高、制造复杂、成本高,只适合于大批量生产。只适合于大批量生产。l冲压常用金属材料有：低碳钢、高塑性的合金钢、冲压常用金属材料有：低碳钢、高塑性的合金钢、铜和铝等非铁合金的板材、条材等。铜和铝等非铁合金的板材、条材等。l冷冲压一般板材厚度小于冷冲压一般板材厚度小于6mm。冲压的基本工序有冲压的基本工序有分离工序分离工序和和变形工序变形工序两大类。两大类。 使坯料的一部分与另一部分分离的工序称为基本使坯料的一部分与另一部分分离的工序称为基本工序，包括落料、冲孔、切断、修整等。工序，包括落料、冲孔、切断、修整等。 使坯料的一部分相对另一部分产生位移而不断裂使坯料的一部分相对另一部分产生位移而不断

14、裂的工序称为变形工序，包括弯曲、拉深、翻边等。的工序称为变形工序，包括弯曲、拉深、翻边等。一、冲压基本工序一、冲压基本工序 冲裁冲裁拉深拉深翻边翻边扭转扭转收口收口成型成型胀形胀形旋压旋压 进行冲压件的结构设计时，不仅要保证其使用要求，进行冲压件的结构设计时，不仅要保证其使用要求，还要尽量满足冲压工艺性的要求。还要尽量满足冲压工艺性的要求。1冲裁件的结构工艺性冲裁件的结构工艺性1)1) 冲裁件的外形和内孔形状应尽量简单、对称，最好是冲裁件的外形和内孔形状应尽量简单、对称，最好是规则的几何形状或由规则几何形状组成。避免狭槽、长的悬规则的几何形状或由规则几何形状组成。避免狭槽、长的悬臂，且其宽度臂

15、，且其宽度b b应大于料厚应大于料厚S S的的2 2倍，即倍，即b b2S2S。 2)2) 冲裁件直线相接处均要以圆角过渡，一般圆角半径冲裁件直线相接处均要以圆角过渡，一般圆角半径R R0.5S0.5S，否则会显著降低模具寿命。，否则会显著降低模具寿命。 3)3) 冲孔尺寸不能过小。冲孔尺寸不能过小。2弯曲件的结构工艺性弯曲件的结构工艺性 1)1) 弯曲件的圆角半径不要小于最小弯曲半径，也不宜过大。弯曲件的圆角半径不要小于最小弯曲半径，也不宜过大。圆角半径过大，受回弹影响，弯曲角度和圆角半径精度均不易圆角半径过大，受回弹影响，弯曲角度和圆角半径精度均不易保证。保证。 2)2) 弯曲件的形状应尽

16、量对称，弯曲半径应左右对称，以保弯曲件的形状应尽量对称，弯曲半径应左右对称，以保证板料不会因摩擦阻力不匀而产生滑动。如工件不对称时，为证板料不会因摩擦阻力不匀而产生滑动。如工件不对称时，为防止板料偏移，在模具结构设计时，可考虑增设压紧装置或定防止板料偏移，在模具结构设计时，可考虑增设压紧装置或定位工艺孔。位工艺孔。 3)3) 弯曲边不要过短应使弯曲边平直部分的高度弯曲边不要过短应使弯曲边平直部分的高度HH2S2S 4)4) 弯曲带孔件时，要注意避免孔的变形。弯曲带孔件时，要注意避免孔的变形。 5)5) 弯曲件的精度一般不应超过弯曲件的精度一般不应超过IT9IT9IT10IT10。 1)1) 拉

17、深件的形状力求简单，避免圆锥形、球面形和空间复拉深件的形状力求简单，避免圆锥形、球面形和空间复杂曲面形等，杂曲面形等，力求使坯料在拉深过程中只是单向变形力求使坯料在拉深过程中只是单向变形。 2)2) 应使拉深件高度尽可能减低，过高、过深的拉深件易出应使拉深件高度尽可能减低，过高、过深的拉深件易出现废品，需要多次拉深。现废品，需要多次拉深。 3)3) 对于半敞开或不对称的拉深件可采用合冲工艺，即将两对于半敞开或不对称的拉深件可采用合冲工艺，即将两个或几个零件合并成对称形状，一起冲压，然后切开，以减少个或几个零件合并成对称形状，一起冲压，然后切开，以减少工序、节约材料、易于变形和保证质量。工序、节

18、约材料、易于变形和保证质量。 4)4) 对带凸缘拉深件的凸缘宽度要适当。对带凸缘拉深件的凸缘宽度要适当。 5)5) 拉深圆筒形件时，底与壁间的圆角半径应满足拉深圆筒形件时，底与壁间的圆角半径应满足SS，凸缘，凸缘与壁间的圆角半径要满足与壁间的圆角半径要满足2S2S。 6)6) 拉深件的精度不能要求过高，其高度精度应不高于拉深件的精度不能要求过高，其高度精度应不高于IT16IT16IT17IT17，直径精度应不高于，直径精度应不高于IT12IT12IT16IT16。三、冲模三、冲模 冲模是冲压必要的专用工具，冲模的结构与质量对冲压生产冲模是冲压必要的专用工具，冲模的结构与质量对冲压生产极为重要。

19、根据工序的复合程度，冲模可分为简单模、复合模极为重要。根据工序的复合程度，冲模可分为简单模、复合模和连续模三种。和连续模三种。l在冲床一次行程中只能完成一道工序的冲模称为在冲床一次行程中只能完成一道工序的冲模称为简单模简单模。l在滑块一次冲程中，在同一冲模的在滑块一次冲程中，在同一冲模的不同部位上不同部位上同时完成两同时完成两道或数道工序的冲模称道或数道工序的冲模称连续模连续模。3.5 3.5 锻压新工艺锻压新工艺 随着现代工业的不断发展，锻压也有很大发展，出现许多新随着现代工业的不断发展，锻压也有很大发展，出现许多新工艺和新技术，例如，零件的工艺和新技术，例如，零件的挤压挤压、辊轧辊轧、径向

20、锻造、径向锻造、精密模精密模锻锻、摆动辗压、粉末热锻、超塑成形等。、摆动辗压、粉末热锻、超塑成形等。 l挤压主要应用于生产各种轴对称形状的小型零件挤压主要应用于生产各种轴对称形状的小型零件l轧制主要用以生产型材、管材、板材及异型钢材等原材料。轧制主要用以生产型材、管材、板材及异型钢材等原材料。近年来，成功地用来制造各种零件，应用逐渐广泛。近年来，成功地用来制造各种零件，应用逐渐广泛。零件轧制工艺主要有辊锻、环形件轧制、热轧齿轮等。零件轧制工艺主要有辊锻、环形件轧制、热轧齿轮等。辊锻辊锻是使坯料通过装在一对轧辊上的扇形模块时，受压产是使坯料通过装在一对轧辊上的扇形模块时，受压产生变形的生产方法。

21、生变形的生产方法。环形件的轧制环形件的轧制是将环形坯料放置在两高速旋转的成形轧辊是将环形坯料放置在两高速旋转的成形轧辊中加压，使环形件的截面积缩小、直径增大的一种加工方法。中加压，使环形件的截面积缩小、直径增大的一种加工方法。l精密模锻是精密模锻是在通用的模锻设备在通用的模锻设备上锻制出上锻制出高精度锻件高精度锻件的模锻工艺。的模锻工艺。精密模锻可锻出带齿形的圆柱齿轮、锥齿轮、叶片等零件精密模锻可锻出带齿形的圆柱齿轮、锥齿轮、叶片等零件，锻件精度可达锻件精度可达ITl2ITl2ITl5ITl5，RaRa值为值为3.23.21.61.6。3.6 3.6 各种锻压方法的比较各种锻压方法的比较 前述几种锻造方法各有特点和应用范围。选择锻造方法时，前述几种锻造方法各有特点和应用范围。选择锻造方法时，要依据零件的形状和尺寸、精度、表面粗糙度、金属种类、要依据零件的形状和尺寸、精度、表面粗糙度、金属种类、金属的可锻性以及生产批量等进行具体的分析，然后加以确金属的可锻性以及生产批量等进行具体的分析，然后加以确定，必要时须进行