机械制造基础于文强第章锻压

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机械制造基础第3章锻

压

教学提示：锻压是利用外力使金属坯料产生塑性变形，获得所需尺寸、形状及性能的毛坯或零件的加工方法。锻压是锻造和冲压的总称，它是金属压力加工的主要方式，也是机械制造中毛坯生产的主要方法之一。

教学目标：了解金属锻压的特点、分类及应用，理解金属塑性变形的有关理论基础，初步掌握自由锻、模锻和板料冲压的基本工序、特点及应用。

3.1锻

造

锻造是毛坯成形的重要手段，尤其在工作条件复杂、力学性能要求高的重要结构零件的制造中，具有重要的地位。锻造是使加热好的金属坯料，在外力的作用下，发生塑性变形，通过控制金属的流动，使其成形为所需形状、尺寸和组织的方法。根据变形时金属流动的特点不同，可以分为自由锻和模锻两大类。使用模具在自由锻设备上对金属材料进行成型的加工方法，称为胎模锻。在实际生产中，通常把胎模锻划归自由锻的范畴。

3.1.1自由锻与胎模锻3.1.2模锻3.2冲

压

板料冲压是金属塑性加工的基本方法之—，它是通过装在压力机上的模具对板料施压使之产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件或毛坯的加工方法。

3.2.1冲压设备3.2.2冲模结构与冲压基本工序3.2.3项目案例精解板料冲压与其他加工方法相比具有以下特点板料冲压所用原材料必须有足够的塑性冲压件尺寸精度高，表面光洁，质量稳定，互换性好可加工形状复杂的薄壁零件生产效率高，操作简便，成本低，工艺过程易实现机械化和自动化。可利用塑性变形的加工硬化提高零件的力学性能但冲压模具结构复杂，加工精度要求高，制造费用大，只适合大批量生产。3.2.1冲压设备冲压所用的设备种类有多种，主要设备有剪床和冲床。1.剪床剪床是下料用的基本设备，它是将板料切成一定宽度的条料或块料，以供给冲压所用。2.冲床冲床是进行冲压加工的基本设备，它可完成除剪切外的绝大多数冲压基本工序。冲床按其结构可分为单柱式和双柱式、开式和闭式等；按滑块的驱动方式分为液压驱动和机械驱动两类。机械式冲床的工作机构主要由滑块驱动机构（如曲柄、偏心齿轮、凸轮等）、连杆和滑块组成。如图4-44所示，为开式双柱式冲床的外形和传动简图。

3.22冲模结构与冲压基本工序凸模和凹模导套和导柱导料板和挡料销卸料板2冲压基本工序冲裁冲裁是使坯料沿封闭轮廓分离的工序。包括落料和冲孔拉伸伸拉伸伸是是利利用用模模具具冲冲压压坯坯料料，，使使平平板板冲冲裁裁坯坯料料变变形形成成开开口口空空心心零零件件的的工工序序，，也也称称拉拉延延。。弯曲曲弯曲曲是是利利用用模模具具或或其其他他工工具具将将坯坯料料一一部部分分相相对对于于另另一一部部分分弯弯曲曲成成一一定定角角度度和和圆圆弧弧的的变变形形工工序序。。成型型成型型是是使使板板料料毛毛坯坯或或制制件件产产生生局局部翻边是将内孔或外缘翻成竖直边沿的冲压工序胀形形胀形形是是利利用用局局部部变变形形使使半半成成品品部部分分内内径径胀胀大大的的冲冲压压成成型型工工艺艺。。起伏是利利用局部部变形使使坯料压压制出各各种形状状的凸起起或凹陷陷的冲压压工艺。3.3拓展3.3.1法法兰零零件的锤锤上自由由锻造工工艺(a)法兰零件件图(b)法兰锻件件图设计锻件件图计算锻件件重量、、确定坯料料质量和和尺寸确定锻造造工艺方方案工序尺寸寸的确定定锻造设备备和工具具的选择择确定锻后后冷却和和热处理理确定工时时定额填写工艺艺卡片3.4实实践践中常见见问题解解析3.4.1材材料加加热缺陷陷及其防防止措施施3.4.2自自由锻锻件的缺缺陷及其其产生原原因3.4.3模模锻件件的缺陷陷及其产产生原因因3.4.4常常见冲冲压件废废品和缺缺陷的主主要形式式及产生生的原因因3.4.1材材料加加热缺陷陷及其防防止措施施坯料加热热时易产产生的缺缺陷及防防止方法法过热过热是指指金属坯坯料的加加热温度度过高，，或在规规定的锻锻造与热热处理温温度范围围内停留留时间太太长，或或由于热热效应使使温升过过高而引引起的晶晶粒粗大大现象。。过烧。加加热温度度超过始始锻温度度过多到到接近金金属的熔熔化温度度，晶粒粒边界氧氧化及融融合，使使晶粒之之间失去去连结力力，一经经锻打便便碎裂。。裂纹在加热截截面尺寸寸大的大大钢锭和和导热性性差的高高合金钢钢和高温温合金坯坯料时，，如果低低温阶段段加热速速度过快快，则坯坯料因内内外温差差较大而而产生很很大的热热应力。。加之此此时坯料料由于温温度低而而塑性较较差，若若热应力力的数值值超过坯坯料的强强度极限限，就会会产生由由中心向向四周呈呈辐射状状的加热热裂纹，，使整个个断面裂裂开。脱碳脱碳是指指金属在在高温下下表层的的碳被氧氧化，使使得表层层的含碳碳量较内内部有明明显降低低的现象象。脱碳层的的深度与与钢的成成分、炉炉气的成成分、温温度和在在此温度度下的保保温时间间有关。。采用氧氧化性气气氛加热热易发生生脱碳，，高碳钢钢易脱碳碳，含硅硅量多的的钢也易易脱碳。。脱碳使使零件的的强度和和疲劳性性能下降降，磨损损抗力减减弱。自由锻件件锻造缺缺陷及其其产生的的原因归归纳分析析如下。(1)横向裂纹纹。通常常可见横横向裂纹纹有表面面横向裂裂纹和内内部横向向裂纹两两种缺陷陷形式，，表面横横向裂纹纹是由于于原材料料质量不不好或拔拔长时进进锤量过过大造成成；内部部横向裂裂纹产生生的原因因主要是是加热速速度过快快或拔长长时进锤锤量太小小。(2)纵向裂纹纹。同样样也町分分为表面面纵向裂裂纹和内内部纵向向裂纹，，表面纵纵向裂纹纹主要是是由于原原材料质质量不好好或倒棱棱时压下下量过大大自由锻件件锻造缺缺陷及其其产生的的原因归归纳分析析如下。。造成的：：内部纵纵向裂纹纹产生的的原因一一般是对对钢锭拔拔长或二二次缩孔孔切头不不足或加加热速度度快，内内外温差差大造成成：也可可由于变变形量过过大或对对低塑性性材料进进锤量过过大以及及同一部部位反复复翻转拔拔长所致致。(3)表面龟裂裂。始锻锻温度过过高造成成。(4)局部粗晶晶。主要要是由于于加热温温度高或或变形不不均匀；；以及局局部变形形程度（（锻比））太小等等原因造造成。自由锻件件锻造缺缺陷及其其产生的的原因归归纳分析析如下。。(5)表面折叠叠。由平平砧圆角角过小或或进锤量量小于压压下量等等原因产产生。(6)中心偏移移。由于于加热温温度不均均或操作作压下量量不均所所造成。。(7)力学性能能不能满满足要求求。主要要是炼钢钢配方不不符含质质量要求模锻件的的缺陷及及其产生生的原因因分析(1)锻件表面面有局部部凹坑。。由于加加热时间间太长或或粘上炉炉底熔渣渣、坯料料在模槽槽中成形形时氧化化应未清清除干净净等原因因所造成成。(2)锻件形状状不完整整主要原原因如下下：①原材料料尺寸偏偏小：②加热时时间太长长，火耗耗太大；；③加热温温度过低低，金属属流动性性差，模模槽内的的润滑剂剂未吹掉掉；④设备吨吨位不足足，锤击击力太小小；⑤锤击轻轻重掌握握不当；；⑥制坯模模槽设计计不当或或飞边槽槽阻力小小：⑦终锻模模槽磨损损严重：：⑧锻件从从模槽中中取山不不慎碰塌塌。(3)锻不足。。锻件高高度超差差缺陷形形成的主主要原因因包括：：原毛坯坯质量超超差、加加热温度度偏低、、锤击力力不足、、制坯模模槽设计计不当或或飞边槽槽阻力太太大。(4)尺寸不足。。表现为锻锻件尺寸偏偏差小于负负公差，产产牛的原因因包括：终终锻温度过过高或设计计锻模模槽槽时考虑收收缩率不足足、终锻模模槽变形、、切边模安安装欠妥，，锻件局部部被切。(5)锻件上下部部分发生错错移主要原原因如下：：①锻锤导轨轨间隙太大大；②上下模调调整不当或或锻模检验验角有误差差；③锻模紧固固部分磨损损或锤击时时错位；④锻模中心心与相对位位置不当；；⑤导锁设计计欠妥。(6)锻件局部被被压伤。①坯料未放放正或锤击击中跳出模模槽连击压压坏；②设备有故故障，单击击时发生连连击动作。。(7)翘曲。表现现为锻件中中心线与分分模面有弯弯曲偏筹。。①锻件从模模槽中撬起

②锻件在切边时变形。

(8)锻件分模面处有残余毛刺主要原因如下：

①切边模与终锻模槽尺寸不相符合；

②切边模磨损或锻件放置不正。

(9)锻件轴向有细小裂纹。钢锭皮下气泡被轧长，在模锻和酸洗后呈现细小的长裂纹。

(10)夹渣渣。。耐耐火火材材料料等等杂杂质质熔熔入入钢钢液液，，浇浇注注时时流流入入钢钢锭锭中中间间形形成成夹夹渣渣。。(11)夹层层。。即即坯坯料料表表面面有有裂裂缝缝，，主主要要原原因因如如下下：：①坯坯料料在在模模槽槽中中位位置置不不对对；；②操操作作不不当当；；③锻锻模模设设计计不不合合理理；；④操操作作时时变变形形程程度度大大，，产产生生毛毛刺刺后后不不填填将将毛毛刺刺压压入入锻锻件件中中。。常见见冲冲压压件件废废品品和和缺缺陷陷的的主主要要形形式式及及产产生生的的原原因因1．冲冲裁裁件件(1)毛刺刺太太大大。。产产生生的的主主要要原原因因如如下下：：①凸凸模模或或凹凹模模的的刃刃口口变变钝钝；；②凸凸模模和和凹凹模模间间的的间间隙隙值值大大于于或或小小于于相相应应材材料料的的正正常常间间隙隙值值。。(2)形状状不不正正确确。。产产生生的的主主要要原原因因如如下下：：①定定位位销销安安装装不不正正确确；；②所所用用材材料料太太宽宽或或太太窄窄；；⑨条条料料发发生生弯弯曲曲。。常见见冲冲压压件件废废品品和和缺缺陷陷的的主主要要形形式式及及产产生生的的原原因因2．弯弯曲曲件件(1)尺寸寸不不合合格格。。由由模具具设计计与与制制造造时时角角度度补补偿偿不不足足造造成成。。(2)表面面压压伤伤。。一一般般为为所所用用材材料料太太软软造造成成。。(3)裂纹纹。。产产生生裂裂纹纹的的原原因因很很多多，，归归纳纳如如下下：：①弯弯曲曲半半径径太太小小；；②板板料料纤纤维维方方向向与与弯弯曲曲时时的的拉拉伸伸方方向向垂垂直直③板板料料受受弯弯外外侧侧面面有有毛毛刺刺。。常见见冲冲压压件件废废品品和和缺缺陷陷的的主主要要形形式式及及产产生生的的原原因因(4)弯曲曲区区变变薄薄。。一一般般为为弯弯曲曲半半径径太太小小所所造造成成。。3．拉拉伸伸件件(1)局部部变变薄薄太太大大和和断断裂裂。。产产生生原原因因归归纳纳如如下下：：①拉拉深深系系数数太太小小；；②凹凹模模洞洞口口圆圆角角半半径径太太小小或或不不光光滑滑；；③凸凸凹凹模模间间隙隙太太小小或或凸凸凹凹模模不不同同心心造造成成其其间间隙隙不不均均；；常见见冲冲压压件件废废品品和和缺缺陷陷的的主主要要形形式式及及产产生生的的原原因因④压压边边力力太太大大或或不不均均匀匀；；⑤材材料料本本身身带带有有缺缺陷陷。。(2)起皱皱。。产产生生原原因因归归纳纳如如下下：：①压压边边力力太太小小或或不不均均匀匀；；②压压边边圈圈平平面面与与凹凹模模端端而而不不平平行行；；③板板料料厚厚度度不不均均。。(3)表面面划划伤伤。。产产生生表表面面划划伤伤的的原原因因较较多多，，归归纳纳如如下下：：①冲冲模模或或工工件件表表面面不不干干净净；；②冲冲模模工工作作表表面面不不光光滑滑；；③润润滑滑剂剂不不洁洁净净；；④润润滑滑不不良良。。3.5本本章章小小结结本章章介介绍绍了了锻锻造造和和冲冲压压加加工工，，简