锻压成形工艺课件

第11章压力加工概述：一、压力加工的概念压力加工是金属坯料在外力的作用下产生塑性变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的原材料、毛坯或零件的加工方法。二、压力加工的特点和应用范围

（1）力学性能高：既可以改变材料的形状和尺寸，又能改变材料的组织和性能。可以压合铸造组织的内部缺陷，使成分均匀，夹杂物均布，形成纤维组织，细化晶粒。所以，锻压件的机械性能好。近年来，采用形变热处理的方法(将压力加工与热处理工艺相结合)，可同时获得形变强化和相变强化，进—步提高零件的强韧性。（2）节省金属：由于提高了金属的力学性能，在同样受力和工作条件下，可以缩小零件的截面尺寸。（3）生产率高：多数压力加工方法，特别是轧制、挤压、拉拔等，金属连续变形，且变形速度很高，故生产率高。压力加工与铸造相比，成本较高，成形较困难，由于是在固态下成形，无法获得截面形状(特别是内脏)复杂的产品。§11-1压力加工理论基础§11-1-1金属的纤维组织及锻造比锻造比：通常用拔长时的变形程度来衡量。纤维组织：热加工使得材料内部的各种可变形的夹杂物沿塑性变形方向拉长所形成的流线组织。纤维组织的明显程度与锻造比有关。热加工时应力求使流线合理分布：最大正应力与纤维方向一致，最大切应力与纤维方向垂直，并尽可能使纤维方向沿零件的轮廓分布而不被切断。滚压成型后螺纹内部的纤维分布吊钩中的纤维组织§11-1-2金属的锻造性能1、金属的锻造性（可锻性）是衡量材料在利用锻造成型时的难易程度的工艺性能。它是由材料的塑性和变形抗力两个因素决定。塑性好，变形抗力小的材料，锻造性能就好。反之依然。2、影响金属锻造性的因素1）金属的本质a.

化学成分低碳钢、低合金钢及铝合金锻造性好，高合金钢的锻造性差，铸铁不能锻造。b.

组织结构：具有细小的晶粒、单相组织、面心立方结构的合金具有好的锻造性。

2）变形条件a.

变形温度:锻造时，必须合理地控制锻造温度范围，即始锻温度与终锻温度之间的温度间隔，始锻温度是指金属开始锻造时的温度，—般为锻造时所允许的最高加热温度，终锻温度是指金属停止锻造时的温度。在锻造过程中随着温度的降低，工件材料的变形能力下降，变形抗力增大，下降至终锻温度时，必须停止锻造。重新加热，以保证材料具有足够的塑性和防止锻裂。

确定锻造温度范用的理论依据主要是合金状态图。常见加热缺缺陷有：氧氧化、脱碳碳、过热、过烧和开裂。过热:由于加热温温度过高或或高温下保保温时间过过长而引起起晶粒粗大大的现象。。可通过正火细化晶粒，，恢复锻造造性能。过烧：加热温度过过高接近金金属熔点时时，晶界出出现氧化或或熔化的现现象。加热热缺陷无可可挽回。b.变变形速度:变形速度：：指单位时时间内材料料的变形程程度。变形速度与与锻造性能能的关系如如图。C.应力状状态：变形形方法不同同，在金属属中产生的的应力状态态也不同，，即使同一一种变形方方式，金属属内内部不不同位置的的应力状态态也可能不不同。金属在挤压压时三向受受压(图11~4(a))，，，表现出出较高的塑塑性和较大大的变形抗抗力；拉拔拔时两向受受压、一向向受拉(图图ll—4(b)),表现出出较低的塑塑性和较小小的变形抗抗力；平砧砧墩粗时(图11~4(c)）），坯料内内部处于三三向压应力力状态，但但侧表面层层在水平方方向却处于于拉应力状状态，因而而在工件侧侧表面容易易产生垂直直方向的裂裂纹。三向受压时时金属的塑塑性最好，，出现拉应应力则使塑塑性降低。。因为压应应力阻碍了了微裂纹的的产生和发发展，而金金属处于拉拉应力状态态时，内部部缺陷处会会产生应力力集小，使使缺陷易于于扩展和导导致金属的的破坏。因因此，选择择变形方法法时，对于于塑性好的的金属，变变形时出现现拉应力是是有利的，，可减少变变形时的能能量消耗。。而对于塑塑性差的金金属材料，，应避免在在拉应力状状态下变形形，尽量采采用三向压压应力下变变形。在金属变形形过程中遵遵循体积不不变和最小小阻力定律律（金属变变形时首先先向阻力最最小的方向向流动）。。§11-1-3金金属的变形形规律1、体积不不变定律金属坯料变变形后的体体积等于变变形前的体体积。2、最小阻阻力定律金属变形时时首先向阻阻力最小的的方向流动动。一、概述1、自由锻锻的概念将加热后的的坯料放在在铁砧上，，在压力或或冲击力的的作用下使使其自由变变形获得锻锻件的方法法。2、自由锻锻的分类手工自由锻锻和机器自自由锻。3、自由锻锻的特点坯料的变形形不受模具具限制，设设备和工具具的通用性性大，锻件件的重量不不受限制，，是生产大型锻锻件的唯一一方法。但是，生生产率低，，锻件精度度低，加工工余量大，，只适合于于单件小批批量生产形形状简单件件。§11-2常常用锻锻造方法§11-2-1自自由锻锻造二、自由锻锻设备1、空气锤锤利用电机作作动力，结结构小，打打击速度快快，锤击能能量小，只只适合于100Kg以下小件的锻造。2、蒸汽-空气锤以6~9个个大气压的的蒸汽或压压缩空气为为动力。适适合于中型或较大锻件件的锻造。。3、水压机机利用水泵产产生的高压压水作动力力。具有行行程大，变变形速度慢慢，工件变变形均匀等等优点，并并且产生的的是静压力力，可制成成大吨位的的设备，适适合于锻造造大型锻件。缺点是结构构大，供水水与操作系系统复杂。。

基本工序有有镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割等。。三、自由锻锻的基本工工序1、绘制锻锻件图（在在零件图基基础上考虑虑加工余量、、锻件公差、、余块）其中余块是是指为了简简化锻件形形状、便于于锻造而增增加的一部部分金属。。2、选择自自由锻工序序依据是锻锻件的形状状、尺寸、、技术要求求和生产数数量。3、计算坯坯料质量和和尺寸4、选择锻锻造设备根根据坯料的的种类、质质量以及锻锻造基本工工序、设备备的锻造能能力并结合合实际来确确定5、确定锻锻造温度范范围四、自由锻锻工艺规程程的制订名词解释:flange(法法兰)Aprotrudingrim,edge,rib,orcollar,asonawheelorapipeshaft,usedtostrengthenanobject,holditinplace,orattachittoanotherobject.凸缘车轮或或管道上突突出的边、、缘、肋条条或环圈，，用来增加加物体强度度、固定物物体或使某某一物体附附着在另一一物体上.法兰阀Towerflangeflange.Flange一、概述1、模锻的的概念将加热后的的坯料放在在锻模模膛膛内受压变变形获得锻锻件的方法法。2、模锻的分分类锤上模锻和其其它设备上模模锻（曲柄压压力机、平锻锻机、摩擦压压力机等）3、模锻的特特点生产率高，锻锻件形状可以以较复杂，锻锻件尺寸精确确，加工余量量小，机械性性能好。但是是，锻模受较较大的冲击力力和热疲劳应应力，需要专专用模具钢，，模具成本高高，只适合于于大批量生产产中小件。§11-2-2模型型锻造1、模锻设备备蒸汽-空气锤锤（与自由锻锻的蒸汽-空空气锤结构工工作原理基本本相同）与其其它模锻设备备相比，模锻锻锤的打击速速度快（6~8m/s)行程不固定定，可在一副副锻模的不同同模膛完成多多种工序。缺点：震动大大，无顶出装装置，只适合合于高度较小小的锻件及精度要要求不高的锻锻件的锻造。。2、锻模结构构由带燕尾上模和下模组成。锻模模膛可分为：制坯模膛和模锻模膛二、锤上模模锻1）绘制锻件件图（选择分分模面、加工工余量和模锻锻公差、连皮、模模锻斜度和圆圆角半径）2）计算坯料料质量和尺寸寸3）选择模锻锻工序4）选择锻造造设备5）确定锻造造温度范围3、模锻工艺艺规程的制订订选择分模面确定加工余量量、公差、余余块和连皮。。连皮是指模模锻时不能直直接锻出通孔孔，在该部位位留有一层较较薄的金属。。确定模锻斜度度和圆角半径径（便于取出出锻件）。选择模锻工序序变形工序的确确定—根据锻锻件图复杂程程度确定，之之后设计模膛膛。与锤上模锻相相比其特点：：1）滑块行程固定定，机身结构构刚性大，导导轨的导向精精度高。2）设有上下顶出出装置，可自自动脱模，故故锻件的模锻锻斜度小。3）变形是在滑块块的一次行程程中完成，变变形比较均匀匀，力学性能能均匀一致，，生产率高4）对坯料产生的的是静压力，，这对变形速速度敏感的低低塑性材料的的成型更有利利。5）生产率高，无无冲击和震动动，故劳动条条件好。但设设备复杂，造造价高，需要要其它辅助设设备。因此主主要用于具有有现代化辅助助设备的大厂厂模锻件的大大批量生产。。三、曲柄压力力机上模锻1）摩擦压力力机的工作原原理五、摩擦压力力机上模锻2）摩擦压力力机锻造的特特点及应用范范围：摩擦压力机(图11~l8)是靠靠飞轮旋转所所积蓄的能量量转化为金属属的变形能而而进行锻造的的。电动机经带轮轮、摩擦盘、、飞轮和螺杆杆带动滑块作作上、下往复复运动，操纵纵机构控制左左、右摩擦盘盘分别与飞轮轮接触，利用用摩擦力改变变飞轮转向。。摩擦压力机的的行程速度介介于模锻锤和和曲柄压力机机之间，滑块块行程和打击击能量均可自自由调节，坯坯料在一个个模膛内可以以多次锤击，，能够完成镦镦粗、成形、、弯曲、预锻锻等成形工序序和校正、精精整等后续工工序。摩擦压力机构构造简单，投投资费用少，，工艺适应性性广，但传动动效率低，广广泛用于中批批量生产的小小型模锻件，，以及某些低低塑性合金锻锻件。是介于自由锻锻与锤上模锻锻之间的一种种锻造方法，，兼有两者的的特点，一般般先用自由锻锻方法使坯料料预成形，然然后放在胎模模中终锻成型型。胎模的结构形形式很多，常常用胎模结构构如图11-20所示。。扣模主要用于非回回转体锻件的的局部或整体体成形；筒模主要用于锻造造法兰盘、齿齿轮坯等回转转体盘类零件件；合模由上、下模两两部分组成，，主要用于锻锻造形状较复复杂的非回转转体锻件。胎模锻造的特特点介于自由由锻与锤上模模锻之间，比比自由锻生产产率高，锻件件质量较好，，锻模简单，，生产准备周周期短，广泛泛用于中、小小批量的小型型锻件的生产产。五、胎模锻板料冲压是利利用冲模在压压力机上对板板料施加压力力使其变形或或分离，从而而获得一定形形状、尺寸的的零件的加工工方法。板料料冲压通常在在常温下进行行，又称冷冲冲压，只有当当板厚大于8~10mm时才采用用热冲压。冲压加工的应应用范围广泛泛，既适用于于金属材料，，也适用于非非金属材料；；既可加工仪仪表上的小型型制件，也可可加工汽车覆覆盖件等大型型制件。在汽汽车、拖拉机机、电器、航航空、仪表及及日常生活用用品等制造行行业中，均占占有重要地位位。板料冲压具有有下列特点：（1）生产率率高，操作简简便，便于实实现机械化和和自动化；（2）产品质质量好：尺寸寸精度和表面面质量较高。。互换性好，，一般不须进进一步加工。。（3）板料利利用率高：可可冲制复杂的的零件，废料料少。§11-3板板料冲压压板料冲压的基基本工序可分分为：分离工序和成形（变形））工序两大类。1、分离工序序利用冲模使冲压件与板料分离的工工序。包括剪切、冲孔、落料等。剪切：使板料沿不不封闭的轮廓廓分离。冲孔、落料（冲裁）：使板料沿封封闭的轮廓分分离。如果落落下去的是零零件，周边是是废料为落料，反之为冲孔。§11-3-1板料冲冲压的基本工工序分离变形过程程及影响分离离质量的因素素分离变形过程程包括弹性变形、塑性变形、断裂三个阶段。断口区域包括括：塌角、光亮带、断裂带和毛刺等4部分。间隙：过大或过小都都将使上下裂裂纹不重合，，毛刺增大。。刃口尺寸：设计落料模时时，应先按落料件件确定凹模刃刃口尺寸，取凹凹模作设计基基准件，然后后根据间隙确定凸模模尺寸，即用用缩小凸模刃刃口尺寸来保证间隙隙值；设计冲孔模时时，应先按冲孔件确定凸模刃刃口尺寸，取凸模模作设计基准准件，然后根根据间隙确定凹模尺寸寸，即用扩大大凹模刃口尺尺寸来保证间隙值。使板料的一部部分相对于另另一部分产生生位移的工序序，即板料只只产生塑性变变形而不破裂裂。如弯曲、拉深、、翻边、旋压压、成形等工序。2、成形工序序2.弯曲弯曲是将板料料、型材或管管材弯成一定定角度或弧度度的工序。板料弯曲时，，内侧金属受受切向压应力力，产生压缩缩变形；外层层金属受切向向拉应力，产产生伸长变形形，表现为图图11~29所示的板料料上矩形网格格发生变化。。当拉应力超超过材料的抗抗拉强度时，，即会造成金金属破裂。坯坯料厚度t越越大,弯曲半径r越越小，材料料所受的内应应力就越大，，越容易弯裂裂。因此，必须须控制最小弯弯曲半径，通通常取＞(0.25~1)t。材料料塑性好时取取下限。弯曲时还应尽尽可能使弯曲曲线与坯料纤纤维方向垂直直(图11~20)，亦亦即使材料所所受的拉应力力与纤维方向向一致，否则则容易产生破破裂。3.拉深深拉深是将板料料变形为中空空形状零件的的工序，可以以生产筒形、、锥形、球形形、方盒形以以及其他非规规则形状的中中空零件(图图11~32)。拉深过程为，，在凸模作用用下，板料被被拉入凸模和和凹模的间隙隙中，形成中中空零件。其其凸缘和凸模模圆角部位变变形最大。凸凸缘部分在圆圆周切线方向向受压应力，，压应力过大大时，会发生生折皱(图ll—34)，坯料厚度度愈小，拉探探深度H愈大大，愈容易产产生折皱。为为防止折皱，，可采用有压压板拉深(图图11~35)，凸模模圆角部位承承受筒壁传递递的拉应力，，材料变薄，，容易在此处处拉裂。为防防止拉裂，拉拉深模具的凸凸、凹模必须须具有一定的的圆角，圆角角半径r凸r凹=（5~10）t,且模具间隙z应稍大于板板厚t,一般般z=(1.1~1.2)t。若拉深系数m=d/D(d-筒径，，D-坯料直直径）过小，不能一次拉拉深成形时，，可采用多次拉深工艺艺，并中间穿插插再结晶退火，消除前面所所产生的加工工硬化现象。。冲裁件：1）外形使排排样时废料少少，以提高材材料的利用率率。2）冲孔件力力求简单、对对称，尽可能能采用规则形形状。3）避免长槽槽与细长悬臂臂结构，孔与与孔、孔与边边缘的距离不小于于板厚。4）圆孔直径径大于板厚，，方孔的边长长大于0.9板厚，外缘凸出或凹凹进尺寸大于于1.5板厚厚。§11-3-2冲冲压件的结构构工艺性拉深件：1）外形力求求简单、对称称。2）尽量避免免深度过大。。3）拉深件圆圆角半径应尽尽量大，以利利于成形和减减少拉深次数。对复杂结构可可采用冲焊结结合。锻压一章小结结锻压也是获得得零件毛坯的的主要方法之之一。与铸造造所不同的是是，锻压是利利用材料具有有塑性的原理，在固固态下使材料料产生塑性变变形而获得锻锻压件。由于于固态下金属属的变形难度度较大，所以以，锻压不能能生产形状非非常复杂，尤尤其是内腔很很复杂的零件件。但是同样样的材料锻压压件的机械性性能比铸件好好，所以，锻锻造主要生产产承受重大载载荷的重要零零件，如轴类类、重要的齿齿轮类等。9、静夜夜四无无邻，，荒居居旧业业贫。。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、雨雨中中黄黄叶叶树树，，灯灯下下白白头头人人。。。。22:00:3122:00:3122:0012/29/202210:00:31PM11、以以我我独独沈沈久久，，愧愧君君相相见见频频。。。。12月月-2222:00:3122:00Dec-2229-Dec-2212、故人江海别别，几度隔山山川。。22:00:3122:00:3122:00Thursday,December29,202213、乍见见翻疑疑梦，，相悲悲各问问年。。。12月月-2212月月-2222:00:3122:00:31December29,202214、他乡乡生白白发，，旧国国见青青山。。。29十十二二月202210:00:31下下午午22:00:3112月月-2215、比不了得就就不比，得不不到的就不要要。。。十二月2210:00下下午12月-2222:00December29,202216、行动动出成成果，，工作作出财财富。。。2022/12/2922:00:3122:00:3129December202217、做前，，能够环环视四周周；做时时，你只只能或者者最好沿沿着以脚脚为起点点的射线线向前。。。10:00:31下下午10:00下下午22:00:3112月-229、没有失败，，只有暂时停停止成功！。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很多事情情努力了未未必有结果果，但是不不努力却什什么改变也也没有。。。22:00:3122:00:3122:0012/29/202210:00:31PM11、成功功就是是日复复一日日那一一点点点小小小努力力的积积累。。。12月月-2222:00:3122:00Dec-2229-Dec-2212、世间间成事事，不不求其其绝对对圆满满，留留一份份不足足，可可得无无限完完美。。。22:00:3122:00:3122:00Thursday,December29,202213、不不知知香香积积寺寺，，数数里里入入云云峰峰。。。。12月月-2212月月-2222:00:3122:00:31December29,202214、意志志坚强强的人人能把把世界界放在在手中中像泥泥块一一样任任意揉揉捏。。29十十二二月202210:00:31下下午午22:00:3112月月-2215、楚塞三湘湘接，荆门门九派通。。。。十二月2210:00下午12月-2222:00December29,202216、少年十五二二十时，步行行夺得胡马骑骑。。2022/12/2922:00:3122:00:3129December20221