第二章 塑性成形

第二章金属塑性成形

第二章金属塑性成形

2·1

金属塑性变形基础2·2

自由锻2·3

模锻2·4

板料冲压2·5其它塑性成型方法2·6

常用塑性成型方法的选择

重点：冷变形和热变形的概念，热变形后金属的组织和性能；自由锻的特点和应用范围，自由锻工艺过程；模锻的特点、方法和应用范围；模锻件图的绘制；自由锻、模锻零件结构设计的工艺性；板料冲压的特点和应用范围；板料冲压基本工序的变形特点和用途。

难点：金属塑性成形性及其影响因素；自由锻工艺过程的制定；模锻工步的选择；板料冲压工序的应用。

金属塑性成形：利用金属材料所具有的塑性变形规律，在外力作用下通过塑性变形，获得具有一定形状、尺寸和力学性能的零件或毛坯的加工方法。金属塑性成形在工业生产中称为压力加工。自由锻模锻板料冲压挤压拉拔轧制金属塑性成形分类第二章金属塑性成形第二章金属塑性成形第二章金属塑性成形第二章金属塑性成形（1）改善金属组织，提高金属力学性能。压力加工能消除金属铸锭内部的气孔、缩孔和树枝状晶等缺陷，得到致密的金属组织，从而提高金属的力学性能。(3)塑性成形加工具有较高的生产率。例如，利用多工位冷镦工艺加工内六角螺钉比用棒料切削加工工效提高约400倍以上

压力加工的特点：钢种σb（Mpa）σ0.2（Mpa）δ（%）45锻钢69041026ZG310-57057031015(2）可提高材料的利用率。(4)可获得精度较高的毛坯或零件。

第二章金属塑性成形§2.1金属塑性变形基础一、金属塑性变形概念和规律二、影响金属塑性变形的内在因素三、影响金属塑性变形的加工条件四、金属塑性变形对组织和性能的影响五、常用合金的压力加工性能第二章金属塑性成形金属的塑性：是指金属材料在外力作用下，发生永久变形而不破坏其完整性的能力。

一、金属塑性变形概念和规律（一）概念

金属的塑性成形性能：金属塑性成形是在外力作用下实现的，用来衡量压力加工工艺性好坏的主要工艺性能指标。变形抗力：压力加工时，作用在工具表面单位面积上变形力的大小。衡量金属的塑性成形性能具体指标：金属的塑性变形抗力第二章金属塑性成形（二）、塑性变形基本规律根据体积不变规律，可以得到以下结论。(1)塑性变形时，只有形状和尺寸的改变，而无体积的变化。(2)不论应变状态如何，其中必有一个主应变的符号与其它两个主应变的符号相反，且这个主应变的绝对值最大。(3)当已知两个主应变的数值时，第三个主应变大小也可求出。1、最小阻力定律金属在塑性变形过程中，如果金属质点有向几个方向移动的可能时，则金属各质点将向阻力最小的方向移动。2、加工硬化及卸载弹性恢复定律金属在常温下随着变形量的增加，变形抗力增大，塑性和韧度下降的现象称为加工硬化。

表示变形抗力随变形程度增大的曲线称为硬化曲线。卸载后，弹性变形εt消失的现象，称为弹性恢复。3、塑性变形时的体积不变规律金属材料在塑性变形时，变形前与变形后的体积保持不变，称为体积不变规律。第二章金属塑性成形最小阻力定律的应用实例第二章金属塑性成形表示变形抗力随变形程度增大的曲线称为硬化曲线第二章金属塑性成形金属塑性变形时三种主应变状态：a)x,y向缩减，z向伸长；b)x,y向伸长，z向缩短；c)X向不变，y向缩短，z向伸长。根据体积不变规律推得:xyz第二章金属塑性成形二、影响金属塑性变形的内在因素（一）化学成分1、纯金属的塑性成形性比合金的好。如钢，随[C]↑→ε↓，σ↑，塑性成形性能下降。2、合金元素：Me↑→ε↓，σ↑。W、Mo、V、Ti形成合金碳化物，使合金的塑性成形性能变差。3、杂质：P↑S↑→ε↓，使塑性成形性能下降。（二）金属组织1、纯金属及单相固溶体的合金塑性成形性能较好；2、在常温下具有均匀细小等轴晶粒的金属，其塑性成形性能比晶粒粗大的柱状晶粒好。第二章金属塑性成形三、影响金属塑性变形的加工条件（一）变形温度

T变↑→ε↑σ↓。加热是压力加工的重要手段。但是，要防止：加热温度过高，会使晶粒急剧长大，导致金属塑性减小，塑性成形性能下降，这种现象称为“过热”。加热温度接近熔点，使晶界氧化甚至熔化，导致金属的塑性变形能力完全消失，这种现象称为“过烧”。（二）变形速度（三）应力状态实践证明，在三向应力状态下，压应力的数目越多，则其塑性越好；拉应力的数目越多，则其塑性越差。（四）其它1、模具与工具的结构不；2、润滑剂的应用。第二章金属塑性成形1—抗力2—塑性图2-5变形速度与变形抗力和金属塑性的关系

挤压时金属应力状态

拉拔时金属应力状态第二章金属塑性成形应力状态对金属塑性变形能力的影响第二章金属塑性成形四、金属塑性变形对组织和性能的影响

（一）变形程度的影响；（二）纤维组织的利用；金属中的夹杂物（如FeS等），在金属的塑性变形中，延加工方向被拉长或压扁呈纤维状。当金属再结晶时，变形的晶粒恢复为等轴细晶粒，而夹杂物无再结晶能力，仍然以纤维状保留下来，形成纤维组织。（三）冷变形与热变形。冷变形：在再结晶温度以下的塑性变形；热变形：在再结晶温度以上的塑性变形。锻造比Y锻：拔长Y锻

=S0/S

镦粗Y锻

=H0/H第二章金属塑性成形碳素工具钢Y锻=

2～3

合金工具钢Y锻=

3～4高合金工具钢Y锻=

5～12冷冲：相对弯曲半径r/t、拉深系数m、翻边系数k挤压：挤压断面缩减率εp铸锭锻造比：钢材锻造时：Y锻

=1.1~1.3第二章金属塑性成形第二章金属塑性成形§2.2自由锻自由锻：利用冲击力或压力，使金属在上、下砧铁之间，产生塑性变形而获得所需形状、尺寸以及内部质量锻件的一种加工方法。自由锻分类：手工锻造机器锻造自由锻特点：（1）工具简单，通用性强，生产准备周期短，适应性广泛；（2）尺寸精度低，加工余量大；（3）生产效率低；（4）适合于单件小批量生产。第二章金属塑性成形一、自由锻工序自由锻工序（一）基本工序1．镦粗沿工件轴向进行锻打，使其长度减小、横截面积增大的操作过程。2．拔长拔长是沿垂直于工件的轴向进行锻打，以使其截面积减小，而长度增加的操作过程。3．冲孔利用冲头在工件上冲出通孔或盲孔的操作过程。4．其它：弯曲、扭转、错移、切割等（二）辅助工序为使基本工序操作方便而进行的预变形工序称为辅助工序。如：压钳口、压钢锭棱边、切肩（三）修整工序用以减少锻件表面缺陷而进行的工序，如校正、滚圆、平整等修整工序

第二章金属塑性成形基本工序：使金属坯料产生一定程度的塑性变形，以得到所需形状、尺寸或改善材质性能的工艺过程。

镦粗：沿工件轴向进行锻打，使其长度减小、横截面积增大的操作过程。拔长：拔长是沿垂直于工件的轴向进行锻打，以使其截面积减小，而长度增加的操作过程。冲孔：利用冲头在工件上冲出通孔或盲孔的操作过程。为使基本工序操作方便而进行的预变形工序称为辅助工序

第二章金属塑性成形第二章金属塑性成形第二章金属塑性成形第二章金属塑性成形

二、自由锻工艺规程的制订（一）、绘制锻件图锻件图：以零件图为基础，结合自由锻工艺特点绘制而成的图形。1敷料：为了简化锻件形状以便于进行自由锻造而增加的这一部分金属称为敷料。2锻件余量：为改善锻件的表面质量，需经切削加工，因此在零件的加工表面上增加的供切削加工用的余量，称之为锻件余量。

3锻件公差：锻件名义尺寸的允许变动量。

※锻件图上用双点画线画出零件主要轮廓形状，并在锻件尺寸线下面用括号标出零件尺寸。第二章金属塑性成形第二章金属塑性成形第二章金属塑性成形第二章金属塑性成形（二）、计算坯料质量及尺寸

坯料质量:G坯料

=G锻件＋G烧损＋G料头

G烧损——加热时表面氧化而烧损的质量。取2%～3%（第一次）或1·5%～2%（以后各次）。

G料头——锻造时冲掉或被切掉的质量。坯料体积：V=G坯料/ρ

第二章金属塑性成形（三）选择锻造工序

盘类锻件：选镦粗（或拔长及镦粗）、冲孔；轴类锻件：选拔长（或镦粗及拔长）、切肩、锻台阶；筒类锻件：选镦粗（或拔长及镦粗）、冲孔、在心轴上拔长；环类锻件：选镦粗（或拔长及镦粗）、冲孔、在心轴上扩孔；弯曲类锻件：选拔长、弯曲。第二章金属塑性成形（四）、锻造设备选择空气锤用于重量不大于100Kg的锻件蒸汽—空气锤用于重量不大于1.5t的锻件液压机能锻300吨的锻件（静压力）自由锻设备锻锤（冲机力）注：锻锤的吨位是以落下部分的质量来表示的。第二章金属塑性成形蒸汽—空气锤：一般吨位为0.5－5t，用于重量不大于1.5t的锻件。常用水压机的压力为5000--150000KN（500～15000t），可以锻造质量为1－300t的锻件第二章金属塑性成形（五）、锻造温度范围１、加热目的：提高金属的塑性，减小变形抗力，使之易于变形，并获得良好的锻后组织和力学性能。

２、锻造温度范围即始锻温度与终锻温度间的温度范围。始锻温度：固相线以下100～200℃终锻温度：高于金属再结晶温度50～100℃见下图第二章金属塑性成形第二章金属塑性成形(六)、填写工艺卡表2—5第二章金属塑性成形第二章金属塑性成形三、自由锻件的结构工艺性

1．尽量避免锥体或斜面结构

第二章金属塑性成形2．避免几何体的交接处形成空间曲线第二章金属塑性成形3.避免加强肋、凸台，工字形、椭圆形或其它非规则截面及外形第二章金属塑性成形4．合理采用组合结构第二章金属塑性成形§2.3模锻在模锻设备上，利用高强度锻模，使金属坯料在模膛内受压产生塑性变形，而获得所需形状、尺寸以及内部质量锻件的加工方法称为模锻。

特点：生产率高；尺寸精度高、加工余量小、节约材料；锻件形状比自由锻的复杂；生产批量大，但质量不能大于150Kg；模具费用大，准备时间长。用途：小型锻件的大批量生产。锤上模锻压力机上模锻胎模锻分类契式热模锻压力机顶出机构传动楔块连杆曲轴滑块固定凹模活动凹模主滑块副滑块冲头第二章金属塑性成形一、锤上模锻的工艺特点锤上模锻：将上模固定在锤头上，下模紧固在模垫上，通过随锤头作上下往复运动的上模，对置于下模中的金属坯料施以直接锻击，来获取锻件的锻造方法。锤上模锻工艺特点：。(1)金属在模膛中形成锻件。(2)锤头的行程、打击速度均可调节，可进行制坯工作。(3)由于惯性作用，金属在上模模膛中具有更好的充填效果(4）锤上模锻的适应性广，可生产多种类型的锻件，可以单膛模锻，也可以多膛模锻。

第二章金属塑性成形二、锤上模锻的锻模结构图2-8锤上锻模1-锤头2-上模3-飞边槽4-下模5-模垫6、7、1O-紧固楔铁8-分模面9-模膛第二章金属塑性成形模锻模膛制坯模膛模锻模膛1．拔长模膛开式拔长模膛闭式拔长模膛2．滚挤模膛开式滚挤模膛闭式滚挤模膛3．弯曲模膛用它来使坯料弯曲。4．切断模膛用来切断金属。1．终锻模膛其作用是使金属坯料最终变形到所要求的形状与尺寸2．预锻模膛用于预锻的模膛称为预锻模膛。第二章金属塑性成形1．拔长模膛其作用是用来减小坯料某部分的横截面积，以增加其长度。拔长模膛分为开式和闭式两种，开式拔长模膛边缘开通，闭式拔长模膛边缘封闭。3．弯曲模膛用它来使坯料弯曲，2．滚挤模膛用它来减小坯料某部分的横截面积，以增大另一部分的横截面积。4．切断模膛在上模与下模的角部组成一对刃口，用来切断金属，终锻模膛其作用是使金属坯料最终变形到所要求的形状与尺寸，因此，它与终锻件的形状、尺寸相同第二章金属塑性成形第二章金属塑性成形第二章金属塑性成形第二章金属塑性成形第二章金属塑性成形第二章金属塑性成形第二章金属塑性成形第二章金属塑性成形三、锤上模锻工艺规程的制定（一）绘制模锻件图用于制造锻模、计算坯料以及检验模锻件。绘制模锻件图应考虑的问题：1．分模面

即上下锻模的分界面。分模面确定的原则：(1)确保模锻件能从模膛中取出；如图2-27所示。(2)分模面处，上下模膛的轮廓一致；如图2-27所示，若选c-c面为分模面，就不符合此原则。(3）分模面尽量为一个平面，上下锻模的模膛深度尽量相近，差别不宜过大，以便于均匀充型。(4)尽量使敷料最少；如图2-27所示，若将b-b面选作分模面，其敷料最多。(5)使模膛深度最浅，便于充型和取件，有利于锻模的制造，如图2-27所示的b-b面就不适合做分模面。第二章金属塑性成形第二章金属塑性成形2．加工余量和锻件公差加工余量（1～4mm）和公差（±0·3～3mm）比自由锻小。敷料（当孔径＞25时，应锻出，并留有冲孔连皮）。设计原则：既起模方便，又节省材料和机加工工时。大小：一般5～15°；外壁斜度比内壁（锻件与模壁夹紧的面）小2～5°。为便于从模膛中取出锻件，模锻件上平行于锤击方向的表面必须具有斜度，称为模锻斜度3.模锻斜度第二章金属塑性成形第二章金属塑性成形第二章金属塑性成形4、模锻圆角半径模锻件上所有两平面转接处均需圆弧过渡，此过渡处称为锻件的圆角。外圆角：在锻件凸部呈圆弧连接的部位。内圆角：在锻件凹部呈圆弧连接的部位。分类①利于金属变形流动，易于金属充满型腔；②避免在锻模内角处产生裂纹；③减缓锻模外角处的磨损，提高锻模寿命。作用：外角半径r=1.5～12mm(外圆角脱离锻模)内角半径R=(2～3)r(内圆角不易起模)大小：第二章金属塑性成形r—外圆角R—内圆角第二章金属塑性成形5．冲孔连皮对于具有通孔的锻件，由于锤上模锻时不能靠上、下模的突起部分把金属完全排挤掉，因此不能锻出通孔，终锻后，孔内留有金属薄层，称为冲孔连皮（图2-30)连皮厚度t通常在4-8mm作用：缓冲作用，避免锻模损坏；使金属易于充型，减小打击力。尺寸：厚度t=4～8mm

t=0.45(d-0.25h-5)0.5+0.6h0.5

薄—效果差过厚—浪费金属；冲除时铸件易变形

圆角半径R1：R1=R+0.1h+2R—锻件内圆角半径孔径d﹤25mm或h﹥3d时，只在冲孔处压出凹穴。第二章金属塑性成形图2-31齿轮坯模锻件图第二章金属塑性成形（二）、坯料质量及尺寸计算（同自由锻）

质量=锻件+飞边+冲孔连皮+钳口料头+氧化皮（三）、确定模锻工序模锻工序（按进程）分类：制坯工序模锻工序修整工序滚挤终锻弯曲卡压拔长镦粗预锻切断、切边冲孔校正精压清理第二章金属塑性成形（三）、确定模锻工序

1.长轴类模锻件基本工序：拔长→滚压→弯曲→预锻→终锻。见图

2.盘类锻件基本工序：镦粗→预锻（复杂形状）

→终锻（简单形状）。3.修整工序①切边和冲孔方法：热切（冲）：模锻结束后立即切边和冲孔冲切力小，锻件不易裂纹，但易走样。用于中大型锻件，高碳、高合金钢。冷切（冲）：劳动条件好。冲切力大，锻件易裂纹，不易走样。

用于C﹤0.45%、低合金钢、非铁碳合金，尺寸较小、精度要求较高的锻件第二章金属塑性成形第二章金属塑性成形第二章金属塑性成形第二章金属塑性成形（2）校正

热校：热切（冲）后，在终锻模膛内进行。适于大型锻件，形状复杂件。冷校：在热处理、清理工序之后进行，采用专门校正模。适于中小型锻件。（3）热处理

目的：消除过热组织或加工硬化组织，消除残余应力。工艺：退火或正火（4）清理（去除表面的氧化层和毛刺，可用抛丸、打磨等方法）（5）精压目的：提高锻件尺寸精度，降低Ra种类：平面精压、体积精压第二章金属塑性成形第二章金属塑性成形（四）、选择锻造设备同自由锻（五）、确定锻造温度范围同自由锻第二章金属塑性成形四、模锻件结构工艺性

（1）应有一个合理的分模面，便于锻件的充型、取出、敷料少、锻模易于制造；（2）除与其它零件配合的表面外，均应设计为非加工表面；非加工表面之间形成的角应设计模锻圆角；与分模面垂直的非加工表面，应设计出模锻斜度

；（3）外形应力求简单、平直、对称，避免截面急剧变化、薄而高的凸缘、深而窄的凹陷，避免扁薄锻件；（4）尽量避免深孔或多孔结构；（5）复杂件可采用组合工艺结构。第二章金属塑性成形凸缘太高、太薄中间下凹太深零件过于扁薄凸缘高而薄第二章金属塑性成形不易锻出第二章金属塑性成形第二章金属塑性成形五、其它模锻方法（一）压力机上模锻1、摩擦压力机（螺旋压力机）上模锻

工作原理模锻压力机的种类有：摩擦压力机、曲柄压力机、平锻机、水压机等。2、曲柄压力机上模锻工作原理摩擦压力机工作原理图第二章金属塑性成形1-螺杆、

2-螺母3-飞轮、

4-圆轮5-电动机6-皮带、

7-滑块8-导轨、

9-机座

摩擦压力机的最大吨位可达80000kN，常用的在100000kN以下。第二章金属塑性成形摩擦压力机上模锻的特点：

①、滑块行程不固定，并有一定的冲击力，可实现轻打、重打，可在一个模膛中进行多次锻打。可实现模锻的各种的工序。②、滑块速度低，模锻速度比锤上模锻的低，变形中的再结晶现象可以充分进行。适合低塑性合金钢和有色金属。③、有顶出装置，可锻出形状复杂、斜度小的锻件。④、承受偏心载荷的能力差，通常只使用于单模膛的模锻。⑤、适合中小型锻件。摩擦压力机上模锻件第二章金属塑性成形曲柄压力机工作原理图第二章金属塑性成形1-电动机2-皮带轮3-飞轮4-轴5、6-传动齿轮7-离合器8-曲柄9-连杆10-滑块11-工作台12-顶杆13-斜楔14-拉杆15-制动器16-凸轮2、曲柄压力机上模锻

工作原理曲柄压力机上模锻的特点

1·

滑块行程固定，并具有良好的导向装置和顶件机构，

故锻件的公差、余量和模锻斜度小。但氧化皮不易去

掉。还不能进

行拔长、滚锻等预锻工序。2·

作用力是静压力，故锻模可作成镶块，便于锻模的制

造加工。3·由于是一次成形，金属变形量过大，不易使金属充满终

锻模膛。故变形要逐步进行，终锻前常采用预锻工步。

见图

4·

对于截面变化大的长轴类锻件，可配套辊锻机或轧制机

先制坯。5·曲柄压力机的吨位一般是2000~120000kN。设备造价高，

适合大批大量生产。第二章金属塑性成形曲柄压力机用的锻模第二章金属塑性成形曲柄压力机上模锻齿轮工步第二章金属塑性成形第二章金属塑性成形（二）、胎模锻

在自由锻设备上用胎模生产模锻件的工艺方法适于中小批量生产1、特点：兼有自由锻和模锻的特点，可采用多个模具，因而可锻出不同外形、不同复杂程度的模锻件2、工艺：自由锻制坯+胎膜成形

3、胎膜种类：胎模按照结构型式不同可分为：

（1）摔模D03-13;

（2）拼分套模D03-15;

（3）切边模D03-16;

（4）弯曲模D03-17.第二章金属塑性成形第三节模锻筒模用于锻造齿轮、法兰盘等盘类零件。组合筒模可锻出形状复杂的零件。合模由上下模组成，有导向结构，可生产形状复杂精度要求高的非回转体锻件。第二章金属塑性成形筒模1-筒模2-右半模3-冲头4-左半模5-锻件合模第二章金属塑性成形例题一锤上模锻：大批量生产分型面为a-a工序：下料—镦粗制坯

—模锻—冲孔连皮—切飞边第二章金属塑性成形自由锻：单件或很小批量工序：下料—镦粗—环垫镦粗—冲孔—局部镦粗

—修整

工件较矮,法兰直径小而矮。不易镦弯第二章金属塑性成形胎模锻：中小批量生产

工序：下料—镦粗—闭式套模成形—冲孔连皮第二章金属塑性成形例题二自由锻工艺：切肩—拔长—局部镦粗—冲孔—锻凸肩—修整工件较高，法兰直径较大。若采用“例一”工艺，易镦弯。第二章金属塑性成形例题三锤上模锻分型面：a—a工序：下料—拔长—

滚挤—预锻—终锻—冲孔—切边aaΦ25孔不能锻造成型第二章金属塑性成形aa锤上模锻分型面：a—a工序：下料—拔长—滚挤—弯曲—预锻

—终锻—切飞边

Φ20、10的孔不能锻造成型第二章金属塑性成形aa锤上模锻分型面：a—a工序：下料—拔长—滚挤—弯曲—预锻

—终锻—冲孔

—切边

Φ25孔不能锻造成型第二章金属塑性成形自由锻（a）图D较大，L较短。工艺：下料—切肩—拔长（局部）

—镦粗头部—修整（b）图D较小，L较长。工艺：下料—镦粗—切肩

—拔长杆部—修整（a）（b）例题四第二章金属塑性成形例题五单件：自由锻

工序：下料—镦粗—冲孔—芯轴上拔长—锻台阶—修整小批量：胎模锻工序：下料—镦粗—闭式筒模镦粗成型—冲孔连皮大批量：锤上模锻工序：下料—拔长—终锻—

切飞边（42孔不能成型）第二章金属塑性成形例题六单件：自由锻

工序：下料—切肩—局部拔长

—局部镦粗—冲孔—修整小批量：自由锻+胎模锻工序：下料—镦粗—闭式筒模镦粗成型—冲孔连皮大批量：锤上模锻工序：下料—镦粗—预锻—终锻

—冲孔连皮—切飞边第二章金属塑性成形例题七Φ140

Φ70

Φ110

22

60

单件生产：自由锻工序：下料—镦粗—环垫镦粗

—冲孔—修整小批量生产:自由锻+胎模锻工序：下料—镦粗—闭式筒模镦粗成型—冲孔连皮第二章金属塑性成形Φ140

Φ70

Φ140

22

60

大批量：锤上模锻工序：下料—镦粗—终锻

—冲孔连皮—切飞边aa第二章金属塑性成形例题八单件：自由锻

工序：下料—镦粗—冲孔—

扩孔小批量：自由锻+胎模锻工序：下料—镦粗—闭式筒模镦粗成型—冲孔连皮大批量：锤上模锻工序：下料—终锻—切飞边—

冲孔连皮第二章金属塑性成形§2.4板料冲压板料冲压：利用冲模在压力机上使板料分离或变形，从而获得冲压件的加工方法。也叫冷冲压。坯料厚度＜4mm，当t＞8～10mm时，应采用热冲压。板料冲压的特点：（1）操作过程简单，便于实现机械化和自动化。（2）产品的精度高、互换性好；（3）可获得重量轻、强度高、刚度好的零件；（4）适合在大批量生产。冲压设备剪床冲床闭式冲床开式冲床图2-40开式冲床l-脚踏板2-工作台3-滑块4-连杆5-偏心套6-制动器7-偏心轴8-离合器9-带轮10-电动机11-床身12-操作机构

13-垫板一、冲压工序及冲压件结构工艺性§2.4板料冲压分离工序变形工序切断：（剪切、切边、切口、剖切）使板料按不封闭轮廓线分离的工序叫切断。

拉深：使平面板料成形为中空形状零件的冲压工序弯曲：将金属材料弯曲成一定角度和形状的工艺方法

冲压工序冲裁：（落料/冲孔）使板料沿封闭轮廓线产生分离的工序；

翻边：用扩孔方法使带孔件的孔口周围冲制出竖直边缘的冲压工序；旋压：拉伸以旋压方式完成。§2.4板料冲压（一）、分离工序落料：冲落部分为成品，余料为废品。冲孔：冲落部分为废品。余料为成品。

冲裁：使坯料按封闭轮廓分离的工序。切断：使坯料按不封闭轮廓分离的工序。1、冲裁变形过程（1）弹性变形阶段：σ＜σs,弹性压缩、弯曲、拉伸变形；（2）塑性变形阶段:σs＜σ＜σb,发生塑性变形，产生圆角带、光亮带；（3）剪裂分离阶段：σ＞σb，发生裂纹，产生剪裂带。冲裁§2.4板料冲压图2-41冲裁变形过程1、a—圆角带2、b—光亮带3、c—剪裂带4、c毛刺§2.4板料冲压2、冲裁工艺设计冲裁件结构工艺性分析、冲裁间隙选择、冲裁模精度确定及刃口尺寸计算、冲裁力计算和排样设计等⑴、冲裁间隙选择

Z=2CtZ：凸凹模间的双面间隙（mm）C：与材料厚度、性能有关的系数。表2—10

t：板料厚度（mm）§2.4板料冲压间隙过大：圆角带、毛刺带增大，光面减小，板料翘曲大。间隙过小：冲裁力增加。导致模具寿命下降，形成二次光亮带。

两光亮带之间夹有裂纹§2.4板料冲压⑵、刃口尺寸计算刃口尺寸的计算原则：1)落料时，以凹模设计为基准；冲孔时，以凸模设计为基准。凸、凹模配制时应保证冲裁的合理间隙。2)

凹模的刃口基本尺寸应接近落料件的最小极限尺寸；凸模刃口基本尺寸应趋向于孔的最大极限尺寸。——从磨损考虑。3)当凸、凹模采用配制加工时：Z≤（1/3一1/4）δ件；

当凸、凹模分别加工时：(δ凸+δ凹）≤│Zmax-Zmin│。4）冲裁件的形状简单时，其模具采用分别加工法计算；冲裁件的形状复杂时，其模具用配制法计算。第二章金属塑性成形⑶、冲裁力的计算

冲裁力F

=

kLtτ或F

=

Ltσb（N）

L——冲裁周边长度，mm。t——坯料厚度，mm。τ——材料抗剪强度，Mpa。k——系数，一般取1.3

σb—板料抗拉强度第二章金属塑性成形内容选择排样方法及布置方法确定搭边值、计算送料步距、条料宽度画排样图(4)排样设计第二章金属塑性成形①、排样方法b少废料排样法

a有废料排样法冲裁质量好（毛刺少，且在同一平面上）；冲裁件尺寸精确；模具寿命高；材料利用率低。

c无废料排样法冲裁质量差（毛刺不在同一平面上）；冲裁件尺寸不易控制；模具寿命不高；材料利用率高。第二章金属塑性成形布置方法有直排、斜排、对排、混合排等不同排样方式材料消耗对比

（每一冲裁件所需板材的面积）第二章金属塑性成形②、搭边设计

搭边的作用：保证冲裁时刃口受力均匀和条料正常送进

大小：0.5～5mm③、排样图位置:模具装配图的右上角要求:标明条料宽度B及其公差冲压加工工序冲压模具的压力中心位置送料步距A

搭边值a。第二章金属塑性成形排样图第二章金属塑性成形3、冲裁件的结构工艺性⑴、形状应力求简单、对称。有利于排样时合理利用材料，提高材料的利用率。⑵、冲裁件转角处应尽量避免尖角，以圆角过渡

。减少模具磨损。⑶、避免长槽与细长悬臂结构；孔的最小尺寸和孔距应应符合要求。（否则模具制造困难，降低模具寿命）⑷、件的尺寸精度应与冲压工艺相适应。第二章金属塑性成形不合理的落料件外形第二章金属塑性成形4、整修与精密冲裁——整修目的:提高冲裁件的断面质量和精度。修整后冲裁件的公差达IT6～IT7,Ra为0.8～1.6μm。整修余量：0.1～0.4mm。a、外缘整修b、内孔整修刃口刃口第二章金属塑性成形4、整修与精密冲裁——精密冲裁：又称无间隙冲裁原理、特点a、带齿圈压板精冲

b、普通冲裁1—凸模2—齿圈压板3—坯料4—凹模5—顶板第二章金属塑性成形（二）、弯曲工序

弯曲：将金属材料弯曲成一定角度和形状的工艺方法

。分类压弯拉弯折弯滚弯第二章金属塑性成形1、弯曲变形过程与特点第二章金属塑性成形弯曲变形特点⑴、弯曲变形区变形主要发生在弯曲中心角Φ

对应范围内。

凸模一侧板料在长度方向发生压缩变形。

凹模一侧板料在长度方向发生拉伸变形。第二章金属塑性成形⑵、最小弯曲半径

材料存在一个不会产生弯裂的最小相对弯曲半径

rmin/t=

0.1～2。

影响rmin/t因素⑶、中性层是计算弯曲件展开长度的依据

⑷、回弹影响弯曲件的精度通常设计弯曲模时，模具的弯曲角α应减小一个回弹量Δα

第二章金属塑性成形2、弯曲工艺设计⑴、计算毛坯尺寸（中性层尺寸）

L=∑l直

+∑l0

l0

=πФ（r+xt）/180

Ф—弯曲区中心角

x—中心层系数查表⑵、弯曲力一般只计算校正力（比弯曲力大得多）

F校=sp⑶、弯曲工序V、U、Z、L形等形状简单零件，一次弯曲成型复杂件：多次弯曲成型。一般先弯两头，再弯中间部分第二章金属塑性成形3、弯曲件结构工艺性⑴、弯曲半径r≮最小弯曲半径rmin。若r﹥rmin，应减薄弯曲区的厚度。但r过大，回弹过大，弯曲精度下降。⑵、弯曲件尽量对称（防止弯曲时发生工件偏移）；弯曲边高度H＞2t；

孔应远离变形区L≥(1～2)t。⑶、尽量沿纤维方向弯曲（弯曲线与纤维垂直）；多向弯曲时，应先冲工艺孔或切槽。第二章金属塑性成形第二章金属塑性成形

弯曲线应与纤维方向垂直。弯曲时的纤维方向合理不合理（三）、拉深1、拉深过程利用模具使落料后得到的平板坯料变形成开口空心零件的成形工序。1—凸缘区主要变形区2—变形区侧壁3—不变形区底部直壁与底之间的过渡圆角处拉薄最严重。第二章金属塑性成形2、拉深过程的主要缺陷起皱拉裂

第二章金属塑性成形⑴、起皱原因：较大的切向压应力使板料失稳造成的。危害：严重起皱时，法兰部分金属难以通过凸凹模间隙，致使坯料被拉断而报废轻微起皱时，法兰部分金属勉强通过间隙，但会在侧壁留下起皱痕迹，影响产品质量影响因素：毛坯的相对厚度（δ/D）、拉深系数m。

δ/D越小；m越小。越易起皱。措施：加压边圈第二章金属塑性成形1-凸模2-压边圈3-坯料4-凹模有压边圈的拉深第二章金属塑性成形⑵、拉裂出现位置:一般出现在直壁与底部的过渡圆角处

.原因:σ拉＞σb.防止拉裂的措施:①、拉深系数拉深系数m

=

拉深件直径d/毛坯直径Dm越小，变形程度越大，拉深应力越大，易产生拉裂。极限拉深系数：能保证拉深正常进行的最小拉深系数。②、凸、凹模圆角半径过小，易拉穿一般凹模圆角半径R凹=（5～10）t，

凸模圆角半径R凸=（0.7～1）t。。

③、合理的凸凹模间隙过小：模具与工件的摩擦力增大，易拉穿和擦伤工件表面，降低模具寿命。过大：拉深件易起皱一般单边间隙Z=（1～1.2）tmax④、减小拉深时阻力压边力不宜过大；模具工作表面光滑；凹模表面涂润滑剂。

第二章金属塑性成形第二章金属塑性成形2、筒形件的拉深工艺⑴、毛坯尺寸计算

D

=

√d²

+

4dh

-

1.72dr

-

0.56r²

d-工件直径。(当t≥1mm时，按拉深件中线尺寸)

h—工件高度mm，(包括修边余量δ。)

r—工件底部的圆角半径。修边余量δ：为补偿变形时由于材料各向异性引起的变形不均匀而加上的余量。

dhδ

⑵、拉深次数确定原则:每道次的拉深系数应大于极限拉深系数。

m1=

d1/D、m2=

d2/d1、…、mn

=

dn/dn-1d1、d2、…、dn-1为中间个道次拉深坯的直径；最后一次d

=

dn。

工件总拉深系数m

=

m1m2m3…mn多次拉深，加工硬化严重。在一两次拉深后，应安排工序间的退火处理。第二章金属塑性成形多次拉深工艺图多次拉深时圆筒直径的变化

各次拉深圆角半径

R凹=0.8√（D

-

d）t第一次：D

→d1第二次：d1→d2…第n次：dn-1→dn各次半成品高度

H

=

0.25(D²/d-d)+0.43r1/d(d+0.32r1)+t/2第二章金属塑性成形3、拉深件的结构工艺性⑴、外形简单、对称（圆形最易、方形其次、复杂曲面较难）。⑵、尽量避免直径小而深度过大。⑶、留有足够的圆角。

R﹥rd，rd≥2t，R≥（2～4）t；方形件r≥3t。

注意底部或凸缘上的孔到侧壁的距离。

B≥rd+

0.5t或B≥R

+

0.5t⑷、不应对拉深件提出过高的精度或表面质量要求.第二章金属塑性成形拉深件的尺寸要求第二章金属塑性成形其它变形工序1、翻边

翻边是将工件上的孔或边缘翻出竖立或有一定角度的直边。

。见图

翻边系数

K

=

d0/D

酸洗钢K≥0·68～0·72；镀锡铁皮K≥0·65～0·7。第二章金属塑性成形翻边

第二章金属塑性成形翻边加工举例

凸缘高度较大，直接成形无法实现。先拉深，后冲孔，再翻边。第二章金属塑性成形管坯胀形1—凸模；2—凹模；3；坯料；4；橡胶；5—外套2、胀形胀形是利用模具使空心件或管状件由内向外扩张的成形方法。第二章金属塑性成形3、缩口缩口是利用模具使空心件或管状件的口部直径缩小的局部成形工艺。第二章金属塑性成形二、冷冲压模具1、简单冲模一个冲压行程只完成一道工序1—固定卸料板2—导料板3—挡料板4—凸模5—凹模6—模柄7—上模板8—凸模固定板9—凹模固定板10—导套11—导柱12—下模座第二章金属塑性成形2、连续冲模一副模具上有多个工位，一个冲压行程可同时完成多道工序连续冲模图如下见次页。第二章金属塑性成形1—模柄2—上模座3—导套4、5—冲孔凸模6—固定卸料板7—导柱8—下模座9—凹模10—固定挡料销11—导正销12—落料凸模13—凸模固定板14—垫板15—螺钉排样图第二章金属塑性成形3、复合冲模一副模具只有一个工位，在一个冲压行程可同时完成多道工序1—弹性压边圈2—拉深凸模3—落料、拉深凸凹模4—落料凹模5—顶件板第二章金属塑性成形三、冲压工艺过程实例分析1、冲压工艺过程制定步骤⑴、分析冲压件结构工艺性⑵、拟定冲压件的总体工艺方案⑶、确定毛坯形状、尺寸、下料方式⑷、拟定冲压工序的性质、数目、顺序⑸、确定冲模类型和结构形式⑹、选择冲压设备⑺、编写冲压工艺文件例一2、举例

托架，08F钢，年产量2万件解：⑴、结构工艺性分析

5个孔公差均为IT9，精度要求不高；

08F钢塑性好，各弯曲半径﹥rmin=（0.1～2）t

=0.015～3

塑性好,r可取最小值该件满足冲压加工成形

⑵、拟定工艺方案基本工序：落料、冲孔、弯曲弯曲工艺方案：三种方案一

工序：复合冲Φ10孔与落料弯两边外角和中间

45°角

弯中间两角冲4×Φ5孔特点⑴、模具结构简单，寿命长，制造周期短，投产快。⑵、弯曲回弹易控制，尺寸、形状准确，表面质量高。⑶、弯曲、冲孔时定位基准与设计基准重合。⑷、操作方便⑸、工序分散。劳动量大。方案二工序：复合冲Φ10孔与落料弯两边外角弯中间两角冲4×Φ5孔特点：⑴、弯中间两角时，回弹难以控制。⑵、工序分散方案三工序：复合冲Φ10孔与落料弯四角冲4×Φ5孔特点：⑴、工序集中;⑵、模具寿命低;⑶、回弹不易控制,工件易划伤。方案四带料连续冲压成形特点：⑴、工序集中，生产率高。适于大批量生产。⑵、模具结构复杂。综上所述，由于工件精度要求较高，批量不大，故采用方案一。⑶、毛坯形状、尺寸，下料方式

毛坯：长104宽30厚1.5

画排样图:取搭边值件与条料边取2;件之间1.5。条料：108×900

下料方式：1800×900板料横裁（纤微组织方向）⑷、冲压工艺、数目、顺序

冲孔落料弯曲冲孔⑸、冲模类型和结构形式冲孔落料：连续模弯曲：弯曲模