材料成型技术第三章锻压32课件

3.2金属塑性成形方法主要有锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔等。

3.2.1锻造

锻造是在加压设备及工（模）具的作用下，使坯料、铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得具有一定几何尺寸、形状和质量的锻件的加工方法。按所用的设备和工（模）具的不同，可分为自由锻和模锻两大类。1.自由锻即只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下帖间直接使坯料变形而获得所需的几何形状及内部质量锻件的加工方法。（1）分类1）手工锻造，生产小型锻件。2）机器锻造，生产大、中、小型锻件。（2）特点1）金属坯料在水平方向可自由流动；2）可使用多种锻压设备；3）锻件力学性能好；4）节约金属，减少切削加工工时；5）锻件形状简单，精度低；6）生产率较低，劳动强度较大。主要用于形状简单的单件小批生产，特别适于重型、大型锻件生产。2.模锻即利用模具使毛坯变形获得锻件的方法。常用的模锻设备有蒸汽-空气模锻锤、压力机等。（1）模锻分类：1）锤上模锻：在锻锤上进行；2）胎模锻：在自由锻设备上使用可移动模具；3）压力机上模锻：在压力机上对热态金属进行模锻。（2）模锻特点1）坯料整体塑性变形，三向受压；2）锻件尺寸精确，加工余量小；3）锻件形状可较复杂；4）生产率较高；5）锻模造价高，制造周期长；适于小型锻件的成批大量生产。如飞机、机车、军工、轴承等制造业中的齿轮、轴、连杆等零件。1）锤上模锻：

即在锻锤上进行的模锻。

按所用设备和模具不同，

可分为锤模锻和胎模锻。

①锤模锻：即在各种模锻锤上进行的模锻。

★锻模模膛：→根据锻件形状和模锻工艺而

开设的凹腔。

（3）模锻方法

实际锻造时应根据锻件的复杂程度相应选用单模膛锻模或多模膛锻模。一般形状简单的锻件采用仅有终锻模膛的单模膛锻模，而形状复杂的锻件（如截面不均匀、轴线弯曲、不对称等）则需采用具有制坯、预锻、终锻等多个模膛的锻模逐步成形。

下面让我们来看一下弯曲连杆在锤上模锻时所用的多模膛锻模及其成形过程。③弯曲②滚挤①拔长锻模切边模制坯工步④预锻⑤终锻⑥切边模锻工步切断工步②胎模锻：即在自由锻造设备上使用可移动模具生产模锻件的一种锻造方法。

特点：与自由锻相比：锻件质量好；生产率高；节约金属。与模锻相比：操作灵活；生产准备周期短；锻件表面质量较差；劳动强度大。胎模的种类：扣模；筒模；合模。3.2.2冲压1.冲压是使板料经分离或成形而得到制件的工艺统称。（1）冲压设备：1）剪床→把板料切成一定宽度的条料，为后续的冲压备料。2）冲床→完成冲压的各道工序，生产出合格的产品。（2）冲压特点1）冲压件轻、薄、刚度好；2）生产率和材料利用率高；3）成品形状可较复杂、尺寸精度高、表面质量好、质量稳定，一般无需切削加工；4）大批量生产时，产品成本低。应用：汽车、拖拉机、电机、电器、仪表仪器、轻工和日用品及国防工业生产等领域。常用的冲压材料有低碳钢、高塑性合金钢、铝和铝合金、铜和铜合金等金属板料、带料与卷料，还可加工纸板、塑料板、胶木板、纤维板等非金属板料。安徽工程科技学院机械系AUTS⑴冲裁：即利用冲模将板料以封闭或不封闭的轮廓线与坯料分离的冲压方法。即用带刃口的冲模使板料分离。沿封闭轮廓分离（冲孔、落料等）沿非封闭轮廓分离（切断、切口、剖切等）冲裁凸模凹模板坯2.冲压基本工序2）冲裁间隙：指凹模与凸模工作部分的水平投影尺寸之差。（一般用字母Z代表双边间隙）冲裁间隙的大小直接影响冲裁件的质量、冲裁力的大小和模具寿命。冲裁间隙的影响：①对断面质量：Z过大，断面质量不好；②对模具寿命：Z加大，提高寿命；③对冲裁力：Z加大，可减小冲裁力。合理选择间隙值Z

（根据材料种类、料厚、精度要求等确定）

①当断面质量要求较高时，应选较小的间隙值；②当断面质量无严格要求时，应尽可能加大间隙。经验公式：Z＝mδ（m是系数，δ是料厚）

冲裁软钢、铝合金、铜合金等软材料时：Z＝（6％～8％）δ

冲裁硬钢等材料时：Z＝（8％～12％）δ冲厚板或精度较低的冲裁件时，间隙还可适当增大。3）排样：即冲裁件在板料或带料上的布置方法。排样原则：合理。目的：简化模具结构，提高材料利用率。4）提高冲裁质量的冲压工艺：当冲裁件剪断面用做工作表面或配合表面时，常采用整修、挤光、精密冲裁等冲压工艺以提高冲裁质量。3）回弹---由于外力去除后弹性变形的恢复，造成工件的弯曲角度、曲率半径与模具不一致的现象。故一般在设计弯曲模时，模具角度应比成品角度略小一个回弹角度；或改进工件结构、弯曲方式及模具结构来减少回弹。2）最小弯曲半径：即坯料弯曲时最外层纤维濒于拉裂时内表面的弯曲半径，用符号rmin表示。故在生产中：r＞rmin。4）弯曲的分类和应用：按所用设备和工具不同，弯曲可分为压弯，拉弯和辊弯等类型。①压弯：即用凸模将坯料压入凹模弯曲成形。弯曲工艺适应性强，最常用；②拉弯：是使坯料在受拉状态下沿模具弯曲成形。用于弯曲半径较大的工件；③辊弯：是使坯料受辊轴旋转时摩擦力作用，连续进入辊轴间弯曲成形。

常用于圆柱面和圆锥面加工。

⑶拉深：也称为拉延，是使板料成形为空心件而厚度基本不变的加工方法。★拉深模与冲裁模的主要区别:工作部分不是锋利的刃口而是圆角；凸模与凹模的间隙显著增加，一般单侧间隙应稍大于板厚。弹性变形塑性变形。1）拉深变形过程：ddD03）拉深缺陷：拉裂、起皱拉裂---筒壁与底部的过渡处破裂。防止措施：①采用多次拉深，使用润滑剂；②合理规定间隙及加大模具圆角半径。起皱---由于切向压应力过大使毛坯失稳而造成变形区折皱。防止措施：①采用压边圈压紧坯料；②间隙不能过大，m不能过小。⑷其他冲压成形工艺1）缩口：即将管件或空心制件的端部沿径向加压，使其径向尺寸缩小的加工方法。2）起伏：即在板坯或制品表面上通过局部变薄获得各种形状的凸起与凹陷的成形方法。3）翻孔：即在预先制好孔的半成品或未经制孔的板料上冲制出竖直边缘的成形方法。4）胀形：即板料或空心坯料在双向拉应力作用下，使其产生塑性变形取得所需制件的成形方法。实际生产中，应根据冲压件的形状采用多个基本工序组合，经多次冲压才能完成。⑶横轧即轧锟轴线与轧件轴线平行且轧锟与轧件作相对转动的轧制方法。常用的横轧方法有楔横轧、齿轮轧制、辗环。分别用于生产各种类形的台阶轴、齿轮、和螺纹。3.2.4挤压（自学）1.正挤压：即使坯料从模孔中流出部分的运动方向与凸模运动方向相同的挤压方法。2.反挤压：即坯料的一部分沿着凸模与凹模之间的间隙流出，其流动方向与凸模运动方向相反的挤压方法。3.复合挤压：即同时兼有正挤、反挤时金属流动特征的挤压方法。4.径向挤压：即坯料沿径向挤出的挤压方式。3.2.5其它塑性成形方法（自学）1.柔性模成形即用液体、橡胶或气体的压力代替刚性凸模或凹模使板料成形的方法。（1）橡皮成形：即利用橡皮作为通用凸模（或凹模）进行板料成形方法。（2）液压成形：即用液体（水或油）作为传压介质，而使板材按模具形状产生塑性变形的方法。（3）液压-橡皮囊成形：即液体压力通过橡皮囊作用于毛坯，使之成形的工序。2.摆动辗压即上模的轴线与被辗压工件（放在模下）的轴线倾斜一个角度，模具一面绕轴心旋转，一面、对坯料进行压缩的加工方法。可用于坯料的镦粗、铆接、缩口、挤压等。3.径向锻造又称旋转锻造，是对轴向旋转送进的棒料或管料施加径向脉冲打击力，锻成沿轴向具有不同横截面制件的工艺方法。4.粉末锻造即金属粉末经压实后烧结，再用烧结体作为锻造毛坯的锻造方法，锻造设备一般采用压力机或高速锤。5.液态模锻即将定量的熔化金属倒入凹模模腔内，在金属即将凝固或未凝固状态下用冲头加压，使其凝固以得到所需形状短见的加工方法。锻造设备可