《金属加工与实训-基础常识（第3版）》 课件 第5章 锻造

金属加工与实训—基础常识（第3版）第5章锻压第5章锻压1.了解锻造与冲压生产的工艺过程、特点及应用。2.了解锻压生产所用设备（空气锤、冲床）和工具的构造、工作原理等。3.熟悉自由锻造、模锻的基本工序及应用。4.了解冲压的基本工序及简单冲模的结构。5.了解锻压新技术、新工艺。学习目标5.1锻压基础知识锻压是对坯料施加外力，使其产生塑性变形、改变尺寸、形状及改善性能，用以制造机械零件、工件或毛坯的成形加工方法，它是锻造与冲压的总称。

锻压能改善金属组织，提高力学性能，重要零件应采用锻件毛坯。锻压不足之处是不能加工脆性材料（如铸铁）和形状毛坯。相关链接：锻压生产1．锻压的特点改善金属的内部组织节省金属生产率高适应性广2．锻压的分类及应用锻压成形锻造自由锻造模型锻造胎模锻造板料冲压(1)分类5.1锻压基础知识锻压生产示意图(2)应用:在机械、交通、电力、电子、国防等工业中得到广泛的应用。5.1锻压基础知识3．锻压的安全技术（1）锻造安全技术

1)锻造前必须仔细检查设备及工具，看楔铁、螺钉等有无松动，火钳、摔锤、铁砧、冲头等有无开裂或其他损坏现象。

2)选择火钳必须使钳口与锻件的截面形状相适应，以保证夹持牢固。锻件应放在下抵铁中部。锻件及其他工具必须放正、放平、放稳，以防飞出。3)握钳时应紧握火钳尾部，严禁将钳把或其他工具的柄部对准身体正面，而应置于体侧，以免工具受力后退时戳伤身体。4)踏杆时脚跟不许悬空，这样才能稳定身体和灵活地操纵踏杆，不锤击时，应随即将脚离开踏杆，以防误踏出事。5)严禁用锤头空击下抵铁，也不许锻打过烧或已冷却的金属，以免损坏机器、金属迸溅或工件飞出。6)放置及取出工件，清除氧化皮时，必须使用火钳、扫帚等工具，不许将手伸入上、下抵铁之间。7)两人或多人配合操作时，必须听从掌钳者的统一指挥，冲孔及剁料时，司锤者应听从拿剁刀及冲子者的指挥。5.1锻压基础知识（2）冲压安全技术

冲压操作貌似简单，但危险性很大，稍一疏忽，就会发生人身事故。因此，在操作过程中，一定要切记安全，注意下列事项：1)无论在运转或停车中，都不许把手或身体伸进模具中间。2)除连续作业外，不许把脚一直放在离合器踏板上进行操作，应每踩一下就把脚离开。3)当设备处于运转状态时，操作者不得离开操作岗位。4)操作停止时，一定要切断电源使设备停止运转。5)不许掀动停车状态下的压力机开关和踏动离合器踏板。6)最好采用工具夹持坯料或工件。5.2自由锻自由锻是指只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下砧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锻造方法。

1．自由锻的特点及应用自由锻的适应性强，灵活性大，生产周期短，成本低。缺点是锻件尺寸精度低，加工余量大，金属材料消耗多，生产率低，劳动强度大、条件差，要求操作者的技术水平较高。自由锻适合于单件、小批和大型锻件的生产。相关链接：自由锻生产自由锻的特点及应用2．自由锻造设备自由锻分手工锻和机器锻两种。机器锻是自由锻的基本方法。根据对坯料作用力的性质不同，机器锻造设备分为锻锤和液压机两大类。(1)自由锻常用设备空气锤蒸汽－空气锤水压机5.2自由锻(2)自由锻常用工具相关链接：自由锻常用设备、工具与量具5.2自由锻相关链接：自由锻的基本工序3．自由锻的基本工序

自由锻是通过局部锻打逐步成形的，它的工序可分为基本工序、辅助工序和精整工序。基本工序是使金属产生一定程度塑性变形，以达到所需形状和尺寸的工艺过程，包括镦粗、拔长、冲孔、切割、弯曲、扭转、错移及锻接等。5.2自由锻4．自由锻的常见缺陷5.3模锻模锻是指利用模具使坯料变形而获得锻件的锻造方法。模锻与自由锻相比，具有生产率高，锻件尺寸精度高，表面粗糙度值小，节省金属材料和机加工工时，易于机械化，可成批大量生产。它的缺点是模具费用昂贵，需要能力较大的专用设备。

1．锤上模锻锤上模锻就是将模具固定在模锻锤上，使毛坯变形获得锻件的锻造方法。所使用的设备有蒸汽一空气模锻锤、无砧座锤、高速锤等，其中蒸汽一空气模锻锤应用最广泛。相关链接：模锻生产

模锻的种类

锤上模锻

锻模的种类

连杆的模锻过程

摩擦压力机上模锻5.3模锻

2．胎模锻胎模锻是介于自由锻与模锻之间的锻造方法。胎模锻一般先用自由锻制坯，再在胎膜中最后成形。与自由锻相比，胎模锻生产率和锻件尺寸精度高、表面粗糙度值小、节省金属材料、锻件成本低。与模锻相比，胎模制造简单，成本低，使用方便；但所需锻锤规格和操作者劳动强度大，生产率和锻件尺寸精度不如锤上模锻高。相关链接：胎模锻生产胎模锻常用的胎模齿轮坯的胎模锻过程自由锻、胎模锻和模锻的选用

自由锻、胎模锻和模锻的应用主要取决于生产批量、锻件尺寸、形状及生产条件。一般单件小批生产采用自由锻；中小批量、形状较复杂的锻件可采用胎模锻；成批大量生产、形状复杂的较小锻件，可采用模锻。5.4板料冲压使板料经分离或成形而得到制件的工艺统称为冲压。1．板料冲压的特点及应用冲压的特点是不需要对毛坯加热，是节约能源的加工方法；生产操作简单，生产率高，易实现自动化和机械化；可以制造形状复杂零件，废料较少；冲压件结构轻巧，强度、刚度和尺寸精度较高，质量稳定，互换性好。其缺点是冲压模具结构复杂，精度要求高，制造费用高。冲压只有在大批量生产条件下，才能充分显示优越性。相关链接：板料冲压生产2．冲压设备冲压设备主要有剪床、冲床、冲模、简单冲模、

连续冲模、复合冲模5.4板料冲压左图为单柱式冲床的外形及其传动简图。简单冲模在冲床一次行程中只完成一道工序见上图动画1。连续冲模在冲床一次行程中，按着一定顺序，在模具的不同位置上，同时完成数道冲压工序，见上图动画2。5.4板料冲压3.板料冲压的基本工序板料冲压的基本工序分为分离工序与成形工序。（1）分离工序分离工序是使坯料的一部分与另一部分相互分离的工序。如剪切、落料、冲孔等。1)剪切是指将材料沿不封闭轮廓分离的工序。2)冲裁是指利用冲模将板料以封闭的轮廓与坯料分离的一种冲压方法。落料和冲孔都属于冲裁工序。落料是被分离的部分为成品，而周边是废料；冲孔是被分离的部分为废料，而周边是成品。相关链接：落料与冲孔的区别5.4板料冲压板料的冲裁过程如图5-15所示。冲裁时，凸模和凹模的刃口必须锋利，并且二者之间有合理的间隙。当断面质量要求较高时，应选较小的间隙；反之应加大间隙，以提高冲模寿命。相关链接：落料与冲孔的变形过程5.4板料冲压（2）成形工序成形工序是指将板料的一部分相对于另一部分产生位移而不破裂的工序，如弯曲、拉深等。1)弯曲

是将板料、型材或管材在弯矩作用下弯成具有一定曲率和角度的成形方法。2)拉深是指变形区在拉、压应力作用下，使板料(或浅的空心坯)成形为空心件(或深的空心件)的加工方法。相关链接：拉深相关链接：弯曲此外，成形工序还包括翻边、胀形、缩口及扩口等工序。5.5锻压新技术、新工艺1.精密模锻精密模锻是提高锻件精度和表面质量的一种先进工艺。它可生产不便用机械加工方法制造的零件，如齿轮、叶片和航空零件等。相关链接：精密模锻2.高速锤锻造高速锤锻造是利用高压空气或氮气发射出来的高速，使滑块带着模具进行锻造或挤压的加工方法。高速锤锻造可挤压铝合金、钛合金、不锈钢、合金结构钢等材料叶片；精锻各种回转体零件，并能适用于一些高强度、低塑性、难变形金属的锻造。3.轧制金属坯料在旋转轧辊的压力作用下，产生连续塑性变形，获得要求的截面形状并改变其性能的方法，称为轧制。轧制零件常用的方法有辊锻、辗环和斜轧等。(1)辊锻(2)辗环(3)齿轮轧制(4)斜轧5.5锻压新技术、新工艺辊锻轧制1—轧辊；2—模块；3—零件；4—坯料。辗环轧制1—驱动辊；2—芯辊；3—坯料；4—导向辊；5—信号辊。热轧齿轮1—滚轧工具；2—齿坯；

3—感应加热器。螺旋斜轧(a)截面周期变化轧制；(b)轧制钢球。5.5锻压新技术、新工艺4.挤压

坯料在三向不均匀压应力作用下，从模具孔口或缝隙挤出，使横截面积减小，长度增加，成为所需制品的加工方法，称为挤压。5．拉拔坯料在牵引力作用下通过模孔拉出，产生塑性变形而得到截面缩小、长度增加的制品的加工方法，称为拉拔，如右图所示。拉拔模

1—模套；2—模具

6．超塑性成形所谓超塑性是指金属在特定的组织、温度条件和变形速度下变形时，塑性比常态提高几倍到几百倍，而变形抗力降低到常态的几分之一甚至几十分之一的异乎寻常的性质。超塑性成形的工艺特点是：金属在拉伸过程中，不产生缩颈现象；锻件晶粒组织均匀细小，整体力学性能均匀一致；金属填充模膛性能好，锻件尺寸精度高，可少用或不用切削加工，降低了金属材料的消耗。5.5锻压新技术、新工艺7.液态模锻液态模锻是将定量的熔化金属倒入凹模型腔内，在金属即将凝固或半凝固状态下，用冲头加压，使其凝固以得到所需形状锻件的加工方法，见右图。它是介于铸造和模锻之间的一种少无切削加工工艺。下图显示的零件是通过液态模锻得到的，锻件质量好、晶粒细小、组织致密、壁薄、表面光洁，目前主要用于有色金属的锻造。微机控制的自动化剪床

锻造新工艺、新设备的应用机械手控制锻压自动机

模锻自动生产线

冲压生产自动线相关链接：【金工拾贝】“国之重器”8万t模锻液压机在国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年