第12章 锻压.ppt

1、第12章锻压、冲压加工利用金属的塑性变形，改变原材料的尺寸和形状，改善其内部组织和力学性能，得到所需的原材料或零件的成形加工方法。 冲压加工方法：以生产原材料为主，以生产零件坯料为主，1 .轧制，使金属坯料通过一对旋转辊的空隙连续变形。 应用：生产钢板、无缝钢管及各种型钢。 轧制品的截面形状如图所示。 2 .从挤出、挤出模具的模孔挤出金属素材使其变形。 应用：生产低碳钢、有色金属及其合金型材、管件及零件。 挤压制品的截面形状如图所示。 3 .拉拔，从拉拔模的模孔拉拔金属素材变形。 4 .自由锻造，将金属材料放入上下砧之间受力变形。 应用：生产单件小批量力学性能高、形状简单的零件坯料，是大型锻件

2、的唯一制造方法。 5、模锻、将金属原材料放入模锻孔内受力变形。 应用：批量生产形状复杂的中小锻件。 6 .冲压杆，利用冲模，使杆分离或变形。 因为通常在室温下进行，所以也称为冷压。 应用：批量生产形状复杂的中小锻件。 薄板部件、设备、修正器部件、中空部件或汽车用罩部件。 冲压加工的特点：1 .力学性能好。 冲压加工后，晶粒变细，组织致密，力学性能提高。 2、省金属材料空白精度高，可减少机械加工。 3 .生产率高(自由锻炼除外)的缺点： 1 .成本高。 2 .无法得到形状复杂的产品。 总结如下： 1轧制、2挤出、3拉拔、4自由锻造、5型锻造、6板材冲压、冲压加工方法：12.1冲压加工理论基础、1

3、2.1.1金属的锻造性能12.1.2锻造比及流线组织12.1金属的锻造性有塑性和变形阻力。 塑性高，变形阻力小，锻炼性好。 影响金属锻性的因素主要有：1.材料的性质(化学成分、组织结构)2.变形条件(变形温度、变形速度、应力状态)。 1、材料性质的影响1 )化学成分的影响一般纯金属的锻性优于合金。 合金中合金元素的质量分数越高，化学成分越复杂，锻造性越差。 非合金钢中碳的质量分数越高，锻造性越差。 2 )组织结构的影响固溶体y； 碳化物、渗碳体y； 晶粒粗大铸片y。 1 )变形温度一般，随着温度的升高，塑性变高，变形阻力变小，锻造性得到改善。 t、300、2 .变形条件如果温度过高，则晶粒急剧

4、生长，金属塑性减少，锻造性能降低的现象称为“过热”。 加热温度接近熔点时，晶界被氧化或熔化，金属的塑性变形能力完全消失的现象称为“过烧”。 严格控制锻造温度范围。 锻造温度范围是指从初始锻造温度(加热时允许的最高温度)到最终锻造温度(停止锻造的温度)的温度间隔。 锻造温度范围的确定取决于合金相图。 碳钢的初锻温度设定为固相线AE以下150250度，终锻温度设定为约800度。 亚共析钢的终轧温度在双相区，但仍有足够的韧性，变形阻力也不大的过共析钢为了破碎沿晶界分布的二次渗碳体，必须在该温度下进行锻炼。变形速度、f、2 )变形速度的影响、变形速度是指每单位时间的变形程度。 c低于临界速度c，随着变

5、形速度的增加，变形阻力增加，塑性减少。 高于(在再结晶过程中不能消除加工硬化的)临界速度c，随着变形速度的增加，变形阻力减少，塑性提高。 (塑性变形的热效应加速了再结晶过程)高速锻造利用这一原理改变金属的锻性。 但是，正常锻压设备的速度不能大于c。 对于塑性差的材料和大型锻造品，为了防止锻造裂纹，容易采用小的变形速度。3 )应力状态的影响、变形方法不同，金属中的应力状态不同。 同样的变形方式，根据位置的不同，应力状态也可能不同。 三方受压时(减小金属内部的原子间距离，难以扩大缺陷)，金属的塑性最好，产生拉伸应力，塑性降低(扩大材料缺陷)。 从变形阻力分析来看，如果随着压缩应力使金属内部的摩擦增

6、大，变形阻力也增大而选择变形方法，则塑性好的材料中会出现拉伸应力，可以减少变形时的能量消耗，塑性差的材料尽可能在三方压迫下变形，但是变形阻力增大，需要增加加加工设备吨数、12.1.2锻造比和流线组织、1 .纤维组织锻造时，金属脆性杂质被破碎，沿金属主要伸长方向分布为破碎粒状或链状，塑性杂质随着金属变形在主要伸长方向分布为带状，热锻后的金属组织具有一定的方向性，通常称为锻造流线或纤维组织。 锻造比是锻造时变形程度的表示方法。 拔长： y锻=A0/A (A0、a分别表示拔长前后的金属原材料的横截面积)； 镦粗： y锻=H0/H (H0、h分别表示镦粗前后的金属原材料的高度)。 2、锻造比、纤维组织

7、的明显程度与锻造比有关。 锻造对锻件的质量和力学性能有很大影响。 无论如何，增加锻造比对改善组织和性能是有利的，但太大无益。 Y=25时，流线组织明显，沿流线方向的性能提高，但垂直方向的性能降低，应该合理选择。 修订制造零件时，请充分发挥纵向性能高的优点，限制横向性能差的缺点。 设定修正原则：使零件工作时受到的最大正应力方向与纤维方向一致，使最大剪应力方向与其垂直，使纤维方向尽量沿零件轮廓分布。 钩纤维的正确分布，a )纤维被切断的b )纤维完全分布，曲轴纤维分布，用不同的加工方法形成齿轮毛坯的纤维组织，d )纤维组织的分布合理，齿轮寿命高。 c )优选b )齿根处的正应力与纤维方向重合，但垂

8、直方向差。 a )受力时齿根上产生的正应力与纤维方向垂直，性能最差。 综上所述，金属的锻造性不仅取决于金属的本质，还取决于变形的工艺条件。 因此，在进行冲压加工时，必须创造最有利的变形条件，充分发挥金属塑性，降低变形阻力，将能量消耗控制在最小限度，以最经济的方式达到加工目的。 12.1.3金属的塑性变形规律、2 .体积不变规律、1 .最小电阻规律认为，由于塑性变形时的金属密度变化小，因此变形前后的体积相等。 物体在变形中其质点有可能向不同方向移动时，物体的各质点向阻力最小的方向移动。 通常，金属内的某质点的流动阻力最小的方向是通过该质点朝向金属变形部分的周边的法线方向。 圆形截面金属向所有方向

9、的流动最均匀，镦粗时总是先将原材料锻造成圆柱体再锻造。12.2常用锻造方法、12.2.1自由锻造12.2.2模锻、12.2.1自由锻造、自由锻造是利用锻压设备上、下砧铁和几个简单通用的工具，使原材料在压力下塑性变形，得到锻件的方法。 自由锻炼分为手动自由锻炼和机械自由锻炼。 手动锻造使用手动工具，常用的工具有砧、锤、锤、冲头、平锤、锤、锤等。 机械锻造是用气锤、蒸汽气锤或冲压机等设备锻造原材料。 气锤由电动机直接驱动，锤的能量小，只能锻造100Kg以下的小型锻造品。 蒸汽-气锤由空气或压缩空气驱动，实现锤头的连续打击动作，可锻造大型中型锻件。 压力缸通过高压水推进柱塞运动，变形速度慢，用于单件

10、小批量生产的碳钢、合金钢等大型锻件。 1、自由锻造的技术特点和应用、设备简单、通用性好、成本低、技术灵活。 锻件的范围：百克级-百吨级，特别是对于大型锻件，自由锻造是唯一的锻造方法。只适用于精度低、生产率低、锻造简单形状的锻件，2 .自由锻造的工序、自由锻造的基本工序是在锻造过程中直接改变坯料形状和尺寸的工序。 主要包括镦粗、拔模长度、弯曲、冲孔、扭转、偏移等，其中最常用的是镦粗、拔模长度和冲孔。 自由锻造工序：基本工序、辅助工序及修整工序。 1 )通过镦锻使原材料的高度减少，使截面积增大的工序可以分为完全镦锻、局部镦锻、粗锻等。 镦粗是自由锻造的最基本工序，常用于锻造齿轮坯料、法兰、圆盘等高

11、度小、截面积大的锻件。 2 )拉出减少布料截面积增加长度的工序。 拔长主要用于杆类和长筒类锻件的成形。 (3)冲孔是在锻造品上锻造贯通孔或贯通孔的锻造工序。 芯轴扩孔，(4)弯曲。 使原材料轴线产生一定曲率的工序。 扭曲。 使材料的一部分相对于另外一部分绕其轴线旋转一定角度的工序。 (6)错位。 使材料的一部分相对于其他的一部分平移的工序。 剪辑。 分割原材料或去除锻造品质量的工序。 2 )进行辅助工序基本工序之前的预变形工序。 例如，夹紧口、倒角、肩推等。 3 )精加工工序修整锻造品的最终形状和尺寸，消除表面凹凸，达到锻造品要求的工序。 主要有修整、对准、平坦的端面等。 3典型的锻件自由锻造

12、技术示例，45、目录、46、目录，主要是锻件的形状和工序特点，锻造工序的选择，轴、杆类零件：镦锻、冲压长度，盘类零件：镦锻、冲压，中空类零件(1)避免斜面和锥面，(2)避免曲面的交叉，(3)肋和凸起原材料在冲模内整体锻造成形，所需变形力大。 1 )生产效率高。 2 )模锻件尺寸精度高，加工质量小。 3 )能够锻造形状比较复杂的锻件。 4 )成本高，生产准备周期长。 5 )适合大量生产的中小型锻造品。 典型的模锻件，1、模锻和自由锻的特点和应用，根据所使用的设备，模锻可分为锤上模锻、冲压机上模锻、模锻等。 1 .锤上模锻造的工作原理与自由锻造相似，不同之处在于上模固定在锤上。 冲模由上冲模和下冲

13、模组成，分别安装在锤头和冲模底座上，作业时上冲模与锤头一起上下移动。 当上模向下卡合时，对模孔内的原材料施加冲击，充满整个模孔，得到必要的锻造品。 1 )形成模具结构、模具、模孔、毛刺槽、桥部、箱部、锻件的基本形状和尺寸的型腔。 收容多馀的金属。 增加金属流动的阻力，促使金属充满模具的孔。 具有、一个孔的芯片称为单模芯片，具有两个以上孔的芯片称为多模芯片、芯片、芯片、芯片、精加工芯片、预加工芯片、拔长芯片、辊孔、弯曲，有毛刺槽，贯通孔锻件为爸爸在设定、修正芯片、多芯片时，最终芯片的变形力最大，位于芯片的中心，芯片分布在其两侧，变形最小的芯片位于边缘，减小偏心负荷。 弯曲连杆模锻过程，3 )模锻

14、件图的制定，(1)分离面的选择，分离面选择为锻件的最大截面，分离面的选择，必须使模孔浅对称，分离面的选择，必须使施加在锻件上的块最少，分离面平坦以零件图为基础，考虑模具块、加工模具量、锻造公差、分离面位置、模具锻造斜度和圆角半径等要素而描绘的，不易发现偏差，模具孔深度最大的内孔模具块最多，锻造品不能取出的外壁斜度： 57 0、内壁斜度： 712 0、(4)修正模锻圆采用了避免深孔、多孔质结构设定修订的锻焊组合技术。 (6)模锻件具有结构加工性、合理的分离面，易于从模锻中取出锻件，要求零件外形简单、对称、平坦，考虑到避免薄壁、高筋、突起等结构的梯度和圆度，模锻件的设定修正原则、模锻件的形状比自由

15、锻件复杂、复杂金属容易充满金属模孔，为了能够从模孔中顺利取出，需要进行设定修正。 锤上模锻是目前我国应用最广泛的模锻方法。 但是，作业时的振动和噪音大，生产率不高，在大量生产中有置换压力机的模锻的倾向。 3、曲柄冲压机模锻，(1)无振动，噪音小(2)生产率高，一冲程即可完成一步变形。 (3)模具制造简单，易于更换。 (4)锻件精度高。 主要缺点： (1)结构复杂，成本高。 (2)金属一次性成形在金属模孔上，水垢难以去除，(3)不要长时间拔出或卷起。1电动机2、3皮带轮4传动轴5、6齿轮7离合器8曲柄9连杆10滑块11工作台12顶出销13楔铁14顶出机构15制动器16凸轮、4、摩擦压力机的模锻、

16、(1)压力机的滑动行程未固定(3)简化模具的设定和制造。 (4)由于生产率低，滑块的运动速度低，所以特别适用于低塑性合金钢和铜合金等有色金属的锻造等。 摩擦压力机模锻适用于中小型锻件的小批量或中批量生产，如铆钉、螺纹阀、齿轮、三通阀等，1螺纹2螺母3飞轮4摩擦盘5电机6带7滑块8导轨9机台，12.3板材压力机，板材压力机在压力机上用模具因为棒压通常在室温下进行，所以也称为冷压。 冲压使用的材料必须具有良好的塑性，常用的有低碳钢、高塑性合金钢、铝和铝合金、铜和铜合金等金属材料的皮革、塑料、橡胶等非金属材料。 冷压机：t 8毫米，拖拉机： 400多台。 收割机： 1000多台。12.3.1板料冲压的特点和应用，1 )能冲压形状复杂的零件，废弃物少。 2 )产品具有足够高的精度和低的表面粗糙度，交换性能好。 3 )生产效率高，操作简单，工艺便于机械化和自动化。 4 )冲压模具结构复杂，加工精度要求高，制造成本大，因此板料冲压适用于大批量生产。 巴压机广泛应用于汽车、拖拉机、家电产品、订货器、飞机、导弹、武器及日用品的生产。 压床常用的设备有剪床和冲床等。 剪床的作用是将横杆切成一定宽度的横杆，为以后的冲压做准备。 1、床切割：2 .冲压：下料设备、1 )斜刃切割、2 )平刃切割、冲压设备、1 )开放式冲压、2 )封闭式冲压、杆式冲压的基本工序、12.3.2冲压：