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材料成型技术第三章锻压

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【材料成型工艺--锻压】2-5排样

【材料成型工艺--锻压】2-5排样


三、搭边值与条料宽度的确定 （一）搭边值的确定
搭边： 排样时制件之间以及制件与条料侧边之间留下的工艺废料 。
搭边的作用：
补偿定位误差，确保冲出合格零件； 增加条料刚度，方便条料送进；
搭边值过大，材料利用率低。搭边值小，材料的利用率高，但过小，冲 裁时容易拉断造成送料困难，使工件产生毛刺，有时还会拉入凸、凹模间隙 中，损坏模具刃口，降低模具寿命。
当条料的送进步距用侧刃定位时，条料宽度必须增加侧刃切去的
部分。
动画
条料宽度：
导料板间距离：
图 3-16 有侧刃的冲裁
Lmax—条料宽度方向冲裁件的最大尺寸； a—侧搭边值；n—侧刃数； b1—侧刃冲切的料边宽度，b1 =1.5～ 2.5mm; Z—冲切前的条料宽度与导料板间的间隙； y—冲切后的条料宽度与导料板间的间隙，y=0.1～ 0.2mm。
搭边值一般由经验确定，见表。
（二）条料宽度的确定
在排样方案和搭边值确定之后，就可以确定条料的宽度和导料板之间的 距离。
料带的宽度为制件的最大宽度与两侧搭边值之和。为保证送料顺利，不 因料带过宽而发生卡死现象，料带的下料公差规定为负偏差。料带在模具上 送进时，一般都有导料装置，有时还要有侧压装置。
最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能 在冲裁时顺利地在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。
作业
图 3-18 排样方案
在利Dyn用afoCrAm中E，软给件出一进种行借用毛计坯算机展来开计算及毛坯排尺样寸的反向计算的方法。
零件形状不同材料利用情况的对比
a)
b)
c)
d)
最小搭边值的经验数表之一，供设计时参考。 表 2.5.2搭边a和a1数值(低碳钢)
材料成型技术 -- 第三章锻压 3.3

材料成型技术 -- 第三章锻压 3.3


A
U
T
S
例1:
加工余量和公差：只在锻后需机加工之处添加。 加工余量和公差：只在锻后需机加工之处添加。 ★余块（为简化形状而增加的料块）:窄槽、齿形、小 为简化形状而增加的料块） 窄槽、齿形、
★
孔（孔径小于25mm）、深孔（深度大于3倍直径）、 孔径小于25mm） 深孔（深度大于3倍直径） 25mm 横向孔以及其它妨碍出模的凹部均不锻出。 横向孔以及其它妨碍出模的凹部均不锻出。
A
U
T
S
3.计算毛坯重量 3.计算毛坯重量
m0=（md+mc+mq）（1+δ） ）（1+δ 1+δ） 毛坯重量（kg） 式中 m0 —— 毛坯重量（kg） ——锻件重量 kg） 锻件重量（ md ——锻件重量（kg） 冲孔芯料重量（kg） mc —— 冲孔芯料重量（kg） 切除料头重量（kg） mq —— 切除料头重量（kg） 烧损率，燃料加热一般取2 ~3％， δ—— 烧损率，燃料加热一般取2％~3％， 电加热取0.5%~1% 电加热取0.5%~1%。 0.5%~1%。
0
根据算出的坯料重量可算出坯料的体积， 根据算出的坯料重量可算出坯料的体积， 坯料的尺寸则取决于第一工序的性质。 坯料的尺寸则取决于第一工序的性质。 若是镦粗，则坯料的高径比不应超过2.5（ 若是镦粗，则坯料的高径比不应超过2.5（以 镦粗 2.5 免镦弯） 大于1.25 使下料方便）； 1.25（ 免镦弯），但要大于1.25（使下料方便）； 若是拔长，则按锻件的最大截面（最小变形） 若是拔长，则按锻件的最大截面（最小变形） 拔长 处满足锻造比要求来选择坯料尺寸。 处满足锻造比要求来选择坯料尺寸。 最后所确定的坯料直径或边长应为标准值(市 最后所确定的坯料直径或边长应为标准值( 场可买到），再按体积计算坯料的长度， ），再按体积计算坯料的长度 场可买到），再按体积计算坯料的长度，即： L0＝V0/F0 ＝ 4 V0/πD02 采用钢锭为坯料的大型锻件， 采用钢锭为坯料的大型锻件，则根据算出的 坯料重量选取标准钢锭。 坯料重量选取标准钢锭。
【材料成型工艺--锻压】一、塑性成形理论基础(2014)

【材料成型工艺--锻压】一、塑性成形理论基础(2014)


1.2 塑性变形后金属的组织和性能
1.冷变形及其影响 1）冷变形对金属性能的影响
① 冷变形强化/加工硬化（work hardening） 金属在塑性变形中随着变形程度的增加，强度、硬度升
高而塑性、韧性下降的现象称为加工硬化。
有利：很多热处理不能强化的金属 材料的主要强化方法
不利：进一步的塑性变形带来困难。
变形10% 100× 纤维组织
变形40% 100×
变形80% 100×
工业纯铁不同变形度的显微组织
具有纤维组织的金属，各个方向上的力学性能不相同。顺纤维 方向的力学性能比横纤维方向的好。
分析： 采用棒料直接经切削加工制造螺钉 采用同样棒料经局部镦粗方法制造螺钉
纤维组织的利用原则
➢ 力求流线沿工件外形轮廓连续分布而
材料塑性成形工艺
塑性成形 (Plasticity Forming) 是利用金
属材料所具有的塑性变形能力，在外力的作用下 使金属材料产生预期的塑性变形，从而获得具有 一定形状、尺寸和力学性能的零件或毛坯的加工
方法。工程上常称为压力加工。
金属塑性成形中作用在金属坯料上的外力主要有两种： 冲击力和压力。锤类设备产生冲击力使金属变形，轧机和 压力机对金属坯料施加静压力使金属变形。
1.单晶体的塑性变形 室温下，单晶体金属塑性变形是晶粒内变形的结果，主
要是通过滑移和孪生进行的。 1）滑移 晶体的一部分相对另一部分沿一定的晶面发生相对滑动。
晶体在切应力作用下的变形过程
4
2）孪晶
晶体的一部分相对一部 分沿一定的晶面发生相 对转动。
单晶体在切应力作用下的孪生变形过程
2. 多晶体的塑性变形
二、 冲压成形工艺 2.1 概述 2.2 冲裁 2.3 弯曲 2.4 拉深 三、 锻造成形工艺 3.1 自由锻 3.2 模锻
金工实习-锻压

金工实习-锻压


3、列出镦粗是产生的不正确打法，并简述对产生的缺陷进行校正的方法。
答：镦粗易产生弯曲、镦歪、双鼓或折叠、内部裂纹等缺陷。
应注意：1、坯料的原始高度H与D（边长）之比（高径比）应在2.5～3的范围之内，过大会产生弯曲，过小会产生双折或折叠。
2、坯料两端面应平整并与轴线垂直，以防镦歪。
3、坯料表面要光洁，不得有裂纹或凹坑，以免产生裂纹或夹层。
（3）、T10A优质碳素工具钢，硬度高，适用于做工具，770～1150℃，红→深黄→淡黄。
5、手工锻打时应掌握那些要领？应注意哪些安全？
答：1、锤工：做到“稳、准、狠”；
2、钳工：对工件要夹牢、放平；
3、加热在允许的范围内可以高一点。
6、记录你所用工具的名称，并分析其作用。
各类钳子：夹持工件
4、要有足够的打击力而不至于产生双鼓或折叠。
4、说明机锻羊角榔头各分解工序所产生的工具和主要操作要领。
答：1、拔长、镦粗：用方块钳，严格控制好拔长和镦粗比，90°翻转；
2、冲孔（冲子）：冲子要垂直于工件；
3、压肩（压块）。
5、何为胎模锻造？胎模锻造与自由锻造比较有何特点？
答：胎模锻：用简单的模具在自由锻造设备上来生产锻件的工艺；
第三章 锻压
一、锻压概况
（一）、目的和要求
1、了解锻造实习的意义、内容、安排、要求和安全技术。
2、了解锻造生产的种类、生产工艺过程、特点和应用，熟悉锻造场地。
3、了解加热的目的和方法、加热设备、操作方法、碳钢的锻造温度范围，以及锻件的冷却方法。
答：将金属加热后固定在专用设备的模具的型腔内，在冲击力或静压力作用下迫使金属在型腔内整体变形，从而获得工件的方法。
材料成型技术-第三章锻压

材料成型技术-第三章锻压


自动化生产
自动化锻压设备的应用，实现生 产线的智能化和高效化。
环保锻造
注重环境保护，推动绿色、可持 续发展的锻压数选择
根据锻造材料、形状和尺寸等要求，选择适当的锻 造温度、锻造速度和锻造力量。
工艺参数优化
通过工艺参数的优化，提高锻件的质量和产量，降 低成本和能源消耗。
锻压工艺的发展与前景
技术创新
不断引入新材料、新工艺和新设 备，提高锻压工艺的效率、精度 和灵活性。
原理
锻压利用力量，让金属原料在受压和冲击的作用下 发生塑性变形，从而改变其形状和结构。
锻压的基本过程和设备
1
加热与预变形准备
将金属原料加热至适当温度，并进行预变形，为后续锻压过程做好准备。
2
锻造操作
通过锻压设备施加力量，使金属原料发生塑性变形，达到所需形状。
3
冷却与处理
对锻造后的金属进行冷却和处理，以提高锻件的性能和质量。
锻件在汽车制造中广泛应用，如发动机传动轴、悬挂系统和转向零件等。
3 能源行业
用于制造发电设备、石油钻机和核能设备等。
锻件质量控制与检测技术
1
质量控制
通过严格的质量控制体系和工艺流程，
检测技术
2
确保锻件的尺寸精度、力学性能和工艺 性能。
采用非破坏性检测和破坏性检测技术，
如超声波检测、渗透检测和金相检测等，
锻压的分类和特点
分类
按照荷载形式可分为自由锻造、模锻和精锻； 按照锻件形状可分为平面锻压、轴对称锻压和 非轴对称锻压。
特点
锻压具有高强度、高精度、高质量的特点，可 制造出各种复杂形状和大尺寸的金属零件。
锻压在工业生产中的应用
1 航空航天业
材料成形基础第三章第二节锻造技术

材料成形基础第三章第二节锻造技术

第二节 锻造技术
一、金属塑性变形的流动规律
固态金属的塑变是靠质点流动实现的。
流动时质点流向阻力最小的方向，流动中金属的体积不产生变化。
1．最小阻力定律
金属塑性变形时，内部质点流动到最近周边时变形功最小，最易于发生。
坯料两端面分别受到上下铁砧的摩擦阻力，形成难变形锥区；中间部位受到的摩擦阻力较小---坯料各部位的塑变不均。
自由锻的锻件图包括锻件的各部尺寸、机械加工余量、简化锻件的敷料、锻件的公差等内容。
敷料又称余块，是为了简化锻件的形状而添加的金属
部分。
（2）确定锻造工序
锻件形状不同，锻造工序也不相同。
盘类件一般需要以镦粗为主的锻造工序，轴类件需要以拔长为主的锻造工序。
（3）坯料尺寸的计算
根据锻件塑性变形前后的体积不变定律，按照锻件图中锻件的形状和尺寸，可以确定坯料质量的大小。
多数中小模锻件的公差在0.3～3mm范围。
模锻件较大时，取大值。
（3）模锻斜度和模锻圆角
为了易于出模，锻件垂直于分模面的侧面应有一定的斜度---模锻斜度。
为了利于金属在模膛内流动，减少锻模的磨损，须把锻件转角处均设计为圆角。
（4）模锻件图的绘制
在零件图的基础上绘制。包括锻件分模面的选取、机械加工余量、敷料、模锻斜度和圆角、锻件公差、冲孔连皮等。
模锻的生产效率、允许锻件的复杂程度、尺寸精度、表面质量均高于自由锻。
1．模锻方法
模型锻造分为锤上模锻、压力机上模锻等。锤上模锻打击速度快，应用较多。压力机上模锻时，变形缓慢，适于塑性较差的锻件。
模膛按功能不同，分为制坯和模锻模膛：
制坯模膛 为了使金属易于充满模膛，对形状复杂的锻件，预先将坯料在制坯模膛内制坯，使坯料逐步接近锻件的形状。
材料成型技术第三章锻讲义压32

材料成型技术第三章锻讲义压32


安徽工程科技学院机械系
2.冲压基本工序
⑴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 （冲孔、落料等）
板坯
裁 沿非封闭轮廓分离
（切断、切口、剖切等）
AUTS
凸模
凹 模
安徽工程科技学院机械系
1）冲裁变形过程 ◆三个阶段：弹性变形→塑性变形→剪裂分离 ◆冲后断面特征：
镦粗
制坯模膛（体积分配）
拔长 滚挤★
弯曲 …
模锻模膛（锻件成形） 预锻→初步成形
终锻→最终成形
切断模膛（锻件与坯料切离）
设飞边槽★ 放收缩率
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。
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。
（3）模锻方法
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。
●
模膛 种类
锤锻模具由带有燕尾的上模、 下模组成。下模固定在模座上， 上模固定在锤头上，并随锤头作 上下往复锤击运动使锻坯在模膛 中成形。
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。
制 ①拔长
坯 ②滚挤
锻 模
工
步 ③弯曲
模 ④预锻
锻
切
工 步
机械制造-锻压成形

机械制造-锻压成形


目录
51
3.3.2 冲压设备
冲压常用的设备有剪床和冲床等。剪床的作用是把板料切成一 定宽度的条料，为后续的冲压备料。冲床的作用是完成冲压的各道 工序，生产出合格的产品。
剪床
动画：剪床工作原理
目录
52
4. 其他成形工序简介
1）翻边 所谓翻边就是将零件的孔边缘或外边缘在模具作用下，翻成竖 立边缘的一种冲压工艺方法。
目录
44
4） 弯曲 将毛坯弯成所需形状的工序， 在进行弯曲变形前，先要将毛坯 锻成所需形状，使体积合理分配。 便于获得合格产品。
5） 扭转 将毛坯一部分相对于另一 部分绕其轴线旋转一定角度的 工序。
教学视频：弯曲
教学视频：扭转
目录
45
2)典型锻件的自由锻工艺示例
表3-2 自由锻工艺
锻 件 名 称 齿 轮 坯 锻 工 艺 类 别 自 由 件 锻 图 锻 造 温 度 范 围 1200～800℃ 设 备 材 45钢 料 图 料 加 热 火 次 1 65 Kg空气锤 坯
目录
39
3.1 金属的塑性变形及锻造性能
3.1.1 金属的塑性变形
1. 塑性变形 金属在外力作用下，内部产生应力 和应变。当应力小于屈服强度时，内部 只发生弹性应变；当应力超过屈服强度 时，迫使组成金属的晶粒内部产生滑移 或孪晶，同时晶粒间也产生滑移和转动， 因而形成了宏观的塑性变形。 1）弹性变形及破断 当金属受外力作用时，外力可分为 正应力和切应力，正应力使金属产生弹 性变形或破断。
目录
41
动画：几种常用锻压方法的应力状态
目录
42
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，进行压力加工时，要 力求创造最有利的变形条件, 充分发挥金属的塑性，降低 变形抗力，使能量消耗最少, 用最经济的方法达到加工的 目的。
《锻压成型》PPT课件

《锻压成型》PPT课件

不同方法制造的曲轴的纤维组织分布
§3.2 自由锻造
自由锻造 自由锻是使坯料在外力作用下，部分金属塑性 变形受限制，其余金属可自由流动而获得所需几何形状、尺寸及内部质量的锻件的一种工艺方法。
自由锻的生产特点 ＊所用设备及工具简单。 ＊工艺适应性强，特别适合生产单件或大型锻件。对于大型锻件，
自由锻是唯一的方法。 ＊加工余量大，锻件的精度和表面粗糙度较差，且工件质量不稳定。 ＊金属的损耗大，劳动强度大，生产率较低。
金属在加热时，其组织和性能的变化分为 三个阶段：
当加热温度不高时，原子扩散能力不强，只能通过晶体错位消除晶格扭曲，产生塑性变形。
这种现象称为回复。此时的变形称为冷变形。
冷变形使加工硬化现象得到部分消除。 ＊冷变形时因存在加工硬化，因此，变形程度不宜过大，以免工件开裂。 ＊回复温度：T回 =( 0.25～0.3 )T熔 ( K )
金属塑性变形过程有两个阶段
弹性变形阶段：金属在某一程度的外力作用下，其内部产生应力，使原子离开原来的平衡位置，原子间的相 互距离发生改变使得金属变形。外力停止作用后，应力消失，变形也随之消失。
塑性变形阶段：当外力增大到使金属内部产生的应力超过该金属的屈服点，使其内部原子排列的相对位置发 生不可逆转的变化而导致金属变形。外力停止作用后，变形也不消失。
加热到较高温度时，原子继续获得热能，扩散能力加强，并以冷变形时破碎的某些晶体（碎晶）或杂质为新的结晶 核心，原子在金属内部重新排序，形成新的晶粒。这种现象称为再结晶。再结晶消除了全部加工硬化现象。此时的 变形称为温变形。
＊温变形时，变形抗力比冷变形小得多，塑性好得多，而工件表面氧化现象没有热变形严重，因此，工件表面质量比 热变形时好。
2.变形速度（指单位时间内的变形量）
材料成形基础锻压部分 课后重点

材料成形基础锻压部分 课后重点

1基本工序 ，也是自由锻造过程中主要变形工序，如镦粗、拔长、冲孔、芯轴扩孔、芯轴拔长、弯曲﹑切割﹑错移﹑扭转、锻接等。
2)辅助工序 。如钢锭倒棱、预压夹钳把、阶梯轴分段压痕等
。
3)修整工序 如镦粗后的鼓形滚圆和截面滚圆、端面平整、拔长后校正和弯曲校直等
7如何衡量材料的可锻性？主要受哪些因素影响？金属的可锻性是衡量材料在经受压力加工时获得优质零件难易程度的一个工艺性能。金属的化学成分.变形温度。变形速度 应力状态
8、简述冷塑性变形和热塑性变形对金属组织和性能的影响。冷塑性变形;金属在常温下经过塑性变形后，其内部组织将发生变形，晶粒沿最大变形的方向伸长，晶粒与晶格均发生扭曲并产生内应力，晶粒间产生碎晶。金属的力学性能随其内部组织的改变而发生明显变化。变形程度增大时，金属的强度及硬度升高，而塑性和韧性下降.热塑性变形1）锻造可消除铸态组织粗大的树枝晶并获得均匀细化等轴晶..）2锻造还可破碎并改善碳化物及非金属夹杂物在钢中的分布 3锻造可锻合内部缺陷
23、 什么是模具闭合高度、压力机闭合高度与压力机装模高度。用公式表示三者的关系。压力机的闭合高度是指滑块在下死点时，滑块底面到工作台上平面(即垫板下平面)之间的距离。压力机的装模高度指压力机的闭合高度去掉垫板厚度后的高度。没有垫板的压力机，其装模高度就等于压力机的闭合高度。
沿一定方向进行相对移动，原子移动的距离与原子离开孪晶面的距离成正比。
4、多晶体金属经塑性变形后，除和单晶体一样在每颗晶粒内出现滑移带和孪晶组织外，还可能产生哪些组织改变，并简要介绍之。纤维组织 多晶体经变形后，各晶粒沿变形方向伸长，当变形程度很大时，多晶体晶粒显著地沿同一方向拉长。
12、 钢锭的浇注方法有哪些？1)上注法：
2)下注法：3)真空浇注法：
材料成形技术基础第3章

材料成形技术基础第3章

位错是晶体中的线缺陷，实际晶体结构的滑移 就是通过位错运动来实现的。滑移的结果使大量 原子逐步地从一个稳定位置移到另一个稳定位置， 产生宏观的塑性变形。
材料成形技术基础
一般地，滑 移总是沿着 原子密度最 大的晶面和 晶向发生。
(2) 孪生
在剪应力作用下，晶 体的一部分沿着一定的 晶面(称为孪生面)和一 定的晶向(称‍为孪生方向) 发生均匀切变。孪生变 形后，晶体的变形部分 与未变形部分构成了镜 面对称关系。
又从每个晶粒的应变分布来看，细晶粒晶界的影 响区域相对较大，使得晶粒心部的应变和晶界处 的应变差异减少，由于细晶粒金属的变形不均匀 性较小，由此引起的应力集中必然也较小，内应 力分布较均匀，因而金属断裂前可承受的塑性变 形量较大。
材料成形技术基础
三、冷塑性变形对金属组织和性能的影响‍ 除了在晶粒内部出现滑移带和孪生带等组织特征外，
材料成形技术基础
在冷态变形条件下，多晶体的塑性变形主要是晶 内变形，晶间变形只起次要作用，而且需要有其它变 形机制相协调。
这是由于晶界强度高于晶内，各晶粒相互接触形 成犬牙交错状态，造成对晶界滑移的机械阻碍作用。 如果发生晶界变形，容易引起晶界结构的破坏和产生 裂纹，因此晶间变形量只能是很小的。
材料成形技术基础
材料成形技术基础
材料成形技术基础
2．晶间变形
晶间变形的主要方式是晶粒之间相互滑动和转动。 ‍ 多晶体受力变形时，沿晶界处可能产生剪切应力，当 此剪切应力足以克服晶粒彼此间相对滑动的阻力时，便发 生相对滑动；另外，由于各晶粒所处位向不同，其变形情 况及难易程度亦不同，这样，在相邻晶粒间必然引起力的 相互作用而可能产生一对力偶，造成晶粒间的相互转动。
材料成形技术基础
塑性变形的特点

[工学]工程材料与成型工艺课件锻压


拔长：Y锻=S0/S（S0、S分别表示拔长前后金 属坯料的横截面积）； 镦粗：Y镦=H0/H（H0、H分别表示镦粗前后 金属坯料的高度）。 碳素结构钢的锻造比在2～3范围选取，合金结 构钢的锻造比在3～4范围选取，高合金工具钢 （例如高速钢）组织中有大块碳化物，需要较 大锻造比（Y锻=5～12），采用交叉锻，才能使 钢中的碳化物分散细化。
2.自由锻设备 （1）空气锤 利用压缩空气推动锻锤进行工作。以落下部分质 量来表示锻造能力；常用吨位为65—750千克， 用于锻造小型锻件。
（2）蒸汽—空气锤 利用一定蒸汽或压缩空气推动锻锤进行工作。常 用吨位为1—5吨，用于锻造中型锻件，是模锻的 主要设备。
（3）液压机 利用高压水为动力进行工作。靠静压力工作。常 用吨位为5~150吨，用于锻造大型锻件，是大型锻 件的唯一设备。
第九章
压力加工
定义：利用金属的塑性，使其改变形状、尺寸和 改善性能、获得型材、棒材、板材、线材或锻压 件的加工方法。 主要方法有： 锻造；冲压；轧制；拉拔；挤压 锻压与其它加工方法相比，具有以下特点: 1）能改善金属组织，提高力学性能。 这是因为 材料通过压力加工后可压合坯料疏松，提高金属 致密度；能使金属坯料中的晶粒细化并使其均匀 分布；能形成合理的锻造流线。
第一节 金属的塑性变形
金属在外力作用下将产生变形 , 其变形过程包括弹 性变形和塑性变形两个阶段。 【弹性变形】是指除去外力后，物体完全恢复原 状的变形。 【塑性变形】是指作用在物体上的外力取消后， 物体的变形不完全恢复而产生的永久变形。塑性 变形不仅能用于成形加工，还会对金属的组织和 性能产生很大影响。
一、基本工序及设备
1.基本工序 自由锻的基本变形工序有：镦粗、拔长、冲孔、 弯曲、切割、锻接、扭转、错移等。生产中最常 见的是镦粗、拔长、冲孔。 （1） 镦粗。是指使毛坯高度减小，横截面积增大 的锻造工序。这种工序主要用于锻造齿轮坯、圆 饼类锻件。 （2）拔长。使毛坯横截面积减少，长度增加的锻 造工序。常用于锻造轴类和杆类等零件。 （３）冲孔。利用冲头在工件上冲出通孔或盲孔 的操作过程。常用于锻造齿轮、套筒和圆环等空 心锻件 。

材料成型技术_--_第三章锻压_3.2

按轧锟轴线与轧制线间以及轧锟转向的关系不 同轧制可分为纵轧、斜轧和横轧三种。
1.纵轧 即轧锟轴线相平行，旋转方向相反，轧件作直
线运动的轧制。
锟锻也属纵轧类型，是用一对相向旋转的扇 形模具使坯料产生塑性变形，从而获得所需 锻件或锻坯的锻造工艺。
⑵斜轧 即轧锟相互倾斜配置，以相同方向旋转，轧
件在轧锟的作用下反向旋转，同时还作轴 向运动，即螺旋运动的轧制方法。 常用的斜轧方法有 孔型斜轧和仿型斜轧两种。
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。
制 ①拔长
坯 ②滚挤
锻 模
工
步 ③弯曲
模 ④预锻
锻切ຫໍສະໝຸດ 工 步⑤终锻边
切
断 ⑥切边
模
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；
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。
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。

华北电力大学《材料成型技术》锻压工艺知识点总结

板料冲压所用原材料特点：特别是制造中空杯状和钩环状等成品时，必须具有足够的塑性。

常用金属材料——低碳钢、铜合金、铝合金、镁合金及塑性高的合金钢等。

常用设备——剪床、冲床板料冲压的基本工序按变形性质可分为分离工序和成形工序两大类。

分离工序：切边，冲孔，落料成形工序：弯曲，拉伸，翻边，胀形冲裁变形过程的三个阶段（1）弹性变形阶段（2）塑性变形阶段（3）断裂分离阶段冲裁件的断面有三个特征区，即圆角带、光亮带和断裂带冲裁件分离面质量的影响因素：冲裁件的断面情况、凸凹模间隙、刃口锋利程度、模具结构、材料性能、板料厚度冲裁间隙不仅对冲裁件的质量起决定性的作用，而且直接影响模具的使用寿命。

间隙过小：冲裁力、卸料力、推件力↑，凹凸模磨损加剧→模具寿命↓间隙过大：厚大的拉长毛刺，冲裁的翘曲现象严重，而寿命↑，对于批量较大而公差又无特殊要求的冲裁件——采用“大间隙”冲裁，提高模具寿命。

较小的间隙有利于提高冲裁件的质量。

较大的间隙则有利于提高模具的寿命。

间隙合理模具有足够长的寿命，零件的尺寸几乎与模具一致。

为了保证零件的尺寸要求，并提高模具的使用寿命：●落料时，凹模刃口的公称尺寸应取工件尺寸最小尺寸；●冲孔时，凸模刃口的公称尺寸应取工件尺寸最大尺寸。

冲裁时材料对模具的最大抗力称为冲裁力。

成形工艺：拉深变形过程及特点：其凸模和凹模有一定的圆角，其间隙一般稍大于板料厚度拉深后，筒形件壁部的厚度与硬度都会发生变化。

筒壁愈靠上，切向压缩愈大，壁部愈厚，变形量愈大，加工硬化现象严重，硬度愈高。

筒壁的底部靠近圆角处，几乎没有切向压缩，变形程度小，加工硬化现象小，材料的屈服点低，壁厚变薄。

拉伸件最危险部位——直壁与底部过渡圆角处；拉深件直径d与坯料直径D的比值称为拉深系数，用m表示，即m = d/D。

拉深系数不小于0.5～0.8。

合理设计拉深凸凹模的圆角半径凸凹模的圆角半径为r，板料材质为钢，厚度为δ，则：R凹=10 δ，R凸=（0.6~1）R凹合理设计凸凹模的间隙一般取凸凹模的间隙为：z=(1.1~1.2) δ，比冲裁模间隙大确定冲压工序的原则(1) 对于有孔或有切口的平板零件：●当采用单工序模冲裁时，一般应先落料，后冲孔（或切口）；●当采用连续模冲裁时，则应先冲孔（或切口）后落料。

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材料成型技术第三章锻压
制 ①拔长
坯 工
②滚挤
锻 模
步 ③弯曲
模 锻
④预锻
工
步 ⑤终锻
切
边
切
模
断 ⑥切边
工
步
材料成型技术第三章锻压
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。
材料成型技术第三章锻压
（4）自由锻的基本工序 分类 ： 1）辅助工序： 为方便基本工序的操作而预先进行局部小变形 的工序。 如倒棱、压肩等。 2）精整工序： 修整锻件最终形状和尺寸、消除表面不平和歪 斜的工序。如修整鼓形、校平、校直等。 3）基本工序： 锻造过程中直接改变坯料形状和尺寸的工序。 如镦粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲、锻接等。
（1）分类 1）手中、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。
材料成型技术第三章锻压
2）锻造压力机模锻（自学) 在压力机上对热态金属进行锻造。
①液压机模锻：模锻液压机是用高压液体（通常为 水或油）来驱动安装在活动横梁上的锻模进行模 锻的。
②锻压机模锻：锻压机即热模锻机械压力机，是通 过曲柄连杆机构使滑块往复运动进行模锻的。
③平锻机模锻：平锻机是具有镦锻滑块和夹紧滑块 的卧式压力机。
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。
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。
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（3）模锻方法
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。
1）冲裁变形过程 ◆三个阶段：弹性变形→塑性变形→剪裂分离 ◆冲后断面特征：
对应各变形阶段， 冲孔件
冲裁断面相应地分为
塌角、光亮带、剪裂带
和毛刺区。
毛刺
光亮带宽度越大，
塌角越小，
剪裂带的宽度和斜度越小，
塌角 光亮带 剪裂带
毛刺 剪裂带
光亮带
落料件 塌角
则剪切面的质量越好
冲裁件断面组成示意图
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●
模膛 种类
锤锻模具由带有燕尾的上模、 下模组成。下模固定在模座上， 上模固定在锤头上，并随锤头作 上下往复锤击运动使锻坯在模膛 中成形。
镦粗
制坯模膛（体积分配）
拔长 滚挤★
弯曲 …
模锻模膛（锻件成形） 预锻→初步成形
终锻→最终成形
切断模膛（锻件与坯料切离）
设飞边槽★ 放收缩率
材料成型技术第三章锻压
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。
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
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。
④螺旋压力机模锻：螺旋压力机是靠主螺杆的旋转 带动滑块上下运动，向上实现回程，向下进行锻 打的压力机。
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
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。
材料成型技术第三章锻压
材料成型技术第三章锻压
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；
材料成型技术第三章锻压
安徽工程科技学院机械系
2.冲压基本工序
⑴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 （冲孔、落料等）
板坯
裁 沿非封闭轮廓分离
（切断、切口、剖切等）
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凸模
凹 模
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