锻压成型1

模锻件结构工艺性 1）零件的外形应力求简单、平直、对称，避免零件截面间差别过 大，或具有薄壁、高肋等不良结构。 2）在零件结构允许的条件下，应尽量避 免有深孔或多孔结构
3）对复杂锻件，应采用锻造—焊接或锻造—机械联接组合工艺
4、板料冲压 定义 板料冲压：通常在室温下进行，所以又称冷冲压，简称冲压。 特点： ◎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 ◎尺寸精度较高，质量稳定 ◎制造费用高。用于大批量生产条件下 冲压设备 ◎剪床:把板料切成一定宽度的条料，以供下一步冲压工序之用。
弯曲过程及典型弯曲件
◎设计弯曲模时，应取模具的角度比成品角度小一个回弹角，以便在弯曲 后得到准确的弯曲件形状。 ◎弯曲时应尽可能使弯曲线与坯料纤维方向垂直，使弯曲时的拉应力方向 与纤维方向一致。
1—工件 2—凸模 3—凹模
(a)合理 (b)不合理 弯曲线方向
⑶.拉深 拉伸是利用模具冲压坯料，使平板冲裁坯料变形成开口空心零件的工序， 也称拉延。
锻压成型
一、什么是锻压加工
锻压是金属塑性加工方法之一，是借助于外力作用，使金属坯料产生塑性 变形，从而获得所要求形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的一种压力加 工方法。 它是最古老的金属加工方法之一，可以追溯到公元前4000年——甚至8000 年。其生产广泛应用于机械、冶金、造船、航空、航天、兵器以及其它许 多工业部门。
◎冲模的结构组成和作用 a、工作部分：凸模、凹模 b、定位部分：导板、定位销 c、卸料部分：卸料板、顶板 d、导向部分：导柱、导套 e、模体部分：上下模板、
◎简单冲模 在冲床一次行程中只完成一道工序
◎连续冲模 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
◎复合冲模 复合冲模在冲床一次行程中，在模具的同一位置上，完成两道以上冲压工序
拉伸过程示意图 1—凸模 2—压边圈 3—坯料 4—凹模
◎起皱是拉深时板料失稳造成的。当拉应力超过材料的抗拉强度时，此 处将被拉裂
拉伸废品件
拉深工序对零件的要求 ◎合理设置拉深系数与拉深次数 拉深系数（0.5-0.8）：m=d/D0 多 m1=d1/D0 次 m2=d2/d1 拉 … 深 m =d /d
三、锻压的特点
(1)改善金属组织、提高力学性能 锻压的同时可消除铸造缺陷，均匀成分，形成纤维组织，从而提高锻件 的力学性能。 (2)节约金属材料 比如在热轧钻头、齿轮、齿圈及冷轧丝杠时节省了切削加工设备和材料 的消耗。 (3)较高的生产率 比如在生产六角螺钉时采用模锻成形就比切削加工效率约高50倍。
◎避免加强肋，凸台， 工字结构
◎避免空间相贯曲线
◎合理采用组合结构
自由锻的特点 ◎优点： 设备投资小；方便、灵活，锻件大小不受限制； ◎缺点： 锻件尺寸精度差，加工余量大；锻件形状简单，生产率低，劳动强度大 ◎适用：单件、小批量生产 2、胎模锻 定义: 胎模锻是用自由锻的设备，并使用简单的非固定模具(胎模)生产模锻件 的一种工艺方法。 特点： ◎设备投资小，模具简单； ◎锻件质量不如模锻； ◎劳动强度大，安全性差，模具寿命低。 适用： 小锻件中、小批量生产
1－锤头 2－上模 3－飞边槽 4－下模 5－模垫 6、7、10－紧固楔铁 8－分模面 9－模膛
锻模模膛：制坯模膛和模锻模膛 （一）制坯模膛 对于形状复杂的模锻件，为了使坯料基本接近模锻件的形状，以便模锻时金属 能合理分布，并很好地充满模膛，必须预先在制坯模膛内制坯。 Βιβλιοθήκη Baidu坯模膛有以下几种：
模膛名称 图 例 作用及用途 特 点
⑶ 超塑性成型的工艺
◎模锻和挤压 为了保证模具坯料在锻造过程 中恒温，超塑性模锻的锻模中 设置了感应加热圈2及隔热垫1。 超塑性模锻目前主要应用于航 天、仪表、模具等行业中生产 高温合金以及钛合金等难以加 工成形的高精度零件。如高强 度合金的飞机起落架、涡轮盘、 注塑模等。
图3-49 超塑性模锻
◎板料深冲 板料深冲时需先将超塑性板料的法兰部分加热到一定温度，并在外围加 油压，即可一次深冲出薄壁深冲件。板料深冲件的深冲比H/d0可为普通 拉深件的15倍，且工件壁厚均匀、无凸耳、无各向异性。
七、锻压新工艺简介
1、超塑性成形 ⑴超塑性成形的概念 金属及合金在0.5～5μm的超细等轴晶粒，温度控制在（0.5～0.7）T熔， 变形速度控制在10-2～10-4 m/s的低应变速率下进行变形时，可呈现出异 乎寻常的塑性，而变形抗力则大大降低，这种现象称为超塑性。 ◎超塑性成形就是对超塑性状态的坯料进行锻造、冲压、挤压等加工，以 制出高质量、高精度复杂零件的方法。 ⑵超塑性成形的特点 ◎超塑性金属材料具有极其优异的塑性，成形性好。有些无法进行常规锻 压制造的金属及合金材料也可采用超塑性成形，从而扩大了锻压材料的 范围。 ◎超塑性金属材料变形抗力很小，可以在吨位较小设备上锻压出较大的制 品，并且降低了模具的磨损，延长了模具的寿命。 ◎超塑性金属材料内部晶粒细小、组织均匀、力学性能较好，并且具有各 向同性的特性。可获得尺寸精密、形状复杂的制品，是材料实现净成形、 净终成形加工的新途径。
五、锻压生产的分类
（1）自由锻造 利用冲击力或静压力使经过加热的金属在锻压设备的上、下砧铁之间塑 性变形、自由流动称为自由锻造。 （2）模样锻造 把金属坯料放在锻模模膛内施加压力使其变形的锻造方法，又简称模锻。 （3）板料冲压 将金属板料置于冲模之间，使板料产生分离或变形的加工方法。通常在 常温下进行，也称冷冲压。
◎冲床:冲床将完成除剪切以外的其他冲压工作。
板料冲压基本工序 a、分离工序 落料和冲孔（冲裁） b、成形工序 弯曲 拉深 缩口 胀形 翻边 ⑴.冲孔和落料 落料和冲孔一般称为冲裁，是使坯料沿封闭轮廓分离的工序。
⑵.弯曲 弯曲是利用模具或其他工具将坯料一部分相对另一部分弯曲成一定的角度和 圆弧的变形工序。 弯曲工序对零件的要求: ◎模具的角度应比成品角度小一个回弹角 ◎应使板料纤维方向与弯曲件的弯曲线垂直
(a) 自由锻 (b) 模锻 (c) 板料冲压
六、各锻压生产方法详细介绍
1、自由锻造 定义: 金属在捶面和砧面之间受压变形的加工方法。 金属沿变形方向可以自由流动，不受限制。 自由锻设备： ◎空气锤：自由落体，落重40～750kg，锻100kg以下。 ◎蒸汽-空气锤：落重0.63 ～5t，锻几十～几百kg ◎电液液压自由锻锤 ：震动、噪声小 ◎水压机：静压力
拔长模膛
减少毛坯某部分的横截面积， 是制坯的第一步， 增加毛坯长度，用于长轴类 通常模膛安放在 锻件的制坯 模具的边角处
滚挤模膛
减少毛坯某一部分的横截面 积，以增加另一部分的横截 面积，从而使金属按锻件形 状分布，适用于横截面积相 差较大的锻件的制坯
坯料不轴向送进， 仅反复绕轴线翻 转
模膛名称
图
例
2．加工余量和锻件公差 为了达到零件尺寸精度及表面粗糙度的要求，锻件加工而去除的金属 层，称为锻件的加工余量。 3．模锻斜度 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 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 5．冲孔连皮 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
(4)锻压主要生产承受重载荷零件的毛坯 如机器中的主轴、齿轮等，但不能获得形状复杂的毛坯或零件。
四、金属的锻造性能
1.锻造性能←塑性、变形抗力 2.影响锻造性能的因素 1）金属本质的影响 ①化学成分 ②金属组织 2）变形条件的影响 ①变形温度 ②变形速度 ③应力状态
几种常用锻压方法的应力状态
实践证明，拉应力的存在会使金属的塑性降低，三向受拉金属的塑性最差。 三个方向上压应力的数目越多，则金属的塑性越好。因此，塑性较好的材 料可选用拉应力状态下变形（如拉拔等），塑性较差的材料应选用压应力 状态下变形（如挤压、模锻等）
自由锻工序
确定变形工序的依据是锻件的形状、尺寸、技术要求、生产批量和生产条 件等。一般自由锻件大致可分为六类，其形状特征及主要变形工序如表 ◎基本工序：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转、错移等 ◎辅助工序：倒棱、压肩等 ◎精整工序：修平面、校直等。
自由锻件的结构工艺性 ◎应避免锥面和斜面的结构；
作用及用途
特
点
弯曲模膛
弯曲坯料，使之获得 近似于模锻模膛在分 模面上的轮廓形状
结构特点与成形模膛相 似，但无聚料作用，且 变形量比成形模膛大
切断模膛
切断已锻好的锻件。
多工位锻模的最后一个 工步，常置于锻模的前 角或后角上
(二)模锻模膛
①预锻模膛: 作用是使坯变形到接近于锻件的形状和尺寸。使金属更易充满模 膛。减少模膛的磨损，延长锻模的使用寿命。 ②终锻模膛: 其形状和锻件相同。考虑到锻件冷却时的收缩，终锻模膛的尺寸 应比锻件尺寸放大一个收缩量，使坯料最后变形到锻件所要求的形状和尺寸。 终锻模膛分模面上有一圈飞边槽,作用是增加金属从模膛中流出的阻力，促使金 属充满模膛，容纳多余的金属。模膛周围设飞边槽，通孔锻件需留冲孔连皮。
m1<m2< … <mn
n
n
n-1
◎弯曲处的圆角半径不宜过小
翻边：将工件上的孔或边缘翻出竖立或有一定角度的直边 胀形：利用模具使空心件或管状件由内向外扩张的成形方法。 缩口：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
冲模 冲压模具是冲压生产中必不可少的工艺装备，按冲压工序的组合程度不 同可分为简单冲模、连续冲模和复合冲模三种。
古代铸剑
为锻铜浮雕。是手工锻造作 品。手工锻造是一种古老的 金属加工工艺，是以手工锻 打的方式，在金属板上锻锤 出各种高低凹凸不平的浮雕 效果。
1842年，英国的内史密斯制成第一台蒸汽锤，使锻造进入应用动力的 时代。以后陆续出现锻造水压机、电机驱动的夹板锤、空气锻锤和机械压 力机。夹板锤最早应用于美国内战(1861～1865)期间，用以模锻武器的零 件，随后在欧洲出现了蒸汽模锻锤，模锻工艺逐渐推广。到19世纪末已形 成近代锻压机械的基本门类。 20世纪初期，随着汽车开始大量生产，热模锻迅速发展，成为锻造的 主要工艺。 锻压经过1 0 0多年的发展，今天已成为一门综合性学科。它以塑性成 形原理、金属学、摩擦学为理论基础，同时涉及传热学、物理化学、机械 运动等相关学科，以锻造、冲压等为技术，与其它学科一起支撑机器制造 业。
3、模锻 定义: 使金属坯料在锻模膛内，承受冲击力或压力作用而被迫塑性变形，获得 锻件的成形方法。 模锻设备 ◎模锻锤： 模锻锤 程控全液压锻锤 ◎压力机 曲柄压力机 摩擦压力机 液压压力机 ◎平锻机
程控全液压锻锤
摩擦压力机
优点： ◎锻件表面光洁、尺寸精度高； ◎可锻形状复杂的锻件； ◎生产率高，大批量生产成本低。 缺点： ◎投资大（设备、模具）； ◎工艺复杂。 适用：大批量生产中、小锻件 分类介绍 1.锤锻模 常用设备：蒸汽—空气锤 分类:模锻模膛、制坯模膛
锤上模锻工艺规程的制定 : 锤上模锻工艺规程的制定主要包括绘制模锻件图、计算坯料尺寸、 确定模锻工步、选择锻造设备、确定锻造温度范围等。 1．分模面 （１）要保证模锻件能从模膛中 顺利取出 （２）应使上下模沿分模面的模 膛轮廓一致 （３）最好使分模面为一个平面， 并使上下锻模的模膛深度 基本一致 （４）分模面应使零件上所加的 敷料最少。 （５）把分模面选取在能使模膛 深度最浅处
航空航天
武器装备
交通运输
全铝汽车
二、锻造工艺的发展简史
人类在新石器时代末期，已开始以锤击天然红铜来制造装饰品和小用品。中 国约在公元前2000多年已应用冷锻工艺制造工具，如甘肃武威皇娘娘台齐家 文化遗址出土的红铜器物，就有明显的锤击痕迹。
最初，人们靠抡锤进行锻造，后来出现通过人拉绳索和滑车来提起重锤再自 由落下的方法锻打坯料。14世纪以后出现了畜力和水力落锤锻。
超塑性板料深冲
◎板料成形 板料成形方法主要有真空成形法和吹塑成形法。真空成形法最大气压为 105Pa，成形时间仅为20~30 s，仅适用于厚度为0.4~4 mm的薄板零件的 成形。吹塑成形法成形时压力大小可变，可产生较大的变形，适用于厚 度较大、强度较高的板料成形。