8-2 锻压成形cc2

与自由锻相比，模锻的优点是： 与自由锻相比，模锻的优点是： 由于有模膛引导金属的流动，锻件的形状可以比较复杂； 1）由于有模膛引导金属的流动，锻件的形状可以比较复杂； 锻件内部的锻造流线比较完整， 2）锻件内部的锻造流线比较完整，从而提高了零件的力学性能和 使用寿命。 使用寿命。 锻件表面光洁，尺寸精度高，节约材料和切削加工工时； 3）锻件表面光洁，尺寸精度高，节约材料和切削加工工时； 生产率较高； 4）生产率较高； 操作简单，易于实现机械化； 5）操作简单，易于实现机械化； 生产批量越大成本越低。 6）生产批量越大成本越低。
模锻广泛应用于国防工业和机械制造业， 模锻广泛应用于国防工业和机械制造业，按 质量计算模锻件在飞机上占85% 85%， 质量计算模锻件在飞机上占85%，坦克占 70%，汽车占80%，机车占60%。 70%，汽车占80%，机车占60%。 80% 60% 按使用设备不同，模锻可分为：锤上模锻、 按使用设备不同，模锻可分为：锤上模锻、 胎模锻、曲柄压力机上模锻、 胎模锻、曲柄压力机上模锻、摩擦压力机 上模锻、平锻机上模锻等。 上模锻、平锻机述 板料冲压是利用装在冲床上的冲模对金属板料加压， 板料冲压是利用装在冲床上的冲模对金属板料加压， 是利用装在冲床上的冲模对金属板料加压 使之产生变形或分离 从而获得零件或毛坯的加工方法。 变形或分离， 使之产生变形或分离，从而获得零件或毛坯的加工方法。 板料冲压又称薄板冲压或冷冲压。 板料冲压又称薄板冲压或冷冲压。
84板料冲压本章结束返回文档典型模锻件返回文档模锻锤锤上锻模1锤头2上模3飞边槽4下模定5模垫6710楔铁固8分模面9模膛返回文档滚压模膛拔长模膛a开式b闭式a开式b闭式返回文档切断模膛弯曲模膛返回文档弯曲连杆的模锻过程返回文档曲柄压力机1电动机2小带轮3大带轮飞轮4传动轴5小齿轮6大齿轮7离合器8偏心轴9连杆10滑块11楔形工作台12下顶杆13楔铁14顶出机构15制动器16凸轮返回文档落料与冲孔示意图a落料b冲孔返回文档冲裁过程a变形三阶段件断面b冲裁力纵向力的变化c冲裁零返回文档修正工序简图a外缘修整b内缘修整1凸模2凹模返回文档各种拉深件返回文档拉深工序图1坯料2第一次拉深的产品第二次拉深的坯料3凸模4凹模5成品返回文档起皱与拉穿a起皱b拉穿返回文档a弯曲过程b弯曲产品1工件2凸模3凹模弯曲过程中金属变形简图返回文档弯曲时的纤维方向返回文档弯曲时的回弹现象1回弹前2回弹后返回文档翻边简图1坯料2翻边3凸模4凹模返回文档成形工序简图a压肋b胀形
缺点： 缺点： 设备费用高，模具结构复杂； 1）设备费用高，模具结构复杂； 滑块行程和压力不能在锻造过程中调整， 2）滑块行程和压力不能在锻造过程中调整， 因此不能进行拔长、滚压等制坯。 因此不能进行拔长、滚压等制坯。
8.3 模锻 8.3.3 其他模锻设备
1.螺旋压力机 螺旋压力机 一般适用于中、小批量生产的各种形状复杂的模锻件， 一般适用于中、小批量生产的各种形状复杂的模锻件，尤其是适 用于锻造轴对称性的锻件。 用于锻造轴对称性的锻件。 2.液压机 液压机 一种用液体压力来传递能量的锻压设备。 一种用液体压力来传递能量的锻压设备。 3.精压机 精压机 精密模锻是在普通锻压设备上，装置具有模腔形状复杂（ 精密模锻是在普通锻压设备上，装置具有模腔形状复杂（近于产 品零件形状）、尺寸精度高的锻模， ）、尺寸精度高的锻模 品零件形状）、尺寸精度高的锻模，直接锻造出所要求的产品零 件。 4.楔横轧机 楔横轧机 主要用来生产大批量的轴类锻件或预制毛坯。 主要用来生产大批量的轴类锻件或预制毛坯。 楔横轧机与一般锻造工艺相比，生产特别是轴类零件， 楔横轧机与一般锻造工艺相比，生产特别是轴类零件，生产效率
8.3 模锻 （2）模锻模膛 ） 预锻模膛。为改善金属流动条件， 1）预锻模膛。为改善金属流动条件，使锻件最终 成形前获得接近终锻形状的模膛。 成形前获得接近终锻形状的模膛。 终锻模膛。模锻时最后成形用模膛， 2）终锻模膛。模锻时最后成形用模膛，需有飞 边槽。带冲孔连皮和飞边的锻件如图所示。 如图所示 边槽。带冲孔连皮和飞边的锻件如图所示。 根据模锻件的复杂程度， 根据模锻件的复杂程度，可将锻模设计为单 膛锻模和多膛锻模， 膛锻模和多膛锻模，简单锻件如齿轮坯可仅设计 为单膛锻模；对弯曲连杆可设计为多膛锻模， 为单膛锻模；对弯曲连杆可设计为多膛锻模，如 所示。 图所示。
8.2 自由锻
8.2.1自由锻设备 8.2.1自由锻设备 自由锻设备常用的有锻锤和压力机。 自由锻设备常用的有锻锤和压力机。 锻锤 锻锤： 锻锤：空气锤和蒸汽空气锤 空气锤：它由电动机直接驱动，打击速度快， 1）空气锤：它由电动机直接驱动，打击速度快， 锤击能量小，适用于小型锻件；其结构与原理如 锤击能量小，适用于小型锻件；其结构与原理如 所示。 图所示。 蒸汽—空气锤： 2）蒸汽—空气锤：利用蒸汽或压缩空气作为动 构造及工作原理如图所示， 如图所示 力，构造及工作原理如图所示，适用于中小型锻 件。
8.1 概述
8.1.2 锻压生产的实用范围 锻件的适用范围很广，尤其重要运动受力构件。 锻件的适用范围很广，尤其重要运动受力构件。 8.1.3 锻压生产的发展趋势 与科学技术有很大的关系： 与科学技术有很大的关系： 材料科学的发展对锻压技术有着最直接的影响。 材料科学的发展对锻压技术有着最直接的影响。 新型科学的出现，缩短了锻件生产周期， 新型科学的出现，缩短了锻件生产周期，提高锻模设计和生产 水平。 水平。 机械零件性能的要求使得研究和开发新的锻压件是必然的出 路。
8.3 模锻
模锻的缺点： 模锻的缺点：
模锻是整体成形，摩擦阻力大， 1）模锻是整体成形，摩擦阻力大，故模锻所需 设备吨位大，设备费用高； 设备吨位大，设备费用高； 锻模加工工艺复杂，制造周期长，费用高。 2）锻模加工工艺复杂，制造周期长，费用高。 故只适用于中小型锻件的成批或大批生产。 故只适用于中小型锻件的成批或大批生产。如图 所示为典型模锻件。 所示为典型模锻件。
8.3 模锻 模锻是将加热好的坯料放在锻模模膛内，在锻压力的作用 模锻是将加热好的坯料放在锻模模膛内， 下迫使坯料变形而获得锻件的一种加工方法。 下迫使坯料变形而获得锻件的一种加工方法。坯料变形 金属的流动受到模膛的限制和引导， 时，金属的流动受到模膛的限制和引导，从而获得与模 膛形状一致的锻件。 膛形状一致的锻件。
3）水压机：以压力代替锤锻时的冲击力，适用于 水压机：以压力代替锤锻时的冲击力， 锻造大型锻件；其工作过程包括空程、工作行程、 锻造大型锻件；其工作过程包括空程、工作行程、 回程、悬空。 回程、悬空。
8.2 自由锻
8.2.2. 自由锻工序
基本工序： 的工序， 基本工序：改变坯料的形状和尺寸以达到锻件基本成形的工序，包 括镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转、错移等。 括镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转、错移等。 最常用的是镦粗、拔长、冲孔。 最常用的是镦粗、拔长、冲孔。 辅助工序：为了方便基本工序的操作， 辅助工序：为了方便基本工序的操作，而使坯料预先产生某些局部 变形的工序。 变形的工序。 如压钳口、倒棱和切肩。 如压钳口、倒棱和切肩。 精整工序：修整锻件的最后尺寸和形状，消除表面的不平和歪扭， 精整工序：修整锻件的最后尺寸和形状，消除表面的不平和歪扭， 使锻件达到图纸要求的工序。 使锻件达到图纸要求的工序。 如修整鼓形、平整端面、校直弯曲。 如修整鼓形、平整端面、校直弯曲。
8.3 自由锻
8.2.3. 自由锻件的分类和锻造过程 1.饼块类锻件 1.饼块类锻件 主要有圆盘、叶轮等零件的毛坯。 主要有圆盘、叶轮等零件的毛坯。 工序：墩粗；倒棱、滚圆、平整等工步。 工序：墩粗；倒棱、滚圆、平整等工步。
2.空心类锻件 2.空心类锻件 主要有圆环、齿圈、轴承环等零件的毛坯。 主要有圆环、齿圈、轴承环等零件的毛坯。 工序： 基本工序： 墩粗、冲孔、扩孔或芯轴拔长。 工序： 基本工序： 墩粗、冲孔、扩孔或芯轴拔长。 辅助和修整工序：倒棱、滚圆、校正等工步。 辅助和修整工序：倒棱、滚圆、校正等工步。
8.4 板料冲压 1.板料冲压的特点和应用： 板料冲压的特点和应用： 板料冲压的特点和应用
1）在常温下加工，金属板料必须具有足够的塑性和较低 在常温下加工， 的变形抗力。 的变形抗力。 金属板料经冷变形强化，获得一定的几何形状后， 2）金属板料经冷变形强化，获得一定的几何形状后， 结构轻巧，强度和刚度较高。 结构轻巧，强度和刚度较高。 冲压件尺寸精度高，质量稳定，互换性好， 3）冲压件尺寸精度高，质量稳定，互换性好，一般不 需机械加工即可作零件使用。 需机械加工即可作零件使用。 冲压生产操作简单，生产率高， 4）冲压生产操作简单，生产率高，便于实现机械化和 自动化。 自动化。 5）可以冲压形状复杂的零件，废料少。 可以冲压形状复杂的零件，废料少。 冲压模具结构复杂，精度要求高，制造费用高， 6）冲压模具结构复杂，精度要求高，制造费用高，只 适用于大批量生产。 适用于大批量生产。 冲压工艺广泛应用于汽车、飞机、农业机械、仪表电器、 冲压工艺广泛应用于汽车、飞机、农业机械、仪表电器、 轻工和日用品等工业部门。 轻工和日用品等工业部门。
8.2 自由锻
3.轴杆类锻件 3.轴杆类锻件 主要有传动轴、轧辊、立柱、拉杆等零件。 主要有传动轴、轧辊、立柱、拉杆等零件。 工序： 基本工序： 墩粗+ 工序： 基本工序：拔长或 墩粗+拔长工步 辅助和修整工序：倒棱、 辅助和修整工序：倒棱、滚圆工步
8.2 自由锻
4.曲轴类锻件 4.曲轴类锻件 主要有曲轴。 主要有曲轴。 工序： 基本工序：拔长、 工序： 基本工序：拔长、错移和扭转等工步 辅助和修整工序：分段压痕、局部倒棱、 辅助和修整工序：分段压痕、局部倒棱、滚圆和 校正等工步
8.3 模锻 8.3.1. 锤上模锻
锤上模锻即在模锻锤上的模锻。模锻锤的构造如图所示， 锤上模锻即在模锻锤上的模锻。模锻锤的构造如图所示，锻模结 如图所示 如图所示 由带有燕尾的上模和下模组成。 所示， 构如图所示，由带有燕尾的上模和下模组成。 模膛根据其功能不同可分为制坯模膛和模锻模膛两大类： 模膛根据其功能不同可分为制坯模膛和模锻模膛两大类： 制坯模膛 两大类 制坯模膛。 （1）制坯模膛。用于将形状复杂的模锻件初步锻成近似锻件的模 又可分为： 膛。又可分为： 拔长模膛。减少坯料某部分横截面积，增加该部分长度， 1）拔长模膛。减少坯料某部分横截面积，增加该部分长度，如 所示。 图所示。 2）滚压模膛。翻转操作使零件成形的模膛。如图所示。 滚压模膛。翻转操作使零件成形的模膛。如图所示。 所示 弯曲模膛。使坯料弯曲的模膛，如图所示 所示。 3）弯曲模膛。使坯料弯曲的模膛，如图所示。 切断模膛。如图所示 所示。 4）切断模膛。如图所示。
8.3 模锻 8.3.2. 曲柄压力机上模锻 曲柄压力机的结构与传动原理如图所示， 如图所示 曲柄压力机的结构与传动原理如图所示，吨位一般 200~1200kN。 为200~1200kN。 优点： 优点： 1）锻造力是压力，坯料的变形速度较低，可锻造较低塑 锻造力是压力，坯料的变形速度较低， 性合金； 性合金； 锻造时滑块的行程不变， 2）锻造时滑块的行程不变，每个变形工步在一次行程中 即可完成，便于实现机械化和自动化，具有很高生产率； 即可完成，便于实现机械化和自动化，具有很高生产率； 滑块运动精度高，并有锻件顶出装置，使模锻斜度、 3）滑块运动精度高，并有锻件顶出装置，使模锻斜度、 加工余量、锻造公差减小，锻件精度比锤上模锻高。 加工余量、锻造公差减小，锻件精度比锤上模锻高。 振动和噪声较小，劳动条件改善。 4）振动和噪声较小，劳动条件改善。
8.2 自由锻 5.弯曲类锻件 弯曲类锻件 工序： 基本工序： 拔长、 工序： 基本工序： 拔长、弯曲工步 辅助和修整工序：分段压痕、 辅助和修整工序：分段压痕、滚圆和平整等工步
6.复杂形状类锻件 复杂形状类锻件 主要有阀体、叉杆、吊环体、十字轴等零件。 主要有阀体、叉杆、吊环体、十字轴等零件。 锻造难度较大。 锻造难度较大。
工程材料与 机械制造基础
讲课教师： 讲课教师：石璞
第八章 锻压成形
概述
自由锻 模锻 板料冲压
8.1 概述
锻压一种借助工具或模具在冲击或压力作用下，对金属坯料施 锻压一种借助工具或模具在冲击或压力作用下， 加外力，使其产生塑形变形，改变尺寸、形状及性能， 加外力，使其产生塑形变形，改变尺寸、形状及性能，用以制造机 械零件或零件毛坯的成形加工方法，锻压又称作锻造或冲压。 械零件或零件毛坯的成形加工方法，锻压又称作锻造或冲压。 8.1.1 锻压生产的特点 优点：锻件的韧性好、纤维组织合理、尺寸稳定性好、锻件间性能 优点：锻件的韧性好、纤维组织合理、尺寸稳定性好、 变化小。 变化小。 缺点：不能直接锻制成形状复杂的零件； 缺点：不能直接锻制成形状复杂的零件； 锻件的尺寸精度不够高； 锻件的尺寸精度不够高； 锻压生产所需的重型的机器设备和复杂的工具， 锻压生产所需的重型的机器设备和复杂的工具，对于厂房基 础要求较高，初次投资费用大。 础要求较高，初次投资费用大。