【精品课件】锻压成形工艺

目的和要求
1.理解“金属的塑性变形” 的理论基础，重点为金属塑 性变形的实质，冷变形和热变形的概念及其对金属组织和 性能的影响。
2.掌握“自由锻基本工序的选用” 并结合典型锻件工艺 过程实例进行分析。
3.了解“模锻的生产工艺过程”以锤上模锻为主，介绍 其它模锻方法的特点和应用。
4.掌握“板料冲压基本工序的工艺特点”重点为落料、 冲孔、弯曲、拉深等，掌握变形过程以及对冲零件结构的 工艺性要求。
镦粗有完全镦粗、局部镦粗和垫环镦粗等
2）拔长
2）使拔坯长料横截面减小而长度增加的锻造工序称为拔长
主要用于：轴杆类锻件成形，其作用是改善锻件内部质量。 拔长的种类：有平砥铁拔长、芯轴拔长、芯轴扩孔等。
1.单晶体的塑性变形
各种压力加工方法，都是通过对金属材料 施加外力，使之产生塑性变形来实现的。
1）滑移：
单晶体的塑性变形形式主要有滑移和孪晶 两种。
晶体的一部分相对一部分沿一定的晶面发生相对滑动。
τ
τ
τ
τ
但实际金属的滑移是靠位错的移动来实现的。
τ
τ
2）双晶变形：
晶体的一部分相对一部分沿一定的晶面发生相对转动。
终锻温度:停止锻造 的温度称为终锻温 度
由于化学成分的不同，每种金属材料始锻和终 锻温度都是不一样的。几种常用金属材料的锻 造温度范围见表。
锻件的温度可用仪表测定，在生产中也可根据被加热金属 的火色来判别，如碳钢的加热温度与火色的关系如下
2 变形速度
＊ 低速：变形速度↑→变形抗力↑ →塑性↓ ＊ 高速：变形速度↑→变形温度↑→变形抗力↓ →塑性↑
压力机（静压力） 以压力代替 锤锻时的冲击力，适用于锻造 大型锻件。可达3000T
水压机 油压机
锻锤吨位 = 落下部分总重量 = 活塞+锤头+锤杆
压力机吨位 = 滑块运动到下始点时所产生的最大压力
4吨拱式自由锻电液锤
上重，世界最大的 1.65万吨 自由锻液压机
（二）自由锻工序
自由锻的工序可分为基本工序、辅助工序和精 整工序三大类。
1．力学性能高 1）组织致密； 2）晶粒细化； 3）压合铸造缺陷； 4）使纤维组织合理分布。 2．节约材料 1）力学性能高，承载能力提高； 2）减少零件制造中的金属消耗（与切削加工相比）。 3．生产率高
4．适用范围广 1）零件大小不受限制；2）生产批量不受限制。
第二节 金属的塑性成形原理
一、金属塑性变形的实质
可锻造的锻件质量由不及1 kg到3000 t。 在重型机械中，自由锻是生产大型和特大型锻件 的惟一成形方法。
（一） 自由锻设备
锻锤 冲击力
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；65~750Kg
蒸汽—空气锤 利用蒸汽或压缩空气作为动力， 适用于中小型锻件。630Kg~5T
衡量标准： 变形抗力
可锻性取决于：金属本质和加工工艺条件
一．金属的本质
⒈化学成分影响
＊纯金属可锻性比合金好 ＊钢的含碳量越低，可锻性越好
⒉金属组织的影响 ＊组织不同,可锻性有差异,纯金属、固溶体可锻性好； ＊柱状组织和粗晶粒不如晶粒细小均匀的可锻性好。
始锻温度:允许加热 达到的最高温度称 为始锻温度
{ 形成原因
塑性夹杂物（MnS、FeS）：沿最大变形方向伸长
脆性夹杂物（FeO、SiO2）：被打碎呈链状
现 象：造成力学性能上的各向异性
锻件设计总原则： 1）最大拉应力与纤维方向一致 2）最大切应力与纤维方向垂直
螺钉的纤维组织比较
曲轴的纤维组织比较
可 锻 性：金属材料锻压成形的难易程度。
{塑性（断面收缩率ψ，伸长率δ）
2. 多晶体的塑性变形
晶内变形
滑移 孪晶
滑动 晶间变形
转动
多晶体塑性变形的实质：
晶粒内部发生滑移和孪晶；同时晶 粒之间发生滑移和转动。
多晶Hale Waihona Puke Baidu
二、金属塑性变形后内部组织变化
●金属塑性变形后，内部组织变化: ⑴ 晶粒沿最大变形方向伸长； ⑵ 晶格与晶粒发生扭曲； ⑶ 晶粒产生碎晶。 这些变化将增大滑移变形阻力
5.了解其它压力加工方法。
第一节概述
一、金属塑性成形（压力加工）
金属材料在外力作用下产生塑性变形，获得具有一定形 状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的生产方法。
二、塑性成形的基本生产方式
1．轧制
2．挤压
3．拉拔
4．自由锻造 5．模型锻造 6．板料冲压
上砥铁
坯料 下砥铁
三、塑性成形（压力加工）的特点
●加工硬化:经塑性变形后,金属强度、硬度升高，塑性、韧性 下降的现象。
好处：强化金属方法 坏处：后续加工工序困难，工件易开裂。
回复与再结晶
回 复：将金属加热到一定温度，部分消除加工硬化。 T回=（0.25—0.3）T熔
再结晶：将金属加热到一定温度，完全消除加工硬化。 T在=0.4T熔
纤维组织（铸造流线）
• 坯料在锻造过程中，除与上下砥铁或其它 辅助工具接触的部分表面外，都是自由表 面，变形不受限制，锻件的形状和尺寸靠 锻工的技术来保证，所用设备与工具通用 性强。
• 自由锻主要用于单件、小批生产，也是 大型锻件的唯一生产方法。
第三节 锻压成形工艺
模型锻造 — 将加热到锻造温度的金属坯料放在具有一定形
(1)基本工序 是使金属坯料实现主要的变形要求， 达到或基本达到锻件所需形状和尺寸的工序。
(2)辅助工序 是指进行基本工序之前的预变形工 序。如倒棱、压肩等。
(3)精整工序 是在完成基本工序之后，用以提高 锻件尺寸及位置精度的工序。
1）镦粗
➢基本工序
使坯料整体或一部分高度减小、截面积增大的工序称为镦粗。
3 应力状态
＊处于三向压应力状态，金属呈现良好的塑性状态 ＊三向受拉金属的塑性最差
不同材料选择不同加工方式： ＊塑性好的材料：拉应力下变形 ＊塑性差的材料：三向压应力下变形
第三节 锻压成形工艺
锻造成形
自由锻 模膛锻
自由锻—指将金属坯 料放在锻造设备的上下砥 铁之间，施加冲击力或压 力，使之产生自由变形而 获得所需形状的成形方法。
状的模锻模膛内受压、变形，获得锻件的方法。
特点：1）生产率高； 2）锻件的尺寸精度和表面质量高；
3）材料利用率高； 4）可锻造形状较复杂的零件；
5）模具成本高、设备昂贵； 6）锻件不能任意大。一般不得超过150kg。
模锻按使用的设备不同分为：
胎模锻 锤上模锻 压力机上模锻
一、自由锻
自由锻生产所用工具简单，具有较大的通用性， 因而它的应用范围较为广泛。