机械制造基础 第二篇 锻压成形 第二讲 模锻幻灯片PPT
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§2–3 模 锻 一、模锻：是使金属坯料在冲击力或压力作用下，
在锻模模膛内变形，从而获得锻件的工艺方法 二、模锻与自由锻相比，有如下优点：
1. 生产率高 2. 锻件尺寸精度高 3. 可以生产形状较复杂的锻件,敷料少 4. 可以减少机加余量,节约金属本钱
1
• 三、模锻与自由锻相比，有如下缺点
• 1. 模锻设备受吨位限制,锻件质量一 般在150kg以下
② 预锻模膛： 作用：使坯料变形到接近于锻件的形状和尺
寸，与终锻模膛的区别是：圆角和斜 4
度较大、没有飞边槽
2、 制坯模膛 ① 拔长模膛
5
② 滚压模膛
6
③ 弯曲模膛
④ 切断模膛
7
• 根据模锻件复杂程度不同,所需变形 的模膛数量不等,可将锻模设计成单 膛锻模和多膛锻模
• 1)单膛锻模:在一幅锻模上只有终 锻模膛一个 模膛
对于冲裁件断面质量要求较高时,可以将表中数 值减小1／3 ⑷ 经历公式计算： c=mt 式中 c—凸凹模的单边间隙 t—板料厚度 m—与板料性能及厚度有关的系数
23
• 实用中，板料较薄时， m可选如下数据： 低碳钢、纯铁： m =0.06~0.09 铜、铝合金: m =0.06~0.1 高碳钢: m = 0.08~0.12
35
〔四〕成形 是利用局部变形使坯料或半成品改变形状的工序
说明: 用橡皮是为了使变形外表光滑 36
五、应考虑采用锻造—焊接或锻造—机械联接组合 工艺
15
§2–4 板 料 冲 压
• 一、定义 • 板料冲压是利用冲模使板料产生别离或变形，
从而获得一定形状、尺寸和性能的零件或毛坯的加 工方法 • 一般为冷冲压,当板料 • 厚度>8mm或材料塑性 压板 • 较差时才用热冲压
16
• 二、特点
• 1、可以冲压出形状复杂的薄壁零件,废品少
27
修整量: ⑴ 对于大间隙冲裁件:单边修整量为板厚的10% ⑵ 对于小间隙冲裁件:单边修整量为板厚的8% 以下
⑶ 当冲裁件的修整总量大于一次修整量或板料 厚度大于3mm时，需屡次修整，但修整的次数越 少越好。修整后,冲裁件公差等级达: IT6~IT7；外 表粗糙度为: Ra=0.8 ~1.6um 〔三〕切断:
• 锻件的构造应符合以下原那么： • 一、模锻件应具有合理的分模面，确定分模面的原那么： • 1、保证模锻件能从模膛中取出 • 2、应使上下两模沿分模面的模膛轮廓一 致 • 3、力求使分模面在模膛深度最浅处 • 4、选定的分模面将使敷料最少 • 5、分模面最好是一个平面,使上下锻模的模膛深度一
致
12
• 2. 制造锻产
• 四、 根据使用设备不同,可分为: 锤上模 锻、胎模锻、压力机上模锻等
2
§2–3–1 锤上模锻
一、锤上模锻所用的锻模如下图：
3
二、模膛按功用不同分类 1、 模锻模膛 ① 终锻模膛： 作用：使坯料最后 变形到锻件 所要求的形 状和尺寸
19
1. 冲裁变形过程： 〔1〕 弹性变形阶段
20
• 冲裁断面特征：
• a—塌角〔圆角带〕
• b—光亮带
• c—断裂带
• d—毛刺
21
2、凸凹模的间隙 凸凹模的间隙不仅影响冲裁件的断面质量， 而且影响模具寿命等
如图示：间隙对断面质量的影响
间隙过小
间隙适宜
22
⑴ 对冲裁件外表要求较高—选较小间隙值 ⑵ 对冲裁件外表要求不高—选较大间隙值 ⑶ 在冲压手册中可以查到凸凹模的间隙值,
(三〕翻 边
是在带孔的平坯料上用扩孔的方法获得凸缘的工序
1. 凸模圆角半经：
r凸= ( 4~9) t
2. 控制翻边孔的直径的
允许值 K0=d0/d
式中:
d0 — 翻边前的孔径尺寸
d — 翻边后的孔径尺寸
如: 镀锡铁皮 K0 ≥0.65
酸洗纲 K0 ≥ 0.68
翻边
3. 当零件所需凸缘的高度较大(K0值太小),一次成形无法 实现,那么可采用先拉深—后冲孔—再翻边的工艺来实 现
二、模锻件上，除与其他零件配合的外表外，均应 设计为非加工外表；非加工外表之间形成的角应 设计模锻圆角；与分模面垂直的非加工外表，应 设计出模锻斜度
13
三、为了使金属易充满模膛和减少工序，零件的外 形应力求简单、平直、对称，防止零件截面间差 异过大，或具有薄壁、高筋、凸起构造
14
四、在零件构造允许的条件下，应尽量防止深孔或 多孔构造 当孔径<30mm；或孔深大于直径两倍时，锻造 困难，只能采用机加工方法成形，如：多孔齿轮
• 2)多膛锻模:在一幅锻模上有两个 以上模膛的 锻模〔如以下图〕
8
9
§2–3–2 压力机上模锻
一、曲柄压力机上模锻 二、摩擦压力机上模锻 三、平锻机上模锻
10
§2–3–3 胎模锻
一、胎模锻： 是在自由锻设备上使用胎模
生产模锻件的工艺方法 二、分类：
主要有三种：扣模、筒模、 合模
11
§2–3–4 模锻件的构造工艺性
31
⑷ 润滑: 加润滑剂减少摩擦、磨损 * 拉深过程中的另一缺陷：起皱
32
• 为防止起皱，可采用设置压边圈方法解决
• 也可通过增加毛坯的相对厚度〔t/D)和拉深系数 (m)的途径来解决
33
〔二〕弯曲 弯曲是将坯料弯成一定角度和曲率的变形工序
弯 曲时的纤维方向 1. 坯料的受力状况是: 内侧受压,外侧受拉 2. 弯曲的最小半径: rmin=〔0.25~1〕t 3. 弯曲方向: 使弯曲线与坯料纤维方向垂直 34
对于钢的拉深件，取r凹=10t, r凸 =(0.6 ~1) r凹 ⑵ 凸凹模的间隙:
一般取单边间隙 c=(1.1 ~1.2)t
30
⑶ 拉深系数〔 m 〕: m =拉深件直径d／D坯料直径，是衡量拉深变形程度
的指标，m > (0.5 ~ 0.8) ；坯料塑性差取上限、好那么 取下限。如m 过小，不能一次拉深成形，那么可采用屡 次拉深，如图示：
• 2、 产品精度高、互换性好
• 3、生产率高，操作简单，本钱低,工艺过程易实 现机械化和自动化，
• 4、产品质轻、料少，强度和刚度高
• 5、缺点是:
•
⑴ 冲模制造复杂、加工精度高、制造本钱
•
高 (只适于大批量生产)
•
⑵ 所用材料必须有足够的塑性
•
(一般用低碳钢、铜、铝、镁等合金
•
和塑性高的合金钢〕
取冲孔件尺寸为凸模刃口尺寸,然后根据间隙确定 凹模尺寸 凸模刃口尺寸=冲孔件最大极限尺寸 凹模刃口尺寸=成品尺寸＋间隙
25
4、冲裁件的排样 排样是指落料件在条料、带料或板料上合理
布置的方法。分无搭边排样和搭边排样两种
26
〔二〕修整 修整是利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄 层金属，以切掉冲裁件上的剪裂带和毛刺，从而 提高冲裁件的尺寸精度和降低外表粗糙度
• 当t >3 mm时, 冲裁力较大，对冲裁件断面 质量没有特殊要求时，m可以取1.5倍
24
3、凸凹模刃口尺寸的计算 落料件的光亮面是因凹模刃口挤切材料产生的 孔的光亮面是因凸模刃口挤切材料产生的 ⑴ 设计落料模 —— 取凹模为设计基准件
取落料件尺寸为凹模刃口尺寸,然后根据间隙确定凸 模尺寸
凹模刃口尺寸=落料件最小极限尺寸 凸模刃口尺寸=成品尺寸–间隙 ⑵ 设计冲孔模 ——取凸模为设计基准件
17
三、冲压生产的根本工序： 1、别离工序 2、变形工序
18
§2–4 –1 冲压根本工序
一、别离工序：使坯料的一局部与另一局部相互别离的工 序，如落料、冲孔、切断和修整等。 〔一〕落料及冲孔 〔统称冲裁〕 是使坯料按封闭轮廓别离的工序 落料：冲落局部是成品，而余料是废料 冲孔：冲落局部是废料，而余料是成品
用剪刃或冲模将板料沿不封闭轮廓进展
别离的工序
28
二、变形工序 是使坯料的一局部相对于另一局部产生位
移而不破裂的工序，如拉深、弯曲、翻边、成 形等 〔一〕拉深：利用拉深模将平板毛坯变形成开 口空心零件的工序
29
2. 影响拉深件质量的因素 拉深件中最危险的部位是直壁与底部的过渡圆角 处，当拉应力超过材料的强度极限时，此处将被 “拉裂〞。 * 拉裂现象与以下因素有关： ⑴ 凸凹模的圆角半径:
在锻模模膛内变形，从而获得锻件的工艺方法 二、模锻与自由锻相比，有如下优点：
1. 生产率高 2. 锻件尺寸精度高 3. 可以生产形状较复杂的锻件,敷料少 4. 可以减少机加余量,节约金属本钱
1
• 三、模锻与自由锻相比，有如下缺点
• 1. 模锻设备受吨位限制,锻件质量一 般在150kg以下
② 预锻模膛： 作用：使坯料变形到接近于锻件的形状和尺
寸，与终锻模膛的区别是：圆角和斜 4
度较大、没有飞边槽
2、 制坯模膛 ① 拔长模膛
5
② 滚压模膛
6
③ 弯曲模膛
④ 切断模膛
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• 根据模锻件复杂程度不同,所需变形 的模膛数量不等,可将锻模设计成单 膛锻模和多膛锻模
• 1)单膛锻模:在一幅锻模上只有终 锻模膛一个 模膛
对于冲裁件断面质量要求较高时,可以将表中数 值减小1／3 ⑷ 经历公式计算： c=mt 式中 c—凸凹模的单边间隙 t—板料厚度 m—与板料性能及厚度有关的系数
23
• 实用中，板料较薄时， m可选如下数据： 低碳钢、纯铁： m =0.06~0.09 铜、铝合金: m =0.06~0.1 高碳钢: m = 0.08~0.12
35
〔四〕成形 是利用局部变形使坯料或半成品改变形状的工序
说明: 用橡皮是为了使变形外表光滑 36
五、应考虑采用锻造—焊接或锻造—机械联接组合 工艺
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§2–4 板 料 冲 压
• 一、定义 • 板料冲压是利用冲模使板料产生别离或变形，
从而获得一定形状、尺寸和性能的零件或毛坯的加 工方法 • 一般为冷冲压,当板料 • 厚度>8mm或材料塑性 压板 • 较差时才用热冲压
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• 二、特点
• 1、可以冲压出形状复杂的薄壁零件,废品少
27
修整量: ⑴ 对于大间隙冲裁件:单边修整量为板厚的10% ⑵ 对于小间隙冲裁件:单边修整量为板厚的8% 以下
⑶ 当冲裁件的修整总量大于一次修整量或板料 厚度大于3mm时，需屡次修整，但修整的次数越 少越好。修整后,冲裁件公差等级达: IT6~IT7；外 表粗糙度为: Ra=0.8 ~1.6um 〔三〕切断:
• 锻件的构造应符合以下原那么： • 一、模锻件应具有合理的分模面，确定分模面的原那么： • 1、保证模锻件能从模膛中取出 • 2、应使上下两模沿分模面的模膛轮廓一 致 • 3、力求使分模面在模膛深度最浅处 • 4、选定的分模面将使敷料最少 • 5、分模面最好是一个平面,使上下锻模的模膛深度一
致
12
• 2. 制造锻产
• 四、 根据使用设备不同,可分为: 锤上模 锻、胎模锻、压力机上模锻等
2
§2–3–1 锤上模锻
一、锤上模锻所用的锻模如下图：
3
二、模膛按功用不同分类 1、 模锻模膛 ① 终锻模膛： 作用：使坯料最后 变形到锻件 所要求的形 状和尺寸
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1. 冲裁变形过程： 〔1〕 弹性变形阶段
20
• 冲裁断面特征：
• a—塌角〔圆角带〕
• b—光亮带
• c—断裂带
• d—毛刺
21
2、凸凹模的间隙 凸凹模的间隙不仅影响冲裁件的断面质量， 而且影响模具寿命等
如图示：间隙对断面质量的影响
间隙过小
间隙适宜
22
⑴ 对冲裁件外表要求较高—选较小间隙值 ⑵ 对冲裁件外表要求不高—选较大间隙值 ⑶ 在冲压手册中可以查到凸凹模的间隙值,
(三〕翻 边
是在带孔的平坯料上用扩孔的方法获得凸缘的工序
1. 凸模圆角半经：
r凸= ( 4~9) t
2. 控制翻边孔的直径的
允许值 K0=d0/d
式中:
d0 — 翻边前的孔径尺寸
d — 翻边后的孔径尺寸
如: 镀锡铁皮 K0 ≥0.65
酸洗纲 K0 ≥ 0.68
翻边
3. 当零件所需凸缘的高度较大(K0值太小),一次成形无法 实现,那么可采用先拉深—后冲孔—再翻边的工艺来实 现
二、模锻件上，除与其他零件配合的外表外，均应 设计为非加工外表；非加工外表之间形成的角应 设计模锻圆角；与分模面垂直的非加工外表，应 设计出模锻斜度
13
三、为了使金属易充满模膛和减少工序，零件的外 形应力求简单、平直、对称，防止零件截面间差 异过大，或具有薄壁、高筋、凸起构造
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四、在零件构造允许的条件下，应尽量防止深孔或 多孔构造 当孔径<30mm；或孔深大于直径两倍时，锻造 困难，只能采用机加工方法成形，如：多孔齿轮
• 2)多膛锻模:在一幅锻模上有两个 以上模膛的 锻模〔如以下图〕
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§2–3–2 压力机上模锻
一、曲柄压力机上模锻 二、摩擦压力机上模锻 三、平锻机上模锻
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§2–3–3 胎模锻
一、胎模锻： 是在自由锻设备上使用胎模
生产模锻件的工艺方法 二、分类：
主要有三种：扣模、筒模、 合模
11
§2–3–4 模锻件的构造工艺性
31
⑷ 润滑: 加润滑剂减少摩擦、磨损 * 拉深过程中的另一缺陷：起皱
32
• 为防止起皱，可采用设置压边圈方法解决
• 也可通过增加毛坯的相对厚度〔t/D)和拉深系数 (m)的途径来解决
33
〔二〕弯曲 弯曲是将坯料弯成一定角度和曲率的变形工序
弯 曲时的纤维方向 1. 坯料的受力状况是: 内侧受压,外侧受拉 2. 弯曲的最小半径: rmin=〔0.25~1〕t 3. 弯曲方向: 使弯曲线与坯料纤维方向垂直 34
对于钢的拉深件，取r凹=10t, r凸 =(0.6 ~1) r凹 ⑵ 凸凹模的间隙:
一般取单边间隙 c=(1.1 ~1.2)t
30
⑶ 拉深系数〔 m 〕: m =拉深件直径d／D坯料直径，是衡量拉深变形程度
的指标，m > (0.5 ~ 0.8) ；坯料塑性差取上限、好那么 取下限。如m 过小，不能一次拉深成形，那么可采用屡 次拉深，如图示：
• 2、 产品精度高、互换性好
• 3、生产率高，操作简单，本钱低,工艺过程易实 现机械化和自动化，
• 4、产品质轻、料少，强度和刚度高
• 5、缺点是:
•
⑴ 冲模制造复杂、加工精度高、制造本钱
•
高 (只适于大批量生产)
•
⑵ 所用材料必须有足够的塑性
•
(一般用低碳钢、铜、铝、镁等合金
•
和塑性高的合金钢〕
取冲孔件尺寸为凸模刃口尺寸,然后根据间隙确定 凹模尺寸 凸模刃口尺寸=冲孔件最大极限尺寸 凹模刃口尺寸=成品尺寸＋间隙
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4、冲裁件的排样 排样是指落料件在条料、带料或板料上合理
布置的方法。分无搭边排样和搭边排样两种
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〔二〕修整 修整是利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄 层金属，以切掉冲裁件上的剪裂带和毛刺，从而 提高冲裁件的尺寸精度和降低外表粗糙度
• 当t >3 mm时, 冲裁力较大，对冲裁件断面 质量没有特殊要求时，m可以取1.5倍
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3、凸凹模刃口尺寸的计算 落料件的光亮面是因凹模刃口挤切材料产生的 孔的光亮面是因凸模刃口挤切材料产生的 ⑴ 设计落料模 —— 取凹模为设计基准件
取落料件尺寸为凹模刃口尺寸,然后根据间隙确定凸 模尺寸
凹模刃口尺寸=落料件最小极限尺寸 凸模刃口尺寸=成品尺寸–间隙 ⑵ 设计冲孔模 ——取凸模为设计基准件
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三、冲压生产的根本工序： 1、别离工序 2、变形工序
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§2–4 –1 冲压根本工序
一、别离工序：使坯料的一局部与另一局部相互别离的工 序，如落料、冲孔、切断和修整等。 〔一〕落料及冲孔 〔统称冲裁〕 是使坯料按封闭轮廓别离的工序 落料：冲落局部是成品，而余料是废料 冲孔：冲落局部是废料，而余料是成品
用剪刃或冲模将板料沿不封闭轮廓进展
别离的工序
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二、变形工序 是使坯料的一局部相对于另一局部产生位
移而不破裂的工序，如拉深、弯曲、翻边、成 形等 〔一〕拉深：利用拉深模将平板毛坯变形成开 口空心零件的工序
29
2. 影响拉深件质量的因素 拉深件中最危险的部位是直壁与底部的过渡圆角 处，当拉应力超过材料的强度极限时，此处将被 “拉裂〞。 * 拉裂现象与以下因素有关： ⑴ 凸凹模的圆角半径: