锻压课件.ppt
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（1）镦粗:使毛坯高度减小，横截面积增大的锻造工序。 常用于圆盘状零件的锻造。
■镦粗的要求： 1）H/D≤2.5 2）每锤击一次，应立即将
工件绕其轴线转动一下。 3）沿工件轴向锻打。 ■镦粗的种类： 完全镦粗、局部镦粗和垫 环镦粗三种。
1) 完全镦粗（平砧 镦粗） （如图1-6a）
1-6a) 全镦粗
的大头向下，直接将孔冲穿。 自由锻的特点：工具简单，设备
通用性强。但对工人的技术水平要求 较高，因此只用于单件小批量生产。 说明：直径小于25mm的孔一般不锻 出，可在机械加工时钻出。
图1-11 单面冲孔的过程
3、自由锻的基本操作 （续）
（4）切割（切断）:将坯料分割开或部分割断的锻造工序。
图1-12 切断
室中燃烧，火焰越过火墙对金属进行 加热的炉子。1为燃烧室，高温炉气 越过火墙2，进入炉膛3加热金属坯料 4，废气则经孔5进入烟室6，最后经 烟道7排除。8为装取坯料的炉门。
（三） 锻件的冷却方法
1.空冷：适于低、中碳钢 的小型锻件。
2.坑冷：适于低合金钢及 尺寸较大的锻件。
3.随炉冷却：适于高合金 钢及大型锻件。
（1）机器锻造的设备——空气锤（见下图1-4） 1)空气锤的工作原理:
a）
b）
■空气锤的基本操作：电源接通后，通过脚踏杆或手柄操纵上、下旋阀，可使空气锤实现
空转、锤头上悬、锤头下压、连续打击和单次打击等动作，以适应不同的生产需要。
图1-4 空气锤
a）外形图
b）工作原理
2)空气锤的规格：以落下部分的重量表示，常用的有65kg、 250kg、400kg和750kg等。
因为一次加热后可进行锻造的时间就长，可减少锻件加热次数。 因始锻温度不可能无限制的提高，终锻温度也不可能无限制的降低，所以锻造温度范围也就不可能无 限扩大，各种金属都有它自己最适当的锻造温度范围。
（二） 锻造加热设备：火焰炉和电炉 目前常用的加热设备是火焰炉——反射炉。
工作原理：以煤为燃料，在燃烧
2）拉深：将平板坯料制成空心杯状或盒状工件的过程。如图2-7所示 思考：拉深过程仅使板料变形而不会使
之分离，为什么？
图2-7 拉深
作业思考题
1.为什么金属锻造前要加热？不加热行不行？ 2.何谓锻造温度范围？不同金属锻造温度范围相同吗？ 3.加热过程中如加热不当，锻件毛坯会出现哪些缺陷？产生原 因为何？ 4.自由锻的基本工序主要有哪些？它们各自用在什么地方？ 5.冲孔与落料有何不同？它们在凸模和凹模的尺寸上，有哪些 不同的考虑？ 6.何谓拉深？为什么拉深过程仅使板料变形而不会使之分离？ 7.不少冲压设备上都有大的飞轮，它们在冲压设备上起什么作 用？不用它行不行？
形状精度由模具保 证，所以冲压件的 质量稳定，互换性 好，具有“一模一 样”的特征，一般 不需要再进行机械 加工。
图2-3 冲裁模
二．冲压的基本操作——分离和变形 1．分离：指金属坯料的一部分与另一部分相互分离的操作 。
1）冲孔
2）落料
■变形过程：弹性变形-塑性变形-分离 图2-4 冲孔和落料
思考:1.为什么冲孔和落料时材料会分离呢？（凸模与凹模之间的间隙很小，并有锋利的刃口。） 2. 冲孔和落料的方法相同，只是作用不同，有什么不同呢？
图1-8 拔长的翻转方法
3）拔长的步骤（以圆截面工件的局部 拔长为例）
a)压肩:（用压肩摔子，如右图所示）。 锻台阶时，要先在截面分界处压出凹槽， 称为压肩。
注意：先压肩再拔长，以获得平整的过度部分。
b)拔长锻打:方法如下图所示。
第一步 压肩
第二步 拔长锻打
c)圆料的修整。用摔子摔圆。
第三步 用摔子修成圆形
1、模锻设备：最常用的是蒸汽-空气锤 （简称锤上模锻）。其结构与工作原理与自由 锻所用空气锤基本相同。但锤头锤击力大，上 下运动精度高，则上下模能对准。
图 1-13 模具
2、成型方法：如下图，上模和下模分别安装在蒸汽-空气锤的锤头 和模座上，工作时，上模随锤头一起上下运动，上模向下扣合时，对模膛 中的坯料进行冲击，使之充满整个模膛，从而获得与模腔形状一致的锻件。
图1-9 圆料拔长的方法
3、自由锻的基本操作（续）
（3）冲孔：指坯料上冲出通孔或不通孔的锻造 工序。其方法有双面冲孔和单面冲孔两种。
双面冲孔方法：
先镦粗→试冲凹 坑→冲2/3的深度 →翻转→冲另一 面，使孔冲通
图1-10 双面冲孔的过程
3、自由锻的基本操作 （续）
单面冲孔方法： 坯料置于漏盘上，将冲子
橙黄色
900-1050
炽热颜色
深黄色 亮黄色 亮白色
温度范围(℃) 1050-1150 1150-1250 1250-1300
思考：1.当感觉到锻打很费力的情况下应怎么办？马上停止操作，将坯料重新加热。 2.锻造温度范围越小越好还是越大越好呢？能否使此温度范围无限增
大？各种金属都有它自己最适当的锻造温度范围，为什么？
3、自由锻的基本操作(续)
（2）拔长：使毛坯横截面积减小，长度增加的 锻造工序。常用于杆类、轴类等零件的锻造。
1）拔长的类型：如图1-7
方法：加热
工件，垂直于 工件轴向锻打
图 1-7 拔长的类型 注意：局部拔长时，只加热拔长部分，以减少金属氧化损耗
2）拔长的翻转顺序 拔长时，用手钳将坯料夹紧，锤击时应绕其轴心线不断 地翻转坯料，以保证毛坯在延伸过程中各处温度、变形均匀。 常用的翻转方法如图1-8所示。
■锻压的概念：对金属材料施加压力，使其产生塑
性变形，改变尺寸、形状及改善性能，用来获得毛坯 或零件的加工方法。
■对锻压材料的要求：必须具有良好的塑性，以便
在外力作用下能产生塑性变形而不破裂。如钢、铜、铝 等可用来锻压；而铸铁不能用于锻压。
思考：为什么？
第一节 锻造
■锻造：将金属坯料加热到高温，并在加
压设备的作用下使之发生塑性变形，以获得一 定尺寸、形状和质量的加工方法。
■锻造工艺的特点 （1）锻造后的金属组织致密，纤维组织沿零
件轮廓连续分布。其力学性能比铸件的好。所 以主要用于重要零件的毛坯制造。
（2）锻件形状的复杂程度一般不如铸件，锻
造是在固态下成形的。
图1-1 锻制与车制曲轴的纤维组织 a. 锻制曲轴 b. 车制曲轴
2) 局部镦粗（图1-6b）
（漏盘内金属不变形，坯料直径等 于漏盘内孔直径，即D0=d ）
图1-6b) 局部镦粗
3) 垫环镦粗：坯料在垫环上进行的镦粗（图1-6c）
（垫环内金属也变形，坯料直径 大于环孔直径，即D0>d）
图1-6c) 垫环镦粗
说明：垫环镦粗主要用于带有凸肩锻件，且凸肩直径d 和高度h都比较小的圆盘锻件。
2．变形：使金属坯料在不破裂的条件下产生塑性 变形的操作 。
1）弯曲：使板料弯成所需形状的加工方法。如图2-5所示
1）弯曲：使板料弯成具有一定 角度的加工方法。
图2-5 弯曲冲模 注意：凸凹模有适当的圆角， 以免工件弯裂
■板料经多次弯曲后，制成圆筒状零件的弯曲过程 （图2-6）
a)
b)
c)
d)
图2-6 筒状零件的弯曲过程
1200～1250 1150～1200 1100～1150 1050～1100
800～850
铜合金
750～850
600～700
铝合金
470～490
300～400
Fra Baidu bibliotek
镁合金
370～430
300～350
表2 钢加热到各种颜色时的温度范围
炽热颜色 温度范围(℃)
暗红色 樱红色 桔红色
650-750 750-800 800-900
4、自由锻的工艺过程示例
1.摇杆轴锻造工艺过程
2.齿轮坯自由锻工艺过程
（二）模型锻造（模锻）简介
模锻的概念：将加热后的坯料放入模具模腔 内，施加冲击力或压力，使其在有限制的空间内 产生塑性变形，从而获得与模腔形状相同的锻件 的加工方法。（见右图1-13所示）
模锻的特点（与自由锻相比）：效率高，加 工余量小。但模锻生产受到设备吨位的限制，只 是用于中小锻件的生产，又由于模具制造费用高， 故不适于单件小批量生产。
2.工具简单，通用性强，操作灵活。 3.大型锻件唯一方法。
图1-3 自由锻
■ 自由锻的分类：按工作时所受作用力来源的不 同，分为手工（自由）锻和机器（自由）锻。
1、手工锻：用人力来锤击金属而产生变形。只能生 产小型锻件。
2、机器锻造：利用机器产生的冲击力或压力使金属变 形。生产效率高，能锻造各种大小的锻件，是目前普遍 采用的方法。
落下部分：工作活塞、锤杆、上抵铁组成的整体部件。
应用范围：打击速度很快，100-200次/min，但打击力不 大，因此，一般用来锻造小型锻件。
（2）机器锻造常用工具
图 1-5 锻造工具
3、自由锻的基本工序
自由锻是锻造常用的生产方法，主要有镦粗、拔长、冲孔等基本工序。 一个锻件往往要经过几个工序才能完成。
金工实训——锻压篇
兰州城市学院实训中心 杨淑霞
重点
1.锻件加热的目的、所用设备、工作过程及其特点。 2.自由锻造所用设备及工具。 3.自由锻造的基本工序及各工序容易产生的缺陷。 4.冲压设备特点、冲压基本工序。
难点
1.自由锻造各工序产生缺陷的避免。 2.自由锻造工序顺序的安排。
锻压
锻压是锻造与冲压的总称,是金属压力加工中应用 最广的两种。
大变粗。加压易产生裂纹，用热处理解决；过烧：接近熔化温度，内部 晶粒间的结合力完全失去。加压碎裂伤人，无法挽救。) （2）终锻温度：不宜再锻的最低温度。
表1 碳钢及有色合金锻造温度范围
合金种类
始锻温度（℃） 终锻温度（℃）
碳素钢
Wc%<0.3% Wc%=0.3～0.5% Wc%=0.5～0.9% Wc%=0.9～1.5%
一、坯料的加热和锻件的冷却
（一）加热目的和锻造温度范围 1、加热目的：提高金属的塑性、降低其变形抗力，以便锻时省力，并
能产生大的变形而不破坏。 2、锻造温度范围：始锻温度到终锻温度之间的温度范围。
（1）始锻温度：金属锻造时允许加热的最高温度。(始锻温度比金属材 料熔点低100 ℃-200 ℃) 思考：为什么要加热？是不是加热温度越高越好？(过热：内部组织迅速长
图1-14 成型方法
第二节 冲压
定义：使板料经过分离或变形而获得零件的工艺统称为 板料冲压（或叫冷冲压），简称冲压。
一．冲压设备及工具
1.冲压设备—剪床
图2-1 剪床
a)外形图
b)传动示意图
2.冲压设备—冲床
图2-2 冲床
a)外形图
b)传动示意图
2.冲压工具----冲裁模
冲压件的独特优点： 冲压件的尺寸与
炉膛
炉门
烟室
烟道
图1-2 反射炉结构示意图
二、锻造方法 根据成形方式不同，锻造分为自由锻造和模
型锻造两类。
（一）自由锻造（如图1-3） ■ 自由锻：利用冲击力或压力，使加热
到一定温度的金属坯料在上、下砥铁之 间产生塑性变形而获得毛坯的一种加工 方法。 ■ 自由锻特点：
1.锻件重量范围大，可锻造重量很小 的锻件，也可锻重量很大的，如300t。
■镦粗的要求： 1）H/D≤2.5 2）每锤击一次，应立即将
工件绕其轴线转动一下。 3）沿工件轴向锻打。 ■镦粗的种类： 完全镦粗、局部镦粗和垫 环镦粗三种。
1) 完全镦粗（平砧 镦粗） （如图1-6a）
1-6a) 全镦粗
的大头向下，直接将孔冲穿。 自由锻的特点：工具简单，设备
通用性强。但对工人的技术水平要求 较高，因此只用于单件小批量生产。 说明：直径小于25mm的孔一般不锻 出，可在机械加工时钻出。
图1-11 单面冲孔的过程
3、自由锻的基本操作 （续）
（4）切割（切断）:将坯料分割开或部分割断的锻造工序。
图1-12 切断
室中燃烧，火焰越过火墙对金属进行 加热的炉子。1为燃烧室，高温炉气 越过火墙2，进入炉膛3加热金属坯料 4，废气则经孔5进入烟室6，最后经 烟道7排除。8为装取坯料的炉门。
（三） 锻件的冷却方法
1.空冷：适于低、中碳钢 的小型锻件。
2.坑冷：适于低合金钢及 尺寸较大的锻件。
3.随炉冷却：适于高合金 钢及大型锻件。
（1）机器锻造的设备——空气锤（见下图1-4） 1)空气锤的工作原理:
a）
b）
■空气锤的基本操作：电源接通后，通过脚踏杆或手柄操纵上、下旋阀，可使空气锤实现
空转、锤头上悬、锤头下压、连续打击和单次打击等动作，以适应不同的生产需要。
图1-4 空气锤
a）外形图
b）工作原理
2)空气锤的规格：以落下部分的重量表示，常用的有65kg、 250kg、400kg和750kg等。
因为一次加热后可进行锻造的时间就长，可减少锻件加热次数。 因始锻温度不可能无限制的提高，终锻温度也不可能无限制的降低，所以锻造温度范围也就不可能无 限扩大，各种金属都有它自己最适当的锻造温度范围。
（二） 锻造加热设备：火焰炉和电炉 目前常用的加热设备是火焰炉——反射炉。
工作原理：以煤为燃料，在燃烧
2）拉深：将平板坯料制成空心杯状或盒状工件的过程。如图2-7所示 思考：拉深过程仅使板料变形而不会使
之分离，为什么？
图2-7 拉深
作业思考题
1.为什么金属锻造前要加热？不加热行不行？ 2.何谓锻造温度范围？不同金属锻造温度范围相同吗？ 3.加热过程中如加热不当，锻件毛坯会出现哪些缺陷？产生原 因为何？ 4.自由锻的基本工序主要有哪些？它们各自用在什么地方？ 5.冲孔与落料有何不同？它们在凸模和凹模的尺寸上，有哪些 不同的考虑？ 6.何谓拉深？为什么拉深过程仅使板料变形而不会使之分离？ 7.不少冲压设备上都有大的飞轮，它们在冲压设备上起什么作 用？不用它行不行？
形状精度由模具保 证，所以冲压件的 质量稳定，互换性 好，具有“一模一 样”的特征，一般 不需要再进行机械 加工。
图2-3 冲裁模
二．冲压的基本操作——分离和变形 1．分离：指金属坯料的一部分与另一部分相互分离的操作 。
1）冲孔
2）落料
■变形过程：弹性变形-塑性变形-分离 图2-4 冲孔和落料
思考:1.为什么冲孔和落料时材料会分离呢？（凸模与凹模之间的间隙很小，并有锋利的刃口。） 2. 冲孔和落料的方法相同，只是作用不同，有什么不同呢？
图1-8 拔长的翻转方法
3）拔长的步骤（以圆截面工件的局部 拔长为例）
a)压肩:（用压肩摔子，如右图所示）。 锻台阶时，要先在截面分界处压出凹槽， 称为压肩。
注意：先压肩再拔长，以获得平整的过度部分。
b)拔长锻打:方法如下图所示。
第一步 压肩
第二步 拔长锻打
c)圆料的修整。用摔子摔圆。
第三步 用摔子修成圆形
1、模锻设备：最常用的是蒸汽-空气锤 （简称锤上模锻）。其结构与工作原理与自由 锻所用空气锤基本相同。但锤头锤击力大，上 下运动精度高，则上下模能对准。
图 1-13 模具
2、成型方法：如下图，上模和下模分别安装在蒸汽-空气锤的锤头 和模座上，工作时，上模随锤头一起上下运动，上模向下扣合时，对模膛 中的坯料进行冲击，使之充满整个模膛，从而获得与模腔形状一致的锻件。
图1-9 圆料拔长的方法
3、自由锻的基本操作（续）
（3）冲孔：指坯料上冲出通孔或不通孔的锻造 工序。其方法有双面冲孔和单面冲孔两种。
双面冲孔方法：
先镦粗→试冲凹 坑→冲2/3的深度 →翻转→冲另一 面，使孔冲通
图1-10 双面冲孔的过程
3、自由锻的基本操作 （续）
单面冲孔方法： 坯料置于漏盘上，将冲子
橙黄色
900-1050
炽热颜色
深黄色 亮黄色 亮白色
温度范围(℃) 1050-1150 1150-1250 1250-1300
思考：1.当感觉到锻打很费力的情况下应怎么办？马上停止操作，将坯料重新加热。 2.锻造温度范围越小越好还是越大越好呢？能否使此温度范围无限增
大？各种金属都有它自己最适当的锻造温度范围，为什么？
3、自由锻的基本操作(续)
（2）拔长：使毛坯横截面积减小，长度增加的 锻造工序。常用于杆类、轴类等零件的锻造。
1）拔长的类型：如图1-7
方法：加热
工件，垂直于 工件轴向锻打
图 1-7 拔长的类型 注意：局部拔长时，只加热拔长部分，以减少金属氧化损耗
2）拔长的翻转顺序 拔长时，用手钳将坯料夹紧，锤击时应绕其轴心线不断 地翻转坯料，以保证毛坯在延伸过程中各处温度、变形均匀。 常用的翻转方法如图1-8所示。
■锻压的概念：对金属材料施加压力，使其产生塑
性变形，改变尺寸、形状及改善性能，用来获得毛坯 或零件的加工方法。
■对锻压材料的要求：必须具有良好的塑性，以便
在外力作用下能产生塑性变形而不破裂。如钢、铜、铝 等可用来锻压；而铸铁不能用于锻压。
思考：为什么？
第一节 锻造
■锻造：将金属坯料加热到高温，并在加
压设备的作用下使之发生塑性变形，以获得一 定尺寸、形状和质量的加工方法。
■锻造工艺的特点 （1）锻造后的金属组织致密，纤维组织沿零
件轮廓连续分布。其力学性能比铸件的好。所 以主要用于重要零件的毛坯制造。
（2）锻件形状的复杂程度一般不如铸件，锻
造是在固态下成形的。
图1-1 锻制与车制曲轴的纤维组织 a. 锻制曲轴 b. 车制曲轴
2) 局部镦粗（图1-6b）
（漏盘内金属不变形，坯料直径等 于漏盘内孔直径，即D0=d ）
图1-6b) 局部镦粗
3) 垫环镦粗：坯料在垫环上进行的镦粗（图1-6c）
（垫环内金属也变形，坯料直径 大于环孔直径，即D0>d）
图1-6c) 垫环镦粗
说明：垫环镦粗主要用于带有凸肩锻件，且凸肩直径d 和高度h都比较小的圆盘锻件。
2．变形：使金属坯料在不破裂的条件下产生塑性 变形的操作 。
1）弯曲：使板料弯成所需形状的加工方法。如图2-5所示
1）弯曲：使板料弯成具有一定 角度的加工方法。
图2-5 弯曲冲模 注意：凸凹模有适当的圆角， 以免工件弯裂
■板料经多次弯曲后，制成圆筒状零件的弯曲过程 （图2-6）
a)
b)
c)
d)
图2-6 筒状零件的弯曲过程
1200～1250 1150～1200 1100～1150 1050～1100
800～850
铜合金
750～850
600～700
铝合金
470～490
300～400
Fra Baidu bibliotek
镁合金
370～430
300～350
表2 钢加热到各种颜色时的温度范围
炽热颜色 温度范围(℃)
暗红色 樱红色 桔红色
650-750 750-800 800-900
4、自由锻的工艺过程示例
1.摇杆轴锻造工艺过程
2.齿轮坯自由锻工艺过程
（二）模型锻造（模锻）简介
模锻的概念：将加热后的坯料放入模具模腔 内，施加冲击力或压力，使其在有限制的空间内 产生塑性变形，从而获得与模腔形状相同的锻件 的加工方法。（见右图1-13所示）
模锻的特点（与自由锻相比）：效率高，加 工余量小。但模锻生产受到设备吨位的限制，只 是用于中小锻件的生产，又由于模具制造费用高， 故不适于单件小批量生产。
2.工具简单，通用性强，操作灵活。 3.大型锻件唯一方法。
图1-3 自由锻
■ 自由锻的分类：按工作时所受作用力来源的不 同，分为手工（自由）锻和机器（自由）锻。
1、手工锻：用人力来锤击金属而产生变形。只能生 产小型锻件。
2、机器锻造：利用机器产生的冲击力或压力使金属变 形。生产效率高，能锻造各种大小的锻件，是目前普遍 采用的方法。
落下部分：工作活塞、锤杆、上抵铁组成的整体部件。
应用范围：打击速度很快，100-200次/min，但打击力不 大，因此，一般用来锻造小型锻件。
（2）机器锻造常用工具
图 1-5 锻造工具
3、自由锻的基本工序
自由锻是锻造常用的生产方法，主要有镦粗、拔长、冲孔等基本工序。 一个锻件往往要经过几个工序才能完成。
金工实训——锻压篇
兰州城市学院实训中心 杨淑霞
重点
1.锻件加热的目的、所用设备、工作过程及其特点。 2.自由锻造所用设备及工具。 3.自由锻造的基本工序及各工序容易产生的缺陷。 4.冲压设备特点、冲压基本工序。
难点
1.自由锻造各工序产生缺陷的避免。 2.自由锻造工序顺序的安排。
锻压
锻压是锻造与冲压的总称,是金属压力加工中应用 最广的两种。
大变粗。加压易产生裂纹，用热处理解决；过烧：接近熔化温度，内部 晶粒间的结合力完全失去。加压碎裂伤人，无法挽救。) （2）终锻温度：不宜再锻的最低温度。
表1 碳钢及有色合金锻造温度范围
合金种类
始锻温度（℃） 终锻温度（℃）
碳素钢
Wc%<0.3% Wc%=0.3～0.5% Wc%=0.5～0.9% Wc%=0.9～1.5%
一、坯料的加热和锻件的冷却
（一）加热目的和锻造温度范围 1、加热目的：提高金属的塑性、降低其变形抗力，以便锻时省力，并
能产生大的变形而不破坏。 2、锻造温度范围：始锻温度到终锻温度之间的温度范围。
（1）始锻温度：金属锻造时允许加热的最高温度。(始锻温度比金属材 料熔点低100 ℃-200 ℃) 思考：为什么要加热？是不是加热温度越高越好？(过热：内部组织迅速长
图1-14 成型方法
第二节 冲压
定义：使板料经过分离或变形而获得零件的工艺统称为 板料冲压（或叫冷冲压），简称冲压。
一．冲压设备及工具
1.冲压设备—剪床
图2-1 剪床
a)外形图
b)传动示意图
2.冲压设备—冲床
图2-2 冲床
a)外形图
b)传动示意图
2.冲压工具----冲裁模
冲压件的独特优点： 冲压件的尺寸与
炉膛
炉门
烟室
烟道
图1-2 反射炉结构示意图
二、锻造方法 根据成形方式不同，锻造分为自由锻造和模
型锻造两类。
（一）自由锻造（如图1-3） ■ 自由锻：利用冲击力或压力，使加热
到一定温度的金属坯料在上、下砥铁之 间产生塑性变形而获得毛坯的一种加工 方法。 ■ 自由锻特点：
1.锻件重量范围大，可锻造重量很小 的锻件，也可锻重量很大的，如300t。