金属塑性成形工艺培训课件
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锻件余量及敷料 1—敷料 2—锻件余量
典型锻件图
二、模锻
使金属坯料在模膛内受压产生塑性变形，获得所需形状、尺寸以及内部 质量锻件的加工方法称为模锻。由于模膛对金属坯料流动的限制，锻造 终了时可获得与模膛形状相符的模锻件。
备料 加热 制坯 预锻 终锻 检查 热处理 表面喷丸 校正 切除飞边
模锻具有如下优点：
பைடு நூலகம்
1、自由锻设备
2、自由锻工序
自由锻工序可分为基本工序、辅助工序和修整工序三大类。
一）基本工序 基本工序包括镦粗、拔长、弯曲、冲孔、切割、扭转和错移等。实际
生产中最常用的是镦粗、拔长和冲孔三个工序。 １．镦粗
沿工件轴向进行锻打，使其长度减小，横截面积增大的操作过程。常 用来锻造齿轮坯、凸缘、圆盘等零件，也可用来作为锻造环、套筒等空 心锻件冲孔前的预备工序。
在再结晶温度（T再＝0.4Tm）以下的塑性变形称为冷变形，因冷变形有 加工硬化现象产生，故每次的冷变形程度不宜过大，否则会使金属产生裂纹。 冷变形加工的产品具有表面质量好、尺寸精度高、力学性能好等优点。常温 下的冷镦、冷挤压、冷拔及冷冲压都属于冷变形加工。
热变形是在再结晶温度以上的塑性变形，热变形时加工硬化与再结晶过
常用塑性加工方法
一、自由锻 自由锻是利用冲击力或压力，使金属在上、下砧铁之间，产 生塑性变形而获得所需形状、尺寸以及内部质量锻件的一种加 工方法。 自由锻分为手工锻造和机器锻造两种。手工锻造只能生产小 型锻件，生产率也较低。机器锻造是自由锻的主要方法。
优点：使用的工具简单；操作灵活；通过局部成形组合出所 需锻件的形状、尺寸 缺点：锻件的精度低，生产率低，工人技术水平要求高，劳 动强度大 应用：单件、小批、形状简单的锻件，大型、重型锻件，尤 其是特大型锻件
镦粗时，坯料不能过长，高度与直径之比应小于2.5，以免镦弯，或出 现细腰、夹层等现象。坯料镦粗的部位必须均匀加热，以防止出现变形 不均匀。
２．拔长 拔长是沿垂直于工件的轴向进行锻打，以使其截面积减小而长度
增加的操作过程，常用于锻造轴类和杆类等零件。 拔长时工件要放平，锻打要准，力的方向要垂直，并且拔长过程
第5章 金属材料成形
第一节 金属液态成型工艺基础 第二节 金属塑性成形工艺基础 第三节 金属连接成形工艺基础
锻造
第二节 金属塑性成形工艺
板料冲压
汽车锻件
典型的冲压件
塑性成形工艺
金属塑性成形是在外力作用下通过塑性变形，获得具有一定形状、 尺寸和力学性能的零件或毛坯的加工方法。 金属塑性成形可分为：自由锻、模锻、板料冲压、挤压、拉拔、轧制， 成形方式如图所示。
金属的塑性成形基础
一、金属塑性变形的基本概念
1、材料的塑性越好，变形抗力越小，则材料的塑性成形性越 好，越适合压力加工。 2、常用材料的伸长率δ和断面收缩率ψ来表示塑性指标。 3、金属塑性变形时遵循的基本规律主要有最小阻力定律、加 工硬化和体积不变规律等
最小阻力定律 是指金属在塑性变形过程中，金属各质点将向阻力最小的方 向移动。最小阻力定律符合力学的一般原则，是塑性成形加工 中最基本的规律之一。
程同时存在，而加工硬化又几乎同时被再结晶消除。热变形可使金属保持较 低的变形抗力和良好的塑性，可以用较小的力和能量产生较大的塑性变形而 不会产生裂纹，同时还可获得具有较高力学性能的再结晶组织。但是，热变 形是在高温下进行的，金属在加热过程中表面易产生氧化皮，精度和表面质 量较低。自由锻、热模锻、热轧、热挤压等工艺都属于热变形加工。
（二）辅助工序 为使基本工序操作方便而进行的预变形工序称为辅助工序，例如，
为方便挟持工件而进行的压钳口、局部拔长时先进行的切肩等工序 都属于辅助工序。 （三）修整工序
用以减少锻件表面缺陷而进行的工序，如校正、滚圆、平整等。 修整工序的变形量一般很小，而且为了不影响锻件的内部质量，一 般多在终锻温度或接近终锻温度下进行。
加工硬化规律 金属在常温下随着变形量的增加，变形抗力增大，塑性和韧 性下降的现象称为加工硬化。
体积不变规律 金属材料在塑性变形时，变形前与变形后的体积保持不变。 根据此规律，可以确定毛坯的尺寸和确定变形工序。
二、金属塑性变形对组织和性能的影响
1. 变形程度的影响 压力加工时，塑性变形程度的大小常用锻造比Y锻来表示，拔长时的锻造比
常用压力加工方法 a）自由锻 b）模锻 c）板料冲压 d）挤压 e）轧制 f）拉拔
压力加工与其它成形方法比较具有以下特点：
（1）改善金属组织、提高力学性能。金属材料经压力加工后，其组织、 性能都得到改善和提高。 （2）提高材料的利用率。金属塑性成形主要靠金属在塑性变形时改变形 状，使其体积重新分配，而不需要切除金属，因而材料利用率高。 （3）具有较高的生产率。塑性成形加工一般是利用压力机和模具进行成 形加工的，生产效率高。 （4）可获得精度较高的毛坯或零件。压力加工时坯料经过塑性变形获得 较高的精度，可实现少或无切削加工。
(1) 生产效率较高。模锻时，金属的变形在模膛内进行，故能较快 获得所需形状。 (2) 能锻造形状复杂的锻件，并可使金属流线分布更为合理，从而 进一步提高零件的使用寿命。 (3) 模锻件的尺寸较精确，表面质量较好，加工余量较小。 (4) 模锻件减少切削加工工作量。在批量足够的条件下，能降低零 件成本。 (5) 模锻操作简单，劳动强度低。
中要不断翻转和送进工件。
３．冲孔 利用冲头在工件上冲出通孔或盲孔的操作过程。常用于锻
造齿轮、套筒和圆环等空心锻件，对于直径小于25mm的孔 一般不锻出，而是采用钻削的方法进行加工。
较薄的坯料通常采用单面 冲孔； 厚度较大的锻件，一般采 用双面冲孔法
冲孔工艺 a）薄坯料冲孔 b）厚坯料冲孔 1－冲头 2－坯料 －垫环
Y锻=S0/S（S0、S分别表示拔长前后金属坯料的横截面积）；镦粗时的锻造比 Y锻=H0/H（H0、H分别表示镦粗前后金属坯料的高度）。锻造比越大，毛坯的 变形程度也越大。生产中以铸锭为坯料锻造时，碳素结构钢的锻造比在2~3范 围选取，合金结构钢的锻造比在3~4范围选取。以钢材为坯料锻造时，因材料 轧制时组织和力学性能已经得到改善，锻造比一般取1.1~1.3即可。 2. 冷变形与热变形
典型锻件图
二、模锻
使金属坯料在模膛内受压产生塑性变形，获得所需形状、尺寸以及内部 质量锻件的加工方法称为模锻。由于模膛对金属坯料流动的限制，锻造 终了时可获得与模膛形状相符的模锻件。
备料 加热 制坯 预锻 终锻 检查 热处理 表面喷丸 校正 切除飞边
模锻具有如下优点：
பைடு நூலகம்
1、自由锻设备
2、自由锻工序
自由锻工序可分为基本工序、辅助工序和修整工序三大类。
一）基本工序 基本工序包括镦粗、拔长、弯曲、冲孔、切割、扭转和错移等。实际
生产中最常用的是镦粗、拔长和冲孔三个工序。 １．镦粗
沿工件轴向进行锻打，使其长度减小，横截面积增大的操作过程。常 用来锻造齿轮坯、凸缘、圆盘等零件，也可用来作为锻造环、套筒等空 心锻件冲孔前的预备工序。
在再结晶温度（T再＝0.4Tm）以下的塑性变形称为冷变形，因冷变形有 加工硬化现象产生，故每次的冷变形程度不宜过大，否则会使金属产生裂纹。 冷变形加工的产品具有表面质量好、尺寸精度高、力学性能好等优点。常温 下的冷镦、冷挤压、冷拔及冷冲压都属于冷变形加工。
热变形是在再结晶温度以上的塑性变形，热变形时加工硬化与再结晶过
常用塑性加工方法
一、自由锻 自由锻是利用冲击力或压力，使金属在上、下砧铁之间，产 生塑性变形而获得所需形状、尺寸以及内部质量锻件的一种加 工方法。 自由锻分为手工锻造和机器锻造两种。手工锻造只能生产小 型锻件，生产率也较低。机器锻造是自由锻的主要方法。
优点：使用的工具简单；操作灵活；通过局部成形组合出所 需锻件的形状、尺寸 缺点：锻件的精度低，生产率低，工人技术水平要求高，劳 动强度大 应用：单件、小批、形状简单的锻件，大型、重型锻件，尤 其是特大型锻件
镦粗时，坯料不能过长，高度与直径之比应小于2.5，以免镦弯，或出 现细腰、夹层等现象。坯料镦粗的部位必须均匀加热，以防止出现变形 不均匀。
２．拔长 拔长是沿垂直于工件的轴向进行锻打，以使其截面积减小而长度
增加的操作过程，常用于锻造轴类和杆类等零件。 拔长时工件要放平，锻打要准，力的方向要垂直，并且拔长过程
第5章 金属材料成形
第一节 金属液态成型工艺基础 第二节 金属塑性成形工艺基础 第三节 金属连接成形工艺基础
锻造
第二节 金属塑性成形工艺
板料冲压
汽车锻件
典型的冲压件
塑性成形工艺
金属塑性成形是在外力作用下通过塑性变形，获得具有一定形状、 尺寸和力学性能的零件或毛坯的加工方法。 金属塑性成形可分为：自由锻、模锻、板料冲压、挤压、拉拔、轧制， 成形方式如图所示。
金属的塑性成形基础
一、金属塑性变形的基本概念
1、材料的塑性越好，变形抗力越小，则材料的塑性成形性越 好，越适合压力加工。 2、常用材料的伸长率δ和断面收缩率ψ来表示塑性指标。 3、金属塑性变形时遵循的基本规律主要有最小阻力定律、加 工硬化和体积不变规律等
最小阻力定律 是指金属在塑性变形过程中，金属各质点将向阻力最小的方 向移动。最小阻力定律符合力学的一般原则，是塑性成形加工 中最基本的规律之一。
程同时存在，而加工硬化又几乎同时被再结晶消除。热变形可使金属保持较 低的变形抗力和良好的塑性，可以用较小的力和能量产生较大的塑性变形而 不会产生裂纹，同时还可获得具有较高力学性能的再结晶组织。但是，热变 形是在高温下进行的，金属在加热过程中表面易产生氧化皮，精度和表面质 量较低。自由锻、热模锻、热轧、热挤压等工艺都属于热变形加工。
（二）辅助工序 为使基本工序操作方便而进行的预变形工序称为辅助工序，例如，
为方便挟持工件而进行的压钳口、局部拔长时先进行的切肩等工序 都属于辅助工序。 （三）修整工序
用以减少锻件表面缺陷而进行的工序，如校正、滚圆、平整等。 修整工序的变形量一般很小，而且为了不影响锻件的内部质量，一 般多在终锻温度或接近终锻温度下进行。
加工硬化规律 金属在常温下随着变形量的增加，变形抗力增大，塑性和韧 性下降的现象称为加工硬化。
体积不变规律 金属材料在塑性变形时，变形前与变形后的体积保持不变。 根据此规律，可以确定毛坯的尺寸和确定变形工序。
二、金属塑性变形对组织和性能的影响
1. 变形程度的影响 压力加工时，塑性变形程度的大小常用锻造比Y锻来表示，拔长时的锻造比
常用压力加工方法 a）自由锻 b）模锻 c）板料冲压 d）挤压 e）轧制 f）拉拔
压力加工与其它成形方法比较具有以下特点：
（1）改善金属组织、提高力学性能。金属材料经压力加工后，其组织、 性能都得到改善和提高。 （2）提高材料的利用率。金属塑性成形主要靠金属在塑性变形时改变形 状，使其体积重新分配，而不需要切除金属，因而材料利用率高。 （3）具有较高的生产率。塑性成形加工一般是利用压力机和模具进行成 形加工的，生产效率高。 （4）可获得精度较高的毛坯或零件。压力加工时坯料经过塑性变形获得 较高的精度，可实现少或无切削加工。
(1) 生产效率较高。模锻时，金属的变形在模膛内进行，故能较快 获得所需形状。 (2) 能锻造形状复杂的锻件，并可使金属流线分布更为合理，从而 进一步提高零件的使用寿命。 (3) 模锻件的尺寸较精确，表面质量较好，加工余量较小。 (4) 模锻件减少切削加工工作量。在批量足够的条件下，能降低零 件成本。 (5) 模锻操作简单，劳动强度低。
中要不断翻转和送进工件。
３．冲孔 利用冲头在工件上冲出通孔或盲孔的操作过程。常用于锻
造齿轮、套筒和圆环等空心锻件，对于直径小于25mm的孔 一般不锻出，而是采用钻削的方法进行加工。
较薄的坯料通常采用单面 冲孔； 厚度较大的锻件，一般采 用双面冲孔法
冲孔工艺 a）薄坯料冲孔 b）厚坯料冲孔 1－冲头 2－坯料 －垫环
Y锻=S0/S（S0、S分别表示拔长前后金属坯料的横截面积）；镦粗时的锻造比 Y锻=H0/H（H0、H分别表示镦粗前后金属坯料的高度）。锻造比越大，毛坯的 变形程度也越大。生产中以铸锭为坯料锻造时，碳素结构钢的锻造比在2~3范 围选取，合金结构钢的锻造比在3~4范围选取。以钢材为坯料锻造时，因材料 轧制时组织和力学性能已经得到改善，锻造比一般取1.1~1.3即可。 2. 冷变形与热变形