汽车零部件的锻压技术概述

塑性加工的特点：
– 改善金属的组织、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，塑 性加工能消除金属铸锭内部的气孔、缩孔和树枝状晶等缺陷， 并由于金属的塑性变形和再结晶，可使粗大晶粒细化，得到致 密的金属组织，从而提高金属的力学性能。
• 在零件设计时，若正确选用零件的受力方向与锻造流线方向， 可以提高零件的抗冲击性能。
– 固态成形，制件形状受限制。
1. 自由锻 Open Die forging
– 概念：只用简单的通用性工具，或在锻造设备
的上下砧间对坯料施加外力，使坯料产生变形 而获得所需的几何形状及内部质量的锻件。
• 自由锻造时，除与上、下砧铁接触的金属部分受到 约束外，金属坯料朝其它各个方向均能自由变形流 动，不受外部的限制，故无法精确控制变形的发展 。
– 净：20世纪80～90年代，明确提出“精密成形” 或“精确成形”，大力发展“净形制造”技术。
• “锻打”发展到“塑性加工”，是一个从“表象”到 “本质”，从“经验”到“规律”的漫长的认识过程 。
• 面向21世纪信息时代，塑性加工仍将是制造金 属零件的基本方式之一。
– 据统计，全世界生产的钢材约有75％要经过 塑性加工制成成品。
– 在工业生产中又称为金属压力加工，分为：自由锻 、模锻、板料冲压、挤压、轧制、拉拔等。
锻压：
– 是锻造Forging与冲压Stamping的总称。
– 对坯料施加外力，使其产生塑性变形，改变尺寸、 形状，改善性能，用以制造机械零件或毛坯的成形 加工方法。
常用的压力加工方法 a）自由锻 b）模锻 c）板料冲压 d）挤压 e）轧制 f）拉拔
一、锻造 Forging
• 锻造Forging：
– 在加压设备及工（模）具的作用下，使坯料 或铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得 一定的几何形状、尺寸和质量的锻件的加工 方法。
– 工（模）具一般作直线运动。
• 应用：形状简单，强韧性要求高的制件
– 锻造后，成分均匀，组织致密，晶粒细化， 强韧性提高。
资大，能量消耗大。 ➢ 锻模制造工艺复杂，制造成本高、周期长。
➢应用：适用于大批量或较大批量生产的条件
锻模结构
锤上模锻 Die Forging
• 制坯模膛Blocker：使 坯料预变形而达到合理 分配，使其形状基本接 近锻件形状，以便更好 地充满模锻模膛。
缺点：不能加工脆性材料（如铸铁）和形状特 别复杂（特别是内腔形状复杂）或体积特别大 的零件或毛坯。
• 锻造发展可概括为“精、省、净”。
– 早期手工锻打制作成品，仅是“成形”简单制品 。
– 精：后来用机器锻造，可以在一定程度上通过 模具控制形状和尺寸，但主要为后续的加工制 造毛坯。
– 省：20世纪50～60年代，针对“肥头大耳”问题 ，提倡发展“少无切削加工”。
– 分类：
• 锤上自由锻：中小锻件 • 液压机上自由锻：大型锻件
– 特点：
• 金属坯料在抵铁间受压变形时，可朝各个方 向自由流动，不受限制。
• 工艺灵活，所用设备和工具简单、通用性强 ，成本低。
• 锻件精度较低，加工余量较大，生产率低， • 其形状和尺寸主要由操作者的技术来控制。
– 应用
• 一般只适合于单件、小批量生产。 • 自由锻也是锻制大型锻件的唯一方法。
自由锻生产过程
自由锻锤
• 空气锤的吨位：以其工作活塞、锤杆和上 抵铁等落下部位的质量表示。
自由锻变形工序
• 基本工序
下料 Cropping 拔长 Drawing out 弯曲 Bending 扭转 Twisting
• 辅助工序
倒棱Chamfering 压痕 Indentation
• 精整工序
镦粗 Compression 冲孔 Punching 切割 Cutting 错移 Offset
– 材料的利用率高
• 金属塑性成形主要是靠金属的体积重新分配，而不需要切除金 属，因而材料利用率高。
– 较高的生产率
• 塑性加工一般是利用压力机和模具进行的，生产效率高。例如 ，利用多工位冷镦工艺加工内六角螺钉，比用棒料切削加工工 效提高约400倍。
– 毛坯或零件的精度较高
• 应用先进的技术和设备，可实现少切削或无切削加工。例如， 精密锻造的伞齿轮齿形部分可不经切削加工直接使用，复杂曲 面形状的叶片精密锻造后只需磨削便可达到所需精度。
压肩 Necking
自由锻件的变形工艺
• 选择依据：
– 主要取决于锻件的形状特征， – 还要考虑尺寸、技术要求以及自由锻变形
工序特点。
2. 模锻 Die Forging
• 概念：
– 利用模具使坯料变形而获得锻件。 – 在模锻设备上，利用高强度锻模，使金
属坯料在模膛内受压产生塑性变形，而 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。 – 在变形过程中由于模膛对金属坯料流动 的限制，因而锻造终了时可获得与模膛 形状相符的模锻件。
•
• 弯曲连杆锻模（下模）与模锻工序 • 1—拔长模膛 2—滚挤模膛 3—终锻模膛 4—预锻模膛
5—弯曲模膛
– 优点：
生产效率高。 可锻出形状复杂、尺寸准确，更接近于成品的锻件。 锻件表面质量好，节约材料和切削加工工时。 操作简便，质量易于控制，易实现机械化、自动化。
➢缺点
➢ 受模锻设备吨位限制，模锻件的质量一般在150kg以下。 ➢ 需要专门的模锻设备，要求功率大、刚性好、精度高，设备投
材料：钢和非铁金属可以在冷态或热态下压力 加工。
用途：
– 承受冲击或交变应力的重要零件（如机床主轴、齿 轮、曲轴、连杆等），都应采用锻件Baidu Nhomakorabea坯。
– 在机械制造、军工、航空、轻工、家用电器等行业 得到广泛应用。
• 例如，飞机上的塑性成形零件占总质量的85%；汽车、拖 拉机上的锻件质量占总质量的60%~80%。
汽车零部件的锻压技术 概述
2020年4月28日星期二
• 概述 • 一、锻造 • 二、板料冲压 • 二、汽车车身冲压件材料 • 三、汽车覆盖件的冲压工艺 • 四、汽车制造中冲压工艺的新发展
概述
• 汽车制造中有 60%-70%的金 属零部件需经塑 性加工成形。
金属塑性成形：
– 在外力作用下金属材料通过塑性变形，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 。