金属塑性成形方法

造成变形区折皱。 防止措施：①采用压边圈压紧坯料； ②间隙不能过大，m不能过小。
⑷其他冲压成形工艺
1）缩口：即将管件或空心制件的端部沿径向加压， 使其径向尺寸缩小的加工方法。
2）起伏：即在板坯或制品表面上通过局部变薄获得 各种形状的凸起与凹陷的成形方法。
3）翻孔：即在预先制好孔的半成品或未经制孔的板 料上冲制出竖直边缘的成形方法。
应用：汽车、拖拉机、电机、电器、仪表仪器、 轻工和日用品及国防工业生产等领域。
常用的冲压材料有低碳钢、高塑性合金钢、铝 和铝合金、铜和铜合金等金属板料、带料与卷 料，还可加工纸板、塑料板、胶木板、纤维板 等非金属板料。
2.冲压基本工序
⑴冲裁：即利用冲模将板料以封闭或不封闭的轮 廓线与坯料分离的冲压方法。
2）最小弯曲半径： 即坯料弯曲时最外层纤维濒于拉裂时内表面的 弯曲半径，用符号rmin表示。 故在生产中：r＞rmin。
3）回弹---由于外力去除后弹性变形的恢复， 造成工件的弯曲角度、曲率半径与模具不一致 的现象。
故一般在设计弯曲模时，模具角度应比成品 角度略小一个回弹角度；或改进工件结构、弯 曲方式及模具结构来减少回弹。
眼 前 ， 我 钻 进了被 窝
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模膛 种类
锤锻模具由带有燕尾的上模、 下模组成。下模固定在模座上， 上模固定在锤头上，并随锤头作 上下往复锤击运动使锻坯在模膛 中成形。
镦粗
制坯模膛（体积分配）
拔长 滚挤★
弯曲 …
模锻模膛（锻件成形） 预锻→初步成形
ห้องสมุดไป่ตู้
终锻→最终成形
切断模膛（锻件与坯料切离）
设飞边槽★ 放收缩率
按轧锟轴线与轧制线间以及轧锟转向的关系不 同轧制可分为纵轧、斜轧和横轧三种。
1.纵轧 即轧锟轴线相平行，旋转方向相反，轧件作直
线运动的轧制。
锟锻也属纵轧类型，是用一对相向旋转的扇 形模具使坯料产生塑性变形，从而获得所需 锻件或锻坯的锻造工艺。
⑵斜轧 即轧锟相互倾斜配置，以相同方向旋转，轧
件在轧锟的作用下反向旋转，同时还作轴 向运动，即螺旋运动的轧制方法。 常用的斜轧方法有 孔型斜轧和仿型斜轧两种。
3.2 金属塑性成形方法
主要有锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔等。
3.2.1 锻造
锻造是在加压设备及工（模）具的作用下， 使坯料、铸锭产生局部或全部的塑性变形，以 获得具有一定几何尺寸、形状和质量的锻件的 加工方法。
按所用的设备和工（模）具的不同， 可分为自由锻和模锻两大类。
1.自由锻
即只用简单的通用性工具，或在锻造设备的 上、下帖间直接使坯料变形而获得所需的 几何形状及内部质量锻件的加工方法。
2.摆动辗压
即上模的轴线与被辗压工件（放在模下）的轴线倾 斜一个角度，模具一面绕轴心旋转，一面、对坯 料进行压缩的加工方法。
即用带刃口的冲模使板料分离。
沿封闭轮廓分离 冲 （冲孔、落料等）
板坯
裁 沿非封闭轮廓分离
（切断、切口、剖切等）
凸模
凹 模
1）冲裁变形过程
◆三个阶段：弹性变形→塑性变形→剪裂分离
◆冲后断面特征：
对应各变形阶段， 冲孔件
冲裁断面相应地分为
塌角
塌角、光亮带、剪裂带
光亮带 剪裂带
和毛刺区。
毛刺
光亮带宽度越大，
特别适于重型、大型锻件生产。
（4）自由锻的基本工序 分类 ： 1）辅助工序： 为方便基本工序的操作而预先进行局部小变形 的工序。 如倒棱、压肩等。 2）精整工序： 修整锻件最终形状和尺寸、消除表面不平和歪 斜的工序。如修整鼓形、校平、校直等。 3）基本工序： 锻造过程中直接改变坯料形状和尺寸的工序。 如镦粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲、锻接等。
①压弯：即用凸模将坯料压入凹模弯曲成形。 弯曲工艺适应性强，最常用；
②拉弯：是使坯料在受拉状态下沿模具弯曲成形。 用于弯曲半径较大的工件；
③辊弯：是使坯料受辊轴旋转时摩擦力作用，连续 进入辊轴间弯曲成形。 常用于圆柱面和圆锥面加工。
2）拉深系数m：
即拉深变形后制件直径d与其毛坯直径D0之比。 m=d/D0 （ m越小，表示变形程度越大）
广泛用于生产钢球、周期性轧材、麻花钻、空心管 套等零件或毛坯。
⑶横轧
即轧锟轴线与轧件轴线平行且轧锟与轧件作 相对转动的轧制方法。
常用的横轧方法有楔横轧、齿轮轧制、辗环。 分别用于生产 各种类形的台阶轴、齿轮、和螺纹。
3.2.4 挤压（自学）
1.正挤压：即使坯料从模孔中流出部分的运 动方向与凸模运动方向相同的挤压方法。
②胎模锻：
即在自由锻造设备上使用可移动模具生产模锻 件的一种锻造方法。
特点： 与自由锻相比：锻件质量好；生产率高；
节约金属。 与模锻相比： 操作灵活；生产准备周期短；
锻件表面质量较差；劳动强度大。 胎模的种类：扣模；筒模；合模。
2）锻造压力机模锻（自学) 在压力机上对热态金属进行锻造。
①液压机模锻：模锻液压机是用高压液体（通常为 水或油）来驱动安装在活动横梁上的锻模进行模 锻的。
（1）分类 1）手工锻造，生产小型锻件。 2）机器锻造，生产大、中、小型锻件。
（2）特点
1）金属坯料在水平方向可自由流动； 2）可使用多种锻压设备； 3）锻件力学性能好； 4）节约金属，减少切削加工工时； 5）锻件形状简单，精度低； 6）生产率较低，劳动强度较大。 主要用于形状简单的单件小批生产，
②对模具寿命：Z加大，提高寿命；
③对冲裁力：Z加大，可减小冲裁力。
合理选择间隙值Z （根据材料种类、料厚、精度要求等确定）
①当断面质量要求较高时，应选较小的间隙值；
②当断面质量无严格要求时，应尽可能加大间隙。
经验公式：Z＝mδ
（m是系数，δ是料厚）
冲裁软钢、铝合金、铜合金等软材料时：
Z＝（6％～8％）δ
适于小型锻件的成批大量生产。 如飞机、机车、军工、轴承等制造业中的 齿轮、轴、连杆等零件。
（3）模锻方法
1）锤上模锻： 即在锻锤上进行的模锻。 按所用设备和模具不同， 可分为锤模锻和胎模锻。
①锤模锻：即在各种模锻锤上进行的模锻。
★ 锻模模膛：→根据锻件形状和模锻工艺而 开设的凹腔。
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⑵弯曲： 即将板料、型材或管材在弯矩的作用下弯成 具有一定曲率和角度的制件的成形方法。
1）弯曲变形过程： 弹性变形 塑性变形 塑性弯曲 板料受力：外侧受拉应力“+”；
内侧受压应力“-”。 外层开裂：当б外＞бb时，则产生弯裂。 故应限制板料的最大弯曲变形程度（即最小
弯曲半径）, 同时注意毛坯下料方向，最好 使板料流线方向与弯曲线垂直。
冲裁硬钢等材料时：Z＝（8％～12％）δ
冲厚板或精度较低的冲裁件时，间隙还可适 当增大。
3）排样：
即冲裁件在板料或带料上的布置方法。
排样原则：合理。
目的：简化模具结构，提高材料利用率。
4）提高冲裁质量的冲压工艺：
当冲裁件剪断面用做工作表面或配合表面时， 常采用整修、挤光、精密冲裁等冲压工艺以提 高冲裁质量。
2.模锻
即利用模具使毛坯变形获得锻件的方法。常用 的模锻设备有蒸汽-空气模锻锤、压力机等。
（1）模锻分类： 1）锤上模锻：在锻锤上进行； 2）胎模锻：在自由锻设备上使用可移动模具； 3）压力机上模锻：
在压力机上对热态金属进行模锻。
（2）模锻特点
1）坯料整体塑性变形，三向受压； 2）锻件尺寸精确，加工余量小； 3）锻件形状可较复杂； 4）生产率较高； 5）锻模造价高，制造周期长；
②锻压机模锻：锻压机即热模锻机械压力机，是通 过曲柄连杆机构使滑块往复运动进行模锻的。
③平锻机模锻：平锻机是具有镦锻滑块和夹紧滑块 的卧式压力机。
④螺旋压力机模锻：螺旋压力机是靠主螺杆的旋转 带动滑块上下运动，向上实现回程，向下进行锻 打的压力机。
3.2.2 冲压
1.冲压
是使板料经分离或成形而得到制 件的工艺统称。
2.反挤压：即坯料的一部分沿着凸模与凹模 之间的间隙流出，其流动方向与凸模运动 方向相反的挤压方法。
3.复合挤压：即同时兼有正挤、反挤时金属 流动特征的挤压方法。
4.径向挤压：即坯料沿径向挤出的挤压方式。
3.2.5 其它塑性成形方法（自学）
1.柔性模成形
即用液体、橡胶或气体的压力代替刚性凸模或凹 模使板料成形的方法。 （1）橡皮成形：即利用橡皮作为通用凸模（或凹 模）进行板料成形方法。 （2）液压成形：即用液体（水或油）作为传压介 质，而使板材按模具形状产生塑性变形的方法。 （3）液压-橡皮囊成形：即液体压力通过橡皮囊 作用于毛坯，使之成形的工序。
不 时 有 点 过 分的捣 乱，却 也会让 我不堪 忍受， 偶尔还 会用“ 暴力” 解决一 件平凡 的 小 事 。 那 天 ， 弟弟 正在吃 着早饭 ，我则 在一旁 翻阅着 杂志， 惬意地 享受着 美 好 早 晨 的 大好时 光。弟 弟扒着 炒米大 口大口 填饱他 饥饿的 肠胃， 浑然不 知暴风 雨 会 正 在 悄 悄降临 。 “ 砰 ” 的 一声 ，还有 这大半 碗炒米 的瓷碗 掉到了 地上， 看 着 地 上 被 摔碎的 碗和散 落一地 的米粒 ，我怒 火中烧 。“你 真是淘 气，吃 个饭都 不 能 好 好 的 吃？非 得左摇 右晃啊 ！”愤 怒的大 喊脱口 而出， 一只手 却已经 狠狠地 拍 在 了 他 的 屁股上 。弟弟 惊恐地 望着瞬 间爆发 的我， 早已哭 得泣不 成声。 闻声而 来 的 奶 奶 ， 不停地 安慰着 弟弟。 我也隐 隐察觉 到了自 己的粗 鲁，连 忙把地 上的米 粒 扫 了 出 去 ，回到 屋中安 慰起那 还在哭 泣的可 怜弟弟 。 暑 假 转 瞬 即逝 ，弟弟 也 得 回 西 安 上学了 ，我的 生活顿 时也变 得无聊 起来， 似乎总 有他小 小的身 影在眼 前 晃 荡 着 。 就 此 一 别 。不知 何时才 能相见 ，曾经 一幅幅 欢声笑 语的画 面浮现
塌角越小，
毛刺 剪裂带
光亮带
剪裂带的宽度和斜度越小，
落料件 塌角
则剪切面的质量越好
冲裁件断面组成示意图
2）冲裁间隙 ：指凹模与凸模工作部分的水平 投影尺寸之差。
（一般用字母Z代表双边间隙） 冲裁间隙的大小直接影响冲裁件的质量、 冲裁力的大小和模具寿命。
冲裁间隙的影响：
①对断面质量：Z过大，断面质量不好；
实际锻造时应根据锻件的复杂程度相应 选用单模膛锻模或多模膛锻模。 一般形状简单的锻件 采用仅有终锻模膛的单模膛锻模， 而形状复杂的锻件（如截面不均匀、轴线弯 曲、不对称等）则需采用具有制坯、预锻、 终锻等多个模膛的锻模逐步成形。
下面让我们来看一下弯曲连杆在锤上模 锻时所用的多模膛锻模及其成形过程。
mmin为极限拉深系数：在工件不至拉裂的条件下， 所能达到的最小拉深系数。
多次拉深：当m＜mmin时，如拉深弹壳、笔帽等则
要采用多次拉深。 mmin=0.5～0.8
拉深次数＜4~5次，且要求m1＜m2＜…＜mn m=m1 m2 … mn
3）拉深缺陷：拉裂、起皱 拉裂---筒壁与底部的过渡处破裂。 防止措施： ①采用多次拉深，使用润滑剂； ②合理规定间隙及加大模具圆角半径。 起皱---由于切向压应力过大使毛坯失稳而
（1）冲压设备： 1）剪床→把板料切成一定宽度的条料， 为后续的冲压备料。 2）冲床→完成冲压的各道工序， 生产出合格的产品。
（2）冲压特点
1）冲压件轻、薄、刚度好；
2）生产率和材料利用率高；
3）成品形状可较复杂、尺寸精度高、表面质 量好、质量稳定 ，一般无需切削加工；
4）大批量生产时，产品成本低。
⑶拉深：也称为拉延，是使板料成形为空心件而 厚度基本不变的加工方法。
★ 拉深模与冲裁模的主要区别:
d
工作部分不是锋利的刃口而是圆角；
凸模与凹模的间隙显著增加，一般 单侧间隙应稍大于板厚。
1）拉深变形过程：
弹性变形
塑性变形。
d
D0
4）弯曲的分类和应用：
按所用设备和工具不同，弯曲可分为压弯，拉弯和 辊弯等类型。
4）胀形：即板料或空心坯料在双向拉应力作用下， 使其产生塑性变形取得所需制件的成形方法。
实际生产中，应根据冲压件的形状采用多个 基本工序组合，经多次冲压才能完成。
3.2.3 轧制（自学）
轧制是金属材料（或非金属材料）在旋转轧锟 的阿姨里作用下，产生连续塑性变形，获得 所要求的截面形状并改变其性能的方法。