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第九章 锻压,本章重点：锻压的理论基础-金属的塑性变形。自由锻，锤上模锻、冲压的特点及应用。锻压件的结构工艺性。9-1概述：一、锻压的概念锻压是借助外力的作用，使金属坯料产生塑性变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的原材料、毛坯或零件的方法。,二、锻压的特点和应用范围,既可以改变材料的形状和尺寸，又能改变材料的组织和性能。可以压合铸造组织的内部缺陷，使成分均匀，夹杂物均布，形成纤维组织，细化晶粒。所以，锻压件的机械性能好。缺点是锻压件的结构不易太复杂，成本也高。主要用于受力较大而复杂，形状较简单的零件或毛坯。,9-2 锻造基础,一、合金的锻造性及影响因素1、合金的锻造性是衡量合金材料在利用锻造成型时的难易程度。它是由合金材料的塑性和变形抗力两个因素决定。塑性好，变形抗力小的材料，锻造性能就好。2、影响合金锻造性的因素1）合金材料的本质（化学成分、组织结构）2）加工条件（变形温度、变形速度、变形方式、润滑条件和环境）,二、锻件的加热与冷却,1、加热缺陷与锻造温度范围常见的加热缺陷有：氧化、脱碳、过热、过烧和开裂。开始锻造温度与终止锻造温度由铁碳相图决定。锻造温度范围越宽锻造性能越好。,2、冷却方式,空冷：适合于低中碳钢小型锻件与铝合金锻件。坑冷：适合于低合金钢及大截面锻件。炉冷：适合于高合金钢及大锻件。三、常用合金的锻造性一般规律是：具有细小的晶粒、单相组织、面心立方结构的合金具有好的锻造性。低碳钢、低合金钢及铝合金锻造性好，高合金钢的锻造性差，铸铁不能锻造。,9-3自由锻造,一、概述1、自由锻的概念将加热后的坯料放在铁砧上，在压力或冲击力的作用下使其自由变形获得锻件的方法。2、自由锻的分类手工自由锻和机器自由锻。3、自由锻的特点坯料的变形不受模具限制，设备和工具的通用性大，锻件的重量不受限制，是生产大型锻件的唯一方法。但是，生产率低，锻件精度低，加工余量大，只适合于单件小批量生产形状简单件。,二、自由锻设备,1、空气锤利用电机作动力，结构小，打击速度快，以落下部分质量为设备的吨位，只适合于小件的锻造。651000Kg。2、蒸汽-空气锤以69个大气压的蒸汽或压缩空气为动力。适合于中型锻件的锻造。3、水压机利用水泵产生的高压水作动力。具有行程大，变形速度慢，工件变形均匀等优点，并且产生的是静压力，可制成大吨位的设备，适合于锻造大型锻件。缺点是结构大，供水与操作系统复杂。,三、自由锻的基本工序,镦粗、拔长、冲孔、扭转、切割等。,四、自由锻件的结构工艺性,1、避免长轴锥体结构2、避免圆柱与圆柱面相交的相贯线结构3、避免筋板与凸台结构4、形状复杂的零件可用锻焊结合方法,五、自由锻工艺规程,1、绘制锻件图（加工余量、锻件公差、余块）2、计算坯料质量和尺寸3、选择自由锻工序4、选择锻造设备5、确定锻造温度范围,9-4模型锻造,一、概述1、模锻的概念将加热后的坯料放在锻模模膛内受压变形获得锻件的方法。2、模锻的分类锤上模锻和其它设备上模锻（曲柄压力机、摩擦压力机、平锻机等）3、模锻的特点生产率高，锻件形状可以较复杂，锻件尺寸精确，加工余量小，机械性能好。但是，锻模受较大的冲击力和热疲劳应力，需要专用模具钢，模具成本高，只适合于大批量生产中小件。,二、锤上模锻,1、模锻设备蒸汽-空气锤（与自由锻的蒸汽-空气锤结构上有三点不同）与其它模锻设备相比，模锻锤的打击速度快（68m/s)行程不固定，可在一副锻模的不同模膛完成多种工序。缺点是：震动大，无顶出装置，只适合于高度较小的锻件及精度要求不高的锻件的锻造。2、锻模1）单槽锻模2）多槽锻模,3、模锻工艺规程的制订,1）绘制锻件图（选择分模面、加工余量和模锻公差、连皮、模锻斜度和圆角半径）2）计算坯料质量和尺寸3）选择模锻工序4）选择锻造设备5）确定锻造温度范围,4、模锻件的结构工艺性,1）模锻件应有一个合理的分模面。2）形状力求简单、对称，避免薄壁、高筋和局部凸起结构。3）应尽量避免窄沟、深槽、深孔和多孔结构。,三、曲柄压力机上模锻,1、与锤上模锻相比其特点：1）滑块行程固定，机身结构刚性大，导轨的导向精度高。2）设有上下顶出装置，可自动脱模，故锻件的模锻斜度小。3）变形是在滑块的一次行程中完成，变形比较均匀，力学性能均匀一致。4）对坯料产生的是静压力，这对变形速度敏感的低塑性材料的成型更有利。5）生产率高，无冲击和震动，故劳动条件好。但设备复杂，造价高，需要其它辅助设备。因此主要用于具有现代化辅助设备的大厂模锻件的大批量生产。,四、胎模锻,是介于自由锻与锤上模锻之间的一种锻造方法，兼有两者的特点，一般先用自由锻方法使坯料预成形，然后放在胎模中终锻成型。胎模结构有：1、摔子：用于回转体锻件的锻造。2、扣模：用于非回转体锻件的锻造。3、套筒模：用于以镦粗为主要成型锻件的锻造。4、合模：用于形状复杂的非回转体锻件的锻造。,9-5 冲压,一、概述1、冲压的概念冲压是利用冲模对板料施加压力，使其产生分离或变形，从而获得一定的形状、尺寸的零件的加工方法。冲压通常是在常温下进行，又叫冷冲压。2、冲压件的特点重量轻，强度和刚性好，精度高，具有互换性，易实现机械化、自动化生产，生产率高。3、冲压所用材料应具有足够的塑性。,二、冲压的基本工序,1、分离工序利用冲模使板料分离的工序。包括剪切、冲孔、落料等。剪切：使板料沿不封闭的轮廓分离。冲孔、落料：使板料沿不封闭的轮廓分离。如果落下去的是零件，周边是废料为落料，反之为冲孔。,分离变形过程及影响分离质量的因素,弹性变形、塑性变形、断裂三个阶段。凸模与凹模之间的间隙是影响分离质量的重要因素。过大或过小都将使上下裂纹不重合，毛刺增大。除此之外，板料的厚度、材质及刃口的锋利程度都有影响。,2、变形工序,使板料的一部分相对于另一部分产生位移的工序。如弯曲、拉深、翻边、旋压、成形等工序。1）、弯曲板料的一部分相对于另一部分弯曲成一定角度的工序。影响最小弯曲半径的因素有材料的塑性、纤维方向和表面质量等。2）、拉深在外力作用下，使板料成形为空心件而厚度基本不变的加工方法。拉深系数m=d/D(d-筒径，D-坯料直径）影响拉深系数的因素：材料的塑性，坯料的相对厚度，凸凹模的圆角半径，单边间隙，润滑条件等。,3、冲压件的结构工艺性,冲裁件：1）外形使排样时废料少，以提高材料的利用率。2）冲孔件力求简单、对称，尽可能采用规则形状。3）避免长槽与细长悬臂结构，孔与孔、孔与边缘的距离不小于板厚。4）圆孔直径大于板厚，方孔的边长大于0.9板厚，外缘凸出或凹进尺寸大于1.5板厚。,拉深件：,1）外形力求简单、对称。2）尽量避免深度过大。3）拉深件圆角半径应尽量大，以利于成形和减少拉深次数。对复杂结构可采用冲焊结合。,锻压一章小结,锻压也是获得零件毛坯的主要方法之一。与铸造所不同的是，锻压是利用材料具有塑性的原理，在固态下使材料产生塑性变形而获得锻压件。由于固态下金属的变形难度较大，所以，锻压不能生产形状非常复杂，尤其是内腔很复杂的零件。但是同样的材料锻压件的机械性能比铸件好，所以，锻造主要生产承受重大载荷的重要零件，如轴类、重要的齿轮类等。,