機械制造基礎 教學課件作者 余小燕 鄭 毅 主編 譚永剛 李年芬 葉茂 副主編 第5章_機械制造基礎

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2、部的塑性變形,以便獲得一定幾何尺寸、形狀和質(zhì)量的鍛以便獲得一定幾何尺寸、形狀和質(zhì)量的鍛件的加工方法。件的加工方法。實質(zhì)是利用固態(tài)金屬的實質(zhì)是利用固態(tài)金屬的塑性流動性塑性流動性能來實現(xiàn)成形的能來實現(xiàn)成形的第五章 鍛壓成形 圖5.1 幾種典型的鍛件5.1.2 鍛壓成形的主要工藝特點及應用 成形困難、對材料的適應性差成形困難、對材料的適應性差 鍛件的組織性能好鍛件的組織性能好 鍛壓成形的應用：鍛壓成形的應用：第五章 鍛壓成形 鍛壓成形在機械制造、汽車、拖拉機、儀表、電子、造船、鍛壓成形在機械制造、汽車、拖拉機、儀表、電子、造船、冶金工程及國防等工業(yè)中有著廣泛的應用冶金工程及國防等工業(yè)中有著廣泛的應用

3、 5.2 鍛壓成形的工藝基礎第五章 鍛壓成形1.金屬塑性變形的實質(zhì) 金屬塑性變形是金屬晶體每個晶粒內(nèi)部的變形和晶粒間的相金屬塑性變形是金屬晶體每個晶粒內(nèi)部的變形和晶粒間的相對移動、晶粒轉(zhuǎn)動的綜合結(jié)果對移動、晶粒轉(zhuǎn)動的綜合結(jié)果 圖5.2 單晶體滑移示意圖 5.2 鍛壓成形的工藝基礎第五章 鍛壓成形1.金屬塑性變形的實質(zhì) 金屬塑性變形是金屬晶體每個晶粒內(nèi)部的變形和晶粒間的相金屬塑性變形是金屬晶體每個晶粒內(nèi)部的變形和晶粒間的相對移動、晶粒轉(zhuǎn)動的綜合結(jié)果對移動、晶粒轉(zhuǎn)動的綜合結(jié)果 圖5.3位錯運動引起塑性變形示意圖2.冷變形強化 金屬在塑性變形過程中金屬在塑性變形過程中,隨著變形程度的增加隨著變形程度

4、的增加,強度和硬度提高強度和硬度提高而塑性和韌性下降的現(xiàn)象稱為而塑性和韌性下降的現(xiàn)象稱為冷變形強化或加工硬化冷變形強化或加工硬化第五章 鍛壓成形 變形后形成的組織稱為變形后形成的組織稱為加工硬化組織加工硬化組織 5.2 鍛壓成形的工藝基礎 冷變形強化在生產(chǎn)中具有非常冷變形強化在生產(chǎn)中具有非常重要的意義重要的意義,它是提高金屬材料它是提高金屬材料強度、硬度和耐磨性的強度、硬度和耐磨性的重要手段之一重要手段之一3.回復與再結(jié)晶 對加工硬化組織進行加熱對加工硬化組織進行加熱,變形金屬將相繼發(fā)生變形金屬將相繼發(fā)生回復回復、再結(jié)晶再結(jié)晶和和晶粒長大晶粒長大3個階段的變化個階段的變化第五章 鍛壓成形 5.

5、2 鍛壓成形的工藝基礎 回復回復 再結(jié)晶再結(jié)晶 晶粒長大晶粒長大3.回復與再結(jié)晶第五章 鍛壓成形 5.2 鍛壓成形的工藝基礎 回復回復 當加熱溫度較低(絕對溫度小于0.4倍金屬熔點的絕對溫度),原子的活動能力較小,形變金屬的顯微組織無顯著變化,金屬的強度、硬度略有下降;塑性、韌性有所回升;內(nèi)應力有較明顯下降。這種變化過程稱為回復。3.回復與再結(jié)晶第五章 鍛壓成形 5.2 鍛壓成形的工藝基礎 再結(jié)晶再結(jié)晶 當加熱溫度達到比回復階段更高的溫度時,變形金屬的顯微組織將發(fā)生顯著的變化,金屬的性能恢復到變形以前的水平,在金屬內(nèi)開始以碎晶或雜質(zhì)為核心結(jié)晶出新的晶粒,這個過程稱為再結(jié)晶3.回復與再結(jié)晶第五章

6、 鍛壓成形 5.2 鍛壓成形的工藝基礎 晶粒長大晶粒長大 再結(jié)晶過程完成后,如再延長加熱時間或提高加熱溫度,則晶粒會明顯長大,成為粗晶粒組織,導致材料力學性能下降,使鍛造性能惡化。因此,必須嚴格控制再結(jié)晶溫度4.金屬的冷加工和熱加工 (1)冷加工冷加工第五章 鍛壓成形 金屬在再結(jié)晶溫度以下進行的塑性變形稱為冷加工金屬在再結(jié)晶溫度以下進行的塑性變形稱為冷加工 冷變形金屬存在殘余應力和塑性差等缺點冷變形金屬存在殘余應力和塑性差等缺點 需要中間退火需要中間退火,才能繼續(xù)變形才能繼續(xù)變形 5.2 鍛壓成形的工藝基礎4.金屬的冷加工和熱加工第五章 鍛壓成形 (2)熱加工熱加工 熱加工是在結(jié)晶溫度以上進行

7、的熱加工是在結(jié)晶溫度以上進行的 變形后只有再結(jié)晶組織而無冷變形強化現(xiàn)象變形后只有再結(jié)晶組織而無冷變形強化現(xiàn)象 5.2 鍛壓成形的工藝基礎5.鍛造流線及鍛造比 (1)鍛造流線鍛造流線第五章 鍛壓成形 熱加工后的金屬組織具有一定的方向成為鍛造流線熱加工后的金屬組織具有一定的方向成為鍛造流線 使鍛造流線與零件的輪廓使鍛造流線與零件的輪廓相符合而不切斷相符合而不切斷,是鍛壓成形工藝是鍛壓成形工藝設計的一條原則設計的一條原則 5.2 鍛壓成形的工藝基礎5.鍛造流線及鍛造比 (2)鍛造比鍛造比 金屬的金屬的變形程度變形程度常以鍛造比常以鍛造比 Y Y 來表示來表示 5.2 鍛壓成形的工藝基礎鍛造比Y特點2

8、各個方向的力學性能均有顯著提高25沿流線方向的力學性能略有提高、垂直于流線方向的力學性能開始下降5沿流線方向的力學性能不再提高、垂直于流線方向的力學性能顯著下降第五章 鍛壓成形6.影響金屬鍛造性能的因素 (1)化學成分及組織化學成分及組織第五章 鍛壓成形 5.2 鍛壓成形的工藝基礎 一般來說一般來說,純金屬的鍛造性能好于合金。對鋼來講純金屬的鍛造性能好于合金。對鋼來講,含含碳碳量量愈低愈低,鍛造性能愈好鍛造性能愈好;含合金元素愈多含合金元素愈多,鍛造性能愈差鍛造性能愈差;含含硫硫量和量和含磷量愈多含磷量愈多,鍛造性能愈差鍛造性能愈差6.影響金屬鍛造性能的因素 (1)化學成分及組織化學成分及組織

9、第五章 鍛壓成形 5.2 鍛壓成形的工藝基礎 純金屬與固溶體鍛造性能好純金屬與固溶體鍛造性能好,金屬化合物鍛造性能差金屬化合物鍛造性能差,粗晶粗晶粒組織的金屬比晶粒細小而又均勻組織的金屬難鍛造粒組織的金屬比晶粒細小而又均勻組織的金屬難鍛造6.影響金屬鍛造性能的因素 (1)化學成分及組織化學成分及組織第五章 鍛壓成形 5.2 鍛壓成形的工藝基礎 細晶組織的鍛造性能優(yōu)于粗晶組織細晶組織的鍛造性能優(yōu)于粗晶組織6.影響金屬鍛造性能的因素 (2)工藝條件工藝條件第五章 鍛壓成形 5.2 鍛壓成形的工藝基礎 變形溫度變形溫度對塑性及變形抗力影響很大對塑性及變形抗力影響很大 變形速度變形速度 應力狀態(tài)應力狀

10、態(tài)6.影響金屬鍛造性能的因素 1)變形溫度變形溫度對塑性及變形抗力影響很大對塑性及變形抗力影響很大第五章 鍛壓成形 5.2 鍛壓成形的工藝基礎 適當提高變形溫度有利于改善金屬的鍛造性能適當提高變形溫度有利于改善金屬的鍛造性能 溫度過高會使金屬產(chǎn)生氧化、脫碳、過熱等缺陷溫度過高會使金屬產(chǎn)生氧化、脫碳、過熱等缺陷,甚至使鍛甚至使鍛件產(chǎn)生過熱而報廢件產(chǎn)生過熱而報廢 應嚴格控制鍛造溫度應嚴格控制鍛造溫度6.影響金屬鍛造性能的因素 2)變形速度變形速度第五章 鍛壓成形 5.2 鍛壓成形的工藝基礎 一方面當變形速度較大時一方面當變形速度較大時,由于再結(jié)晶過程來不及完成由于再結(jié)晶過程來不及完成,冷冷變形強化

11、不能及時消除變形強化不能及時消除,而使鍛造性能變差而使鍛造性能變差 另一方面另一方面,當變形速度很高時當變形速度很高時,變形功轉(zhuǎn)化的熱來不及散發(fā)變形功轉(zhuǎn)化的熱來不及散發(fā),鍛件溫度升高鍛件溫度升高,又能改善鍛造性能又能改善鍛造性能 利用高速鍛錘可以鍛造在常規(guī)沒備上難以鍛造成形的高強利用高速鍛錘可以鍛造在常規(guī)沒備上難以鍛造成形的高強度低塑性金屬度低塑性金屬6.影響金屬鍛造性能的因素 3)應力狀態(tài)應力狀態(tài)第五章 鍛壓成形 5.2 鍛壓成形的工藝基礎 金屬在擠壓變形時金屬在擠壓變形時,呈三向受壓狀態(tài)呈三向受壓狀態(tài),表現(xiàn)出良好的鍛造性表現(xiàn)出良好的鍛造性能能 在拉拔時則呈二向受壓一向受拉的狀態(tài)在拉拔時則呈

12、二向受壓一向受拉的狀態(tài),鍛造性能下降鍛造性能下降 實踐證明實踐證明,三個方向中壓應力數(shù)目越多三個方向中壓應力數(shù)目越多,鍛造性能越好鍛造性能越好,拉應拉應力數(shù)目越多力數(shù)目越多,鍛造性能越差鍛造性能越差 5.3 鍛壓成形方法5.3.1 自由鍛5.3.2 模型鍛造第五章 鍛壓成形5.3.1 自由鍛 利用自由鍛設備的上、下砧或一些簡單的通用性工具利用自由鍛設備的上、下砧或一些簡單的通用性工具,直接使直接使坯料變形而獲得所需的幾何形狀及內(nèi)部質(zhì)量的鍛件坯料變形而獲得所需的幾何形狀及內(nèi)部質(zhì)量的鍛件,這種方法稱為這種方法稱為自由鍛自由鍛第五章 鍛造成形 自由鍛的應用較為廣泛，在重型工業(yè)中具有重要的意義；自由鍛

13、的應用較為廣泛，在重型工業(yè)中具有重要的意義；不足之處是鍛件精度低不足之處是鍛件精度低,生產(chǎn)率低生產(chǎn)率低,生產(chǎn)條件差；生產(chǎn)條件差；適用于單件小批量生產(chǎn)適用于單件小批量生產(chǎn)5.3.1 自由鍛 自由鍛的工序可分為自由鍛的工序可分為基本工序基本工序、輔助工序輔助工序和和修整工序修整工序三大類三大類1.自由鍛的工序第五章 鍛壓成形5.3.1 自由鍛1.自由鍛的工序 (1)基本工序基本工序第五章 鍛壓成形 使金屬材料產(chǎn)生一定的塑性變形使金屬材料產(chǎn)生一定的塑性變形,以達到所需形狀和尺寸的以達到所需形狀和尺寸的工藝過程工藝過程 基本工序有拔長、鐓粗、沖孔、切割、彎曲和扭轉(zhuǎn)等基本工序有拔長、鐓粗、沖孔、切割、彎

14、曲和扭轉(zhuǎn)等,如如表表5.15.1所示所示 實際生產(chǎn)中最常用的是拔長、鐓粗、沖孔實際生產(chǎn)中最常用的是拔長、鐓粗、沖孔3 3個基本工序個基本工序5.3.1 自由鍛1.自由鍛的工序第五章 鍛壓成形5.3.1 自由鍛1.自由鍛的工序第五章 鍛壓成形5.3.1 自由鍛1.自由鍛的工序第五章 鍛壓成形5.3.1 自由鍛1.自由鍛的工序第五章 鍛壓成形5.3.1 自由鍛1.自由鍛的工序 (2)輔助工序輔助工序第五章 鍛壓成形 是為基本工序操作方便而進行的預先變形工序是為基本工序操作方便而進行的預先變形工序5.3.1 自由鍛1.自由鍛的工序第五章 鍛壓成形 (3)修整工序修整工序 是用以減少鍛件表面缺陷而進行

15、的工序是用以減少鍛件表面缺陷而進行的工序5.3.1 自由鍛 制定工藝規(guī)程、編寫工藝卡是進行自由鍛生產(chǎn)必不可少的技制定工藝規(guī)程、編寫工藝卡是進行自由鍛生產(chǎn)必不可少的技術(shù)準備工作術(shù)準備工作,是組織生產(chǎn)過程、規(guī)定操作規(guī)范、控制和檢查產(chǎn)品質(zhì)是組織生產(chǎn)過程、規(guī)定操作規(guī)范、控制和檢查產(chǎn)品質(zhì)量的依據(jù)。量的依據(jù)。2.自由鍛工藝規(guī)程的制訂第五章 鍛壓成形 自由鍛工藝規(guī)程的主要內(nèi)容自由鍛工藝規(guī)程的主要內(nèi)容:根據(jù)零件圖根據(jù)零件圖繪制鍛件圖繪制鍛件圖,計算坯料計算坯料的的質(zhì)量和尺寸質(zhì)量和尺寸,確定鍛造工序確定鍛造工序,選擇鍛造設備選擇鍛造設備,確定坯料加熱規(guī)范和確定坯料加熱規(guī)范和填寫工藝卡片等。填寫工藝卡片等。5.3

16、.1 自由鍛 (1)繪制鍛件圖繪制鍛件圖2.自由鍛工藝規(guī)程的制訂第五章 鍛壓成形 某些零件上的精細結(jié)構(gòu)某些零件上的精細結(jié)構(gòu),鍵槽、齒槽、退刀槽以及小孔、不鍵槽、齒槽、退刀槽以及小孔、不通孔、臺階等通孔、臺階等,難以用自由鍛鍛出難以用自由鍛鍛出,必須暫時添加一部分金屬以必須暫時添加一部分金屬以簡化鍛件形狀。這部分添加的金屬稱為簡化鍛件形狀。這部分添加的金屬稱為余塊余塊 由于自由鍛造的精度較低由于自由鍛造的精度較低,表面質(zhì)量較差表面質(zhì)量較差,一般需要進一步一般需要進一步切削加工切削加工,所以零件表面要留所以零件表面要留加工余量加工余量 鍛件公差鍛件公差是鍛件名義尺寸的允許變動量。公差的數(shù)值可查是鍛

17、件名義尺寸的允許變動量。公差的數(shù)值可查有關國家標準有關國家標準,通常為加工余量的通常為加工余量的1/41/41/31/35.3.1 自由鍛 (1)繪制鍛件圖繪制鍛件圖2.自由鍛工藝規(guī)程的制訂第五章 鍛壓成形 圖5.4 鍛件的各種余塊和余量5.3.1 自由鍛 (2)計算坯料質(zhì)量及尺寸計算坯料質(zhì)量及尺寸2.自由鍛工藝規(guī)程的制訂第五章 鍛壓成形m坯=m鍛+m燒+m芯+m切式中:m坯坯料質(zhì)量;m鍛鍛件質(zhì)量;m燒加熱時坯料表面氧化而燒損的質(zhì)量;m芯沖孔時芯料的質(zhì)量;m切端部切頭損失質(zhì)量。5.3.1 自由鍛 (2)計算坯料質(zhì)量及尺寸計算坯料質(zhì)量及尺寸2.自由鍛工藝規(guī)程的制訂第五章 鍛壓成形材料的密度和坯料

18、質(zhì)量坯料的體積坯料橫截面積、直徑、邊長基本工序的類型及鍛造比5.3.1 自由鍛 (3)選擇鍛造工序選擇鍛造工序2.自由鍛工藝規(guī)程的制訂第五章 鍛壓成形 根據(jù)不同類型的鍛件選擇不同的鍛造工序根據(jù)不同類型的鍛件選擇不同的鍛造工序 一般鍛件的大致分類及所用工序如表一般鍛件的大致分類及所用工序如表5.25.2所示所示5.3.1 自由鍛2.自由鍛工藝規(guī)程的制訂第五章 鍛壓成形5.3.1 自由鍛2.自由鍛工藝規(guī)程的制訂第五章 鍛壓成形5.3.1 自由鍛2.自由鍛工藝規(guī)程的制訂第五章 鍛壓成形5.3.1 自由鍛 工藝規(guī)程的內(nèi)容還包括所用工夾具、加熱設備、加熱規(guī)范、工藝規(guī)程的內(nèi)容還包括所用工夾具、加熱設備、加

19、熱規(guī)范、冷卻規(guī)范、鍛壓設備和鍛后熱處理規(guī)范等冷卻規(guī)范、鍛壓設備和鍛后熱處理規(guī)范等2.自由鍛工藝規(guī)程的制訂第五章 鍛壓成形5.3.1 自由鍛3.零件結(jié)構(gòu)的鍛壓工藝性第五章 鍛壓成形 零件結(jié)構(gòu)的鍛壓工藝性是指所設計的零件零件結(jié)構(gòu)的鍛壓工藝性是指所設計的零件,在滿足使用性能要在滿足使用性能要求的前提下鍛壓成形的可行性和經(jīng)濟性求的前提下鍛壓成形的可行性和經(jīng)濟性,即鍛壓成形的即鍛壓成形的難易程度難易程度5.3.1 自由鍛3.零件結(jié)構(gòu)的鍛壓工藝性第五章 鍛壓成形 (1)鍛壓性能對結(jié)構(gòu)的要求鍛壓性能對結(jié)構(gòu)的要求 不同的金屬材料的鍛壓性能不同不同的金屬材料的鍛壓性能不同,對結(jié)構(gòu)的要求也不同對結(jié)構(gòu)的要求也不同5

20、.3.1 自由鍛3.零件結(jié)構(gòu)的鍛壓工藝性第五章 鍛壓成形 (2)鍛壓工藝對結(jié)構(gòu)的要求鍛壓工藝對結(jié)構(gòu)的要求 自由鍛鍛件結(jié)構(gòu)設計的原則是自由鍛鍛件結(jié)構(gòu)設計的原則是:在滿足使用性能的條件下鍛在滿足使用性能的條件下鍛件形狀應盡量簡單件形狀應盡量簡單,易于鍛造易于鍛造 自由鍛鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性要求如表自由鍛鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性要求如表5.35.3所示所示5.3.1 自由鍛3.零件結(jié)構(gòu)的鍛壓工藝性第五章 鍛壓成形5.3.1 自由鍛3.零件結(jié)構(gòu)的鍛壓工藝性第五章 鍛壓成形5.3.1 自由鍛3.零件結(jié)構(gòu)的鍛壓工藝性第五章 鍛壓成形5.3.1 自由鍛3.零件結(jié)構(gòu)的鍛壓工藝性第五章 鍛壓成形5.3.2 模型鍛造第五章

21、鍛壓成形 模型鍛造是在高強度金屬鍛模上預先制出與鍛件形狀一致的模型鍛造是在高強度金屬鍛模上預先制出與鍛件形狀一致的模膛模膛,使坯料在模膛內(nèi)使坯料在模膛內(nèi)受壓變形受壓變形。由于模膛對金屬坯料流動的限。由于模膛對金屬坯料流動的限制制,因而鍛壓終了時能得到和模膛形狀因而鍛壓終了時能得到和模膛形狀相符相符的鍛件的鍛件 模型鍛造簡稱為模型鍛造簡稱為模鍛模鍛5.3.2 模型鍛造1.模鍛的特點 (1)模鍛的優(yōu)點模鍛的優(yōu)點第五章 鍛壓成形 生產(chǎn)效率高生產(chǎn)效率高 鍛件的尺寸和精度比較高鍛件的尺寸和精度比較高,機械加工余量較小機械加工余量較小,節(jié)省加工工節(jié)省加工工時時,材料利用率高材料利用率高 可以鍛造形狀復雜的

22、鍛件可以鍛造形狀復雜的鍛件 鍛件內(nèi)部流線分布合理鍛件內(nèi)部流線分布合理 操作簡便操作簡便,勞動強度低勞動強度低5.3.2 模型鍛造1.模鍛的特點 (2)模鍛的缺點模鍛的缺點第五章 鍛壓成形 模鍛生產(chǎn)由于受到模鍛設備噸位的限制模鍛生產(chǎn)由于受到模鍛設備噸位的限制,鍛件質(zhì)量不能太鍛件質(zhì)量不能太大大,般在般在150kg150kg以下以下 制造鍛模比較困難制造鍛模比較困難,成本很高成本很高5.3.2 模型鍛造2.錘上模鍛第五章 鍛壓成形圖5.5 錘上模鍛工作示意圖1砧鐵 2模座 3下模 4上模5楔鐵 6錘頭 7、10坯料8連皮 9毛邊 11鍛件5.3.2 模型鍛造2.錘上模鍛第五章 鍛壓成形鍛模模鍛模膛制

23、坯模膛終鍛模膛預鍛模膛拔長模膛滾壓模膛切斷模膛彎曲模膛5.3.2 模型鍛造2.錘上模鍛第五章 鍛壓成形 模鍛模膛可分為模鍛模膛可分為終鍛模膛終鍛模膛和和預鍛模膛預鍛模膛兩種兩種 1)1)終鍛模膛的作用是使坯料最后變形到鍛件所要求的形狀終鍛模膛的作用是使坯料最后變形到鍛件所要求的形狀和尺寸和尺寸 2)2)預鍛模膛的作用是使坯料變形到接近于鍛件的形狀和尺預鍛模膛的作用是使坯料變形到接近于鍛件的形狀和尺寸寸5.3.2 模型鍛造2.錘上模鍛第五章 鍛壓成形 制坯模膛有以下幾種制坯模膛有以下幾種 1)1)拔長模膛拔長模膛 2)2)滾壓模膛滾壓模膛 3)3)對于彎曲的桿狀鍛件需用彎曲模膛來彎曲坯料對于彎曲

24、的桿狀鍛件需用彎曲模膛來彎曲坯料 4)4)切斷模膛切斷模膛5.3.2 模型鍛造2.錘上模鍛第五章 鍛壓成形 1)拔長模膛拔長模膛 用它來減少坯料某部分的橫截面積用它來減少坯料某部分的橫截面積,以增加該部分的長度以增加該部分的長度 操作時一邊送進坯料操作時一邊送進坯料,一邊翻轉(zhuǎn)一邊翻轉(zhuǎn)5.3.2 模型鍛造2.錘上模鍛第五章 鍛壓成形 2)滾壓模膛滾壓模膛 用它來減少坯料某部分的橫截面積用它來減少坯料某部分的橫截面積,以增加另一部分的橫截以增加另一部分的橫截面積面積,使其按模鍛件的形狀來分布使其按模鍛件的形狀來分布 操作時需不斷翻轉(zhuǎn)坯料操作時需不斷翻轉(zhuǎn)坯料5.3.2 模型鍛造2.錘上模鍛第五章 鍛

25、壓成形 3)彎曲模膛彎曲模膛 對于彎曲的桿狀鍛件需用彎曲模膛來彎曲坯料對于彎曲的桿狀鍛件需用彎曲模膛來彎曲坯料5.3.2 模型鍛造2.錘上模鍛第五章 鍛壓成形 4)切斷模膛切斷模膛 它由上模與下模間設在鍛模角上的一對刃口組成它由上模與下模間設在鍛模角上的一對刃口組成 用它從坯料上切下已鍛好的鍛件用它從坯料上切下已鍛好的鍛件,或從鍛件上切下鉗口或從鍛件上切下鉗口5.3.2 模型鍛造2.錘上模鍛第五章 鍛壓成形圖5.6 齒輪坯模鍛件1毛邊 2模鍛斜度 3加工余量 4不通孔5凹圓角 6凸圓角 7分模面8沖孔連皮 9零件5.3.2 模型鍛造3.胎膜鍛 胎模鍛是在自由鍛設備上使用可移動模具生產(chǎn)模鍛件的一

26、種胎模鍛是在自由鍛設備上使用可移動模具生產(chǎn)模鍛件的一種鍛造方法鍛造方法第五章 鍛壓成形 常用的胎模結(jié)構(gòu)主要有以下三種類型：常用的胎模結(jié)構(gòu)主要有以下三種類型：1)1)扣?？勰?2)2)套筒模套筒模 3)3)合模合模5.3.2 模型鍛造第五章 鍛壓成形 1)扣模扣模 用來對坯料進行全面或局部扣形用來對坯料進行全面或局部扣形 主要生產(chǎn)桿狀非回轉(zhuǎn)體鍛件主要生產(chǎn)桿狀非回轉(zhuǎn)體鍛件,如圖如圖5.6(a)5.6(a)所示所示3.胎膜鍛5.3.2 模型鍛造第五章 鍛壓成形 2)套筒模套筒模 鍛模呈套筒形鍛模呈套筒形 主要用于鍛造齒輪、法蘭盤等回轉(zhuǎn)體鍛件主要用于鍛造齒輪、法蘭盤等回轉(zhuǎn)體鍛件,如圖如圖5.6(b)5

27、.6(b)、5.6(c)5.6(c)所示所示3.胎膜鍛5.3.2 模型鍛造第五章 鍛壓成形 3)合模合模 通常由上模和下模兩部分組成通常由上模和下模兩部分組成,如圖如圖5.6(d)5.6(d)所示所示 為了使上下模吻合及不使鍛件產(chǎn)生錯模為了使上下模吻合及不使鍛件產(chǎn)生錯模,經(jīng)常用導柱等定位經(jīng)常用導柱等定位3.胎膜鍛 合模多用于生產(chǎn)形狀較復雜的非回轉(zhuǎn)體鍛件合模多用于生產(chǎn)形狀較復雜的非回轉(zhuǎn)體鍛件,如連桿、叉形如連桿、叉形件等鍛件件等鍛件5.3.2 模型鍛造3.胎膜鍛第五章 鍛壓成形圖5.7 胎膜的幾種結(jié)構(gòu)a-扣模 b、c-套筒模 d-合模5.3.2 模型鍛造3.胎膜鍛第五章 鍛壓成形圖5.8 法蘭盤

28、胎膜鍛造過程1模墊 2模筒 3、6鍛件 4沖頭 5沖子 7連皮5.3.2 模型鍛造4.壓力機上模鍛 壓力機上模鍛的提出壓力機上模鍛的提出第五章 鍛壓成形 模鍛錘在工作中存在震動、噪聲大、勞動條件差、能源消模鍛錘在工作中存在震動、噪聲大、勞動條件差、能源消耗大等缺點耗大等缺點,特別是大噸位的模鍛錘特別是大噸位的模鍛錘,因此有被壓力機取代的趨因此有被壓力機取代的趨勢勢5.3.2 模型鍛造4.壓力機上模鍛 (1)摩擦壓力機上模鍛摩擦壓力機上模鍛第五章 鍛壓成形 適應性好適應性好 滑塊運行速度低滑塊運行速度低 承受偏心載荷能力低承受偏心載荷能力低,通常只適用于單模膛模鍛通常只適用于單模膛模鍛 生產(chǎn)率低

29、生產(chǎn)率低 結(jié)構(gòu)簡單、造價低、使用維修方便結(jié)構(gòu)簡單、造價低、使用維修方便,適用于中小型工廠的模適用于中小型工廠的模鍛生產(chǎn)鍛生產(chǎn)5.3.2 模型鍛造4.壓力機上模鍛 (2)曲柄壓力機上模鍛曲柄壓力機上模鍛第五章 鍛壓成形 工作時震動和噪音小工作時震動和噪音小,勞動條件好勞動條件好 裝配精度高裝配精度高 加工余量和公差小加工余量和公差小,節(jié)約金屬節(jié)約金屬 一次成形，需要預成形、預鍛工步一次成形，需要預成形、預鍛工步 設備復雜設備復雜,造價高造價高,但生產(chǎn)率高但生產(chǎn)率高,鍛件精度高鍛件精度高,適合于大批量適合于大批量生產(chǎn)生產(chǎn) 滑塊行程速度低滑塊行程速度低5.3.2 模型鍛造4.壓力機上模鍛 (3)平鍛

30、機上模鍛平鍛機上模鍛第五章 鍛壓成形 鍛件尺寸精確鍛件尺寸精確,表面粗糙度值小表面粗糙度值小,生產(chǎn)率高生產(chǎn)率高 節(jié)省金屬節(jié)省金屬,材料利用率高材料利用率高 擴大了模鍛的范圍擴大了模鍛的范圍 造價較高，適于批量生產(chǎn)造價較高，適于批量生產(chǎn) 對非回轉(zhuǎn)體及中心不對稱的鍛件較難鍛造對非回轉(zhuǎn)體及中心不對稱的鍛件較難鍛造5.3.2 模型鍛造5.模鍛工藝規(guī)程 模鍛工藝規(guī)程包括模鍛工藝規(guī)程包括繪制模鍛件圖繪制模鍛件圖、計算坯料尺寸計算坯料尺寸、確定、確定模鍛模鍛工步工步、選擇設備及安排、選擇設備及安排修整工序修整工序等等 (1)繪制模鍛件圖繪制模鍛件圖第五章 鍛壓成形 確定分模面原則：確定分模面原則：保證鍛件易

31、于從模膛中取出保證鍛件易于從模膛中取出分模面應盡量選擇平面分模面應盡量選擇平面分模面應設在鍛件側(cè)面中部分模面應設在鍛件側(cè)面中部,盡盡量避免選在鍛件形狀過渡面上量避免選在鍛件形狀過渡面上5.3.2 模型鍛造5.模鍛工藝規(guī)程第五章 鍛壓成形圖5.9 分模面的選擇5.3.2 模型鍛造5.模鍛工藝規(guī)程 (2)計算坯料尺寸計算坯料尺寸第五章 鍛壓成形 步驟與自由鍛相同步驟與自由鍛相同5.3.2 模型鍛造5.模鍛工藝規(guī)程第五章 鍛壓成形 (3)模鍛工步模鍛工步 長軸類模鍛件長軸類模鍛件 盤類模鍛件盤類模鍛件5.3.2 模型鍛造5.模鍛工藝規(guī)程第五章 鍛壓成形 (4)常用的修整工序有常用的修整工序有切邊、沖

32、孔、精壓切邊、沖孔、精壓等等 模鍛件上的飛邊和沖孔連皮由壓力機上的切邊模和沖孔模模鍛件上的飛邊和沖孔連皮由壓力機上的切邊模和沖孔模將其切去將其切去;對于某些要求平行平面間尺寸精度的鍛件對于某些要求平行平面間尺寸精度的鍛件,可進行平面精壓可進行平面精壓;對要求所有尺寸精確的鍛件對要求所有尺寸精確的鍛件,可用體積精壓可用體積精壓5.3.2 模型鍛造6.模鍛件的結(jié)構(gòu)設計 設計模鍛件應符合以下原則：設計模鍛件應符合以下原則：第五章 鍛壓成形 模鍛件要有合理的分模畫、模鍛斜度和圓角半徑模鍛件要有合理的分模畫、模鍛斜度和圓角半徑 零件的配合表面可留有加工余量零件的配合表面可留有加工余量;非配合表面一般不需

33、要進非配合表面一般不需要進行加工行加工,不留加工余量不留加工余量 零件外形應力求簡單、平直和對稱零件外形應力求簡單、平直和對稱 減少余塊減少余塊,簡化模鍛工藝簡化模鍛工藝 應避免有深孔或多孔結(jié)構(gòu)應避免有深孔或多孔結(jié)構(gòu)5.3.2 模型鍛造7.鍛壓新工藝第五章 鍛壓成形 (1)精密模鍛精密模鍛 (2)擠壓擠壓 (3)軋鍛軋鍛 (4)超塑性成形超塑性成形 熱擠壓熱擠壓 溫擠壓溫擠壓 冷擠壓冷擠壓 輥軋輥軋 橫軋橫軋 旋軋旋軋 斜軋斜軋5.3.2 模型鍛造7.鍛壓新工藝 (1)精密模鍛的工藝特點精密模鍛的工藝特點第五章 鍛壓成形 精確計算原始坯料的尺寸精確計算原始坯料的尺寸,嚴格按照坯料質(zhì)量下料嚴格按

34、照坯料質(zhì)量下料 精細清理坯料表面精細清理坯料表面 選用剛度大、精度高的鍛造設備選用剛度大、精度高的鍛造設備 模鍛時要很好地進行潤滑和冷卻模具模鍛時要很好地進行潤滑和冷卻模具 采用無氧化或少氧化的保護氣體加熱采用無氧化或少氧化的保護氣體加熱 采用高精度的模具采用高精度的模具5.3.2 模型鍛造7.鍛壓新工藝 (2)擠壓原理擠壓原理第五章 鍛壓成形 擠壓是在強大壓力作用下擠壓是在強大壓力作用下,使壞料從模具中的出口或縫隙擠使壞料從模具中的出口或縫隙擠出出,使橫截面積減少、長度增加使橫截面積減少、長度增加,成為所需制品的方法成為所需制品的方法,如圖如圖5.95.9所示所示 按照擠壓時金屬坯料所處的溫

35、度按照擠壓時金屬坯料所處的溫度,擠壓可分為擠壓可分為熱擠壓熱擠壓、溫擠溫擠壓壓和和冷擠壓冷擠壓5.3.2 模型鍛造7.鍛壓新工藝 (2)擠壓原理擠壓原理第五章 鍛壓成形 熱擠壓：坯料變形溫度高于其再結(jié)晶溫度的擠壓熱擠壓：坯料變形溫度高于其再結(jié)晶溫度的擠壓 溫擠壓：將坯料加熱到再結(jié)晶溫度以下的某個合適溫度溫擠壓：將坯料加熱到再結(jié)晶溫度以下的某個合適溫度(100(100800)800)進進行的擠壓行的擠壓 冷擠壓：坯料在再結(jié)晶溫度以下冷擠壓：坯料在再結(jié)晶溫度以下(通常是室溫通常是室溫)完成的擠壓完成的擠壓5.3.2 模型鍛造7.鍛壓新工藝 (2)擠壓原理擠壓原理第五章 鍛壓成形圖5.10 擠壓示意

36、圖5.3.2 模型鍛造7.鍛壓新工藝 (3)軋鍛軋鍛第五章 鍛壓成形 金屬坯料金屬坯料(或非金屬坯料或非金屬坯料)在旋轉(zhuǎn)軋輥的作用下在旋轉(zhuǎn)軋輥的作用下,產(chǎn)生連續(xù)塑性變形產(chǎn)生連續(xù)塑性變形,從而獲得要求的截面形狀并改變其性能的方法從而獲得要求的截面形狀并改變其性能的方法,稱為軋鍛稱為軋鍛 近幾年來近幾年來,常采用的軋鍛工藝有常采用的軋鍛工藝有輥軋輥軋、橫軋橫軋、旋軋旋軋、斜軋斜軋等等5.3.2 模型鍛造7.鍛壓新工藝 (3)軋鍛軋鍛第五章 鍛壓成形 1)1)輥軋：用一對相向旋轉(zhuǎn)的扇形模具使坯料產(chǎn)生塑性變形輥軋：用一對相向旋轉(zhuǎn)的扇形模具使坯料產(chǎn)生塑性變形,從而獲從而獲得所需鍛件或鍛坯的鍛造工藝方法。

37、輥鍛及輥鍛機如圖得所需鍛件或鍛坯的鍛造工藝方法。輥鍛及輥鍛機如圖5.115.11所示所示5.3.2 模型鍛造7.鍛壓新工藝 (3)軋鍛軋鍛第五章 鍛壓成形圖5.11 輥軋示意圖5.3.2 模型鍛造7.鍛壓新工藝 (3)軋鍛軋鍛第五章 鍛壓成形 2)2)橫軋。橫軋是軋輥軸線與軋件軸線平行橫軋。橫軋是軋輥軸線與軋件軸線平行,且軋輥與軋件作相對轉(zhuǎn)且軋輥與軋件作相對轉(zhuǎn)動的軋鍛方法。齒輪的橫軋如圖動的軋鍛方法。齒輪的橫軋如圖5.125.12所示所示圖5.12 橫軋齒輪示意圖5.3.2 模型鍛造7.鍛壓新工藝 (3)軋鍛軋鍛第五章 鍛壓成形5.3.2 模型鍛造7.鍛壓新工藝 (3)軋鍛軋鍛第五章 鍛壓成形

38、 3)3)旋扎：旋扎是在毛坯旋轉(zhuǎn)的同時旋扎：旋扎是在毛坯旋轉(zhuǎn)的同時,用簡單的工具使其逐漸變形用簡單的工具使其逐漸變形,最終獲得零件的形狀和尺寸的加工方法，如圖最終獲得零件的形狀和尺寸的加工方法，如圖5.135.13所示所示5.3.2 模型鍛造7.鍛壓新工藝 (3)軋鍛軋鍛第五章 鍛壓成形圖5.13 旋軋示意圖5.3.2 模型鍛造7.鍛壓新工藝 (3)軋鍛軋鍛第五章 鍛壓成形 4)4)斜軋。軋輥相互傾斜配置斜軋。軋輥相互傾斜配置,以相同方向旋轉(zhuǎn)以相同方向旋轉(zhuǎn),軋件在軋輥的作用軋件在軋輥的作用下反向旋轉(zhuǎn)下反向旋轉(zhuǎn),同時還作軸向運動同時還作軸向運動,即螺旋運動即螺旋運動,這種軋鍛稱為斜軋。如圖這種軋

39、鍛稱為斜軋。如圖5.145.14所示為鋼球斜軋所示為鋼球斜軋5.3.2 模型鍛造7.鍛壓新工藝 (3)軋鍛軋鍛第五章 鍛壓成形圖5.14 斜軋齒輪示意圖5.3.2 模型鍛造7.鍛壓新工藝 (4)超塑性成形超塑性成形第五章 鍛壓成形 超塑性是指金屬或合金在特定條件下進行拉伸試驗超塑性是指金屬或合金在特定條件下進行拉伸試驗,其斷后伸長率其斷后伸長率超過超過100%100%以上的特性以上的特性,如純鈦可超過如純鈦可超過300%300%5.4 板料沖壓 板料沖壓是指使板料經(jīng)分離或變形而得到制件的加工方法。板料沖壓一般是在常溫下進行的,故又稱冷沖壓,簡稱沖壓。如板料厚度超過810mm時,才用熱沖壓。沖壓

40、也屬于金屬塑性加工。第五章 鍛壓成形 5.4 板料沖壓第五章 鍛壓成形沖 床剪 床5.4 板料沖壓1.板料沖壓的特點及應用 (1)板料沖壓的特點板料沖壓的特點第五章 鍛壓成形 沖壓件尺寸精度高沖壓件尺寸精度高,表面粗糙度值小表面粗糙度值小,互換性好互換性好 可沖出形狀復雜的零件可沖出形狀復雜的零件,廢料較少廢料較少,材料利用率高材料利用率高 沖壓件尺寸精度高沖壓件尺寸精度高,表面粗糙度值小表面粗糙度值小,互換性好互換性好 沖壓操作簡單沖壓操作簡單,工藝過程便于實現(xiàn)自動化、機械化工藝過程便于實現(xiàn)自動化、機械化,生產(chǎn)率高生產(chǎn)率高 沖模制造復雜沖模制造復雜,要求高要求高5.4 板料沖壓1.板料沖壓的

41、特點及應用 (2)板料沖壓的應用板料沖壓的應用第五章 鍛壓成形 板料沖壓在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應用板料沖壓在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應用,特別是在汽車、拖特別是在汽車、拖拉機、航空、電器、儀表等工業(yè)中占有極其重要的位置。這種拉機、航空、電器、儀表等工業(yè)中占有極其重要的位置。這種工藝方法用于工藝方法用于大批量生產(chǎn)大批量生產(chǎn)時才能使沖壓產(chǎn)品成本降低。時才能使沖壓產(chǎn)品成本降低。5.4 板料沖壓2.沖壓成型基本工序第五章 鍛壓成形 (1)分離工序分離工序 落料和沖孔（沖裁）落料和沖孔（沖裁）圖5.15 落料和沖孔過程示意圖圖5.16 修整工序5.4 板料沖壓2.沖壓成型基本工序第五章 鍛壓成形 (1)分離

42、工序分離工序 修整修整5.4 板料沖壓2.沖壓成型基本工序第五章 鍛壓成形 (1)分離工序分離工序 剪切是用剪刃或沖模將板料沿不封閉輪廓進行分離的工序剪切是用剪刃或沖模將板料沿不封閉輪廓進行分離的工序圖5.17 拉深過程簡圖5.4 板料沖壓2.沖壓成型基本工序第五章 鍛壓成形 (2)變形工序變形工序 拉深是使坯料變形成開口空心零件的工序拉深是使坯料變形成開口空心零件的工序圖5.18 彎曲過程簡圖5.4 板料沖壓2.沖壓成型基本工序第五章 鍛壓成形 (2)變形工序變形工序 彎曲是使坯料的一部分相對于另一部分彎曲成一定角度的工序彎曲是使坯料的一部分相對于另一部分彎曲成一定角度的工序5.4 板料沖壓2.沖壓成型基本工序第五章 鍛壓成形 (2)變形工序變形工序 塑性彎曲時塑性彎曲時,材料產(chǎn)生的變形由塑性變形和彈性變形兩個材料產(chǎn)生的變形由塑性變形和彈性變形兩個部分組成。外載荷去除后部分組成。外載荷去除后,塑性變形保留下來塑性變形保留下來,彈性變形消失彈性變形消失,被彎曲材料的形狀和尺寸發(fā)生與加載時變形方向相反的變化被彎曲材料的形狀和尺寸發(fā)生與加載時變形方向相反的變化,從而消去一部分彎曲變形的效果。這種現(xiàn)象稱為從而消去一部分彎曲變形的效果。這種現(xiàn)象稱為回彈回彈5.4 板料沖壓2.沖壓成型基本工序第五章 鍛壓成形 (2)變形工序變形工序圖5.18 彎曲件的回彈 復習思考題第五章 鍛壓成形