1、 3.2 金屬塑性成形方法 主要有鍛造、沖壓、擠壓、軋制、拉拔等。 3.2.1 鍛造 鍛造是在加壓設(shè)備及工（模）具的作用下，使坯料、鑄錠產(chǎn)生局部或全部的塑性變形，以獲得具有一定幾何尺寸、形狀和質(zhì)量的鍛件的加工方法。 按所用的設(shè)備和工（模）具的不同， 可分為自由鍛和模鍛兩大類(lèi)。11.自由鍛即只用簡(jiǎn)單的通用性工具，或在鍛造設(shè)備的上、下帖間直接使坯料變形而獲得所需的幾何形狀及內(nèi)部質(zhì)量鍛件的加工方法。（1）分類(lèi) 1）手工鍛造，生產(chǎn)小型鍛件。 2）機(jī)器鍛造，生產(chǎn)大、中、小型鍛件。2（2）特點(diǎn) 1）金屬坯料在水平方向可自由流動(dòng)； 2）可使用多種鍛壓設(shè)備； 3）鍛件力學(xué)性能好； 4）節(jié)約金屬，減少切削加工工

2、時(shí)； 5）鍛件形狀簡(jiǎn)單，精度低； 6）生產(chǎn)率較低，勞動(dòng)強(qiáng)度較大。主要用于形狀簡(jiǎn)單的單件小批生產(chǎn)， 特別適于重型、大型鍛件生產(chǎn)。3（4）自由鍛的基本工序分類(lèi) ： 1）輔助工序：為方便基本工序的操作而預(yù)先進(jìn)行局部小變形的工序。 如倒棱、壓肩等。2）精整工序：修整鍛件最終形狀和尺寸、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：鍛造過(guò)程中直接改變坯料形狀和尺寸的工序。如鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔、擴(kuò)孔、彎曲、鍛接等。42.模鍛即利用模具使毛坯變形獲得鍛件的方法。常用的模鍛設(shè)備有蒸汽-空氣模鍛錘、壓力機(jī)等。（1）模鍛分類(lèi)：1）錘上模鍛：在鍛錘上進(jìn)行；2）胎模鍛：在自由鍛設(shè)備上使用可移動(dòng)模具；

3、3）壓力機(jī)上模鍛： 在壓力機(jī)上對(duì)熱態(tài)金屬進(jìn)行模鍛。5（2）模鍛特點(diǎn)1）坯料整體塑性變形，三向受壓；2）鍛件尺寸精確，加工余量?。?）鍛件形狀可較復(fù)雜；4）生產(chǎn)率較高；5）鍛模造價(jià)高，制造周期長(zhǎng)；適于小型鍛件的成批大量生產(chǎn)。如飛機(jī)、機(jī)車(chē)、軍工、軸承等制造業(yè)中的齒輪、軸、連桿等零件。61）錘上模鍛： 即在鍛錘上進(jìn)行的模鍛。 按所用設(shè)備和模具不同， 可分為錘模鍛和胎模鍛。錘模鍛：即在各種模鍛錘上進(jìn)行的模鍛。 鍛模模膛：根據(jù)鍛件形狀和模鍛工藝而 開(kāi)設(shè)的凹腔。（3）模鍛方法7 錘鍛模具由帶有燕尾的上模、下模組成。下模固定在模座上，上模固定在錘頭上，并隨錘頭作上下往復(fù)錘擊運(yùn)動(dòng)使鍛坯在模膛中成形。 模膛種類(lèi)

4、制坯模膛（體積分配） 模鍛模膛（鍛件成形）切斷模膛（鍛件與坯料切離）預(yù)鍛初步成形終鍛最終成形設(shè)飛邊槽 放收縮率鐓粗拔長(zhǎng)滾擠彎曲8 實(shí)際鍛造時(shí)應(yīng)根據(jù)鍛件的復(fù)雜程度相應(yīng)選用單模膛鍛模或多模膛鍛模。一般形狀簡(jiǎn)單的鍛件采用僅有終鍛模膛的單模膛鍛模，而形狀復(fù)雜的鍛件（如截面不均勻、軸線彎曲、不對(duì)稱等）則需采用具有制坯、預(yù)鍛、終鍛等多個(gè)模膛的鍛模逐步成形。 下面讓我們來(lái)看一下彎曲連桿在錘上模鍛時(shí)所用的多模膛鍛模及其成形過(guò)程。9彎曲滾擠拔長(zhǎng)鍛模切邊模制坯工步預(yù)鍛終鍛切邊模鍛工步切斷工步10胎模鍛：即在自由鍛造設(shè)備上使用可移動(dòng)模具生產(chǎn)模鍛 件的一種鍛造方法。特點(diǎn)： 與自由鍛相比：鍛件質(zhì)量好；生產(chǎn)率高； 節(jié)約金

5、屬。 與模鍛相比： 操作靈活；生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短； 鍛件表面質(zhì)量較差；勞動(dòng)強(qiáng)度大。胎模的種類(lèi)：扣模；筒模；合模。112）鍛造壓力機(jī)模鍛（自學(xué)) 在壓力機(jī)上對(duì)熱態(tài)金屬進(jìn)行鍛造。 液壓機(jī)模鍛：模鍛液壓機(jī)是用高壓液體（通常為水或油）來(lái)驅(qū)動(dòng)安裝在活動(dòng)橫梁上的鍛模進(jìn)行模鍛的。 鍛壓機(jī)模鍛：鍛壓機(jī)即熱模鍛機(jī)械壓力機(jī)，是通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)使滑塊往復(fù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模鍛的。 平鍛機(jī)模鍛：平鍛機(jī)是具有鐓鍛滑塊和夾緊滑塊的臥式壓力機(jī)。 螺旋壓力機(jī)模鍛：螺旋壓力機(jī)是靠主螺桿的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)滑塊上下運(yùn)動(dòng)，向上實(shí)現(xiàn)回程，向下進(jìn)行鍛打的壓力機(jī)。123.2.2 沖壓1.沖壓 是使板料經(jīng)分離或成形而得到制件的工藝統(tǒng)稱。（1）沖壓設(shè)備： 1）剪床

6、把板料切成一定寬度的條料， 為后續(xù)的沖壓備料。 2）沖床完成沖壓的各道工序， 生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。13（2）沖壓特點(diǎn)1）沖壓件輕、薄、剛度好；2）生產(chǎn)率和材料利用率高；3）成品形狀可較復(fù)雜、尺寸精度高、表面質(zhì)量好、質(zhì)量穩(wěn)定 ，一般無(wú)需切削加工；4）大批量生產(chǎn)時(shí)，產(chǎn)品成本低。應(yīng)用：汽車(chē)、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀表儀器、輕工和日用品及國(guó)防工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。常用的沖壓材料有低碳鋼、高塑性合金鋼、鋁和鋁合金、銅和銅合金等金屬板料、帶料與卷料，還可加工紙板、塑料板、膠木板、纖維板等非金屬板料。14安徽工程科技學(xué)院機(jī)械系A(chǔ) U T S沖裁：即利用沖模將板料以封閉或不封閉的輪廓線與坯料分離的沖壓方法。即用帶刃口的

7、沖模使板料分離。沿封閉輪廓分離（沖孔、落料等）沿非封閉輪廓分離（切斷、切口、剖切等）沖裁凸模凹模板坯2.沖壓基本工序15安徽工程科技學(xué)院機(jī)械系A(chǔ) U T S1）沖裁變形過(guò)程三個(gè)階段：彈性變形塑性變形剪裂分離 沖后斷面特征： 對(duì)應(yīng)各變形階段，沖裁斷面相應(yīng)地分為塌角、光亮帶、剪裂帶和毛刺區(qū)。光亮帶寬度越大，塌角越小，剪裂帶的寬度和斜度越小，則剪切面的質(zhì)量越好塌角光亮帶剪裂帶毛刺塌角光亮帶剪裂帶毛刺沖裁件斷面組成示意圖沖孔件落料件162）沖裁間隙 ：指凹模與凸模工作部分的水平投影尺寸之差。（一般用字母Z代表雙邊間隙）沖裁間隙的大小直接影響沖裁件的質(zhì)量、沖裁力的大小和模具壽命。沖裁間隙的影響：對(duì)斷面質(zhì)

8、量：Z過(guò)大，斷面質(zhì)量不好；對(duì)模具壽命：Z加大，提高壽命；對(duì)沖裁力：Z加大，可減小沖裁力。17合理選擇間隙值Z（根據(jù)材料種類(lèi)、料厚、精度要求等確定）當(dāng)斷面質(zhì)量要求較高時(shí)，應(yīng)選較小的間隙值；當(dāng)斷面質(zhì)量無(wú)嚴(yán)格要求時(shí)，應(yīng)盡可能加大間隙。經(jīng)驗(yàn)公式：Zm （m是系數(shù)，是料厚） 沖裁軟鋼、鋁合金、銅合金等軟材料時(shí)：Z（68） 沖裁硬鋼等材料時(shí)：Z（812）沖厚板或精度較低的沖裁件時(shí)，間隙還可適當(dāng)增大。183）排樣：即沖裁件在板料或帶料上的布置方法。排樣原則：合理。目的：簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，提高材料利用率。4）提高沖裁質(zhì)量的沖壓工藝：當(dāng)沖裁件剪斷面用做工作表面或配合表面時(shí)，常采用整修、擠光、精密沖裁等沖壓工藝以提高

9、沖裁質(zhì)量。19彎曲：即將板料、型材或管材在彎矩的作用下彎成具有一定曲率和角度的制件的成形方法。1）彎曲變形過(guò)程：彈性變形 塑性變形 塑性彎曲板料受力：外側(cè)受拉應(yīng)力“+”； 內(nèi)側(cè)受壓應(yīng)力“-”。外層開(kāi)裂：當(dāng)外b時(shí)，則產(chǎn)生彎裂。故應(yīng)限制板料的最大彎曲變形程度（即最小彎曲半徑）, 同時(shí)注意毛坯下料方向，最好使板料流線方向與彎曲線垂直。 203）回彈-由于外力去除后彈性變形的恢復(fù)，造成工件的彎曲角度、曲率半徑與模具不一致的現(xiàn)象。 故一般在設(shè)計(jì)彎曲模時(shí)，模具角度應(yīng)比成品角度略小一個(gè)回彈角度；或改進(jìn)工件結(jié)構(gòu)、彎曲方式及模具結(jié)構(gòu)來(lái)減少回彈。 2）最小彎曲半徑：即坯料彎曲時(shí)最外層纖維瀕于拉裂時(shí)內(nèi)表面的彎曲半徑

10、，用符號(hào)rmin表示。故在生產(chǎn)中：rrmin。214）彎曲的分類(lèi)和應(yīng)用：按所用設(shè)備和工具不同，彎曲可分為壓彎，拉彎和輥彎等類(lèi)型。壓彎：即用凸模將坯料壓入凹模彎曲成形。 彎曲工藝適應(yīng)性強(qiáng)，最常用；拉彎：是使坯料在受拉狀態(tài)下沿模具彎曲成形。 用于彎曲半徑較大的工件；輥彎：是使坯料受輥軸旋轉(zhuǎn)時(shí)摩擦力作用，連續(xù) 進(jìn)入輥軸間彎曲成形。 常用于圓柱面和圓錐面加工。22 拉深：也稱為拉延，是使板料成形為空心件而厚度基本不變的加工方法。 拉深模與沖裁模的主要區(qū)別:工作部分不是鋒利的刃口而是圓角；凸模與凹模的間隙顯著增加，一般 單側(cè)間隙應(yīng)稍大于板厚。彈性變形 塑性變形。1）拉深變形過(guò)程：ddD0232）拉深系數(shù)

11、m：即拉深變形后制件直徑d與其毛坯直徑D0之比。m=d/D0 （ m越小，表示變形程度越大）mmin為極限拉深系數(shù)：在工件不至拉裂的條件下，所能達(dá)到的最小拉深系數(shù)。多次拉深：當(dāng)mmmin時(shí)，如拉深彈殼、筆帽等則要采用多次拉深。 mmin=0.50.8拉深次數(shù)45次，且要求m1m2mnm=m1 m2 mn243）拉深缺陷：拉裂、起皺拉裂-筒壁與底部的過(guò)渡處破裂。防止措施： 采用多次拉深，使用潤(rùn)滑劑；合理規(guī)定間隙及加大模具圓角半徑。起皺-由于切向壓應(yīng)力過(guò)大使毛坯失穩(wěn)而 造成變形區(qū)折皺。 防止措施：采用壓邊圈壓緊坯料；間隙不能過(guò)大，m不能過(guò)小。25其他沖壓成形工藝1）縮口：即將管件或空心制件的端部沿

12、徑向加壓，使其徑向尺寸縮小的加工方法。2）起伏：即在板坯或制品表面上通過(guò)局部變薄獲得各種形狀的凸起與凹陷的成形方法。3）翻孔：即在預(yù)先制好孔的半成品或未經(jīng)制孔的板料上沖制出豎直邊緣的成形方法。4）脹形：即板料或空心坯料在雙向拉應(yīng)力作用下，使其產(chǎn)生塑性變形取得所需制件的成形方法。實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)沖壓件的形狀采用多個(gè)基本工序組合，經(jīng)多次沖壓才能完成。263.2.3 軋制（自學(xué)）軋制是金屬材料（或非金屬材料）在旋轉(zhuǎn)軋輥的壓力作用下，產(chǎn)生連續(xù)塑性變形，獲得所要求的截面形狀并改變其性能的方法。按軋輥軸線與軋制線間以及軋輥轉(zhuǎn)向的關(guān)系不同軋制可分為縱軋、斜軋和橫軋三種。1.縱軋即軋輥軸線相平行，旋轉(zhuǎn)方向相

13、反，軋件作直線運(yùn)動(dòng)的軋制。27輥鍛也屬縱軋類(lèi)型，是用一對(duì)相向旋轉(zhuǎn)的扇形模具使坯料產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需鍛件或鍛坯的鍛造工藝。斜軋即軋輥相互傾斜配置，以相同方向旋轉(zhuǎn)，軋件在軋輥的作用下反向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)還作軸向運(yùn)動(dòng)，即螺旋運(yùn)動(dòng)的軋制方法。常用的斜軋方法有孔型斜軋和仿型斜軋兩種。廣泛用于生產(chǎn)鋼球、周期性軋材、麻花鉆、空心管套等零件或毛坯。28橫軋即軋輥軸線與軋件軸線平行且軋輥與軋件作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的軋制方法。常用的橫軋方法有楔橫軋、齒輪軋制、輾環(huán)。分別用于生產(chǎn)各種類(lèi)形的臺(tái)階軸、齒輪、和螺紋。293.2.4 擠壓（自學(xué)）1.正擠壓：即使坯料從?？字辛鞒霾糠值倪\(yùn)動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向相同的擠壓方法。2.反擠壓

14、：即坯料的一部分沿著凸模與凹模之間的間隙流出，其流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向相反的擠壓方法。3.復(fù)合擠壓：即同時(shí)兼有正擠、反擠時(shí)金屬流動(dòng)特征的擠壓方法。4.徑向擠壓：即坯料沿徑向擠出的擠壓方式。303.2.5 其它塑性成形方法（自學(xué)）1.柔性模成形即用液體、橡膠或氣體的壓力代替剛性凸?；虬寄Ｊ拱辶铣尚蔚姆椒ā＃?）橡皮成形：即利用橡皮作為通用凸模（或凹模）進(jìn)行板料成形方法。（2）液壓成形：即用液體（水或油）作為傳壓介質(zhì)，而使板材按模具形狀產(chǎn)生塑性變形的方法。（3）液壓-橡皮囊成形：即液體壓力通過(guò)橡皮囊作用于毛坯，使之成形的工序。312.擺動(dòng)輾壓即上模的軸線與被輾壓工件（放在模下）的軸線傾斜一個(gè)角度，模具一面繞軸心旋轉(zhuǎn)，一面、對(duì)坯料進(jìn)行壓縮的加工方法。可用于坯料的鐓粗、鉚接、縮口、擠壓等。 3.徑向鍛造 又稱旋轉(zhuǎn)鍛造，是對(duì)軸向旋轉(zhuǎn)送進(jìn)的棒料或管料施加徑向脈沖打擊力，鍛成沿軸向具有不同橫截面制件的工藝方法。324.粉末鍛造即金屬粉末經(jīng)壓實(shí)后燒結(jié)，再用燒結(jié)體作為鍛造毛坯的鍛造方法，鍛造設(shè)備一般采用壓力機(jī)或高速錘。5.液態(tài)模鍛即將定量的熔化金屬倒入凹模模腔內(nèi)，在金屬即將凝固或未