鑄造和沖壓教學(xué)目標(biāo)：1.了解鍛壓的基礎(chǔ)知識(shí)、金屬的加熱和鍛件的冷卻等基礎(chǔ)知識(shí)。2.掌握自由鍛的工具設(shè)備與工藝過(guò)程、模型鍛和沖壓等內(nèi)容。重點(diǎn)、難點(diǎn)：掌握自由鍛工藝過(guò)程和沖壓等內(nèi)容。課題導(dǎo)入：各種鋼材和大多數(shù)有色金屬及合金都具有一定的塑性，因此它們可以在熱態(tài)或冷態(tài)下進(jìn)行壓力加工，而鍛造和沖壓（鍛壓）是其中的兩類加工方式。

第一節(jié)鍛壓的基本知識(shí)

鍛壓是在外力作用下使金屬坯料產(chǎn)生塑性變形，從而獲得具體有一點(diǎn)形狀和尺寸的鍛壓件的加工方法。一.鍛造（俗稱”打鐵”）鍛造：利用鍛壓機(jī)械對(duì)金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定機(jī)械性能，一定形狀和尺寸鍛件的加工方法。所有的是具有良好塑性變形的金屬材料。1.鑄造分類：（1）自由鍛：使金屬坯料在上、下砧之間受到?jīng)_擊力或壓力而產(chǎn)生變形以制造鍛件的方法。常見壓力加工。自由鍛按設(shè)備不同分為：手工自由鍛和機(jī)器自由鍛。（2）模型鍛：使金屬坯料在上下鍛模的模膛內(nèi)受到?jīng)_擊或壓力而變形以獲得鍛件的方法。鑄造的特點(diǎn)：1.能改善金屬的內(nèi)部組織，提高機(jī)械性能。通過(guò)鍛造可使材料內(nèi)部疏松、氣孔壓實(shí)。細(xì)化晶粒及組織。2.具有較高的生產(chǎn)效率。3.鍛造生產(chǎn)的精密模鍛件尺寸、精度及表面粗糙度都能接近成品零件要求。減少切削損耗，節(jié)約材料。4.鍛造可鍛打不到一公斤的小件，也可鍛打數(shù)噸的大件。5.不足，不可鍛造外形及內(nèi)腔復(fù)雜的工件。二.沖壓沖壓式是借沖床的壓力用沖模將薄板材料進(jìn)行分離或變形的加工方法。厚度小于8mm的薄鋼板通常在常溫下進(jìn)行加工，所以又叫冷沖壓。厚鋼板則需加熱后再進(jìn)行沖壓。鍛壓工安全技術(shù)1.鍛壓工工作時(shí)要穿戴好工作服、鞋、帽、手套。2.頭和手不能進(jìn)入空氣錘錘頭之下，以防碰傷。3.不可直接用手和腳接觸金屬材料，以免燙傷。4.切斷料頭時(shí)，人不得站在料頭飛出方向。5.隨時(shí)檢查錘柄是否松動(dòng)，及其他工具損壞現(xiàn)象。6.清理爐子，取放工件時(shí)，應(yīng)半閉風(fēng)門三.其他壓力加工方法1.軋制軋制：將金屬坯料通過(guò)一對(duì)旋轉(zhuǎn)軋輥的間隙（各種形狀），因受軋輥的壓縮使材料截面減小，長(zhǎng)度增加的壓力加工方法，這是生產(chǎn)鋼材最常用的生產(chǎn)方式，主要用來(lái)生產(chǎn)型材、板材、管材。分冷軋、熱軋。軋制有熱軋和冷軋兩種。2.擠壓加工擠壓加工：把金屬毛坯放在擠壓模腔內(nèi)，通過(guò)壓力機(jī)上固定的

凸模向毛坯施加壓力，使金屬毛坯產(chǎn)生塑性變形而制得零件的加工方法。分類：正擠壓、反擠壓、復(fù)合擠壓3.拉拔在外加拉力作用下，迫使金屬通過(guò)?？桩a(chǎn)生塑性變形，以獲得與?？仔螤?、尺寸相同的制品的加工方法，稱為拉拔。4.粉末鍛造粉末鍛造通常是指將粉末燒結(jié)的預(yù)成形坯經(jīng)加熱后，在閉式模中鍛造成零件的成形工藝方法。它是將傳統(tǒng)粉末冶金和精密鍛造結(jié)合起來(lái)的一種新工藝，并兼兩者的優(yōu)點(diǎn)。

總之，鍛壓的應(yīng)用非常廣泛，是目前機(jī)械制造業(yè)中，毛坯生產(chǎn)的重要加工方法之一。第二節(jié)金屬的加熱和鍛件的冷卻一.鍛造的加熱溫度范圍鍛造時(shí)金屬坯料一般都需要加熱，其目的在于提高坯料的塑性，降低金屬對(duì)變形的抵抗力，使鍛造容易進(jìn)行。但是，加熱溫度過(guò)高，會(huì)造成坯料過(guò)燒，稱為廢品。同時(shí)在鍛造過(guò)程中，隨著溫度逐漸降低，坯料的塑性越來(lái)越差。溫度下降到一定溫度，坯料容易開裂。因此，必須確定合理的鍛造溫度范圍，是保證質(zhì)量的重要因素。金屬坯料在加熱時(shí)允許加熱的最高溫度，稱為該金屬的始鍛溫度（開始鍛造的溫度）；金屬坯料停止鍛造的溫度或者說(shuō)不宜再鍛的溫度，稱為該金屬的終鍛溫度。從始鍛溫度到終鍛溫度之間的溫度稱為鍛造溫度。1.始鍛溫度始鍛溫度高一些可以延長(zhǎng)加工時(shí)間。但是，加熱溫度過(guò)高，會(huì)使晶粒粗大，甚至出現(xiàn)過(guò)燒。溫度太低會(huì)使工件塑性差。碳素鋼的始鍛溫度隨含碳量增加降低，低碳鋼為1250°左右，碳素工具鋼為1150°左右。一般始鍛溫度比原材料熔點(diǎn)低100—200°左右較為合適。合金鋼的始鍛溫度比含碳量相同的碳素鋼低一些。操作方法：較小鍛件直接入高溫爐快速加熱。大型鍛件或高碳鋼、合金鋼鍛件，由于導(dǎo)熱性差或塑性差，加熱速度過(guò)快會(huì)造成表面與心部溫差過(guò)大，可能導(dǎo)致坯料的開裂。因此，對(duì)于這類鍛件的加熱，一般是先將坯料隨爐膛一起緩慢升溫到900°左右保溫，使內(nèi)外溫度一致時(shí)，再適當(dāng)提高升溫速度，把坯料加熱到始鍛溫度2.終鍛溫度碳素鋼800°左右合金鋼800—900°左右終鍛溫度選擇低一些，可以延長(zhǎng)鍛打時(shí)間，減少加熱次數(shù)。但是，溫度過(guò)低，變形抗力增大，金屬塑性降低，使可鍛性變差，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生開裂或加工硬化。過(guò)高，在高溫時(shí)停鍛，鍛件的晶粒會(huì)粗大，降低了鍛件的力學(xué)性能。碳素鋼加熱溫度與火色顏色：加熱爐根據(jù)能源不同，分為電加熱爐和火焰加熱爐加熱缺陷（1）氧化、脫碳（2）過(guò)熱、過(guò)燒二.鍛件的冷卻方法鍛件冷卻不恰當(dāng)，將直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。根據(jù)鍛件冷卻快慢的要求，冷卻方式有以下三種：1.空冷2.坑冷3.爐冷自由鍛的工具設(shè)備與工藝

自由鍛工具襯墊工具、夾持工具、鍛打工具、支持工具盒測(cè)量工具自由鍛的設(shè)備1.空氣錘：是用于錘擊鍛件變形。鍛造時(shí)操控空氣錘的方法是通過(guò)控制把手柄或腳踏杠杠控制旋閥的旋轉(zhuǎn)角度，使錘頭完成各種動(dòng)作壓緊鍛件。單次打擊，連續(xù)打擊等不同的動(dòng)作能使錘頭產(chǎn)生不同的錘擊力?？諝忮N的規(guī)格以錘頭落下的重量表示。（適用中小型鍛件的生產(chǎn)）2.其他設(shè)備：大型鍛件用蒸汽—空氣自由鍛錘及水壓機(jī)自由鍛基本工序1.鐓粗：使坯料減低高度，橫截面積增大的工序。適合加工齒輪、葉輪、圓盤內(nèi)零件，都是用橫截面積較小的坯料，鍛造成截面積較大，高度較小的零件。（1）整體鐓粗時(shí)為了防止坯料縱向彎曲，坯料鐓粗部分的高度不應(yīng)大于坯料直徑的2.5—3倍。（2）局部鐓粗時(shí)可直接對(duì)鐓粗部分加熱，然后在漏盤上進(jìn)行，以限制變形范圍。自由鍛基本工序2.拔長(zhǎng)：是使坯料橫截面積減小、長(zhǎng)度增加的鍛造工序。適用于光軸、拉桿、連桿較長(zhǎng)的零件。為防止拔長(zhǎng)時(shí)坯料產(chǎn)生變形和折疊，應(yīng)注意掌握好錘擊時(shí)的送進(jìn)量。自由鍛基本工序

鍛孔：在鍛件上鍛出通孔或不通孔的鍛造工序。（1）沖孔：用沖子在坯料上鍛出通孔或不通孔。較薄的坯料通常采用單面沖孔。需要用漏盤將坯料墊起，將沖子大頭向下，不斷打擊沖子，直至把孔沖穿。較厚較大的鍛件，一般采用雙面沖孔，把先把孔沖到坯料厚度2/3—3/4時(shí)，取出沖子，翻轉(zhuǎn)坯料，從反面將孔沖穿。（2）擴(kuò)孔：將原有的孔擴(kuò)大。沖子擴(kuò)孔常用于擴(kuò)大孔徑不太大二孔壁較厚的孔。芯軸擴(kuò)孔常用于擴(kuò)大孔壁較薄、孔徑較大的孔。彎曲：將坯料彎成所需形狀。如：吊鉤自由鍛變形工藝過(guò)程影響鍛件變形工藝最主要的因素有鍛件的原材料、各基本工序的特點(diǎn)、鍛件的形狀尺寸、產(chǎn)生批量和技術(shù)要求等。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)條件，參照類似鍛件的典型工藝來(lái)制定具體鍛件的工藝過(guò)程。1.齒輪類鍛件：鐓粗—在墊環(huán)內(nèi)局部鐓粗—滾圓--沖孔—擴(kuò)孔—滾圓—平整端面。2.薄避環(huán)形鍛件：鐓粗—沖孔—芯軸擴(kuò)孔—平整端面。模型鍛造模型鍛造:用具有較高強(qiáng)度的金屬材料制成與鍛件形狀、尺寸相適應(yīng)的鍛模，以鍛模的模腔來(lái)控制坯料的流動(dòng)，使之被迫在模膛內(nèi)成形，最終獲得和鍛模模膛相適應(yīng)的鍛件的鍛造方法。模型鍛造與自由鍛的區(qū)別：1.模型鍛造可以生產(chǎn)形狀復(fù)雜、精度較高、表面粗糙度值低、勞動(dòng)生產(chǎn)效率高的產(chǎn)品，生產(chǎn)條件也有所改善。2.模型鍛的設(shè)備造價(jià)較高，能量消耗大，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，工藝靈活性差，只適應(yīng)于中、小型鍛件的批量生產(chǎn)。分類：胎膜鍛、模鍛一、胎膜鍛是在自由鍛基礎(chǔ)上用簡(jiǎn)單的模具生產(chǎn)鍛件的一種常用鍛造方法。鍛造時(shí)胎膜不固定在錘頭或砧座上，根據(jù)加工過(guò)程的需要，可隨時(shí)將胎膜放在進(jìn)行鍛造。

1.胎膜鍛的種類：扣模多用于非回轉(zhuǎn)體鍛件的扣型和制坯。由NordriDesign?提供合模主要用于鍛造連桿、叉形件等形狀較復(fù)雜的非回轉(zhuǎn)體鍛件。套筒模主要用于鍛造齒輪、法蘭盤的回轉(zhuǎn)體鍛件。胎膜鍛的特點(diǎn)：

胎膜鍛同時(shí)具有自由鍛和模鍛的某些特點(diǎn)，但和模鍛相比，不需要昂貴的模鍛設(shè)備、鍛模制造成本比較低、適應(yīng)性強(qiáng)。鍛件在模內(nèi)最終成形，鍛件形狀較準(zhǔn)確、表面質(zhì)量和尺寸精度較高、力學(xué)性能較好、生產(chǎn)效率較高，因而，胎膜鍛為在自由鍛設(shè)備上生產(chǎn)模鍛件提供了有效途徑。胎膜鍛每次成形時(shí)，每個(gè)胎膜都是獨(dú)立使用的，都可以有自己的分模面，這樣就提供了從不同方向鍛制鍛件的可能性，所以胎膜鍛甚至能鍛出模鍛難以生產(chǎn)出的形狀很復(fù)雜的鍛件。因此，胎膜鍛在沒有模鍛設(shè)備的中小型工廠中得到廣泛應(yīng)用。胎膜鍛主要適用于中小批量的鍛件生產(chǎn)。缺點(diǎn)：模具壽命低、需要較大噸位的自由鍛設(shè)備。

二、模鍛模鍛是在鍛壓設(shè)備動(dòng)力作用下使坯料在鍛模模膛中塑性流動(dòng)從而獲得鍛件的鍛造方法。分類：錘上模鍛、平鍛機(jī)模鍛、螺旋壓力機(jī)模鍛、曲柄壓力機(jī)模鍛和水壓機(jī)模鍛等沖壓沖壓是在沖床的壓力作用下，利用裝在沖床上的沖模，使板料分離或變形，從而獲得板件的加工方法。（冷沖壓）優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)效率高，沖壓件尺寸精確，表面光潔，一般不再進(jìn)行加工即可作為零件適用。缺點(diǎn)：沖模成本高，只適合大批量生產(chǎn)。沖壓設(shè)備剪板機(jī)、機(jī)械壓力機(jī)（沖床）、油壓機(jī)剪板機(jī)的作用是將板料按沖壓件需要剪切成供沖壓生產(chǎn)用的條形坯料機(jī)械壓力機(jī)和油壓機(jī)用來(lái)完成沖壓工作。剪板機(jī)和機(jī)械壓力機(jī)工作時(shí)，都是利用曲柄機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)經(jīng)帶輪傳來(lái)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換給滑塊變成往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)安裝在滑塊上的刀口完成沖壓工作。沖壓基本工序1.分離工序是使坯料一部分與另一部分分離的工序。（1）剪切。使板料沿不封閉的輪廓分離工序（2）落料和沖孔。過(guò)程相同，作用不同。落料是從本料沖切下來(lái)所需要的板件，被凸模沖切下來(lái)的部分是成品，剩余的板料是余料。沖孔是在板料上沖出所需要的空洞，沖孔后的板料是成品，被沖模沖掉的是廢料。

2.變形工序（1）彎曲。使板料的一部分相對(duì)于另一部分彎轉(zhuǎn)一定角度的沖壓工序。（2）拉深。是將平板坯料制成中空形狀或盒形零件的工序。（3）翻邊。把平板坯料的邊緣按曲線或圓弧彎成豎立的邊緣或在帶孔的平板坯料上用擴(kuò)孔的方法獲得得凸緣的方法。高速電主軸在臥式鏜銑床上的應(yīng)用越來(lái)越多，除了主軸速度和精度大幅提高外，還簡(jiǎn)化了主軸箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)，縮短了制造周期，尤其是能進(jìn)行高速切削，電主軸轉(zhuǎn)速最高可大10000r/min以上。不足之處在于功率受到限制，其制造成本較高，尤其是不能進(jìn)行深孔加工。而鏜桿伸縮式結(jié)構(gòu)其速度有限，精度雖不如電主軸結(jié)構(gòu)，但可進(jìn)行深孔加工，且功率大，可進(jìn)行滿負(fù)荷加工，效率高，是電主軸無(wú)法比擬的。因此，兩種結(jié)構(gòu)并存，工藝性能各異，卻給用戶提供了更多的選擇?，F(xiàn)在，又開發(fā)了一種可更換式主軸系統(tǒng)，具有一機(jī)兩用的功效，用戶根據(jù)不同的加工對(duì)象選擇使用，即電主軸和鏜桿可相互更換使用。這種結(jié)構(gòu)兼顧了兩種結(jié)構(gòu)的不足，還大大降低了成本。是當(dāng)今臥式鏜銑床的一大創(chuàng)舉。電主軸的優(yōu)點(diǎn)在于高速切削和快速進(jìn)給，大大提高了機(jī)床的精度和效率。臥式鏜銑床運(yùn)行速度越來(lái)越高，快速移動(dòng)速度達(dá)到25～30m/min，鏜桿最高轉(zhuǎn)速6000r/min。而臥式加工中心的速度更高，快速移動(dòng)高達(dá)50m/min，加速度5m/s2，位置精度0.008～0.01mm，重復(fù)定位精度0.004～0.005mm。落地式銑鏜床銑刀由于落地式銑鏜床以加工大型零件為主，銑削工藝范圍廣，尤其是大功率、強(qiáng)力切削是落地銑鏜床的一大加工優(yōu)勢(shì)，這也是落地銑鏜床的傳統(tǒng)工藝概念。而當(dāng)代落地銑鏜床的技術(shù)發(fā)展，正在改變傳統(tǒng)的工藝概念與加工方法，高速加工的工藝概念正在替代傳統(tǒng)的重切削概念，以高速、高精、高效帶來(lái)加工工藝方法的改變，從而也促進(jìn)了落地式銑鏜床結(jié)構(gòu)性改變和技術(shù)水平的提高。當(dāng)今，落地式銑鏜床發(fā)展的最大特點(diǎn)是向高速銑削發(fā)展，均為滑枕式(無(wú)鏜軸)結(jié)構(gòu)，并配備各種不同工藝性能的銑頭附件。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是滑枕的截面大，剛性好，行程長(zhǎng)，移動(dòng)速度快，便于安裝各種功能附件，主要是高速鏜、銑頭、兩坐標(biāo)雙擺角銑頭等，將落地銑鏜床的工藝性能及加工范圍達(dá)到極致，大大提高了加工速度與效率。傳統(tǒng)的銑削是通過(guò)鏜桿進(jìn)行加工，而現(xiàn)代銑削加工，多由各種功能附件通過(guò)滑枕完成，已有替代傳統(tǒng)加工的趨勢(shì)，其優(yōu)點(diǎn)不僅是銑削的速度、效率高，更主要是可進(jìn)行多面體和曲面的加工，這是傳統(tǒng)加工方法無(wú)法完成的。因此，現(xiàn)在，很多廠家都競(jìng)相開發(fā)生產(chǎn)滑枕式(無(wú)鏜軸)高速加工中心，在于它的經(jīng)濟(jì)性，技術(shù)優(yōu)勢(shì)很明顯，還能大大提高機(jī)床的工藝水平和工藝范圍。同時(shí)，又提高了加工精度和加工效率。當(dāng)然，需要各種不同