金屬壓力加工培訓(xùn)教材主要內(nèi)容：本篇重點：了解金屬塑性成型的理論基礎(chǔ)；掌握金屬的塑性成型方法及工藝；掌握薄板沖壓成形工藝，包括各種成形模具結(jié)構(gòu)、基本工序和典形零件的工藝制定。第9章金屬壓力加工基礎(chǔ)第10章常用的鍛造方法第11章板料沖壓第12章特種壓力加工方法簡介*2*3概述一、金屬壓力加工（塑性成形或俗稱“打鐵”）金屬在外力作用下產(chǎn)生塑性變形，從而獲得具有一定形狀、尺寸和機械性能的原材料、毛坯或零件的生產(chǎn)方法，也稱為壓力加工。二、塑性成形的基本生產(chǎn)方式5．模鍛

1．軋制2．?dāng)D壓3．拉拔4．自由鍛造6．板料沖壓*4

1．軋制*5軋制產(chǎn)品*62．?dāng)D壓施加強大壓力作用于模具，迫使放在模具內(nèi)的金屬坯料產(chǎn)生定向塑性變形并從?？字袛D出，從而獲得所需零件或半成品的加工方法。*7擠壓產(chǎn)品*83．拉拔將金屬坯料從拉撥模的?？字欣龆冃蔚募庸し椒?9拉拔產(chǎn)品*104．自由鍛造上砥鐵下砥鐵坯料只用簡單的通用性工具．或在鍛造設(shè)備的上、下砧間直接使坯料變形而獲得所需鍛件的鍛造方法。*115．模鍛利用模具使坯料變形而獲得所需鍛件的鍛造方法。*126．板料沖壓利用沖模對金屬板料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形獲得所需零件的工藝方法。*134.毛坯或零件的精度較高三、塑性成形（壓力加工）的特點1．力學(xué)性能高1）組織致密；2）晶粒細(xì)化；3）壓合鑄造缺陷；4）正確選用零件的受力方向與纖維組織方向，可以提高零件的抗沖擊性能2．節(jié)約材料3．生產(chǎn)率高

金屬塑性成形主要是靠金屬的體積重新分配，而不需要切除金屬。

金屬塑性成形加工一般是利用壓力機和模具進(jìn)行成形加工。第9章塑性成型的理論基礎(chǔ)9.1金屬塑性變形的實質(zhì)

9.2塑性變形對金屬組織和性能的影響9.3金屬的可鍛性

重點內(nèi)容：

1.金屬塑性成型的原理；2.纖維組織的形成及利用；3.金屬可鍛性及其影響因素。主要內(nèi)容*14上次課內(nèi)容的回顧常用的壓力加工生產(chǎn)方式：自由鍛、模鍛、板料沖壓、軋制、擠壓、拉拔*15型砂應(yīng)具備的性能：強度、透氣性、耐火性、退讓性特種鑄造鑄件壁厚的設(shè)計：（1）鑄件壁厚應(yīng)均勻、避免厚大截面1．鑄件的結(jié)構(gòu)圓角2．避免銳角連接3．厚壁與薄壁間的聯(lián)接要逐步過渡4．減緩筋、輻收縮的阻礙（2）鑄件壁的連接：*16第一節(jié)金屬塑性變形的實質(zhì)

1.單晶體的塑性變形1）滑移：單晶體承受切應(yīng)力時，晶體會發(fā)生彈性變形，當(dāng)切應(yīng)力的數(shù)值超過某一臨界值時，晶體內(nèi)的一部分相對另一部分沿一定的晶面（稱滑移面）和晶向（稱滑移方向）發(fā)生相對滑動。ττττ*17但實際金屬的滑移是靠位錯的移動來實現(xiàn)的。實際晶體內(nèi)部存在大量缺陷。其中，以位錯對金屬塑性變形的影響最為明顯。由于位錯的存在，部分原子處于不穩(wěn)定狀態(tài)。在比理論值低得多的切應(yīng)力作用下，處于高能位的原子很容易從一個相對平衡的位置上移動到另一個位置上，形成位錯運動。位錯運動的結(jié)果，就實現(xiàn)了整個晶體的塑性變形。*182）孿生：晶體的一部分相對另一部分沿一定的晶面和晶向發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。2.多晶體的塑性變形晶內(nèi)變形晶間變形滑移孿生滑動轉(zhuǎn)動多晶體塑性變形的實質(zhì)：晶粒內(nèi)部發(fā)生滑移和孿生；同時晶粒之間發(fā)生滑移和轉(zhuǎn)動。*19第二節(jié)塑性變形對金屬組織和性能的影響1.金屬在常溫下經(jīng)塑性變形后，內(nèi)部組織將發(fā)生變化：①晶粒沿變形最大方向伸長；②晶格與晶粒均發(fā)生畸變；③晶粒間產(chǎn)生碎晶。2.加工硬化：隨著變形程度的增加，其強度和硬度不斷提高，塑性和韌性不斷下降。有利：強化金屬材料不利：進(jìn)一步的塑性變形帶來困難原因：滑移面附近的晶粒碎晶塊，晶格扭曲畸變，增大滑移阻力，使滑移難以進(jìn)行。*203.回復(fù)T回=（0.25~0.3）T熔(K)加工硬化是一種不穩(wěn)定的現(xiàn)象，具有自發(fā)恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)的傾向。對具有加工硬化現(xiàn)象的金屬加熱，使原子獲得熱能，當(dāng)加熱溫度T回(用K氏溫標(biāo))并使原子恢復(fù)正常排列，消除晶格扭曲，使加工硬化現(xiàn)象得到部分消除。經(jīng)過回復(fù)處理能使冷變形后的金屬在具備高強度的同時，減少脆性，適當(dāng)提高其塑性。注：開爾文溫度（絕對溫度）(T)單位:開爾文(K)換算關(guān)系:T=t+273℃*21對具有加工硬化現(xiàn)象的金屬加熱，使原子獲得熱能，當(dāng)加熱溫度T再(用K氏溫標(biāo))并使某些碎晶或雜質(zhì)為核心構(gòu)成新晶粒，從而消除了全部加工硬化現(xiàn)象。經(jīng)過回復(fù)處理能使冷變形后的金屬恢復(fù)良好的塑性。4.再結(jié)晶T再=0.4T熔(K)*22金屬的回復(fù)和再結(jié)晶示意圖5.冷變形及熱變形（1）冷變形：在再結(jié)晶溫度以下的變形；冷變形后金屬強度、硬度較高，低粗糙度值。但變形程度不宜過大，否則易裂。（2）熱變形：再結(jié)晶溫度以上變形。變形具有強化作用，再結(jié)晶具有強化消除作用。在熱變形時無加工硬化痕跡。*1、將鑄錠加熱進(jìn)行壓力加工后，由于金屬經(jīng)過塑性變形及再結(jié)晶，從而改變了粗大的鑄造組織，獲得細(xì)化的再結(jié)晶組織。2、同時鑄錠中的氣孔、縮松等經(jīng)熱塑變形后被壓實或焊合在一起，使金屬組織更加致密，其力學(xué)性能會有很大提高。3、鑄錠在壓力加工中產(chǎn)生塑性變形時，基體金屬的晶粒形狀和沿晶界分布的雜質(zhì)形狀都發(fā)生了變形，它們將沿著變形方向被拉長，呈纖維形狀。這種結(jié)構(gòu)叫纖維組織。具有纖維組織的金屬，各個方向上的力學(xué)性能不相同。順纖維方向的力學(xué)性能比橫纖維方向的好。金屬壓力加工大多屬熱變形，具有再結(jié)晶組織，熱加工后組織性能變化：*246.纖維組織變形程度越大，纖維組織越明顯。壓力加工中常用鍛造比y來表示變形程度。拔長時鍛造比y拔=A0/A鐓粗時鍛造比y鐓=H0/H纖維組織很穩(wěn)定，不能（難以）用熱處理方法來消除。只有經(jīng)過鍛壓來改變其方向、形狀。鑄錠熱變形前后的組織*25在設(shè)計和制造零件時，應(yīng)使最大正應(yīng)力的方向于纖維方向重合，最大切應(yīng)力的方向于纖維方向垂直。盡量使纖維組織不被切斷。（1）在平行于纖維組織的方向上：材料的抗拉強度提高（2）在垂直于纖維組織的方向上：材料的抗剪強度提高螺栓的冷鐓*26第三節(jié)金屬的可鍛性一、可鍛性金屬材料在壓力加工時成形的難易程度。可鍛性的優(yōu)劣是以金屬的塑性和變形抗力來綜合評定的。1.可鍛性的衡量指標(biāo)*1）塑性：2）變形抗力：材料的塑性越好，其可鍛性越好。材料的變形抗力越小，其可鍛性越好。

塑性是指金屬材料在外力作用下產(chǎn)生永久變形，而不破壞其完整性的能力。

變形抗力是指金屬對變形的抵抗力。2.影響可鍛性的因素金屬的可鍛性取決于材料的性質(zhì)(內(nèi)因)和加工條件(外因)。*271）金屬的本質(zhì)（內(nèi)在因素）①化學(xué)成分：純金屬的可鍛性比合金好；有些元素可使可鍛性顯著下降（如鉻，鎢，釩等）。鋼的含碳量越低，可鍛性越好。②組織狀態(tài)：純金屬和固溶體具有良好的可鍛性。2）加工條件（外在因素）①變形溫度：T溫越高，材料的可鍛性越好。溫度↑→原子的運動能力↑→容易滑移→塑性↑→變形抗力↓→可鍛性改善.過熱：超過一定溫度，晶粒急劇長大，鍛造性能↓，機械性能↓。已過熱工件可通過鍛造，控制冷卻速度，熱處理，使晶粒細(xì)化。過燒：接近材料熔化溫度，晶間的低熔點物質(zhì)開始熔化，且晶界上形成氧化層。金屬失去鍛造性能，一擊便碎，無法挽回。*28始鍛溫度：終鍛溫度：過熱、過燒缺陷加工硬化45:1200℃~800℃②變形速度

：單位時間的變形程度。加工硬化積累↑→塑性↓，變形抗力↑，可鍛性變差變形熱效應(yīng)↑→塑性↑，變形抗力↓，可鍛性變好變形速度↑塑性、變形抗力塑性變形抗力變形速度對塑性及變形抗力的影響*29③應(yīng)力狀態(tài)：（1）三向應(yīng)力中，壓應(yīng)力數(shù)目愈多，則塑性越好；拉應(yīng)力數(shù)目愈多，則塑性越差。（2）同號應(yīng)力狀態(tài)下引起的變形抗力大于異號應(yīng)力狀態(tài)下引起的變形抗力。*30第十章鍛造第一節(jié)鍛造方法金屬塑性成型方法主要分為無模自由成型(也稱為自由鍛)和模膛塑性成型(也稱為模鍛)。只用簡單的通用性工具．或在鍛造設(shè)備的上、下砧間直接使坯料變形而獲得所需鍛件的鍛造方法。一、自由鍛造優(yōu)點：設(shè)備工具簡單、通用性大，成本低，工藝靈活性，使用范圍廣，特別適用于單件、小批量生產(chǎn)。自由鍛是大型件唯一的鍛造方法。缺點：生產(chǎn)率低，勞動強度大，鍛件精度差、表面粗糙、加工余量大。*31自由鍛分自由鍛分為手工自由鍛和機器自由鍛兩種，目前大多采用機器鍛造。（1）手工自由鍛：使用鍛錘（空氣錘和蒸汽-空氣自由鍛錘），依靠產(chǎn)生的沖擊力使金屬坯料變形，由于能力有限，只用來鍛造中、小型鍛件。（2）機器自由鍛：使用液壓機（水壓機和油壓機），依靠產(chǎn)生的靜壓力使金屬坯料變形。其中，水壓機可產(chǎn)生很大作用力，能鍛造質(zhì)量達(dá)300t的鍛件，是重型機械廠鍛造生產(chǎn)的主要設(shè)備。*321、自由鍛的工序基本工序：使金屬坯料實現(xiàn)較大變形，達(dá)到或基本達(dá)到鍛件所需形狀和尺寸的工序。主要包括：鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、錯移、扭轉(zhuǎn)等。輔助工序：進(jìn)行基本工序之前的預(yù)變形工序。如壓鉗口、倒棱、壓肩等。精整工序：在完成基本工序之后，用以提高鍛件尺寸及位置精度的工序。如修整鼓形、平整端面、校直彎曲。*332、自由鍛基本工序（1）鐓粗定義：使坯料高度減小，橫截面積增大的鍛造工序，若使材料局部截面增大則為局部鐓粗。鐓粗后坯料表面將成鼓形。適用：1）鍛造高度小、截面大的餅塊、盤套類的工件。2）空心鍛件沖孔前的端面平整。3）增加桿類零件拔長時的鍛造比。注意：為防止鐓粗時產(chǎn)生彎曲，坯料的高徑比為：1.5≤H0/D0≤2.5*34當(dāng)鐓粗時的H0/D0>2.5~3時*35（2）拔長定義：使坯料橫截面積減小，長度增加的鍛造工序。適用鍛造軸類、桿類工件。注意：1）拔長的送進(jìn)量應(yīng)小于坯料寬度；2）拔長矩形坯料時，要不斷將坯料翻轉(zhuǎn)90°，以免偏心與彎曲；3）將圓形斷面坯料拔長為圓形斷面鍛件時，應(yīng)先拔長為較大截面的方坯，再拔長為小方坯，最后滾圓成圓棒；4）為達(dá)到規(guī)定的鍛造比和改變金屬內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，鍛制以鋼錠為坯料的鍛件時，拔長經(jīng)常與鐓粗交替反復(fù)使用。*36芯軸拔長

拔長套筒類的空心鍛件時，要使用一定錐度的芯棒，稱為芯軸拔長。*37（3）沖孔定義：使坯料具有通孔或盲孔的鍛造工序。注意：1）主要用于帶孔的餅塊類鍛件及長筒類鍛件的成形；2）孔徑大于400mm，采用空心沖子沖孔；3）薄餅類鍛件上的孔在墊環(huán)上進(jìn)行單面沖孔；4）孔徑小于25mm，不沖出；5）圓環(huán)類鍛件，沖孔后還應(yīng)進(jìn)行擴孔；6）為了保證沖孔質(zhì)量，應(yīng)先將坯料鐓粗并使端面平整，常用方法：鐓粗—沖孔；鐓粗—沖孔—擴孔。*38芯軸擴孔減小空心坯料的壁厚而增大其內(nèi)、外徑的鍛造工序，稱為芯軸擴孔。*39（4）彎曲定義：使坯料彎成規(guī)定外形的鍛造工序。

*40（5）錯移定義：使坯料的一部分相對于另一部分平移錯開的鍛造工序，用來鍛造曲拐或曲軸、麻花鉆等工件。

*412、自由鍛件結(jié)構(gòu)工藝性（1）盡量避免錐體和斜面結(jié)構(gòu)鍛造工藝復(fù)雜操作不方便成形困難降低設(shè)備的使用率軸類鍛件結(jié)構(gòu)*42（2）鍛件應(yīng)由簡單的幾何體組成（避免圓柱與圓柱面相交(相貫線）)桿類鍛件結(jié)構(gòu)上次課內(nèi)容的回顧回復(fù)——溫度高，消除格扭曲，消除部分加工硬化。再結(jié)晶——溫度到該金屬熔點絕對溫度的0.4倍時，消除全部加工硬化。冷變形及熱變形——再結(jié)晶溫度（上、下）具有纖維組織的金屬，各個方向上的力學(xué)性能不相同。順纖維方向的力學(xué)性能比橫纖維方向的好。盡量使纖維組織不被切斷。加工硬化：強度和硬度上升而塑性下降的現(xiàn)象稱為加工硬化。有利：強化金屬材料不利：進(jìn)一步的塑性變形帶來困難原因：滑移面附近的晶粒碎晶塊，晶格扭曲畸變，增大滑移阻力，使滑移難以進(jìn)行。上次課內(nèi)容的回顧避免錐體和斜面結(jié)構(gòu)幾何體間的交接處不應(yīng)形成空間曲線常用的鍛造方法:自由鍛和模鍛自由鍛是大型件唯一的鍛造方法。自由鍛基本工序:鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、扭轉(zhuǎn)、切割等。金屬的可鍛性可鍛性的優(yōu)劣是以金屬的塑性和變形抗力來綜合評定的*45（3）鍛件設(shè)計應(yīng)避免出現(xiàn)加強筋、凸臺等異形結(jié)構(gòu)盤類鍛件結(jié)構(gòu)(a)工藝性差的結(jié)構(gòu)(b)工藝性好的結(jié)構(gòu)*46（4）避免鍛打橫截面有急劇變化或形狀復(fù)雜的鍛件,可分段鍛造，再用機械連接或焊接組成整體。組合類鍛件結(jié)構(gòu)*473、鍛件分類及基本工序方案（1）盤類零件鍛造工序：鐓粗（或拔長及鐓粗），沖孔（2）軸類零件鍛造工序：拔長（或鐓粗及拔長），切肩和鍛臺階*48（3）筒類零件鍛造工序：鐓粗（或拔長及鐓粗），沖孔，在心軸上拔長（4）環(huán)類零件鍛造工序：鐓粗（或拔長及鐓粗），沖孔，在心軸上擴孔*49（5）曲軸類零件鍛造工序：拔長（或鐓粗及拔長），錯移，鍛臺階，扭轉(zhuǎn)（6）彎曲類零件鍛造工序：拔長，彎曲*50二、模鍛模鍛是利用模具使坯料變形而獲得所需鍛件的鍛造方法。特點：1）生產(chǎn)率高；2）鍛件的尺寸精度和表面質(zhì)量高；3）材料利用率高；4）可鍛造形狀較復(fù)雜的零件；5）模具成本高、設(shè)備昂貴；6）鍛件不能任意大。一般不得超過150kg。固定模鍛生產(chǎn)設(shè)備

蒸氣–空氣模鍛錘曲柄壓力機摩擦壓力機平鍛機模鍛按使用設(shè)備的不同，可分為：固定模鍛（錘上模鍛、壓力機上模鍛）和胎模鍛。*51蒸氣–空氣模鍛錘*52曲柄壓力機行程不能調(diào)節(jié)不能拔長和滾擠；每個變形工步在一次行程中完成。*53摩擦壓力機

螺桿與滑塊非剛性連接，承受偏心能力差；滑塊行程、打擊能量可自動調(diào)節(jié)。*54平鍛機電動機運動傳到6曲軸后，一方面通過主滑塊8帶動10凸模作縱向運動。同時，通過凸輪19帶動側(cè)滑塊17，經(jīng)杠桿系統(tǒng)16帶動活動凹模14橫向運動*551、錘上模鍛（1）鍛模結(jié)構(gòu)鍛模模膛飛邊槽橋部倉部—形成鍛件基本形狀和尺寸的空腔?！菁{多余的金屬?！黾咏饘倭鲃拥淖枇?，促使金屬充滿模膛。錘上模鍛所用的鍛模飛邊槽*56單模膛鍛模及其固定1—下模2—上模3—錘頭4—模座5—上模用楔6—上模用鍵7—下模用楔8—下模用鍵9—模座楔10—砧座A—坯料B—變形C—帶飛邊的鍛件D—切下的飛邊E—鍛件

*57（2）模膛的分類模膛模鍛模膛制坯模膛預(yù)鍛模膛終鍛模膛拔長模膛滾壓模膛彎曲模膛切斷模膛1)預(yù)鍛模膛a、預(yù)鍛模膛的功用使坯料變形到接近于鍛件的形狀和尺寸,減少終鍛變形量,以保證終鍛時獲得成形飽滿、無折疊、裂紋或其它缺陷的優(yōu)質(zhì)鍛件。

對于形狀簡單或批量不大的模鍛件可不設(shè)置預(yù)鍛模膛。*58b、預(yù)鍛模膛的特征預(yù)鍛模膛沒有毛(飛)邊槽,模鍛斜度和圓角半徑較大。c、飛邊槽的作用容納多余的金屬增加充型力*59a、終鍛模膛的功用用來完成鍛件的最終成形。b、終鍛模膛的特征終鍛模膛有毛(飛)邊槽,模鍛斜度和圓角半徑較小。2)終鍛模膛終鍛后在孔內(nèi)留下一薄層金屬，稱為沖孔連皮。*60彎曲連桿鍛造過程彎曲連桿鍛造過程彎曲連桿模鍛模膛*612、胎模鍛在自由鍛設(shè)備上，采用不與上、下砧相連接的活動模具生產(chǎn)模鍛件的方法。胎模鍛一般采用自由鍛方法制坯，然后在胎模中成型。1）胎模鍛與自由鍛相比,胎模鍛件具有:形狀和尺寸靠模具來保證。尺寸精度和表面質(zhì)量高,加工余量小。纖維分布合理,內(nèi)部組織致密,鍛件質(zhì)量較高。操作簡便,生產(chǎn)率較高。2.胎模鍛與錘上模鍛相比,胎模鍛具有:生產(chǎn)工藝適應(yīng)性較好,操作靈活。胎模結(jié)構(gòu)較簡單,制造容易,制造周期短,成本較低。不需要昂貴的設(shè)備,能用小設(shè)備鍛制大鍛件,適合中小批量生產(chǎn)。*621.扣模胎膜按其結(jié)構(gòu)大致可分為扣模、套模及合模三種類型。（1）用來對坯料進(jìn)行全部或局部扣形，以生產(chǎn)長桿類非回轉(zhuǎn)體鍛件；（2）為合模鍛造進(jìn)行制坯；（3）用扣模鍛造時坯料不轉(zhuǎn)動。*632.筒模筒模主要用于鍛造齒輪、法蘭盤等盤類鍛件。*643.合模合模由上模和下模組成，并有導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，可生產(chǎn)形狀復(fù)雜精度較高的非回轉(zhuǎn)體鍛件。*653、模鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性

1）必須有一個合理的分模面。①分模面應(yīng)保證模鍛件能從模腔中取出來；②分模面的選擇應(yīng)使模膛淺而對稱；③分模面的選擇應(yīng)使鍛件上所加敷料最少；④分模面應(yīng)最好是平直面。分模面的定義：上下模鍛在模鍛件上的分界面。分模面的選擇原則：*66必須有一個合理的分模面*672）只對機件配合面進(jìn)行機加工。3）一定要有模鍛斜度和圓角。*684）外形力求簡單,平直和對稱,避免零件截面間差別過大,例如：薄壁、高筋、凸起等。*695）在結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)避免有深孔或多孔結(jié)構(gòu)，只能設(shè)計余塊，鍛后機械加工成形。*706）簡化模鍛工藝,采用鍛–焊組合工藝。*71第二節(jié)錘上模鍛工藝規(guī)程的制定

制訂錘上模鍛工藝規(guī)程：（1）繪制鍛件圖：（a）選擇分模面（b）確定余量、公差和敷料（c）確定模鍛斜度（d）確定圓角半徑（2）計算坯料的質(zhì)量和尺寸（3）模鍛工序的選擇（4）制定修整工序*72第二節(jié)鍛造工藝規(guī)程的制定

一、繪制鍛件圖1）分模面的選擇①分模面應(yīng)保證模鍛件能從模腔中取出來；②分模面的選擇應(yīng)使模膛深度?。ɡ诮饘偬畛浜腿〖虎鄯帜Ｃ娴倪x擇應(yīng)使模膛對稱（易于發(fā)現(xiàn)錯模）；④分模面的選擇應(yīng)使鍛件上所加敷料最少；分模面的選擇原則：⑤分模面應(yīng)最好是平直面。*732）確定加工余量、公差和敷料加工余量：1~4mm公差：0.3~3mm1）加工余量：在零件加工表面上為機械加工而增加的尺寸。3）敷料(余塊)

:為了簡化零件的形狀和結(jié)構(gòu)、便于鍛造而增加的一部分金屬。2）公差：鍛件的實際尺寸與名義尺寸之間所允許的偏差。孔徑小于30mm時，一般不直接鍛出。*743）設(shè)計模鍛斜度外壁斜度：5~70內(nèi)壁斜度：7~1204）設(shè)計模鍛圓角內(nèi)圓角：r=1.5~12mm外圓角：R=（2~3）r鍛件所有兩平面的交角處都應(yīng)做成圓角，可以易于充滿模膛，避免尖角處產(chǎn)生裂紋，減緩鍛件外尖角處的磨損。模膛越深，圓角半徑越大。為方便鍛件脫模，鍛件沿錘擊方向應(yīng)有一定的斜度。模膛越深，斜度越大。內(nèi)側(cè)斜度比外側(cè)稍大些。*755）確定沖孔連皮（1）孔徑d大于25mm的通孔應(yīng)鍛出，但需留沖孔連皮。（2）當(dāng)孔徑d=30~80mm時，沖出連皮的厚度s=4~8mm。（3）孔徑d小于25mm或孔深大于沖頭直徑3倍時,只壓出凹穴。模鍛只能鍛出盲孔，不能鍛出通孔。具有通孔的鍛件，不可能靠上、下模模膛的突起部分將沖孔處的金屬全部擠掉，故終鍛后在鍛件孔內(nèi)總要留下一層薄金屬，稱沖孔連皮。*76上述各參數(shù)確定后，便可繪制鍛件圖。下圖為齒輪坯的模鍛鍛件圖。雙點劃線為零件輪廓外形，分模面選在鍛件高度的中部。零件輪輻部分不加工，故不留加工余量。圖中內(nèi)孔中部的兩條水平直線為沖孔連皮切除后的痕跡線。*77坯料質(zhì)量模鍛件質(zhì)量+毛邊質(zhì)量+氧化損失坯料截面積(0.6～1.0)鍛件最大部分截面積二、計算坯料的質(zhì)量和尺寸

三、模鍛工序的選擇1）長軸類鍛件的基本工步:拔長;滾擠;彎曲;預(yù)鍛;終鍛等。2）餅塊類鍛件的基本工步:鐓粗制坯(拔長;滾擠;打扁);終鍛等。*78*79切邊校正沖孔四、制訂修整工序*80第十一章沖壓

板料沖壓：利用沖模對金屬板料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形獲得所需零件的工藝方法。板料沖壓一般是在冷態(tài)下進(jìn)行的，所以又叫冷沖壓。只有當(dāng)板厚超過8～10mm時，才采用熱沖壓。板料沖壓具有下列特點：①便于實現(xiàn)自動化，生產(chǎn)率很高，操作簡便。②節(jié)省原材料，節(jié)省能源消耗。③產(chǎn)品重量輕、強度高、剛性好。④產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定，互換性好，可以加工形狀復(fù)雜的零件。*812.沖床：板料沖壓生產(chǎn)中的主要設(shè)備。安裝上模具用于沖裁、彎曲、拉深和成形等沖壓工序。1.剪床：把板料剪成一定寬度的條料，以供下一道沖壓工序用的下料設(shè)備。1）斜刃剪2）平刃剪3）圓盤剪1）開式?jīng)_床2）閉式?jīng)_床板料沖壓的設(shè)備主要是剪床和沖床。*82第一節(jié)分離工序

沖裁：板料沿封閉輪廓分離的工序分離工序：使坯料的一部分相對另一部分產(chǎn)生分離的工序。板料沖壓的基本工序可分為分離工序和變形工序兩大類。一、沖裁

沖裁包括落料和沖孔兩個具體工序。成形工序：拉深、彎曲、脹形和翻邊分離工序：剪切、落料、沖孔和修整落料：被分離的部分為成品，而周邊是廢料；沖孔：被分離的部分為廢料，而周邊是成品;*83相同：1、模具結(jié)構(gòu)；2、坯料變形過程。問題：沖孔和落料有何異同？上次課內(nèi)容的回顧終鍛模膛：沿模膛四周有飛邊槽，用以增加金屬從模膛中流出的阻力，促使金屬充滿模膛，同時容納多余的金屬。終鍛后在孔內(nèi)留下一薄層金屬，稱為沖孔連皮。固定模鍛:預(yù)鍛模膛、終鍛模膛、制坯模膛模鍛圓角半徑鍛件上所有轉(zhuǎn)角處都應(yīng)做成圓角。一般內(nèi)圓角半徑應(yīng)大于其外圓半徑。模鍛斜度、加工余量、圓角、沖孔連皮基本工序：分離工序、變形工序分離工序：如落料、沖孔、切斷、精沖等模鍛只能鍛出盲孔，不能鍛出通孔。*84*851）沖裁的變形過程沖裁件斷面質(zhì)量及其影響因素

塌角(圓角帶）a：它是在沖裁過程中刃口附近的材料被牽連拉入變形（彎曲和拉伸）的結(jié)果。光面（光亮帶）b：它是在塑性變形過程中凸模（或凹模）擠壓切入材料，使其受到剪切應(yīng)力τ和擠壓應(yīng)力σ的作用而形成的。毛面（斷裂帶）c：它是由于刃口處的微裂紋在拉應(yīng)力σ作用下不斷擴展斷裂而形成的。毛刺d：沖裁毛刺是在刃口附近的側(cè)面上材料出現(xiàn)微裂紋時形成的。要提高沖裁件的質(zhì)量，就要增大光面的寬度，縮小塌角和毛刺高度，并減少沖裁件翹曲。*86沖裁件斷面的質(zhì)量主要與凸凹模間隙、刃口鋒利程度有關(guān)，同時也受模具結(jié)構(gòu)、材料性能及板料厚度等因素影響。*87a(?。゜（好）c（大）當(dāng)間隙過小時，如（圖a）所示，凸模刃口裂紋外錯，沖裁件產(chǎn)生第二次剪切，出現(xiàn)第二光亮帶，塌角、毛刺都有所減小，工件質(zhì)量較高，模具壽命下降。當(dāng)間隙過大時，如（圖c）所示，凸模刃口裂紋內(nèi)錯，沖裁件產(chǎn)生第二次拉裂，光亮帶減小，塌角與毛刺增大，沖裁件質(zhì)量下降，模具壽命較高。當(dāng)間隙合適時，如（圖b）所示，這時光亮帶約占板厚的1/2～1/3左右，切斷面的塌角和毛刺、斷裂帶均很小。零件的尺寸幾乎與模具一致，完全可以滿足使用要求。凸凹模間隙對沖裁件質(zhì)量的影響沖裁間隙（Z）Z=D—dZ=（5%~10%）t（t為板厚）*881）設(shè)計落料模時，以凹模刃口尺寸作為基準(zhǔn)，根據(jù)間隙的大小確定凸模尺寸。（凹模尺寸等于落料件的尺寸）D凹=d落D凸=D凹–Z2）設(shè)計沖孔模時，以凸模刃口尺寸作為基準(zhǔn)，根據(jù)間隙的大小確定凹模尺寸。（凸模尺寸等于沖孔件的尺寸）D凸=d孔D凹=D凸+Z落料—凹模尺寸應(yīng)取落料件公差范圍內(nèi)的最小極限尺寸沖孔—凸模尺寸應(yīng)取沖孔件公差范圍內(nèi)的最大極限尺寸凸凹模刃口尺寸的確定在沖裁件尺寸的測量和使用中，都是以光面的尺寸為基準(zhǔn)。落料件的光面是凹模刃口擠切材料產(chǎn)生的孔的光面是凸模刃口擠切材料產(chǎn)生的*89沖裁件排樣要合理排樣：沖裁件在條料、帶料或板料上合理布置的方法。排樣合理可使廢料最少，材料利用率高。落料件的排樣有兩種類型：無搭邊排樣和有搭邊排樣。*90（N）精密沖裁：改變沖裁條件，以增大變形區(qū)的靜水壓作用，抑制材料的斷裂，使塑性剪切變形延續(xù)到剪切的全過程，在材料不出現(xiàn)剪裂紋的沖裁條件下實現(xiàn)材料的分離，從而得到斷面光滑而垂直的精密零件。k—安全系數(shù)（1.3）L—沖裁件周邊長度（mm）t—坯料厚度（mm）

—坯料的抗剪強度（N/mm2）沖裁力計算精密沖裁*91第二節(jié)變形工序

外緣修整內(nèi)孔修整修整可提高其尺寸精度（

IT6-IT7

），降低表面粗糙度（Ra=1.6-0.8

）。利用修正模沿沖裁件外緣或內(nèi)孔刮削一薄層金屬，切掉剪裂帶和毛刺。二、修整使坯料的一部分相對一部分產(chǎn)生位移而不被破壞的工序。（拉深、彎曲、翻邊、成形等）*921）拉深變形過程1.拉深（拉延）變形區(qū)在一拉一壓的應(yīng)力狀態(tài)作用下，使坯料在凸模的作用下壓入凹模，獲得空心零件的沖壓工序。拉深過程及變形特點：凸模和凹模有一定的圓角，其間隙一般稍大于板料厚度。拉深件的底部一般不變形，厚度基本不變。直壁厚度有所減小。*93因直壁（ABDC區(qū)）受軸向拉應(yīng)力，直壁的厚度有所減小，而直壁與底部之間的過渡圓角處減薄最嚴(yán)重，易開裂凹模外的環(huán)形區(qū)受徑向拉應(yīng)力和切向壓應(yīng)力，因切向壓應(yīng)力作用，法蘭的厚度有所增加，易失穩(wěn)起皺。拉深過程中的變形和應(yīng)力在凸模作用下，位于凸模底部的板料（ABO區(qū)）被拉入凸模和凹模的間隙中，形成中空的筒底。筒底受徑向和切向拉應(yīng)力，這部分板料基本不變形，只起傳力作用。*942）拉深缺陷①拉裂（拉穿）：當(dāng)拉應(yīng)力值超過材料的強度極限時，拉深件直壁與底部的過渡圓角處將被拉穿形成廢品。

②起皺：在凹模圓角處，切向壓應(yīng)力過大，板料過薄，易失穩(wěn)產(chǎn)生起皺。*953）預(yù)防拉深缺陷采取的措施①凸凹模的工作部分必須具有一定的圓角；

r凹=10tr凸=（0.6~1）r凹②凸凹模間隙要合理

Z=（1.1~1.2）t（Z—單邊間隙）③正確選擇拉深系數(shù)（m）多次拉深拉深件直徑d與坯料直徑D的比值稱為拉深系數(shù)，用m表示，即m=d/D。它是衡量拉深變形程度的指標(biāo)。m越小，表明拉深件直徑越小，變形程度越大，坯料被拉入凹模越困難，易產(chǎn)生拉穿廢品。拉深系數(shù)不小于0.5～0.8。坯料的塑性差取上限值，塑性好取下限值。第一次拉深系數(shù)m1=d1/D第二次拉深系數(shù)m2=d2/d1第幾次拉深系數(shù)mn=dn/dn-1總的拉深系數(shù)m=m1×m2×mn當(dāng)m<0.5時，采用多次拉深工藝，每一兩次中間安排退火，以消除加工硬化，多次拉深時m應(yīng)逐漸遞增。

總拉深系數(shù)值等于各次拉深系數(shù)的乘積。*97例：已知坯料直徑D=100mm，工件直徑d=20mm，求拉深次數(shù)及工藝。解：m=d/D=20/100=0.2<0.5

不能一次拉深成形，須多次拉深。

m1=d1/D=50/100=0.5

m2=d2/d1=30/50=0.6

m3=d3/d2=20/30=0.66

因為每拉深一次，材料就產(chǎn)生加工硬化，所以必須使

m3>m2>m1，且超過1~2次拉深后，應(yīng)安排工序間的退火處理。*98④涂潤滑油：為了減少摩擦、降低拉深件壁部的拉應(yīng)力和減小模具的磨損，拉深時通常要加潤滑劑或?qū)ε髁线M(jìn)行表面處理。⑥增加毛坯相對厚度（δ/D）和拉深系數(shù)：相對厚度越小或拉深系數(shù)越小，越容易起皺。⑤設(shè)置壓邊圈*992.彎曲將平直板料彎成一定角度或圓弧的工序。1）彎曲的變形特點

①變形區(qū)域主要在圓角部位；

②外層金屬受拉應(yīng)力，內(nèi)層金屬受壓應(yīng)力。

2）彎曲缺陷：彎曲部位破裂

引起彎曲部位破裂的因素：

材料的強度偏低：

彎曲半徑太小；

彎曲軸線與纖維方向不垂直；*1003）防止彎曲件缺陷的方法①合理選擇彎曲半徑

彎曲半徑r≥rmin=（0.25~1）t

如要r<rmin時，需多次彎曲或熱彎。

②彎曲線應(yīng)盡量與坯料纖維方向垂直

如要彎曲線與纖維方向一致應(yīng)增大彎曲半徑。③凸、凹模比成品件小一回彈角

在彎曲結(jié)束后，由于彈性變形的恢復(fù)，板料略微彈回一點，使被彎曲的角度增大，此現(xiàn)象稱為回彈。一般回彈角為0~10度。*1013.翻邊、成形1）翻邊翻邊是在坯料的平面部分或曲面部分上，使板料沿一定的曲率翻成豎立邊緣的沖壓成型方法。包括：內(nèi)孔翻邊和外緣翻邊。2）成形包括：起伏、脹形、壓印等

起伏：在板料表面通過局部變薄獲得各種形狀的凸起與凹陷的成形方法

脹形：通過模具，并利用塑性物質(zhì)或液體使空心件或管狀壞料，在徑向擴脹成形的方法。*102102舉例：

汽車消音器后蓋的沖壓工序

（a）落料；

（b）第一次拉深；

（c）第二次拉深；

（d）第三次拉深；

（e）沖底孔；

（f）內(nèi)孔翻邊；

（g）外緣翻邊；

（h）切口。*103第三節(jié)沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性

沖壓方法對結(jié)構(gòu)工藝性的要求

1）對沖裁件的要求①沖裁件的形狀應(yīng)力求簡單、對稱，有利于材料的合理利用；

②應(yīng)避免細(xì)長槽和細(xì)長臂結(jié)構(gòu)，否則使模具制造困難，降低模具壽命。利用率低利用率高*104工序圓弧角最小圓角半徑黃銅、紫銅、鋁低碳鋼合金鋼落料0.24×t0.35×t0.30×t0.50×t0.45×t0.70×t沖孔0.20×t0.45×t0.35×t0.60×t0.50×t0.90×t沖裁件最小圓角半徑③沖裁件的內(nèi)外轉(zhuǎn)角處，應(yīng)盡量避免尖角角處應(yīng)力集中被沖模沖裂。④沖裁件孔的尺寸（如孔徑、孔距）必須考慮材料的厚度。*1052）對彎曲件的要求①彎曲件的形狀應(yīng)力求簡單、對稱，并考慮材料纖維方向；②彎曲半徑不能小于材料允許的最小彎曲半徑，以免成型過程中彎裂；③彎曲邊過短不易彎成型，故應(yīng)使彎曲邊高度H>2t；若H＜2s，則必須壓槽，或增加彎曲邊高度，然后加工去掉。④帶孔件的彎曲：為防止孔變形，孔的邊緣距彎曲中心應(yīng)有一定的距離，孔的位置L>（1.5~2）t。L過小時,可在