第十章鍛壓[本章內(nèi)容]10.1鍛壓概述10.2自由鍛10.3模鍛10.4板料沖壓[重點(diǎn)掌握]自由鍛特點(diǎn)、工序及應(yīng)用，模鍛特點(diǎn)、方法及應(yīng)用，板料沖壓特點(diǎn)、工序及應(yīng)用10.1鍛壓概述1.鍛壓的概念P172鍛壓是對坯料施加外力，使其產(chǎn)生塑性變形，改變尺寸、形狀，改善性能，用以制造毛坯、零件或原材料的成型加工方法，是鍛造和沖壓的統(tǒng)稱。2.鍛壓加工的主要特點(diǎn)(1)改善金屬組織，提高金屬的力學(xué)性能；

(2)節(jié)約金屬材料(3)生產(chǎn)效率高(4)適用范圍廣。3.鍛壓的基本生產(chǎn)方式1)軋制

使金屬坯料在旋轉(zhuǎn)軋輥的壓力作用下，產(chǎn)生連續(xù)塑性變形，改變其性能，獲得所要求的截面形狀的加工方法。

2)擠壓

將金屬坯料置于擠壓筒中加壓，使其從擠壓模的?？字袛D出，橫截面積減小，獲得所需制品的加工方法。

3)拉拔

坯料在牽引力作用下通過拉拔模的?？桌?，產(chǎn)生塑性變形，得到截面細(xì)小、長度增加的制品的加工方法，拉拔一般是在冷態(tài)下進(jìn)行。4)自由鍛

用簡單的通用性工具，或在鍛造設(shè)備的上、下砧間，使坯料受沖擊力作用而變形，獲得所需形狀的鍛件的加工方法。5)模鍛

利用模具使金屬坯料在模膛內(nèi)受沖擊力或壓力作用，產(chǎn)生塑性變形而獲得鍛件的加工方法。

6)板料沖壓

用沖模使板料經(jīng)分離或成形得到制件的加工方法。

在上述的六種金屬塑性加工方法中，軋制、擠壓和拉拔主要用于生產(chǎn)型材、板材、線材、帶材等；自由鍛、模鍛和板料沖壓總稱鍛壓，主要用于生產(chǎn)毛坯或零件。4.金屬的可鍛性P173

金屬的可鍛性是指金屬鍛壓變形難易程度的一種工藝性能。

鍛壓性能常用塑性和變形抗力兩個(gè)指標(biāo)來綜合衡量。塑性越好，變形抗力越小，則金屬的鍛壓性能越好。適合進(jìn)行壓力加工成型。

金屬的塑性和變形抗力與下列因素有關(guān):(1)內(nèi)在因素的影響1)化學(xué)成分2)金屬的組織(2)外部加工條件的影響1)變形溫度2)變形速度3)應(yīng)力狀態(tài)5.鍛造比與鍛造流線（一）鍛造比鍛造比是鍛造時(shí)金屬變形程度的一種表示方法。通常用變形前后的截面比、長度比或高度比Y來表示。例如：拔長時(shí)的鍛造比為Y拔=S0/S=L/L0。鐓粗時(shí)的鍛造比為Y鐓=H0／H=S／S0。式中：S0、L0、H0——分別為坯料變形前的橫截面積、長度和高度。S、L、H——分別為坯料變形后的橫截面積、長度和高度。（二）鍛造流線在鍛造時(shí)，當(dāng)Y<2時(shí)，金屬的脆性雜質(zhì)被打碎，氣孔等缺陷有些被壓合，鋼材內(nèi)部組織致密細(xì)化，鍛件力學(xué)性能有明顯的提高；當(dāng)Y=2～5時(shí)，沿著金屬主要伸長方向呈碎粒狀或鏈狀分布，塑性雜質(zhì)則隨著金屬變形沿主要伸長方向呈帶狀分布，具有一定的方向性，通常稱為鍛造流線。鍛造流線使金屬呈現(xiàn)各向異性；沿著流線方向抗拉強(qiáng)度較高，抗剪強(qiáng)度較低；而垂直于流線方向抗拉強(qiáng)度較低，抗剪強(qiáng)度較高。因此，在鍛造或軋制等壓力加工過程中，如何考慮流線的合理分布，則對工件的力學(xué)性能有著重要影響。對結(jié)構(gòu)鋼鍛件，應(yīng)使工件在工作時(shí)所受最大拉應(yīng)力的方向和流線方向一致，工件在工作時(shí)所受剪應(yīng)力、彎曲應(yīng)力或沖擊力的方向與流線方向相垂直；在可能的情況下，若流線沿工件外形輪廓連續(xù)分布，不被切斷，則工件承載能力最強(qiáng)、壽命較長.如下圖所示鍛壓成形的曲軸。當(dāng)結(jié)構(gòu)鋼鍛件的受力方向與流線方向不一致時(shí)(如用圓鋼軋材鍛制齒輪)，為了消除組織、性能的方向性，對非合金結(jié)構(gòu)鋼鍛造比一般取2.0～2.5，而對合金結(jié)構(gòu)鋼一般則取3.0～3.5；對于要求流線方向不嚴(yán)格的鍛件(如一般的軸類鍛件)，其鍛造比可取1.3～1.5，以減少鍛造變形量，節(jié)省工時(shí)。對于高合金工具鋼(如高速鋼、高碳高鉻鋼等)，為改善鋼中碳化物的分布狀況，打碎魚骨狀的共晶碳化物，使其顆粒細(xì)小，均勻分布，必須采用較大的鍛造比，如高速鋼總鍛造比Y=5～12，不銹鋼Y=4～6。6.金屬鍛造的加熱與冷卻1）坯料的加熱

（1)加熱的目的

加熱的目的是為了提高坯料的塑性、降低變形抗力，改善鍛壓性能。（2)鍛造溫度范圍

鍛造溫度范圍是鍛件由始鍛溫度到終鍛溫度的溫度區(qū)間。P30①始鍛溫度

開始鍛造時(shí)坯料的溫度即始鍛溫度，固相線下100～200℃；②終鍛溫度坯料停止鍛造的溫度即終鍛溫度，終鍛溫度750～850℃。（1)空冷空冷是將熱態(tài)鍛件放在靜止空氣中冷卻。（2)坑冷或灰砂冷坑冷是將熱態(tài)鍛件埋在地坑或鐵箱中緩慢冷卻的方法。灰砂冷是將熱態(tài)鍛件埋入爐渣、灰或砂中緩慢冷卻的方法。（3)爐冷

爐冷是將鍛后的鍛件放入爐中緩慢冷卻的方法。2）鍛件的冷卻10.2自由鍛（P175

1.自由鍛生產(chǎn)的特點(diǎn)及應(yīng)用

特點(diǎn):使用的工具、設(shè)備簡單；適應(yīng)性強(qiáng)，靈活性大，生產(chǎn)周期短，成本低。缺點(diǎn)是鍛件尺寸精度低，加工余量大，金屬材料消耗多，生產(chǎn)率低，勞動強(qiáng)度大、條件差，要求操作者的技術(shù)水平較高。

自由鍛適合于單件、小批和大型鍛件的生產(chǎn)。

按使用設(shè)備不同，鍛造工藝分為自由鍛、模鍛、胎模鍛等。自由鍛是只用簡單的通用性工具，或在鍛造設(shè)備的上、下砧間直接使加熱好的坯料變形而獲得所需的幾何形狀及內(nèi)部質(zhì)量鍛件的方法。

2.自由鍛設(shè)備P177

１）自由鍛常用設(shè)備(自由鍛錘和水壓機(jī)，自由鍛錘包括空氣錘和蒸汽-空氣錘)蒸汽-空氣錘空氣錘水壓機(jī)2）自由鍛常用工具

3.自由鍛工藝規(guī)程P175

指將坯料鍛成鍛件的技術(shù)文件，體現(xiàn)鍛件的鍛制方法、方式、技術(shù)及其經(jīng)濟(jì)性，是鍛造操作及質(zhì)量檢驗(yàn)的依據(jù)。繪制鍛件圖（余塊、鍛件機(jī)加余量和鍛件公差）計(jì)算坯料質(zhì)量和尺寸確定自由鍛的基本工序選擇自由鍛設(shè)備鍛件的熱處理與清洗 4.自由鍛工序

自由鍛工序分為基本工序、輔助工序和修整工序。基本工序包括鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、切割等；輔助工序包括壓鉗口、倒棱、壓肩等；修整工序是對已成形的鍛件表面進(jìn)行平整，清除毛刺、校直彎曲、修整鼓形等。10.3模鍛1、模鍛

1）模鍛的特點(diǎn)

模鍛是利用模具使坯料變形而獲得鍛件的方法。模鍛與自由鍛相比，具有以下特點(diǎn)：

1）生產(chǎn)率高、易于機(jī)械化，可成批大量生產(chǎn)

2）鍛件尺寸精度高、表面粗糙度值小，可以減少機(jī)械加工余量和余塊的數(shù)量，節(jié)省金屬材料和加工工時(shí)。

但是，模具費(fèi)用昂貴，需要能力較大的專用設(shè)備，所以只有在大批大量生產(chǎn)時(shí)采用模鍛才是經(jīng)濟(jì)合理的，模鍛件的重量一般在150kg以下。2）錘上模鍛

模鍛根據(jù)所用設(shè)備的不同，可以分為錘上模鍛、曲柄壓力機(jī)上模鍛、平鍛機(jī)上模鍛和摩擦壓力機(jī)上模鍛。其中錘上模鍛是較為常用的模鍛方法，所用設(shè)備主要是蒸汽-空氣模鍛錘。形狀簡單的鍛件可在單模槽內(nèi)鍛造成形，稱單模槽模鍛，見圖；復(fù)雜的鍛件，必須在幾個(gè)模槽內(nèi)鍛造后才能成形，稱多模槽模鍛。2、胎模鍛

1）胎模鍛的特點(diǎn)

胎模鍛是介于自由鍛與模鍛之間的鍛造方法。

胎模鍛一般先用自由鍛制坯，再在胎膜中最后成形。

與自由鍛相比，胎模鍛生產(chǎn)率和鍛件尺寸精度高、表面粗糙度值小、節(jié)省金屬材料、鍛件成本低。

與模鍛相比，胎模制造簡單，成本低，使用方便；但所需鍛錘規(guī)格和操作者勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)率和鍛件尺寸精度不如錘上模鍛高。2）胎模的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用

胎膜不固定在錘頭和砧座上，需要時(shí)放在下砧鐵上。按其結(jié)構(gòu)可大致分為扣模、合模和套模三種主要類型。

（１）扣模（2）套模

（3）合模

10.4板料沖壓

1、板料沖壓的特點(diǎn)及應(yīng)用

板料沖壓通常在室溫下進(jìn)行，所以又稱冷沖壓，簡稱沖壓。沖壓的特點(diǎn)是不需要對毛坯加熱，是節(jié)約能源的加工方法；生產(chǎn)操作簡單，生產(chǎn)率高，易實(shí)現(xiàn)自動化和機(jī)械化；可以制造形狀復(fù)雜零件，廢料較少；沖壓件結(jié)構(gòu)輕巧，強(qiáng)度、剛度和尺寸精度較高，質(zhì)量穩(wěn)定，互換性好。

其缺點(diǎn)是沖壓模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求高，制造費(fèi)用高。沖壓只有在大批量生產(chǎn)條件下，才能充分顯示優(yōu)越性。2、沖壓設(shè)備

剪床剪床的用途是把板料切成一定寬度的條料，以供下一步?jīng)_壓工序之用。3、沖壓模具

沖壓模具是沖壓生產(chǎn)中必不可少的工藝裝備，按沖壓工序的組合程度不同可分為簡單沖模、連續(xù)沖模和復(fù)合沖模三種。1）簡單沖模簡