1、教學內容教學內容1.自由鍛工藝2.模鍛工藝3.板料沖壓工藝學習要求學習要求1.掌握金屬塑性變形、鍛造方法2.理解模鍛的原理3.自由鍛、板料沖壓的工藝方法 能力要求能力要求初步具有材料可鍛性分析及工藝設計能力第10章 鍛壓成形課前案例分析金屬坯料金屬坯料外力外力塑性變形塑性變形產生產生改變形狀改變形狀改變尺寸改變尺寸改善性能改善性能達到達到毛坯毛坯零件零件得到得到主要方法有：主要方法有： 鍛造鍛造（Forging）；）；沖壓沖壓（Stamping）；）；軋軋制制（rolling）；擠壓；擠壓（extrusion）；拉拔；拉拔（drawing）。）。自由鍛自由鍛模模 鍛鍛軋軋 制制擠擠 壓壓拉拉

2、拔拔板料沖壓板料沖壓1.軋制（軋制（rolling）定義定義：在上、下軋輥的壓力下，產生連續塑性變：在上、下軋輥的壓力下，產生連續塑性變形，獲得要求的截面形狀并改變其性能的方法。形，獲得要求的截面形狀并改變其性能的方法。應用：生產鋼板、無縫鋼管及各種型鋼。軋制產品應用：生產鋼板、無縫鋼管及各種型鋼。軋制產品截面形狀如圖。截面形狀如圖。2. 擠壓（擠壓（extrusion）定義定義：在擠壓模中受壓應力，使之發生塑變而獲：在擠壓模中受壓應力，使之發生塑變而獲得所需制品的壓力加工方法。得所需制品的壓力加工方法。分類分類：按坯料流動方向和凸模運動方向的不同可：按坯料流動方向和凸模運動方向的不同可分為分

3、為-正擠壓正擠壓，反擠壓反擠壓，復合擠壓復合擠壓，徑向擠壓徑向擠壓。正擠壓正擠壓 反擠壓反擠壓 復合擠壓復合擠壓 徑向擠壓徑向擠壓應用：生產低碳鋼、非鐵金屬及其合金的型材、管應用：生產低碳鋼、非鐵金屬及其合金的型材、管件和零件。擠壓產品截面形狀如圖。件和零件。擠壓產品截面形狀如圖。3. 拉拔（拉拔（drawing）定義定義：坯料在拉力作用下，通過拉拔模的模孔而使：坯料在拉力作用下，通過拉拔模的模孔而使截面減小變形，適于線材，型材。截面減小變形，適于線材，型材。應用：單件小批生產力學性能高、形狀簡單的零件應用：單件小批生產力學性能高、形狀簡單的零件毛坯，是大型鍛件唯一制造方法。毛坯，是大型鍛件唯

4、一制造方法。將金屬坯料放在上、下砧間受力而變形。將金屬坯料放在上、下砧間受力而變形。4. 自由鍛自由鍛應用：成批、大量生產形狀較復雜的中小型鍛件。應用：成批、大量生產形狀較復雜的中小型鍛件。5. 模鍛模鍛利用沖模，使板料產生分離或變形。通常在室溫下進利用沖模，使板料產生分離或變形。通常在室溫下進行，所以又叫冷沖壓。行，所以又叫冷沖壓。6. 板料沖壓板料沖壓應用：成批、大量生產形狀較復雜的中小型鍛件。薄板件，應用：成批、大量生產形狀較復雜的中小型鍛件。薄板件，儀器、儀表件，中空零件或汽車覆蓋件。儀器、儀表件，中空零件或汽車覆蓋件。與其他方法相比壓力加工具有以下與其他方法相比壓力加工具有以下特點特

5、點:n力學性能好力學性能好。相對普通鑄鐵件相對普通鑄鐵件 “ 鍛件如鍋餅，鑄件似鍛件如鍋餅，鑄件似面包面包”n節約金屬。節約金屬。指軋制、沖壓、模鍛等（自由鍛無此優點）。指軋制、沖壓、模鍛等（自由鍛無此優點）。n較高的生產率較高的生產率。例如利用多工位冷鐓工藝加工內六角螺例如利用多工位冷鐓工藝加工內六角螺釘，比用棒料切削加工工效提高約釘，比用棒料切削加工工效提高約400倍以上。倍以上。n毛坯或零件的精度較高毛坯或零件的精度較高 ,可實現少切削或無切削加工。可實現少切削或無切削加工。n鍛壓成形困難，對材料的適應性差。鍛壓成形困難，對材料的適應性差。形狀復雜的工形狀復雜的工件難以鍛造成形，塑性差的

6、金屬材料也不能進行鍛壓。必須件難以鍛造成形，塑性差的金屬材料也不能進行鍛壓。必須選擇塑性優良的材料才能進行鍛壓。選擇塑性優良的材料才能進行鍛壓。主要方式主要方式滑移變形滑移變形（ Sliding Deformation ）單晶體的塑性變形過程：單晶體的塑性變形過程：一、金屬塑性變形的實質一、金屬塑性變形的實質單晶體的塑性變形單晶體的塑性變形多晶體的塑性變形多晶體的塑性變形 工業中實際使用的金屬大多是多晶體。工業中實際使用的金屬大多是多晶體。多晶多晶體塑性變形是各個晶粒體塑性變形是各個晶粒塑性變形塑性變形的綜合結果的綜合結果。此。此外外,在多晶體晶粒之間還有少量的相互移動和轉動在多晶體晶粒之間還

7、有少量的相互移動和轉動, 這部分塑性變形為晶間變形。這部分塑性變形為晶間變形。 晶內變形晶內變形晶粒內部的滑移變形，以它為主。晶粒內部的滑移變形，以它為主。晶間變形晶間變形晶粒間的移動和轉動。晶粒間的移動和轉動。二、回復和再結晶二、回復和再結晶1.回復回復（Recovery） 定義定義：將冷變形后的金屬加熱至一定溫度加熱至一定溫度后，使原子恢復到平衡位置，晶內殘余應力大大減小晶內殘余應力大大減小的現象。 回復時不改變晶粒形狀，回復后，因顯微組回復時不改變晶粒形狀，回復后，因顯微組織沒有明顯變化，故力學性能變化不大；但內應織沒有明顯變化，故力學性能變化不大；但內應力有較明顯下降，消除了部分加工硬

8、化。力有較明顯下降，消除了部分加工硬化。 故故生產生產中常利用回復消除加工硬化后工件的殘余內應中常利用回復消除加工硬化后工件的殘余內應。2.再結晶再結晶（Recry stallization） 定義定義：當加熱溫度較高時，金屬原子開始以某些碎晶或雜以某些碎晶或雜質為核心質為核心生長成新的晶粒新的晶粒，從而完全消除加工硬化完全消除加工硬化的現象。 再結晶溫度再結晶溫度：指開始產生再結晶現象的最低溫度。指開始產生再結晶現象的最低溫度。純金屬純金屬的再結晶溫度為的再結晶溫度為: T再再0.4T熔熔合金合金的再結晶溫度為的再結晶溫度為: T再再（0.40.9）T熔熔實質實質：新晶粒重新形核和長大的過程

9、。新晶粒重新形核和長大的過程。 再結晶過程后，組織發生變化，加工硬化消再結晶過程后，組織發生變化，加工硬化消除。金屬的強度和硬度下降，而塑韌性提高。除。金屬的強度和硬度下降，而塑韌性提高。 生生產中，再結晶的應用產中，再結晶的應用。例例如在冷軋如在冷軋、冷擠冷擠等的過等的過程中穿插再結晶退火，程中穿插再結晶退火，消除加工硬化消除加工硬化，恢復金屬恢復金屬材料的良好塑性材料的良好塑性，以利于后續的冷變形加工。以利于后續的冷變形加工。【注意注意】 再結晶前后晶粒的晶格類型不變、化學成分再結晶前后晶粒的晶格類型不變、化學成分 不變，只改變晶粒形狀，因此再結晶不發生相變。不變，只改變晶粒形狀，因此再結

10、晶不發生相變。 加工硬化有兩重性：加工硬化有兩重性： 對金屬形成強化；對金屬形成強化；阻礙金屬塑變進行阻礙金屬塑變進行。三、冷變形對金屬組織結構和性能的影響三、冷變形對金屬組織結構和性能的影響冷變形冷變形（ cold deformation ）:指在常溫以下常溫以下進行的塑性變形。包括冷沖、冷擠、冷鐓、冷軋、冷拔等包括冷沖、冷擠、冷鐓、冷軋、冷拔等 現象：現象：加工硬化加工硬化（work hardening），），即隨著塑性變形的增加，金屬的強度和硬度增加，塑韌性下降的現象。優缺點優缺點：l變形后的金屬表面光潔變形后的金屬表面光潔,尺寸精確尺寸精確,具有較高強度和硬度；具有較高強度和硬度；l有

11、加工硬化，變形量不宜過大。有加工硬化，變形量不宜過大。四、熱變形對金屬組織和性能的影響四、熱變形對金屬組織和性能的影響定義定義：變形溫度在再結晶溫度以上的變形變形溫度在再結晶溫度以上的變形 。包括鍛造、。包括鍛造、熱擠壓、熱軋等。熱擠壓、熱軋等。 優缺點優缺點：1）產品力學性能高；）產品力學性能高；2）無加工硬化現象；）無加工硬化現象； 3）產品尺寸精度有所下降）產品尺寸精度有所下降,高溫下會產生氧化皮。高溫下會產生氧化皮。 熱變形后熱變形后組織性能變化組織性能變化：粗大晶粒被擊碎成細晶粒組織，改善了力學性能改善了力學性能。鑄態組織中的疏松、氣孔經熱塑變形后被壓實壓實。晶粒被拉長，非金屬雜物被

12、擊碎，沿被拉長的晶粒界分布，形成纖維組織纖維組織（鍛造流線（鍛造流線 ）。）。定義定義：指鍛造金屬材料時獲得合格制品的難易程度。指鍛造金屬材料時獲得合格制品的難易程度。五、金屬的鍛造性能五、金屬的鍛造性能（Forge ability of Metals）影響因素影響因素：金屬的本質和加工條件。：金屬的本質和加工條件。 生產中常用生產中常用塑性塑性（Plasticity）和變形抗力和變形抗力（Resistance of Deformation）兩個因素來綜合衡量。塑）兩個因素來綜合衡量。塑性越好，變形抗力越小，金屬的鍛造性能越好。性越好，變形抗力越小，金屬的鍛造性能越好。 塑性指標：斷后伸長率、

13、斷面收縮率。塑性指標：斷后伸長率、斷面收縮率。 變形抗力：塑性變形時金屬反作用于工具上的力。變形抗力：塑性變形時金屬反作用于工具上的力。塑性和變形抗力是兩個不同的獨立的概念塑性和變形抗力是兩個不同的獨立的概念 奧氏體不銹鋼常溫下塑性雖然好，但變形抗力卻很大。奧氏體不銹鋼常溫下塑性雖然好，但變形抗力卻很大。1.金屬的本質金屬的本質（1）化學成分）化學成分u純金屬比合金的可鍛性好u含合金元素少的合金比多的好（2）內部組織）內部組織u單相組織（純金屬或固溶體）比多相好；u鋼中碳化物呈彌散分布比網狀分布好；u晶粒細化組織比粗大好。2.加工條件加工條件（1）加熱溫度）加熱溫度但是溫度過高，會引起過燒或過

14、熱，此時但是溫度過高，會引起過燒或過熱，此時金屬在外力作用下易產生脆斷和裂紋。金屬在外力作用下易產生脆斷和裂紋。可鍛性合金成分%過熱過熱：過燒過燒（overburn）：始鍛溫度：始鍛溫度：終鍛溫度：終鍛溫度：塑性變形抗力變形速度C低于臨界速度低于臨界速度C，隨變形速度增加，變形抗力增加，塑性減小。，隨變形速度增加，變形抗力增加，塑性減小。（再結晶過程來不及消除加工硬化）（再結晶過程來不及消除加工硬化）高于臨界速度高于臨界速度C，隨變形速度增加，變形抗力減小，塑性提高。，隨變形速度增加，變形抗力減小，塑性提高。（塑性變形的熱效應加快了再結晶過程）（塑性變形的熱效應加快了再結晶過程）（2）變形速度

15、）變形速度定義定義：金屬材料在單位時間內的變形程度（3）應力狀態）應力狀態擠壓時呈三向壓應力，表現出較高的塑性和較大變形抗力擠壓時呈三向壓應力，表現出較高的塑性和較大變形抗力拉拔時呈兩向壓應力和一向拉應力拉拔時呈兩向壓應力和一向拉應力實踐證明，三個方向中壓應力數目越多，塑性越好；拉應力越實踐證明，三個方向中壓應力數目越多，塑性越好；拉應力越多，則塑性越差。多，則塑性越差。Forging RatioS0/S（S0、S分別表示拔長前后金屬坯料的橫截面積）H0/H（H0、H分別表示鐓粗前后金屬坯料的高度）六、鍛造比六、鍛造比故設計、鍛造鑄件時，對其的合理分布要充分考慮，故設計、鍛造鑄件時，對其的合理

16、分布要充分考慮，應應遵循以下原則遵循以下原則：零件最大正應力方向應與鍛造流線平行；零件最大正應力方向應與鍛造流線平行；零件最大剪切應力方向應與鍛造流線垂直；零件最大剪切應力方向應與鍛造流線垂直；零件外形輪廓應與鍛造流線的分布相符合而不被切斷。零件外形輪廓應與鍛造流線的分布相符合而不被切斷。第二節第二節 自由鍛造自由鍛造（ Open Die forging ） 定義定義：利用沖擊力或壓力，使金屬在上、下砧鐵之間，產利用沖擊力或壓力，使金屬在上、下砧鐵之間，產生塑性變形而獲得所需形狀、尺寸及內部質量鍛件的方法生塑性變形而獲得所需形狀、尺寸及內部質量鍛件的方法 。分類分類：手工鍛造和機器鍛造。手工鍛

17、造和機器鍛造。手工鍛造手工鍛造：適用于單件、要求不高的小型鍛件；適用于單件、要求不高的小型鍛件；機器鍛造機器鍛造：適用于小批量生產、大型鍛件。是自由鍛的適用于小批量生產、大型鍛件。是自由鍛的 主要方法。主要方法。特點特點：1）工具簡單，通用性好；）工具簡單，通用性好； 2）操作靈活適應廣泛，百克級到百噸級；）操作靈活適應廣泛，百克級到百噸級； 3）制造大型鍛件唯一方法。制造大型鍛件唯一方法。空氣錘蒸汽-空氣錘鍛錘油壓機水壓機液壓機設備空氣錘由電動機直接驅動，錘擊能量小，只能鍛造空氣錘由電動機直接驅動，錘擊能量小，只能鍛造100Kg100Kg以下的小型鍛件。以下的小型鍛件。蒸汽蒸汽-空氣錘以空氣

18、或壓縮空氣驅動，實現錘頭的連續打空氣錘以空氣或壓縮空氣驅動，實現錘頭的連續打擊動作，可以鍛造較大、中型鍛件。擊動作，可以鍛造較大、中型鍛件。水壓機工作缸通入高壓水推動柱塞運動，變形速度慢，一水壓機工作缸通入高壓水推動柱塞運動，變形速度慢，一般用于單件小批生產的碳鋼、合金鋼等大型鍛件。般用于單件小批生產的碳鋼、合金鋼等大型鍛件。自由鍛設備自由鍛設備適用于鍛造適用于鍛造小型小型鍛件。鍛件。適用于適用于中、小型鍛件中、小型鍛件，是模，是模鍛的主要設備。鍛的主要設備。空氣錘空氣錘蒸汽錘蒸汽錘水壓機水壓機大型水壓機大型水壓機用于鍛造大型鍛件，是大型鍛件的唯一設備。用于鍛造大型鍛件，是大型鍛件的唯一設備。

19、中國第一重中國第一重型機械集團主研制的世界最大、最先進的型機械集團主研制的世界最大、最先進的.5萬噸自由鍛萬噸自由鍛造水壓機可鍛件質量達造水壓機可鍛件質量達600噸。噸。 一、基本工序及設備一、基本工序及設備1.基本工序基本工序（basic process）有：有：鐓粗鐓粗（Compression）、）、拔長拔長（Drawing out）、）、沖孔沖孔（Punching）、）、彎曲彎曲（Bending）、）、切割切割（Cutting）、）、下料下料 （Cropping）、）、扭轉扭轉（Twisting）、）、錯移錯移（Offset）等。生）等。生產中最常見的是產中最常見的是鐓粗、拔長、沖孔鐓粗

20、、拔長、沖孔。工序工序：基本工序、輔助工序和修整工序。基本工序、輔助工序和修整工序。 1) 鐓粗鐓粗 使坯料高度減小、截面積增大的工序，分為完使坯料高度減小、截面積增大的工序，分為完全鐓粗、局部鐓粗和墊環鐓粗等。全鐓粗、局部鐓粗和墊環鐓粗等。 鐓粗是自由鍛最基本的工序，它常用于鍛造齒鐓粗是自由鍛最基本的工序，它常用于鍛造齒輪坯、凸緣、圓盤等高度小而截面積大的鍛件。輪坯、凸緣、圓盤等高度小而截面積大的鍛件。 （2）拔長）拔長（Drawing out）定義定義：使毛坯橫截面積減少，長度增加的鍛造工序。使毛坯橫截面積減少，長度增加的鍛造工序。常常用于鍛造軸類和桿類等零件用于鍛造軸類和桿類等零件。工藝

21、：工藝：對于圓形坯料，一般先鍛打成方形后再進行拔長，對于圓形坯料，一般先鍛打成方形后再進行拔長，最后鍛成所需形狀，或使用最后鍛成所需形狀，或使用V型砧鐵進行拔長，在鍛造過型砧鐵進行拔長，在鍛造過程中要將坯料繞軸線不斷翻轉程中要將坯料繞軸線不斷翻轉 。（3）沖孔）沖孔（Punching）定義定義：利用沖頭在工件上沖出通孔或盲孔的操作過程。利用沖頭在工件上沖出通孔或盲孔的操作過程。常用于鍛造齒輪、套筒和圓環等空心鍛件常用于鍛造齒輪、套筒和圓環等空心鍛件。方法：方法：實心沖子沖孔和空心沖子沖孔。實心沖子沖孔和空心沖子沖孔。工藝工藝：沖孔前先鐓粗；沖孔前先鐓粗；d450mm的孔，用實心沖子沖孔；的孔，

22、用實心沖子沖孔；d 450mm的孔，用空心沖子沖孔；的孔，用空心沖子沖孔；d25mm的孔，一般的孔，一般不沖出。不沖出。 (4) (4) 彎曲彎曲。 使坯料軸線產生一定曲率的工序。使坯料軸線產生一定曲率的工序。 (5) (5) 扭轉扭轉。 使坯料的一部分相對于另一部分繞其軸線旋轉一使坯料的一部分相對于另一部分繞其軸線旋轉一定角度的工序。定角度的工序。 (6) (6) 錯移錯移。 使坯料的一部分相對于另一部分平移錯開的工序。使坯料的一部分相對于另一部分平移錯開的工序。 (7) (7) 切割切割。 分割坯料或去除鍛件余量的工序。分割坯料或去除鍛件余量的工序。鍛鍛 件件 名名 稱稱工工 藝藝 類類

23、別別 鍛鍛 造造 溫溫 度度 范范 圍圍設設 備備材材 料料 加加 熱熱 火火 次次齒齒 輪輪 坯坯自自 由由 鍛鍛1200120080080065 Kg65 Kg空氣錘空氣錘4545鋼鋼1 1 鍛鍛 件件 圖圖 坯坯 料料 圖圖 序號序號 工序名稱工序名稱工序簡圖工序簡圖使用工具使用工具操作要點操作要點1局部鐓粗局部鐓粗 火鉗火鉗 鐓粗漏盤鐓粗漏盤 控制鐓粗后的高度為控制鐓粗后的高度為45mm 二、自由鍛工藝規程制定二、自由鍛工藝規程制定序號序號 工序名稱工序名稱工序簡圖工序簡圖使用工具使用工具操作要點操作要點4修整平面修整平面火鉗火鉗 鐓粗漏盤鐓粗漏盤 輕打使鍛件厚度達到輕打使鍛件厚度達到

24、 圖紙要圖紙要求求自由鍛工藝規程自由鍛工藝規程：根據零件圖繪制鍛件圖、計算坯料的根據零件圖繪制鍛件圖、計算坯料的質量與尺寸、確定鍛造工序、選擇鍛造設備、確定坯料加質量與尺寸、確定鍛造工序、選擇鍛造設備、確定坯料加熱規范和填寫工藝卡片等。熱規范和填寫工藝卡片等。 1.繪制鍛件圖（繪制鍛件圖（drawing forging）自由鍛件的鍛件圖：自由鍛件的鍛件圖：在零件圖的基礎上考慮在零件圖的基礎上考慮加工余量、加工余量、鍛造公差、工藝余塊鍛造公差、工藝余塊等之后繪制的圖，它是計算坯料、等之后繪制的圖，它是計算坯料、設計工具和檢驗鍛件的依據。設計工具和檢驗鍛件的依據。 目的目的：便于切削留余地。便于切

25、削留余地。鍛件的名義尺寸鍛件的名義尺寸： 零件的基本尺寸零件的基本尺寸+加工余量。加工余量。（1）加工余量）加工余量（2）鍛件公差）鍛件公差（forging tolerance） 定義定義：允許鍛件的實際尺寸與名義尺寸間有一定的偏差。允許鍛件的實際尺寸與名義尺寸間有一定的偏差。一般約為加工余量的一般約為加工余量的1415。目的目的：留給鍛工操作余地留給鍛工操作余地 繪圖注意事項繪圖注意事項：p鍛件輪廓粗實線；鍛件輪廓粗實線；p雙點劃線示零件；雙點劃線示零件；p尺寸線上下：線上尺寸線上下：線上-鍛件尺寸和公差；鍛件尺寸和公差； 線下線下-零件尺寸加括號零件尺寸加括號2.計算坯料的質量及尺寸計算坯

26、料的質量及尺寸（Weight and Dimension Calculation of blank）（1）確定坯料質量）確定坯料質量 自由鍛所用坯料的質量為鍛件的質量與鍛造時各種金屬自由鍛所用坯料的質量為鍛件的質量與鍛造時各種金屬消耗的質量之和，可由下式計算：消耗的質量之和，可由下式計算： G坯料坯料= G鍛件鍛件+G燒損燒損+G料頭料頭 對于大型鍛件，當采用鋼錠作坯料進行鍛造時，還對于大型鍛件，當采用鋼錠作坯料進行鍛造時，還要考慮切掉的鋼錠頭部和尾部的質量。要考慮切掉的鋼錠頭部和尾部的質量。 軸類件軸類件:拔長（鐓粗、拔長）、切肩、鍛臺階拔長（鐓粗、拔長）、切肩、鍛臺階筒類件筒類件:鐓粗（拔

27、長、鐓粗）、沖孔、心軸上拔長鐓粗（拔長、鐓粗）、沖孔、心軸上拔長環類件環類件:鐓粗（拔長、鐓粗）、沖孔、心軸上擴孔鐓粗（拔長、鐓粗）、沖孔、心軸上擴孔彎曲類件彎曲類件:拔長（鐓粗、拔長）、彎曲拔長（鐓粗、拔長）、彎曲曲軸類件曲軸類件:拔長（鐓粗、拔長）、錯移、扭轉拔長（鐓粗、拔長）、錯移、扭轉（3）選擇鍛造工序）選擇鍛造工序 自由鍛鍛造工序的選取根據工序特點和鍛件形狀來確定。自由鍛鍛造工序的選取根據工序特點和鍛件形狀來確定。三、自由鍛件的結構工藝性三、自由鍛件的結構工藝性（structure process of free forging） 自由鍛件的設計原則自由鍛件的設計原則：在滿足在滿足使

28、用性能使用性能的前提下，鍛件的前提下，鍛件的形狀應盡量的形狀應盡量簡單，易于鍛造簡單，易于鍛造。 零件形狀求簡單零件形狀求簡單避免錐體或斜面避免錐體或斜面少用空間相貫線（即應避免曲面與曲面相交，少用空間相貫線（即應避免曲面與曲面相交，最好為平面與平面、或平面與圓柱面）最好為平面與平面、或平面與圓柱面）肋筋凸臺不能鍛肋筋凸臺不能鍛用凹坑取代凸臺用凹坑取代凸臺第三節第三節 模型鍛造模型鍛造（Die Forging ）定義定義：利用模具模具使毛坯變形而獲得鍛件的煅造方法。特點：特點：與自由鍛相比具有：與自由鍛相比具有：生產率高生產率高、易于機械化易于機械化，可成批大量生產；鍛件尺寸精度高尺寸精度高，

29、可以減少機械加工余量和余塊的數量，節省材料和加工工時節省材料和加工工時。能鍛造形狀復雜的鍛件形狀復雜的鍛件，并可使金屬流線分布更為合理，提高零件的使用壽命使用壽命。 但是，模具費用昂貴費用昂貴，需要能力較大的專用設備專用設備，所以只有在大批大量生產大批大量生產時采用模鍛才是經濟合理才是經濟合理的，模鍛件的重量一般在重量一般在 150kg以下以下。 分類分類： 按使用設備不同，可分為：錘上模鍛、胎模鍛、錘上模鍛、胎模鍛、曲柄壓力機上模鍛等。曲柄壓力機上模鍛等。應用應用：模鍛廣泛應用于國防工業和機械制造業國防工業和機械制造業，按質量計算模鍛件在飛機上占85%，坦克占70%，汽車占80%，機車占60

30、%。一、一、定義定義：在模鍛錘上的模鍛在模鍛錘上的模鍛。所用設備所用設備工作原理工作原理：與自由鍛相似，區與自由鍛相似，區別在于上模是固定在鍛錘上的。別在于上模是固定在鍛錘上的。起重吊鉗起重吊鉗 1.鍛模結構鍛模結構 錘上模鍛用的鍛模鍛模由帶燕尾的上模和下模上模和下模組成，上、下模合在一起在內部形成完整的模膛模膛。根據模膛功用不同，分為模鍛模膛和制坯模膛。根據模膛功用不同，分為模鍛模膛和制坯模膛。模模 膛膛模鍛模膛模鍛模膛制坯模膛制坯模膛拔長模膛拔長模膛終鍛模膛終鍛模膛預鍛模膛預鍛模膛滾壓模膛滾壓模膛彎曲模膛彎曲模膛切斷模膛切斷模膛（1）制坯模膛。）制坯模膛。用于將形狀復雜的模鍛件初步鍛成近似

31、鍛件近似鍛件的模膛。主要包括：拔長模膛拔長模膛：減小橫截面積，增加長度。減小橫截面積，增加長度。滾壓模膛滾壓模膛：改變各橫截面上坯料分布，滾圓。改變各橫截面上坯料分布，滾圓。彎曲模膛彎曲模膛：改變坯料軸線呈彎曲坯料。改變坯料軸線呈彎曲坯料。切斷模膛切斷模膛：其作用是切斷金屬。其作用是切斷金屬。（2）1）預鍛模膛）預鍛模膛作用：作用：2）終鍛模膛）終鍛模膛作用：作用：四周有飛邊槽：四周有飛邊槽： 。沖孔連皮：沖孔連皮：二、胎模鍛二、胎模鍛（opened-die forging）定義定義：是在自由鍛設備自由鍛設備上使用簡單的非固定模具非固定模具（胎模）生產模鍛件的一種工藝方法。特點特點：與自由鍛相

32、比：與自由鍛相比-生產率和鍛件精度較高，粗糙度低，節約金屬材料。與模鍛相比與模鍛相比-節約節約了設備投資，簡化了簡化了模具制造。但生產率和鍛件質量質量比模鍛低低，勞動強度大強度大，安全性差安全性差，模具壽命低壽命低。應用應用：胎模鍛適用于小型鍛件小型鍛件的中小批量生產。分類分類：按胎模結構胎模結構可分為以下幾類，如圖所示。1）扣模，）扣模，用于平整側面，生產長桿，非回轉體鍛件長桿，非回轉體鍛件；2）套筒模，）套筒模，用于鐓粗鍛件，生產齒輪，法蘭生產齒輪，法蘭等(見書圖)；3）合模，）合模，用于鍛造比較復雜的鍛件（見右圖）。舉例舉例三、模鍛工藝規程的制定三、模鍛工藝規程的制定錘上模鍛工藝規程的制

33、定主要包括繪制模鍛件圖、計算繪制模鍛件圖、計算坯料尺寸、坯料尺寸、確定模鍛工步、選擇鍛造設備、確定鍛造溫度范圍等 。1.繪制模鍛件圖繪制模鍛件圖 （1）分模面：）分模面：上下鍛模的分界面上下鍛模的分界面。分模面的選擇應按以下原則分模面的選擇應按以下原則 ：要保證模鍛件能從模膛中順利取出，并使鍛件形要保證模鍛件能從模膛中順利取出，并使鍛件形狀盡可能與零件形狀相同，一般分模面應分模面應狀盡可能與零件形狀相同，一般分模面應分模面應選在模鍛件最大尺寸的截面上。選在模鍛件最大尺寸的截面上。應使上、下兩模沿分模面的模腔輪廓一致。應使上、下兩模沿分模面的模腔輪廓一致。最好使分模面為一個平面，并使上下鍛模的最

34、好使分模面為一個平面，并使上下鍛模的模膛深度基本一致模膛深度基本一致 。選定的分模面應使零件上所加的敷料最少。選定的分模面應使零件上所加的敷料最少。（2）加工余量和鍛件公差）加工余量和鍛件公差 鍛件公差鍛件公差加工余量加工余量：為了達到零件尺寸精度及表面粗糙度的要求，鍛件上需切削加工而去除的金屬層需切削加工而去除的金屬層。 模鍛件的加工余量和公差比自由鍛件小得多，模鍛件的加工余量和公差比自由鍛件小得多，其數值根據鍛件大小、形狀和精度等級有所不同，其數值根據鍛件大小、形狀和精度等級有所不同，一般余量為一般余量為1mm-4mm，公差為，公差為+0.3mm- +3mm之之間，用時可查有關手冊。間，用

35、時可查有關手冊。（3）模鍛斜度）模鍛斜度（draft angle）模鍛斜度模鍛斜度：為便于便于從模膛中取出鍛件取出鍛件，模鍛件上平行平行于錘擊方向于錘擊方向的表面必須具有斜度。一般為515。 鍛件的圓角鍛件的圓角：模鍛件上所有兩平面連接的圓弧。鋼的模鍛件外圓角半徑鋼的模鍛件外圓角半徑()一般取一般取1.5mm12mm，內圓角，內圓角半徑半徑(R)比外圓角半徑大比外圓角半徑大23倍。模膛深度越深，圓角半倍。模膛深度越深，圓角半徑值越大。徑值越大。 2.選擇鍛造設備選擇鍛造設備 錘上模鍛的設備：錘上模鍛的設備：蒸汽蒸汽-空氣錘、無砧座錘、高速錘空氣錘、無砧座錘、高速錘等。等。 3.確定模鍛工序確定

36、模鍛工序 模鍛工步主要根據模鍛件的形狀和尺寸模鍛件的形狀和尺寸來確定。模鍛件按形按形狀狀分為兩大類：(1) 長軸類長軸類 此類鍛件的長度明顯大于其此類鍛件的長度明顯大于其寬度和高度寬度和高度，如臺階軸、曲軸、臺階軸、曲軸、連桿、彎曲搖臂連桿、彎曲搖臂等。鍛造時錘擊方向垂直于鍛件軸線，常選用拔常選用拔長、滾壓、彎曲、預鍛和終鍛等長、滾壓、彎曲、預鍛和終鍛等工步。工步。(2) 短軸類短軸類 此類鍛件主軸尺寸較短主軸尺寸較短，在分模面上投影為圓形或長寬尺寸相近，如齒輪、法蘭、十字軸、萬向節叉齒輪、法蘭、十字軸、萬向節叉等。常用鐓粗、預鍛、終鍛等。常用鐓粗、預鍛、終鍛等。4.計算坯料質量與尺寸計算坯料

37、質量與尺寸 坯料質量包括鍛件、飛邊、連皮、鉗口料頭以及氧化坯料質量包括鍛件、飛邊、連皮、鉗口料頭以及氧化皮等的質量。皮等的質量。通常，氧化皮約占鍛件和飛邊總和質量分數的2.5%4%。 5.5.模鍛的后續工序模鍛的后續工序 坯料在鍛模內制成模鍛件后，須經過一系列修整工序后才能保證和提高鍛件質量保證和提高鍛件質量。切邊和沖孔、校正、熱處切邊和沖孔、校正、熱處理、清理和精壓。理、清理和精壓。四、模鍛件結構工藝性四、模鍛件結構工藝性合理分模是關鍵合理分模是關鍵平直對稱又簡單平直對稱又簡單高筋薄壁是麻煩高筋薄壁是麻煩鍛模斜度要考慮鍛模斜度要考慮截面相差過大截面相差過大過扁、過薄過扁、過薄多孔深孔要回避多

38、孔深孔要回避這這4個小個小孔不能孔不能鍛！鍛！鍛焊組合巧用勁鍛焊組合巧用勁第四節第四節 板料沖壓板料沖壓（sheet metal stamping）定義定義：利用沖模在壓力機壓力機上使板料分離或變形分離或變形，從而獲得沖壓件的加工方法 。常用材料常用材料板料沖壓板料沖壓冷沖壓：冷沖壓：板料厚度小于6mm熱沖壓：熱沖壓：板料厚度超過810mm分類：分類：沖床：沖床：進行沖壓加工的主要設備剪床：剪床：完成剪切工序，為沖壓生產準備原料設備設備 沖壓工藝廣泛應用于汽車、飛機、農業機械、汽車、飛機、農業機械、儀表電器、輕工和日用品儀表電器、輕工和日用品等工業部門。剪床剪床沖床沖床一、沖壓工藝一、沖壓工藝

39、（stamping process）沖壓基本工序可分為沖壓基本工序可分為分離工序和變形工序分離工序和變形工序兩大類。兩大類。1. 分離工序分離工序（shearing process）定義定義：是使板料的一部分與另一部分分離的加工工序。是使板料的一部分與另一部分分離的加工工序。落料落料（blank）：被分離部分為被分離部分為成品成品，而周邊是，而周邊是廢料廢料； 沖孔沖孔（punch）：被分離部分為被分離部分為廢料廢料，而周邊是，而周邊是成品成品;沖孔和落料又統稱為沖孔和落料又統稱為沖裁沖裁。剪切剪切（shear）：使板料按使板料按不封閉輪廓線分離的工序；不封閉輪廓線分離的工序；主要包括以下幾方

40、面：主要包括以下幾方面：落料落料沖孔沖孔2. 變形工藝變形工藝（texturing process）定義定義：使板料的一部分相對于另一部分產生位移而不破壞使板料的一部分相對于另一部分產生位移而不破壞的加工方法。的加工方法。（1）拉伸）拉伸（tensile）：是利用拉深模使板料變成開口空心件的沖壓工序。可以制作筒形、階梯形、盒形、球形、筒形、階梯形、盒形、球形、錐形的薄壁零件錐形的薄壁零件。主要包括：主要包括：1）拉裂）拉裂（pull crack）防止防止“拉裂拉裂”的措施的措施：正確選擇拉伸系數和合理設計正確選擇拉伸系數和合理設計拉深模工作零件。拉深模工作零件。拉深過程中，拉深件拉深過程中，拉深件最危險的部位最危險的部位是直壁與底部的過渡圓是直壁與底部的過渡圓角處，當拉應力超過材料的屈服點時，此處將被拉裂。角處，當拉應力超過材料的屈服點時，此處將被拉裂。拉深中常見的廢品及其防止措施：拉深中常見的廢品及其防止措施：2）起皺）起皺（wrinkle）。拉