第六章壓力加工教學重點自由鍛特點、工序及應用，模鍛特點、方法及應用，板料沖壓特點、工序及應用。教學難點本課題重點與難點金屬塑性成形原理，繪制自由鍛件圖。6.1鍛壓工藝基礎1、金屬塑性加工方法6.1鍛壓工藝基礎

1、金屬塑性加工方法軋制

使金屬坯料在旋轉軋輥的壓力作用下，產生連續塑性變形，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，使其從擠壓模的模孔中擠出，橫截面積減小，獲得所需制品的加工方法。

6.1鍛壓工藝基礎

1、金屬塑性加工方法3)拉拔坯料在牽引力作用下通過拉拔模的模孔拉出，產生塑性變形，得到截面細小、長度增加的制品的加工方法，拉拔一般是在冷態下進行。4)自由鍛用簡單的通用性工具，或在鍛造設備的上、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。6.1鍛壓工藝基礎

1、金屬塑性加工方法5)模鍛利用模具使金屬坯料在模膛內受沖擊力或壓力作用，產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，主要用于生產毛坯或零件。2、鍛壓加工特點(1)改善金屬組織，提高金屬的力學性能；

(2)適用范圍廣，生產效率高；

(3)節省材料，減少切削加工工時。

鍛壓的缺點，與鑄造相比難以獲得形狀較為復雜的零件。

6.2金屬的塑性變形1、金屬塑性變形的實質當作用在金屬上的外力超過屈服點時，外力撤去后，金屬的變形不能完全恢復，還有一部分永久變形，稱為金屬的塑性變形。塑性變形的產生是由于組成金屬的晶粒本身及晶粒之間產生了滑移或雙晶的結果。單晶體變形示意圖

6.2金屬的塑性變形2、塑性變形對金屬組織和性能的影響金屬塑性變形分為冷變形和熱變形。(1)冷變形對金屬組織和性能的影響

冷變形是再結晶溫度以下的變形。組織變化冷變形強化.jpg產生殘余應力(3)熱變形對金屬組織和性能的影響

熱變形是再結晶溫度以上的變形。改善金屬的組織和性能使金屬性能各向異性(2)冷變形金屬在加熱時組織和性能的變化。

回復與再結晶(圖1、2）6.2金屬的塑性變形6.2金屬的塑性變形3、金屬的鍛壓性能

金屬的鍛壓性能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指標來綜合衡量。塑性越好，變形抗力越小，則金屬的鍛壓性能越好。6.2金屬的塑性變形3、金屬的鍛壓性能

(2)變形條件對鍛壓性能的影響a.溫度b.變形速度c.壓應力與拉應力數目(1)化學成分與組織對鍛壓性能的影響a.純金屬與合金b.含碳量c.固溶體與金屬化合物d.單相與多相e.細晶與粗晶6.2金屬的塑性變形4、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。6.2金屬的塑性變形4、金屬鍛造的加熱與冷卻(1)坯料的加熱

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間。①始鍛溫度：開始鍛造時坯料的溫度即始鍛溫度。②終鍛溫度:坯料停止鍛造的溫度即終鍛溫度。6.2金屬的塑性變形1)空冷空冷是將熱態鍛件放在靜止空氣中冷卻。2)坑冷或灰砂冷坑冷是將熱態鍛件埋在地坑或鐵箱中緩慢冷卻的方法。灰砂冷是將熱態鍛件埋入爐渣、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。

為什么？（變形、硬度過高、裂紋）相反的情況？(2)鍛件的冷卻6.3自由鍛造

自由鍛是只用簡單的通用性工具，或在鍛造設備的上、下砧間直接使坯料變形而獲得所需的幾何形狀及內部質量鍛件的方法。

6.3自由鍛造6.3.1自由鍛的分類、特點及應用

自由鍛的適應性強，靈活性大，生產周期短，成本低。缺點是鍛件尺寸精度低，加工余量大，金屬材料消耗多，生產率低，勞動強度大、條件差，要求操作者的技術水平較高。

自由鍛適合于單件、小批和大型鍛件的生產。6.3自由鍛造6.3.2自由鍛設備

１）自由鍛常用設備空氣鍛錘1.5萬噸自由鍛造水壓機電液錘6.3自由鍛造2）自由鍛常用工具

6.3自由鍛造6.3.3自由鍛工序

自由鍛工序分為基本工序、輔助工序和精整工序。基本工序包括鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、切割等，見表6-4；輔助工序包括壓鉗口、倒棱、壓肩等；精整工序是對已成形的鍛件表面進行平整，清除毛刺、校直彎曲、修整鼓形等。（二）自由鍛工藝規程的制定

1.繪制鍛件圖

典型的鍛件圖如下頁所圖示。（1）加工余量自由鍛件表面留有供機械加工用的金屬層，稱為加工余量。（2）鍛造公差在實際生產中，由于各種因素的影響，鍛件的實際尺寸不可能達到鍛件的公稱尺寸，允許有一定限度的誤差，叫做鍛造公差。

（3）余塊為了簡化鍛件外形或根據鍛造工藝需要，在零件的某些地方添加一部分大于余量的金屬，這部分附加的金屬叫做鍛造余塊，簡稱余塊。

第二節金屬塑性成形方法自由鍛件圖：機加工余量、余塊及公差表示方法3.計算毛坯重量和尺寸

(1)計算毛坯重量

毛坯重量為鍛件重量與鍛造時各種金屬損耗的重量之和。計算公式如下：

m坯=m鍛+m損=m鍛+m燒+m芯+m切式中的m坯、、m燒、m芯、m切分別是坯料、鍛件、加熱時坯料表面氧化而燒損、沖孔時芯料和修切部分的重量。m鍛等于鍛件的體積與金屬比重的乘積。第二節金屬塑性成形方法2.確定鍛造成形工藝方案（2）確定毛坯尺寸1）高徑比的考慮采用鐓粗方法鍛造時，為避免鐓粗時產生彎曲現象，毛坯高徑比（Ho／Do）不得超過2.5，同時為了在下料時便于操作，毛坯高徑比（Ho／Do）還應大于1.25，即：

1.25Do≤Ho≤2.5Do（5-3）由于毛坯重量已知，便可算出毛坯體積V坯

V坯=G坯／ρ（5-4）式中ρ——鋼的密度（kN／m3）。第二節金屬塑性成形方法（2）確定毛坯尺寸2）鍛造比的考慮

在塑性成形時，常用鍛造比(Y)來表示變形程度。鍛造比的計算公式與變形方式有關，通常用變形前后的截面比、長度比或高度比來表示：拔長時的鍛造比：Y拔=F0／F（5-1）鐓粗時的鍛造比：Y鐓=H0／H（5-2）

式中F0、F--毛坯變形前后的截面積；H0、H--毛坯變形前后的高度。第二節金屬塑性成形方法4.確定鍛造溫度范圍

5.制訂自由鍛工藝規程卡第二節金屬塑性成形方法6.3自由鍛造6.3.5自由鍛零件的結構工藝性簡介

設計自由鍛零件時，必須考慮鍛造工藝是否方便、經濟和可能；零件的形狀應盡量簡單和規則。零件的結構不合理，將使鍛造操作困難，降低生產率和造成金屬的浪費。

一、鍛造的基本工藝特點鍛造是塑性成形，固態金屬的流動能力差，對復雜件的允許程度不如鑄件。鍛件金屬的晶粒的細化，因而使金屬的力學性能得到了提高。不同鍛造方法，適應的鍛件復雜程度各不相同。如果鍛件太薄，鍛造時冷卻過快和難變形錐區的重合，使可鍛性變差。二、自由鍛的鍛件結構工藝性設計自由鍛的鍛件結構時，必須考慮自由鍛的工藝特點。如果結構設計不合理，會給實際鍛造帶來困難。自由鍛的鍛件結構工藝性如圖所示。避免錐面或斜面結構

斜面難以鍛出，應避免錐面或斜面結構。筋板難以鍛出帶筋的部位。去掉加強筋，適當增加壁厚。過渡圓角、截交線無法鍛出圓柱與其它面截交所形成的曲線，改為圓柱與平面相交相貫線無法鍛出圓柱與其它面相貫所形成的曲線，改為圓柱與平面相交。減少內部凸起、避免凸臺

避免叉形件的內部凸起。避免凸臺。6.4模型鍛造6.4.1模鍛

1、模鍛的特點

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：

1）生產率高、易于機械化，可成批大量生產。

2）鍛件尺寸精度高、表面粗糙度值小，可以減少機械加工余量和余塊的數量，節省金屬材料和加工工時。

但是，模具費用昂貴，需要能力較大的專用設備，所以只有在大批大量生產時采用模鍛才是經濟合理的，模鍛件的重量一般在150kg以下。6.4模型鍛造2、錘上模鍛

模鍛根據所用設備的不同，可以分為錘上模鍛、曲柄壓力機上模鍛、平鍛機上模鍛和摩擦壓力機上模鍛。其中錘上模鍛是較為常用的模鍛方法，所用設備主要是蒸汽-空氣模鍛錘。形狀簡單的鍛件可在單模槽內鍛造成形，稱單模槽模鍛，見圖；復雜的鍛件，必須在幾個模槽內鍛造后才能成形，稱多模槽模鍛，見下圖：6.4模型鍛造6.4模型鍛造6.4.2胎模鍛

1、胎模鍛的特點

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，胎模鍛生產率和鍛件尺寸精度高、表面粗糙度值小、節省金屬材料、鍛件成本低。

與模鍛相比，胎模制造簡單，成本低，使用方便；但所需鍛錘規格和操作者勞動強度大，生產率和鍛件尺寸精度不如錘上模鍛高。6.4模型鍛造2、胎模的結構及應用

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

（１）扣模6.4模型鍛造（2）套模

6.4模型鍛造（3）合模

6.5板料沖壓6.5.1板料沖壓的特點及應用

板料沖壓通常在室溫下進行，所以又稱冷沖壓，簡稱沖壓。沖壓的特點是不需要對毛坯加熱，是節約能源的加工方法；生產操作簡單，生產率高，易實現自動化和機械化；可以制造形狀復雜零件，廢料較少；沖壓件結構輕巧，強度、剛度和尺寸精度較高，質量穩定，互換性好。

其缺點是沖壓模具結構復雜，精度要求高，制造費用高。

沖壓只有在大批量生產條件下，才能充分顯示優越性。6.5板料沖壓6.5.2沖壓設備

剪床

剪床的用途是把板料切成一定寬度的條料，以供下一步沖壓工序之用。6.5板料沖壓6.5.2沖壓設備

沖床

沖床將完成除剪切以外的其他沖壓工作。6.5板料沖壓6.5.3沖壓模具

沖壓模具是沖壓生產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、連續沖模和復合沖模三種。1、簡單沖模

簡單沖模在沖床一次行程中只完成一道工序

6.5板料沖壓2、連續沖模

連續沖模在沖床一次行程中，按著一定順序，在模具的不同位置上，同時完成數道沖壓工序。

6.5板料沖壓3、復合沖模

復合沖模在沖床一次行程中，在模具的同一位置上，完成兩道以上沖壓工序。6.5板料沖壓4、板料沖壓的基本工序

(1)分離工序剪切落料和沖孔整修切口(2)成形工序彎曲拉深縮口脹形翻邊起伏6.5板料沖壓6.5.5板料沖壓件的結構工藝性

1、落料和沖孔工序對零件的要求

（1）零件的形狀應使排樣時有可能將廢料降低到最少。

（2）零件的外形應避免長槽和細長懸臂零件（δ為板厚）。

（3）轉角處圓角半徑r與板厚δ有關，當α＞90°時，r≥（0.3～0.5）δ；當α＜90°時，r≥（0.6～0.7）δ。

（4）孔間距離或孔與零件邊緣的距離不宜過小，孔徑也不能過小，否則會因凸模強度不夠而發生折斷。一般a≥2δ，并保證a＞3～4mm。6.5板料沖壓6.5板料沖壓（1）彎曲半徑不宜小于最小彎曲半徑，以免彎裂。Rmin≥（0.2～0.8）δ（順著坯料的纖維方向彎曲）或Rmin≥（0.4～1.2）δ（垂直坯料的纖維方向彎曲）。（2）彎曲邊不能過短，一般h＞2δ。否則