第二篇金屬日勺塑性成形工藝

金屬塑性成形一一在外力作用下，金屬產(chǎn)生了塑性變形，以此獲得具有一定

形狀、尺寸和機(jī)械性能H勺原材料、毛坯或零件。

此生產(chǎn)措施稱(chēng)金屬塑性成形（也稱(chēng)壓力加工）

外力沖擊力一一錘類(lèi)設(shè)備

壓力一一軋機(jī)、壓力機(jī)

有一定塑性日勺金屬——壓力加工（熱態(tài)、冷態(tài)）

基本生產(chǎn)措施：

1.軋制一一鋼板、型材、無(wú)縫管材（圖6-1）（圖6-2）

2.擠壓--低碳鋼、非鐵金屬及其合金（圖6-3）（圖6-4）

3.拉拔一一多種組線材，薄壁管、特殊幾何形狀H勺型材（圖6-5）（圖6-6）

4.自由鍛一一坯料在上、下砥鐵間受沖擊力或壓力而變形（圖6-7a）

5.模鍛一一坯料在鍛模模腔內(nèi)受沖擊力或壓力而變形（圖6-7b）

6.板料沖壓一一金屬板料在沖模之間受壓產(chǎn)生分離或變形的加工措旅（圖

6-7c)

金屬的原材料，大部通過(guò)軋制、擠壓、拉拔等制成。

第六章金屬塑性成形日勺工藝?yán)碚摶A(chǔ)

壓力加工——對(duì)金屬施加外力一塑性變形

金屬在外力作用下，使其內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力一一發(fā)生彈性變形外力〉屈服應(yīng)力塑

性變形

塑性變形過(guò)程中一定有彈性變形存在，外力清除后，彈性變形將恢復(fù)一“彈

復(fù)”現(xiàn)象，它對(duì)有些壓力加工件的變形和工件質(zhì)量有很大影響，須采用工藝措施

的保證產(chǎn)品質(zhì)量。

§6-1塑性變形理論及假設(shè)

一、最小阻力定律

金屬塑性成形也邀實(shí)質(zhì)，金屬塑性流動(dòng)，影響金屬流動(dòng)H勺原因十分復(fù)雜（定

量很困難）。應(yīng)用最小阻力定律一一定性分析（質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)方向）

最小阻力定律一一受外力作用，金屬發(fā)生塑性變形時(shí)，假如金屬顆粒在幾種

方向上都可移動(dòng)，那么金屬顆粒就沿著阻力最小日勺方向移動(dòng)。

運(yùn)用此定律，調(diào)整某個(gè)方向流動(dòng)阻力，變化金屬在某些方向的流動(dòng)量一成形

合理。

（圖6-10）最小阻力定律示意圖

在徽粗中，此定律也稱(chēng)一一最小周?chē)▌t

二、塑性變形前后體積不變?nèi)丈准僭O(shè)

彈性變形一一考慮體積變化

塑性變形一一假設(shè)體積不變（由于金屬材料持續(xù)，且致密，體積變化很微小,

可忽視）

此假設(shè)+最小阻力定律一一成形時(shí)金屬流動(dòng)模型

三、變形程度的計(jì)算

變形程度一一用“鑄造比”表達(dá)

拔長(zhǎng)時(shí)鑄造比為：TQFO/F

徽粗時(shí)鑄造比：YfS=Ho/H

式中：Ho、Fo一一木料變形前的高度和橫截面積

H、F一—坯料變形后的高度和橫截面積

T俄=2~2.5（規(guī)定橫向力學(xué)性能）縱向Y鍛t

由Y徽可得坯料的尺寸。

如：拔長(zhǎng)時(shí)，F(xiàn)坯料二Y拔.F緞件（F鍛件一一鍛件的最大截面積）

LMF-（體積/橫截面積）

至

§6-2冷變形及熱變形

金屬的塑性變形冷變形一一在再結(jié)晶溫度如下日勺變形

熱變形一一在再結(jié)晶溫度以上日勺變形

一、冷變形

變形過(guò)程中無(wú)答復(fù)與再結(jié)晶現(xiàn)象，變形后口勺金屬只具有加工硬化現(xiàn)象一一故

變形過(guò)程中變形程度不適宜過(guò)大，防止產(chǎn)生破裂。

冷變形可獲得較高硬度和低粗糙度，可提高產(chǎn)品H勺表面質(zhì)量和性能。

如：常溫下進(jìn)行的冷鍛、冷擠、冷軋、冷沖壓

二、熱變形

變形后，金屬具有再結(jié)晶組織，而無(wú)加工硬化痕跡。金屬只有在熱變形狀況

下，才能以較小的功到達(dá)較大日勺變形，同步能獲得具有高力學(xué)性能日勺再結(jié)晶組織。

故，金屬壓力加工多采用熱變形來(lái)進(jìn)行。

如：自由鍛、熱模鍛、熱軋、熱擠壓等。

§6-3纖維組織的運(yùn)用原則

壓力加工最原始坯料一鑄錠（鋼錠）

內(nèi)部組織很不均勻、晶粒較粗大，并存在氣孔、縮松、非金屬夾雜物等缺陷。

加熱壓力加工后一塑性變形、再結(jié)晶一變化粗大鑄造組織一獲得細(xì)化再結(jié)晶

組織，井使氣孔、縮松、壓合一致密、力學(xué)性能t

鑄錠在壓力加工產(chǎn)生塑性變形時(shí)，基體金屬的晶粒形狀和沿晶界分布的雜質(zhì)

形狀都發(fā)生變形一沿著變形方向被拉長(zhǎng)，呈纖維形狀一這種構(gòu)造叫纖維組織，

它使金屬性能上具有方向性，對(duì)變形后的質(zhì)量也有影響。

順纖維方向的力學(xué)性能優(yōu)于橫纖維方向；金屬的變形程序越大，纖維組織越

明顯，力學(xué)性能的方向性也越明顯。

［注］纖維組織的化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，不能用熱處理措施加以消除，只有通過(guò)鍛壓，

使金屬變形，才能變化其方向和形狀。

因此，為獲得具有最佳力學(xué)性能的零件，設(shè)計(jì)、制造時(shí)，應(yīng)充足運(yùn)用纖維組

織方向性。

①使纖維分布與各件的輪廓相符合而不被切斷。

②使零件所受最大拉應(yīng)力與纖維方向一致，最大切應(yīng)力與纖維方向垂直，

（圖6-9）切削加工與局部鍛粗。

§6-4影響塑性變形的原因

金屬日勺可鍛性一一衡量材料在經(jīng)受壓力加工時(shí)獲得優(yōu)質(zhì)零件難易程度的一種

工藝性能。

可鍛性好一一適合于壓力加工成形

可鍛性差一一不適宜于選用壓力加工

可鍛性常用金屬的塑性

變形抗力綜合衡量

塑性越大、變形抗力越小一一可鍛性好

金屬的塑性，用截面收縮率2、延伸率6、沖擊韌性ak表達(dá)，

巾、6、aJ-塑性f,

變形抗力一一金屬對(duì)變形的抵御力。

變形抗力I一變形中所消耗日勺能量I,

金屬的可鍛性取決于材質(zhì)和加工條件。

一、材料性質(zhì)的影響

1.化學(xué)成分日勺影響

純金屬H勺可鍛性比合金要好；

如：純鐵、低碳鋼、高合全鋼一一可鍛性依次下降

2.金屬組織日勺影響

內(nèi)部的組織構(gòu)造不一樣，可鍛性差異很大

純金屬及固溶體（如奧氏體）的可鍛性好；

碳化物（如滲碳體）的可鍛性差

鑄態(tài)柱狀組織和粗晶粒構(gòu)造不如晶粒細(xì)小而又均勻的組織的可鍛性好。

二、加工條件的影響

1.變形溫度日勺影響

提高變形時(shí)的溫度一改善可鍛性，并對(duì)生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量及金屬的有效運(yùn)用

均影響大。

但溫度過(guò)高必將產(chǎn)生過(guò)熱、過(guò)燒、脫碳和嚴(yán)重氧化等缺陷一鍛件報(bào)廢

應(yīng)嚴(yán)格控制鑄造溫度一一始鍛溫度和終鍛溫度間的溫度范圍（以合金狀態(tài)圖

為根據(jù)）

2.變形速度日勺影響

變形速度一一單位時(shí)間內(nèi)的變形程度。

其影響是矛盾的（86-12）

首先，由于變形速度的增大，答復(fù)和再結(jié)晶不能及時(shí)克服加工硬化現(xiàn)象f金

屬塑性\抗力t-可鍛性變壞；

另首先，金屬在變形過(guò)程中，消耗于塑性變形的J能量有一部分轉(zhuǎn)化為熱能，

使溫度升高（熱效應(yīng)現(xiàn)象），使塑性t變形抗力I（圖中a點(diǎn)后來(lái)）一可鍛性好，

但熱效應(yīng)現(xiàn)象除高速錘鑄造外，一般壓力加工口勺變形過(guò)程不明顯一故采用較小的

變形速度為宜。

3.應(yīng)力狀態(tài)日勺影響

三向應(yīng)力狀態(tài)圖中壓應(yīng)力數(shù)量t-塑性好

拉應(yīng)力數(shù)量t-塑性差

（圖6-13）（圖6J4）

第七章鍛壓成形工藝

鍛壓成形自由鍛（無(wú)模自由成形）

模鍛（模膛型性成形）

自由鍛一一運(yùn)用沖擊力或壓力使金屬在上、下砥鐵間產(chǎn)生塑性變形f所需兒何形

狀及內(nèi)部質(zhì)量的鍛件。

手工自由鍛一一小型鍛件，生產(chǎn)率低

機(jī)器自由鍛——錘上自由鍛——空氣錘、蒸汽一空氣錘（1500kg鍛件）

液壓機(jī)上自由鍛一一水壓機(jī)（300噸鍛件）

生產(chǎn)巨型鍛件唯一成形設(shè)備

自由鍛可分為基本工序、輔助工序、精整工序

基本工序一一使金屬壞料產(chǎn)生一定程度的塑性變形，滿足形狀、尺寸

輔助工序一一為基本工序操作以便而進(jìn)行日勺預(yù)先變形工序

（如壓鉗口、壓鋼錠棱邊、切肩等）

精整工序一一用以減少鍛件表面缺陷

［注］由于自由鍛歐I生產(chǎn)效率低，對(duì)操作工人技藝規(guī)定高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，鍛件精度差

一自由鍛日趨衰落，而模鍛逐漸取代自由鍛

國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，自由鍛（中、小型）只占20%?40%。

§7-1模膛鑄導(dǎo)致形

模鍛一一在高強(qiáng)度金屬鍛模上預(yù)先制出與鍛件形狀一致日勺模膛，使坯料在模

膛內(nèi)受壓變形，在變形過(guò)程中由于模膛對(duì)金屬坯料流動(dòng)的限制，因而鑄造終了時(shí)

能得到和模膛形狀相符口勺鍛件。

模鍛與自由鍛比較有如下長(zhǎng)處。

①生產(chǎn)率較高

②模鍛尺寸精確，加工余量小

③可鍛出形狀比較復(fù)雜口勺鍛件

④節(jié)省金屬材料?，減少切削加工量

⑤操作簡(jiǎn)樸，易于機(jī)械化、自動(dòng)化

模鍛按使用H勺設(shè)備不一樣分為：

錘上模鍛（固定模腔成形）

胎模鍛

壓力機(jī)上模鍛

一、胎模鑄導(dǎo)致形工藝及應(yīng)用

在自由鍛設(shè)備上使用胎模生產(chǎn)模鍛件的工藝措施。

兩種措施：

胎模放在砧座上，將加熱后日勺坯料放入胎模，鍛制成形

H由鍛預(yù)鍛一胎模終鍛成形

特點(diǎn)及應(yīng)用一一生產(chǎn)率較高，鍛件質(zhì)量好，節(jié)省材料，成本低，不需專(zhuān)用鑄

造設(shè)備，模具簡(jiǎn)樸，易制造，應(yīng)用一一小批量生產(chǎn)（也逐漸淘汰）。

二、固定模膛成形工藝的分類(lèi)及設(shè)備

成型設(shè)備不一樣：錘上模鐐成形工藝一一大批量〔蒸汽一空氣錘、無(wú)砧座錘、高速

錘）

壓力機(jī)上模鎮(zhèn)成形工藝

設(shè)備：曲柄壓力機(jī)、摩擦壓力機(jī)、平鍛機(jī)、模鍛水壓機(jī)等

§7-2鍛模模膛及其功用

（圖7-2）錘上模鍛用日勺鍛模

模膛根據(jù)功用『、J不一樣，可分為:

模鍛模膛（終鍛模鐐、預(yù)鍛模鐐）

制坯模膛：拔長(zhǎng)模膛（圖7-4）

（預(yù)先制坯）滾壓模膛（圖7-5）

彎曲模膛（圖7-6）a）

切斷模膛（圖7-6）b）

終鍛模律一一形狀司鍛件，尺寸比鍛件放大一種收縮量。（圖7-3）

預(yù)鍛模鎮(zhèn)一一形狀、尺寸與鍛件靠近，無(wú)飛邊槽，圓角和斜度較大

［注］按變形【付模膛數(shù)：?jiǎn)翁佩懩＃ㄈ琮X輪坯）

多膛鍛模（圖7-7）

§7-3錘上模鍛成形工藝設(shè)計(jì)

模鍛生產(chǎn)的工藝規(guī)程包括：制定鍛件圖、計(jì)算坯料尺寸、確定模鍛工步（選

模膛）、選擇設(shè)備及安排修整工序等。

最重要是鍛件圖H勺制定和模鍛工步確實(shí)定

一、模鍛鍛件圖日勺制定

是設(shè)計(jì)和制造鍛模、計(jì)算坯料、檢查鍛件的根據(jù)。

制定期應(yīng)考慮如下幾種問(wèn)題：

1.選擇模鍛件的分模面

（圖7-8）選d-d是最合理日勺

2.余量、公差及敷料

余量一般為1~4mm；

公差一般取在±0.3~3mm

3.模鍛斜度（箋7-9）

一般5°~15°a2.a尸2°?5°

4.模鍛圓面半徑（圖7-10）

R>r

5.留出沖孔連皮

d<25mm孔一般不鍛出

d>25mm孔帶沖孔連皮（圖7-3）

連皮厚度s與d有關(guān)，d=30~80fs=4~8mni

（圖7-11）齒輪坯模鍛件圖

粗實(shí)線一一鍛件的形狀

雙點(diǎn)劃線一一零件日勺輪廓形狀

二、模鍛工步確實(shí)定及模膛種類(lèi)的選擇

形狀分長(zhǎng)軸類(lèi)鍛件（圖7-12）

盤(pán)類(lèi)鍛件（圖7-13）

模鍛工步確定后，再選擇制坯模膛和模鍛模膛。

［注］:修整工序一一①切邊和沖孔②熱處理------正火、退火

③校正一一防變形④清理一一去氧化皮等

三、模鍛成形件的構(gòu)造工藝性

便于模鍛生產(chǎn)，減少成本

原則：①②③④⑤

§7-4壓力機(jī)上模膛成形

由于模鍛錘工作時(shí)震動(dòng)、噪音大，勞動(dòng)條件差，蒸汽效率低，能源消耗多等

缺陷。

近年來(lái)，大噸位模鍛錘有逐漸被壓力機(jī)所取代趨勢(shì)。

壓力機(jī)有：摩擦壓力機(jī)、曲柄壓力機(jī)、平鍛機(jī)、模鍛水壓機(jī)

一、摩擦壓力機(jī)上模鍛

（圖7/7）工作原理

噸位350t-1000t

多用于中、小型鍛件

特點(diǎn)：①②③④

——構(gòu)造簡(jiǎn)樸，造價(jià)低，投資少，使用維修以便，基建規(guī)定不高、工藝用途

廣泛。

中、小型工廠均有此類(lèi)設(shè)備

二、曲柄壓力機(jī)模鍛

傳動(dòng)系統(tǒng)如（圖7?18）

噸位2023-12023噸

特點(diǎn)：①②③④⑤

鍛件精度高，生產(chǎn)率高，勞動(dòng)條件好，節(jié)省金屬等

適合于大批大量生產(chǎn)（造價(jià)高）

三、平鍛機(jī)上模鍛

（圖7-19）傳動(dòng)圖滑塊水平運(yùn)動(dòng)

噸位500kN?31500kN（50?3150噸）

625mm~6230mm棒料

特點(diǎn)：①②③④⑤

§7-5模鍛件的缺陷

1.錯(cuò)模

2.欠壓

3.局部充不滿一無(wú)法修正

4.折紋一一無(wú)法修正

5.凹坑

6.殘留毛利

第八章板料的沖壓成形工藝

運(yùn)用沖模使板料產(chǎn)生分離或變形的加工措施一一板料的沖壓成形

常溫下進(jìn)行H勺，又叫冷沖壓或薄板沖壓。

只有當(dāng)板料厚度時(shí)，采用熱沖壓，

板料沖壓的特點(diǎn):

（1）可沖出形狀復(fù)雜日勺零件，廢料較少；

（2）產(chǎn)品精度高，表而粗糙度較低，互換性好；

（3）能獲得質(zhì)量輕、材料消耗少、強(qiáng)度和剛度較高的零件；

（4）操作簡(jiǎn)樸，工藝過(guò)程便于機(jī)械化，自動(dòng)化，生產(chǎn)率很高一一成本低

故應(yīng)用廣泛，尤其在汽車(chē)、拖拉機(jī)、航空、電器、儀表及國(guó)防等工業(yè)，占有

極其重要的地位。

常用金屬材料一一低碳鋼、銅合金、鋁合金、鎂合金及塑性高的合金鋼等。

常用設(shè)備一一剪床、沖床

沖壓生產(chǎn)可進(jìn)行多種工序，其基本工序：分離工序、變形工序

§8-1分離工序

使坯料日勺一部分與另一部分互相分離的工序。

如：落料、沖孔、切斷、精沖、修整等。

一、落料及沖孔（統(tǒng)稱(chēng)沖載）

使坯料按封閉輪廓分離的工序，其坯料變形過(guò)程和模具構(gòu)造都是同樣，只是

取舍不一樣。

落料一一被分離日勺部分為成品，而周?chē)菑U料

沖孔一一被分離的部分為廢料，而周?chē)浅善?/p>

如：平面墊圈：制取外形一一落料

制取內(nèi)孔一一沖孔

1.沖裁變形過(guò)程

沖裁件質(zhì)量、沖裁模構(gòu)造與沖裁時(shí)板料變形過(guò)程關(guān)系親密，

其過(guò)程分三個(gè)階段

（1）彈性變形階段（圖8-1）

沖頭接觸板料后，繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)的初始階段，使板料產(chǎn)生彈性壓縮、拉伸與

彎曲等變形，板料中應(yīng)力迅速增大。此時(shí)，凸模下歐J材料略有彎曲，凹模上日勺材

料則向上翹，間隙f一彎曲、上翹f

（2）塑性變形階段

沖頭繼續(xù)壓入，應(yīng)力值一屈服極限一塑性變形，變形達(dá)一定程度時(shí)，位于凸、

凹模刃口處的材料硬化加劇一一出現(xiàn)微裂紋；塑性變形階段結(jié)束。

（3）斷裂分離階段

沖頭繼續(xù)壓入，已形成的上、下微裂紋擴(kuò)大一一向內(nèi)擴(kuò)展，上、下裂紋相遇

重疊時(shí)，材料被剪斷分離。

（圖8-2）沖裁變形區(qū)日勺應(yīng)力與變形狀況和沖裁件的I切斷面日勺狀況

圓角帶

光亮帶

斷裂帶

2.凸、凹模間隙

不僅嚴(yán)重影響沖裁件的斷面質(zhì)量，并且影響模具壽命、卸料力、推件力、沖

裁力和沖裁件的尺寸精度。

（圖8-3a）間隙過(guò)小一一上、下裂紋向外錯(cuò)開(kāi)，且材料與凸、凹模之間日勺摩

擦力增長(zhǎng)一沖裁力、卸料力、推件力t,磨損加劇一模具壽命I

（圖8-3）c間隙過(guò)大一上、下裂紋向內(nèi)錯(cuò)開(kāi)，光亮帶減小，圓角帶與錐度

增大一厚大的拉長(zhǎng)毛刺，沖裁的翹曲現(xiàn)象嚴(yán)重。

對(duì)于批量較大而公差又無(wú)特殊規(guī)定的沖裁件一一采用“大間隙”沖裁，提高

模具壽命。

（圖8-3）b間隙合適，上、下裂紋重疊一線，沖裁力、卸料力、推件力適中,

模具壽命足夠，零件尺寸兒乎與模具同樣。

（表8-1）沖裁模合理間隙值

3.凸、凹模刃口尺寸確實(shí)定

落料?、沖孔分別計(jì)算

設(shè)計(jì)落料模一一落料件確定凹模刃口尺寸

取四模作設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件一根據(jù)間隙z確定凸模尺寸

（縮小凸模刃口尺寸保證間隙值）

設(shè)計(jì)沖孔模一一沖孔件確定凸模尺寸，

取凸模作設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件一一z確定凹模尺寸

（用擴(kuò)大凹模刃口尺寸保證間隙值）

4.沖裁力的計(jì)算

沖裁力是選用沖床噸位和檢查模具強(qiáng)度日勺一種重要根據(jù)。

平刃沖模的沖裁力按下式計(jì)算

p=KL,ST

p一一沖裁力（N）

L一一沖裁周?chē)L(zhǎng)度（mm）

S---坯料厚度（mm）

K——系數(shù)，常取1.3

T——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）查手冊(cè)，或取r=0.8。，

5.沖裁件的排樣

排樣是指落料件在條料、帶料或板料上合理布置的措施，排樣合理可使廢料

至少，材料運(yùn)用率f

（圖8-4）不一樣排樣方式材料消耗對(duì)比

落料件日勺排樣有兩種類(lèi)型：

無(wú)搭邊排樣一一用落料件形狀的一種邊作為另一種落料件的邊緣（圖d）,

材料運(yùn)用率很高，但毛刺不在同一平面上，且尺寸不易精確。

有搭邊排樣一一各落料件之間均留有一定尺寸的搭邊，

長(zhǎng)處：毛刺小，且在同一平面上，尺寸精確，質(zhì)量高，但材料消耗多。

二、修整

運(yùn)用修整模沿沖裁件外緣或內(nèi)孔刮削一薄層金屬，以切掉一般沖裁時(shí)在沖裁

件斷面上存留的剪裂帶和毛刺f尺寸精度t表面粗糙度I

（圖8-5）a外緣修整

（圖8-5）b內(nèi)孔修整

修整后，沖裁件公差等級(jí)IT6?IT7

表面粗糙度RaO.8~l.6um

三、精密沖裁

公差I(lǐng)T6~IT8級(jí)，表面粗糙造度Ra0.8?0.4um,且生產(chǎn)率高。

基本出發(fā)點(diǎn)一一變化沖裁條件，以增大變形區(qū)日勺靜水壓作用，克制材料的斷

裂，使塑性剪切變形延續(xù)到剪切的全過(guò)程，與材料不出現(xiàn)剪裂紋的沖裁條件下實(shí)

現(xiàn)材料的分離一一得到斷面光滑而垂直H勺精密零件。

（圖8-6）精沖法與一般沖裁法所用模具的比較

§8-2變形工序

變形工序是使坯料的一部分相對(duì)于另一部分產(chǎn)生位移而不破裂的工序

如：拉深、彎曲、翻邊、脹型、旋壓等

一、拉深

I.拉深過(guò)程及變形特點(diǎn)

運(yùn)用模具使平面坯料變成開(kāi)口空心件的沖壓工序；

可制成筒形、階梯形、盒形、球形、錐形及其他復(fù)雜形狀的薄壁零件。

（圖8-7）拉伸變形過(guò)程示意圖

2.拉深中常見(jiàn)的廢品及防止措施

最危險(xiǎn)部位一一直壁與底部過(guò)渡圓角處，

拉應(yīng)力＞材料強(qiáng)度極限時(shí)一一拉裂

防裂措施

（1）對(duì)的選擇拉深系數(shù)

m=-d一一拉深件直徑；D——坯料直徑

D

mI-dI-變形程度t易成拉裂

一般m20.5~0.8

［注］若m過(guò)小一一可采用多次拉深（圖8-9）

（2）合理設(shè)計(jì)拉深模工作零件

凸、凹模圓角半徑一一過(guò)小，易拉裂

凸、凹模間隙一一z=（1.1-1.2）s（比沖裁模大）

（3）注意潤(rùn)滑

摩擦I一磨損I一加澗滑劑

（圖8-10）起皺拉深件

（圖8/1）有壓邊圈H勺拉深

3.毛坯尺寸及拉深力確實(shí)定

毛坯尺寸計(jì)算一一拉深前后日勺面積不變?cè)瓌t進(jìn)行

最大拉伸力（圓筒件）

Enax=3（a+&）（。—d—他）（詳細(xì)闡明P132）

二、彎曲

坯料的一部分相對(duì)于另一部分彎曲成一定角度的工序。（圖8-12）

坯料內(nèi)側(cè)一受壓

外側(cè)——受拉

彎曲時(shí)，盡量使彎曲線與坯料纖維方向垂直（8-13）以免破裂

三、其他沖壓成形

1.脹形

重要用于平板毛坯的局部脹形（或叫起伏成形），

如：壓制凹坑、加強(qiáng)筋、花紋、標(biāo)識(shí)等。

脹形時(shí)，毛坯兩向拉應(yīng)力狀態(tài)，不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)起皺現(xiàn)象一一零件表面光滑、

質(zhì)量好

模具：剛模

軟模（圖8-14）一一廣泛采用

2.翻邊

在坯料H勺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

形工序。

內(nèi)孔翻邊一一（圖8-15）不變薄翻邊一一

外緣翻邊一一變薄翻邊一一

3.旋壓

（圖8-16）旋壓過(guò)程示意圖

旋壓的基本要點(diǎn)合理日勺轉(zhuǎn)速

合理日勺過(guò)渡形狀

合理加力

§8-3沖模的分類(lèi)和構(gòu)造

一、簡(jiǎn)樸沖模（圖8-17）

二、持續(xù)沖模（圖8-18）

三、復(fù)合沖模（圖8-19）

（a）油封內(nèi)夾圈（b）油封外夾圈

(a)方案一(b)方案二(c)方案三

(b)學(xué)外方與

U)?內(nèi)務(wù)(d)中4個(gè),5miu孔

沖壓工序及模具結(jié)構(gòu)

座壓工藝卡片

零件名稱(chēng)托架年產(chǎn)■第頁(yè)

標(biāo)記產(chǎn)品名標(biāo)冷沖壓工

藝規(guī)程卡

產(chǎn)曷圖號(hào)零件韶號(hào)2萬(wàn)件共頁(yè)

材料牌號(hào)及選用板料隊(duì)魁起

銅毛坯形狀及尺寸

技術(shù)條件08IHOXMOXI.)"0018、1.9

>

工裝名稱(chēng)?

工序噸位備注

工序號(hào)工序覃圖及留號(hào)要求

名稱(chēng)/kN

沖

按

孔

草

格

沖A

圖

料

落M

檢

連251

觸

續(xù)

模

X序

按

首*

彎

次

2做

琴?

橫

T￡檢s

前

.放

設(shè)備

工裝名林檢驗(yàn)

工序號(hào)??噸位*注

及圖號(hào)/LX1量求

按

二

W草

次

圖

曲1

彳A60

?檢

曲

te

按

沖

草

孔

圖

模160

檢

*

尿底用■制校對(duì)核對(duì)

總號(hào)日期

文件號(hào)姓名

底圖簽字簽字

筌字

總號(hào)

日期日期

第九章金屬的其他塑性成形工藝

科學(xué)技術(shù)的不停發(fā)展，壓力加工規(guī)定越高，不僅要生產(chǎn)多種毛壞，并且還要

直接生產(chǎn)出多種形狀復(fù)雜的零件；

不僅能用易變形材料加工，并且還要用更難變形日勺材料進(jìn)行生產(chǎn)

近年來(lái)，出現(xiàn)了許多新工藝、新技術(shù)

如：超塑性成形、粉末鑄造、零件的擠壓、精密模鍛、零件的軋制、液態(tài)模

鍛、高能高速成形等。

新工藝特點(diǎn)

①盡量使鍛壓件口勺形狀靠近零件口勺形狀，以便少、無(wú)屑加工，節(jié)省原材料、

切削加工工作量，提高力學(xué)性能和使用性能；

②具有更高日勺生產(chǎn)率；

③減小變形力，可在較小鍛壓設(shè)備上制造出大鍛件；

④廣泛運(yùn)用電加熱和少氧化、無(wú)氧化加熱，提高鍛件體現(xiàn)質(zhì)量，改善勞動(dòng)條

件。

§9-1零件的擠壓

使坯料在擠壓筒中受強(qiáng)大的壓力作用而變形口勺加工措施。

一、擠壓特點(diǎn)

①坯料在三向受壓狀態(tài)下變形，故可提高金屬坯料的塑性。

擠壓材料不僅有鋁、鋼等塑性好的非鐵金屬，并且碳鋼、合金構(gòu)造鋼、不銹

鋼及工業(yè)純鐵等也可用擠壓工藝成形。

在一定日勺變形量下某些高碳鋼、軸承鋼、甚至高速鋼等也可進(jìn)行擠壓。

②可擠壓動(dòng)多種形狀復(fù)雜、深孔、薄壁、異型斷面的零件。

③零件精度高，表面粗糙度低

一般尺寸精度為IT6~IT7,表面粗糙度Ra3.2~0.4

④提高了零件的力學(xué)性能（纖維組織持續(xù)）

⑤節(jié)省原材料，材料運(yùn)用率可達(dá)70%,生產(chǎn)率也高。

二、分類(lèi)

1.按金屬流動(dòng)方向和凸模運(yùn)動(dòng)方向分類(lèi)

①正擠壓

金屬流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向相似（圖9-1）

②反擠壓

金屬流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向相反（圖9.2）

③復(fù)合擠壓

擠壓時(shí)，坯料一部分金屬的流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向相似，而另一部分則相

反（圖9-3）

④徑向擠壓

金屬流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向成9（）。角（圖9-4）

2.按金屬坯料所具有的溫度分類(lèi)

①熱擠壓

擠壓時(shí)壞料變形溫度高于材料的再結(jié)晶溫度，與鑄造溫度相似。

熱擠壓變形抗力小，容許每次變形程度較大，但產(chǎn)品表面粗糙。

廣泛用于冶金部門(mén)中生產(chǎn)鋁、銅、鎂及其合金的型材和管材。

②冷擠壓

坯料變形溫度低于材料再結(jié)晶溫度（常常在室溫下）日勺擠壓工藝。

其變形抗力比熱擠壓高得多，但產(chǎn)品體現(xiàn)光潔，內(nèi)部組織為加工硬化組織一提高

了產(chǎn)品強(qiáng)度。

廣泛用于制造機(jī)器零件和毛壞。

③溫?cái)D壓

介于熱擠壓和冷擠壓之間的擠壓方式，將金屬加熱到再結(jié)晶溫度如下的某個(gè)

合適溫度（100~80（）℃）進(jìn)行擠壓。

不僅可擠壓中碳鋼，也可擠壓合金鋼零件。

此外，尚有靜液擠壓措施（圖9-5）,凸模與坯料不直接接觸,給液體加壓（300（）0

個(gè)大氣壓以上），液體傳給坯料，使金屬通過(guò)凹模而成形。

變形較均勻，擠壓力較小，用于低塑性材料

［注］擠壓設(shè)備一一專(zhuān)用擠壓機(jī)（液壓式、曲軸式、肘桿式），也可在改善的曲

柄壓力機(jī)或摩擦壓力機(jī)上進(jìn)行。

§9-2零件的軋制

軋制一一除生產(chǎn)型材、板材和管材外，還可生產(chǎn)多種零件。

零件的軋制具有生產(chǎn)率高、質(zhì)量好，成本低，并可大量減少金屬材料H勺消耗。

一、零件軋制的特點(diǎn)

①設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)樸，噸位小

②勞動(dòng)條件好，易機(jī)械化，自動(dòng)化，生產(chǎn)率高

③模具價(jià)廉一一球墨鑄鐵、冷硬鑄鐵

④質(zhì)量好，力學(xué)性能好

⑤材料運(yùn)用率高（90%以上）

二、零件軋制的類(lèi)型

根據(jù)軋輯軸線與坯料軸線不一樣，分為：縱軋、橫軋、斜軋、楔橫軋

1.縱軋

軋輯軸線與坯料軸線互相垂直的軋制措施。

包括多種型材軋制、餛鍛軋制、輾環(huán)軋制

①輯鍛軋制

（圖9-6）把軋制工藝應(yīng)用到鑄造生產(chǎn)中，目前，成型短鍛合用于生產(chǎn)的三種

類(lèi)型鍛件：

扁斷面日勺長(zhǎng)桿件，如板手，活動(dòng)板手，鏈環(huán)等

帶有不變形頭部而沿長(zhǎng)度方向橫截面面積遞減的鍛件，如葉片

連桿成型輕鍛

②輾環(huán)軋制（圖9.7）

2.橫軋

軋輯軸線與坯料軸線互相平行（如齒輪軋制）（圖9-8）

3.斜軋

亦稱(chēng)螺旋斜軋、軋輻軸線與坯料軸線相交一定角度的I軋制措施，

如圖9-9b鋼球軋制

如圖9-9a周期軋制（此外，絲杠冷軋）

4.楔橫軋

運(yùn)用兩個(gè)表面鑲有楔形凸塊，并作同向旋轉(zhuǎn)的平行軋餛對(duì)沿軋輻軸向送進(jìn)的

壞料進(jìn)行軋制的措施（困9/0）

重要用于加工階梯軸，錐形軸等多種對(duì)稱(chēng)的零件或毛坯。

§9-3精密模鍛

在模鍛設(shè)備上鑄造形狀復(fù)雜，鍛件精度高的模鍛工藝

如：精密模鍛傘齒輪，其齒形部分可直接鍛出而不必再切削加工

尺寸精度可達(dá)IT12-1T15Ra3.2?1.6

一、工藝過(guò)程（圖9-20）

二、工藝特點(diǎn)

①②③④⑤⑥

§9-4多向模鍛

將坯料放于鍛模內(nèi)，用幾種沖頭從不一樣方向同步或先后對(duì)坯料加壓，以獲

得形狀復(fù)雜日勺精密鍛件（圖9-21）

凹面、凸肩、多向孔穴等，不需模鍛斜度

一、長(zhǎng)處

1.提高材料運(yùn)用率、節(jié)省金屬材料（40%?90%）

2.提高力學(xué)性能一一強(qiáng)度130%以上

3.減少勞動(dòng)強(qiáng)度

4.節(jié)省設(shè)備，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率

5.應(yīng)用范圍廣

二、局限性

①需專(zhuān)用壓力機(jī)，大噸位設(shè)備

②電力消耗量大（感應(yīng)電加熱，或氣體保護(hù)無(wú)氧化加熱）

③規(guī)定嚴(yán)格（毛坯尺寸）一一精密計(jì)算或試料

§9-5徑向（旋轉(zhuǎn)）鑄造

（圖9-22）兩個(gè)以上鍛模高頻率、短沖程施加徑向脈沖打擊力一一坯料徑向

尺寸減小、軸向尺寸增大。

（圖9-23）徑向鑄造形式，

特點(diǎn)及應(yīng)用——

§9-6液態(tài)模鍛

鑄造+鑄造組合工藝，

在壓力鑄造基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)。

一、工藝過(guò)程（圖9-26）

工藝流程：原材料配制一熔煉一澆注一加壓成形一脫模一一灰坑冷卻一熱處

理f檢查一入庫(kù)

設(shè)備：液壓機(jī)

二、工藝的重要特點(diǎn)

①成形時(shí)，液態(tài)金屬在壓力下完畢結(jié)晶凝固

②己凝金屬在壓力作用下一一塑性變形（靜壓）

③對(duì)材料選擇范圍寬

§9-7粉末鑄造

一、原理

粉末冶金成形法+鑄造（工序如圖9-27）

二、長(zhǎng)處

①材料運(yùn)用率高（90%以上）

②力學(xué)性能高

③鍛件精度高，表面光滑

④生產(chǎn)率高

⑤壓力小

⑥可加工熱塑性日勺材料

§9-8超塑性成形

超塑性一一金屬或合金在特定條件下，其相對(duì)延伸率6超過(guò)100%以上特性。

如：鋼超過(guò)500%,純鈦超過(guò)300%,

它極易成形，可采用多種工藝制出復(fù)雜零件。

一、超塑性成形工藝日勺應(yīng)用

1.板料沖壓（圖9-28）

2.板料氣壓成形［圖9-29）

3.擠壓和模鍛

高溫合金及鈦合金常態(tài)下塑性很差，變形抗力大，若超塑性狀態(tài)下模鍛，克

服缺陷，節(jié)省材料，減少成本

二、工藝特點(diǎn)

①②③④

§9-9高能高速成形

在極短時(shí)間內(nèi)釋放高能量而使金屬變形H勺成形措施。

§9-10冷徽與電徽

局部繳粗

（圖9-17）冷鎖（重要原則件）

（圖9-18）電鎖工作原理

（圖9-19）電鎖氣門(mén)

［附］多種壓力加工措施比較表

生

模

鍛件精具

產(chǎn)機(jī)械化與

壽

加工措施使用設(shè)備合用范圍度及光模具特點(diǎn)命

率自動(dòng)化

潔度

空氣錘小型，單件小批

自由鍛蒸汽-空氣錘中型，單件小批低低無(wú)模具難

水壓機(jī)大型，單、小

空氣錘中小型鍛件，

胎膜鍛較高中簡(jiǎn)樸、不固定較低較易

蒸汽?空氣錘中小批量

錘

——蒸汽-空氣錘中小型鍛件鍛模固定，復(fù)雜、

模

鍛高中中較難

無(wú)祜座錘大批量貨

中小型鍛件

曲柄壓力機(jī)熱模鍛曲柄壓組合模，導(dǎo)柱、

大批量，不易拔高高較高易

上模鍛另機(jī)