9第九章--壓力加工

1、,第九章 金屬塑性成形,第九章 金屬塑性成形,概 述第一節(jié) 金屬塑性成形基礎(chǔ)第二節(jié) 常用的金屬塑性成形方法第三節(jié) 金屬塑性成形的工藝與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第四節(jié) 金屬塑性成形技術(shù)的發(fā)展,概 述,概 念：金屬塑性成形是利用金屬材料所具有的塑性，在外力作用下通過(guò)塑性變形，獲得具有一定形狀、尺寸和力學(xué)性能的零件或毛坯的加工方法。由于外力多數(shù)情況下是以壓力的形式出現(xiàn)的，因此也稱(chēng)為金屬壓力加工。,特 點(diǎn)：

2、 優(yōu)點(diǎn)：（1）消除缺陷，細(xì)化晶粒，提高金屬的力學(xué)性能。 （2）材料利用率高。 （3）具有較高的生產(chǎn)率。例如，利用多工位冷鐓工藝加工內(nèi)六角螺釘，比用棒料切削加工工效提高約400倍以上。 （4）零件的精度較高，可實(shí)現(xiàn)少、無(wú)切削加工。 缺點(diǎn)：不能加工脆性材料和形狀特別復(fù)雜或體積特別大的零件或毛坯，且一次性投資較高。,應(yīng) 用：金屬的塑性成形是生產(chǎn)金屬型材、板材、線材等的主要方法。此外，承受較大或復(fù)雜負(fù)荷的機(jī)械零件，如機(jī)床主軸、內(nèi)燃機(jī)曲

3、軸、連桿以及工具、模具等通常需采用此成形方法。如飛機(jī)上的壓力加工成形零件約占85%；汽車(chē)、拖拉機(jī)上的鍛件占 60%－80%。,第一節(jié) 金屬塑性成形基礎(chǔ),一、金屬塑性變形的實(shí)質(zhì) 二、塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響三、金屬的鍛造性能,一、金屬塑性變形的實(shí)質(zhì),金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)，對(duì)于單晶體是由于金屬原子某晶面兩側(cè)受切應(yīng)力作用產(chǎn)生相對(duì)滑移，或晶體的部分晶格相對(duì)于某晶面沿一定方向發(fā)生切變，即滑移理論和孿生理論。 單晶體塑性

4、變形：滑移。 多晶體塑性變形：滑移+晶粒轉(zhuǎn)動(dòng)。,二、塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響,1.冷塑性變形對(duì)組織的影響： 1）晶粒沿變形最大的方向伸長(zhǎng)。   2）晶格晶粒均發(fā)生扭曲，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。   3）晶粒間產(chǎn)生碎晶。2.冷塑性變形對(duì)組織的影響－－形變強(qiáng)化、加工硬化、冷作硬化。 強(qiáng)度，硬度↑；塑性，韌性↓ 原因：（微觀）碎晶，晶格扭曲，增大滑移阻力。,晶粒變形,加工硬化

5、 塑變程度增大，金屬?gòu)?qiáng)度，硬度升高；塑性，韌性下降的現(xiàn)象。 1）有利：強(qiáng)化金屬，形變強(qiáng)化 有害：變形抗力↑，繼續(xù)壓力加工困難，對(duì)模具不利，設(shè)備噸位↑ 加工硬化的結(jié)果使金屬的晶體構(gòu)造處于不穩(wěn)定的應(yīng)力狀態(tài)，具有自發(fā)恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)的趨勢(shì)（室溫不行） 2）消除方法：加熱 －回復(fù)和再結(jié)晶,3.回復(fù)與再結(jié)晶： 1）回復(fù)：金屬冷變形后，加熱到一定溫度，原子恢復(fù)正常排列，消除了晶格扭曲，應(yīng)力大大降低。加工

6、硬化部分消除（晶粒形狀、大小及金屬的性能變化不大），原子獲得能量。震動(dòng)加劇，回復(fù)正常排列。 T回＝（0.25～0.3）T熔    （室溫＋273） T回、T熔分別為金屬回復(fù)、熔化的絕對(duì)溫度。,2）再結(jié)晶：溫度再增加，金屬原子獲得更多能量，則以碎晶和雜質(zhì)為核結(jié)晶成新的晶粒。   實(shí)質(zhì)：無(wú)畸變組織代替變形組織，完全消除加工硬化。 T再＝0.4T熔 

7、; T再—金屬絕對(duì)再結(jié)晶溫度。 再結(jié)晶退火：經(jīng)冷變形后的金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上，保持適當(dāng)時(shí)間，使變形晶粒重新結(jié)晶為均勻的等軸晶粒，以消除變形強(qiáng)化和殘余應(yīng)力的工藝。 高溫下受力塑性變形—硬化與再結(jié)晶同時(shí)存在。,4.冷變形和熱變形 1）冷變形冷變形—T再以下發(fā)生的變形。 冷變形后具有加工硬化組織，能獲得較高的表面光潔度及硬度，但變形程度不宜過(guò)大，避免破裂。 冷變形的特點(diǎn)：制作精度好、表面粗糙度小、勞動(dòng)

8、條件好，可提高材料的強(qiáng)度和硬度，但變形抗力大，對(duì)工模具要求高，且易產(chǎn)生應(yīng)力、塑性下降。 冷變形常常需要中間退火。 冷變形后的件若繼續(xù)加工，要再結(jié)晶退火。,2）熱變形 熱變形—T再以上發(fā)生的變形。    熱變形可得到再結(jié)晶組織，變形程度大，無(wú)加工硬化，獲得良好的機(jī)械性的組織。 熱加工的特點(diǎn)：塑性良好，變形抗力小，容易加工變形；但易氧化，制件的尺寸精度差，表面粗糙，勞動(dòng)條件差，需專(zhuān)門(mén)加熱

9、設(shè)備。5.鍛造流線及鍛造比 1）鍛造流線：鍛造時(shí)，金屬的脆性雜質(zhì)被打碎，順著金屬主要伸長(zhǎng)方向呈碎粒狀或鏈狀分布；塑性雜質(zhì)隨著金屬變形沿主要伸長(zhǎng)方向呈帶狀分布，這種熱鍛后具有一定方向性的金屬組織，通常稱(chēng)為鍛造流線，又叫纖維組織。,2）鍛造比 鍛造比是鍛造時(shí)變形程度的一種表示方法。通常用變形前后的截面比、長(zhǎng)度比或高度比來(lái)表示。 鍛造比對(duì)鍛件的鍛透程度和力學(xué)性能有很大影響。 鍛造比越大，熱變形程度越

10、大，金屬的組織、性能的改善越明顯。但當(dāng)鍛造比達(dá)到一定值時(shí)，鍛件的力學(xué)性能不再上升，而且增加各向異性。一般，碳素結(jié)構(gòu)鋼取2-3，合金結(jié)構(gòu)鋼取3-4。對(duì)于某些高合金工具鋼和特殊性能的合金鋼，為促進(jìn)合金碳化物分布的均勻化，擊碎鋼中的碳化物，常采用較大的鍛造比，如高速鋼取5-12，不繡鋼取4-6。,鍛造比越大，鍛造流線越明顯；鍛造流線的穩(wěn)定性很高，不能用熱處理方法消除，只有經(jīng)過(guò)鍛壓使金屬變形，才能改變其方向和形狀。 鍛造流線使金屬的力

11、學(xué)性能呈各向異性，當(dāng)分別沿著流線方向和垂直流線方向拉伸時(shí)，前者有較高的抗拉強(qiáng)度；當(dāng)分別沿著流線方向和垂直流線方向剪切時(shí)，后者有較高的抗剪強(qiáng)度。故為了提高零件機(jī)械性能，應(yīng)盡量做到： a)使纖維方向于零件的輪廓相符合，而不被切斷。 b)使零件受σmax拉應(yīng)力與纖維方向一致。τmax與纖維垂直。,三、金屬的鍛造性能,金屬在壓力加工時(shí)獲得優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的難易程度稱(chēng)為金屬的鍛造性能。 包括方面： 1）塑性↑：變形時(shí)金屬不易開(kāi)裂。δ

12、、ψ、αk↑      2）變形抗力↓：省力，不易磨損模具，小設(shè)備，消耗能量小。 影響金屬鍛造性能的因素： （1）內(nèi)在因素： （2）加工條件：,（1）內(nèi)在因素： 1）化學(xué)成分：純金屬一般具有良好的鍛造性能。碳鋼隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，鍛造性能逐漸變差。合金元素的加入會(huì)劣化鍛造性能。 2）金屬組織：純金屬及固溶體鍛造性能好，而碳化物的鍛造性能差。

13、鑄態(tài)柱狀晶組織和粗晶結(jié)構(gòu)不如細(xì)小而又均勻晶粒結(jié)構(gòu)的金屬鍛造性能好。 3） 晶體結(jié)構(gòu)：面心立方＞體心立方＞密排六方。,,3) 應(yīng)力狀態(tài)：一般說(shuō)來(lái)：壓應(yīng)力數(shù)目越多，塑性越好；拉應(yīng)力數(shù)目越多，塑性越差。,進(jìn)入第二節(jié),The End of This Part,第二節(jié) 常用的金屬塑性成形方法,一、軋制二、擠壓三、拉拔四、自由鍛五、模鍛六、板料沖壓 七、其他塑性成形方法,一、軋制,二、擠壓,1.概念：擠壓是指金屬坯料在擠壓模內(nèi)

14、受壓被擠出模孔而成形的方法，如下圖。,2.特點(diǎn)：擠壓可以獲得各種復(fù)雜截面的型材或零件，適用于加工低碳鋼、非鐵金屬及合金。3.類(lèi)型：,1）按金屬流動(dòng)方向和凸模運(yùn)動(dòng)的方向不同分：正擠壓、反擠壓、復(fù)合擠壓和徑向擠壓。2）按金屬坯料所處的溫度分：熱擠壓、冷擠壓和溫?cái)D壓。,三、拉拔,1.概念：拉拔是指將金屬坯料強(qiáng)行拉過(guò)拉拔模的?？锥冃蔚募庸し椒?，如下圖。,2.特點(diǎn)：多數(shù)情況下是在冷態(tài)下進(jìn)行，所得產(chǎn)品具有較高的尺寸精度和低的表面粗糙度，常用于

15、軋制件的再加工，可制造各種線材、薄壁管和各種特殊幾何形狀的型材。,模孔常用硬質(zhì)合金或其它耐磨材料制造。,四、自由鍛造,1.概念：自由鍛是指金屬坯料在鍛錘或壓力機(jī)的上下抵鐵（上砧、下砧）間受沖擊力或壓力而變形的加工方法，如下圖。,2.特點(diǎn)： 1）工具簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)； 2）應(yīng)用廣泛，幾克—幾百噸，機(jī)械性能高； 3）鍛件尺寸精度差，材料利用率低；,4）只能用于形狀簡(jiǎn)單的鍛件； 5）勞動(dòng)強(qiáng)度大（尤其手工）；3.工序： 自由鍛的工序

16、分為基本工序、輔助工序和修整工序。 基本工序有鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔、芯軸擴(kuò)孔、芯軸拔長(zhǎng)、彎曲、切割、錯(cuò)移、扭轉(zhuǎn)等； 輔助工序有壓鉗口、倒棱、切肩等； 修整工序有校正、滾圓、平整等；,4.設(shè)備： 常用的自由鍛設(shè)備有鍛錘和液壓機(jī)兩大類(lèi)，其中鍛錘產(chǎn)生沖擊力使金屬坯料變形，常用的有空氣錘和蒸汽－空氣錘?？諝忮N噸位較小，只用來(lái)鍛造小型件；蒸汽－空氣錘的噸位稍大（最大噸位可達(dá)50kN），可用來(lái)鍛造質(zhì)量小于1500kg的鍛件；液壓

17、機(jī)產(chǎn)生靜壓力使金屬坯料變形，噸位較大的水壓機(jī)可以鍛造重量達(dá)300t的鍛件。,五、模鍛,1.概念：模鍛是指金屬坯料在一定形狀的鍛模模膛內(nèi)受沖擊力或壓力而變形的加工方法。,2.原理： 模鍛的工作原理與蒸汽－空氣自由鍛基本相同，只是其采用專(zhuān)用的鍛模對(duì)金屬材料進(jìn)行成形。,3.特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1）操作技術(shù)要求不高，生產(chǎn)率高；      2）尺寸精確，表面質(zhì)量好； 

18、60;    3）可鍛造形狀較復(fù)雜的鍛件；      4）節(jié)省材料，減少切削量，降低成本（批量）。 5）鍛件內(nèi)部流線分布更合理； 6）勞動(dòng)強(qiáng)度較低； 缺點(diǎn)：1）受設(shè)備噸位限制，質(zhì)量不能太大（150kg以下）；       2）鍛模成本高，不宜

19、于小批、單件生產(chǎn)。       3）工藝靈活性較差，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期較長(zhǎng)；,5.鍛模,鍛模的結(jié)構(gòu)是由上下兩模塊組成。兩模塊通過(guò)燕尾和楔鐵分別緊固在錘頭和模座上。上、下模接觸時(shí)，其接觸面上所形成的空間為模膛。 模鍛模膛按其結(jié)構(gòu)和功用可分為制坯模膛和模鍛模膛兩類(lèi)。 制坯模膛—拔長(zhǎng)、滾壓、彎曲、切斷    &#

20、160;模鍛模膛—預(yù)鍛模膛和終鍛模膛,4.分類(lèi)： 按使用設(shè)備的不同，模鍛主要有錘上模鍛、胎模鍛和其它設(shè)備上的模鍛。,（1）模鍛模膛,1）預(yù)鍛模膛  a.使坯料變形到接近于鍛件的形狀、尺寸，使金屬易于充滿終鍛模膛。 b.減少對(duì)終鍛模膛的磨損，提高鍛模壽命。Δ與終鍛模膛區(qū)別：斜度和圓角大，沒(méi)有飛邊槽。Δ形狀簡(jiǎn)單、小批量、可不用此模膛。 2）終鍛模膛：使坯料變形成鍛件圖上要求的形狀、尺寸和精度。 a.

21、因熱脹冷縮，終鍛模膛尺寸要比鍛件尺寸放大一個(gè)收縮量。 b.模膛四周有飛邊槽—增加金屬?gòu)哪Ｌ胖辛鞒鲎枇?，容納多余的金屬。 c.對(duì)于有通孔件，留有沖孔連皮。,（2）制坯模膛,作用：1）使坯料形狀和尺寸接近鍛件（為預(yù)鍛和終鍛做準(zhǔn)備） 2）清除坯料表面的金屬氧化皮 a. 拔長(zhǎng)模膛：減少某部分橫截面，以增加其長(zhǎng)度，一般設(shè)在鍛模邊緣，操作時(shí)需一邊送進(jìn)，一邊翻轉(zhuǎn)。 b. 滾壓模膛：減少某部分橫截面，以

22、增加另一部分橫截面，使金屬按鍛件形狀分布。 c. 彎曲模膛：需彎曲的桿類(lèi)件，用彎曲模膛來(lái)彎曲坯料。 d.切斷模膛：它是在上、下模的角上組成一對(duì)刀口，單件時(shí)用來(lái)切下鍛件或切下鉗口；多件時(shí)，用它分離單件。,六、板料沖壓,,,4.特點(diǎn)：,1）可沖壓出成型復(fù)雜的件，廢料少；2）產(chǎn)品具有足夠高的精度和較低的表面粗糙度，互換性好。3）質(zhì)量輕，材料消耗少，強(qiáng)度、剛度高。4）操作簡(jiǎn)單，便于自動(dòng)化，生產(chǎn)率高。5）模具復(fù)雜，適于大批量生產(chǎn)。

23、 5.基本工序： 可分為分離工序和變形工序，前者主要指沖裁工序，后者包括彎曲、拉深和成形等。,(1)分離工序,,1）沖裁 沖裁是利用凹、凸模使坯料按封閉輪廓分離的工序。落料和沖孔總稱(chēng)為沖裁。落料和沖孔的工藝過(guò)程完全相同，當(dāng)坯料被沖下的部分為成品時(shí)，該工藝過(guò)程稱(chēng)為落料；當(dāng)坯料的周邊為成品時(shí)，該工藝過(guò)程稱(chēng)為沖孔。 2）切斷 指將材料沿不封閉的曲線分離的沖壓方法稱(chēng)為切斷。主要用于將板料切成具有一定寬度的條料，為成形工

24、序的備料工序。 3）切口 指將材料沿不封閉的曲線部分地分離開(kāi)，其分離部分的材料發(fā)生彎曲，此種沖壓方法稱(chēng)為切口。,（2）變形工序---包括彎曲、拉深和成形,1）彎曲：指將板料、型材或管材在彎矩作用下彎成具有一定曲率和角度的制件的成形方法稱(chēng)為彎曲。  ①受力分析：外側(cè)受拉，內(nèi)側(cè)受壓，σt＞σb，外側(cè)拉裂，板厚δ↑  r↓   則σt↑ 易裂 ②最小彎曲半徑rmin=（0.25—1

25、）δ   塑性↑   rmin可小些 ③彎曲方向：彎曲時(shí)盡可能使彎曲線與毛坯的纖維方向一致 ④回彈：回彈現(xiàn)象   0——10°       防止方法：a.彎曲的模具角度小一個(gè)回彈角;         

26、;         b.彎曲時(shí)兩端加拉力，壓力→拉力;,3)成形：指用各種局部變形的方式來(lái)改變工件或坯料形狀的各種加工工藝方法。主要包括壓肋、壓坑、脹形、翻邊等。 ①壓肋： ②壓坑：指壓制圓形加強(qiáng)窩。 ③脹形：通過(guò)模具使空心件或管狀坯料向外擴(kuò)張，脹出所需的凸起曲面的成形方法。 ④翻邊：將制件的孔邊緣或外邊緣翻轉(zhuǎn)成豎立或一定角度的直邊的

27、工藝方法。,七、其他塑性成形方法,1.精密模鍛 ：指在模鍛設(shè)備上鍛造出形狀復(fù)雜、鍛件精度高的模鍛工藝。 工藝特點(diǎn)： 1）精確計(jì)算原始坯料的尺寸，嚴(yán)格按坯料質(zhì)量下料；  2）精細(xì)清理表面，去氧化皮，脫碳層；  3）采用無(wú)氧化或少氧化加熱，減少氧化皮； 4）采用高精度鍛模； 5）鍛模應(yīng)進(jìn)行潤(rùn)滑，冷卻 （熱脹冷縮）； 6）采用剛度大，精度高的設(shè)備。 應(yīng)用：多用于中小型零件的大批生

28、產(chǎn)。如各類(lèi)醫(yī)療器械、汽車(chē)、拖拉機(jī)的直齒錐齒輪、飛機(jī)操縱桿及發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片等零件。,2.超塑性成形,（1）概念：金屬在特定的組織條件、溫度條件和變形速度下變形時(shí)，塑性比常態(tài)下提高幾倍到幾十倍，而變形抗力降低到常態(tài)的幾分之一，甚至幾十分之一的特性。 （2）類(lèi)型：主要有細(xì)晶粒超塑性和相變超塑性兩種。 （3）應(yīng)用： 1）板料沖壓，可拉深很深筒；  2）板料氣壓成形；  3）擠壓、模鍛，如鈦合金；,進(jìn)入第

29、三節(jié),The End of This Part,第三節(jié) 金屬塑性成形的工藝與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),一、自由鍛的工藝與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、模鍛的工藝與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、板料沖壓的工藝與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),一、自由鍛的工藝與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),一）自由鍛的工藝設(shè)計(jì) 自由鍛工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：根據(jù)零件圖繪制鍛件圖、計(jì)算坯料的質(zhì)量和尺寸、確定鍛造工序、選擇鍛造設(shè)備、確定坯料加熱規(guī)范和填寫(xiě)工藝卡片等。 即：零件圖→繪制鍛件圖→計(jì)算坯料質(zhì)量和 尺寸→選擇鍛造工序→設(shè)備和噸位

30、→加熱規(guī)范→規(guī)定技術(shù)要求→檢驗(yàn)要求→編制勞動(dòng)組織和工時(shí),1.繪制鍛件圖,2.計(jì)算坯料質(zhì)量和尺寸,1）坯料質(zhì)量的計(jì)算： 坯料質(zhì)量 為鍛件的質(zhì)量與鍛造時(shí)各種金屬損耗的質(zhì)量之和，可按下式進(jìn)行計(jì)算： m坯=（m鍛+m芯+m切）（1＋δ） 式中：m坯--坯料質(zhì)量；m鍛--鍛件質(zhì)量；m芯--沖孔時(shí)的芯料質(zhì)量；m切 --鍛造中被切掉的金屬質(zhì)量。 δ –鋼料加熱損耗率，第一次加熱取被加熱金屬的2％－3％，以后各次

31、加熱取1.5％－2.0％。 2）確定坯料的尺寸：根據(jù)計(jì)算出的坯料質(zhì)量即可計(jì)算杯料的體積，最后依據(jù)基本工序及鍛造比計(jì)算坯料的截面面積、直徑、邊長(zhǎng)等尺寸。,3.選擇鍛造工序,包括基本工序、輔助工序及修整工序。 根據(jù)鍛件技術(shù)要求，坯料情況，生產(chǎn)批量等確定。 一般：盤(pán)類(lèi)：鐓粗、（或拔長(zhǎng)、鐓粗）沖 孔。      軸類(lèi)：拔長(zhǎng)（拔+鐓粗）、壓肩。

32、      筒類(lèi)：鐓粗（鐓+拔）、沖孔、在心軸 上拔長(zhǎng)。      環(huán)類(lèi)：鐓粗（拔+鐓）、沖孔。 詳細(xì)情況見(jiàn)教材表9-1。,4.選擇鍛造設(shè)備 鍛造設(shè)備應(yīng)根據(jù)鍛件材料、尺寸（或質(zhì)量）、鍛造的基本工序、設(shè)備的鍛造能力等因素進(jìn)行選擇，并應(yīng)考慮工廠的現(xiàn)有設(shè)備條件。相關(guān)內(nèi)容可查有關(guān)手冊(cè)。 5.

33、確定坯料加熱規(guī)范 根據(jù)鍛件的材料、尺寸、形狀和生產(chǎn)批量等因素，查閱相關(guān)手冊(cè)，確定坯料的加熱規(guī)范。 6.填寫(xiě)工藝卡片 工藝卡的填寫(xiě)可參見(jiàn)教材表9-2，典型自由鍛鍛件的工藝卡。,二）自由鍛件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),原則：滿足使用性能要求，符合自由鍛工藝要求，節(jié)約金屬，保證質(zhì)量，提高生產(chǎn)率。 1.盡量避免錐體或斜面（因必用專(zhuān)用工具，成型困難） 2.鍛件由幾個(gè)簡(jiǎn)單幾何體構(gòu)成時(shí)，交接處不應(yīng)形成空間曲線。 3.鍛件不應(yīng)設(shè)計(jì)出凸臺(tái)、筋板。

34、 4.橢圓形、工字形等復(fù)雜截面應(yīng)避免。 5.截面變化不宜太大。       鍛造比太大 6.外表面復(fù)雜的鍛件不應(yīng)設(shè)計(jì)，可采用分別鍛造，然后焊接或機(jī)械聯(lián)接。,二、模鍛的工藝與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),一）模鍛的工藝設(shè)計(jì) 模鍛的工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：繪制模鍛件圖、計(jì)算坯料質(zhì)量和尺寸、確定模鍛工步（模膛）、安排修整工序等。 1.繪制模鍛鍛件圖 模鍛鍛件圖是制造和檢驗(yàn)

35、終鍛模膛的依據(jù)。這是以零件圖為基礎(chǔ)，考慮了分模面的選擇、加工余量、公差、余塊、模鍛斜度、圓角半徑和沖孔連皮等繪制的。,（1）分模面的選擇,原則：a、保證鍛件能完整地從模膛中取出；b、使模膛淺而寬，便于加工、利于金屬流動(dòng)；c、應(yīng)使上、下模膛沿分模面的輪廓一致，便于檢查上、下模錯(cuò)移；d、分模面應(yīng)使鍛件上敷料最少；e、分模面盡量選平面；f、有流線要求時(shí)，依受載情況確定； 應(yīng)用實(shí)例：,c,,返回,（2）確定余量、公差、敷料

36、 機(jī)械加工余量：一般1—4mm，比自由鍛小的多。 公差：  一般±0.3—3mm； 敷料：為簡(jiǎn)化形狀，d＜25—30mm，孔不鍛出，加敷料。 相關(guān)具體數(shù)值可查鍛工手冊(cè)。（3）確定模鍛斜度 鍛件上平行于錘擊方向必有斜度，以利于取件。斜度大小與鍛件形狀尺寸、材料性質(zhì)、鍛造方法（如平鍛有頂出裝置，斜度?。┑扔嘘P(guān)。 一般鋼件外模鍛斜度 α=5—10°，內(nèi)斜度比外斜度大 2—3

37、76;，因?yàn)閮?nèi)壁冷縮，夾緊工件。,4）確定圓角半徑：鍛件兩平面交接處均要做成圓角。 a、金屬易于充滿模膛； b、模凹角處易應(yīng)力集中、裂紋； c、凸尖角處有圓角磨損減輕，提高模具壽命； d、避免拉斷流線； 鋼的模鍛件外圓角半徑取1.5mm-12mm，內(nèi)圓角半徑是外圓角半徑的2-3倍。模膛深度越深，圓角半徑取值越大。 5）沖孔連皮： d＞25  沖孔，連皮厚度與孔徑d有關(guān)，d=30—80

38、mm時(shí)，  s=4—8mm。,2.計(jì)算坯料質(zhì)量和尺寸,坯料質(zhì)量： G坯=G鍛+G飛+G氧+G連皮 式中，G飛=G鍛×（15—25）%，G氧=（G鍛+G飛）×（3—4）%。坯料尺寸： 盤(pán)類(lèi)件：鐓粗為主   1.25＜H坯/D坯 ＜2.5    

39、60;    長(zhǎng)軸類(lèi)：以拔長(zhǎng)為主   L坯=（1.05—1.30）V坯/F坯 =（1.34—1.66）V坯/D2坯,3.確定模鍛工步,二）模鍛件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)模鍛件時(shí)，應(yīng)根據(jù)模鍛特點(diǎn)和工藝要求，使零件結(jié)構(gòu)符合下列原則，以便于模鍛生產(chǎn)和降低成本。1)必須具有合理的分模面（鍛件易取出，敷料少，鍛模易做）。2)應(yīng)

40、有模鍛斜度和圓角3）非加工面尺寸精度要符合模鍛生產(chǎn)工藝，加工面留余量。4）鍛件形狀盡量簡(jiǎn)單對(duì)稱(chēng)，各截面差不可太大。5）盡量避免深孔、多孔。（簡(jiǎn)化模具制造、提高壽命）6）若形狀復(fù)雜，用鍛-焊結(jié)構(gòu)，減少敷料。,三、板料沖壓的工藝與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),一）沖裁工藝與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二）彎曲工藝與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三）拉深工藝與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),一）沖裁工藝與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),1.沖裁件的尺寸和形狀： 1）落料件外形和沖孔件的孔形應(yīng)力求簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)，排樣時(shí)廢料少，盡可能采

41、用圓形、矩形，避免長(zhǎng)槽、長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)。 總之：應(yīng)利于制造模具，提高模具壽命，節(jié)省材料。 2）沖孔時(shí)  圓孔 d≥t   方孔 L≥0.9t   t——料厚； 孔距、孔與邊距≥t  保證凹模壽命；外緣凸出或凹進(jìn)的尺寸≥1.5t，保證件不變形。 3）沖裁件：兩相鄰邊要用圓弧聯(lián)接，避免應(yīng)力集中。,2.模具尺寸： （1）沖裁間隙：即凸凹模間隙。間隙大小

42、影響斷面質(zhì)量、模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。 間隙過(guò)大－－沖裁件斷面質(zhì)量粗糙，尺寸精度誤差大； 間隙過(guò)?。瓫_模磨損嚴(yán)重，卸料、落料難。 原 則： 沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時(shí)，選較小間隙；    沖裁件斷面質(zhì)量無(wú)嚴(yán)格要求時(shí)，選較大間隙； 一般取（5—10%）S ，以利于提高沖模壽命。,（2）刃口尺寸： 沖孔模： 1） 以沖孔件確定凸

43、模尺寸，考慮磨損，凸模選孔的最大尺寸（公差允許內(nèi)）；   2） 以凸模為基準(zhǔn)，加上間隙，設(shè)計(jì)凹模； 落料模： 1）以落料件確定凹模刃口尺寸，考慮凹模磨損，凹模刃口尺寸取公差范圍最小值；     2）以凹模尺寸為基準(zhǔn)，減去間隙，設(shè)計(jì)沖模；,3.沖裁件的修整,利用修整模沿沖裁件外緣或內(nèi)孔刮削一薄層金屬，以切掉普通沖裁時(shí)，在沖裁件斷面上存留的剪裂帶、毛刺

44、，提高沖裁件的尺寸精度和降低表面粗糙度。 外緣修整：修沖裁件外形 內(nèi)緣修整：內(nèi)孔,二）彎曲工藝與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),（1）彎曲件的彎曲半徑： r＞rmin   彎曲半徑左右對(duì)稱(chēng)，若彎曲非對(duì)稱(chēng)件，用坯料上孔定位。（2）彎曲件的形狀：形狀應(yīng)盡量對(duì)稱(chēng)。（3）彎曲件的直邊高度：短邊彎曲，彎曲高度 h＞ r＋2t ，若過(guò)短，先彎長(zhǎng)，后切短。（4）階梯形彎曲件：應(yīng)減小不彎曲部分的寬度。（5）彎曲件孔邊距離：

45、帶孔件彎曲  L＞（1.5—2）t，當(dāng)t<2㎜時(shí)，取L＞t；當(dāng)t≥2㎜時(shí)，取L＞2t。 若孔與立壁近，先彎后沖。,三）拉深工藝與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),1.拉深工藝 為防止坯料被拉穿，應(yīng)采取如下工藝措施： 1）凸凹模應(yīng)有合理的圓角； 2）合理的凸凹模間隙：過(guò)小，易拉裂；過(guò)大，易起皺。 3）合理的拉深系數(shù)： m=d/D  衡量拉深變形程度，m越小，變形越大，易拉穿，材料塑性好，m可↓，一般：m≥0.5—0

46、.8（易塑性來(lái)?。鬽過(guò)小，則采用多數(shù)拉深，m應(yīng)一次比一次大， 兩次拉深之間可退火,消除加工硬化。 4）潤(rùn)滑：加潤(rùn)滑劑，減小摩擦，降低拉力，減小模具磨損。 為防止起皺，可對(duì)坯料使用壓邊圈。,2.拉深件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）拉深件形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)，盡量采用回轉(zhuǎn)體，尤其是圓筒形，并盡量減少拉深件深度，以利于制模和減少拉深次數(shù)。 （2）拉深件各轉(zhuǎn)角的圓角半徑不宜過(guò)小，以免增加拉深次數(shù)和整形工序。 （3）拉深件上的孔應(yīng)避開(kāi)轉(zhuǎn)角處

47、，以防止孔變形或利于沖孔。,進(jìn)入第四節(jié),The End of This Part,第四節(jié) 金屬塑性成形技術(shù)的發(fā)展,一、計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用二、先進(jìn)成形技術(shù)的應(yīng)用三、塑性成形設(shè)備及生產(chǎn)自動(dòng)化,一、計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用,1.塑性成形過(guò)程的數(shù)值模擬 2.塑性成形過(guò)程的控制和檢測(cè) 二、先進(jìn)成形技術(shù)的應(yīng)用 1.精密塑性成形技術(shù) 2.復(fù)合工藝和組合工藝 三、塑性成形設(shè)備及生產(chǎn)自動(dòng)化 1. 塑性成形設(shè)備 2.塑