第二章锻压 第一节概述 锻压一一借助外力的作用,使金属坯料产生塑性变形,从而获得具有一定 形状、尺寸和性能的锻压件。 塑性变形 金属坯料 锻压件 一、锻压加工方法 加工方法:自由锻、模锻、板料冲压、挤压、拉拔、轧锻 下砥( 二、锻压加工特点 优点 1、能改善金属的组织,提高金属的机械性能: 2、提高材料的利用率和经济效益(节省材料和切削加工工时); 3、具有较高的劳动生产率。 缺点: 1、不能获得形状复杂的锻件; 2、初次投资费用高(设备、工模具、厂房); 生产现场劳动条件差。 应用 轧制、挤压、拉拔——金属型材、板材、钢材、线材等; 龄勺由锻、模锻一承受重载的机械零件,如机器主轴、重要齿轮、炮管、枪 板料冲压—汽车制造、电器、仪表及日用品
第二章 锻压 第一节 概述 锻压——借助外力的作用，使金属坯料产生塑性变形，从而获得具有一定 形状、尺寸和性能的锻压件。 塑性变形 金属坯料 → 锻压件 一、锻压加工方法 加工方法：自由锻、模锻、板料冲压、挤压、拉拔、轧锻 二、锻压加工特点 优点： 1、能改善金属的组织，提高金属的机械性能； 2、提高材料的利用率和经济效益（节省材料和切削加工工时）； 3、具有较高的劳动生产率。 缺点： 1、不能获得形状复杂的锻件； 2、初次投资费用高（设备、工模具、厂房）； 3、生产现场劳动条件差。 应用： 轧制、挤压、拉拔——金属型材、板材、钢材、线材等； 自由锻、模锻——承受重载的机械零件，如机器主轴、重要齿轮、炮管、枪 管等； 板料冲压——汽车制造、电器、仪表及日用品
第二节金属塑性变形 金属塑性变形实质 问题:金属材料为什么能产生塑性变形?塑性变形的实质? 金属→晶体一一单晶体(理想金属) 多晶体(实际金属 1、单晶体的塑性变形 主要方式一一—滑移变形 单晶体的塑性变形过程: 未变形→弹性变形→弹、塑性变形→塑性变形后 滑移变形实质 晶体的一部分相对另一部分的移动是位错在切应力作用下沿滑移面的 运动 2、多晶体的塑性变形 晶内变形晶粒内部的滑移变形 晶间变形晶粒间的移动和转动 晶粒位向与受力变形关系 通过塑性变形一一硬位向→软位向 软位向→硬位向 二、塑性变形对金属组织和性能的影响 将拉伸试样拉断后,发现其性能变化,缩颈处更明显:铝丝反复弯折后,很
第二节 金属塑性变形 一、金属塑性变形实质 问题：金属材料为什么能产生塑性变形？塑性变形的实质？ 金属→晶体——单晶体（理想金属） ——多晶体（实际金属） 1、单晶体的塑性变形 主要方式——滑移变形 单晶体的塑性变形过程： 未变形→弹性变形→弹、塑性变形→塑性变形后 滑移变形实质： 晶体的一部分相对另一部分的移动是位错在切应力作用下沿滑移面的 运动。 2、多晶体的塑性变形 晶内变形——晶粒内部的滑移变形 晶间变形——晶粒间的移动和转动 晶粒位向与受力变形关系： 通过塑性变形——硬位向→软位向 ——软位向→硬位向 二、塑性变形对金属组织和性能的影响 将拉伸试样拉断后，发现其性能变化，缩颈处更明显；铝丝反复弯折后，很
快脆断。 1、冷变形强化(加工硬化) 冷变形强化一一金属材料在冷塑性变形时,其强度、硬度升高,而塑性、韧 性下降的现象(变形量增加,强化效果更明显)。 产生原因:滑移面上产生了微小碎晶,晶格畸变。(内应力) 加工硬化的应用:提高强度、使变形均匀、提高安全性。 2、回复和再结晶 回复一一保持加工硬化,消除内应力。如冷卷弹簧进行去应力退火。 再结晶—一消除加工硬化,提高塑性。 在结晶速度取决于加热温度和变形程度 在结晶是一个形核、长大过程 3、冷变形和热变形 冷变形 再结晶温度以下的塑性变形 热变形一一再结晶温度以上的塑性变形。 冷变形一一加工硬化 一冲压、冷弯、冷挤、冷轧—一塑性材料 热变形一一加工硬化+再结晶 锻造、热挤、轧制一一变形量大,易氧化 4、锻造比和锻造流线 锻造比一一变形程度的大小。 镦粗 0/H 拔长:y=F0/ 金属材料→组织紧密晶粒细化→形成锻造流线(各向异性 流线的纵向性能高于横向 流线的合理分布 流线与工件最大拉应力方向一致,与切应力、冲击方向垂直; 沿工件外轮廓连续分布 三、金属的锻造性能 金属锻造性能一一塑性、变形抗力 塑性越好,变形抗力越小,金属的锻造性能越好。 影响因素 金属的本质—化学成分、金属的组织状态 变形条件—变形温度、变形速度、应力状态、表面质量
快脆断。 1、冷变形强化（加工硬化） 冷变形强化——金属材料在冷塑性变形时，其强度、硬度升高，而塑性、韧 性下降的现象（变形量增加，强化效果更明显）。 产生原因：滑移面上产生了微小碎晶，晶格畸变。（内应力） 加工硬化的应用：提高强度、使变形均匀、提高安全性。 2、回复和再结晶 回复——保持加工硬化，消除内应力。如冷卷弹簧进行去应力退火。 再结晶——消除加工硬化，提高塑性。 在结晶速度取决于加热温度和变形程度。 在结晶是一个形核、长大过程。 3、冷变形和热变形 冷变形 —— 再结晶温度以下的塑性变形。 热变形 —— 再结晶温度以上的塑性变形。 冷变形——加工硬化 ——冲压、冷弯、冷挤、冷轧——塑性材料 热变形——加工硬化+再结晶 ——锻造、热挤、轧制——变形量大，易氧化 4、锻造比和锻造流线 锻造比——变形程度的大小。 镦粗：y = H0 / H 拔长：y = F0 / F 金属材料→组织紧密晶粒细化→形成锻造流线（各向异性） →流线的纵向性能高于横向 流线的合理分布 流线与工件最大拉应力方向一致，与切应力、冲击方向垂直； 沿工件外轮廓连续分布。 三、金属的锻造性能 金属锻造性能——塑性、变形抗力 塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好。 影响因素： 金属的本质—— 化学成分、金属的组织状态 变形条件 —— 变形温度、变形速度、应力状态、表面质量
第三节自由锻 自由锻一一利用冲击力或压力使加热好的金属在上、下抵铁之间产生变形。 (除部分接触表面外,都是自由表面,变形不受限制。) 自由锻特点 l、工具简单,不需造价昂贵的模具 2、可以锻造各种重量的锻件,对于大型锻件几乎是唯一的锻造方法 3、自由锻所需设备的吨位较小 锻件的尺寸精度低,加工余量大 5、锻件形状简单,生产率低,劳动强度大 自由锻应用 单件和小批量生产。 自由锻设备 分类:手工自由锻一一铁砧、锻造工具(生产小型锻件、效率低) 机器自由锻—一空气锤、蒸气空气锤、水压机 自由锻设备吨位(T)『锻件质量「作用力动力 空气锤 0.05~1 100k 冲击力 电动机 蒸气空气锤0-5 1500kg冲击力 蒸气或压缩空气 04-09MPa(4-9个大气 水压机500-150001~300T静压力 高压水 20MPa(200个大气压) 水压机变形量大,锻造深度大,内部质量好,没有振动、噪音小。 二、自由锻的工序 基本工序:镦粗、拔长、冲孔、弯曲、错移、扭转 辅助工序:倒棱、压肩等 精整工序:修整鼓形、平整端面、校直弯曲
第三节 自由锻 自由锻——利用冲击力或压力使加热好的金属在上、下抵铁之间产生变形。 （除部分接触表面外，都是自由表面，变形不受限制。） 自由锻特点： 1、工具简单，不需造价昂贵的模具 2、可以锻造各种重量的锻件，对于大型锻件几乎是唯一的锻造方法 3、自由锻所需设备的吨位较小 4、锻件的尺寸精度低，加工余量大 5、锻件形状简单，生产率低，劳动强度大 自由锻应用 —— 单件和小批量生产。 一、自由锻设备 分类：手工自由锻——铁砧、锻造工具（生产小型锻件、效率低） 机器自由锻——空气锤、蒸气-空气锤、水压机 自由锻设备 吨位（T） 锻件质量 作用力 动力 空气锤 0.05~1 100 kg 冲击力 电动机 蒸气-空气锤 0.5~5 1500 kg 冲击力 蒸气或压缩空气 0.4~0.9MPa(4~9 个大气 压) 水压机 500~15000 1~300T 静压力 高压水 20MPa(200 个大气压) 水压机变形量大，锻造深度大，内部质量好，没有振动、噪音小。 二、自由锻的工序 基本工序：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、错移、扭转； 辅助工序：倒棱、压肩等； 精整工序：修整鼓形、平整端面、校直弯曲
三、自由锻工艺规程的制订 1、绘制锻件图 锻件图=零件图+加工余量、锻件公差和余块 2、坯料的质量及尺寸计算 坯料的质量:G坯料≡G锻件+G烧损+G切头+G芯子 (轴类零件一—G切头;盘盖类零件——G芯子) 坯料的尺寸—一锻件的锻造比(轧材:y>1.3钢锭:y=2.5~5) 采用的变形方式(镦粗(防弯):H/D<2.5) 3、确定变形工工步 齿轮坯自由锻工艺过程 下料→镦粗→垫环局部镦粗→冲孔→冲子扩孔→修整 中最 b.半轴自由锻工艺过程 锻出头部→拔长→拔长及修整台阶→拔长并留出台阶 →锻出凹挡及拔长端部并修整 ∈楊田 4、制订工艺规程举例(p83) 四、自由锻零件的结构工艺性 1、尽量避免锥面或斜面 2、避免圆柱与圆柱面相交 避免椭圆形、工字型或其它非规则形状截面及非规则外形 避免肋板和凸台
三、自由锻工艺规程的制订 1、绘制锻件图 锻件图 = 零件图 + 加工余量、锻件公差和余块 2、坯料的质量及尺寸计算 坯料的质量：G 坯料 = G 锻件 + G 烧损+ G 切头 + G 芯子 （轴类零件——G 切头； 盘盖类零件——G 芯子） 坯料的尺寸——锻件的锻造比（轧材: y > 1.3 钢锭: y = 2.5~5） ——采用的变形方式（镦粗(防弯):H/D<2.5） 3、确定变形工工步 a.齿轮坯自由锻工艺过程： 下料→镦粗→垫环局部镦粗→冲孔→冲子扩孔→修整 b.半轴自由锻工艺过程 锻出头部→拔长→拔长及修整台阶→拔长并留出台阶 →锻出凹挡及拔长端部并修整 4、制订工艺规程举例 (p83) 四、自由锻零件的结构工艺性 1、尽量避免锥面或斜面 2、避免圆柱与圆柱面相交 3、避免椭圆形、工字型或其它非规则形状截面及非规则外形 4、避免肋板和凸台