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第十一章锻压
机械制造基础第十一章第十一章锻压教 学 要 求 主 要 内 容 本 章 重 点 本 章 小 结 习 题机械制造基础第十一章教学要求?? ?通过教学，学生应了解金属锻压的特点、 分类及应用； 理解金属塑性变形的基本原理； 初步掌握自由锻造、模锻、板料冲压的特 点、基本工序及应用； 了解其它先进锻压方法的原理特点及其应 用。机械制造基础第十一章主要内容?第一节 ?第二节 ?第三节 ?第四节 ?第五节 ?第六节 ?第七节 概 述 金属的塑性变形 锻造工艺过程 自由锻造 模 锻 板料冲压 其它锻压方法简介机械制造基础第十一章本章重点? ?金属塑性变形的基本原理； 自由锻造、模锻、板料冲压的特点、基本 工序及应用。机械制造基础 第一节 概 述第十一章锻压是对坯料施加外力，使其产生塑性变形、改变尺寸形 状及改善性能，用以制造机械零件或毛坯的成形加工方法。 锻压加工的基本方式有： (1) 锻造 在加压设备及工 (模) 具的作用下，使坯料、铸锭产生局 部或全部的塑性变形，以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻 件的加工方法，锻造包括自由锻造和模型锻造。 (2) 板料冲压 利用冲裁力或静压力，使金属板料在冲模之间受压产生分 离或 成形而获得所需产品的加工方法。机械制造基础第十一章(3) 轧制 利用轧制力 (摩擦力) ，使金属在回转轧辊的间隙中受压变 形而获得所需产品的加工方法。轧制生产所用原材料主要是钢 锭，轧制产品有型钢、钢板、无缝钢管等。 (4) 挤压 利用强大的压力，使金属坯料从挤压模的模孔内挤出并获 得所需产品的加工方法。挤压的产品有各种形状复杂的型材， 机械行业还用于轴承的内、外圈加工，其效果好，经济效益大 大提高。 (5) 拉拔利用拉力 使金属坯料从拉模孔拉出，并获得所需产品的加工方法。 拉拔产品有线材、薄壁管和各种特殊几何形状的型材。机械制造基础锻压加工的主要特点为：第十一章(1) 能消除金属内部缺陷，改善金属组织，提高力学性能。金 属经压力加工后，可以将铸锭中气孔、缩孔、粗晶等缺陷压合和 细化，从而提高金属组织致密度；还可以控制金属热加工流线， 提高零件的冲击韧度。 (2) 具有较高的生产效率。以生产内六角螺钉为例，用模锻 成形比切削成形效率提高50倍，若采用多工位冷镦工艺，比切 削成形生产率提高400倍以上。 (3) 可以节省金属材料和切削加工工时，提高材料利用率 济效益。 (4) 锻压加工的适应性很强。锻压能加工各种形状和各种质 量的毛坯及零件，其锻压件的质量可小到几克、大到几百吨， 可单件小批生产，也可以成批生产。机械制造基础第二节 金属的塑性变形第十一章一、塑性变形的实质 金属在外力作用下将产生变形，其变形的过程是随着外力 的增加，金属由弹性变形阶段进入弹―塑性变形阶段。其中在 弹性变形阶段，金属变形是可逆的，不能用于成形加工，而弹 ―塑性变形阶段的塑性变形部分才能用于成形加工。 (一) 单晶体的塑性变形 1．滑移 滑移是指单晶体在切应力的作用下，晶体的一部分沿着一 定的晶面和晶向 (称滑移面和滑移方向) 相对另一部分产生滑动 的现象。 滑移的特点： (1) 晶体未受到外力作用时晶格内原子处于平衡状态，如 图11-1a所示。机械制造基础第十一章(2) 当晶体受到的切应力较小时，晶格将畸变产生弹性剪切变 形，如图11-1b所示。(3) 当切应力继续增大到某一临界值时，晶体的上半部沿晶面 I―I产生滑移，此时为弹―塑性变形，如图11-1c所示。 (4) 晶体发生滑移后，若消除应力，晶体不能全部恢复到原始 状态，而使晶体在左右方向增加一个原子间距，这就产生了塑性变 形，如图11-1d所示。机械制造基础第十一章2．孪生 (孪晶) 晶体变形的另一种形式是孪生。其特点是晶体受切应力的作用 达到一定数值时，晶体的一部分相对另一部分发生剪切变形。晶体 在孪生变形时，未变形部分和变形部分的交界面称为孪生面。变形 后晶体在孪生面两侧形成镜面分布，如图11-2所示。机械制造基础(二) 多晶体的塑性变形第十一章多晶体的塑性变形一般可分为晶内变形和晶间变形 两种形式。晶粒本身的塑性变形称晶内变形。晶粒与晶 粒之间相对产生滑动或转动称为晶间变形。 晶内变形方式和单晶体的塑性变形方式一样，也是滑 移和孪生。但由于多晶体的晶粒各个位向不同，因此在外 力的作用下，各个晶粒产生滑移变形的难易程度有很大差 别。 有些晶粒处于有利于滑移变形的条件，有些则不利，这 主要取决于晶粒内晶格排列的位向，晶格位向在与外力作 用方向成45°的滑移平面首先产生滑移，因为此时剪切应 力最大，最先达到发生塑性变形所需要的临界值，一般滑 移运动到晶界止。机械制造基础图11-3为多晶体各晶粒间的转动示意 图。图中品粒A 首先滑移，然后晶粒B， 最后晶粒C。 多晶体中由于晶粒的晶格排列的位向不 同，受外力的作用时，变形首先从晶格位向 有利于滑移的晶粒内开始，随着应力的增加 ，再发展到晶格位向不利于滑移的晶粒。当 滑移发展到晶界处，由于晶界处的组成结构 所致，必然受到阻碍，因此多晶体的塑性变 形抗力要比同种金属的单晶体高得多。 晶界处原子排列越紊乱，受到的阻力就 越大，晶粒越细，晶界就越多，变形抗力就越大，金属的 强度就越高。在生产中常采用热处理或压力加工的方法细 化晶粒，提高金属的性能。第十一章机械制造基础二、金属的冷变形强化、回复和再结晶(一) 金属的加工硬化（冷变形强化） 金属在低温下进行塑性变形时， 随着变形程度的增加，金属的硬度和 强度升高，而塑性、韧性下降，这种 现象称为金属的冷变形强化或加工硬 化。 冷变形强化是强化金属的重要途 径之一，尤其是对一些不能用热处理 强化的金属材料显得特别重要，如低 碳钢、纯铜、防锈铝、镍铬不锈钢等， 可通过冷轧、冷挤、冷拔、冷冲压等方 法来提高金属强度、硬度。第十一章机械制造基础(二) 回复与再结晶第十一章1．回复 当加热温度较低时，原子活动能力不大，只做短距离扩散，使 晶格扭曲减轻，残余应力显著下降，但组织和力学性能无明显变化。 这一过程称回复。 在生产中利用回复处理来保持金属有较高强度和硬度的同时， 还适当提高其韧性，降低内应力。如冷拔钢丝卷制成弹簧后，进行 一次250～300 ℃的低温退火。 2．再结晶 随着加热温度的升高，金属原子获得更多能量，原子扩散能力 加大，则开始以某些碎晶或杂质为核心，形核并长大成新的细小、 均匀的等轴晶粒。这个过程称再结晶。机械制造基础金属经过再结晶后，不但晶粒得到了细 化，且消除了金属由于塑性变形而产生的冷 变形强化现象，使金属的强度、硬度下降， 塑性、韧性升高，金属的性能基本亡恢复到 塑性变形前的状态，如图1l-5所示。金属再结晶后，若继续加热．将发生晶 粒长大的现象，这是应该防止和避免的。 金属在再结晶温度以下进行的塑性变形 称冷变形，如冷轧、冷挤、冷冲压等。金属 在冷变形的过程中，不发生再结晶，只有冷 变形强化的现象，所以冷变形后金属得到强 化，并且获得的毛坯和零件尺寸精度、表面 质量都很好。但冷变形的变形程度不宜过大 ，以免金属产生破裂。第十一章机械制造基础第十一章金属在再结晶温度以上进行塑性变形称热变形，如热轧、热挤、 锻造等。金属在热变形的过程中，既产生冷变形强化，又有再结晶 发生，不过冷变形强化现象会随时被再结晶消除，所以热变形后获 得的毛坯和零件的力学性能 (特别是塑性和冲击韧度) 很好。三、热加工流线和锻造比(一) 热加工流线 (锻造流线)1．形成 在热变形过程中，分布在金属铸锭晶界上的夹杂物难以发生再 结晶，因此沿着金属变形方向被拉长或压扁，呈带状和链状被保留 下来，这样就形成热加工流线(亦称纤维组织)。 热加工流线的存在，使金属的力学性能出现了方向性，即纵向 (平行流线方向) 的强度、塑性显著高于横向 (垂直流线方向) 。 变形程度越大，热加工流线越明显，性能上的差别就越大 。机械制造基础第十一章2．合理分布 在制造和设计受冲击载荷的零件时，要充分考虑锻造流线的分布 对金属性能的影响。 合理的热加工流线方向的分布是：零件工作时最大正应力与流线 方向平行，最大切应力与流线方向垂直；热加工流线沿着零件轮廓分 布不被切除则更为合理。图11-6所示为三种锻压件锻 造流线分布。从图中可以看出， 用模锻成形曲轴(图11-6a)，用弯 曲成形吊钩(图11-6b)，用局部镦 粗成形螺钉(图11-6c)，其热加工 流线是沿零件轮廓分布的，适应 零件受力情况，因此以上三种零 件热加工流线分布是合理的。机械制造基础第十一章(二) 锻造比 锻造比是表示金属变形程度大小的―个参数。具体计算如 下： y拔长 = S0／S y镦粗 = H0／H 式中 S0、S ―― 拔长前、后金属坯料的横截面积； H0、H ―― 镦粗前、后金属坯料的高度； 锻造比越大，热变形程度也越大，热加工流线也越明显， 其金属组织、性能改善越明显。但锻造比过大，金属的力学性能增加不明显，还会增加 金属的各向异性，锻造比过小时性能又达不到要求。因此， 碳素结构钢取y = 2～3，合金结构钢取y = 3～4．对某些高 合金钢为了击碎粗大碳化物，并使其细化和分散，应采取较 大的锻造比，如高速钢取y = 5～12，不锈钢取y = 4～6。机械制造基础第十一章四、金属的可锻性 金属的可锻性取决于金属的性质和外界加工条件。(―) 金属性质1．化学成分 金属的化学成分不同，其可锻性也不同。如纯金属的可锻性比 合金的好，而钢的可锻性随着钢中含碳量的增加，塑性下降，变形 抗力增大，可锻性变差。钢中的合金元素越高，其可锻性越差。 2．组织状态 金属的组织状态不同，其可锻性也不同。单一固溶体比金属化 合物的塑性高，变形抗力小，可锻性好；同样单一固溶体组织，晶 格类型不同可锻性也不同，奥氏体比铁素体的可锻性好；奥氏体、 铁素体的可锻性远远高于渗碳体，因此渗碳体不宜锻压加工；粗晶 结构比细晶结构的可锻性差。机械制造基础(二) 外界加工条件第十一章1．变形温度 金属加热温度的升高，原子间结合力削弱，动能增高，有 利于金属滑移变形，金属的可锻性得到改善。2．变形速度 变形速度是指金属在单位时间内的变 形量。变形速度对金属的塑性及变形抗 力的影响如图11-7 所示。在临界变形 速度 C之前，随着变形速度的增加，金 属的塑性下降，变形抗力增加。在临界 变形速度 C之后，消耗于金属塑性变形 的能量转化为热能，即热效应。由于热 效应的作用，使金属温度升高，塑性上 升，变形抗力减小，金属易锻压加工。1一变形抗力曲线 2一塑性变化曲线机械制造基础第十一章3．应力状态 挤压时金属三个方向承受压应力，如图11-89a所示。在压应力 的作用下，金属呈现出很高的塑性。拉拔时金属呈两向压应力和一 向拉应力状态，如图11-8b所示。拉应力易使金属内部的缺陷处产 生应力集中，增加金属破裂倾向，表现出金属的塑性下降。 三向应力状态中的压应力数越多，金属的塑性越好；拉应力数 目越多，其塑性越差。因 此，合理选用金属材料和 创造有利的变形条件，是 提高金属塑性，降低变形 抗力，提高其可锻性的最 基本条件，这样才能以较 小的能量消耗获得高质量 的锻压件。机械制造基础第十一章第三节 锻造工艺过程一、加热 (一) 锻造温度范围的确定 锻造温度范围是指锻件由开始锻 造温度 (称始锻温度) 到停止锻造温 度 (称终锻温度) 的间隔。 碳钢始锻温度和终锻温度的确定 主要依据铁碳合金状态图，如图119所示。 (1) 始锻温度的确定。在不出现过 热、过烧等加热缺陷的前提下，应 尽量提高始锻温度，使金属具有良 好可锻性。始锻温度一般控制在固 相线以下150～250℃。机械制造基础第十一章(2) 终锻温度的确定。 终锻温度过高，停止锻造后金属的晶粒 还会继续长大，锻件的力学性能也随之下降；终锻温度过低，金属 再结晶进行得不充分，加工硬化现象严重，内应力增大，甚至导致 锻件产生裂纹。 亚共析钢的终锻温度一般控制在GS线以下两相区 (A + F ) ；而 过共析钢终锻温度控制在PSK线以上50～70℃，以便通过反复锻打 击碎网状二次渗碳体。(二)金属在加热时易产生的缺陷1．氧化、脱碳 钢加热到一定温度后，表层的铁和炉气中的氧化性气体(02、 C02、H20、SO2、)发生化学反应，使钢料表层形成氧化皮(铁的氧化 物FeO、Fe304、Fe203)，这种现象称为氧化。大锻件表层脱落下来的 氧化铁皮厚度可达7～8mm，钢在加热过程中因生成氧化皮而造成 的损失，称为烧损。机械制造基础第十一章每次加热时的烧损量可达金属质量的1％～3％。氧化铁皮 的硬度很高，可能被压入金属表层，影响锻件质量和模具的寿 命。因此，要尽量缩短加热时间或在还原性炉气中加热。 钢加热到高温时，表层中的碳被炉气中的O2、C02等氧 化或与氢产生化学作用，生成CO或甲烷而被烧掉。这种因钢 在加热时表层碳量降低的现象称为脱碳。 脱碳的钢，使工件表面变软，强度和耐磨性降低。钢中碳 的质量分数越高，加热时越易脱碳。 减少脱碳的方法是： ?（1）采取快速加热； ?（2）缩短高温阶段的加热时间，对加热好的坯料尽快出炉 锻造； ?（3）加热前在坯料表面涂上保护涂层。机械制造基础2．过热、过烧第十一章过热是指金属加热温度过高，加热时间过长而引起晶粒粗 大的现象。过热使钢坯的可锻性和力学性能下降，必须通过退 火处理来细化晶粒以消除过热组织，不能进行退火处理的钢坯 可通过反复锻打来改善晶粒度。 当钢加热到接近熔点温度并停留过长时，炉内氧化性气体 将渗入粗大的奥氏体晶界，使晶界氧化或局部熔化的现象称为 过烧。过烧破坏了晶粒间的结合，极易脆裂，使钢不能锻造。 过烧的钢无法补救，只有报废。二、锻造成形金属加热后，就可锻造成形，根据锻造时所用的设备、工 模具及成形方式的不同，可将锻造成形分为自由锻成形、模锻 成形和胎模锻成形等。机械制造基础三、冷却、检验与热处理第十一章锻件冷却的方式为： 空冷、炉冷、坑冷。 冷却方式要根据材料的化学成分、锻件形状特点和截面尺寸等因素确 定，锻件的形状越复杂、尺寸越大，冷却速度应越慢。 ?1、低、中碳钢和低合金结构钢的小型锻件均采用空冷； ?2、高碳高合金钢 (Crl2等) 应采用随炉冷却的方式； ? 3、合金结构钢 (40Cr、35SiMn) 在坑中、箱中用砂子、石棉灰 灰覆盖冷却。炉锻后的零件或毛坯要按图样技术要求进行检验。经检验合格的锻件， 最后进行热处理。 ?1、结构钢锻件采用退火或正火处理； ?2、工具钢锻件采用正火加球化退火处理； ?3、对于不再进行最终热处理的中碳钢或合金结构钢锻件可进行调质处理。机械制造基础第四节 自由锻造一、自由锻造的特点及设备第十一章(1) 改善组织结构，提高力学性能。通过煅打，金属内部粗晶 结构被打碎；气孔、缩孔、裂纹等缺陷被压合，提高了致密性，金 属的纤维流线在锻件截面上合理分布，提高了金属的力学性能。 (2) 成本低，经济性合理。锻压设备、工具通用性好， 生产准备周期短，便于更换产品。 (3) 工艺灵活，适用性强。锻件质量可以从1kg～300t， 是锻造大型锻件的唯一方法。 (4) 锻件尺寸精度低。锻件的形状、尺寸精度取决于技术 工人的水平。自由锻主要用于单件小批、形状不太复杂、尺 寸精度要求不高的锻件及一些大型锻件的生产。机械制造基础第十一章2．自由锻设备自由锻设备分两类：一类是产生冲击力的设备，如空气锤和蒸汽一 空气锤；另一类是产生静压力的设备，如水压机等。 (1) 空气锤。空气锤的结构简单，操作灵活，维修方便。由于受压缩 缸和工作缸大小的限制，空气锤吨位较小，锤击能力也小。空气锤吨位一 般在40kg～1000kg，常用吨位范围为65kg～750kg。锻锤吨位是指落下 部分(锤头、锤杆、活塞和上抵铁等)的质量。自由锻锤吨位的选择主要根 据锻件材料、形状和尺寸的大小。(2) 水压机。水压机是在静压力下使坯料产生塑性变形，工作平稳， 噪声小，工作条件好；能产生数万kN压力，锻透深度大；变形速度慢， 有利于获得金属再结晶组织，改善了锻件的内部组织。 水压机的缺点是设备庞大，结构复杂，价格昂贵。机械制造基础第十一章二、自由锻造的基本工序 自由锻造工序分三类，即辅助工序、基本工序和精整工序。 自由锻工序简图见下表。工序说 明 辅助工序是为 基本工序操作 方便而进行的 预先变形，如 压钳口、压钢 锭棱边、压肩 等 基本工序是改 变坯料形状、 尺寸以获得所 需锻件的工艺 过程。如镦粗、 拔长、冲孔、 弯曲、扭转、 错移等示 意图辅 助 工 序基 本 工 序机械制造基础基本工序是 改变坯料形 状、尺寸以 获得所需锻 件的：工艺 过程。如镦 粗、拔长、 冲孔、弯曲、 扭转、错移 等第十一章基 本 工 序修 整 工 序修整工序是用 来修整锻件表 面缺陷，使其 符合图样要求。 如校正、平整、 滚圆等机械制造基础三、自由锻造工艺规程1．绘制锻件图第十一章锻件图是在零件图的基础上，考虑自由锻造工艺特点而绘制成的，它是 锻造生产和检验的依据。(1) 余量。自由锻件尺寸精 度和表面质量较差，零件的 加工表面应根据其尺寸精度 的要求留有相应的加工余量， 如图11-10a所示。 (2) 余块。为简化锻件形状， 在其难以锻造的部分增加一部 分金属，增加的这部分金属称 余块，如图11-10a所示。机械制造基础第十一章(3) 锻件公差。锻件最大尺寸与基本尺寸之差称上偏差；锻 件最小尺寸与基本尺寸之差称下偏差；上下偏差之代数差称锻 件差，通常为加工余量的1／4～1／3。 在确定好余量、余块、公差之后，便可以绘制锻件图。图 11-10b为台阶轴锻件图，锻件外部形状用粗实线表示，零件的 轮廓形状用双点划线表示，在尺寸线上面标出锻件基本尺寸与 公差，零件尺寸加上括号标在尺寸线下面。 教材中表11-4列出了台阶轴类的加工余量和锻造公差。 2．坯料质量和尺寸计算 坯料质量和尺寸可按教材所列公式或相关手册中的公式进 行计算。机械制造基础3．确定锻造工序第十一章根据自由锻工艺特点及锻件的结构特征，确定采用一个或多个工序的 最佳组合。 各类自由锻件采用的锻造工序见下表。 类 别 图 例 锻 造 用 工 序I实心圆截面光 轴及阶梯轴拔长，压肩，打圆Ⅱ实心方截面光 杆及阶梯杆拔长，压肩，整修，冲孔机械制造基础单拐及多 Ⅲ 拐曲轴第十一章拔长，分段，错移，打 圆，扭转Ⅳ 空心光环 及 阶梯 环镦粗，冲孔，在心轴上 扩孔，定径V 空心筒镦粗，冲孔，在心轴上 拔长，打圆拔长，弯曲 Ⅵ 弯曲件机械制造基础第十一章4．选用锻造设备及吨位 选用锻造设备及吨位的依据是锻件的尺寸 和质量， 同时还要考 虑现有的设备条件，具体可参照教材中表 11-7 选用。5．确定锻造温度范围 可参照教材中表11-2确定锻造温度范围。6．填写工艺卡片 工艺卡片是指导生产和技术检验的重要文件。表11-8 为自由锻典型工艺实例。机械制造基础表11-8 锻 件 名 称 台阶轴的自由锻工艺卡 台 阶 轴第十一章锻件材料坯料质量 坯料尺寸4540kg ф 150mm×295mm锻造设备序 号0．75t自由锻锤操 作 说 明 工 艺 简 图1拔长并压肩2拔长一端并切头机械制造基础第十一章3调头，压肩4拔长并压肩5拔长端部，截总长6修整各外圆并校直机械制造基础四、自由锻造锻件的结构工艺性第十一章自由锻造锻件结构设计的原则是：除满足使用性能要求外，还要考虑 自由锻造的设备、工具及工艺特点，尽量使锻件外形简单，易于锻造 自由锻造锻件结构工艺性见下表。图工 艺 要 求 避免锥面和 斜面例 工 艺 性 好工 艺 性 差避免圆柱面 与圆柱面相 交机械制造基础避免非规则 截面与非规 则外形第十一章避免肋板和 凸台等结构截面有急剧变 化或形状复杂 的零件，可分 段锻造，再用 焊接或机械连 接，组成整体机械制造基础第五节 模 锻一、概述第十一章利用模具使毛坯变形而获得锻件的锻造方法称为模锻。 因金属坯料是在模膛内产生变形的，因此获得的锻件与模膛 的形状相同。 (一) 模锻的特点 (1) 生产效率高，―般比自由锻高数倍。 (2) 锻件尺寸精度高，加工余量小，从而节约金属材料和 切削加工的工时。 (3) 能锻造形状复杂的锻件。 (4) 热加工流线较合理，大大提高了零件的力学性能和使 用寿命。 (5) 操作过程简单，易于实现机械化，工人劳动强度低。机械制造基础第十一章模锻只适用于中、小型锻件的大批量生产。 (二) 常用模锻方法 1．锤上模锻 锤上模锻是在模锻锤上进行的模锻。锤上模锻可进行镦 粗、拔长、滚挤、 弯曲、成形、预锻 和终锻等各变形工 步的操作，锤击力 量大小可在操作时 进行调整控制，以 完成各种形状模锻 件的生产，如 图11-11所示。机械制造基础锤上模锻使用的设备主要是蒸汽一空气模锻 锤，如图11-12所示。 蒸汽一空气模锻锤的左右立柱上安装有较高 精度的导轨1，锤头与导轨之间的间隙比自由锻 锤小，且机架2直接与砧座3相连接，使锤头运动 精确，保证上、下模对准，工作时比自由锻锤的 刚度大，精度高，用于大批量生产各种中、小型 模锻件。 模锻锤常用0.5～0.9MPa的蒸汽和压缩空气 驱动。锤头的打击速度为6～9m／s，打击能量 的大小由蒸汽压力和改变锤头的提升高度或进气 量的多少进行控制。 蒸汽一空气模锻锤的吨位为1～16t，模锻件 质量为0.5kg～150kg，各种不同吨位的模锻锤所 能锻制的模锻件见教材表11-10。第十一章机械制造基础锻模结构与模膛种类：(1) 锻模结构。锻模由两部分组成，如图 11-13所示。上模固定在锤头上，下模固定在底 座上，上下模合拢后，内部形成模膛，构成锻件 形状。 (2) 模膛的种类。模膛可分为单模膛和多模 膛。 单模膛形状与锻件基本相同，因锻件的冷却 收缩，模膛尺寸应比锻件尺寸大一个金属收缩量 ，钢件收缩量可取1.5％。 在模膛的四周设有飞边槽。飞边槽的作用有 三个：①容纳多余的金属；② 有利于金属充满 模膛；③缓和上、下模间的冲击， 延长模具的寿命。 单模膛用于形状比较简单的锻件。第十一章机械制造基础对于形状复杂的锻件；为提高生 产率，在一副锻模上设置几个模腔， 这类模膛称为多模膛，图11-14所示 为弯曲连杆在多模膛内的模锻过程。 多模膛用于截面相差大或轴线弯曲的 轴(杆)类锻件及形状不对称的锻件。 多模膛由拔长模膛、滚压模膛、弯曲 模膛、预锻模膛、终锻模膛等组成。 2．压力机上模锻 （1）摩擦压力机模锻。摩擦压力 机是利用摩擦传动的，故称摩擦压力 机。 其吨位是以滑块到达最下位置时所 产生的压力来表示的，一般不超过 10000KN（350t～1000t）。第十一章机械制造基础它的特点是：第十一章①工艺适应性强，可满足不同变形要求的锻件， 如镦粗、成形、弯曲、预锻、终锻、切边、校正等； ②滑块速度低（0.5m/s），锻击频率低（3～42 次/min），易于锻造低塑性材料，有利于金属再结晶 的充分进行，但生产效率低，适用于单模膛模锻； ③摩擦压力机结构简单，造价低，维护方便，劳 动条件好，是中小型工厂普遍采用的锻造设备。 摩擦压力机模锻适用于小型锻件的批量生产，尤其 是常用来锻造带头的杆类小锻件，如铆钉、螺钉等。 （2）曲柄压力机模锻。曲柄压力机又称热模锻压 力机，其吨位的大小也是以滑块接近最下位置时所产 生的压力来表示，一般不超过120000KN（200t～ 12000t）。机械制造基础第十一章它的特点是：①金属坯料是在静压力下变形的，无振 动，噪声小，劳动条件好；②锻造时滑块行程固定不变， 锻件一次成形，易实现机械化和自动化，生产效率高；③ 压力机上有推杆装置能把锻件推出模镗，因此减小了模膛 斜度；④设备的刚度大，导轨与滑块间隙小，装配精度高 ，保证上下模面精确对准，故锻件精度高；⑤由于滑块行 程固定不变，因此不能进行拔长、滚挤等工序操作。 曲柄压力机的设备费用高，结构较复杂，仅适用大批 生产的模锻件。 (3) 平锻机模锻。平锻机属于曲柄压力机类设备，与 普通曲柄压力机的主要区别在于，平锻机具有两个滑块 ( 主滑块和夹紧滑块) ，彼此是在同一水平面沿相互垂直方 向作往复运动进行锻造的，故取名平锻机或卧式锻造机。机械制造基础第十一章平锻机的吨位以凸模最大压力来表示，一般不超过31500kN (50t～3150t) 。 平锻机模锻的特点是： ①平锻机具有两个分型面，可锻出其它设备难以完成的两个 方向上带有凹孔或凹槽的锻件； ②可锻出长杆类锻件和进行深冲孔及深穿孔，也可用长棒进 行连续锻造多个锻件； ③生产效率高，锻件尺寸精确，表面光洁，节约金属(模锻斜 度小或没有斜度)； ④平锻机可完成切边、剪料、弯曲、热精压等联合工序不需 另外配压力机。 平锻机造价高，锻前需清除氧化皮，对非回转体及中心不对 称的锻件制造困难，平锻机模锻适用于大批量生产带头部的杆类 和有孔的锻件以及在其它设备上难以锻出的锻件，如汽车半轴、 倒车齿轮等。机械制造基础3．胎模锻第十一章胎模锻是在自由锻设备上使用简单的不固定模具 (胎模) 生产锻件的工艺 方法。 按照胎模结构形式，常用胎膜可分为以下几种： 1) 摔模。适用于锻造回转体轴类锻件，如图11-15a所示。 2) 扣模。适用于生产非回转体的扣形件和制坯，如图11-15b所示。机械制造基础第十一章3) 套筒模。适用于生产回转体盘类锻件，如齿轮、法兰盘等 ，如图11-15c、d所示。 4) 合模。适用于生产形状复杂的非回转体锻件，如连杆及叉 类件，如图11-15e所示。 胎模锻与自由锻相比可获得形状较为复杂、尺寸较为精确的 锻件，可节约金属，提高生产效率。 与其它模锻相比，胎模锻具有模具简单、便于制造、不需要 昂贵的模锻设备等优点。 胎膜锻生产效率低，锻件质量也不如其它的模锻，工人劳动 强度大，锻模的寿命低，因此这种模锻方法适用于中、小批量生 产，它在没有模锻设备的工厂中应用较为普遍。机械制造基础二、模锻工艺规程第十一章(一) 绘制模锻件图 1．确定分模面 分模面是上、下模在锻件上的分界面，分模面的选择对锻件 质量、模具加工、工步安排和金属材料的消耗都有很大影响。 确定分模面遵循的原则： (1) 要保证模锻件能从模膛中 顺利取出。一般情况下，分模面 应选在锻件最大尺寸的截面上。 图11-16所示零件中a-a面不符合 这一原则。 (2) 在模锻过程中不易发生错 模现象。图11-16中c-c面不符和 这一原则。机械制造基础第十一章(3) 分模面应选在使模膛深度最浅的位置上，以利于金属 充满模膛。图11-16中b-b面不符和这一原则。 (4) 分模面最好是平直面，上、下模膛一致，以利于锻模 加工。 按上述原则分析可知，图11-16所示零件中，以小d面作为 分模面最为合理。 2．确定加工余量与锻造公差 一般余量为1～4mm，公差为±0.3 ～3mm。具体数值可查有关手册。 3．确定模锻斜度 为便于金属充满模 膛及从模膛中取出锻件，锻件上与分模 面垂直的表面均应增设一定斜度，此斜 度称为模锻斜度，如图11-17所示。α表 示外斜度，β表示内斜度。机械制造基础第十一章模锻斜度大小与模膛尺寸有关，模膛深度与宽度比值(h／b) 增大时，模锻斜度应取较大值。通常外斜度α一般取7°，特殊 情况下可取5°或10°，内斜度卢比外斜度大，一般取10°，特 殊情况 可用7°、12°或15°。4．确定圆角半径 锻件上的凸角半径为外圆角半径 γ =1.5～12mm，凹角半径为内圆角半 径R，如图11-18所示。外圆角半径(r1 、r2)的作用是避免锻模在热处理时和 模锻过程中因产生应力集中造成开裂 ，内圆角半径 (Rl、R2)为外圆角半径 的2～3倍，内圆角的作用是使金属易 于流动充满模膛，避免产生折叠，防 止模膛压塌变形。机械制造基础第十一章圆角半径的确定：外圆角半径r = 加工余量+零件上相应 处的圆 角半径；内圆角半径R = (2～3)r。 制造模具时，为便于选用标准工具，圆角半径应选1、 1.5、3、4、5、6、8、10、12、15、20、30等标准数值。 5．冲孔连皮 锤上模锻不能直接锻出通孔，孔内必须留有一定厚度的金 属层，称为冲孔连皮，锻后在压 力机上冲除，如图11-19所示。 冲孔连皮不能太薄以免损坏 锻模。 连皮厚度与孔径有关，当孔 径d = 30～80mm时，冲孔连皮厚 度δ 在4～8mm；孔径d为30mm以下 时，一般不锻出孔。机械制造基础第十一章各参数确定后，便可绘制模锻件图，其绘图的方法与自由 锻件图相同。图11-20所示为齿轮坯模锻件 图，图中双点划线为零件轮廓外 形，分模面选在锻件高度方向中 部，零件轮辐部分不加工，故不 留加工余量，内孔中部两直线为 冲孔连皮切掉后的痕迹。(二) 确定模锻工步依据锻件形状的复杂程度确定模锻的工步，然后根据已确 定的工步设计模膛 (见图11-14) 。 长轴类模锻件常选用拔长、滚压、弯曲、预锻和终锻等工步。 盘类模锻件常选用镦粗、终锻等工步。机械制造基础第十一章(四) 选用模锻设备吨位(见表11-10) (五) 修整工序 修整工序包括切边、冲孔、校正、热处理、 清理等。 三、模锻件的结构工艺性 设计模锻件时应使结构符合以下原则： (1) 应具备一个合理的分模面，以便易于从锻 模中取出锻件。 (2) 在锻件上与分模面垂直的非加工表面，应 设模锻斜度。 (3) 应尽量使锻件外形简单、平直、对称，避 免薄壁、高肋等结构。机械制造基础图11-21a所示的零件， 凸缘太薄、太高，两个凸 缘之间又形成较深凹槽；图 11-21b所示的零件扁而薄， 锻造时金属易冷却，不易充 满模膛，对保护设备和锻模 也不利；图11-21c所示的零 件有一个高而薄的凸缘，使 锻模的制造和取出锻件都很 困难。 (4)应避免窄槽、深槽、多 孔、深孔等结构。 (5)应采用锻接组合工艺 来减少余块，以简化模锻工 艺，如图11-22所示。第十一章机械制造基础第六节 板料冲压第十一章板料冲压是利用装在压力机上的模具对金属板料加压，使 其产生分离或变形，从而获得毛坯或零件的一种加工方法。 板料冲压的坯料都是厚度在1～2mm以下的金属板料，而 且冲压时一般不需加热，故又称薄板冲压或冷冲压，简称冷冲 或冲压。 板料冲压的特点： 1) 能压制其它加工工艺难以加工或不能加工的形状复杂的 零件。 2) 冲压件的尺寸精度高，表面粗糙度较小，互换性强，可 直接装配使用。 3) 冲压件的强度高，刚度好，重量轻，材料的利用率高。 4) 板料冲压操作简便，易于实现机械化、自动化，生产效 率高。 板料冲压适用于大批量生产。机械制造基础一、板料冲压的基本工序第十一章按板料的变形方式，可将冲压基本工序分为分离和变形两 大类。 分离工序是使坯料的一部分相对另一部分产生分离；变形 工序是使坯料的一部分相对另部分产生位移而不破坏。 1．冲裁 使坯料沿着封闭的轮廓线产生分离的工序，称为冲裁。 包括冲孔、落料，二者的变形过程和模具结构都是相同 的。不同的是，对于冲孔来讲，板料上冲出的孔是产品，冲 下来的部分是废料，而落料工序冲下来的部分为产品，剩余 板料或周边板料是废料。 冲裁的变形过程如图11-23所示，板料在凸、凹模之间冲 裁分离的变形过程可分为如下三个阶段：机械制造基础(1) 弹性变形阶段 凸模压缩板料，产生局部弹性拉深与 弯曲变形。 (2) 塑性变形阶段 当材料的内应力超过屈服极限时，便 开始塑性变形，并引起加工硬化。在拉应 力的作用下，应力集中的刃口附近出现裂 纹，此时冲裁力最大。 (3) 断裂分离阶段。 随着凸凹模刃口继续压人，上下裂纹 迅速延伸，相遇重合，板料断裂分离。第十一章机械制造基础冲裁时，由于板料各部分变形性质和 外观特征的不同，将冲裁断面分为塌角、 光亮带、剪裂带和毛刺四部分，如图1124所示。光亮带是在变形开始阶段，凹凸模刃 口附近挤压板料表面形成的，断面平整， 尺寸精度比较高； 剪裂带是由于微裂纹继续扩展形成倾 斜的粗糙面； 塌角是变形区的材料由于产生弯曲变 形所致； 毛刺是材料出现断裂时产生的尖刺。第十一章机械制造基础第十一章影响冲裁件质量的主要因素是冲裁间隙。 在合理的冲裁间隙范围内，上、下裂纹能自然会合，光亮 带约占板厚的1／3左右，冲裁件断面质量处于最佳状态。 间隙过大，上下裂纹错开形成双层断裂层，光亮带变小， 断面粗糙，毛刺增大； 间隙过小，上下裂纹边不重合，光亮带较大，毛刺也较大， 断面质量差，同时模具刃口易磨损，使用寿命大大降低。合理的冲裁间隙应为材料厚度的6％～15％。厚板与塑性低 的金属应选上限值，薄板或塑性高的金属应选下限值。 设计冲裁模时应注意：冲孔模―凸模的刃口尺寸等于孔的尺 寸，而凹模尺寸等于孔尺寸加上双边间隙值； 落料模―凹模刃 口尺寸应等于产品尺寸，而凸模尺寸等于凹模尺寸减去双边间 隙值。机械制造基础第十一章应充分利用冲孔余料冲制较小的落料件。 对于冲孔件，可先落料后冲孔，或在连续冲裁模上同时落 料和冲孔；对于落料件，应仔细考虑排样方法，图11-25所示为落料 件的两种排料方式，其中图11-25a、b为有搭边排料方式，其 材料的利用率不高，但落料 件尺寸质量好； 图11-25c、d采用无搭 边的排料方式，虽然材料利 用率很高，但零件尺寸难以 保证，这种排料方式应用于 要求不高的场合。机械制造基础对于高精度冲裁件应该 在专用的修整模上进行修整， 如图11-26所示。修整时，修 整模沿冲裁件的外缘或内孔表 面切去一层薄金属，以去掉塌 角、毛刺、剪裂带等，单边修 整量约为0.05～0.12mm，修整 后表面粗糙度 Ra 值为1.25～ 0.63μ m，尺寸精度为IT6～ IT7。第十一章2．弯曲 弯曲是将板料、型材或管材在弯矩作用下，弯成具有一定的 曲率和角度零件的成形方法。弯曲工序在生产中应用很广泛，如 汽车大梁支架、自行车车把、门搭链等都是用弯曲方法成形的。机械制造基础第十一章(1) 弯曲变形过程。如图11-27所示，当凸模下压时，变形区内 板料外层金属受切向拉应力作用发生伸长变形，内层金属受切向 压应力作用发生缩短变形，而在板料中心部位的金属没有应力― 应变的产生，故称为“中性层”。 当拉应力超过材料的抗拉强度时，将会造成金属弯裂现象。为 防止弯裂，生产上规定出最小弯曲 半径rmin，取rmin≥(0.25～1)δ， 其中δ为金属板料的厚度，若材料 塑性好，则弯曲半径可取较小值。 (2) 弯曲件弹复。弯曲过程中， 当外载荷去除后，塑性变形保留下 来而弹性变形恢复，这种现象称为 弹复。弹复程度通常以弹复角△α表 示。机械制造基础为抵消弹复现象对弯曲件 质量的影响，在设计弯曲模 时应考虑模具的角度比弯曲 件小一个弹复角，一般弹复 角为0～10°，材料的屈服 极限越大，弹复角越大，弯 曲半径越大 弯曲时应尽可能使弯曲线 与坯料流线方向垂直，若弯曲 线与坯料流线方向平行时，坯 料的抗拉强度较低，容易在其 外侧开裂，在这种情况下弯曲 时，必须增大最小弯曲半径来 避免拉裂，如图11-28所示。第十一章机械制造基础3．拉深 拉深是将平板毛坯利用拉深模制 成开口空心零件的成形工艺方法。 用拉深的方法可以制成筒形、阶 梯形、锥形、方盒形以及其它不规则 和复杂的薄壁零件。 (1) 拉深过程。如图11-29所示， 在凸模的作用下，原始板料直径D ， 通过拉深后形成内径为d，高度为H 的空心筒件。０第十一章在拉深过程中，板料各处的受 力情况和变形过程是不一样的，从图 11-30中可以看出：机械制造基础第十一章1) OAB区形成筒底，在整个拉深过程中，这部分金属基本上 不变形，该区存在着径向和切向拉应力。 2) ABDC 区由底部以外的环形部分变形后，形成筒底的侧 壁，该区存在着单向的轴向拉应力。 3) CDFE 区 (法蓝部分) ， 坯料尚未进入凹模的环形区，如 果继续拉深也将转化为侧壁，该 区存在径向拉应力和切向压应力。在拉深过程中，由于应力作用， 坯料厚度的变化规律是：在筒壁上 部厚度最大，在靠近筒底的圆角部 位附近壁厚最小，此处是整个零件 强度最薄弱的地方，当该处的拉应 力超过材料的强度极限时，就会产 生拉裂缺陷。机械制造基础第十一章在拉深过程中，环状区的切向压应力达到一定数值时，就 将失去稳定而产生拱起，称为起皱，如图11-31所示。 (2) 防止筒形拉深件产生拉裂、起皱的措施： 1) 凸凹模边缘都要做成圆角(见图11-29)。 凹模圆角半径γ凹 = 10 δ ，其中δ为板料的厚度，凸模圆角 半径，γ凸 = (0.6～1.0) γ凹。 2) 凹凸模之间应留有合适的间隙Z。 一般Z = (1.1～1.2) δ，如果Z过小 易产生拉裂，Z过大则拉深件起皱，影 响其精度。 3) 正确选用拉深系数。 拉深后直径d 与坯料直径D0的比 值称为拉深系数，用m表示， 即 m=d／D0机械制造基础第十一章拉深系数反映拉深件变形程度，m 越小，表明拉深件直径小， 变形程度大，坯料拉人凹模越困难，越容易拉裂。 一般 m = 0.5～0.8，坯料的塑性好，m可取小值。 如果要求 m 值很小时，则不应一次拉成，可进行多次拉深，但 多次拉深过程中应安排再结晶退火，以便消除多次拉深中的加工硬 化现象及应力，拉深系数m应一次比一次增大。 4) 要进行良好润滑。 为减小拉深件部位的拉应力及减少模具的磨损，拉深时应适当 加以润滑剂，常用的润滑剂有矿物油和掺人石墨粉的矿物油等。 5) 采用压边圈把坯料边缘压紧，可防止起皱。机械制造基础4．成形第十一章成形是利用局部变形使坯料或半成品改变形状的工序，包括压肋、压坑、 胀形等。图11-32a是用橡皮压肋；图b是用橡皮芯子胀形。5．翻边 在带孔的平坯料上，用扩孔的方法获得凸缘的工序，如图 11-33所示。机械制造基础第十一章为避免翻边边缘破裂，翻边前后孔直径之比不能超过容许值 翻边系数K0。 K0=d0／d 式中 d0――翻边前孔径尺寸； d――翻边后孔的内径尺寸。 一般 0.65≤K0≤0.72，同时翻边凸模要有合适的圆角半径，一 般γ凸 = (4～9)δ ， 其中δ 为板厚。上述为板料冲压的基本 工序，在生产中应根据零 件的形状、尺寸及允许的 变形程度合理的选用，并 合理地安排工序，图11-34 为挡油盘环的冲压工艺过 程。机械制造基础二、冷冲模简介第十一章(一) 简单冲模 冲床滑块在一次冲程中，只完成一道冲压工序的冲模称为简单冲 模。图11-35为导柱式简单落料冲裁模的基本结构。凹模8用压板7固定 在下模板12上，下模板用螺栓固定在冲床工作台上，凸模1用压板4固 定在上模板3上，上模 板通过模柄2固定在冲床的滑块上，凸模 可随滑块上下运动，为了保证凸模与凹 模能更好地对准并保持它们之间的间隙， 通常用导柱6和套筒5的结构，以起导向 作用。 操作时，条料在凹模上沿导料板9之间 送进，定位销10控制每次送进的距离，冲 模每次工作后，夹在凸模上的条料在凸模 回程时，由卸料板11将条料卸下，然后条 料继续送进。机械制造基础第十一章(二) 连续冲模 冲床滑块在一次冲程中，模具的不同工位上能完成几道冲压 工序的冲模称为连续冲模。图11-36为连续冲模结构示意图。图中的凸模1及凹模2 为冲孔模，凸模6及凹模 4为落料模，将两种简单 冲模同装在一块模板上 构成生产垫圈的连续模。 工作时，用挡料销5粗定 位，用定料销3进行精定 位，保证带料步距准确， 每次冲程内可得到一个环 形垫圈。机械制造基础(三) 复合模第十一章冲床滑块在一次冲程中，模具的同一工位上完成数道冲压工序的冲模称 为复合模，如图11-37所示。 它有一个凹凸模，凹凸模的外圈是落料凸模1，内孔为拉深凹模3，带料送 进时，靠挡料销2定位，当滑块带着凸模下降时，条料4首先在落料凸模1和落 料凹模6中落料， 然后再由拉深凸 模7将落下的料推 人凹模3中进行拉 深，推出器8和卸 料器5在滑块回程 时将拉深件11推 出模具。机械制造基础三、冲压件的结构工性(一) 冲压件的形状、尺寸 1．对冲裁件的要求 (1) 冲裁件的形状应力求简单 、对称，尽量采用规则形状，并 使排料合理，如图11-38所示。 (2) 落料的外形及冲的孔尽量 采用圆形、矩形等规则形状，应 避免长槽或细长悬臂结构，否则 模具制作困难，寿命低，图11-39 所示的落料件工艺性较差。第十一章机械制造基础(3) 冲孔及其有关尺寸如图11- 40 所示。 设δ为板料厚度，圆孔的直径不 得小于板厚； 方孔的边长不得小于0.9δ； 孔与孔、孔与边的距离不得小于 δ； 工件边缘凸出或凹进的尺寸不得 小于1.5δ。(4) 为了避免应力集中而引起开裂，在冲裁 件的转角处应以圆弧过渡，其最小圆角半径见 教材中表11-12。第十一章机械制造基础2．对弯曲件的要求第十一章(1) 为了防止弯裂，弯曲时要考虑弯曲线垂直于纤维方向，并 且注意弯曲半径r不得小于材料允许的最小弯曲半径rmin。通常 取rmin (0.25～1)。 若弯曲线平行于纤维方向，则弯曲半径 r还应加倍。 (2) 弯曲边高度不能过短，否则不易弯成形，一般弯曲边长H & 2δ，如图11-41所示。若要求H 很短，则需先留出适当余量， 以增大H，待弯曲成形后再 切去多余的材料。 (3) 弯曲带孔件时， 为避免孔的变形，孔 的位置应满足 L&(1.5～2)δ的要求机械制造基础3．对拉深件的要求第十一章(1) 为了便于加工，拉深件形状应简单、对称，拉深件高度不 应过深，凸缘不宜过宽，以减小拉深系数。 (2) 拉深件底部转角和凸缘处转角均应有一定圆角半径，在不 增加整形工序的情况下，最小圆角半径应为r1≥2δ，r2≥2δ， r3≥3δ，如图11-43所示。机械制造基础第十一章(二) 改进结构，简化工艺，节约材料 (1) 采用冲―焊结构。对于形状复杂的冲压件，可先分别冲出 若干个单体件，然后再焊成整体 的冲焊结构，如图11- 44所示。(2) 采用冲口工艺，减少组合件。 图11- 45所示的冲压件，改用冲口 工艺(冲口、弯曲) 制成了整体件。机械制造基础(三) 冲压件厚度 在强度、刚度允许的条件下， 应尽可能采用较薄的材料，以减 少材料消耗，对局部刚度不够的 地方，可采用加强肋，图11-46所 示为薄材料代替厚材料的例子。第十一章(四) 冲压件精度和表面质量 冲压件的其精度要求不应超过冲压工序所能达到的一般精度。 如果要求过高，将会增加精整工序，提高制作的成本。 一般落料的精度不应超过IT9～ITl0；冲孔精度为IT9；弯曲精 度为IT9～ITl0；拉深件高度精度为IT8～ITl0 (整形后可达IT7) ， 拉深直径精度为IT9～ITl0。 冲压件表面质量的要求不应高于原材料表面所具有的质量。机械制造基础第七节 其它锻压方法简介一、精密模锻第十一章精密模锻是在模锻设备上锻制高精度锻件的一种先进工艺。 图11- 47所示是采用精密模锻 锻制的汽车用差速器行星锥齿轮 ，其齿形部分直接锻出，不需再 切削加工，锻后零件精度可达 IT12～IT15，表面粗糙度为 Ra 3.2～1.6?m，生产效率提高 2～3倍。 精密模锻是一种先进的工艺 方法，但对下料、加热方式及模 具制作等要求高。机械制造基础第十一章为保证锻件质量，降低成本，应做到： (1) 精确算料，准确下料，以保证锻件的精度。 (2) 采用无氧化、少氧化的加热方式，以减少氧化皮。 (3) 在模锻前清理氧化皮、脱碳层。 (4) 使模膛尺寸精度高，并有良好的排气措施。 (5) 选用刚度大、精度高、能量大的设备。 (6) 在锻造过程中对锻模进行良好的润滑和冷却。 精密模锻的类型： (1) 高温精密模锻。高温精密锻造又称精锻，它是将毛坯放在 能控制炉内气氛的少氧化加热炉中加热。炉温为1200℃时效果良 好。 (2) 中温精密模锻。中温精密模锻又称温锻，它是将毛坯放在 未产生强烈氧化的温度范围内加热，然后再进行模锻的一种方法 。一般取600～870℃作为温锻的锻造温度范围，效果良好。机械制造基础二、辊轧成形（―）纵轧 纵轧是轧辊轴线与坯料相互垂直的轧制方法。 1．碾环轧制 碾环轧制是用来扩大环形坯料的内 径和外径，以便得到各种环形零件的加 工方法。图11-48为碾环轧制示意图，电 动机带动驱动辊1旋转，利用摩擦力使坯 料3在驱动辊和芯辊2之间受压变形，驱 动辊由液压缸推动上下移动，可改变驱 动辊和芯辊之间的距离，使坯料厚度逐 渐变小，直径增大，导向辊4可保证坯料 的正确送进。第十一章(3) 室温精密锻造。室温精密锻造又称冷模锻，它是在室温 下进行的。模锻后，去除毛刺，便可得到精密锻件。机械制造基础第十一章若环形件的直径达到需要尺寸时，则与信号辊5接触使驱动辊 停止工作。 这种方法主要用来生产环形件，如轴承座圈、齿轮及法兰等。2．辊锻 辊锻是使坯料通过装 有圆弧形模块的一对旋转的 轧辊时受碾压而变形的一种 加工方法，图11- 49为辊锻 示意图。辊锻变形过程是一 个连续的静压过程，没有冲 击和振动，变形均匀，锻件 质量好，圆弧形模块可以随 时拆装更换。机械制造基础(二) 横轧 横轧是轧辊轴线与坯料相互平行的轧制方法。 图11-50为热轧齿轮的示 意图，横轧时，利用高频感应 器3将坯料2外层加热，然后带 齿的轧轮1迫使轧辊做径向进 给，并与坯料发生对碾，在对 碾过程中使坯料上一部分金属 受压形成齿谷，相邻部分的金 属被轧辊反挤上升挤成齿顶。 这种方法适用于轧制直齿 轮和斜齿轮。第十一章机械制造基础第十一章(三) 斜轧 斜轧是两轧辊轴线与坯料的轴线相互交成一定角度的轧制 方法，亦称螺旋斜轧。采用斜轧工艺可轧钢球、滚刀体、自行 车后闸壳及冷轧丝杠等。 如图11-51所示，图a为轧制钢球，图b为周期轧制。轧制钢 球是利用一对带有螺旋槽的轧辊相交成一定的角度，反方向旋 转，坯料呈螺旋式前进， 通过整个螺旋型槽，受到 轧制变形，并分离成钢球， 轧辊每旋转一周即可轧制 出一钢球，轧制钢球的过 程是连 续的。机械制造基础三、挤压第十一章挤压成形是生产各种管材及零件的主要方法之一，它具有 如下特点：(1) 挤压成形的零件尺寸精度高，表面 粗糙度低。尺寸精度可达 IT6～IT7，表 面粗糙度Ra值可达 3.2～0.4 ?m。 (2) 挤压成形的零件流线完整合理，力 学性能高。 (3) 挤压成形可用于生产深孔、薄壁、 异形断面的零件。 (4) 挤压成形可节省材料，生产效率高 。如图11-52所示管接头零件，原工艺采 用车削加工而成，改用挤压方法 制坯后 ，可使生产效率提高2.2倍，材料利用率 提高1.6倍。机械制造基础第十一章(5) 挤压成形需要的设备吨位大，模具易磨损。 根据坯料挤压成形的温度不同，可将其分为 如下三种。 1．热挤压 挤压前对坯料加热到再结晶温度以上，使坯料在热锻温度范 围内进行挤压。其特点是塑性好，变形抗力小，允许较大的变形。 但热挤压的零件尺寸精度低，表面质量较差。 热挤压可挤压铝、镁、铜及其合金的型材、管材，也可挤压 中碳钢、合金结构钢、不锈钢等强度高和尺寸较大的零件。 2．温挤压 将坯料加热到再结晶温度以下的某一合适温度进行挤压。其 特点介于冷、热挤压之间。与冷挤压相比，提高了金属的塑性，降 低了变形抗力，同时模具寿命有所提高，允许变形程度也增大了。 温挤压主要用来挤压强度较高的中碳钢、合金结构钢等零件。机械制造基础第十一章3．冷挤压 冷挤压即坯料在室温下的挤压。 其特点是： ①金属所需挤压力大，受模具强度、刚度及寿命等因素的 影响，冷挤压成形适用于有色金属及其合金和低碳钢的中小型 零件。 ②冷挤压的零件尺寸精度可达IT6～IT7，粗糙度较小，一 般为1.6～2.4?m。 ③为降低变形抗力，提高金属塑性，挤压前需对坯料进行 退火处理。 ④为了降低挤压力，减少模具的磨损，提高零件质量，必 须在挤压时进行润滑处理，如钢件先进行磷化处理，然后再进 行润滑处理。 常用的润滑剂有矿物油、豆油、皂液等。机械制造基础 小 结第十一章锻压除使零件成形外，还提高了金属材料的力学性能。金属 的可锻性如何，受材料本身的性质（如化学成分、组织状态）和 外界加工条件（如变形温度、变形速度、应力状态）等因素的影 响。 锻造工艺过程包括加热、锻造成形、冷却、检验、热处理等 工序。常用锻造方法包括自由锻和模锻，对它们的特点、应用、 锻造工艺规程制订和结构工艺性应进行对比分析。 板料冲压是指对塑性较好的金属薄板在常温下进行分离和变 形的工艺，包括冲裁、弯曲、拉深和成形等基本工序。冲压件的 结构设计除保证冲压件具有良好的使用性能外，还应使它具有良 好的工艺性能。机械制造基础习 题第十一章11-1 多晶体塑性变形有何特点? 11-2 何谓冷变形强化? 冷变形强化对金属组织性能及加工过 程有何影响? 11-3 何谓金属的再结晶? 再结晶对金属组织和性能有何影响? 11-4 冷变形和热变形的区别是什么? 试述它们各自在生产中 的应用。 11-5 何谓金属的可锻性?影响可锻性的因素有哪些? 11-6 钢的锻造温度是如何确定的? 始锻温度和终锻温度过高 或过低对锻件质量有何影响? 11-7 自由锻造有哪些主要工序? 并说明其工艺要求及应用。 11-8 自由锻造工艺规程的制定包括哪些内容? 11-9 模膛分几类? 各起什么作用?机械制造基础第十一章11-10 哪一类模膛设飞边槽?其作用是什么? 11-11 摩擦压力机、平锻机、曲柄压力机上模锻有何特点? 11-12 简述胎模锻的特点和应用范围。 11-13 模锻与自由锻相比有哪些特点?为什么不能取代自由锻 造? 11-14 图11-53所示为三种形状不同的连杆，试选择锤上模锻 时分模面的位置机械制造基础第十一章11-15 改正图11-54所示模锻零件结构的不合理之处，并说 明理由。机械制造基础第十一章11-16 图11-55所示的零件分别在单件、小批量及大批量 生产时应选择何种锻造方法?并定性地绘出锻件图。图11-55 题11-16图机械制造基础11-17 冲孔和落料有何异同? 些?第十一章保证冲裁件质量的措施有哪11-18 冲裁模的间隙对冲裁件质量和模具寿命有何影响?11-19 11-20 何为拉深系数? 其大小对拉深件质量有何影响? 各有何特点? 在挤压工艺中进行润滑处轧制零件的方法有哪几种?11-21 挤压生产具有哪些特点? 理的目的是什么?
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年锻压机械制造行业发展预测 第一节...第十一章锻压机床产业用户度分析 第一节锻压机床产业用户认知程度 第二节锻压机床产业用户关注因素 一、功能 二、质量 三、价格 四、外观 五、服务 ? 第十二章 ...网发布的《中国锻造件市场深度评估与发展趋势研究报告 ()》共十二章。...将成锻压机械研发中心 五、未来中国锻压机械市场发展前景预测分析 第十一章 2012...锻压机行业企业竞争策略总结 一、产品策略 二、价格策略 三、销售渠道策略 四、促销策略 第十一章 2012 年中国锻压机行业内重点企业分析 第一节 企业一 一、公司...
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