第六章 鍛壓與沖壓加工技術(shù)

1、第六章 鍛壓與沖壓加工技術(shù)第一節(jié) 鍛壓加工工藝基礎(chǔ) 鍛壓是使金屬材料在外力的作用下產(chǎn)生塑性變形，從而獲得具有一定形狀和尺寸的毛坯或零件的一種加工法。 鍛壓包括鍛造和沖壓。 根據(jù)成形方法的不同，鍛造又分為自由鍛造和模型鍛造兩類。自由鍛造按工作時(shí)所受作用力來源的不同，又可分為手工自由鍛造和機(jī)器自由鍛造兩類。 沖壓是使板料分離或成形而得到制件的加工方法。沖壓由于是一種高效率的生產(chǎn)方法，所以它在汽車、拖拉機(jī)、航空、儀表及國(guó)防等工業(yè)部門中占有極其重要的地位。 鍛造和沖壓應(yīng)用非常廣泛，是目前機(jī)制制造中毛坯生產(chǎn)的主要方法之一。圖6-1所示為鍛壓方法示意圖。 圖6-1 鍛壓方法示意圖 （a）自由鍛造 （b）模

2、型鍛造 （c）板料沖壓鍛造的材料應(yīng)具有良好的塑性，以便在鍛造加工時(shí)能產(chǎn)生較大的塑性變形而不破壞。鋼和有色金屬具有一定的塑性，都可以進(jìn)行壓力加工，而鑄鐵的塑性極差，不能鍛壓加工。鍛造生產(chǎn)與其他加工方法相比，具有以下特點(diǎn)?？梢愿纳平饘俚膬?nèi)部組件，提高金屬的機(jī)械性能。通過鍛造能使鍛件金屬中的氣孔及疏松壓實(shí)，細(xì)化晶粒，并形成纖維組織。當(dāng)纖維組織沿著零件輪廓合理分布時(shí)，能提高零件的塑性和韌性。具有較高的勞動(dòng)生產(chǎn)率。以制造六角螺母為例，用模鍛成形后再加工螺紋，生產(chǎn)效率可比全部用切削加工提高約50倍。如果采用多工位冷鐓，則生產(chǎn)效率可提高400倍以上。節(jié)約金屬材料。一些精密模鍛件的尺寸精度和表面粗糙度能接近成

3、品零件的要求，需要少量甚至不需要切削加工即可得到成品零件，從而減少了金屬的損耗。適用范圍廣。鍛造質(zhì)量小的可不到1kg，大的重達(dá)數(shù)百噸。鍛造既可進(jìn)行單件小批量生產(chǎn)，又可以進(jìn)行大批量生產(chǎn)。鍛造工藝的不足之處是不能鍛造外形和內(nèi)腔復(fù)雜的工件。一、鍛件圖和鍛造比1鍛件圖自由鍛件的鍛件圖是在零件圖的基礎(chǔ)上考慮了加工余量、鍛造公差、工藝余塊等之后繪制而成的圖樣。模鍛件的鍛件圖還應(yīng)考慮分模面的選擇、模鍛斜度和圓角半徑等。在鍛件圖中，鍛件的外形用粗實(shí)線表示，零件（精、粗加工）的外形用雙點(diǎn)畫線表示。鍛件的基本尺寸與公差注在尺寸線上面，零件的尺寸則注在尺寸線下面的括號(hào)內(nèi)，如圖6-2所示。圖6-2 鍛件圖鍛件基本尺寸

4、：在零件尺寸基礎(chǔ)上加放余量所得到的尺寸稱為鍛件的基本尺寸。機(jī)械加工余量：成形時(shí)為了保證機(jī)械加工最終能獲得所需要的尺寸而允許保留的多余金屬部分稱為機(jī)械加工余量，如圖6-3（a）所示。鍛件公差：錘鍛制成的鍛件，其尺寸不可能正好達(dá)到鍛件基本要求，允許有一定限度的偏差，超過基本尺寸的稱為上偏差，小于基本尺寸的稱為下偏差。上、下偏差的代數(shù)差的絕對(duì)值稱為鍛件公差。余塊；在鍛件的某些難以鍛出的部位添加的一些大于機(jī)械加工余量的金屬體積稱為余塊，如圖6-3（a）所示。臺(tái)階：軸類鍛件的某一段直徑大于鄰接的一段或兩段直徑時(shí)，則大徑部分的尺寸稱為臺(tái)階，如圖6-3（b）所示。法蘭：在鍛件上的臺(tái)階部分長(zhǎng)度為直徑的0.25

5、0.5倍，而直徑至少為其鄰接部分最大直徑的1.5倍的部分，稱為法蘭，如圖6-3（b）所示。凹擋：鍛件某一部分的直徑（或非圓形鍛件的截面尺寸）小于其鄰接兩部分的直徑的（或尺寸）部分，稱為凹擋，如圖6-3（b）所示。圖6-3 機(jī)械加工余量示意圖2鍛造比鍛造比：坯料鍛造前后的橫截面積之比稱為鍛造比。鍛造比在不同的工序中有不同的計(jì)算方法。 鐓粗時(shí)： YSS前/S后式中：YS鐓粗時(shí)的鍛造比； S前、S后 鐓粗前、后的橫截面積。 拔長(zhǎng)時(shí)： Y=前/后式中：Y拔長(zhǎng)時(shí)的鍛造比； 前、后拔長(zhǎng)前、后的橫截面積。最小阻力定律：金屬受到外力作用發(fā)生塑性變形時(shí)，會(huì)沿著阻力最小的方向移動(dòng)，該現(xiàn)象稱為最小阻力定律。二、鍛造

6、加熱爐鍛造前必須對(duì)金屬坯料進(jìn)行加熱，其目的是提高金屬的塑性和降低其變形阻力。加熱鍛件坯料在鍛造加熱爐中進(jìn)行。1.手鍛爐手工鍛造加熱爐簡(jiǎn)稱手鍛爐。其基本結(jié)構(gòu)由爐膛、煙囪、送風(fēng)裝置等組成，如圖6-4所示。燃燒所需要的空氣由鼓風(fēng)機(jī)經(jīng)送風(fēng)管從爐管下方進(jìn)入煤層。燃料從前爐門添入，后爐門一般和前爐門相對(duì)，以便出渣和加熱長(zhǎng)桿類或長(zhǎng)軸類鍛件時(shí)外伸之用。煙囪和爐膛連成一體，且不均勻。圖6-4 手鍛爐的結(jié)構(gòu)示意圖1-灰坑；2-火溝糟；3-鼓風(fēng)機(jī)；4-爐膛；5-后爐門；6-煙囪2.反射爐反射爐是以煤為燃料的火焰加熱爐。它主要由燃燒室、加熱室、鼓風(fēng)裝置、換熱器、煙道和煙囪等部分組成，如圖6-5所示。 圖6-5 反射爐

7、的結(jié)構(gòu)示意圖l-一次送風(fēng)管；2-水平爐膛；3-燃燒室；4-M次送風(fēng)管；5-火墻；6-加熱室；7-裝出料爐門；8-鼓風(fēng)機(jī)；9-煙囪；10-煙道；11-換熱器加熱過程為：將煤塊從添煤口加入燃燒室，空氣由鼓風(fēng)機(jī)送入換熱器預(yù)熱后（溫度可達(dá) 300以上），經(jīng)一次送風(fēng)管從爐底下進(jìn)入燃燒室，與煤進(jìn)行燃燒，生成富有一氧化碳的氣體火焰?；鹧嫱ㄟ^火墻從爐子拱頂?shù)玫酵耆紵?，使加熱室形成高溫（可達(dá) 1350左右），對(duì)坯料加熱。3重油加熱爐和煤氣加熱爐這兩種爐子的基本結(jié)構(gòu)相同，它是由噴嘴或燒嘴將重油或煤氣與空氣混合后直接噴射到加熱室內(nèi)燃燒的。其基本形式有室式、推桿式和轉(zhuǎn)臺(tái)式，圖6-6所示為室式重油加熱爐的結(jié)構(gòu)示意圖。

8、工作時(shí)，重油或氣體燃料和空氣從安裝在爐壁或爐頂上的燒嘴噴入加熱室燃燒，廢氣經(jīng)煙道排出，爐口用來裝料和出料，其外面設(shè)有爐門。室式爐適合加熱單件或小批量生產(chǎn)的中、小型坯料，并常與自由鍛造配合作用。4電阻加熱爐電阻加熱爐利用電熱通過電流元件產(chǎn)生熱量，間接加熱金屬。爐子通常做成箱形。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，爐內(nèi)氣溫容易控制，溫度控制準(zhǔn)確，但升溫慢。箱式電阻爐可分為低溫、中溫和高溫3種，其結(jié)構(gòu)如圖6-7所示。中溫箱式電阻爐的工作溫度范圍為450950。常用于加熱有色金屬及其合金；而高溫箱式電阻爐的加熱溫度為 12501350，通常用來加熱高溫合金、高合金鋼坯料。圖6-6 室式重油加熱爐的結(jié)構(gòu)示意圖1-加熱室（

9、爐膛）；2-噴嘴；3-煙道；4-爐口圖6-7 箱式電阻爐的結(jié)構(gòu)示意圖l-爐門；2-電熱體；3-爐膛；4-踏桿三、鍛件坯料的加熱及冷卻金屬加熱的目的是為了提高其塑性，降低變形抗力，并使內(nèi)部組織均勻。它是整個(gè)鍛造生產(chǎn)過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)率。鍛件冷卻的方法對(duì)鍛件的質(zhì)量也有很大的影響，應(yīng)予以充分的重視。1.鍛造溫度范圍鍛造溫度范圍是指合理的始鍛溫度和合理的終鍛溫度之間的一段溫度間隔。1）始鍛溫度始鍛溫度就是指開始鍛造的溫度。一般始鍛溫度要求高一些，這樣能使金屬的塑性提高，可延長(zhǎng)鍛造時(shí)間。但是，加熱溫度超過一定限度時(shí)，將會(huì)使金屬產(chǎn)生過熱和過燒的缺陷，從而影響鍛件的質(zhì)量或造成廢品

10、。通常，始鍛溫度應(yīng)比金屬材料的熔點(diǎn)低100200。圖6-8所示為碳素鋼的鍛造溫度范圍。從圖中可以看出，含碳量愈高，始鍛溫度愈低。合金鋼的始鍛溫度一般要比相同含碳量的碳鋼低些。圖6-8 碳素鋼的鍛造溫度范圍2）終鍛溫度終鍛溫度就是指停止鍛造的溫度。一般來說，終鍛溫度要求低一些，這樣可以延長(zhǎng)鍛造時(shí)間，減少加熱次數(shù)。但溫度過低，金屬就要產(chǎn)生加工硬化，甚至發(fā)生開裂。若終鍛溫度過高，會(huì)使鍛件的晶粒比較粗大，從而降低了鍛件的機(jī)械性能。從圖6-8中可以看出，碳素鋼的合理終鍛溫度約為800，而合金鋼一般為800900。鋼材的具體鍛造溫度范圍與鋼有關(guān)。普通碳素鋼的始鍛溫度與終鍛溫度范圍為7001250；優(yōu)質(zhì)碳素

11、鋼為 8001200；合金結(jié)構(gòu)鋼（如 18Cr3MoWV、40CrNi等）為8001200；碳素工具鋼（T9、T10）為7701100。金屬在加熱和鍛造時(shí)的溫度，可用熱電高溫計(jì)或光學(xué)高溫計(jì)測(cè)量，也常用觀察火色的方法進(jìn)行判斷。鋼材的溫度與火色的關(guān)系見表6-1。表6-1 鋼材的溫度與火色的關(guān)系溫度/130012001100900800700火色白色亮色黃色櫻紅赤紅暗紅3）加熱速度鋼材加熱時(shí)，其熱量自外表逐漸到內(nèi)層，同時(shí)外表升溫快，內(nèi)層較慢。所謂加熱速度是指在單位時(shí)間內(nèi)鋼材表面溫度上升的度數(shù)（h），也可以用單位時(shí)間內(nèi)鋼材熱透的厚度（mmmin）來表示。由此可知，提高鋼材的加熱速度可以提高生產(chǎn)效率，同

12、時(shí)可以降低鋼材的燒傷和脫碳以及減少燃料的消耗。但過高的加熱速度，會(huì)使鋼材外表面熱量來不及傳給內(nèi)層，結(jié)果因受熱不均而產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，增大了生產(chǎn)裂紋的可能性。因此，確定鋼材加熱時(shí)間（或加熱速度）的原則是在避免因熱應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋的前提下，能在最短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到合理的始鍛溫度。對(duì)于一些導(dǎo)熱性較差的高碳鋼、高合金鋼或斷面尺寸較大的鋼材，應(yīng)首先進(jìn)行低溫預(yù)熱，然后再進(jìn)行快速加熱。而對(duì)一些導(dǎo)熱性較好的低碳鋼、低合金鋼或斷面尺寸較小的鋼材，則可不經(jīng)預(yù)熱而直接加熱。2.鍛件的冷卻方法正確的加熱和合理的鍛造，能獲得高質(zhì)量的鍛件。但如果鍛件冷卻不當(dāng)，也將影響鍛件的質(zhì)量，如產(chǎn)生翹曲、裂紋及表面過硬等，嚴(yán)重的還會(huì)使鍛件報(bào)

13、廢。因此，選擇和嚴(yán)格遵守冷卻規(guī)范，也是鍛造生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。按照冷卻速度的快慢，常用的冷卻方法有如下3種?？绽洌簩㈣T件單獨(dú)或成堆放置，在空氣中自然冷卻。這種方法冷卻速度快，適用低碳鋼、中碳鋼的小型鍛件?？永洌簩㈠懠糜诳觾?nèi)，上面覆蓋箱蓋或?qū)⑵渎袢它S沙、石灰或煤渣中，使鍛件緩慢冷卻。這種方法冷卻速度較慢，適用低合金鋼及截面尺寸較大的鍛件。爐冷：將鍛件放人溫度為500700的爐內(nèi)，停留一定的時(shí)間，然后和爐子一起冷卻。這種方法冷卻速度最為緩慢，適用于高合金鋼及大型鍛件。第二節(jié) 自由鍛造 自由鍛造是利用鍛壓設(shè)備的沖擊力或靜壓力，使加熱到一定溫度的金屬坯料在上下砧面之間產(chǎn)生變形，從而獲得所需要的鍛件的一

14、種鍛造方法。鍛件的形狀和尺寸主要是依靠技術(shù)工人使用通用工具來保證的。它是在工廠中廣泛采用的鍛造方法。主要用于單件小批量生產(chǎn)，也是大型特大型鍛件的唯一生產(chǎn)方式。一、自由鍛造方法 自由鍛造的基本工序有鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔、切割和彎曲等。 1鐓粗鐓粗是減低坯料高度，增大坯料截面積的鍛造工序。例如齒輪、葉輪、圓盤類零件都是用截面積較小的坯料鍛造成截面積較大、高度較小的鍛件。鐓粗可分為整體鐓粗和局部鐓粗，如圖6-9所示。 鐓粗時(shí)，為防止坯料產(chǎn)生縱向彎曲，坯料鐓粗部分的高度不應(yīng)大于坯料直徑的2.53倍。局部鐓粗時(shí)，可只對(duì)鐓粗部分加熱，然后放在漏盤（墊環(huán)）上進(jìn)行，以限制變形范圍。 2拔長(zhǎng)拔長(zhǎng)是縮小坯料橫截面積，

15、增加坯料長(zhǎng)度的鍛造工序，如圖6-10（b）所示。拔長(zhǎng)主要適用于鍛造光軸、臺(tái)階軸、連桿、拉桿等較長(zhǎng)的鍛件。拔長(zhǎng)時(shí)，需用手鉗將坯料鉗牢，錘擊時(shí)應(yīng)繞其軸心線不斷地翻轉(zhuǎn)坯料，翻轉(zhuǎn)方法如圖6-10（b）和圖6-10（C）所示。當(dāng)采用反復(fù)90°翻轉(zhuǎn)時(shí)，操作比較方便，但復(fù)形不均勻。采用沿軸旋線翻轉(zhuǎn)時(shí)，坯料變形和溫度變化較均勻，但操作不方便。為防止坯料產(chǎn)生彎曲和折疊，每次拔長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)注意坯料寬度和厚度的比例，并掌握好坯料的送進(jìn)量。圖6-9鐓粗（a）整體鐓粗；（b）局部鐓粗圖6-10拔長(zhǎng)（a）拔長(zhǎng)示意圖；（b）反復(fù)90°翻轉(zhuǎn)；（c）沿螺旋線翻轉(zhuǎn) 3沖孔 沖孔是用沖子在坯料上沖擊通孔或不通孔的鍛

16、造工序。沖孔常用于齒輪、套筒和圓環(huán)等鍛件。沖孔前，通常先將坯料鐓粗，以減小沖孔的深度并保持端面平整。沖孔后，大部分鍛件還需要拔長(zhǎng)、擴(kuò)孔或修理。沖孔的方法有雙面沖孔和單面沖孔兩種。雙面沖孔的過程如圖6-11所示。先試沖一凹痕，以保證孔位正確，當(dāng)凹痕無偏差后，向凹痕內(nèi)撤少許煤粉（以利于取出沖子），用于沖子深至坯料厚度的2/33/4，然后翻轉(zhuǎn)坯料再將孔沖穿。較薄的坯料可采用單面沖孔，其方法如圖6-12所示，料置于漏盤上，將沖子的大頭向下，直接將孔沖穿。圖6-11 雙面沖孔過程圖6-12 單面沖孔4切割切割是用剁刀將坯料切斷或部分割開的鍛造工序。切割的方法有以下幾種。單面切割：將剁刀垂直于坯料，錘擊剁

17、刀使其切入坯料至底部附近。翻轉(zhuǎn)坯料后，用剁刀或克棍對(duì)準(zhǔn)切口將坯料剁斷，如圖6-13所示。這種方法適用于切斷坯料和切除料頭。圖6-13 單面切割雙面和四面切割：在坯料的兩個(gè)相對(duì)面上先后切割，稱為雙面切割。若先切割兩相對(duì)面，再切割相鄰相對(duì)面，則稱為四面切割。這種方法適用于切割截面積較大的坯料。圓料切割：將坯料放置于剁料槽內(nèi)，第一刀切入坯料截面1/32/3處；旋轉(zhuǎn)坯料120°150°，切入坯料第二刀；再旋轉(zhuǎn)坯料，圓料的剩余部分被第三刀切斷，如圖6-14所示。 圖6-14圓料的切割5彎曲彎曲是將坯料彎曲成一定角度或形狀的鍛造工序，如圖6-15所示。彎曲變形時(shí)，金屬的纖維組織未被切斷

18、，并沿鍛件的外形連續(xù)分布，抗械性能沒有受到削弱。因此，適用于質(zhì)量要求較高并且有彎曲軸線的鍛件，如角尺、鉤等都是利用彎曲工序來鍛制的。圖6-15 彎曲（a）角度彎曲；（b）成形彎曲二、自由鍛造常用設(shè)備自由鍛造常用的設(shè)備有空氣錘和水壓機(jī)等。1空氣錘空氣錘的外形和動(dòng)作原理如圖6-16所示。 （a）外形 （b）動(dòng)作原理圖圖6-16 空氣錘（a）外形；（b）動(dòng)作原理圖1-砧座；2-砧墊；3-下砧鐵；4-上砧鐵；5-錘頭；6-工作缸；7-控制閥；8-壓縮缸；9-手柄；10-減速機(jī)構(gòu)；11-電動(dòng)機(jī)s 12-踏桿；13-錘桿；14-活塞；15-工作缸；16-上下旋閥；17-壓縮缸；18-活塞；19-連桿；20

19、-曲柄空氣錘由電動(dòng)機(jī)11驅(qū)動(dòng)，通過減速機(jī)構(gòu)10，帶動(dòng)曲柄20做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過連桿19在壓縮缸內(nèi)做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞14帶動(dòng)錘桿13上的上砧頭4下落時(shí)，放置在下砧頭3上的坯料就受到錘擊。鍛造時(shí)，操縱空氣錘的方法是通過控制閥手柄9或腳踏杠桿12控制旋閥16的旋轉(zhuǎn)角度，使錘頭完成空行程、懸空、壓緊鍛件、單次打擊、連續(xù)打擊等不同動(dòng)作并能使錘頭產(chǎn)生不同的錘擊力?？諝忮N的規(guī)格以錘頭落下重量來表示，常用空氣錘的規(guī)格為40750kg，適用于中小型鍛件的生產(chǎn)。2水壓機(jī)水壓機(jī)工作時(shí)是以靜壓力作用在鍛件上，使鍛件發(fā)生變形，圖6-17所示為典型水壓機(jī)的本體結(jié)構(gòu)示意圖。它由固定系統(tǒng)和活動(dòng)系統(tǒng)兩部分組成。固定系統(tǒng)部分由

20、工作缸6、上橫梁4、下橫梁1、立柱2、回程缸10所構(gòu)成。下砧鐵12裝在下橫梁上?；顒?dòng)系統(tǒng)部分由工作柱塞5、活動(dòng)橫梁3、回程塞9回程橫梁13和拉桿14構(gòu)成。上砧鐵11裝在活動(dòng)橫梁的下面。圖6-17 水壓機(jī)1-下橫梁；2-立柱；3-活動(dòng)橫梁；4-上橫梁；5-工作柱塞；6-工作缸；7、8-管道；9-回程柱塞；10-回程缸； 11-上砧鐵；12-下砧鐵；13-回程橫梁；14-拉桿當(dāng)高壓水沿管道7進(jìn)入工作缸時(shí)，工作柱塞5就帶動(dòng)活動(dòng)橫梁3沿立柱2下落。上砧鐵11對(duì)鍛件進(jìn)行鍛壓。高壓水從管道8進(jìn)人回柱缸10下部時(shí)，就推動(dòng)回程柱塞9向上運(yùn)動(dòng)，回程柱塞通過回程橫梁13和拉桿14帶著活動(dòng)橫梁及裝在其上的上砧鐵離開

21、鍛件工作。與此同時(shí)，工作缸6內(nèi)的水由管道7排向低壓水源。水壓機(jī)工作時(shí)，活動(dòng)橫梁的懸空、空程向下、工作行程及回程都是通過操縱機(jī)構(gòu)分配器實(shí)現(xiàn)的。分配器是裝有很多閥的箱體，閥的開啟和關(guān)閉由操縱手柄控制。水壓機(jī)的噸位是以上砧鐵的最大工作總壓力表示的，常用水壓機(jī)的噸位為50012000t，適用于大型鍛件的生產(chǎn)。三、自由鍛造實(shí)例一般鍛件在鍛造前，先根據(jù)零件圖加放余量繪制鍛件圖。然后確定鍛件所用的坯料的重量規(guī)格，再制訂鍛造工藝。壓蓋如圖6-18所示，壓蓋自由鍛造工藝如表6-2所示。圖6-18 壓蓋表6-1 壓蓋自由鍛造工藝工序號(hào)操作方法工序見圖工序號(hào)操作方法工序見圖05印槽25沖孔10拔小一端30鍛出凸臺(tái)1

22、5端部鐓粗35兩漏盤中修正20滾圓40滾國(guó)外圓修整自由鍛造過程中，常見的鍛件缺陷有裂紋、末端凹陷、軸心裂紋和夾層等。裂紋是由坯料質(zhì)量不好，加熱不充分，鍛造溫度過低，鍛件冷卻不當(dāng)或鍛造方法有錯(cuò)誤等原因而產(chǎn)生的。在鍛造過程中發(fā)現(xiàn)細(xì)小裂紋，可立即鑿掉，或用氣割、砂輪涂去，如發(fā)現(xiàn)裂紋處于深部而無法焊補(bǔ)時(shí)，該鍛件只能報(bào)廢。末端凹陷和軸心裂紋是由坯料內(nèi)部未熱透或坯料整個(gè)截面未鍛透，變形只產(chǎn)生在表面造成的缺陷，如圖6-19所示。圖形坯料延伸時(shí)，如不先鍛成方形而直接從圓形延伸，也會(huì)造成這樣的缺陷。夾層是在拔長(zhǎng)時(shí)，由于送進(jìn)量小于壓下量而產(chǎn)生的缺陷，如圖6-20所示。圖6-19 末端凹陷和軸心裂紋圖6-20 夾層

23、第三節(jié) 模鍛模鍛可分為胎模鍛造和模型鍛造兩大類。一、胎換鍛造胎模鍛造是在自由鍛造設(shè)備上運(yùn)用胎模鍛制鍛件的一種方法。胎模不固定在自由鍛錘上，使用時(shí)隨時(shí)放在下砧上進(jìn)行鍛造。胎模鍛造時(shí)，通常先用自由鍛造方法制坯，然后再用胎模成形。其生產(chǎn)方式靈活多樣，設(shè)備工具比較簡(jiǎn)單，在小批量生產(chǎn)鍛件時(shí)廣泛采用。胎模鍛造與自由鍛造比較，主要優(yōu)點(diǎn)是鍛件質(zhì)量較好，生產(chǎn)效率較高，金屬材料較省。常用的胎模種類如圖6-21所示。摔模是最常用的胎模，如圖6-21（a）所示。它由上摔模和下摔模組成，用于鍛件成形前的整形、掉光、校正等場(chǎng)合。用摔模鍛造時(shí)，需不斷旋轉(zhuǎn)鍛件，因此適用于鍛制回轉(zhuǎn)體鍛件，如光軸、臺(tái)階軸等?？勰Ｈ鐖D6-21（b

24、）所示，它由上扣和下扣組成，或只有下扣，以上砧鐵代替上扣?？勰＜饶苤婆饕部沙尚?。具有平直側(cè)面、非旋轉(zhuǎn)體的鍛件，多數(shù)用這種胎模鍛造。套筒模有開式和閉式兩種，如圖6-21（c）所示。開式套筒模只有下模，上模由上砧鐵代替。鍛制時(shí)常產(chǎn)生小飛邊。這種胎模主要用于端面平整的回轉(zhuǎn)體鍛件。閉式套筒模一般由上模、套筒、墊塊等組成。坯料在封閉的模膛中變形，并產(chǎn)生縱向毛刺。這種胎模主要用于端面有凸臺(tái)或凹坑的回轉(zhuǎn)體鍛件的制坯與最后成形。合模一般由上、下模及導(dǎo)向裝置（定位銷）組成，如圖6-21（d）所示，用于鍛造形狀復(fù)雜的鍛件。圖6-21 胎膜類型(a)摔模；(b)扣模；(c)套筒模；(d)合模二、模型鍛造模型鍛造簡(jiǎn)稱

25、模鍛。它是把加熱好的金屬坯料放在鍛模模槽內(nèi)，施加壓力使其變形的一種鍛造方法。模鍛是指在專用的模鍛設(shè)備上進(jìn)行鍛造。所用的鍛模緊固在錘頭（或滑塊）與砧座（或工作上臺(tái)）。砧座通常與模鍛設(shè)備的機(jī)架連接成整體，而錘頭在導(dǎo)向性好的導(dǎo)軌中運(yùn)動(dòng)。因此，模鍛鍛件具有尺寸精度高，表面光潔，加工余量少，形狀較復(fù)雜和生產(chǎn)率高等特點(diǎn)。但是，模鍛所需的設(shè)備噸位較大，所以鍛件的重量通常受到設(shè)備噸位的限制，一般只能生產(chǎn)150kg以下的中小型鍛件，又因鍛件成本昂貴，所以只適用于大批量生產(chǎn)。鍛造所用的鍛模由上模和下模組成。由于鍛件從坯料到成形要經(jīng)過多次變形，才能得到符合要求的形狀和尺寸，所以鍛模往往有好幾個(gè)模膛。圖6-22所示為

26、錘鍛模的示意圖。根據(jù)作用不同，模膛可分為制坯模膛和模鍛模膛兩類。制坯模膛是經(jīng)過幾次變形將坯料初鍛成與鍛件截面形狀近似的模膛。如圖6-22中的拔長(zhǎng)、滾擠、彎曲等模膛。拔長(zhǎng)模膛是將坯料拔長(zhǎng)；滾擠模膛是將坯料截面增大或縮?。粡澢Ｌ攀菍⑴髁蠌澢膳c鍛件輪廓近似的形狀。為使鍛造操作方便，制坯模膛大多布置在鍛模的兩側(cè)部位。模鍛模膛是鍛件最終模膛。如圖6-22中的預(yù)鍛、終鍛等模膛。預(yù)鍛模膛是當(dāng)鍛件形狀復(fù)雜，坯料一次難以充滿模膛時(shí)而設(shè)置的，它是最終鍛成形時(shí)的過渡模膛。其作用是得到與鍛件近似的形狀，減少鍛件粘著在終鍛模膛中的可能性，同時(shí)改善坯料鍛造時(shí)的流動(dòng)條件和提高終鍛模膛的使用壽命。終鍛模膛是使坯料最后成形

27、得到與鍛件圖一致的鍛件的模膛。終鍛模膛一般布置在鍛模的居中位置，使錘擊力比較集中，鍛件受力均勻，可防止偏心、錯(cuò)位等缺陷。最終成形后的鍛件，周圍有飛邊存在，飛邊可在壓力機(jī)上用切邊模切除。圖86-22 錘鍛模示意圖第四節(jié) 板料的沖壓 沖壓是利用沖模使板料產(chǎn)生分離或者變形的加工方法。由于沖壓主要用于加工板料零件，故又稱為板料沖壓。同時(shí)，由于沖壓加工通常在室溫下進(jìn)行，不需要加熱，故又稱為冷沖壓。沖壓件具有質(zhì)地輕，剛性好，尺寸準(zhǔn)確，表面光潔，一般不需要切削加工就可以裝配使用等優(yōu)點(diǎn)。沖壓常用于制造金屬材料（最常用的是低碳鋼、不銹鋼、鋁、銅及其他金屬或合金）的沖壓件。板料沖壓生產(chǎn)效率高，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)

28、化，被廣泛應(yīng)用于航空、汽車、電器、儀表及日常用品等工業(yè)生產(chǎn)。一、沖壓設(shè)備1.沖床（曲柄壓力機(jī)）沖床是進(jìn)行沖壓的基本設(shè)備。沖床的類型很多，按結(jié)構(gòu)可分為開式?jīng)_床和閉式?jīng)_床兩種。圖6-23所示為開式?jīng)_床的外觀圖和傳動(dòng)示意圖。這種沖床可在它的前、左、右3個(gè)方向裝卸模具和進(jìn)行操作，使用方便，但噸位較小。圖6-23開式?jīng)_床（a）外觀圖；（b）傳動(dòng)簡(jiǎn)圖1-工作臺(tái)；2-導(dǎo)軌；3-床身；4-電動(dòng)機(jī)；5-連桿；6-制動(dòng)器；7-曲軸；8-離合器；9-飛輪；10-V帶；11-滑塊；12-踏板；13-拉桿（1）沖床的結(jié)構(gòu)原理其傳動(dòng)原理是：電動(dòng)機(jī)4通過V帶10帶動(dòng)大飛輪9傳動(dòng)，大飛輪借助離合器8與曲軸7相連接，離合器8則

29、用踏板12通過拉桿13來控制。當(dāng)離合器8脫開時(shí)，大飛輪9空轉(zhuǎn)；當(dāng)踩下踏板12使離合器8合上時(shí)，大飛輪9便帶動(dòng)曲軸7旋轉(zhuǎn)，并通過連桿5使滑塊11沿導(dǎo)軌上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行沖壓。當(dāng)松開踏板12使離合器8脫開時(shí)，制動(dòng)器6可立即制止曲軸7傳動(dòng)，并使沿塊停止在最高位置。（2）沖床的主要參數(shù)公稱壓力：沖床工作時(shí)，滑塊上所允許的最大作用力，常用千牛（kN）表示。閉合高度：滑塊在行程到達(dá)最下位置時(shí)，其下表面到工作臺(tái)面的距離（mm）。設(shè)計(jì)沖模時(shí)，沖模的閉合高度應(yīng)與沖床的閉合高度相適應(yīng)，即沖模閉合高度應(yīng)小于沖床的最大閉合高度。沖床連桿的長(zhǎng)度一般都是可調(diào)節(jié)的，調(diào)節(jié)連桿的長(zhǎng)度即可調(diào)整沖床的閉合高度?；瑝K行程：曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)

30、，滑塊從最上位置到最下位置所走過的距離，用毫米（mm）表示。2摩擦壓力機(jī)摩擦壓力機(jī)是根據(jù)螺桿與螺母相對(duì)運(yùn)動(dòng)的原理而工作的，其結(jié)構(gòu)如圖6-24所示。電動(dòng)機(jī)6帶動(dòng)左右摩擦盤9和10同向旋轉(zhuǎn)。工作時(shí)，踏板1下壓，通過杠桿11、13、16的作用，操縱帶動(dòng)摩擦盤的傳動(dòng)軸8右移，使傳動(dòng)軸上的摩擦盤9與飛輪12接觸，借助于飛輪與摩擦盤間的摩擦作用，使螺桿15順時(shí)針向下轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)滑塊3下移進(jìn)行沖壓。相反，踏板1上提。通過杠桿作用，使右摩擦盤10與飛輪12接觸，飛輪向上旋轉(zhuǎn)，滑塊上升。也可以利用固定在滑塊3上的制動(dòng)擋塊4操縱杠桿，使滑塊連續(xù)進(jìn)行沖壓。圖6-24 摩擦壓力機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1-踏板；2-工作臺(tái)；3-滑塊；

31、4-制動(dòng)擋塊；5、7-V帶輪；6-電動(dòng)機(jī)；8-傳動(dòng)軸；9-左摩擦盤；10-右摩擦盤；12-飛輪；11、13、16-杠桿；14-擺塊；15-螺桿；17-床身當(dāng)摩擦壓力機(jī)超負(fù)荷時(shí)，飛輪與摩擦盤之間會(huì)打滑，起到保護(hù)作用。摩擦壓力機(jī)適用于彎曲大而厚的制件，對(duì)校正、擠正、壓印等沖壓工件尤為適宜。缺點(diǎn)是飛輪輪緣磨損大、生產(chǎn)率低。3油壓機(jī)油壓機(jī)是用油壓傳遞能量的液壓機(jī)。油壓機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。其壓制位置、速度及行程范圍均可調(diào)整，滑塊可以在任意位置回程，不需要調(diào)整閉合高度，沒有超載危險(xiǎn)，更換模具比較方便。其缺點(diǎn)是生產(chǎn)效率低，維修工作量大。適用于彎曲、翻邊、成形，尤其適用于深拉件和大型沖壓件。（1）油壓機(jī)的結(jié)

32、構(gòu) 油壓機(jī)有單柱式、雙柱式、四柱式等結(jié)構(gòu)形式。油壓機(jī)由主機(jī)、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)構(gòu)成。圖86-25所示為四柱式油壓機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)圖。圖6-25 油壓機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1-充液筒；2-充液?jiǎn)枺?-活塞；4-活塞桿；5-主缸；6-上橫梁；7-滑塊；8-立柱；9-工作臺(tái)；10-頂出缸；11-頂出活塞 工作臺(tái)：工作臺(tái)是整個(gè)主機(jī)安裝的基礎(chǔ)，臺(tái)面上有T形槽，用于固定下模。 滑塊：滑塊用于安裝上模。 主缸：主缸緊固于上模梁，活塞桿下端與滑塊相連接，缸體上部設(shè)置有充液筒和充液閥。 頂出缸：頂出缸位于工作臺(tái)的中心孔內(nèi)，頂出缸活塞在拉深過程中產(chǎn)生壓邊力或頂出力。 （2）油壓機(jī)的工作原理 油壓機(jī)由液壓泵供油，利用各種閥控制主

33、缸上升、下降、保壓及頂出缸的壓力、頂出和回程。操作時(shí)，按“啟動(dòng)”按鈕，電機(jī)開動(dòng)，按“下行”按鈕，油泵輸出的油液進(jìn)人主缸上腔，主缸活塞帶動(dòng)滑塊下降，主缸下腔的油液流回油箱，油壓機(jī)開始空行程下行。 主缸活塞下降初始時(shí)，滑塊因自動(dòng)迅速下降，液壓泵流量小，不能補(bǔ)充上腔空出的體積，而形成負(fù)壓，吸開充液閥，使充液筒的油液大量被吸入液壓缸，下腔的油排回油箱，實(shí)現(xiàn)了快速下行動(dòng)作。當(dāng)上模接觸工件之后，上腔油液開始升壓，充液閥關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)了對(duì)工件的加壓。當(dāng)壓力上升至一定程度后，便開始保壓，延續(xù)到預(yù)定保壓時(shí)間，主缸油路換向，此時(shí)，油泵的高壓油進(jìn)人下腔。由于主缸下腔體積小，迫使活塞帶動(dòng)滑塊快速回程，上腔的油經(jīng)充液閥排人

34、充液筒內(nèi)，多余的油就流回油箱?；顗K上升碰到行程開關(guān)，斷電，活塊停止。隨后按“頂出”按鈕，使高壓油進(jìn)人頂出缸下腔，驅(qū)動(dòng)活塞上行，頂出工件，斷電。頂出停止后，取出工件。按“退回”按鈕，使高壓油進(jìn)人頂出缸上腔，迫使活塞退回，斷電，停止工作。二、沖模 沖模是沖壓的工具，一般分為上模（凸模）和下模（凹模）兩部分。典型沖模的結(jié)構(gòu)如圖6-26所示。上模用模柄固定在沖床的滑塊上，隨滑塊做上下運(yùn)動(dòng)；下模用螺栓緊固在工作臺(tái)上。沖模的主要零件有以下幾部分。 凸模與凹模：這是沖模的核心部分。凸模又稱沖頭。 在凸模和四模的共同作用下，能使板料分離或變形。它們分別通過凸模固定板和凹模固定板固定在上、下模座上。 導(dǎo)料板與擋

35、料銷：導(dǎo)料板用來控制坯料的送進(jìn)方向，擋料銷用于控制坯料的送進(jìn)量。 卸料板：其作用是在沖壓后將工件或坯料從凸模上卸下。 模架：包括上、下模座和導(dǎo)柱、導(dǎo)套。上模座用于固定凸模、模柄等零件；下模座用于固定凹模，送料和卸料等零件。導(dǎo)套和導(dǎo)柱分別固定在上、下模座上，使上、下模對(duì)準(zhǔn)。圖6-26 沖模1-模柄；2-上模座；3-導(dǎo)套；4-導(dǎo)柱；5-下模座；6-回模固定板；7一凹模；8-凸模固定板；9-導(dǎo)料板；10-凸模；11-擋料銷；12-卸料板三、沖壓基本工序 1.剪切 把板料切成一定寬度條料的操作稱為剪切，它是沖壓的備料工序。剪切所用剪床有如下3種。 平口剪床：其刀口是相互平行的，如圖6-27（a）所示。

36、平口剪床所需的剪切力較大，剪切后板料較平，多用于剪切較窄的板料。 斜口剪床：其上刀口是傾斜的，如圖 6-27（b）所示，傾斜度 a一般為 6°8°。斜口剪床在剪切過程中和金屬逐漸接觸，所以剪切力較小，但剪切后板料易彎曲，多用于剪切較寬的板料。 圓盤剪床：利用兩片反向傳動(dòng)的圓形刀片將板料剪開的剪床，如圖6-27（c）所示。圓盤剪床的特點(diǎn)是能剪切很長(zhǎng)的帶料，還能剪出曲線的料，剪切后坯料會(huì)彎曲。 2.沖壓和落料 這是使板料沿著封閉輪廓分離的工序，如圖6-28所示。它們的操作方法與板料的分離過程完全一樣，但是用途不同。沖壓是在工件上沖擊所需要的孔，被沖下的部分是廢料；落料時(shí)，則被沖下的部分是有用的工件，沖剩的部分是廢料。沖壓和落料統(tǒng)稱為沖裁，所用的沖模稱為沖裁模。 沖裁模的凹模與凸模刃口都必須鋒利，才能進(jìn)行剪切，使板料分離。凹模與凸模之間應(yīng)有合適的間隙（