单元九 金属压力加工,项目内容,任务1 锻造过程分析 任务2 自由锻 任务3 模锻 任务4 冲压 任务5 其他压力加工 思考与练习,金属压力加工,汽车零件的相当一部分是用压力加工方法制造的。 压力加工的主要生产工艺有锻造、冲压、轧制、 拉拔、挤压等。,金属压力加工,用于锻压的材料应具有良好的塑性，常用金属材料 中，铸铁塑性很差，在通常条件下不能锻压；钢和大多 数有色金属如铜、铝等塑性良好，可以锻压。,任务1 锻造过程分析,1.金属的加热,金属材料通过加热，随着温度的升高，其塑性提高、强度降低，正因如此，金属在高温下锻造，可以用较小的锻造力而产生较大的塑性变形，锻后可获得良好的组织。 所以金属锻造前加热可以达到提高坯料的塑性和降低其变形抗力，提高其可锻性的目的。,2.锻造温度范围,任务1 锻造过程分析,3.加热产生的缺陷及其防止方法,任务1 锻造过程分析,4. 加热设备,根据热源的种类分为火焰炉和电炉两大类。,任务1 锻造过程分析,5. 锻后冷却,任务2 自由锻,1. 空气锤,空气锤是一种小型的自由锻设备，主要用于小型锻件的镦粗、拔长、冲孔、弯曲等自由锻工序，也可用于胎模锻造。,图9-1 空气锤 a)外形图 b)工作原理图 1压缩缸 2压缩缸活塞 3连杆 4上锤头 5活塞杆 6工作缸活塞 7工作缸 8转阀,2. 自由锻基本工序,(1) 拔长,（3）冲孔和扩孔,(5) 切断,(7) 错移,(2) 镦粗,(4) 弯曲,(6) 扭转,(8) 锻接,任务2 自由锻,2. 自由锻基本工序,(1) 拔长,任务2 自由锻,图9-2 拔长 a） 平砧拔长 b)型砧芯棒拔长,2. 自由锻基本工序,（3）冲孔,任务2 自由锻,2. 自由锻基本工序,（3）扩孔,任务2 自由锻,2. 自由锻基本工序,(5) 切断,任务2 自由锻,(4) 弯曲,2. 自由锻基本工序,(7) 错移,(6) 扭转,任务2 自由锻,2. 自由锻基本工序,(8) 锻接,任务2 自由锻,3. 自由锻件的结构工艺性,任务2 自由锻,锻件上应避免锥面和斜面的结构,图9-10 轴类锻件结构 a)工艺性差 b)工艺性好,3. 自由锻件的结构工艺性,任务2 自由锻,图9-11 连杆类锻件结构 a)工艺性差 b)工艺性好,锻件上应避免形成空间曲线,3. 自由锻件的结构工艺性,任务2 自由锻,锻件上应尽量避免加强肋、凸台、工字形截面或空间曲面,图9-12 盘类零件结构 a)工艺性差 b)工艺性好,3. 自由锻件的结构工艺性,任务2 自由锻,图9-13 复杂件结构 a）工艺性差 b)工艺性好,锻件结构应避免截面尺寸的急剧变化,4 制订自由锻造工艺规程,任务2 自由锻,齿轮坯的自由锻造工艺规程,4 制订自由锻造工艺规程,任务2 自由锻,齿轮坯的自由锻造工艺规程,5. 自由锻的锻造缺陷,任务2 自由锻,常见自由锻件的缺陷分析,任务3 模锻,模型锻造(简称模锻)是在模锻设备上利用锻模对金 属材料进行锻造成形的一种工艺方法,模锻与自由锻比较有如下特点： 生产率较高； 模锻件尺寸精确，加工余量小； 可以锻造形状比较复杂的锻件，如连杆、曲轴等； 模锻生产比自由锻消耗的金属材料少，切削加工工作量也少，有利于降低生产成本。,1. 锤上模锻,锤上模锻设备为模锻锤，生产中应用最广泛的是蒸汽-空气模锻锤。 锤上模锻用的锻模由上模和下模两部分构成。 根据模膛的作用分为模锻模膛和制坯模膛两大类。 具有一个模膛的锻模为单模膛锻模，具有两个以上模膛的锻模为多模膛锻模。,任务3 模锻,1. 锤上模锻,根据模锻件复杂程度的不同，变形所需要的模膛数量各异，可将锻模设计成单模膛形式（左图），也可设计成多模膛形式（右图）。,任务3 模锻,2. 胎模锻,胎模锻是在自由锻设备上用可移动的简单锻模(称胎模)生产模锻件的一种工艺方法。 胎模类型主要有扣模、筒模和合模三种。,任务3 模锻,图9-16 扣模,2. 胎模锻,任务3 模锻,图9-17 筒模,图9-18 合模,3. 特种模锻,（1）精密模锻 精密模锻(简称精锻)是在模锻设备上锻出形状复杂、尺寸精度高的锻件的模锻工艺。 （2）超塑性模锻,任务3 模锻,锻造钛合金涡轮盘时超塑性模锻和普通模锻的对比,3. 特种模锻,（3）液态模锻,任务3 模锻,液态模锻典型工艺流程示意图,任务4 冲压,冲压是通过模具使板料塑性成形以获得零件的工艺方法,冲压生产设备,任务4 冲压,1. 板料冲压的基本工序,任务4 冲压,1. 板料冲压的基本工序,冲压生产可以进行很多种工序，其基本工序为分离工序和变形工序两大类，所生产的零件统称为冲压件。 （ （1）分离工序 分离工序是使坯料的一部分与另一部分相互分离的工艺方法。主要有落料、冲孔、切边、剖切、修整等。其中又以冲孔、落料应用最广。,任务4 冲压,1. 板料冲压的基本工序,任务4 冲压,图9-20 落料与冲孔 图9-21 冲裁变形过程 a)落料 b)冲孔,1. 板料冲压的基本工序,任务4 冲压,冲裁件断面结构,1. 板料冲压的基本工序,任务4 冲压,冲裁模合理间隙值(汽车行业),1. 板料冲压的基本工序,任务4 冲压,冲裁件的排样,5) 冲裁力的计算 为了合理选择设备，防止设备和模具损坏或浪费能源，避免安全事故的发生，需要正确计算冲裁力。平刃冲模的冲裁力按下式计算 F=KLt,1. 板料冲压的基本工序,任务4 冲压,图9-24 拉深工序 1坯料 2第一次拉深产品 3凸模 4凹模 5成品,拉深工序,1. 板料冲压的基本工序,任务4 冲压,图9-27 弯曲工序 图9-28 弯曲时的纤维方向,弯曲工序,1. 板料冲压的基本工序,任务4 冲压,翻边工序,成形工序,1. 板料冲压的基本工序,任务4 冲压,汽车消音器冲压工艺,1. 板料冲压的基本工序,任务4 冲压,钢铝复合汽车车门边折叠工艺,折叠工序,1. 板料冲压的基本工序,任务4 冲压,奥迪Q3铝发动机盖成型工序,1. 板料冲压的基本工序,冲压生产可以进行很多种工序，其基本工序为分离工序和变形工序两大类，所生产的零件统称为冲压件。 （ （1）分离工序 分离工序是使坯料的一部分与另一部分相互分离的工艺方法。主要有落料、冲孔、切边、剖切、修整等。 其中又以冲孔、落料应用最广。,任务4 冲压,2. 冲床及冲模,冲床是最常用的冲压设备，由电动机、带减速系统、踏板、离合器、曲轴、连杆、滑块、制动器等组成。 冲模即冲床的模具，分为凸模(又称冲头)和凹模，分别装在滑块的下端和工作台上。 按工序的组合方式可将冲压模具分为简单模、连续模和复合模三大类。,任务4 冲压,任务5 其他压力加工,1. 挤压,（1）挤压工艺的特点 1) 可以提高金属坯料的塑性； 2) 挤压材料不仅有铝、铜等塑性好的有色金属，而且碳钢、合金结构钢、不锈钢及工业纯铁等也可用挤压工艺成形。在一定的条件下，某些高碳钢、轴承钢、甚至高速钢也可以进行挤压； 3) 可以挤压出各种形状复杂、深孔、薄壁、异型断面的零件； 4) 零件的尺寸精度高； 5)挤压变形后提高了零件的力学性能； 6) 节约原材料。材料利用率达70以上，生产效率也高于其它锻造方法。,任务5 其他压力加工,1. 挤压,（2）挤压的分类,a)正挤压 b)反挤压 c)复合挤压 d)径向挤压 1凸模 2凹模 3料筒 4坯料,2. 轧制,轧制是用轧辊对坯料进行连续变形的压力加工方法，具有生产率高、质量好、成本低和材料消耗少等优点。 汽车制造所应用的钢板和槽钢等各种型材都来自于轧制。 根据轧辊轴线与坯料轴线方向的不同，轧制分为纵轧、横轧、斜轧和楔横轧等几种。,任务5 其他压力加工,2. 轧制,任务5 其他压力加工,图9-37 辗环轧制 1驱动辊 2芯辊 3坯料 4导向辊 5信号辊,图9-36 辊锻轧制 1轧辊 2模块 3零件 4坯料,（1）纵轧 1) 辊锻轧制 2) 辗环轧制,2. 轧制,（2）横轧 （3）斜轧,任务5 其他压力加工,图9-38 热轧齿轮 1轧轮 2毛坯 3感应加热器,图9-39 螺旋斜轧,2. 轧制,（4）楔横轧,任务5 其他压力加工,图9-40 两辊式楔横轧 1导板 2轧件 3带楔形凸块的轧辊,3. 拉拔,将金属坯料拉过拉拔模的模孔而使坯料变形的压力加工方法叫拉拔。 拉拔一般在冷态下进行，生产的产品表面光洁、尺寸精度高。主要用来制造各种线材、薄壁管材及各种截面形状的型材。也用于对轧制件的再加工，以提高产品质量。 拉拔的材料主要为低碳钢，大多数有色金属及其合金都可以拉拔成形。,任务5 其他压力加工,思考与练习,1. 金属压力加工的方法有哪些?其特点是什么? 2. 什么是锻造温度范围?确定金属锻造温度范围的原则如何? 3. 锻造加热缺陷有哪些?如何防止这些缺陷的产生? 4. 锻件的冷却方式有几种?各适用于哪些场合? 5. 为什么大型锻件常用自由锻生产? 6. 试述自由锻、胎模锻、模锻的特点及适用范围。 7. 冲压生产具有什么特点?基本工序有哪些?冲模的类型有几种? 8. 何谓简单模、连续模、复合模?分别适用于何种场合? 9. 冲裁间隙对冲裁有什么影响?怎样确定合理的冲裁间隙? 10. 金属挤压有几种类型?挤压工艺变形有何特点? 11. 试述冲压工艺在汽车制造、维修中的运用及发展变化。,感谢关注！,