塑性成形工艺与模具设计第3版高锦张电子课件教学课件 第十六章 冷锻工艺的基本工序.ppt

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1、第十六章冷锻工艺的基本工序镦锻型锻与压印挤压模锻返回冷锻工艺作为单个零件的冷态锻造的二次塑性加工工艺，主要包括：镦锻挤压压印模锻第一节镦锻冷镦锻：是利用冷锻设备通过冷锻模具对金属坯料施加轴向压力，使其产生轴向压缩横向加粗的冷锻成形方法。镦锻的特点是：坯料的横截面积增大。根据坯料变形部位的不同以及模具工作部分形状的不同，镦锻可分为：镦粗（整体镦锻）顶镦（镦头）中间锻粗图16-1镦粗一、整体镦粗整体镦锻：是使整个坯料由轴向压缩转为横向扩展的一种镦锻工序。它是镦锻加工中最典型的基本工序。而且模锻、挤压等工序中也都含有镦粗的

2、变形过程。（一）变形分析变形特点与热锻部分的镦粗相同。变形过程中的主要工艺参数是高径比和镦粗率。高径比是指坯料的高度Ｈ０与直径Ｄ０之比，即Ｈ０／Ｄ０镦粗率是指镦锻前后高度变化与原始高度之比，可以表示为：镦粗率εＨ是一种相对应变，表示了镦粗的变形程度。（二）镦粗常见的缺陷及其预防镦粗变形过程中可能会产生以下的缺陷:１.轴向弯扭　是指镦粗时坯料因被轴向压缩产生失稳而出现弯扭的现象，如图16-2所示。可以采取图16-3所示的措施，分两次进行镦粗，首先用内锥形上模预镦成锥形件，再用成形镦粗方法，可避免产生轴向弯扭。２.表面折

3、叠　镦粗变形过程中，坯料相邻表面重叠在一起而压入表层的缺陷称为表面折叠。产生表面折叠主要有两种情况:当已经产生轴向弯扭而继续镦粗时，相邻表面被强行镦锻变形而折入工件内部，此时镦粗件外形虽然看似完好，但已形成内部缺陷，如图16-4ａ所示。在如图16-3所示的预镦中，如果上部的圆柱与下部圆锥相交处不够平滑，则在其后的成形镦锻时会产生如图16-4b所示的折叠缺陷。３.表面裂纹　镦粗表面裂纹主要表现为纵向裂纹与斜向裂纹两种情况，如图16-5所示。产生表面裂纹的原因有：镦粗变形时外侧金属受切向拉应力作用，当拉应力超过其极限时就

4、会产生拉裂；材料本身表面有伤痕或纤维组织粗大等缺陷。选用塑性好的材料、采用锥形模镦粗或者采用半封闭模的镦锻可以防止这种缺陷，另外改善端面润滑可以使不均匀变形得到缓解，从而使外侧材料所受的拉应力减小，也有一定的成效。４.内部裂纹　如图10-18所示的圆柱体平砧拔长（实质上砧下的材料是镦粗）时，心部受到附加拉应力作用导致开裂，采用Ｖ形砧拔长可以防止这种缺陷。５.鼓形　鼓形（鼓肚）是镦粗变形规律的表现，不应该算做镦粗的缺陷。二、顶镦（亦称为镦头）顶镦是在坯料一端的头部产生轴向压缩、横向扩展的镦锻工序（见图16-6）。顶镦的

5、变形本质与镦粗工序完全相同，其出现质量问题的原因及预防方法也应该与镦粗工序相同。但是，两者在模具工作部分的设计上存在不同之处，主要有以下几点：顶镦所用凹模要有夹持好坯料不变形部分的功能，凹模口部边缘应有圆角。顶镦外凸曲面形镦头件时，凸模工作部分的形状要有相应的内凹曲面形状。凸模内凹中心处一般设计出气孔（见图16-6b）。形状复杂的头部（如螺栓六角头等）的工件顶镦时，应按多次顶镦逐步成形的工艺方案进行模具设计。三、中间镦粗中间镦粗是指使坯料的中间部位产生轴向压缩横向扩展的镦锻工序，如图16-7所示。其变形实质与镦粗基本

6、相同。第二节　型锻与压印一、型锻型锻是利用冷锻设备通过模具对金属坯料施加压力使其产生横向压缩变形的冷锻成形方法。型锻的特点是坯料的横截面变薄。实际生产中，型锻通常在锻锤的型砧上进行的，故而得名。根据坯料变形部位的不同，型锻可分为端部拔长和中间压扁两种基本工序，如图16-8、16-9所示。１.端部拔长　端部拔长是使坯料的一端沿其横向压缩、轴向伸长的一种型锻工序。其变形特点热锻中的拔长相似。２.中间压扁　中间压扁是在坯料的中间部位沿其横向压缩而变薄的一种型锻工序，如图16-9所示。（１）轴向伸长的压扁　中间压扁时，阻碍材

7、料在宽度方向上的扩展，迫使其沿轴向扩展，变形结果见图16-9a所示。（２）展宽压扁　中间压扁时，由于变形区内轴向变形阻力大于宽向变形阻力，材料沿宽度方向扩展相对容易，而且由于变形区的轴向切应力相对增大，不变形区对变形区的剪切阻力的作用相对减弱。其变形结果如图16-9b所示。二、压印压印是利用冷锻设备通过模具对金属坯料施加压力使之产生轴向压缩、横向不明显扩展的冷锻成形方法。压印的特点是压缩量不大，横向变形量及总体变形量不大，但压力很大。依据坯料形状的不同以及所用模具结构特点的不同，压印可以分为：压花打印压凹精压１.压花

8、打印压花打印是在平板形坯料的上、下表面上成形出深度浅而清晰的凸凹花纹、图案或文字符号的一种压印工序。如图16-10所示２.压凹在坯料的端面上成形出有一定深度的凹坑的压印工序叫压凹。如图16-10c。３.精压精压是为提高半成品的尺寸精度及形状精度而进行的轻微压缩变形的一种压印工序（见图16-10d），分为立体精压和平面精压。第三节挤压冷挤压是在冷