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第六章 锻压与冲压加工技术 第一节 锻压加工工艺基础 锻压是使金属材料在外力的作用下产生塑性变形，从而获得具有一定形状和尺寸的毛坯或零件的一种加工法。 锻压包括锻造和冲压。 根据成形方法的不同，锻造又分为自由锻造和模型锻造两类。自由锻造按工作时所受作用力来源的不同，又可分为手工自由锻造和机器自由锻造两类。 冲压是使板料分离或成形而得到制件的加工方法。冲压由于是一种高效率的生产方法，所以它在汽车、拖拉机、航空、仪表及国防等工业部门中占有极其重要的地位。 锻造和冲压应用非常广泛，是目前机制制造中毛坯生产的主要方法之一。图6-1所示为锻压方法示意图。 图6-1 锻压方法示意图 （a）自由锻造 （b）模型锻造 （c）板料冲压 锻造的材料应具有良好的塑性，以便在锻造加工时能产生较大的塑性变形而不破坏。钢和有色金属具有一定的塑性，都可以进行压力加工，而铸铁的塑性极差，不能锻压加工。 锻造生产与其他加工方法相比，具有以下特点。 ①可以改善金属的内部组件，提高金属的机械性能。通过锻造能使锻件金属中的气孔及疏松压实，细化晶粒，并形成纤维组织。当纤维组织沿着零件轮廓合理分布时，能提高零件的塑性和韧性。 ②具有较高的劳动生产率。以制造六角螺母为例，用模锻成形后再加工螺纹，生产效率可比全部用切削加工提高约50倍。如果采用多工位冷鐓，则生产效率可提高400倍以上。 ③节约金属材料。一些精密模锻件的尺寸精度和表面粗糙度能接近成品零件的要求，需要少量甚至不需要切削加工即可得到成品零件，从而减少了金属的损耗。 ④适用范围广。锻造质量小的可不到1kg，大的重达数百吨。锻造既可进行单件小批量生产，又可以进行大批量生产。 ⑤锻造工艺的不足之处是不能锻造外形和内腔复杂的工件。 一、锻件图和锻造比 1．锻件图 自由锻件的锻件图是在零件图的基础上考虑了加工余量、锻造公差、工艺余块等之后绘制而成的图样。模锻件的锻件图还应考虑分模面的选择、模锻斜度和圆角半径等。 在锻件图中，锻件的外形用粗实线表示，零件（精、粗加工）的外形用双点画线表示。锻件的基本尺寸与公差注在尺寸线上面，零件的尺寸则注在尺寸线下面的括号内，如图6-2所示。 图6-2 锻件图 ①锻件基本尺寸：在零件尺寸基础上加放余量所得到的尺寸称为锻件的基本尺寸。 ②机械加工余量：成形时为了保证机械加工最终能获得所需要的尺寸而允许保留的多余金属部分称为机械加工余量，如图6-3（a）所示。 ③锻件公差：锤锻制成的锻件，其尺寸不可能正好达到锻件基本要求，允许有一定限度的偏差，超过基本尺寸的称为上偏差，小于基本尺寸的称为下偏差。上、下偏差的代数差的绝对值称为锻件公差。 ④余块；在锻件的某些难以锻出的部位添加的一些大于机械加工余量的金属体积称为余块，如图6-3（a）所示。 ⑤台阶：轴类锻件的某一段直径大于邻接的一段或两段直径时，则大径部分的尺寸称为台阶，如图6-3（b）所示。 ⑥法兰：在锻件上的台阶部分长度为直径的0.25～0.5倍，而直径至少为其邻接部分最大直径的1.5倍的部分，称为法兰，如图6-3（b）所示。 ⑦凹挡：锻件某一部分的直径（或非圆形锻件的截面尺寸）小于其邻接两部分的直径的（或尺寸）部分，称为凹挡，如图6-3（b）所示。 图6-3 机械加工余量示意图 2．锻造比 ①锻造比：坯料锻造前后的横截面积之比称为锻造比。锻造比在不同的工序中有不同的计算方法。 鐓粗时： YS＝S前/S后 式中：YS——鐓粗时的锻造比； S前、S后 ——鐓粗前、后的横截面积。 拔长时： YΦ=Φ前/Φ后 式中：YΦ——拔长时的锻造比； Φ前、Φ后——拔长前、后的横截面积。 ②最小阻力定律：金属受到外力作用发生塑性变形时，会沿着阻力最小的方向移动，该现象称为最小阻力定律。 二、锻造加热炉 锻造前必须对金属坯料进行加热，其目的是提高金属的塑性和降低其变形阻力。加热锻件坯料在锻造加热炉中进行。 1.手锻炉 手工锻造加热炉简称手锻炉。其基本结构由炉膛、烟囱、送风装置等组成，如图6-4所示。燃烧所需要的空气由鼓风机经送风管从炉管下方进入煤层。燃料从前炉门添入，后炉门一般和前炉门相对，以便出渣和加热长杆类或长轴类锻件时外伸之用。烟囱和炉膛连成一体，且不均匀。 图6-4 手锻炉的结构示意图 1-灰坑；2-火沟糟；3-鼓风机；4-炉膛；5-后炉门；6-烟囱 2.反射炉 反射炉是以煤为燃料的火焰加热炉。它主