单元2 锻压（课件）《机械基础》上好课（苏教版·凤凰职教）

《机械基础》（苏教版·凤凰职教） 上好课—中职专业课 模块八 热加工方法 单元2 锻压 教学目标 知识目标 1. 掌握锻压的定义、分类及核心工艺特点，明确锻造与冲压的核心区别。 2. 熟练掌握自由锻、模锻、胎模锻的原理、工序、优缺点及适用场景，掌握锻造温度、锻件冷却方式核心知识。 能力 目标 1. 能够根据零件结构、生产批量，合理选择锻造、冲压加工工艺。 2. 能够准确辨析各类锻压工序，区分落料与冲孔、自由锻与模锻等易混淆工艺。 情感 目标 1. 认识锻压工艺在工业生产中的重要价值； 2.树立严谨、规范的工艺加工思维，培养工匠精神。 教学引入 传统打铁：工人用铁锤反复击打烧红的铁块 情境导入 为什么烧红的铁块 一锤就能变成想要的形状？ 铁匠把铁块放进炉火烧到通红，夹出来放在铁砧上，铁锤反复击打，铁块就慢慢变长、变扁、变弯——这就是最原始的「锻压」。 现代工厂里，空气锤、水压机、冲压机床把这门手艺放大成了万吨级的工业制造。 教学引入 知识讲授：什么是锻压？ 锻压 是在加热或不加热状态下，对被加工金属施加压力，使其产生 塑性变形，从而获得具有一定 机械性能 和 尺寸形状精度 零部件的加工方法。 三个关键词 · 施加压力（锤击 / 压制） · 塑性变形（形状改变、不断裂） · 性能 + 形状双重获得 加热与否 · 热态：加热到高温锻造 · 冷态：室温下冲压 两种状态对应不同工艺 本质 利用金属的塑性， 用外力让它"听话"地变形 成我们需要的零件。 知识讲授：锻压方法之一 · 轧制 轧钢生产线：炽热钢坯在轧辊间被压成钢板 轧制 金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙，受轧辊碾压而产生塑性变形，横截面积减小、长度增加。 典型产品 · 钢板、钢带 · 工字钢、角钢、槽钢等型钢 · 钢轨 知识讲授：锻压方法之二 · 挤压 铝型材挤压机 把金属坯料放在挤压筒内，用强大压力从模具孔中挤出，断面形状与模孔一致。 典型产品 · 铝合金门窗型材 · 复杂断面的空心/实心型材 · 管材 挤压 知识讲授：锻压方法之三 · 拉拔 金属拉丝生产线 拉拔 将金属坯料从比其断面略小的模孔中 拉过，使其断面减小、长度增加。 典型产品 · 钢丝、铜丝、铝丝 · 细管材、异型材 · 钢丝绳、电线芯线 知识讲授：锻造 锻造：为什么锻件比铸件更结实？ 什么是锻造 利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，获得具有一定力学性能、形状和尺寸的锻件。 核心优势 · 压合内部疏松、气孔等缺陷 · 细化晶粒，改善内部组织 · 锻件的强度、塑性、韧性均优于同材料铸件 关键判断：承受重载、冲击的重要零件（齿轮、主轴、连杆）几乎都用锻件，不用铸件。 知识讲授：锻造的优缺点 锻造是不是万能的？ 优点 1. 改善金属内部组织，提高强度、塑性、韧性 2. 较高的劳动生产率 3. 精密模锻件形状接近成品，节约金属、减少切削加工 4. 适用范围广：单件、小批量、大批量均可生产 缺点 不能制造形状非常复杂的工件 （尤其形状复杂的内腔零件） 形状特别复杂、有复杂内腔的零件， 通常改用铸造或焊接方法制造。 知识讲授：锻造温度 什么时候开始打？什么时候停？ 始锻温度 允许开始锻造的 最高温度。 温度再高会过烧、过熔，晶粒粗大。 终锻温度 允许结束锻造的 最低温度。 温度再低塑性变差，锻打易开裂。 始锻温度（最高） 终锻温度（最低） 锻造必须在「始锻温度 ~ 终锻温度」这个温度区间内完成。 知识讲授：实例 · 45号钢 45号钢的锻造温度区间 1300℃ 1200℃ ↑ 始锻温度 800℃ ↓ 终锻温度 45号钢：始锻温度约 1200℃，终锻温度约 800℃。烧到亮黄~亮白色时开锻，降到暗红色时停锻。 知识讲授：什么是自由锻？ 自由锻常用设备：空气锤 利用冲击力或压力，使金属在 上下砧面之间各个方向自由变形，不受模具限制，从而获得所需形状的锻件。 常用设备 · 空气锤（中小型锻件） · 蒸汽-空气锤 · 水压机（大型锻件） 知识讲授：自由锻 知识讲授：自由锻的"巨无霸" 4500T 水压机正在锻造炽热钢锭 水压机：万吨之力 对于 大型、重型 锻件——如发电站主轴、轧辊、大型压力容器，空气锤力不从心，必须使用水压机。 特点 · 压力大（数千吨~上万吨） · 工作平稳，锻透深度大 · 可锻造 1kg ~ 300t 的大型锻件 知识讲授：自由锻基本工序 自由锻有哪五种基本动作？ 镦粗 高度减小 截面增大 拔长 截面减小 长度增长 冲孔 冲出通孔 或不通孔 弯曲 弯成一定 角度/形状 扭转 一部分相对另一部分 旋转一定角度 记忆口诀：粗 — 长 — 孔 — 弯 — 扭 任何复杂的自由锻件，都是由这五种基本工序单独或组合完成的。接下来我们逐个学习。 知识讲授：基本工序 ① 镦粗：坯料被压矮、压粗 镦粗 使坯料 高度减小、横截面积增大 的锻造工序。 分类 · 整体镦粗（整个坯料镦粗） · 局部镦粗（只镦粗某一部分） 典型用途：齿轮毛坯、圆盘类零件 知识讲授：基本工序 ② 拔长得到的台阶轴类锻件 拔长 使坯料 横截面积减小、长度增长 的锻造工序。 操作要点 · 送进量为砧宽的 0.3~0.7 倍 · 送进量过大 → 坯料展宽、效率低 · 送进量过小 → 易产生夹层 · 压下量 ≤ 送进量，防止夹层 典型用途：轴类、连杆毛坯 知识讲授：基本工序 ③ 冲孔后得到的环形锻件（红色为炽热状态） 冲孔 用冲子在坯料上冲出 通孔或不通孔 的锻造工序。 两种方式 单面冲孔 用于孔较浅的坯料 双面冲孔 用于孔较深的坯料 孔浅 → 单面冲穿；孔深 → 先从一面冲一定深度，翻转后再从另一面冲穿。 知识讲授：基本工序 ④ 锻造吊钩：由弯曲工序制成 弯曲 使坯料弯成 一定角度或形状 的锻造工序。 典型用途： · 吊钩（起重吊钩） · 链环、弯板等需要弯折的毛坯 知识讲授：基本工序 ⑤ 大型轴类锻件：多拐曲轴各拐角度需靠扭转获得 扭转 使坯料的 一部分相对另一部分旋转一定角度 的锻造工序。 典型用途： · 多拐曲轴（各拐错角） · 连杆等需要角度的毛坯 知识讲授：锻造方法之二 · 模锻 模锻压机在模具中成型炽热锻件 将加热后的金属放在 专用锻模 的模膛内，在压力机或锻锤上受压成型，直接得到所需形状的锻件。 特点 · 锻件尺寸精确、加工余量小 · 生产率高，可成型形状较复杂锻件 · 模具专用、成本高、准备周期长 · 适合大批量生产 知识讲授：锻造方法之三 · 胎模锻 胎模锻生产的小型锻件 在 自由锻设备 上，使用 可移动的简易模具（胎模） 生产锻件。 它介于自由锻与模锻之间。 · 不需要昂贵的模锻设备 · 比自由锻精度高、效率高 · 模具简单、成本低 · 多用于小型锻件的中小批量生产 知识讲授：自由锻与模锻怎么选？ 对比项 自由锻 模锻 设备/工装 工装简单、通用性强 专用锻模，成本高、周期长 锻件大小 可锻 1kg~300t 大型件 不适合大型锻件 精度/表面 精度低、表面粗糙 精度高、表面光洁 适用批量 单件、小批量 大批量生产 操作 复杂，依赖工人水平 简单，易自动化 知识讲授：锻后处理 · 锻件的冷却 冷却方式 冷却速度 适用场合 空冷 最快 低碳、低合金中小型锻件 堆冷 较慢 低碳钢、中碳钢小型锻件 坑冷 更慢 低合金钢、截面较大锻件 灰砂冷 缓慢 埋入炉渣、灰砂中缓冷 炉冷 极慢 高合金钢、大中型锻件 为什么？ 冷却不当会产生 白点、裂纹、 硬度不均等缺陷， 甚至导致锻件报废。 材质越硬、截面越大， 越要慢冷。 知识讲授：冲压 5400吨汽车覆盖件自动化冲压生产线 汽车外壳、易拉罐，为什么都是薄板做的？ 依靠 压力机和模具，对板材、带材、管材、型材施加外力，使其产生 塑性变形或分离，获得工件（冲压件）。 汽车车身、仪器仪表外壳、家电、自行车—— 大量使用冲压件。 知识讲授：冲压的特点 冲压为什么适合大批量？ 优点 1. 板料厚度基本不变，内部组织基本不变 2. 生产效率高，易机械化、自动化 3. 制件尺寸精确、表面光洁，一般无需后续机加 4. 适应范围广 局限 模具精度要求高、制造复杂、 成本高 → 适合大批量生产 传动部分 知识讲授：分离工序 ① 落料冲孔复合模结构 落料 沿封闭轮廓从板料上冲下，轮廓内部是成品/半成品，外部是废料。 记忆：要的是「轮廓里面」那块料 例：冲一个圆形垫片， 圆片本身就是零件。 传动部分 知识讲授：分离工序 ② 冲孔 沿封闭轮廓从板料上冲下，轮廓内部是废料，外部是成品/半成品。 记忆：要的是「轮廓外面」那块料 例：在一块板上钻一个圆孔， 掉下来的圆片是废料。 传动部分 知识讲授：成形工序 ① V形弯曲：板料在模具作用下折弯成形 弯曲 把板料弯成 一定角度或形状。常见有 V形、U形、帽形件。 典型产品： · 角钢、U形支架 · 各种需要折边的钣金件 传动部分 知识讲授：成形工序 ② 汽车车门内板：典型拉深件 拉深 把平板毛坯压成 开口空心工件，或把已有空心件进一步成形。 典型产品： · 汽车车门、覆盖件 · 易拉罐、搪瓷杯、锅 · 各种空心壳体 传动部分 知识讲授：成形工序 ③ 翻边 在坯料的平面或曲面边缘，沿一定曲线，翻竖起 直壁或凸缘。 典型用途： · 零件边缘竖起挡边、凸缘 · 孔口翻边（提高孔口强度） 翻边示意 → 边缘竖起直壁 传动部分 知识讲授：成形工序 ④ 起伏 使平板局部产生塑性变形，形成 凸起或凹陷。 典型用途： · 加强筋（提高薄板刚性） · 凹槽、文字、花纹 生活中的起伏 · 不锈钢脸盆上的加强筋 · 手机外壳上的凹凸文字 · 车牌、铭牌上的花纹 · 微波炉面板上的凹槽 传动部分 知识讲授：成形工序 ⑤ 缩口后的弯管工件 缩口 对空心毛坯或管材 径向受压，使其端部直径 缩小。 典型产品： · 钢管、铜管端部收口 · 气瓶、炮弹壳收口端 传动部分 知识讲授：成形工序 ⑥ 管件缩口/胀形设备 胀形 对空心毛坯或管材 内部受力，使其向外膨胀，得到 凸肚 制件。 对比记忆： · 缩口 = 端部 变小 · 胀形 = 中部 变大（凸肚） 传动部分 师生互动 学以致用：这个零件该怎么造？ 情境：某工厂要生产三种零件—— ① 单件巨型水轮机主轴（重 80 吨）；② 大批量汽车车门；③ 小批量小型齿轮坯。 思考与讨论 1. 这三种零件分别应采用哪种锻压方法？ 2. 判断依据是什么？（提示：从批量、大小、形状三个维度想） 3. 同桌两人一组，讨论 2 分钟后请代表发言。 传动部分 知识点背诵 这节课必须记住的知识点 1. 锻压分类：锻造、冲压、轧制、拉拔、挤压。 2. 锻造优点：改善组织、提高性能；缺点：不能做形状复杂件。 3. 45钢锻造温度：始锻 1200℃，终锻 800℃。 4. 自由锻五工序：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转。 5. 自由锻适用单件小批量；模锻适用大批量；胎模锻介于两者之间。 6. 落料：轮廓内是成品；冲孔：轮廓内是废料。 7. 冲压八大工序：落料、冲孔、弯曲、拉深、翻边、起伏、缩口、胀形。 单项选择题 1. 45号钢的始锻温度约为（ ）。 A. 800℃　　 B. 1000℃　　 C. 1200℃　　 D. 1500℃ 正确答案：C 始锻温度1200℃，终锻温度800℃。 课后练习 正确答案：A 自由锻通用性强，适合单件小批量、大型锻件。 课后练习 单项选择题 2. 下列锻造方法中，最适合单件小批量生产大型锻件的是（ 　）。 A. 自由锻　　 B. 模锻　　 C. 胎模锻　　 D. 冲压 单项选择题 3. 在板料上冲下一个圆形垫片，圆片本身是成品，这属于（　）。 A. 冲孔　　 B. 落料　　 C. 拉深　　 D. 翻边 正确答案：B 圆片是成品，取轮廓内部 → 落料。 课后练习 简述落料与冲孔的本质区别，并各举一个应用实例。 课后练习 本质区别： 落料和冲孔都属于冲压分离工序，区别在于材料取舍不同： - 落料：冲裁后，封闭轮廓内部的材料是成品工件，轮廓外面的材料是废料。 - 冲孔：冲裁后，封闭轮廓内部的材料是废料，轮廓外面留存下来的板材是成品工件。 应用实例: 1.落料实例：冲压加工垫片、硬币，把外形轮廓冲下来，冲下来的圆片就是需要的零件。 2.冲孔实例：在钢板、金属板上加工螺栓孔；比如汽车车架板、机箱外壳上冲安装孔，冲掉中间小圆料，带孔的板材是工件。 课堂小结 1. 背诵本节课 7 条必背知识点 2. 列表对比自由锻、模锻、胎模锻的适用批量与设备 3. 观察身边 3 件冲压制品，判断各用了什么冲压工序 4. 预习下一节：焊接 课后作业 感谢观看 Lavf58.46.101 Lavf62.3.100 $