压 力 加 工何为压力加工？
对坯料施加外力，使其产生塑性变形、改变尺寸、形状及改善性能，用以制造机械零件、工件或毛坯的成形加工方法。它包括锻压、冲压、旋压、冲裁等工艺。
塑性变形是压力加工的基础，凡具有一定塑性的金属如钢及大多数有色金属，均可进行压力加工。
与铸造相比，压力加工的优点是：金属铸锭经塑性变形后，铸造组织的内部缺陷如气孔、缩孔、微裂纹等得到焊合，再结晶后可细化晶粒，金属的各种力学性能得到提高。冲压件又具有重量轻、精度高、刚性好等优点。但由于锻压件是在固态成形，金属的流动受到限制。因此，对于形状复杂、尤其是内腔形状复杂的零件，从制造工艺上锻件远不及铸件容易实现。另外，锻件的成本比铸件高，
材料利用率等方面也不如铸件。然而，从锻件力学性能的提高，锻造流线更加与受力条件相适应，在同样受力条件下，零件的几何尺寸可以缩小的角度看，又可以大大降低原材料的使用量，延长零件的使用寿命，节约金属。
第一节 自由锻：
只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下砧间直接使坯料变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件
，这种方法称为自由锻。
根据对坯料作用力的性质不同，自由锻设备可分为产生冲击力的锻锤和产生静压力的压力机两大类。
一、自由锻造的变形工序通常，自由锻件的成形过程是由一系列变形工序组合而成的，工序的选择主要是根据锻件的形状和工序的特点来确定。一般可将锻件分为六大类,
1．轴杆类锻件 包括各种圆形截面实心轴，如传动轴、轧辊、立柱、拉杆等，还有矩形方形、工字形截面的杆件如摇杆、杠杆、推杆、连杆等，锻造轴杆件的基本工序是拔长，但对于截面尺寸相差大的铸件，为满足锻造比的要求
，则需采取镦粗一拔长工序。
2．空心类锻件 包括各种圆环、齿圈、轴承环和各种圆筒
、缸体、空心轴等，锻造空心件的基本工序有镦粗、冲孔
、马杠扩孔、芯棒拔长等。
3．饼块类锻件 包括各种圆盘、叶轮、齿轮、模块等，其特点是横向尺寸大于高度尺寸，或者二者相近。锻造基本工序是镦粗，其中带孔的件需冲孔。
4．曲轴类锻件 包括单拐和多拐的各种曲轴，目前锻造曲轴的工艺有自由锻、模锻、全流线挤压锻等。其中自由锻的力学性能差，加工余量大，只在单件或小批生产中应用
。其基本工序有拔长、错移和扭转。
5．弯曲类锻件 包括各种具有弯曲轴线的锻件，如吊钩、
弯杆、曲柄、轴瓦盖等，基本工序是拔长、弯曲。
6．复杂形状锻件 包括阀体、叉杆、十字轴等，锻造难度大，应根据锻件形状特点，采用适当工序组合锻造。
二、自由锻零件结构工艺性
1、零件结构应尽可能简单、对称、平直；
2、应避免零件上的锥形
、楔形结构；如图 2-3所示。 避免锥形、楔形结构。
3、应避免圆柱面与圆柱面、圆柱面与棱柱面相交； 避免圆柱面与圆柱面、圆柱面与棱柱面相交
4、零件上不允许有加强筋；
5、对横截面尺寸相差很大或形状复杂的零件，应尽可能分别对其进行锻造，然后用螺纹连接。
第二节 模 锻模型锻造 利用模具使毛坯变形而获得锻件的锻造方法称为模锻。
特点：与自由锻相比，模锻具有锻件精度高、流线组织合理、力学性能高等优点，而且生产率高，金属消耗少，并能锻出自由锻难以成形的复杂锻件。受设备吨位的限，模锻件不能太大，一般重量不超过 150kg。
分类,按模具类型模锻可分为开式模锻（有飞边模锻
）、闭式模锻（无飞边模锻）和多向模锻等；按设备类型模锻可分为锤上模锻、胎模锻、压力机上模锻等。
一,锤上模锻锤上模锻所用设备主要是蒸汽 -空气模锻锤，模锻锤的吨位为 1t-16t。
多模膛模锻时，按其模膛的结构和功用可分为制坯模膛和模锻模膛两类。
1,制坯模膛用以初步改变毛坯形状、合理分配金属，以适应锻件横截面积和形状的要求，使金属能更好地充满模锻模膛的工序称为制坯工序。如下图所示：
2,模锻模膛：
模锻模膛又可分为预锻膛和终锻模膛。
（ 1）预锻模膛,
为了改善终锻时金属的流动条件，避免产生充填不满和折迭，
使锻坯最终成形前获得接近终锻形状的模膛，它可提高终锻模膛的寿命。其结构比终锻模膛高度大、宽度小、无飞边槽，模锻斜度和圆角大。
（ 2）终锻模膛,
模锻时最后成形用的模膛，和热锻件图上相应部分的形状、尺寸一致。模膛周围设飞边槽，通孔锻件需留冲孔连皮。
3、模锻零件的结构工艺性
1）模锻件应具有合理的分模面、模锻斜度和圆角半径；
2）非配合表面一律设计成非加工表面；
3）零件的外形应力求简单、平直和对称；
4）应避免窄沟、深槽、深孔及多孔结构；
5）形状复杂的锻件应采用锻 -焊或锻 -机械加工联接的方法，减少余块以简化模锻工艺。
二、胎模锻胎模是在自由锻设备上锻造模锻件时使用的模具。常用的胎模有摔模、扣模、垫模、套模、合模、弯曲模、跳模等。
1.摔模根据用途有多种摔模，如用于压痕称为卡摔；用于制坯称为型摔；用于整径称为光摔；用于校正整形称为校正摔等，摔模均用于回转体锻件。
2,扣模扣模分单扇扣模和双扇扣模。用于非回转体类锻件的局部扣形，也可为合模制坯。
3,套模有开式套模和闭式套模两种。开式套模多用于法兰，
齿轮类锻件，或为闭式套模制坯，取件时一般要翻转 180
度；闭式套模常用于回转体锻件，有时也用于非回转体锻件。
4．合模合模由上、下模及导向装置构成。适合于各类锻件的终锻成形，尤其连杆、叉形等较复杂的非回转体件常用。
第三节 板料冲压板料冲压,使板料经分离或成形而得到制件的工艺统称为冲压。
冲压生产的特点：
产品有较高的精度和较低的表面粗糙度值，互换性好，一般无需再进行切削加工；冷变形强化作用显著，零件的重量轻、强度和刚度较高；能生产较复杂形状的平板类和中空类零件，工艺过程便于机械化、自动化、生产效率高、废品率低、成本低。
冲压常用的设备有剪床和冲床等。剪床为冲床备料，
将板料切成条料；而冲压加工主要在各类冲床上进行。
一、冲压的基本工序（一）分离工序
1．切断将材料沿不封闭的曲线分离的冲压方法称为切断。主要用于将板料切成具有一定宽度的条料，为成形工序的备料工序。
2．冲裁利用冲模将板料以封闭的轮廓与坯料分离的冲压方法称为冲裁，冲裁是落料和冲孔的总称。
3．精密冲裁用压边圈使板料冲裁区处于静液压作用下，抑制剪裂纹的发生，实现塑性变形分离的冲裁方法称为精密冲裁。
4．切口将材料沿不封闭的曲线部分地分离开，其分离部分的材料发生弯曲，此种冲压方法称为切口。
（二）成形工序
1．拉深（拉延）
变形区在一拉一压的应力状态作用下，使板料（浅的空心坯）成形为空心件（深的空心件）而厚度基本不变的加工方法称为拉深，也叫拉延。拉深变形后制件的直径与其毛坯直径之比称为拉深系数，用 m表示，保证危险断面不被拉裂的拉深系数的最小值又称为极限拉深系数，一般极限拉深系数取 0.5-0.8。坯料塑性差选上限值，塑性好可选下限值。 受极限拉深系数的限制，所需要的拉深不能一次完成而需要分几次逐步成形，这次数就称为拉深次数。
2．弯曲将板料、型材或管材在弯矩作用下弯成具有一定曲率和角度的制件的成形方法称为弯曲。
3、旋压旋压是一种成形金属回转体件的工艺方法。在毛坯随芯模旋转或旋压工具绕毛坯与芯模旋转中，旋压工具与芯模相对进给，从而使毛坯受压并产生连续、逐点地变形。它包括普通旋压和变薄旋压。
二、冲压零件结构工艺性
1．对冲裁件的要求
1）冲裁件的外形应力求简单、对称；
2）应避免长槽与细长悬臂结构；
3）冲孔的有关尺寸应满足的要求；
冲压件上应采用圆角代替尖角联接，孔与沟槽尽量在变形工序前的平板坯料上冲出；最小圆角半径值可查有关手册。
2．对弯曲件的要求
1）弯曲件的形状应力求对称；
2）弯曲边尺寸过短不易成形；孔亦不能距弯曲线太近。
3．对拉深件的要求
1）拉深件外形应简单、对称、且不宜太高；
2）拉深件的最小许可圆角半径可查有关手册。
第四节：轧制
（一）轧制金属材料（或非金属材料）在旋转轧辊的压力作用下，产生连续塑性变形，获得要求的截面形状并改变其性能的方法称为轧制。按轧辊的形状、轴线配置等的不同，
轧制有多种，如纵轧、斜轧、横轧等。轧制除了用于板材、型材、无缝钢管之外，现已广泛用来生产各种零件。
（二）辊锻用一对相向旋转的扇形模具使坯料产生塑性变形，从而获得所需锻件或锻坯的锻造工艺称为辊锻。
（三）辗环环形毛坯在旋转的轧辊中进行轧制的方法称为辗环，用这种方法可以生产火车轮箍，轴承座圈，法兰等环形锻件。
三、拉拔坯料在牵引力作用下引过模孔拉出，使之产生塑性变形而得到截面缩小、长度增加的制品的工艺称为拉拔，
拉拔的制品有线材、棒材、异形管材等。
四、挤压坯料在三向不均匀压应力作用下，从模具的孔口或缝隙挤出，使之横断面积减小、长度增加，成为所需制品的加工方法称为挤压。按挤压温度可分冷挤、温挤、热挤；
按坯料从模孔中流出部分的运动方向与凸模运动方向的关系可分为正挤压、反挤压、复合挤压和径向挤压。由于挤压处于三向压应力状态，可显著提高金属塑性。不仅塑性好的低碳钢，铝、铜合金可以挤压，而且塑性差的合金结构钢、不锈钢，甚至在一定变形量条件下某些高碳钢、轴承钢、以至高速钢也可挤压成形。通过挤压可以得到各种截面形状的型材或零件。
五、搓丝和滚丝当两搓板作相对运动时，使其间的坯料轧成螺旋状的沟槽的加工方法，称为搓丝，具有刃口的辊轮藉其旋转使棒坯滚轧成螺旋形的沟槽的加工方法称为滚丝。
思考题：
1、什么是压力加工？它包括那些基本工艺？其基本特点有哪些？
2、通常把自由锻造的工件分为那些类型？其对应的锻造工序有哪些？
3、与自由锻造相比，模锻的特点有哪些？
4、模锻零件的结构工艺性有哪些基本要求？
5、冲压加工的基本工序有哪些？
对坯料施加外力，使其产生塑性变形、改变尺寸、形状及改善性能，用以制造机械零件、工件或毛坯的成形加工方法。它包括锻压、冲压、旋压、冲裁等工艺。
塑性变形是压力加工的基础，凡具有一定塑性的金属如钢及大多数有色金属，均可进行压力加工。
与铸造相比，压力加工的优点是：金属铸锭经塑性变形后，铸造组织的内部缺陷如气孔、缩孔、微裂纹等得到焊合，再结晶后可细化晶粒，金属的各种力学性能得到提高。冲压件又具有重量轻、精度高、刚性好等优点。但由于锻压件是在固态成形，金属的流动受到限制。因此，对于形状复杂、尤其是内腔形状复杂的零件，从制造工艺上锻件远不及铸件容易实现。另外，锻件的成本比铸件高，
材料利用率等方面也不如铸件。然而，从锻件力学性能的提高，锻造流线更加与受力条件相适应，在同样受力条件下，零件的几何尺寸可以缩小的角度看，又可以大大降低原材料的使用量，延长零件的使用寿命，节约金属。
第一节 自由锻：
只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下砧间直接使坯料变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件
，这种方法称为自由锻。
根据对坯料作用力的性质不同，自由锻设备可分为产生冲击力的锻锤和产生静压力的压力机两大类。
一、自由锻造的变形工序通常，自由锻件的成形过程是由一系列变形工序组合而成的，工序的选择主要是根据锻件的形状和工序的特点来确定。一般可将锻件分为六大类,
1．轴杆类锻件 包括各种圆形截面实心轴，如传动轴、轧辊、立柱、拉杆等，还有矩形方形、工字形截面的杆件如摇杆、杠杆、推杆、连杆等，锻造轴杆件的基本工序是拔长，但对于截面尺寸相差大的铸件，为满足锻造比的要求
，则需采取镦粗一拔长工序。
2．空心类锻件 包括各种圆环、齿圈、轴承环和各种圆筒
、缸体、空心轴等，锻造空心件的基本工序有镦粗、冲孔
、马杠扩孔、芯棒拔长等。
3．饼块类锻件 包括各种圆盘、叶轮、齿轮、模块等，其特点是横向尺寸大于高度尺寸，或者二者相近。锻造基本工序是镦粗，其中带孔的件需冲孔。
4．曲轴类锻件 包括单拐和多拐的各种曲轴，目前锻造曲轴的工艺有自由锻、模锻、全流线挤压锻等。其中自由锻的力学性能差，加工余量大，只在单件或小批生产中应用
。其基本工序有拔长、错移和扭转。
5．弯曲类锻件 包括各种具有弯曲轴线的锻件，如吊钩、
弯杆、曲柄、轴瓦盖等，基本工序是拔长、弯曲。
6．复杂形状锻件 包括阀体、叉杆、十字轴等，锻造难度大，应根据锻件形状特点，采用适当工序组合锻造。
二、自由锻零件结构工艺性
1、零件结构应尽可能简单、对称、平直；
2、应避免零件上的锥形
、楔形结构；如图 2-3所示。 避免锥形、楔形结构。
3、应避免圆柱面与圆柱面、圆柱面与棱柱面相交； 避免圆柱面与圆柱面、圆柱面与棱柱面相交
4、零件上不允许有加强筋；
5、对横截面尺寸相差很大或形状复杂的零件，应尽可能分别对其进行锻造，然后用螺纹连接。
第二节 模 锻模型锻造 利用模具使毛坯变形而获得锻件的锻造方法称为模锻。
特点：与自由锻相比，模锻具有锻件精度高、流线组织合理、力学性能高等优点，而且生产率高，金属消耗少，并能锻出自由锻难以成形的复杂锻件。受设备吨位的限，模锻件不能太大，一般重量不超过 150kg。
分类,按模具类型模锻可分为开式模锻（有飞边模锻
）、闭式模锻（无飞边模锻）和多向模锻等；按设备类型模锻可分为锤上模锻、胎模锻、压力机上模锻等。
一,锤上模锻锤上模锻所用设备主要是蒸汽 -空气模锻锤，模锻锤的吨位为 1t-16t。
多模膛模锻时，按其模膛的结构和功用可分为制坯模膛和模锻模膛两类。
1,制坯模膛用以初步改变毛坯形状、合理分配金属，以适应锻件横截面积和形状的要求，使金属能更好地充满模锻模膛的工序称为制坯工序。如下图所示：
2,模锻模膛：
模锻模膛又可分为预锻膛和终锻模膛。
（ 1）预锻模膛,
为了改善终锻时金属的流动条件，避免产生充填不满和折迭，
使锻坯最终成形前获得接近终锻形状的模膛，它可提高终锻模膛的寿命。其结构比终锻模膛高度大、宽度小、无飞边槽，模锻斜度和圆角大。
（ 2）终锻模膛,
模锻时最后成形用的模膛，和热锻件图上相应部分的形状、尺寸一致。模膛周围设飞边槽，通孔锻件需留冲孔连皮。
3、模锻零件的结构工艺性
1）模锻件应具有合理的分模面、模锻斜度和圆角半径；
2）非配合表面一律设计成非加工表面；
3）零件的外形应力求简单、平直和对称；
4）应避免窄沟、深槽、深孔及多孔结构；
5）形状复杂的锻件应采用锻 -焊或锻 -机械加工联接的方法，减少余块以简化模锻工艺。
二、胎模锻胎模是在自由锻设备上锻造模锻件时使用的模具。常用的胎模有摔模、扣模、垫模、套模、合模、弯曲模、跳模等。
1.摔模根据用途有多种摔模，如用于压痕称为卡摔；用于制坯称为型摔；用于整径称为光摔；用于校正整形称为校正摔等，摔模均用于回转体锻件。
2,扣模扣模分单扇扣模和双扇扣模。用于非回转体类锻件的局部扣形，也可为合模制坯。
3,套模有开式套模和闭式套模两种。开式套模多用于法兰，
齿轮类锻件，或为闭式套模制坯，取件时一般要翻转 180
度；闭式套模常用于回转体锻件，有时也用于非回转体锻件。
4．合模合模由上、下模及导向装置构成。适合于各类锻件的终锻成形，尤其连杆、叉形等较复杂的非回转体件常用。
第三节 板料冲压板料冲压,使板料经分离或成形而得到制件的工艺统称为冲压。
冲压生产的特点：
产品有较高的精度和较低的表面粗糙度值，互换性好，一般无需再进行切削加工；冷变形强化作用显著，零件的重量轻、强度和刚度较高；能生产较复杂形状的平板类和中空类零件，工艺过程便于机械化、自动化、生产效率高、废品率低、成本低。
冲压常用的设备有剪床和冲床等。剪床为冲床备料，
将板料切成条料；而冲压加工主要在各类冲床上进行。
一、冲压的基本工序（一）分离工序
1．切断将材料沿不封闭的曲线分离的冲压方法称为切断。主要用于将板料切成具有一定宽度的条料，为成形工序的备料工序。
2．冲裁利用冲模将板料以封闭的轮廓与坯料分离的冲压方法称为冲裁，冲裁是落料和冲孔的总称。
3．精密冲裁用压边圈使板料冲裁区处于静液压作用下，抑制剪裂纹的发生，实现塑性变形分离的冲裁方法称为精密冲裁。
4．切口将材料沿不封闭的曲线部分地分离开，其分离部分的材料发生弯曲，此种冲压方法称为切口。
（二）成形工序
1．拉深（拉延）
变形区在一拉一压的应力状态作用下，使板料（浅的空心坯）成形为空心件（深的空心件）而厚度基本不变的加工方法称为拉深，也叫拉延。拉深变形后制件的直径与其毛坯直径之比称为拉深系数，用 m表示，保证危险断面不被拉裂的拉深系数的最小值又称为极限拉深系数，一般极限拉深系数取 0.5-0.8。坯料塑性差选上限值，塑性好可选下限值。 受极限拉深系数的限制，所需要的拉深不能一次完成而需要分几次逐步成形，这次数就称为拉深次数。
2．弯曲将板料、型材或管材在弯矩作用下弯成具有一定曲率和角度的制件的成形方法称为弯曲。
3、旋压旋压是一种成形金属回转体件的工艺方法。在毛坯随芯模旋转或旋压工具绕毛坯与芯模旋转中，旋压工具与芯模相对进给，从而使毛坯受压并产生连续、逐点地变形。它包括普通旋压和变薄旋压。
二、冲压零件结构工艺性
1．对冲裁件的要求
1）冲裁件的外形应力求简单、对称；
2）应避免长槽与细长悬臂结构；
3）冲孔的有关尺寸应满足的要求；
冲压件上应采用圆角代替尖角联接，孔与沟槽尽量在变形工序前的平板坯料上冲出；最小圆角半径值可查有关手册。
2．对弯曲件的要求
1）弯曲件的形状应力求对称；
2）弯曲边尺寸过短不易成形；孔亦不能距弯曲线太近。
3．对拉深件的要求
1）拉深件外形应简单、对称、且不宜太高；
2）拉深件的最小许可圆角半径可查有关手册。
第四节：轧制
（一）轧制金属材料（或非金属材料）在旋转轧辊的压力作用下，产生连续塑性变形，获得要求的截面形状并改变其性能的方法称为轧制。按轧辊的形状、轴线配置等的不同，
轧制有多种，如纵轧、斜轧、横轧等。轧制除了用于板材、型材、无缝钢管之外，现已广泛用来生产各种零件。
（二）辊锻用一对相向旋转的扇形模具使坯料产生塑性变形，从而获得所需锻件或锻坯的锻造工艺称为辊锻。
（三）辗环环形毛坯在旋转的轧辊中进行轧制的方法称为辗环，用这种方法可以生产火车轮箍，轴承座圈，法兰等环形锻件。
三、拉拔坯料在牵引力作用下引过模孔拉出，使之产生塑性变形而得到截面缩小、长度增加的制品的工艺称为拉拔，
拉拔的制品有线材、棒材、异形管材等。
四、挤压坯料在三向不均匀压应力作用下，从模具的孔口或缝隙挤出，使之横断面积减小、长度增加，成为所需制品的加工方法称为挤压。按挤压温度可分冷挤、温挤、热挤；
按坯料从模孔中流出部分的运动方向与凸模运动方向的关系可分为正挤压、反挤压、复合挤压和径向挤压。由于挤压处于三向压应力状态，可显著提高金属塑性。不仅塑性好的低碳钢，铝、铜合金可以挤压，而且塑性差的合金结构钢、不锈钢，甚至在一定变形量条件下某些高碳钢、轴承钢、以至高速钢也可挤压成形。通过挤压可以得到各种截面形状的型材或零件。
五、搓丝和滚丝当两搓板作相对运动时，使其间的坯料轧成螺旋状的沟槽的加工方法，称为搓丝，具有刃口的辊轮藉其旋转使棒坯滚轧成螺旋形的沟槽的加工方法称为滚丝。
思考题：
1、什么是压力加工？它包括那些基本工艺？其基本特点有哪些？
2、通常把自由锻造的工件分为那些类型？其对应的锻造工序有哪些？
3、与自由锻造相比，模锻的特点有哪些？
4、模锻零件的结构工艺性有哪些基本要求？
5、冲压加工的基本工序有哪些？
