产品设计必须了解的锻压工艺

什么是锻压？

锻压工艺是锻造和冲压的合称，是利用锻压机械的锤头、砧块、冲头或通过模具对坯料施加压力，使之产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的制件的成形加工方法。

锻造按坯料在加工时的温度可分为 冷锻和热锻。冷锻一般是在室温下加工，热锻是在高于坯料金属的再结晶温度上加工。有时还将处于加热状态，但温度不超过再结晶温度时进行的锻造称为温锻。不过这种划分在生产中并不完全统一。

冷锻：对于室温状态的金属材料进行压力加工的锻造工艺。

热锻：金属材料被加热到再结晶温度以上，固相线以下的状态时进行压力加工的锻造工艺。

再结晶温度：粗略的计算可取该金属的熔点之0.4倍为再结晶温度。

对锻造产品，以冷锻工艺能获得较好的平整度，热锻的工艺平整度最差，而温锻（金属材料的温度处于冷锻与热锻之间）的平整度为中等。

冷锻又叫做冷体积成形，是一种制造工艺也是一种加工方法。与冷冲压加工工艺基本一样。冷锻工艺也是有材料、模具、设备三要素构成。只是冲压加工中的材料主要是板材，而冷锻加工中的材料主要为圆盘或线材。

日本（JIS）叫锻造冷间（简称冷锻） 中国（GB）叫冷镦，一些螺丝厂也喜欢称为打头。

三次元冷锻（Cold Forging）

与热锻相比，冷锻省去了昂贵的加热设备，同时有用料省，加工精度高等优点，但也受限于工艺要求，所以对模具设计制造、设备压力要求等有更高的要求。

热锻的优缺点

优点：若加工完成后，锻件材料的温度仍比再结晶温度高很多，则晶粒有较长的时间生长，会得到较粗的晶粒，可增加断裂韧性（裂纹扩展速率较低）。

缺点：

（1）因为高温操作，对人员安全、材料安全的危险性教大。

（2）材料在高温下易发生氧化，产生氧化皮，致使表面积垢，光洁度、平整度较差。

（3）热锻完成后，锻件材料在降温过程中有冷缩现象，影响锻件尺寸的精度。

（4）高温作业需要的设备及维护费用较高。

冷锻的优缺点

优点：

（1）锻件材料不易产生氧化皮，表面光洁度较好。

（2）锻件尺寸的精密度较好。

（3）在加工过程中会产生加工硬化（应变硬化），可使强度及硬度增加。

（4）可使锻件的金属纤维流向获得特定的方向性。

（5）不需要加热处理，使污染问题降至最低程度。

（6）不需要加热费用，降低生产成本。

缺点：

（1）锻件材料的塑性、韧性降低，对后续的加工不利。

（2）所需要的变形力比热锻大。

（3）材料内部会产生残余应力。

（4）金属晶粒会发生变形或破碎。

（5）加工过程中的方向性可能不利于日后的产品使用。

冷锻模具的基本概念与相关知识

1、冷锻模具基本概念：

模具是冷锻的三要素之一，它的重要性是不可估量的；产品成形跟模具的型腔形状、精度以及模具材料密切相关。

2、冷锻模具基本组成如下图片：

3、冷锻模具常用材料的介绍：

注：此表格只是代表一些常用材料，若模具特殊设计时会根据产品需求，决定材质和热处理。

4、材料的特性：

超硬分为G1～G8，依次逐渐变软。关键是G1构造细密，而G8的构造很粗。超硬用烧结制成（粉末冶金 ），在铁的粉末中，混合碳.钴等用高温烧硬。由于是粉末，有时空气会残留在粒子间，我们把这个叫做气孔。气孔在模具中很难用肉眼看出。假如有气孔，那么在生产中就会出现气孔缺陷，造成模具破损，从而造成产品不良。气孔缺陷一般用HIP处理来改善。将超硬烧结后，放在1000个大气压状态中的空气抽出（真空处理） 。

5、模具热处理硬度与力学性能：

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