粉末冶金模具课件.ppt

第 5 章 特殊模具5.1粉末冶金模具5.2擠製加工模具5.3抽線模具5.4鍛造模具5.5精密下料模具5.6連續沖模5.7其他模具5-0035-003 模模 具具 學學粉末冶金模具5-1粉末冶金：粉末冶金：是指將混合完成金屬粉末或合金粉末放入模具內，並行高壓成型，經燒結後製成所使用的模具要求形狀及尺寸的成品。【5-02】5-0045-004 模模 具具 學學粉末冶金模具製造零件：粉末冶金模具製造零件：軸承：一般以自潤軸承為主，可滲石墨或滲油。精密機械或儀器零組件。過濾器：過濾氣體或液體零組件。磁性零件：軟磁或硬磁材料用。【5-02】粉末冶金模具5-15-0055-005 模模 具具 學學粉末冶金：粉末冶金：粉末冶金模具壓製後燒結成型零件。精密度高。純度高。可大量生產。減少機械切削加工。節省材料浪費降低成本。當前機械加工較先進加工。【5-02】粉末冶金模具5-15-0065-006 模模 具具 學學粉末冶金模具：粉末冶金模具：手動成型模。自動成型模：自動成型模：單向實體壓製模結構。主要用於壓製較小之零件，模具先利用裝料斗，裝入粉末。壓製截面較小，不容易控制壓力，模具採用定位塊定位。【5-02】粉末冶金模具5-15-0075-007圖圖5.15.1實體單向壓製手動模實體單向壓製手動模 模模 具具 學學【5-02】5-0085-008 模模 具具 學學粉末冶金模具特點：粉末冶金模具特點：模穴尺寸確定，粉末冶金模具模穴徑向尺寸，對於需要整形工件，應先計算整形模尺寸，後計算成形模尺寸，對於不需要整形的工件，可直接計算成型模穴尺寸。【5-03】粉末冶金模具5-15-0095-009 模模 具具 學學凹模材料要求：凹模材料要求：使用碳素工具鋼、高速鋼、合金工具鋼及硬質合金。其鋼熱處理硬度HRC 6063。工作表面粗糙度RA 0.60.16。模心及凸模材料：其鋼熱處理硬度HRC 5660。工作表面粗糙度RA 0.60.16。【5-03】粉末冶金模具5-15-0105-010圖圖5.25.2直齒輪粉末冶金壓模直齒輪粉末冶金壓模 模模 具具 學學【5-03】5-0115-011圖圖5.35.3凹模高度計算凹模高度計算 模模 具具 學學【5-03】5-0125-012 模模 具具 學學模具不同壓製方式：模具不同壓製方式：需要凹模、模心、上及下凸模採用浮動裝置，其浮力可由彈簧、氣液壓產生，在模具設計上不可忽視。模具脫模歸位機構：由同一結構來完成，脫模動作要準確，歸位則要求位置要正確。【5-04】粉末冶金模具5-15-0135-013 模模 具具 學學擠製加工模具5-2擠製加工：擠製加工：將金屬胚料放置在擠製沖模，在再結晶溫度下，藉沖頭的壓力對胚料施行單方向或兩方向加壓，迫使材料從沖模的間隙流出塑性加工法。此種加工方式成功與否決定於產品設計，擠製材料選擇及潤滑方式，模具設計及熱處理條件等。【5-04】5-0145-014 模模 具具 學學擠製加工需要很高平均壓力，圓筒製品擠製時，側壁上如有任何不對稱缺陷會誘生側向壓力，使沖頭產生偏向，因此圓筒內側壁肋條或其他部份在設計上皆需對稱。位於圓筒底面內側或外側突出面凹陷凸窩，如有不對稱佈置，會影響不規則性金屬流動，會迫使沖頭趨於偏向。【5-04】擠製加工模具5-25-0155-015 模模 具具 學學優點：優點：材料加工硬化，製品強度會提高。屬冷壓加工，金屬表面不會氧化，不會產生氧化膜。製品表面光度佳、尺寸精密度高。擠製成品組織更密緻。【5-04】擠製加工模具5-25-0165-016 模模 具具 學學缺點：缺點：金屬變形扺抗力大，擠壓模易磨耗及破裂。金屬變形量有限制、加工量大時，擠壓次數勢必增多。【5-04】擠製加工模具5-25-0175-017圖圖5.45.4擠伸加工產品的設計擠伸加工產品的設計 模模 具具 學學【5-04】5-0185-018 模模 具具 學學擠製加工種類：向後擠製：向後擠製：將金屬胚料放置在擠製模中，然後沖頭對胚料施加壓力，迫使材料向沖頭相反的方向流動，此種加工方式稱為向後擠製加工，常見的如鋁製的牙膏或水彩、錫罐加工方式。【5-05】擠製加工模具5-25-0195-019圖圖5.55.5向後擠製加工過程向後擠製加工過程 模模 具具 學學【5-05】5-0205-020圖圖5.65.6牙膏筒衝擊擠製過程牙膏筒衝擊擠製過程 模模 具具 學學【5-05】5-0215-021 模模 具具 學學向前擠製：向前擠製：將金屬胚料放置在擠製模中，然後沖頭對胚料施加壓力，迫使材料沿著沖頭運動方向，擠製加工方式。【5-06】擠製加工模具5-25-0225-022圖圖5.75.7向前擠製過程向前擠製過程 模模 具具 學學【5-06】5-0235-023圖圖5.85.8圓柱向前擠製沖模圓柱向前擠製沖模 模模 具具 學學【5-06】5-0245-024圖圖5.95.9中空體向前擠製沖模中空體向前擠製沖模 模模 具具 學學【5-06】5-0255-025 模模 具具 學學複合擠製加工：複合擠製加工：材料流動沿前後兩方向同時進行，此種擠製乃為向前及向後擠製的組合。【5-07】擠製加工模具5-25-0265-026 模模 具具 學學模具概論5-3抽線模：抽線模：拉伸方式對金屬胚料施以拉力，使通過模孔，以獲得與模孔尺寸、形狀相同並具有一定性能、狀態製品塑性加工方法。拉伸過程是在常溫狀態下進行，但對於在常溫下強度高、塑性差的金屬，如鈹、鎢、鎂等，則常採用高溫拉伸。【5-07】5-0275-027 模模 具具 學學棒、線材拉伸方法棒、線材拉伸方法一次拉伸：一次拉伸是指拉伸時製品只通過一個模孔，一般用於生產棒材和粗線材。一次拉伸的道次加工率大，操作較簡單，但它拉出的製品較短，生產效率低。【5-07】模具概論5-35-0285-028圖圖5.105.10複合擠製過程複合擠製過程 模模 具具 學學【5-07】5-0295-029圖圖5.125.12多次拉伸過程示意圖多次拉伸過程示意圖 圖圖5.115.11拉伸過程示意圖拉伸過程示意圖 模模 具具 學學【5-07】5-0305-030 模模 具具 學學多次拉伸：多次拉伸：多次拉伸指拉伸時製品連續地通過兩個或兩個以上的模孔，一般用於大量生產線材。多次拉伸加工率大，拉伸速度快，自動化為主。多次拉伸可以依金屬線材的轉動速度與拉伸絞盤圓周速度之間的關係，分為滑動的連續式多次拉伸、無滑動的連續式多次拉伸和無滑動的積蓄式多次拉伸兩種。【5-08】模具概論5-35-0315-031 模模 具具 學學型材拉伸方法：型材拉伸方法：拉伸方法可以生產許多簡單斷面形狀型材，如三角形、方形、矩形、六角形、梯形、橢圓形、工字形以及其他形狀較為複雜對稱或非對稱形狀型材等。型材拉伸關鍵在於選擇原始胚料形狀和尺寸，所選擇胚料形狀與成品形狀相似，則拉伸過程可較順利地進行，而且製品不均勻變形減少。【5-08】模具概論5-35-0325-032 模模 具具 學學其他拉伸方法：其他拉伸方法：超音波拉伸：超音波拉伸：超音波拉伸可用於拉伸加工不銹鋼管和拉伸小直徑薄壁管。【5-08】模具概論5-35-0335-033圖圖5.135.13超音波拉伸超音波拉伸 模模 具具 學學【5-08】5-0345-034 模模 具具 學學鍛造模具5-4鍛造定義為利用工具、模具等，把固體材料一部份或整體，經由錘打或壓縮而加以成形或鍛鍊過程。機械、結構物、器具零件中，將須具備強度或剛性部份做成厚度大、棒狀或塊狀成形技術稱為鍛造。【5-09】5-0355-035 模模 具具 學學熱鍛：熱鍛：將材料加熱至再結晶溫度以上，固相線溫度以下溫度範圍內所進行的鍛造法。利用加熱使材料軟化，使常溫下可得既硬且脆的材料、鑄件、變形量大及形狀複雜的鑄件等，得以加工成形而利用大變形及熱能，可使粗大晶粒或偏析組織微細化。【5-09】鍛造模具5-45-0365-036 模模 具具 學學冷鍛：冷鍛：材料不加熱，在常溫或接近常溫下進行的鍛造作業稱為冷鍛。材料材質必須是容易變形成分及組織，不可有表面缺陷。冷鍛利用模具，將材料予以鍛壓成形，因在常溫或再結晶溫度以下鍛壓加工，工件可同時變形強化，而冷鍛件尺寸精密度及表面狀態佳。【5-09】鍛造模具5-45-0375-037圖圖5.155.15冷鍛鋼製品例冷鍛鋼製品例 圖圖5.145.14金屬模熱鍛造產品金屬模熱鍛造產品 圖圖5.165.16鋁合金恆溫鍛造鋁合金恆溫鍛造 模模 具具 學學【5-09】5-0385-038 模模 具具 學學溫鍛：溫鍛：鍛造溫度介於熱鍛及冷鍛之間的鍛造作業稱為溫鍛。兼具熱鍛及冷鍛優點新鍛造法。由於沒有適當工具材料及潤滑劑，所以兩種鍛造缺點也會發生。溫鍛件或熱鍛件也經常再採用冷鍛精加工，而形成一複合鍛造製程。【5-10】鍛造模具5-45-0395-039 模模 具具 學學恆溫鍛造：恆溫鍛造：對要求耐熱性佳鎳合金或鈦合金零件，因加工困難，必須在特定溫度超塑性狀態下才能進行成形加工。要使用可防止冷卻或溫升的加熱金屬模，而模具與工件同一溫度，慢慢加以鍛造的過程稱為恆溫鍛造。【5-10】鍛造模具5-45-0405-040 模模 具具 學學變形形態分類直接壓縮鍛造：直接壓縮鍛造：利用工具把素材整體或其一部份施壓力，使其在加壓方向收縮，而垂直於加壓方向素材則擴大尺寸鍛造方式。加壓方向為素材軸方向者，有鍛粗、錘頭、凸緣等加工方式。加壓方向與素材軸向垂直者有展寬、伸長等加工方式，【5-10】鍛造模具5-45-0415-041圖圖5.185.18由橫向直接壓縮的鍛造作業例由橫向直接壓縮的鍛造作業例 圖圖5.175.17由軸向直接壓縮的鍛造作業例由軸向直接壓縮的鍛造作業例 模模 具具 學學【5-10】5-0425-042 模模 具具 學學間接壓縮鍛造：間接壓縮鍛造：利用工具對材料施壓，材料會受到由工具表面所傳來作用力，這作用力使材料產生形變可能與加壓力方向平行、垂直，或呈一斜度方向，藉上述作用力使材料在加壓方向延伸的加工。【5-11】鍛造模具5-45-0435-043 模模 具具 學學直接間接複合壓縮鍛造：直接間接複合壓縮鍛造：把直接壓縮鍛造及間接壓縮鍛造混合進行的作業，有模鍛、擠製-鍛粗、旋鍛等。【5-11】鍛造模具5-45-0445-044 模模 具具 學學依變形動態分類同一部位一次加壓鍛造：同一部位一次加壓鍛造：最單純的作業，將素材一次加工就可完成所要鍛造品。同一部位重複加壓鍛造：冷鍛時於加工中途停止，將材料施以退火及再潤滑處理後，對相同部位用別的模具再加壓成形者。【5-11】鍛造模具5-45-0455-045 模模 具具 學學不同部位間歇加壓鍛造：不同部位間歇加壓鍛造：素材某方向較長，當加工負載受限制或為了避免發生挫曲，以致不能一次整體形成，而只能依次對局部做間歇性之加壓作業。加壓部份沿著素材軸線或長度方向移動。旋轉鍛造或徑向鍛造，加工過程，素材作軸向移動及圓周方向迴轉。【5-11】鍛造模具5-45-0465-046圖圖5.195.19間接壓縮鍛造加工例間接壓縮鍛造加工例 模模 具具 學學【5-11】5-0475-047圖圖5.205.20在素材不同部位間歇加壓之鍛造加工例在素材不同部位間歇加壓之鍛造加工例 模模 具具 學學【5-12】5-0485-048圖圖5.215.21在素材不同部位連續加壓之鍛造加工例在素材不同部位連續加壓之鍛造加工例 模模 具具 學學【5-12】5-0495-049 模模 具具 學學工具形式或運動方式分類自由鍛：自由鍛：利用具有平面或簡單曲面的汎用工具，移動或旋轉素材或工具，間歇式對素材加壓的作業。同一套工具就可對各種不同鍛件加以成形，適用於大中型工件之多樣極少量生產作業方式。所以又稱為開放模鍛。【5-13】鍛造模具5-45-0505-050 模模 具具 學學模鍛：模鍛：利用與鍛件表面形狀及尺寸相同模具，對素材大部份加壓或拘束而以成形，適合大量生產之鍛造作業。把週邊多餘材料以毛邊方式加以剪掉之金屬模作業稱為模鍛。壓印是把素材表面先整平後，在素材厚度方向做精密加工，使表面產生凹凸形狀鍛造作業。【5-13】鍛造模具5-45-0515-051 模模 具具 學學依加工機具分類依加工機具分類有利用加工能量做控制的鍛鎚，利用加工負荷做控制的油壓沖床，以加工沖程做控制的機械沖床，及以扭力做控制的軋輥等。按加工機械型式把作業分成落鎚鍛造、沖壓鍛造、鍛粗鍛造、輥鍛等。當撞鎚速度大於10m/s時，稱為高能量速度鍛造。【5-13】鍛造模具5-45-0525-052 模模 具具 學學按素材形態分類：按素材形態分類：以往就把熔製材當做鍛造材料，像線材、棒材、管材、及板材等，這些材料並沒有特別名稱。最近有使用粉末燒結的素材或預製成形製品再施予鍛造者，稱為粉末鍛造。【5-13】鍛造模具5-45-0535-053 模模 具具 學學鍛造正面製程參數：鍛造正面製程參數：大變形加工。改善材質。改變鍛造流線增加強韌化。可作大量生產。達彈性多種少量生產。【5-13】鍛造模具5-45-0545-054 模模 具具 學學可做大變形加工：可做大變形加工：鍛造時材料內是承受軸向壓縮應力。施加在材料變形能高，可以做較大的變形。素材在尺寸或形狀上具有相當程度自由度。【5-14】鍛造模具5-45-0555-055 模模 具具 學學材質可加以改善：材質可加以改善：將鍛造或粉末燒結所得到脆性組織配合熱處理，將材料加以強韌化。軟質材料因加工硬化而得以強化。不僅可改善切削性，亦可利用異材料壓接而製造出複合材料。【5-14】鍛造模具5-45-0565-056 模模 具具 學學利用鍛造流線可提高韌性：利用鍛造流線可提高韌性：軋延、擠製、鍛造等一次塑性加工而具有纖維組織的材料當做鍛造素材時，這些纖維會沿著鍛造件表面成鍛造流線，沿流線方向材質較為強韌，有助於抵抗鍛造件使用時沿此方向產生應力。此種強韌性，使得鍛造法與其他加工方法相比，居於優勢地位。【5-14】鍛造模具5-45-0575-057 模模 具具 學學可達大量生產性：可達大量生產性：利用金屬模鍛造可以在1分鐘製造數個至數百件成品尺寸形狀或表面狀況接近成品的鍛造件。具多樣少量生產彈性：自由鍛造件再利用工作母機加工，對於多樣少量的生產需求，具有相當的彈性。對於具有凹陷等複雜形狀也可加以成形。【5-14】鍛造模具5-45-0585-058 模模 具具 學學鍛造負面參數：鍛造負面參數：機具負荷大。材料價格高。環境不佳。時間長。熟練操作技術。【5-14】鍛造模具5-45-0595-059 模模 具具 學學在素材與工具間壓力，即使在最小時，也相當於材料變形抵抗，模鍛或擠製甚至可高達數倍。這種壓力加上變形大及磨擦大，或者熱鍛或溫鍛時素材加熱造成潤滑油膜破壞及工具面的過熱等，就很容易造成工具表面塌陷或磨損、燒著，甚至工具的破裂。金屬模或設備造價就很高，不適合少量生產方式。【5-14】鍛造模具5-45-0605-060 模模 具具 學學素材價格高：素材價格高：鍛造用素材必須具有某種程度以上的變形。冷鍛用材料，不僅要求高變形，低變形抵抗及良好的淬火性，同時省掉加工切削、研磨等。對素材高尺寸精密度和表面品質也都會加以要求，材料單價提高。複雜鍛造件利用形狀單純素材成形，因毛邊多使浪費材料體積頗多。【5-14】鍛造模具5-45-0615-061 模模 具具 學學環境不佳：環境不佳：多數鍛造作業都易伴隨著危險或令人不愉快的因素，特別是錘打或機械沖床作業，針對噪音及振動問題改善，還需花許多費用。作業變更時間長：作業變更時間長：利用模具作自動化生產高產能設備或為改善作業環境，作業中變更操作必須花費相當長時間，不利於多樣少量生產。【5-15】鍛造模具5-45-0625-062 模模 具具 學學熟練必要性：熟練必要性：金屬模鍛造情形，依序成形製程及短交期的模具設計，都必須具備相當熟練度。決定自由鍛造作業方案時，也都需要有相當熟練經驗。【5-15】鍛造模具5-45-0635-063 模模 具具 學學船舶用柴油引擎及減速機零件、傳動軸、火車車軸、大齒輪，鋼鐵工業軋延機用軋輥、聯軸器、傳動軸天車吊鉤、工作母機和金屬加工機轉軸或齒輪類，化工業的反應塔、熱交換器，其他還有發電廠的機械軸類、轉子，核電廠壓力容器用噴嘴，熱交換器水箱等，重量由約1公斤到600噸的少量產品，都是主要鍛造件。【5-15】鍛造模具5-45-0645-064 模模 具具 學學鍛製件指材料熱間模鍛件，大約六成是屬於大量生產汽車引擎、傳動及操控等相關零件，其餘應用於產業機械機具、土木或建設機械等。單件的重量由數公克到1噸不等。鋼的冷鍛或溫鍛件，重量1g30kg不等，螺栓、螺帽，軸承用鋼珠及滾子佔大宗。【5-15】鍛造模具5-45-0655-065 模模 具具 學學鍛造件不論是素材或成品，都必須面臨與其他鑄造件、粉末燒結件、板材成形件、切削加工件，激烈的價格競爭，因此生產成本的降低、省力化及提高附加價值便成為嚴苛努力目標。提高附加價格重要關鍵，乃依鍛造件是否須再少許加工切削，甚至須稍加研磨加工就完成而定，是今後努力目標。【5-15】鍛造模具5-45-0665-066 模模 具具 學學高效率的鍛造加工，可以自長件材料或線材的切斷，經過若干成形程序，再完成鍛件成品，這種自動多段鍛造生產線已相當普及。製作具有複雜形狀近成形品加工，最近流行把素材放入模具或外箱內加以閉鎖，並利用沖頭由多方向同時加壓複動鍛造。【5-15】鍛造模具5-45-0675-067 模模 具具 學學適合鍛造及後續加工、熱處理素材材料，把材料作成鍛胚精密切斷設備，素材省能源和低氧化加熱爐，金屬模材料，金屬模加工，熱處理和表面被覆技術與設備，乾淨潤滑劑和潤滑裝置，多功能、高精密度高剛性鍛造機和快速換模裝置，材料或鍛造件自動檢查、選別設備等硬體改善改良外，用電腦模擬鍛造製程或程序計畫，金屬模具設計、製造，鍛造機械設計、控制等軟體也已陸續開發出來。【5-15】鍛造模具5-45-0685-068 模模 具具 學學鍛造機械特徵：鍛造機械特徵：錘鍛工作藉由重複錘打使工件變形沖錘速度與質量決定沖擊能量。落錘鍛造機為鍛造複雜產品上不可或缺機械。鍛造機械，其特徵乃利用重力、動力、液壓式、機械式或高能率產生大壓力，使能於短時間完成工件。了解機械或設備的特性，按加工方法選出最適當鍛造設備。【5-16】鍛造模具5-45-0695-069 模模 具具 學學常用鍛造沖床種類：機械沖床：機械沖床：對冷鍛、溫鍛乃至於熱鍛都有使用設備，不過必須選擇適合各種鍛造加工法沖床。冷鍛沖床在下死點附近使用速度慢關節機構或連桿機構，但是熱鍛沖床，則使用曲軸機構。沖床生產性高，自動化比較容易，故障又少，鍛造為主製程應用非常普遍。【5-16】鍛造模具5-45-0705-070圖圖5.235.23熱鍛沖床熱鍛沖床 圖圖5.225.22冷鍛沖床冷鍛沖床 模模 具具 學學【5-16】5-0715-071 模模 具具 學學油壓沖床：油壓沖床：油壓沖床隨時都可得到與滑塊位置無關一定壓力，因此很適合長衝程的擠製成形。機械沖床滑塊衝程受到限制，衝程500mm以上情形，經常使用油壓沖床。生產速度比機械沖床慢，大多使用於多樣少量生產上。【5-17】鍛造模具5-45-0725-072 模模 具具 學學螺桿式壓床：螺桿式壓床：把能量儲蓄在飛輪上，加壓時再全部釋出進行成形，所以比機械沖床更像鐵鎚。這種沖床在熱鍛或冷壓印領域非常受歡迎。過去操作上需要某種程度的熟練，最近因裝載電腦，已經可控制加工能量，需要人工熟練度的程序降低，甚至可以自動化。【5-17】鍛造模具5-45-0735-073 模模 具具 學學自動多段沖床：自動多段沖床：鍛打機或成形機，這種沖床由於使用鋼捲材，由切斷到鍛造一貫加工，而且生產性高，是適合大量生產用機械。在加工溫度方面，冷鍛使用，利用感應電氣加熱爐等對鋼捲加熱，熱間也使用多段沖床。【5-17】鍛造模具5-45-0745-074 模模 具具 學學鍛錘：鍛錘：鍛錘是利用滑塊落下時運動能，使工件成形加工機械。鍛錘藉由控制滑塊落下速度及打擊次數就可以鍛造出所要鍛件。作業員必須視變形量給予相應的能量，因此要求較高熟練技巧。【5-17】鍛造模具5-45-0755-075圖圖5.245.24油壓沖床油壓沖床 模模 具具 學學【5-17】5-0765-076圖圖5.255.25螺桿式壓床螺桿式壓床 圖圖5.265.26空氣式落錘錘打床空氣式落錘錘打床 模模 具具 學學【5-17】5-0775-077 模模 具具 學學錘打熱鍛沖床種類：錘打熱鍛沖床種類：落錘鍛造在錘鍛上十分重要，動力落錘沖床可分成四種，其中使用最多者為空氣落錘錘打床。板落式錘打沖床：板落式錘打沖床：板子結合在沖錘上，沖錘上昇後，再自由落下，利用由沖錘所獲得能量使材料變形。【5-18】鍛造模具5-45-0785-078 模模 具具 學學空氣舉昇落錘錘打沖床：空氣舉昇落錘錘打沖床：利用空氣壓缸，使沖錘上昇再讓其自由落下。空氣落錘錘打沖床：空氣落錘錘打沖床：與空氣舉昇落錘錘打床相同，利用空氣壓缸使沖錘上昇，墜落時亦利用壓縮空氣使沖錘加速。這樣可使沖擊能量變大，而變形量亦會加大。【5-18】鍛造模具5-45-0795-079 模模 具具 學學逆擊式錘打沖床：逆擊式錘打沖床：逆擊式鍛錘以運動的下沖錘代替砧座，用鋼帶把兩個沖錘連結，在上沖錘下降的同時，也使下沖錘上昇在中間撞擊工件成形。砧座損失較低，效率較佳，傳遞到地板振動也較小，作業環境因而改善。【5-18】鍛造模具5-45-0805-080 模模 具具 學學安全設備與安全作業：安全設備與安全作業：鍛造機在使用時，有一步驟弄錯的話，很可能引起非常嚴重後果，確保安全的各種對策是必需的。就是機械本身的安全化，當人體的一部分曝露在鍛造機等的危險範圍內時，該鍛造機必須無法啟動；而當鍛造機啟動後，身體的一部分就無法進入鍛造機的危險範圍內，身體的一部分進到鍛造機危險範圍內則會自動將危險區內異物排除。【5-18】鍛造模具5-45-0815-081 模模 具具 學學機械沖床機構：機械沖床機構：曲柄軸機構不限於鍛造，鈑金壓床等很多領域亦採用。機構曲柄軸回轉角度與滑塊行程、滑塊速度關係的比較結果。在溫、熱鍛時，宜使用速度快曲柄軸機構。就加工速度來看，工具與被加熱的素材間所接觸的時間非常短，因此工具的溫度上升及素材的溫度下降很少，工具的磨耗上亦減少。【5-19】鍛造模具5-45-0825-082 模模 具具 學學為了減緩下降速度、加快回復上升速度等提高速度模式的自由度，可採用連桿機構。肘節機構在下死點附近速度低，加壓能力急速上升，常應用於冷鍛。【5-19】鍛造模具5-45-0835-083圖圖5.275.27機械沖床之滑塊驅動機構機械沖床之滑塊驅動機構 模模 具具 學學【5-19】5-0845-084圖圖5.285.28曲柄軸旋轉角度與滑塊衝程、滑塊速度的關係曲柄軸旋轉角度與滑塊衝程、滑塊速度的關係 模模 具具 學學【5-19】5-0855-085 模模 具具 學學機械沖床構造大致可分為機頂、機架、機座以及滑塊。小型沖床除了滑塊外，多為一體式結構，大型沖床由於有加工及運送的問題，一般都是分成幾部分，再利用連結桿加以結合組成構造。安置在機座的機台叫做承壓板，而下模就是固定在承壓板上。機座不只要支撐沖床上部的重量，在鍛造時尚要承受負荷。【5-20】鍛造模具5-45-0865-086 模模 具具 學學鍛造時面積小的承壓板要受到很大的荷重，所以有時會用熱處理過的工具鋼或合金鋼的嵌入板。來自馬達的能量，以回轉運動能儲存在飛輪上。鍛造所需能量再經由離合器、曲柄軸、連桿而傳遞給滑塊。連桿下端利用耳軸與滑塊相連結。【5-20】鍛造模具5-45-0875-087 模模 具具 學學在這個部位上安裝有調整滑塊高度的機構，而上模台則裝在滑塊上。在機架內側則裝有滑槽，以導引滑塊的上下動作。上下模的側向偏差會降低鍛件精密度，同時也使模具受到不當的力量而減短壽命，所以為了保證滑塊的運動，必須把滑塊導引的間隙抑制在最小值內。【5-20】鍛造模具5-45-0885-088圖圖5.295.29具有曲柄軸機構之鍛造沖床的結構具有曲柄軸機構之鍛造沖床的結構 模模 具具 學學【5-20】5-0895-089 模模 具具 學學受到負荷作用時滑塊的彈性變形，及熱鍛因熱膨脹導致尺寸的變化。目前正在開發即使產生熱膨脹，對滑塊導引精密度影響也很小結構。離合器及制動器是機械沖床上很重要的部分。它們的性能會影響到沖床的生產能力，另外從安全面來看，也必須具有高可靠度才可以。【5-21】鍛造模具5-45-0905-090 模模 具具 學學目前使用最多的是多板式摩擦離合器、制動器。中小型沖床機種，則使用可靠度高的濕式離合器及制動器。曲柄軸裝有頂胚凸輪，透過頂胚驅動軸使下端頂出桿與滑塊同步，藉其上下運動把模具內成形件頂出。【5-21】鍛造模具5-45-0915-091 模模 具具 學學機械沖床規範與特性：機械沖床規範與特性：每分鐘衝程數：衝程越短，每分鐘衝程數越多。每分鐘衝程數按連續運轉或者在上死點要停止的間歇運轉而有所不同，後者衝程數比前者小。利用自動運送設備時，採用可變速馬達等自由改變生產速度，此可變衝程數者比固定衝程數者更方便。【5-21】鍛造模具5-45-0925-092 模模 具具 學學衝程：衝程：機械沖床衝程長度較液壓沖床短，必要的衝程依成形方法、形狀、模具構造、自動化的方法而不同。手動或使用機器人來做間歇成形時，衝程是產品長度之2倍，連續自動化成形等的連續成形時，則必須3倍以上。【5-21】鍛造模具5-45-0935-093 模模 具具 學學滑塊速度：滑塊速度：滑塊速度並非一定，越接近下死點附近，就會越慢。特別是冷鍛，由於採用肘節或連桿機構，會比曲柄軸機構者更慢。熱鍛多採用下死點附近速度較快的曲柄軸機構的沖床。【5-21】鍛造模具5-45-0945-094表表5.15.1一般鋼材之磷酸鹽皮膜潤滑處理製程一般鋼材之磷酸鹽皮膜潤滑處理製程 模模 具具 學學【5-21】5-0955-095圖圖5.305.30滑塊導引面之配置方法滑塊導引面之配置方法 模模 具具 學學【5-21】5-0965-096 模模 具具 學學負載能力：負載能力：機械沖床的容許加壓力大小，視滑塊、連桿、機架、機座、承壓板等強度受到限制。由離合器、傳動軸、減速齒輪、曲柄軸等對扭力的承受能力為。直線所表示的值叫做加壓能力或壓力能力，而曲線BD所表示的負載叫做製程加壓能力。【5-22】鍛造模具5-45-0975-097 模模 具具 學學冷鍛沖床的加壓能力發生位置，標準衝程者為410mm，長衝程者為1030mm。在選定機械沖床時，由成形開始到結束的負載，必須考慮在沖床能力線圖以下。特別是在擠製形式的加工中，必須注意製程的加壓能力。【5-22】鍛造模具5-45-0985-098 模模 具具 學學冷鍛時，按材質的化學成分、潤滑良否、退火硬度等因素，所需壓力會有所變化，所以要考慮沖床的加壓能力時，應保留有充份裕度而來選擇設備。自動連續加工時，偏心負荷通常不易避免，偏心負荷作用時，容許負載能力會比額定負載能力低。【5-22】鍛造模具5-45-0995-099 模模 具具 學學加工能力：加工能力：表示在一次加工中，容許的能量消耗，其值係依據主馬達容量、飛輪之慣性矩和回轉速度而定。鍛造上所需的功視飛輪的轉動能量而定。連續成形時，加工能力設定為低於飛輪轉動能量的7.510。【5-22】鍛造模具5-45-1005-100圖圖5.315.31機械沖床的負載能力機械沖床的負載能力 模模 具具 學學【5-22】5-1015-101 模模 具具 學學可安裝模具高度：可安裝模具高度：將滑塊置於機構下死點，而調節範圍設定於上限，滑塊下端面與承壓板上端間的間距叫做可安裝模具高度。若考慮材料的排出，金屬模安裝，則可安裝模具高度一般為滑塊沖程的23倍。【5-23】鍛造模具5-45-1025-102 模模 具具 學學頂出裝置：頂出裝置：成形品要從鍛造沖床的模具內取出時，需要頂出裝置或者頂出桿。頭端頂出能力為加壓能力的5，但長軸件作擠製加工或半密閉鍛造時則必須為沖床能力的10左右。頂出行程一般取滑塊衝程1/2即可。成形品取出，除了利用滑塊驅動系統的動作，有時亦利用油壓或空壓來完成。【5-23】鍛造模具5-45-1035-103 模模 具具 學學液壓沖床機構與構造：液壓沖床機構與構造：液壓沖床是利用油壓或水壓驅動的液壓缸，並藉以推動滑塊進行成形加工的機械。大多是利用油泵直接驅動的形式居多。【5-23】鍛造模具5-45-1045-104 模模 具具 學學液壓沖床特徵：可得到較長的滑塊衝程。衝程之任何位置上均可使用。滑塊速度可選用的範圍較廣。在全衝程中都可發揮最大加壓能力。在加工的末期，可增加加壓時間。【5-23】鍛造模具5-45-1055-105 模模 具具 學學液壓沖床不僅用於鍛造形式的加工適用於擠製形式加工。因為滑塊下死點不定，利用上模碰到下模而使滑塊停止，或利用伺服控制使停止。無負載時為了使上升或下降的速度相對的提高，可採用高壓油壓系統及預充式的油壓系統。【5-23】鍛造模具5-45-1065-106 模模 具具 學學備有蓄壓器形式的沖床油壓回路。利用待機時泵作動，把具有能量的壓縮氣體儲存，鍛造時利用釋出這些氣體所蓄能量的一部分來做成形，利用各次短暫的壓力能下降。這種形式的驅動方法，與用飛輪的機械沖床是相似的，在大型沖床或高速加工的情況非常有效。機頂、機架、機座、滑塊等負荷支撐部，基本上與機械沖床相同。【5-24】鍛造模具5-45-1075-107圖圖5.325.32蓄壓器式液壓沖床之液壓回路蓄壓器式液壓沖床之液壓回路 模模 具具 學學【5-24】5-1085-108 模模 具具 學學自動多段式沖床自動多段式沖床臥式多段沖床使用鋼捲材，可將數個製程模具加以組合。由素材供給、切斷設備，至自動連續傳送機構等一應俱全，為生產力極高的沖床，適合用於大量生產。使用磷酸鹽皮膜處理過的鋼捲，並用油系潤滑劑做切斷面的潤滑。【5-25】鍛造模具5-45-1095-109 模模 具具 學學準備階段的模具更換，衝程及頂出器調整所需時間，應儘可能縮短。沖頭與模具的對準在沖床上進行，會造成機械停機時間過長，所以最近生產的機械，對各階段都加以模組化，可以在線外個別準備完成。在鋼捲運送輥與切斷部間，便可將材料進行感應加熱。【5-25】鍛造模具5-45-1105-110 模模 具具 學學曲柄軸或偏心軸的機構加以驅動的臥式沖床很多，蓄能機構、滑塊驅動法等與機械沖床相同。多製程加工作用力合力發生偏心，所以機架、滑塊、沖頭固定座、模具固定座剛性都設計得比較大。滑槽須考慮耐磨耗性，有時也使用超硬合金者。產品頂出機構是由同一曲柄軸來驅動。【5-25】鍛造模具5-45-1115-111 模模 具具 學學複動沖床：複動沖床：複動沖床為具有多個滑塊，可分別獨立運動沖床。閉鎖模鍛造、橫向擠製、冷鍛時，使用在對開金屬模結合、沖頭的壓痕等。利用此種沖床可製造閥本體、汽車等速接頭零件等。機械式複動沖床有曲柄式、肘節式、連桿式及組合式。【5-26】鍛造模具5-45-1125-112 模模 具具 學學液壓沖床有單動液壓柔軟性，視目的很容易同步驅動各滑塊，很簡單地就能實現相當複雜的運動。複動沖床，可以對縱向對分的金屬模做結合及打開，可以製造具有倒凹形狀的產品。僅具備單動驅動滑塊的沖床，利用齒條、小齒輪、連桿機構或楔塊，可以產生與複動沖床相同金屬模驅動力。【5-26】鍛造模具5-45-1135-113圖圖5.345.34臥式自動多段沖床的結構臥式自動多段沖床的結構 模模 具具 學學【5-26】5-1145-114 模模 具具 學學螺桿沖床：螺桿沖床：螺桿沖床是利用螺旋機構以產生力量沖床。螺桿沖床當飛輪上所賦予能量被耗用完後滑塊就會停止下來，而加壓力是經由機架支持著。加壓能量、衝程長度及位置均可自由選擇，金屬模可以對素材反覆施予預備成形、本體成形、加工成形等不同組合加壓工程。【5-27】鍛造模具5-45-1155-115 模模 具具 學學利用這種方式使機械沖床中，因機架伸長而導致產品高度不一致影響變小。使用在模鍛、壓印等，應用產品方面則有渦輪機葉片鍛造。利用馬達使摩擦板一定方向回轉，並可使左右摩擦板滑動，視那一個摩擦板接觸到摩擦驅動飛輪，而使飛輪旋轉方向正轉或反轉，可以使滑塊上升或下降。【5-27】鍛造模具5-45-1165-116 模模 具具 學學當儲存在飛輪上運動能量全部被耗用在成形、沖床彈性變形時，滑塊就會停下來，有很多螺桿沖床實用加壓能力，比公稱加壓能力要大。讓飛輪經常旋轉著，當滑塊欲下降或加速時，將離合器結合即可利用飛輪回轉能量使滑塊動作的沖床。螺桿沖床就能量原理，與機械沖床類似，滑塊上昇則利用油壓缸。【5-27】鍛造模具5-45-1175-117圖圖5.355.35臥式自動多段沖床臥式自動多段沖床 模模 具具 學學【5-27】5-1185-118圖圖5.365.36垂直對分式複動沖床垂直對分式複動沖床 模模 具具 學學【5-27】5-1195-119 模模 具具 學學加熱設備：加熱設備：熱鍛與溫鍛所使用加熱裝置，要考慮鍛造素材的材質、加工溫度、鍛造機械、生產量後再加以選擇。加熱溫度會對鍛造件品質、成形負荷給予直接影響，所以要求對加熱溫度要做正確管理，以使素材由外表至中心的溫度均勻。【5-28】鍛造模具5-45-1205-120 模模 具具 學學按熱源加以分類的話，可分為使用液體或氣體的燃燒爐及電爐。燃燒爐不拘材質或鍛造機，一般都可使用，自動多段式沖床、機械沖床、螺桿沖床的熱鍛或溫鍛，多使用感應電加熱爐。【5-28】鍛造模具5-45-1215-121圖圖5.375.37摩擦螺桿沖床的結構例摩擦螺桿沖床的結構例 模模 具具 學學【5-28】5-1225-122圖圖5.385.38螺桿沖床能量與加工力之關係螺桿沖床能量與加工力之關係 模模 具具 學學【5-29】5-1235-123圖圖5.395.39離合器式螺桿沖床的構造例離合器式螺桿沖床的構造例 模模 具具 學學【5-29】5-1245-124圖圖5.405.40氣體燃燒式批次爐之結構例氣體燃燒式批次爐之結構例 模模 具具 學學【5-29】5-1255-125 模模 具具 學學批次加熱爐：批次加熱爐：批次加熱爐，由於操作簡單、設備費用低，所以使用最多。加熱爐普通都採開放式，進行材料投入或取出，熱效率差。推桿式加熱爐：推桿式加熱爐：送入的方法有利用空壓、油壓缸或凸輪等機械式方法或利用振動。熱效率比較高自動化，設備費低。【5-30】鍛造模具5-45-1265-126 模模 具具 學學旋轉爐床式加熱爐：旋轉爐床式加熱爐：不論鍛造素材形狀如何，均可調整旋轉速度及裝在爐旁邊的燃燒器，能對加熱時間或溫度加以控制。爐壁或爐床因使用鑄式耐火材，維護週期較長，容易做維持管理。缺點是熱效率差，若旋轉部間隙有熔渣或破裂耐火磚掉落，易造成旋轉困難等問題。【5-30】鍛造模具5-45-1275-127圖圖5.415.41旋轉爐床式加熱爐的結構例旋轉爐床式加熱爐的結構例 模模 具具 學學【5-30】5-1285-128 模模 具具 學學全旋轉式加熱爐：全旋轉式加熱爐：旋轉爐床式加熱爐爐床旋轉，外壁是不動，素材出入口一個位置。全旋轉式爐床與外壁成一體旋轉，素材取出是利用設在外壁上幾個窗口開關來進行。在這種爐旋轉部間隙素材或異物掉落的故障比較少。【5-31】鍛造模具5-45-1295-129 模模 具具 學學感應式電加熱爐：感應式電加熱爐：使用在自動化機械沖床、大型熱鍛用自動多段式沖床或溫鍛時素材的披覆及加熱上。頻率變換可經由馬達發電機到矽控變頻器或電晶體，作有效率且高度的控制。【5-31】鍛造模具5-45-1305-130 模模 具具 學學加熱條件方面，經採用雙重頻率電源，以防止過熱又可節省能源。利用這種加熱爐可以均勻且快速地加熱到材料中心部，脫碳或渣物很少發生，溫度調整很簡單，整體加熱外，具有長棒或管子部分也可以加熱，溫度上昇時間非常短等諸多優點，不過爐本體及受電、變電設備價位高等是其缺點。【5-31】鍛造模具5-45-1315-131 模模 具具 學學潤滑意義潤滑處