鍛壓概念辨析

文/關世偉·北京航空航天大學機械工程及自動化學院

鍛壓概念辨析

文/關世偉·北京航空航天大學機械工程及自動化學院

隨著鍛壓技術的發展，鍛壓概念的內涵也發生了一定的變化。鍛壓是鍛造、沖壓、鈑金制作的統稱，在鍛壓的三大組成部分當中，鍛造與沖壓的區別或者鍛造與鈑金制作的區別是比較明顯的，比較容易混淆的是沖壓與鈑金制作。

2014年年初由于制定鍛壓裝備信息化水平評測規范的需要.在中國鍛壓協會與張金秘書長等人就鍛壓的一些概念進行了討論。雖然.一些概念在行業內被廣泛使用.但定義不統一.并沒有準確的定義和清晰的解釋.有的概念還比較容易混淆。為此本人近期做了一些功課.現將一點心得編寫成文.供同行參考、討論.歡迎批評指正。

金屬優異性能使得它成為制作機械零件的主要材料.從金屬原材料演變到金屬零件的過程就是金屬加工的過程。金屬加工的主要目的是使原材料形成功能零件所要求的幾何形狀.有些情況下.通過金屬加工還可以改變材料的性能。

金屬的加工方法多種多樣.金屬塑性成形是一類重要的金屬加工方法.金屬材料在外力的作用下產生塑性變形.從而獲得具有一定幾何形狀、尺寸和力學性能的零件或毛坯的加工方法。其特點是在成形過程中不添加或去除材料.而且材料的質里也是不變的。金屬塑性成形包括軋制、擠壓、拉拔、鍛造、沖壓和鈑金制作等不同的加工工藝。金屬塑性成形也可以稱作金屬壓力加工.它們是同一概念的不同名稱。金屬塑性成形強調了外力作用產生的塑性變形；而金屬壓力加工則強調了產生塑性變形的外力。鍛壓一般被理解成是鍛造、沖壓和鈑金制作的統稱.根據金屬塑性成形的定義和解釋.鍛壓屬于金屬塑性成形的范疇。

關于“鍛壓”的定義

在漢語詞典中“鍛壓”被解釋為鍛造和沖壓的統稱。英文文獻中并沒有“鍛壓”一詞.但在俄文和日文文獻中卻可以找到.如俄文的“кузнечнопрессовые машины”.日文的“鍛圧機械”。俄文和日文中的“鍛壓”與中文中的“鍛壓”含義也是一致的。在英文中與“鍛壓”比較接近的概念有“plastic forming”和“metal forming”等.但它們包含的內容要比“鍛壓”更為廣泛。根據我國制造業的發展歷史.“鍛壓”一詞應該是從俄國（前蘇聯）而來。

中國鍛壓協會網站對鍛壓的解釋是“鍛壓生產即金屬成形壓力加工。鍛壓行業是一個古老而又充滿活力的行業。鍛壓通常是指鍛造、沖壓和鈑金制作”。隨著鍛壓技術的發展和應用面的擴展.這個解釋現在看來并不十分準確.可能存在幾個問題。⑴鍛壓并不能等同于金屬成形壓力加工.金屬成形壓力加工的概念要比鍛壓更為廣泛。⑵鍛壓制品的材料不只是金屬.鍛壓設備已經應用于一些非金屬材料（如增強塑料、粉末和磚坯等）的成形。⑶成形力也不一定只是壓力.板料的拉形、型材的拉彎等主要成形力就不是壓力。

鍛壓既不是一種具體的加工方法.也不是針對某一種材料或某一種加工原理的所有加工方法.而是幾種具體加工方法的統一稱呼。目前將鍛壓解釋為鍛造、沖壓和鈑金制作的統稱足矣.沒有必要再進一步對“鍛壓”進行定義.只要準確給出鍛造、沖壓和鈑金制作的定義即可。

鍛造、沖壓和鈑金制作的定義

根據上面的分析并參考國內外的定義.下面分別給出鍛造、沖壓和鈑金制作的定義和分類。

鍛造是利用工具或設備對可延展性金屬坯料施加壓力.使其產生塑性變形.以獲得一定幾何形狀和尺寸的零件或毛坯.并改善其材料性能的加工方法。鍛造按加工方式可分為自由鍛、胎模鍛、模鍛、特種鍛造（輥鍛、楔橫軋、擺輾、徑向鍛造、輾環、粉末鍛造、半固態模鍛）等。

沖壓是指利用加壓設備和專用模具對坯料施加壓力.使其發生塑性變形（流動）或分離.以獲得所需幾何形狀和尺寸的零件加工方法。從工藝變形角度來區分.沖壓加工可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序包括剪切、落料、沖孔、修邊、剖切、精密沖裁等。成形工序包括彎曲（壓彎、滾彎、卷彎、拉彎等）、拉深、脹形、翻邊、擴口、縮口、卷邊、校形、旋壓等。

鈑金制作是指利用手工工具或通用設備實現金屬板材或薄壁材料的變形、分離和連接.以獲得所需幾何形狀和尺寸的零部件加工方法。鈑金制作是一種綜合冷成形工藝.包括剪切、沖裁、切割、沖/切復合、折彎、焊接、鉚接、拼接、成形等工序。

圖1是鍛壓的簡單發展過程.從圖中可以看到鍛造、沖壓和鈑金制作之間的關系。表1對鍛造、沖壓和鈑金制作進行了對比.可以更直觀地看出它們的區別。表2是鍛造、沖壓和鈑金制作這三種術語的幾種中外文對照。

圖1 鍛壓的簡單發展過程

■ 表1 鍛造、沖壓和鈑金制作主要區別

■ 表2 中外文術語對照表

■ 表3 零件的加工方法及歸屬

沖壓和鈑金制作的區別

鈑是指金屬板.而鈑金則是動詞.是對金屬板材進行加工。鈑金加工可分為沖壓和鈑金制作兩大部分.運用鈑金加工工藝生產的零部件就稱為鈑金件。沖壓和鈑金制作得到的零件都是鈑金件。沖壓得到的零件還可以稱為沖壓件.鈑金制作得到的零件稱為鈑金制作件。這里需要注意的是不能將鈑金件與鈑金制作件混淆.鈑金制作件只是鈑金件的一部分。

很多鈑金件既可以利用沖壓方法加工.也可以利用鈑金制作方法加工.有的還可以同時使用這兩種方法加工而成。因此.鈑金件與鈑金制作件單從外觀上看有時是很難區分的。想要正確區分它們.必須從它們的制作過程來區分.必須根據零件主要特征的加工方法來區分。通常情況下.以零件的基礎（整體）形狀為主要特征.而局部形狀為次要特征。圖2所示的零件可以通過不同的加工方法（表3）來制作。該零件具有外形輪廓和孔兩個特征.而外形輪廓是主要特征.孔是次要特征。根據主要特征加工方法的不同就可以判斷該零件是沖壓件還是鈑金制作件。

在表3中.方法1所得到的零件的所有特征都由沖壓方法獲得.此種情況下.該零件為沖壓件。方法2所得到的零件的所有特征都由鈑金制作方法獲得.此種情況下.該零件為鈑金制作件。對于方法3和4.零件的兩個特征制作方法不同.此時就要看主要特征是如何獲得的。方法3的主要特征由沖壓方法獲得.盡管孔是利用鈑金制作方法獲得.零件仍然屬于沖壓件。同理.方法4得到的零件屬于鈑金制作件。

圖2 拉板零件

結束語

鍛壓是鍛造、沖壓和鈑金制作的統稱.物體在外力作用下產生塑性變形是其成形的基本原理。然而這并不是唯一的原理.在鍛壓工藝中還存在其他的原理。

在鍛壓的三大組成部分當中.鍛造與沖壓的區別或者鍛造與鈑金制作的區別是比較明顯的.比較容易混淆的是沖壓與鈑金制作。區分沖壓件與鈑金制作件的有效辦法就是看零件主要特征的加工過程。零件的主要特征由沖壓工藝得到就是沖壓件.由鈑金制作工藝得到就是鈑金制作件。

關世偉.博士.中國鍛壓協會鍛壓裝備信息化推進委員會技術文件主撰人.主要從事沖擊充液成形、輕型結構和鍛壓裝備信息化等方面的研究.主持過航空科學基金和航天支撐技術基金的研究.曾獲得國防技術科學技術一等獎。