材料成型基础之常用金属塑性成形方法.pptx

第六章第六章 常用金属塑性成形常用金属塑性成形(chn(chn xn)xn)方法方法第一页，共152页。定义：自由锻造是利用冲击力或压力定义：自由锻造是利用冲击力或压力(yl)使金属材料在上下两个砧铁之间或锤使金属材料在上下两个砧铁之间或锤头与砧铁之间产生变形，从而获得所需形头与砧铁之间产生变形，从而获得所需形状、尺寸和力学性能的锻件成形过程。状、尺寸和力学性能的锻件成形过程。自由锻自由锻6.1 6.1 自由锻与模锻自由锻与模锻第二页，共152页。自自由由锻锻优优点点自由自由(zyu)(zyu)锻造锻造第三页，共152页。自自由由锻锻缺缺点点自由自由(zyu)(zyu)锻造锻造第四页，共152页。自由锻工艺自由锻工艺(gngy)规规程程 自由自由(zyu)(zyu)锻造锻造零件图零件图-绘制锻件图绘制锻件图-坯料坯料(p lio)质量质量和尺寸计算和尺寸计算选择锻造工序选择锻造工序-加热坯料加热坯料(p lio)、锻打、锻打-检验检验-锻件锻件第五页，共152页。自由锻成形过程自由锻成形过程 1）绘制锻件图）绘制锻件图 绘制锻件图时要考虑绘制锻件图时要考虑:加工余量加工余量 锻件公差锻件公差(gngch)敷料（工艺余块）敷料（工艺余块）自由自由(zyu)(zyu)锻造锻造第六页，共152页。锻件加工余量：锻件加工余量：与零件的形状、尺寸、加工精度、表面与零件的形状、尺寸、加工精度、表面(biomin)粗糙度等因素有关，通常自由锻锻件的加工余量为粗糙度等因素有关，通常自由锻锻件的加工余量为46mm，它与生产的设备、工装精度、加热的控制和操作，它与生产的设备、工装精度、加热的控制和操作技术水平有关，零件越大，形状越复杂，则余量就大。技术水平有关，零件越大，形状越复杂，则余量就大。锻件公差：锻件公差：锻件公差是锻件名义尺寸的允许变动量，因为锻造锻件公差是锻件名义尺寸的允许变动量，因为锻造操作中掌握尺寸有一定困难，外加金属的氧化和收缩等操作中掌握尺寸有一定困难，外加金属的氧化和收缩等原因，使锻件的实际尺寸总有一定的误差。规定锻件的原因，使锻件的实际尺寸总有一定的误差。规定锻件的公差，有利于提高生产率。自由锻锻件的公差一般为公差，有利于提高生产率。自由锻锻件的公差一般为（12）mm。自由自由(zyu)(zyu)锻造锻造第七页，共152页。3）坯料）坯料(p lio)质量和尺寸计算质量和尺寸计算 确定坯料确定坯料(p lio)质量：质量：G坯坯=G锻锻+G烧烧+G切切 式中：式中：G坯坯坯料坯料(p lio)质量。质量。G锻锻锻件质量。锻件质量。G烧烧加热时坯料加热时坯料(p lio)因表面氧因表面氧化而烧损的质量，第一次加热取被加热金属质化而烧损的质量，第一次加热取被加热金属质量分数的量分数的2%3%，以后各次加热取，以后各次加热取1.5%2.0%；G切切锻造过程中被冲切掉的钢材质锻造过程中被冲切掉的钢材质量。量。自由自由(zyu)(zyu)锻造锻造第八页，共152页。确定坯料尺寸确定坯料尺寸 首先根据材料的密度和坯料质量计算出坯料相应的体首先根据材料的密度和坯料质量计算出坯料相应的体积积(tj)；根据体积根据体积(tj)不变原则和采用的基本工序类型（如拔不变原则和采用的基本工序类型（如拔长、镦粗等）的锻造比、高度与直径之比等；长、镦粗等）的锻造比、高度与直径之比等；然后计算出坯料横截面积、直径或边长等尺寸。然后计算出坯料横截面积、直径或边长等尺寸。自由自由(zyu)(zyu)锻造锻造第九页，共152页。当锻造件的第一工序为拔长时，则：当锻造件的第一工序为拔长时，则：F1Y锻锻 F锻锻式中式中:F1坯料坯料(p lio)的截面积；的截面积；Y锻锻锻造比，对于圆钢锻造比，对于圆钢Y锻左右；锻左右；F锻锻锻件的最大截面积。锻件的最大截面积。注意：圆钢直径大小是标准的，如计算的坯料注意：圆钢直径大小是标准的，如计算的坯料(p lio)直径与直径与圆钢标准直径不符，则应将坯料圆钢标准直径不符，则应将坯料(p lio)直径就近取成圆钢直直径就近取成圆钢直径，然后再重新计算坯料径，然后再重新计算坯料(p lio)高度高度H或长度或长度L。自由自由(zyu)(zyu)锻造锻造第十页，共152页。典型锻件典型锻件(dunjin)的锻造比的锻造比锻件名称锻件名称计算计算部位部位 锻造比锻造比 锻件锻件名称名称计算计算部位部位锻造比锻造比 碳素钢轴类碳素钢轴类零件零件 最大截面 2.02.5 锤头 最大截面 2.5 合金钢轴类合金钢轴类零件零件 最大截面 2.53.0水轮机主轴 轴身 2.5 热轧辊热轧辊 辊身 2.53.0水轮机立柱 最大截面 3.0 冷轧辊冷轧辊 辊身 3.55.0模块 最大截面 3.0 齿轮轴齿轮轴 最大截面 2.53.0航空用大型锻件 最大截面 6.08.0 自由自由(zyu)(zyu)锻造锻造第十一页，共152页。4）选择锻造工序、确定锻造温度和冷却规范等。）选择锻造工序、确定锻造温度和冷却规范等。选择锻造工序选择锻造工序 分为基本工序、辅助工序、精整分为基本工序、辅助工序、精整(jn zhn)工序三类。工序三类。基本工序：镦粗、拔长、冲孔等基本工序：镦粗、拔长、冲孔等 自由自由(zyu)(zyu)锻造锻造第十二页，共152页。盘类锻件盘类锻件(dunjin)轴及杆类锻件轴及杆类锻件(dunjin)可采用可采用(ciyng)镦粗、冲孔、压肩、整修镦粗、冲孔、压肩、整修可采用拔长、压肩、整修可采用拔长、压肩、整修自由锻造自由锻造第十三页，共152页。筒及环类锻件筒及环类锻件(dunjin)弯曲弯曲(wnq)类锻件类锻件可采用可采用(ciyng)镦粗、冲孔、拔长、整修镦粗、冲孔、拔长、整修可采用拔长、弯曲可采用拔长、弯曲 自由锻造自由锻造第十四页，共152页。曲拐轴类锻件曲拐轴类锻件(dunjin)其他其他(qt)复杂锻件复杂锻件可采用拔长、分段可采用拔长、分段(fn dun)、错移、整修、错移、整修可采用拔长、分段、镦粗、冲孔、整修可采用拔长、分段、镦粗、冲孔、整修 自由锻造自由锻造第十五页，共152页。辅助工序辅助工序(gngx)：压肩、倒棱、压钳口等。：压肩、倒棱、压钳口等。精整工序精整工序(gngx)：整形、清出表面氧化皮等。：整形、清出表面氧化皮等。自由自由(zyu)(zyu)锻造锻造第十六页，共152页。锻造温度范围锻造温度范围(fnwi)及加热冷却范及加热冷却范围围(fnwi)常用金属材料的锻造温度范围常用金属材料的锻造温度范围(fnwi)自由自由(zyu)(zyu)锻造锻造合金种类合金种类始锻温度始锻温度/终锻温度终锻温度/碳素钢碳素钢15，25，3012001250750 750 80035，40，45120080080060，65，T8,T101100800800合金钢合金钢合金结构钢1150 1200800 800 850低合金工具钢1100 1150850850高速钢1100 1150900900有色金属有色金属H68850700700硬铝470380380第十七页，共152页。锻后锻件的冷却：锻后锻件的冷却：锻件仍有较高的温度锻件仍有较高的温度(wnd)，冷却时由于表面冷却快，内部冷的慢，冷却时由于表面冷却快，内部冷的慢，锻件表里收缩不一，可能使一些塑性锻件表里收缩不一，可能使一些塑性较低的或大型复杂锻件产生变形或开较低的或大型复杂锻件产生变形或开裂等缺陷。裂等缺陷。自由自由(zyu)(zyu)锻造锻造第十八页，共152页。锻件冷却方式常有下列锻件冷却方式常有下列3种：种：1）直接在空气中冷却（空冷），此种多用于碳）直接在空气中冷却（空冷），此种多用于碳含量小于含量小于0.5%的碳钢和碳含量小于的碳钢和碳含量小于0.3%的低合的低合金钢中小型锻件。金钢中小型锻件。2）在炉灰）在炉灰(l hu)或干砂中缓冷或干砂中缓冷 对用于中碳钢、对用于中碳钢、高碳钢和大多数低合金钢中的中型锻件。高碳钢和大多数低合金钢中的中型锻件。3）随炉缓冷）随炉缓冷 锻后随即将锻件放入锻后随即将锻件放入500到到700摄氏摄氏度的炉中随炉缓冷，用于中碳钢和低合金钢的大度的炉中随炉缓冷，用于中碳钢和低合金钢的大型锻件以及高合金钢的重要锻件。型锻件以及高合金钢的重要锻件。自由自由(zyu)(zyu)锻造锻造第十九页，共152页。自由锻典型过程举例自由锻典型过程举例 轴类、盘类、环类、筒类、弯曲轴类、盘类、环类、筒类、弯曲(wnq)类等类等轴类件自由锻工序轴类件自由锻工序自由自由(zyu)(zyu)锻造锻造第二十页，共152页。锻件名称：齿轮轴锻件名称：齿轮轴坯料质量：坯料质量：2.8kg2.8kg坯料规格：坯料规格：90 x59mm90 x59mm锻件材料：锻件材料：40Cr40Cr锻造设备：锻造设备：150kg150kg空气锤空气锤锻件图：锻件图：火次火次温度（温度（）操作说明操作说明简图简图1 112001200800800镦粗镦粗拔长、打圆拔长、打圆压肩压肩拔长、打圆拔长、打圆自由自由(zyu)(zyu)锻造锻造第二十一页，共152页。盘类件自由锻工序盘类件自由锻工序(gngx)自由自由(zyu)(zyu)锻造锻造第二十二页，共152页。锻件名称：双联齿轮锻件名称：双联齿轮坯料质量：坯料质量：2.1kg2.1kg坯料规格：坯料规格：65x83mm65x83mm锻件材料：锻件材料：4545钢钢锻造设备：锻造设备：150kg150kg空气锤空气锤 锻件图：锻件图：火次火次温度（温度（）操作说明操作说明简图简图1 112001200800800镦粗镦粗压肩压肩拔长、打圆拔长、打圆 自由自由(zyu)(zyu)锻造锻造第二十三页，共152页。环类件自由锻工序环类件自由锻工序(gngx)自由自由(zyu)(zyu)锻造锻造第二十四页，共152页。筒类件自由锻工序筒类件自由锻工序(gngx)自由自由(zyu)(zyu)锻造锻造第二十五页，共152页。弯曲弯曲(wnq)件自由锻工序件自由锻工序 自由自由(zyu)(zyu)锻造锻造第二十六页，共152页。锻造设备：锻造设备：中小型锻件所采用的主要是空气锤，空气锤中小型锻件所采用的主要是空气锤，空气锤的吨位选择的吨位选择(xunz)见下表或查锻造手册。见下表或查锻造手册。自由自由(zyu)(zyu)锻造锻造锤的吨位锤的吨位/kg150150250250400400560560锻件质量锻件质量/kg6 6101026264040第二十七页，共152页。自由锻件结构自由锻件结构(jigu)技术特征技术特征自由锻件上应避免锥体、曲线或曲线交接以及椭圆自由锻件上应避免锥体、曲线或曲线交接以及椭圆形、工字形截面等结构形、工字形截面等结构(jigu)自由自由(zyu)(zyu)锻造锻造第二十八页，共152页。自由自由(zyu)(zyu)锻造锻造第二十九页，共152页。自由自由(zyu)锻件上应避免加强筋、凸台等结构。锻件上应避免加强筋、凸台等结构。自由自由(zyu)(zyu)锻造锻造第三十页，共152页。当锻件的横截面有急剧变化或形状较复杂时，可将其当锻件的横截面有急剧变化或形状较复杂时，可将其设计成几个简单件构成的组合件，用焊接设计成几个简单件构成的组合件，用焊接(hnji)或机械或机械连接方法连成整体件。连接方法连成整体件。自由自由(zyu)(zyu)锻造锻造第三十一页，共152页。复杂复杂(fz)件结构件结构成形性差的结构成形性差的结构 成形性好的结构成形性好的结构 自由自由(zyu)(zyu)锻造锻造第三十二页，共152页。概念：在自由锻造设备上使用不固定在设备上的各种模具称为胎模概念：在自由锻造设备上使用不固定在设备上的各种模具称为胎模的单膛模具，将已加热的坯料用自由锻方法预锻成接近锻件的单膛模具，将已加热的坯料用自由锻方法预锻成接近锻件(dunjin)形状，然后用胎模终锻成形的锻造方法。形状，然后用胎模终锻成形的锻造方法。胎模锻造胎模锻造(dunzo)(dunzo)第三十三页，共152页。种类种类(zhngli)：扣模、套筒模（开式套筒模、闭式套筒模）、合扣模、套筒模（开式套筒模、闭式套筒模）、合模。模。1）扣模：）扣模：用于锻造非回转体锻件，具有敞开的模膛。锻造时用于锻造非回转体锻件，具有敞开的模膛。锻造时工件一般不翻转，不产生工件一般不翻转，不产生(chnshng)毛边，可用于制坯也可成毛边，可用于制坯也可成形。形。胎模锻造胎模锻造(dunzo)(dunzo)第三十四页，共152页。2）套筒模：）套筒模：套筒模主要用于回转体锻件如齿轮、法兰等，有开套筒模主要用于回转体锻件如齿轮、法兰等，有开式和闭式两种。开式套筒模一般只有下模（套筒和垫块），没有式和闭式两种。开式套筒模一般只有下模（套筒和垫块），没有上模（锤砧代替上模），优点是结构简单，可以得到很小或不带上模（锤砧代替上模），优点是结构简单，可以得到很小或不带斜度斜度(xi d)的锻件。取件时一般要翻转的锻件。取件时一般要翻转180度度;缺点是对上下砧的平行度要求较严。闭式套筒模一般由上模、缺点是对上下砧的平行度要求较严。闭式套筒模一般由上模、套筒等组成，锻造中金属处于模膛的封闭空间中变形，不形成毛套筒等组成，锻造中金属处于模膛的封闭空间中变形，不形成毛边。边。胎模锻造胎模锻造(dunzo)(dunzo)第三十五页，共152页。3）合模：）合模：一般由上下模及导向装置组成，见图，用一般由上下模及导向装置组成，见图，用来来(yn li)锻造形状复杂的锻件，锻造过程中多余锻造形状复杂的锻件，锻造过程中多余金属流入飞边槽形成飞边。金属流入飞边槽形成飞边。胎模锻造胎模锻造(dunzo)(dunzo)第三十六页，共152页。优点：优点：与自由锻相比，胎模锻具有锻件品质与自由锻相比，胎模锻具有锻件品质较好（表面光洁、尺寸较精确、纤维分较好（表面光洁、尺寸较精确、纤维分布合理）、生产率高和节约金属布合理）、生产率高和节约金属(jnsh)等优点。等优点。与模锻相比，胎模锻具有操作比较灵与模锻相比，胎模锻具有操作比较灵活、胎模模具简单、容易制造加工、成活、胎模模具简单、容易制造加工、成本低、生产准备周期短等优点。本低、生产准备周期短等优点。胎模锻造胎模锻造(dunzo)(dunzo)第三十七页，共152页。缺点：缺点：胎模锻件比模锻件表面品质较差；胎模锻件比模锻件表面品质较差；精度较低、所留的机加工余量大；精度较低、所留的机加工余量大；操作者劳动强度大、胎模寿命较低。操作者劳动强度大、胎模寿命较低。胎模锻适用于中、小批量生产小型胎模锻适用于中、小批量生产小型(xioxng)多品种的锻件。多品种的锻件。胎模锻造胎模锻造(dunzo)(dunzo)第三十八页，共152页。模模 锻锻定义：它是将坯料置于锻模模腔内，然后施加冲击力或压力使坯料定义：它是将坯料置于锻模模腔内，然后施加冲击力或压力使坯料发生塑性变形而获得锻件的成形发生塑性变形而获得锻件的成形(chn xn)过程。过程。模型锻造时坯料是整模型锻造时坯料是整体体(zhngt)塑性成形塑性成形坯料三向受压。坯料三向受压。第三十九页，共152页。与自由锻相比，模锻具有如下优点与自由锻相比，模锻具有如下优点:生产效率高。生产效率高。能锻造形状复杂的锻件，并可使金属流线分布更为能锻造形状复杂的锻件，并可使金属流线分布更为合理。合理。模锻件的尺寸较精确，表面质量好，加工余量较小。模锻件的尺寸较精确，表面质量好，加工余量较小。节省金属材料，减少切削节省金属材料，减少切削(qixio)加工工作量。加工工作量。在批量足够的条件下，能降低零件成本。在批量足够的条件下，能降低零件成本。模锻操作简单，劳动强度低。模锻操作简单，劳动强度低。模模 锻锻第四十页，共152页。缺点：缺点：模锻设备吨位限制，锻件质量一模锻设备吨位限制，锻件质量一般般(ybn)在在150kg以下。设备投资较以下。设备投资较大，模具费用高，工艺灵活性较差，大，模具费用高，工艺灵活性较差，生产准备周期较长。生产准备周期较长。适合于小型锻件的大批、大量生适合于小型锻件的大批、大量生产。产。模模 锻锻第四十一页，共152页。模锻已广泛应用于飞机、机车、汽车模锻已广泛应用于飞机、机车、汽车(qch)、拖拉、拖拉机、军工、轴承等制造业中。机、军工、轴承等制造业中。最常见的零件是齿轮、轴、连杆、杠杆、手柄等，但最常见的零件是齿轮、轴、连杆、杠杆、手柄等，但模锻常限制在模锻常限制在150kg以下的零件。以下的零件。冷成形工艺（冷镦、冷锻）主要生产一些小型制品或冷成形工艺（冷镦、冷锻）主要生产一些小型制品或零件，如螺钉、钉子、铆钉、螺栓等，由于锻模造价高，零件，如螺钉、钉子、铆钉、螺栓等，由于锻模造价高，制造周期长，故模型锻造仅适用于大批量生产。制造周期长，故模型锻造仅适用于大批量生产。模模 锻锻第四十二页，共152页。模锻过程模锻过程(guchng)模模 锻锻第四十三页，共152页。模锻过程模锻过程1)绘制模锻件图绘制模锻件图 应考虑分模面、加工余量、锻件公差和敷料应考虑分模面、加工余量、锻件公差和敷料、模锻斜度、模锻斜度、模锻件圆角半径、模锻件圆角半径 等。等。分模面分模面 确定分模面位置原则：确定分模面位置原则：要保证模锻件易于从模膛中取出，故通常分模面选择在模锻件要保证模锻件易于从模膛中取出，故通常分模面选择在模锻件最大截面上。最大截面上。所选定所选定(xun dn)的分模面应能使模膛的深度最浅，这样有利的分模面应能使模膛的深度最浅，这样有利于金属充满模膛，便于锻件的取出和锻模的制造。于金属充满模膛，便于锻件的取出和锻模的制造。选定选定(xun dn)的分模面应能使上下两模沿分模面的模膛轮廓的分模面应能使上下两模沿分模面的模膛轮廓一致，这样在安装锻模和生产中发现错模现象时，便于及时调一致，这样在安装锻模和生产中发现错模现象时，便于及时调整锻模位置。整锻模位置。模锻模锻第四十四页，共152页。d）分模面最好是平面，且上下锻模）分模面最好是平面，且上下锻模(dun m)的模膛深度的模膛深度尽可能一致，便于锻模尽可能一致，便于锻模(dun m)制造。制造。e)所选分模面尽可能使锻件上所加的敷料最少，这样既可所选分模面尽可能使锻件上所加的敷料最少，这样既可提高材料的利用率，又减少了切削加工的工作量。第提高材料的利用率，又减少了切削加工的工作量。第2种孔种孔不能锻。不能锻。模模 锻锻第四十五页，共152页。分模面选择分模面选择(xunz)比较图比较图第四十六页，共152页。加工余量、锻件公差和敷料加工余量、锻件公差和敷料 模锻件的加工余量和公差比自由模锻件的加工余量和公差比自由(zyu)锻锻件的小得多。小型模锻件的加工余量一般在件的小得多。小型模锻件的加工余量一般在24mm，锻件公差一般为，锻件公差一般为 1mm。模模 锻锻第四十七页，共152页。对于孔径对于孔径d 25mm的的模锻件，孔应锻出，模锻件，孔应锻出，但须留冲孔但须留冲孔(chn kn)连皮；连皮；冲孔冲孔(chn kn)连皮厚度与孔连皮厚度与孔径有关，当孔径为径有关，当孔径为30 80mm时，连时，连皮厚度为皮厚度为4 8mm。模模 锻锻第四十八页，共152页。模锻斜度模锻斜度(xi d)目的是便于从模膛中取出锻件。目的是便于从模膛中取出锻件。常用模锻斜度系列为：常用模锻斜度系列为：357101215 模锻斜度与模膛深度有关模锻斜度与模膛深度有关(yugun)，当模膛深度与宽度，当模膛深度与宽度的比值（的比值（h/b)越大时，取较大的越大时，取较大的斜度值。内壁斜度应比外壁斜度斜度值。内壁斜度应比外壁斜度大大25 在具有顶出装置的锻压机械在具有顶出装置的锻压机械上，其模锻件上的斜度比没有顶上，其模锻件上的斜度比没有顶出装置的小一级。出装置的小一级。模模 锻锻第四十九页，共152页。模锻件圆角半径模锻件圆角半径 模锻件上凡是面与面相交处均应做成圆角。模锻件上凡是面与面相交处均应做成圆角。目的目的:增大锻件强度，利于锻造时金属充满增大锻件强度，利于锻造时金属充满(chngmn)模膛，避免锻模上的内尖角处产生裂纹，减模膛，避免锻模上的内尖角处产生裂纹，减缓锻模外尖角处的磨损，提高锻模的使用寿命。缓锻模外尖角处的磨损，提高锻模的使用寿命。模模 锻锻要求要求:钢质模锻件钢质模锻件 外圆角半径外圆角半径(bnjng)取取1.5 12mm，内圆角半径内圆角半径(bnjng)比外圆角大比外圆角大2 3倍；模膛深度越深，圆角半径倍；模膛深度越深，圆角半径(bnjng)取值越大。取值越大。第五十页，共152页。例例 一齿轮一齿轮(chln)，材料为，材料为45钢，产量为钢，产量为3000件件/月，选用模锻加月，选用模锻加工。工。该件直径该件直径25的孔不锻出（因放在机加工余量后孔径的孔不锻出（因放在机加工余量后孔径25），外），外径的加工余量放径的加工余量放4mm（半径上放（半径上放2mm），高度上加工余量放。分），高度上加工余量放。分模面如图所示，凡垂直分模面的立壁均放模锻斜度模面如图所示，凡垂直分模面的立壁均放模锻斜度5。模模 锻锻第五十一页，共152页。2）坯料质量和尺寸计算）坯料质量和尺寸计算 模锻件坯料质量模锻件坯料质量=模锻件质量模锻件质量+氧化烧损质量氧化烧损质量+飞边（连皮）飞边（连皮）质量质量 飞边质量的多少与锻件形状和大小有关，飞边质量的多少与锻件形状和大小有关，一般一般(ybn)按锻件质量的按锻件质量的20%25%计算。计算。氧化烧损按锻件质量和飞边质量总和氧化烧损按锻件质量和飞边质量总和的的3%4%计算，其他规则可参照自由锻坯计算，其他规则可参照自由锻坯料质量及尺寸计算。料质量及尺寸计算。模模 锻锻第五十二页，共152页。3）模锻工序确定）模锻工序确定 盘类模锻件：盘类模锻件：一般采用镦粗和一般采用镦粗和终锻工序；对于一些终锻工序；对于一些高轮毂高轮毂(lng)、薄轮、薄轮辐的模锻件，采用镦辐的模锻件，采用镦粗粗-预锻预锻-终锻工序。终锻工序。模模 锻锻第五十三页，共152页。长轴类模锻件工序长轴类模锻件工序(gngx)选择有：选择有：预锻预锻-终锻终锻滚压滚压-预锻预锻-终锻终锻拔长拔长-滚压滚压-预锻预锻-终锻终锻拔长拔长-滚压滚压-弯曲弯曲-预锻预锻-终终锻等锻等模模 锻锻第五十四页，共152页。模锻件成形过程中工序的多模锻件成形过程中工序的多少与零件少与零件(ln jin)结构设结构设计、坯料形状及制坯手段等计、坯料形状及制坯手段等有关。有关。如：弯曲连杆模锻如：弯曲连杆模锻 模模 锻锻第五十五页，共152页。锻造截面变化较大的长轴类锻件时，常采用锻造截面变化较大的长轴类锻件时，常采用(ciyng)断面呈周期性变化的坯料见图所示：断面呈周期性变化的坯料见图所示：（a）周期性轧制）周期性轧制(zh zh)坯料坯料（b）弯曲（）弯曲（c）预锻）预锻（d）终锻）终锻 模模 锻锻第五十六页，共152页。或者用辊锻机来轧制原坯料代替拔长和滚压工序见图，这样可使模或者用辊锻机来轧制原坯料代替拔长和滚压工序见图，这样可使模锻过程简化锻过程简化(jinhu)，生产效率高。，生产效率高。（a）原料）原料（b）辊锻）辊锻（c）坯料）坯料 1扇形扇形(shn xn)辊锻模辊锻模 2锻辊锻辊 模模 锻锻第五十七页，共152页。4）修整工序）修整工序(gngx)切边与冲孔切边与冲孔 锻成的模锻件，通常其周边都带有锻成的模锻件，通常其周边都带有飞边，有通孔的锻件还有连皮。须用切边模和冲孔飞边，有通孔的锻件还有连皮。须用切边模和冲孔模将飞边和连皮切除。模将飞边和连皮切除。模模 锻锻第五十八页，共152页。校正校正(jiozhng)在形状复杂的锻件切边（冲连皮）之在形状复杂的锻件切边（冲连皮）之后进行校正后进行校正(jiozhng)提高锻件精度。提高锻件精度。热处理热处理 目的是为了消除锻件的过热组织或加工硬化组目的是为了消除锻件的过热组织或加工硬化组织、内应力等，使模锻件具有所需的组织和性能。织、内应力等，使模锻件具有所需的组织和性能。清理清理 清除氧化皮、油污及其他表面缺陷，以提高模锻清除氧化皮、油污及其他表面缺陷，以提高模锻件的表面质量。清理方法有：滚筒打光。喷丸清理、酸洗件的表面质量。清理方法有：滚筒打光。喷丸清理、酸洗等。等。模模 锻锻第五十九页，共152页。对于要求精度高和表面粗糙度低的模锻件，除进行对于要求精度高和表面粗糙度低的模锻件，除进行上述上述(shngsh)各修整工序外，还应在压力机上进各修整工序外，还应在压力机上进行精压。行精压。模模 锻锻第六十页，共152页。5）锻模模膛）锻模模膛 分为模锻模膛和制坯模膛两大类：分为模锻模膛和制坯模膛两大类：模锻模膛模锻模膛 模锻模膛分为终锻模膛和预锻模膛模锻模膛分为终锻模膛和预锻模膛两种。两种。终锻模膛作用：使坯料最后终锻模膛作用：使坯料最后(zuhu)变形到变形到锻件所要求的形状和尺寸。它的形状与锻件的锻件所要求的形状和尺寸。它的形状与锻件的形状相同；因锻件冷却时要收缩，终锻模膛的形状相同；因锻件冷却时要收缩，终锻模膛的尺寸应比锻件尺寸放大一个收缩量，一般钢件尺寸应比锻件尺寸放大一个收缩量，一般钢件收缩量取收缩量取1.2%1.5%。模模 锻锻第六十一页，共152页。飞边槽作用：促使金属充满模膛，增加飞边槽作用：促使金属充满模膛，增加(zngji)金属从模膛中流出的阻力，同时容金属从模膛中流出的阻力，同时容纳多余的金属。纳多余的金属。飞边槽的基本飞边槽的基本(jbn)结结构形式构形式 模模 锻锻第六十二页，共152页。预锻模膛作用：使坯料预锻模膛作用：使坯料(p lio)(p lio)变形变形到接近于锻件的形状和尺寸，终锻时金属容到接近于锻件的形状和尺寸，终锻时金属容易充满终锻模膛，同时也减小了终锻模膛的易充满终锻模膛，同时也减小了终锻模膛的磨损，延长使用寿命。磨损，延长使用寿命。预锻模膛和终锻模膛的主要区别是：前预锻模膛和终锻模膛的主要区别是：前者的圆角和斜度较大，没有飞边槽者的圆角和斜度较大，没有飞边槽 模模 锻锻第六十三页，共152页。制坯模膛制坯模膛 对于形状复杂的模锻件为了使坯料形状基本对于形状复杂的模锻件为了使坯料形状基本接近模锻件形状，使金属接近模锻件形状，使金属(jnsh)能合理分布和很能合理分布和很好地充满模膛，须预先在制坯模膛内制坯，然后好地充满模膛，须预先在制坯模膛内制坯，然后再进行预锻和终锻。再进行预锻和终锻。制坯模膛：拔长模膛、滚挤模膛、弯曲模膛、制坯模膛：拔长模膛、滚挤模膛、弯曲模膛、切断模膛等。切断模膛等。模模 锻锻第六十四页，共152页。拔长模膛拔长模膛用来减少用来减少(jinsho)坯料某部坯料某部分的横截面积，以增加该部分的长度。分的横截面积，以增加该部分的长度。模模 锻锻第六十五页，共152页。滚挤模膛滚挤模膛用来减小坯料某部分的横截面积，以增用来减小坯料某部分的横截面积，以增大另一部分的横截面积。它主要是使金属按模锻件大另一部分的横截面积。它主要是使金属按模锻件形状形状(xngzhun)分布。分布。模模 锻锻第六十六页，共152页。弯曲弯曲(wnq)模膛模膛对于对于弯曲弯曲(wnq)的杆类模锻的杆类模锻件，需用进行弯曲件，需用进行弯曲(wnq)制坯。制坯。坯料可直接或先经坯料可直接或先经其他制坯工序后再放入其他制坯工序后再放入弯曲弯曲(wnq)模膛内进行模膛内进行弯曲弯曲(wnq)变形。变形。模模 锻锻第六十七页，共152页。切断切断(qi dun)(qi dun)模膛模膛 用来从坯料上切用来从坯料上切下锻件或从锻件上切下锻件或从锻件上切下钳口部金属。下钳口部金属。模模 锻锻第六十八页，共152页。6）金属在模膛内的变形过程）金属在模膛内的变形过程 其形变其形变(xngbin)过程可分为三个阶过程可分为三个阶段。以锤上模锻盘类锻件为例：段。以锤上模锻盘类锻件为例：三个阶段：三个阶段：充型阶段；充型阶段；形成飞边和充满阶段；形成飞边和充满阶段；锻足阶段。锻足阶段。模模 锻锻第六十九页，共152页。充型阶段。在最初的几次锻击时，金属在外力作用下发生塑充型阶段。在最初的几次锻击时，金属在外力作用下发生塑性变形，坯料高度减小，水平尺寸增大，并有部分性变形，坯料高度减小，水平尺寸增大，并有部分(b fen)金金属压入模膛深处。这一阶段直到金属与模膛侧壁接触达到飞边属压入模膛深处。这一阶段直到金属与模膛侧壁接触达到飞边槽桥口为止如图。槽桥口为止如图。形成飞边和充满阶段。在继续锻造时，由于金属充满模膛圆形成飞边和充满阶段。在继续锻造时，由于金属充满模膛圆角和深处的阻力较大，金属向阻力较小的飞边槽内流动，形成角和深处的阻力较大，金属向阻力较小的飞边槽内流动，形成飞边。由于飞边在随后急剧变冷以至金属流入飞边槽的阻力急飞边。由于飞边在随后急剧变冷以至金属流入飞边槽的阻力急剧增大，变形力也迅速增大，见图（剧增大，变形力也迅速增大，见图（d）模模 锻锻第七十页，共152页。锻足阶段。由于坯料体积往往都偏多或者飞边槽阻力锻足阶段。由于坯料体积往往都偏多或者飞边槽阻力偏大，因而偏大，因而(yn r)，虽然模膛已经充满，但上下模还未，虽然模膛已经充满，但上下模还未合拢，需进一步锻足。合拢，需进一步锻足。特点：特点：变形仅发生在分模面附近变形仅发生在分模面附近(fjn)区域，以便向飞区域，以便向飞边槽挤出多余的金属，变形力也急剧增大，直至达边槽挤出多余的金属，变形力也急剧增大，直至达到最大值到最大值p3为止，见图（为止，见图（d）中）中p2p3线。线。模模 锻锻第七十一页，共152页。模模 锻锻第七十二页，共152页。飞边的作用：飞边的作用：强迫充填；强迫充填；容纳多余的金属容纳多余的金属(jnsh)；减轻上模对下模的打击，起缓冲减轻上模对下模的打击，起缓冲作用。作用。模模 锻锻第七十三页，共152页。影响金属充满模膛的因素：影响金属充满模膛的因素：金属的塑性和变形金属的塑性和变形(bin xng)抗力。抗力。塑性高、变形塑性高、变形(bin xng)抗力低的金属容抗力低的金属容易充满模膛。易充满模膛。飞边槽的形状和位置。飞边槽的形状和位置。飞边槽部宽度与高度之比（飞边槽部宽度与高度之比（b/h）及槽部高）及槽部高度度h是主要因素。是主要因素。b/h越大，越大，h越小，则金属在越小，则金属在飞边流动阻力越大。强迫充填作用越大，但变飞边流动阻力越大。强迫充填作用越大，但变形形(bin xng)抗力也增大。抗力也增大。模模 锻锻第七十四页，共152页。金属模锻时的温度。金属的温度高，其塑性金属模锻时的温度。金属的温度高，其塑性(sxng)好、好、抗力低，易于充满模膛。抗力低，易于充满模膛。锻件的形状和尺寸。具有空心、薄壁或凸起部分的锻件锻件的形状和尺寸。具有空心、薄壁或凸起部分的锻件难于锻造、锻件尺寸越大，形状越复杂，则越难锻造。难于锻造、锻件尺寸越大，形状越复杂，则越难锻造。设备的工作速度。工作速度较大的设备其充填性较好。设备的工作速度。工作速度较大的设备其充填性较好。充填方式。镦粗比挤压易于充型。充填方式。镦粗比挤压易于充型。其他其他 如锻模有无润滑、有无预热等。如锻模有无润滑、有无预热等。模模 锻锻第七十五页，共152页。7）模锻件结构技术特征）模锻件结构技术特征 模锻零件必须具有一个合理模锻零件必须具有一个合理(hl)的分模面，以保证的分模面，以保证模锻件易于从锻模中取出、敷料最少、锻模制造容易。模锻件易于从锻模中取出、敷料最少、锻模制造容易。零件外形力求简单、平直和对称，尽量避免零件截面间零件外形力求简单、平直和对称，尽量避免零件截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、高凸起差别过大，或具有薄壁、高筋、高凸起(t q)等结构，以等结构，以便于金属充满模膛和减少工序。便于金属充满模膛和减少工序。模模 锻锻第七十六页，共152页。尽量避免有深孔或多孔结构。尽量避免有深孔或多孔结构。在可能的情况下，对复杂零件在可能的情况下，对复杂零件采用锻采用锻-焊组合，以减少敷料焊组合，以减少敷料(flio)，简化模锻过程。，简化模锻过程。模模 锻锻第七十七页，共152页。1）锻件成本及降低成本的主要）锻件成本及降低成本的主要(zhyo)途径途径（1）锻件成本由下列几项组成）锻件成本由下列几项组成原材料费用：主要是锯割好的各类型材或坯料的费用；原材料费用：主要是锯割好的各类型材或坯料的费用；燃料费用：即加热炉用的燃油、煤气等费用；燃料费用：即加热炉用的燃油、煤气等费用；动力费用：包括电力、蒸汽和压缩空气；动力费用：包括电力、蒸汽和压缩空气；生产工人工资和附加费用；生产工人工资和附加费用；专项费用：如添置过程装备费用，购置锻模等；专项费用：如添置过程装备费用，购置锻模等；车间经费：包括管理和组织车间生产所发生的各项费用；车间经费：包括管理和组织车间生产所发生的各项费用；企业管理费：在计算时把上述的总和分摊给全月完成工时企业管理费：在计算时把上述的总和分摊给全月完成工时(gngsh)总量，得出单位小时生产费用成本。总量，得出单位小时生产费用成本。锻造锻造(dunzo)(dunzo)生产技术指标生产技术指标第七十八页，共152页。(2)降低成本的主要降低成本的主要(zhyo)途径途径提高锻件品质，减少废品损失，提高锻件品质，减少废品损失，提高劳动生产率。提高劳动生产率。尽量尽量(jnling)节省燃料和动力。节省燃料和动力。锻造锻造(dunzo)(dunzo)生产技术生产技术指标指标第七十九页，共152页。2）锻造）锻造(dunzo)生产技术经济指标生产技术经济指标每一锻工锻件年产量（每一锻工锻件年产量（kg/人）；人）；每一生产工人每一生产工人(gng rn)锻件年产量（锻件年产量（kg/人）；人）；车间总面积年产量（车间总面积年产量（kg/人）；人）；每每104kN锻压设备能力年产量（锻压设备能力年产量（kg/104）；）；锻件成品率；锻件成品率；锻件千克成本（元锻件千克成本（元/kg）。）。锻造锻造(dunzo)(dunzo)生产技术生产技术指标指标第八十页，共152页。板料成形又叫板料冲压板料成形又叫板料冲压,是利用压力装置和模具使板材产是利用压力装置和模具使板材产生分离或塑性变形，从而获得生分离或塑性变形，从而获得(hud)成形件或制品的成成形件或制品的成形方法。形方法。3.4 3.4 板料成形板料成形(chn xn)(chn xn)方法方法第八十一页，共152页。一般冲压板厚一般冲压板厚3mm时，因冲裁力较大，应适当放大系数时，因冲裁力较大，应适当放大系数m。对冲裁件断面无特殊要求时，系数对冲裁件断面无特殊要求时，系数m可放大倍。可放大倍。3.4.1 3.4.1 板料分离板料分离(fnl)(fnl)过程过程第九十一页，共152页。3）凸、凹模刃口尺寸确定）凸、凹模刃口尺寸确定落料模落料模凹模尺寸凹模尺寸=落料件尺寸落料件尺寸凸模尺寸凸模尺寸=凹模尺寸凹模尺寸最小最小合理合理(hl)间隙值间隙值因凹模磨损后增大了落料尺因凹模磨损后增大了落料尺寸，因此，凹模设计应接近寸，因此，凹模设计应接近落料件最小极限尺寸。落料件最小极限尺寸。3.4.1 3.4.1 板料分离板料分离(fnl)(fnl)过程过程第九十二页，共152页。冲孔模冲孔模凸模尺寸凸模尺寸=冲孔尺寸，以凸冲孔尺寸，以凸模为基准设计。模为基准设计。凹模尺寸凹模尺寸=凸模尺寸凸模尺寸+最小合最小合理间隙值理间隙值凸模磨损后减小冲孔尺寸，因凸模磨损后减小冲孔尺寸，因此，凸模设计应接近此，凸模设计应接近(jijn)冲冲孔最大极限尺寸。孔最大极限尺寸。3.4.1 3.4.1 板料分离板料分离(fnl)(fnl)过程过程第九十三页，共152页。4）冲裁力计算）冲裁力计算 冲裁力是选用冲裁力是选用(xunyng)设备吨位和检设备吨位和检验模具强度的一个重要依据。对于平刃冲模的冲裁力按验模具强度的一个重要依据。对于平刃冲模的冲裁力按下式计算：下式计算：式中式中 P冲裁力；冲裁力；L冲裁周边长度冲裁周边长度(chngd)；S板料厚度