锻压成形工艺.ppt

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1、 1.1.理解理解“金属的塑性变形金属的塑性变形”的理论基础，重点为金属塑的理论基础，重点为金属塑性变形的实质，冷变形和热变形的概念及其对金属组织和性性变形的实质，冷变形和热变形的概念及其对金属组织和性能的影响。能的影响。2.2.掌握掌握“自由锻基本工序的选用自由锻基本工序的选用”并结合典型锻件工艺并结合典型锻件工艺过程实例进行分析。过程实例进行分析。3.3.了解了解“模锻的生产工艺过程模锻的生产工艺过程”以锤上模锻为主，介绍其以锤上模锻为主，介绍其它模锻方法的特点和应用。它模锻方法的特点和应用。4.4.掌握掌握“板料冲压基本工序的工艺特点板料冲压基本工序的工艺特点”重点为落料、冲重点为落料、

2、冲孔、弯曲、拉深等，孔、弯曲、拉深等，掌握掌握变形过程以及对冲变形过程以及对冲零件结构的工艺零件结构的工艺性要求。性要求。5.5.了解了解其它压力加工方法。其它压力加工方法。目的和要求目的和要求5模型锻造一、金属塑性成形（压力加工）一、金属塑性成形（压力加工）金属材料在外力作用下产生塑性变形，获得具有一定形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的生产方法。二、塑性成形的基本生产方式二、塑性成形的基本生产方式 1轧制 2挤压3拉拔4自由锻造6板料冲压第一节概述第一节概述上砥铁下砥铁坯料1 1）零件大小不受限制；）零件大小不受限制；2 2）生产批量不受限制。）生产批量不受限制。三、塑性成形（压力加工）的特

3、点三、塑性成形（压力加工）的特点1 1力学性能高力学性能高1 1）组织致）组织致密密；2 2）晶粒细化；）晶粒细化；3 3）压合铸造缺）压合铸造缺陷陷；4 4）使）使纤纤维组织合理分布。维组织合理分布。2 2节约材料节约材料1 1）力）力学学性能高，承载能力提高；性能高，承载能力提高；2 2）减少零件制造中的金属消耗（与切削加工相比）。）减少零件制造中的金属消耗（与切削加工相比）。3 3生产率高生产率高4 4适用范围广适用范围广各各种种压压力力加加工工方方法法，都都是是通通过过对对金金属属材材料料施施加加外外力力，使使之之产产生生塑塑性性变变形形来来实实现现的的。单单晶晶体的塑性变形形式主要有

4、滑移和孪晶两种体的塑性变形形式主要有滑移和孪晶两种。一、金属塑性变形的实质一、金属塑性变形的实质1.1.单晶体的塑性变形单晶体的塑性变形1 1）滑移：）滑移：晶体的一部分相对一部分沿一定的晶面发生相对滑动。第二节第二节 金属的塑性成形原理金属的塑性成形原理 但实际金属的滑移是靠位错的移动来实现的。2）双晶变形：晶体的一部分相对一部分沿一定的晶面发生相对转动。2.2.多晶体的塑性变形多晶体的塑性变形晶内变形晶间变形滑移孪晶滑动转动多晶体塑性变形的实质：晶粒内部发生滑移和孪晶；同时晶粒之间发生滑移和转动。多晶 金属塑性变形后，内部组织变化:晶粒沿最大变形方向伸长；晶粒沿最大变形方向伸长；晶格与晶粒

5、发生扭曲；晶格与晶粒发生扭曲；晶粒产生碎晶。晶粒产生碎晶。这些变化将增大滑移变形阻力这些变化将增大滑移变形阻力 加工硬化加工硬化:经塑性变形后经塑性变形后,金属强度、硬度升高，塑性、韧性金属强度、硬度升高，塑性、韧性下降的现象。下降的现象。好处：强化金属方法好处：强化金属方法 坏处：后续加工工序困难，工件易开裂。坏处：后续加工工序困难，工件易开裂。二、金属塑性变形后内部组织变化二、金属塑性变形后内部组织变化回复与再结晶回复与再结晶回回回回 复：将金属加热到一定温度，部分消除加工硬化。复：将金属加热到一定温度，部分消除加工硬化。复：将金属加热到一定温度，部分消除加工硬化。复：将金属加热到一定温度

6、，部分消除加工硬化。T T回回回回=（0.250.30.250.3）T T熔熔熔熔再结晶：将金属加热到一定温度，完全消除加工硬化。再结晶：将金属加热到一定温度，完全消除加工硬化。T在在=0.4T熔熔塑性夹杂物（塑性夹杂物（MnSMnS、FeSFeS）：沿最大变形方向伸长）：沿最大变形方向伸长脆性夹杂物（脆性夹杂物（FeOFeO、SiOSiO2 2）：被打碎呈链状）：被打碎呈链状纤维组织（铸造流线）现现 象：象：造成力学性能上的各向异性造成力学性能上的各向异性形成原因形成原因 螺钉的纤维组织比较螺钉的纤维组织比较螺钉的纤维组织比较螺钉的纤维组织比较 曲轴的纤维组织比较曲轴的纤维组织比较曲轴的纤维

7、组织比较曲轴的纤维组织比较锻件设计总原则：锻件设计总原则：1 1）最大拉应力与纤维方向一致）最大拉应力与纤维方向一致 2 2）最大切应力与纤维方向垂直）最大切应力与纤维方向垂直可可 锻锻 性：性：金属材料锻压成形的难易程度。金属材料锻压成形的难易程度。变形抗力变形抗力可锻性取决于可锻性取决于：金属本质和加工工艺条件：金属本质和加工工艺条件衡量标准：衡量标准：塑性（断面收缩率塑性（断面收缩率，伸长率，伸长率）1金属的本质 化学成分影响化学成分影响 纯金属可锻性比合金好纯金属可锻性比合金好 钢的含碳量越低，可锻性越好钢的含碳量越低，可锻性越好 金属组织的影响金属组织的影响 组织不同组织不同,可锻性

8、有差异可锻性有差异,纯金属、固溶体可锻性好；纯金属、固溶体可锻性好；柱状组织和粗晶粒不如晶粒细小均匀的可锻性好。柱状组织和粗晶粒不如晶粒细小均匀的可锻性好。始锻温度始锻温度:允许加热达到的最高温度称为始锻温度终锻温度终锻温度:停止锻造的温度称为终锻温度锻件的温度可用仪表测定，在生产中也可根据被加热金属的火色来判别，如碳钢的加热温度与火色的关系如下 由于化学成分的不同，每种金属材料始锻和终锻温度都是不一样的。几种常用金属材料的锻造温度范围见表。2 2 变形速度变形速度 低速低速：变形速度变形速度变形抗力变形抗力 塑性塑性 高速：变形速度高速：变形速度变形温度变形温度变形抗力变形抗力 塑性塑性 3

9、 3 应力状态应力状态 处于三向压应力状态，金属呈现良好的塑性状态处于三向压应力状态，金属呈现良好的塑性状态 三向受拉金属的塑性最差三向受拉金属的塑性最差 不同材料选择不同加工方式：塑性好的材料：拉应力下变形塑性好的材料：拉应力下变形塑性差的材料：三向压应力下变形塑性差的材料：三向压应力下变形 第三节 锻压成形工艺自由锻自由锻模膛锻模膛锻 自自由由锻锻指指将将金金属属坯坯料料放放在在锻锻造造设设备备的的上上下下砥砥铁铁之之间间，施施加加冲冲击击力力或或压压力力，使使之之产产生生自自由由变变形形而而获得所需形状的成形方法。获得所需形状的成形方法。坯料在锻造过程中，除与上下砥铁或其它坯料在锻造过程

10、中，除与上下砥铁或其它辅助工具接触的部分表面外，都是自由表辅助工具接触的部分表面外，都是自由表面，变形不受限制，面，变形不受限制，锻件的形状和尺寸靠锻件的形状和尺寸靠锻工的技术来保证锻工的技术来保证，所用设备与工具通用，所用设备与工具通用性强。性强。自由锻主要用于自由锻主要用于单件、小批生产，也是单件、小批生产，也是大型锻件的唯一生产方法大型锻件的唯一生产方法。模型锻造模型锻造 将加热到锻造温度的金属坯料放在将加热到锻造温度的金属坯料放在具有一定形具有一定形状的模锻模膛内状的模锻模膛内受压、变形，获得锻件受压、变形，获得锻件的方法。的方法。特点：特点：1）生产率高；）生产率高；2）锻件的）锻件

11、的尺寸精度尺寸精度和和表面质量高表面质量高；3）材料利用率高；）材料利用率高；4）可锻造）可锻造形状较复杂形状较复杂的零件；的零件；5）模具成本高、）模具成本高、设备昂贵设备昂贵；6）锻件不能任意大锻件不能任意大。一般不得超过。一般不得超过150kg。模锻按使用的模锻按使用的设备设备不同分为：不同分为：l胎模锻胎模锻l锤上模锻锤上模锻l压力机上模锻压力机上模锻第三节 锻压成形工艺一、自由锻一、自由锻 自由锻生产所用自由锻生产所用工具简单工具简单，具有较大的通用性，具有较大的通用性，因而它的应用范围较为广泛。因而它的应用范围较为广泛。可锻造的锻件质量由不及可锻造的锻件质量由不及1 kg到到300

12、0 t。在重型机械中，在重型机械中，自由锻是生产大型和特大型锻件自由锻是生产大型和特大型锻件的惟一成形方法的惟一成形方法。（一）（一）自由锻设备自由锻设备锻锤锻锤冲击力冲击力压力机（压力机（静压力静压力）以压力代替以压力代替锤锻时的冲击力，适用于锻造锤锻时的冲击力，适用于锻造大型锻件。可达大型锻件。可达3000T空气锤空气锤 它由它由电动机直接驱动电动机直接驱动，打击速度快，锤击，打击速度快，锤击能量小，能量小，适用于小型锻件适用于小型锻件；65750Kg蒸汽蒸汽空气锤空气锤 利用利用蒸汽或压缩空气蒸汽或压缩空气作为动力，作为动力，适用于中小型锻件适用于中小型锻件。630Kg5T水压机水压机油

13、压机油压机落下部分总重量落下部分总重量=活塞活塞+锤头锤头+锤杆锤杆滑块运动到下始点时所产生的最大压力滑块运动到下始点时所产生的最大压力锻锤吨位锻锤吨位=压力机吨位压力机吨位=4吨拱式自由锻电液锤上重，世界最大的 1.65万吨自由锻液压机 自由锻的工序可分为自由锻的工序可分为基本工序基本工序、辅助工序辅助工序和和精精整工序整工序三大类。三大类。(1)(1)基本工序基本工序 是使金属坯料实现是使金属坯料实现主要的变形要求主要的变形要求，达到或达到或基本达到锻件所需形状和尺寸基本达到锻件所需形状和尺寸的工序。的工序。(2)(2)辅助工序辅助工序 是指进行是指进行基本工序之前的预变形工基本工序之前的

14、预变形工序序。如倒棱、压肩等。如倒棱、压肩等。(3)(3)精整工序精整工序 是在完成基本工序之后，用以是在完成基本工序之后，用以提高提高锻件尺寸及位置精度的工序锻件尺寸及位置精度的工序。（二）自由锻工序（二）自由锻工序基本工序基本工序1 1）镦粗）镦粗 使使坯料整体或一部分高度减小、截面积增大坯料整体或一部分高度减小、截面积增大的工序称为镦粗。的工序称为镦粗。镦粗有完全镦粗、局部镦粗和垫环镦粗等镦粗有完全镦粗、局部镦粗和垫环镦粗等2）拔长）拔长2 2）拔长）拔长使坯料使坯料横截面减小而长度增加横截面减小而长度增加的锻造工序称为拔长的锻造工序称为拔长主要用于：主要用于：轴杆类锻件成形，其作用是改

15、善锻件内部质量。轴杆类锻件成形，其作用是改善锻件内部质量。拔长的种类：拔长的种类：有平砥铁拔长、芯轴拔长、芯轴扩孔等。有平砥铁拔长、芯轴拔长、芯轴扩孔等。3 3）冲孔冲孔采用冲子采用冲子将坯料冲出透孔或不透孔将坯料冲出透孔或不透孔的锻造工序叫冲孔。的锻造工序叫冲孔。a）薄坯料冲孔b）厚坯料冲孔1冲头2坯料3垫环4芯料p在薄坯料上冲通孔时，可用冲头一次冲出。在薄坯料上冲通孔时，可用冲头一次冲出。p若坯料较厚时，可先在坯料的一边冲到孔深的若坯料较厚时，可先在坯料的一边冲到孔深的2 23 3深度后，深度后，拔出冲头，翻转工件，从反面冲通，以避免在孔的周围冲出毛拔出冲头，翻转工件，从反面冲通，以避免在

16、孔的周围冲出毛刺刺 4 4）弯曲弯曲 是将毛坯弯成所需形状的工序是将毛坯弯成所需形状的工序在进行弯曲变形前，先要将毛坯锻成所需形状，使在进行弯曲变形前，先要将毛坯锻成所需形状，使体积合理分配，便于获得合格产品。体积合理分配，便于获得合格产品。5 5）扭转扭转将毛坯一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定角度的工序。将毛坯一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定角度的工序。6 6）切割切割将毛坯一部分或几部分切掉以获得所需形状的锻件的工序。将毛坯一部分或几部分切掉以获得所需形状的锻件的工序。自由锻工序自由锻工序（三）零件的自由锻结构工艺性（三）零件的自由锻结构工艺性避免锥体和斜面结构避免锥体和斜面结构几

17、何体间的交接处几何体间的交接处不应形成空间曲线不应形成空间曲线锻造具有锻造具有锥体或斜面锥体或斜面结构的锻件，需制造专用工具，锻件成形结构的锻件，需制造专用工具，锻件成形也比较困难也比较困难 圆柱面与圆柱面相交，锻件成形十分困难。圆柱面与圆柱面相交，锻件成形十分困难。平面相交，平面相交，消除了空间曲线，使锻造成形容易消除了空间曲线，使锻造成形容易 自由锻件上不应设计出加强筋、凸台、自由锻件上不应设计出加强筋、凸台、工字形截面或空间曲线形表面工字形截面或空间曲线形表面自由锻件横截面若有急剧变化或形状自由锻件横截面若有急剧变化或形状较复杂时，应设计成有几个简单件构较复杂时，应设计成有几个简单件构成

18、的组合体，再焊接或机械连接方法成的组合体，再焊接或机械连接方法连接。连接。零件的自由锻结构工艺性零件的自由锻结构工艺性自由锻工序自由锻工序二、二、模膛锻造形成模膛锻造形成（一）胎膜锻造形成（一）胎膜锻造形成p胎膜不是固定在自由锻锤上胎膜不是固定在自由锻锤上，使用时放上去，不用时取下来。使用时放上去，不用时取下来。p与自由成型相比，与自由成型相比，胎模成型具有胎模成型具有较高的生产率较高的生产率，锻件，锻件质量好质量好，节省，节省金属材料，降低金属材料，降低锻件成本锻件成本。p与模锻相比，与模锻相比，节约了设备投资，简化了模具制造节约了设备投资，简化了模具制造。但锻件。但锻件质量比模质量比模锻低

19、锻低，劳动强度大，安全性差，劳动强度大，安全性差，模具寿命短模具寿命短，生产率低生产率低。胎胎模模锻锻适适用用于于小小型型锻锻件件的的小小批批量量生生产产，多多用用在在没没有有模模锻锻设备的中小型工厂中。设备的中小型工厂中。胎模锻造成型胎模锻造成型是在自由锻设备上，使用是在自由锻设备上，使用可移动的胎模可移动的胎模生产锻件生产锻件的锻造方法。的锻造方法。图图 胎模种类胎模种类a a）摔模）摔模 b b）扣模）扣模 c c）开式套筒模）开式套筒模 d d）闭式套筒模）闭式套筒模 e e）合模）合模 1 1）摔模，）摔模，用于锻造回转体锻件；用于锻造回转体锻件；2 2）扣模，）扣模，用于平整侧面；

20、用于平整侧面；3 3）套筒模，）套筒模，用于镦粗锻件；用于镦粗锻件；4 4）合模，）合模，用于锻造比较复杂的锻件。用于锻造比较复杂的锻件。胎模结构可分为以下几类，如图所示。胎模结构可分为以下几类，如图所示。齿轮坯的胎膜锻齿轮坯的胎膜锻l实质：实质：是通过塑性变形迫使坯料在锻模模膛内成是通过塑性变形迫使坯料在锻模模膛内成形。形。胎膜固定在自由锻锤上。胎膜固定在自由锻锤上。l固定模膛成型固定模膛成型工艺主要分为工艺主要分为锤上模膛锤上模膛成型工艺和成型工艺和压力机上模膛压力机上模膛成型工艺。成型工艺。l锤上模锻成型锤上模锻成型用于大批量锻件生产。所用设备有用于大批量锻件生产。所用设备有蒸汽蒸汽-空

21、气锤、无砧座锤、高速锤等。空气锤、无砧座锤、高速锤等。l压力机上模膛成型压力机上模膛成型常用的设备有曲柄压力机、摩常用的设备有曲柄压力机、摩擦压力机和平锻机、模锻水压机等。擦压力机和平锻机、模锻水压机等。（二）固定模膛锻造成形（二）固定模膛锻造成形（锤上模锻）（锤上模锻）p锤上模锻锤上模锻所用设备为所用设备为模锻模锻锤锤，由它产生的冲击力使金由它产生的冲击力使金属变形。属变形。图图7-1所示为一般工厂中常用的所示为一般工厂中常用的蒸蒸汽一空气模锻锤汽一空气模锻锤。该种设备上运。该种设备上运动副之间的间隙小，运动精度高，动副之间的间隙小，运动精度高，可保证锻模的合模准确性。模锻可保证锻模的合模准

22、确性。模锻锤的吨位锤的吨位(落下部分的重量落下部分的重量)为为116 t，可锻制，可锻制150kg以下的锻件。以下的锻件。锤上模锻生产所用的锻模锤上模锻生产所用的锻模如图所示。如图所示。l上模上模2和下模和下模4分别用楔铁分别用楔铁10、7固定在锤头固定在锤头1和模垫和模垫5上，上，l模垫用楔铁模垫用楔铁6固定在砧座上。固定在砧座上。l上模随锤头作上下往复运动。上模随锤头作上下往复运动。l9为模膛，为模膛，8为分模面，为分模面，3为飞为飞边槽。边槽。模模 膛膛模锻模膛模锻模膛制坯模膛制坯模膛拔长模膛拔长模膛终锻模膛终锻模膛预锻模膛预锻模膛滚压模膛滚压模膛弯曲模膛弯曲模膛切断模膛切断模膛三、三、

23、锻模模膛及其功用锻模模膛及其功用锤上模锻锤上模锻用的用的锻模模膛锻模模膛根据根据功用功用的不同，可分为：的不同，可分为：1.1.预锻模膛预锻模膛预锻模膛的作用是：预锻模膛的作用是：使坯料变形到接近于锻件的形状使坯料变形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。和尺寸，终锻时，金属容易充满终锻模膛。同时减少了终锻模膛的磨损，以延长锻模的使用寿同时减少了终锻模膛的磨损，以延长锻模的使用寿命。命。（一）模锻模膛（一）模锻模膛预锻模膛和终锻模膛的预锻模膛和终锻模膛的区别区别：预锻模膛预锻模膛的圆角、斜度的圆角、斜度较大较大，没有没有飞边槽。飞边槽。终锻模膛终锻模膛的圆角、斜度的圆角、斜度

24、较小较小，有有飞边槽。飞边槽。2.2.终锻模膛终锻模膛终锻模膛的作用是：终锻模膛的作用是：是使坯料最后变形到锻件所要求是使坯料最后变形到锻件所要求的形状和尺寸，因此它的形状应和锻件的形状相同。的形状和尺寸，因此它的形状应和锻件的形状相同。p 沿模膛四周有飞边槽，用沿模膛四周有飞边槽，用以增加金属从模膛中流出的以增加金属从模膛中流出的阻力，促使金属充满模膛，阻力，促使金属充满模膛，同时容纳多余的金属。同时容纳多余的金属。p 终锻后无法加工通孔而留下的一薄层金属，称为终锻后无法加工通孔而留下的一薄层金属，称为冲孔连皮冲孔连皮。p终锻模膛的尺寸应比锻件尺终锻模膛的尺寸应比锻件尺寸放大一个收缩量。钢件

25、收缩寸放大一个收缩量。钢件收缩量取量取1.5%对形状复杂的模锻件对形状复杂的模锻件,为使坯料形状基本接近模锻件形状，为使坯料形状基本接近模锻件形状，使金属能合理分布和很好地充满模锻模膛，就必须预先在制使金属能合理分布和很好地充满模锻模膛，就必须预先在制坯模镗内制坯，因而设制坯模膛。坯模镗内制坯，因而设制坯模膛。（二）制坯模膛（二）制坯模膛当模锻件沿轴向横截面积相差较大时，当模锻件沿轴向横截面积相差较大时，常采用这种模膛进行拔长。拔长模膛常采用这种模膛进行拔长。拔长模膛分为分为开式开式和和闭式闭式两种两种.一般情况下，把一般情况下，把它设置在锻模的边缘处。生产中进行它设置在锻模的边缘处。生产中进

26、行拔长操作时。坯料除向前送进外并需拔长操作时。坯料除向前送进外并需不断翻转。不断翻转。1、拔长模膛、拔长模膛用来减小坯料某部分的横截面积，以增加该部分的用来减小坯料某部分的横截面积，以增加该部分的长度。长度。滚压模膛分为滚压模膛分为开式开式和和闭式闭式两种：两种：当模锻件沿轴线的横截面积相差当模锻件沿轴线的横截面积相差不很大或对拔长后的毛坯作修整不很大或对拔长后的毛坯作修整时，时，采用开式滚压模膛采用开式滚压模膛。当模锻件的截面相差较大时，则当模锻件的截面相差较大时，则应应采用闭式滚压模膛采用闭式滚压模膛。在坯料长度基本不变的前提下在坯料长度基本不变的前提下用它来用它来减小减小坯料某部分的坯料

27、某部分的横截面积横截面积，以以增大增大另一部分的另一部分的横截面积横截面积。2 2、滚压模膛、滚压模膛滚压操作时需不断翻转坯料，但不作送进运动。滚压操作时需不断翻转坯料，但不作送进运动。对于弯曲的杆类模锻件，需采用弯曲模膛来弯曲坯料。对于弯曲的杆类模锻件，需采用弯曲模膛来弯曲坯料。p坯料可直接或先经其它制坯工步后放入弯曲模膛进行弯曲变形。坯料可直接或先经其它制坯工步后放入弯曲模膛进行弯曲变形。p弯曲后的坯料需翻转弯曲后的坯料需翻转9090再放入模锻模膛中成形。再放入模锻模膛中成形。p单件锻造时，用它从单件锻造时，用它从坯料上切下锻件或从锻坯料上切下锻件或从锻件上切下钳口；件上切下钳口；p多件锻

28、造时，用它来多件锻造时，用它来分离成单个锻件。分离成单个锻件。3、弯曲模膛弯曲模膛4、切断模膛、切断模膛它是在上模与下模的角部组成的一对刃口，用来它是在上模与下模的角部组成的一对刃口，用来切断金属。切断金属。l根据模锻件的复杂程度不同，所需变形的模膛数量不等，可将锻根据模锻件的复杂程度不同，所需变形的模膛数量不等，可将锻模设计成模设计成单膛锻模单膛锻模或或多膛锻模多膛锻模。p单膛锻模单膛锻模是在一副锻模上只有是在一副锻模上只有终锻模膛终锻模膛一个模膛。一个模膛。如齿轮坯模锻件就可将截下的圆柱形坯料，直接放人单膛锻如齿轮坯模锻件就可将截下的圆柱形坯料，直接放人单膛锻模中一次终锻成形。模中一次终锻

29、成形。p多膛锻模多膛锻模是在一副锻模上具是在一副锻模上具有两个以上模膛的锻模。有两个以上模膛的锻模。如弯曲连杆模锻件的锻模即为如弯曲连杆模锻件的锻模即为多膛锻模多膛锻模 。弯曲连杆多模膛模锻过程弯曲连杆多模膛模锻过程p下下料料加加热热 模锻前需将坯料在加热炉中加热到规定的始锻温度，要均匀热透。p模模锻锻 坯料从开始变形到最后成形，一般都是在锻模的相应模膛里经过几个模锻工步完成的。p切切边边和和冲冲孔孔 从终锻工步得到的锻件一般都带有飞边和冲孔连皮，须在切边压力机上将它们切除。p校正校正p热热处处理理 模锻件热处理的目的是调整硬度，消除内应力，细化晶粒和为最终热处理作好组织准备。模锻件常用的热处

30、理有退火、正火和调质等。p表面清理表面清理 表面清理的方法有滚筒清理、喷丸清理、酸洗和砂轮打磨等。p检验检验 模锻件质量检验是保证质量的必要措施。四、四、锤上模锻工艺设计锤上模锻工艺设计p模锻生产的工艺规程包括：模锻生产的工艺规程包括：制订锻件图、计算坯制订锻件图、计算坯料尺寸、确定模锻工步（选模膛）、选择设备及料尺寸、确定模锻工步（选模膛）、选择设备及安排修整工序等。安排修整工序等。p最主要是锻件图的制定和模锻工步的确定。最主要是锻件图的制定和模锻工步的确定。p模锻锻件图的制定是设计和制造锻模、计算坯料、模锻锻件图的制定是设计和制造锻模、计算坯料、检查锻件的依据。检查锻件的依据。（一）（一）

31、模锻件图绘制模锻件图绘制绘制模锻件图时应考虑的几个问题：绘制模锻件图时应考虑的几个问题：1)选择模锻件的分模面选择模锻件的分模面 分模面是指上下锻模在模锻件上的分界面。它在锻件上分模面是指上下锻模在模锻件上的分界面。它在锻件上的位置是否合适，关系到的位置是否合适，关系到锻件成形、锻件出模、材料利用率锻件成形、锻件出模、材料利用率及及锻模加工锻模加工等一系列问题。选定分模面的原则是：等一系列问题。选定分模面的原则是：(1)(1)应保证模锻件能从模膛中取出来。应保证模锻件能从模膛中取出来。如图如图7-8所示轮形件，所示轮形件，把分模面选定在把分模面选定在aa面时，已成形的模锻件就无法取出。一面时，

32、已成形的模锻件就无法取出。一般情况，般情况，分模面应选在模锻件的最大截面处分模面应选在模锻件的最大截面处。(2)按选定的分模面制成锻模后，应使上下两模沿分模面的按选定的分模面制成锻模后，应使上下两模沿分模面的模膛轮廓一致，模膛轮廓一致，以便在安装锻模和生产中容易发现错模现象，以便在安装锻模和生产中容易发现错模现象，及时而方便地调整锻模位置。图及时而方便地调整锻模位置。图7-8中的中的cc面被选定为分模面被选定为分模面，就不符合此原则。面，就不符合此原则。(3)分模面应选在能使模膛深度最浅的位置上。分模面应选在能使模膛深度最浅的位置上。这样有利于金属充满模膛，便于取件，并有利于锻模的制这样有利于

33、金属充满模膛，便于取件，并有利于锻模的制造。图造。图78中的中的b-b面，就不适合作分模面。面，就不适合作分模面。(4)(4)选定的分模面应使零件上所加的敷料最少选定的分模面应使零件上所加的敷料最少。图图7 78 8中的中的b-bb-b面被选作分模面时，零件中间的孔不能锻出来，面被选作分模面时，零件中间的孔不能锻出来，孔部金属都是敷料，既浪费金属，又增加了切削加工的工作孔部金属都是敷料，既浪费金属，又增加了切削加工的工作量。所以该面不宜作分模面。量。所以该面不宜作分模面。(5)分模面最好是一个平面，分模面最好是一个平面，以便于锻模的制造，并防止锻造以便于锻模的制造，并防止锻造过程中上下锻模错动

34、。过程中上下锻模错动。按上述原则综合分析，按上述原则综合分析，图图7-8中的中的d-d面是最面是最合理的分模面。合理的分模面。l敷料敷料 为了简化零件形状、便于锻造而增加的一部分金属称为了简化零件形状、便于锻造而增加的一部分金属称为敷料为敷料(也称为余块也称为余块)。如消除零件上的键槽、窄环形沟槽、如消除零件上的键槽、窄环形沟槽、齿谷或尺寸相差不大的台阶结构而增加的金属均属敷料。齿谷或尺寸相差不大的台阶结构而增加的金属均属敷料。l机机械械加加工工余余量量 零零件件的的加加工工表表面面上上为为机机械械加加工工而而增增加加的的一一层层金属。金属。l锻件公差锻件公差 锻件的实际尺寸与名义尺寸之间所允

35、许的偏差，锻件的实际尺寸与名义尺寸之间所允许的偏差，称为锻件公差。称为锻件公差。2)确定敷料、机械加工余量和尺寸公差确定敷料、机械加工余量和尺寸公差机械加工余量一般为：机械加工余量一般为：14mm锻造公差一般取：锻造公差一般取：0.33 mm3）设计模锻斜度）设计模锻斜度外壁斜度：外壁斜度：57 0内壁斜度：内壁斜度：712 0当模膛宽度当模膛宽度b小而深度小而深度h大时，模锻斜度要取大些。大时，模锻斜度要取大些。模锻件上模锻件上平行于锤击方向平行于锤击方向（垂直于分模面）（垂直于分模面）的表的表面必须有斜度面必须有斜度，以便取出锻件以便取出锻件。模锻斜度与模镗深度和宽度有关。模锻斜度与模镗深

36、度和宽度有关。5）确定冲孔连皮）确定冲孔连皮ld 25mm的孔，不能直接模锻，须在孔内保的孔，不能直接模锻，须在孔内保留一层留一层连皮连皮；连皮厚度：当连皮厚度：当d=3080mm，=48mm。4）设计模锻圆角）设计模锻圆角外圆角：外圆角：r=1.512mm内圆角：内圆角：R=（23）r锻件上锻件上所有交角均做成圆角，所有交角均做成圆角，可以易于可以易于可以易于可以易于充满模膛，避免尖角处产生裂纹充满模膛，避免尖角处产生裂纹充满模膛，避免尖角处产生裂纹充满模膛，避免尖角处产生裂纹，减缓，减缓，减缓，减缓锻件外尖角处的磨损。锻件外尖角处的磨损。锻件外尖角处的磨损。锻件外尖角处的磨损。dp分模面选

37、在锻件高度方向的中部。分模面选在锻件高度方向的中部。p零件的轮辐部分不加工，故不留加工余量。零件的轮辐部分不加工，故不留加工余量。p图中内孔中部的两条水平直线为冲孔连皮切除后的痕迹线。图中内孔中部的两条水平直线为冲孔连皮切除后的痕迹线。绘图时：绘图时：粗实线粗实线表示表示锻件的形状锻件的形状；双点划线双点划线表示表示锻件的分模面锻件的分模面和和零件的轮廓形状零件的轮廓形状。齿轮坯的模锻锻件图齿轮坯的模锻锻件图1 1、锻造工序、锻造工序(工步工步)的确定的确定 采用采用模锻方法模锻方法生产模锻件时，生产模锻件时，其工步其工步根据根据模锻件模锻件的的形状形状和尺寸确定和尺寸确定。模锻件模锻件按按形

38、状和结构形状和结构可分为两大类：可分为两大类：(1)(1)长轴类模锻件长轴类模锻件 (2)(2)盘类模锻件盘类模锻件 （二）（二）模锻工步的确定及模膛种类的选模锻工步的确定及模膛种类的选择择同一个模锻上的模锻工序同一个模锻上的模锻工序称为称为模锻工步。模锻工步。要根据模锻件的要根据模锻件的形状和尺寸来确定。形状和尺寸来确定。(1)(1)长轴类模锻件长轴类模锻件 锻件的长度与宽度之比较大锻件的长度与宽度之比较大，如台阶轴、曲轴、连杆、弯，如台阶轴、曲轴、连杆、弯曲摇臂等曲摇臂等(图图3-30)3-30)。此类锻件在锻造过程中，此类锻件在锻造过程中，锤击方向垂直于锻件的轴线。锤击方向垂直于锻件的轴

39、线。终锻时，金属沿高度与宽终锻时，金属沿高度与宽度方向流动，而沿长度方向没度方向流动，而沿长度方向没有显著的流动。有显著的流动。常选用常选用拔长、滚压、弯曲、拔长、滚压、弯曲、预锻预锻和和终锻终锻等工步。等工步。对于小型长轴类锻件，为了减少钳口料和提高生产率，对于小型长轴类锻件，为了减少钳口料和提高生产率，常常采用一根棒料同时锻造出几个锻件的方法采用一根棒料同时锻造出几个锻件的方法。因此应。因此应增设切增设切断工步断工步，将已锻好的模锻件分离开。，将已锻好的模锻件分离开。有一些模锻件选用周期轧制材料作坯料时有一些模锻件选用周期轧制材料作坯料时(下图下图)，可以省去，可以省去拔长、滚压等工步，简

40、化模锻过程，并可显著提高生产率。拔长、滚压等工步，简化模锻过程，并可显著提高生产率。(2)(2)盘类模锻件盘类模锻件 在在分模面上的投影为圆形或长度接近于宽度或直径的锻件，分模面上的投影为圆形或长度接近于宽度或直径的锻件，如齿轮、法兰盘等如齿轮、法兰盘等(图图332)332)。盘类模锻件盘类模锻件 此类模锻件在锻造过程中，此类模锻件在锻造过程中，锤击方向与坯料轴线相同。锤击方向与坯料轴线相同。p 终锻时金属沿高度、宽度及长度方向均终锻时金属沿高度、宽度及长度方向均产生流动产生流动。p 常选用常选用镦粗、预锻、终锻镦粗、预锻、终锻等工步。等工步。对于对于形状简单形状简单的短轴类模的短轴类模锻件，

41、可只选用锻件，可只选用终锻工步终锻工步成形。成形。对于对于形状复杂形状复杂、有深孔或、有深孔或有高筋结构的模锻件，则应增有高筋结构的模锻件，则应增加加镦粗镦粗工步。工步。修正工序修正工序切边；切边；冲孔；冲孔；校正；校正；热处理；热处理；清理。清理。（三）模锻件结构工艺性（三）模锻件结构工艺性1.1.模锻件必须具有一个合理的分模面，模锻件必须具有一个合理的分模面，保证易于从锻模中取出锻件，保证易于从锻模中取出锻件，敷料消敷料消耗最少耗最少、锻模容易制造；、锻模容易制造；2.模锻件上与模锻件上与捶击方向平行的非加工表面捶击方向平行的非加工表面应应设计出设计出模锻斜度；模锻斜度；非加工表面所形成的

42、角非加工表面所形成的角都应按都应按模锻圆角设计模锻圆角设计。3.避免设计深孔、多孔结构；避免设计深孔、多孔结构；图图7-15中中4-20mm孔不能锻出。孔不能锻出。图图7-154.为了使金属容易充满模膛和减少工序，为了使金属容易充满模膛和减少工序，模锻件外形应力求模锻件外形应力求简单、平直和对称简单、平直和对称。尽量避免模锻件截面间差别过大，或具。尽量避免模锻件截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、高台等结构。有薄壁、高筋、高台等结构。零件的零件的小截面直小截面直径与大截面直径径与大截面直径之比为之比为0.5，就，就不符合模锻生产不符合模锻生产的要求。的要求。模锻件扁而薄，模锻件扁而薄，模锻时，模

43、锻时，薄部金薄部金属冷却快属冷却快，变形，变形抗力剧增，易损抗力剧增，易损坏锻模。坏锻模。零件有一个高而薄零件有一个高而薄的凸缘，金属的凸缘，金属难以难以充满模膛充满模膛，且使锻，且使锻模制造和成形后模制造和成形后取取出锻件出锻件较为较为困难困难。设计成图设计成图d所所示形状，使示形状，使之易于锻制之易于锻制成形。成形。5.形状复杂、不易模锻的锻件形状复杂、不易模锻的锻件应应采用锻采用锻-焊组合工艺焊组合工艺。减。减少敷料，简化模锻工艺。少敷料，简化模锻工艺。锤上模锻锤上模锻优点：优点：虽具有设备投资较少，锻件质量较好，虽具有设备投资较少，锻件质量较好，适应性强，可以实现多种变形工步，锻制不同

44、形状的锻件，适应性强，可以实现多种变形工步，锻制不同形状的锻件，缺点：缺点：锤上模锻震动大、噪声大，蒸汽效率低锤上模锻震动大、噪声大，蒸汽效率低完成一个变形工步往往需要经过多次锤击，完成一个变形工步往往需要经过多次锤击，难以实现机械化和自动化，生产率在模锻中相对较低。难以实现机械化和自动化，生产率在模锻中相对较低。五五、压力机上模锻压力机上模锻（一）摩擦压力机上模锻（一）摩擦压力机上模锻锻模分别安装在滑块锻模分别安装在滑块7 7和机座和机座1010上。滑块与螺杆上。滑块与螺杆1 1相连，沿导轨相连，沿导轨9 9上下上下滑动。螺杆穿过固定在机架上的螺母滑动。螺杆穿过固定在机架上的螺母2 2，其上

45、端装有飞轮，其上端装有飞轮3 3。两个摩擦盘。两个摩擦盘4 4同装在一根轴上，由电动机同装在一根轴上，由电动机5 5经皮带经皮带6 6使摩擦盘轴旋转。改变操纵杆位置可使摩擦盘轴旋转。改变操纵杆位置可使摩擦盘轴沿轴向串动，这样就会把使摩擦盘轴沿轴向串动，这样就会把某一个摩擦盘靠紧飞轮边缘，借摩擦某一个摩擦盘靠紧飞轮边缘，借摩擦力带动飞轮转动。飞轮分别与两个摩力带动飞轮转动。飞轮分别与两个摩擦盘接触，产生不同方向的转动，螺擦盘接触，产生不同方向的转动，螺杆也就随飞轮做不同方向的转动。在杆也就随飞轮做不同方向的转动。在螺母的约束下，螺杆的转动变为滑块螺母的约束下，螺杆的转动变为滑块的上下滑动，实现模

46、锻生产。的上下滑动，实现模锻生产。（一）摩擦压力机上模锻（一）摩擦压力机上模锻摩擦压力机上模锻的特点：摩擦压力机上模锻的特点：(1)(1)摩擦压力机的摩擦压力机的滑块行程不固定，并具有一定的冲击作用滑块行程不固定，并具有一定的冲击作用，因而可实现，因而可实现轻轻打、重打打、重打，可在一个模膛内对金属进行，可在一个模膛内对金属进行多次锻击多次锻击。这不仅能满足实现各种主。这不仅能满足实现各种主要成形工序的要求，还可以进行要成形工序的要求，还可以进行弯曲、压印、热压、精压、切飞边、冲连皮弯曲、压印、热压、精压、切飞边、冲连皮及校正及校正等工序。等工序。(2)(2)由于由于滑块运动速度低，金属变形过

47、程中的再结晶可以充分进行滑块运动速度低，金属变形过程中的再结晶可以充分进行。因而特。因而特别适合于锻造别适合于锻造低塑性合金钢和非铁金属低塑性合金钢和非铁金属(如铜合金如铜合金)等。但也因此其等。但也因此其生产率较生产率较低低。(3)(3)由于滑块打击速度不高，设备本身具有顶料装置，故可以采用由于滑块打击速度不高，设备本身具有顶料装置，故可以采用整体式锻整体式锻模，模，也可以也可以采用特殊结构的组合式模具采用特殊结构的组合式模具，使模具设计和制造简化、节约材料、，使模具设计和制造简化、节约材料、降低成本。同时，可以锻制出形状更为降低成本。同时，可以锻制出形状更为复杂、敷料和模锻复杂、敷料和模锻

48、斜度都较小的锻件。斜度都较小的锻件。此外，还可将此外，还可将轴类锻件直立轴类锻件直立起来进行起来进行局部镦粗局部镦粗。(4)(4)摩擦压力机承受偏心载荷的能力差，通常只适用于摩擦压力机承受偏心载荷的能力差，通常只适用于单膛锻模单膛锻模进行模锻。进行模锻。对于形状复杂的锻件，需要在自由锻设备或其它设备上制坯。对于形状复杂的锻件，需要在自由锻设备或其它设备上制坯。优点和适用范围优点和适用范围优点：优点：结构简单、造价低、投资少、使用及维修方便、基建要结构简单、造价低、投资少、使用及维修方便、基建要求不高、工艺用途广泛等。求不高、工艺用途广泛等。适用范围：适用范围：摩擦压力机上模锻适合于中小型锻件的

49、小批或中批量生摩擦压力机上模锻适合于中小型锻件的小批或中批量生产，如铆钉、螺钉、螺母、配汽阀、齿轮、三通阀等。产，如铆钉、螺钉、螺母、配汽阀、齿轮、三通阀等。所以我国中小型锻造车间大多拥有这类设备。所以我国中小型锻造车间大多拥有这类设备。曲柄压力机是一种机械式压力机，曲柄压力机是一种机械式压力机，其传动系统如图所示。其传动系统如图所示。当当离合器离合器7 7在在结合结合状态时，状态时，电动机电动机1 1的转动通过的转动通过带轮带轮2 2、3 3、传、传动轴动轴4 4和齿轮和齿轮5 5、6 6传给曲柄传给曲柄8 8，再经，再经曲柄连杆机构使滑块曲柄连杆机构使滑块1010做上下往复做上下往复直线运

50、动。直线运动。曲柄压力机的吨位一般是曲柄压力机的吨位一般是 2 0002 000120 000 120 000 kNkN（二）（二）曲柄压力机上模锻曲柄压力机上模锻视频 热模锻压力机(1)(1)曲柄压力机作用于金属上的曲柄压力机作用于金属上的变形力是静压力变形力是静压力，且变形抗力由机架，且变形抗力由机架本身承受，不传给地基。因此本身承受，不传给地基。因此曲柄压力机工作时无震动，噪声小曲柄压力机工作时无震动，噪声小。(2)(2)滑块行程固定滑块行程固定，每个变形工步在滑块的一次行程中即可完成。，每个变形工步在滑块的一次行程中即可完成。(3)(3)曲柄压力机具有曲柄压力机具有良好的导向装置和自动