第七章锻压成形工艺.pptx

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1、第七章第七章 锻压成形工艺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抵抵铁铁之之间间，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而获得所需形状的成形方法。形而获得所需形状的成形方法。坯坯料料在在锻锻造造过过程程中中，除除与与上上下下砥砥铁铁或或其其它它辅辅助助工工具具接接触触的的局局部部外外表表外外，都都是是自自由由外外表表，变变形形不不受受限限制制，锻锻件件的的形形状状和和尺尺寸寸靠靠锻锻工工的的技技术术来来保保证，所用设备与工具通用性强。证，所用设备与工具通用性强。自自由由锻锻主主要要用用于于单单件件

2、、小小批批生生产产，也也是是生生产产大型锻件的唯一方法。大型锻件的唯一方法。模型锻造模型锻造 将加热到锻造温度的金属坯料放在具有一定形将加热到锻造温度的金属坯料放在具有一定形状的模锻模膛内受压、变形，获得锻件的方法。状的模锻模膛内受压、变形，获得锻件的方法。特点：特点：1生产率高；生产率高；2锻件的尺寸精度和外表质量高；锻件的尺寸精度和外表质量高；3材料利用率高；材料利用率高；4可锻造形状较复杂的零件；可锻造形状较复杂的零件；5模具成本高、设备昂贵；模具成本高、设备昂贵；6锻件不能任意大。一般不得超过锻件不能任意大。一般不得超过150kg。第七章第七章 锻压成形工艺锻压成形工艺模锻按使用的设备

3、不同分为：模锻按使用的设备不同分为：l胎模锻胎模锻l锤上模锻固定模腔成形锤上模锻固定模腔成形l压力机上模锻压力机上模锻第一节第一节 自由锻自由锻自由锻生产所用工具简单，具有较大的通用性，自由锻生产所用工具简单，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1kg到到300t。在重型机械中，自由锻是生产大型和特大型锻件在重型机械中，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压力机压力机以压力代替锤锻时的冲击力，适用以压力代替锤锻时的冲击力，适用于锻造大型锻件；其工作过程包括空

4、程、于锻造大型锻件；其工作过程包括空程、工作行程、回程、悬空。工作行程、回程、悬空。空气锤空气锤它由电动机直接驱动，打击速度快，锤击它由电动机直接驱动，打击速度快，锤击能量小，适用于小型锻件；能量小，适用于小型锻件；65750Kg蒸汽蒸汽空气锤空气锤利用蒸汽或压缩空气作为动力，利用蒸汽或压缩空气作为动力，适用于中小型锻件。适用于中小型锻件。630Kg5T水压机水压机油压机油压机落下局部总重量落下局部总重量=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=自由锻的工序可分为基本工序、辅助工序和精整工序自由锻的

5、工序可分为基本工序、辅助工序和精整工序三大类。三大类。(1)(1)基本工序基本工序 它是使金属坯料实现主要的变形要求，到它是使金属坯料实现主要的变形要求，到达或基本到达锻件所需形状和尺寸的工序。达或基本到达锻件所需形状和尺寸的工序。(2)(2)辅助工序是指进行基本工序之前的预变形工序。如倒辅助工序是指进行基本工序之前的预变形工序。如倒棱、压肩等。棱、压肩等。(3)(3)精整工序它是在完成基本工序之后，用以提高锻件尺精整工序它是在完成基本工序之后，用以提高锻件尺寸及位置精度的工序。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 使坯料整体或一局部高度减小、截面积增

6、大的工序称为镦粗。使坯料整体或一局部高度减小、截面积增大的工序称为镦粗。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 2拔长拔长使坯料横截面减小而长度增加的锻造工序称为拔长使坯料横截面减小而长度增加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冲孔冲孔采用冲子将坯料冲出透孔或不透孔的锻造工序叫冲孔。采用冲子将坯料冲出透孔或不透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

7、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假设坯料较厚时，可先在坯料的一边冲到孔深的假设坯料较厚时，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，以防止在孔的周围冲出毛拔出冲头，翻转工件，从反面冲通，以防止在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扭转扭转将毛坯一局部相对于另一局部绕其轴线旋转一定角度的工序。将

8、毛坯一局部相对于另一局部绕其轴线旋转一定角度的工序。6 6切割切割将毛坯一局部或几局部切掉以获得所需形状的锻件的工序。将毛坯一局部或几局部切掉以获得所需形状的锻件的工序。三、自由锻工艺规程的制定三、自由锻工艺规程的制定 自由锻工艺规程：自由锻工艺规程：l 根据零件图绘制锻件图、根据零件图绘制锻件图、l计算坯料的重量与尺寸、计算坯料的重量与尺寸、l确定锻造工序、确定锻造工序、l选择锻造设备、选择锻造设备、l确定坯料加热标准、确定坯料加热标准、l填写工艺卡片等填写工艺卡片等 1 1、绘制锻件图、绘制锻件图1)1)敷料敷料 对键槽、齿槽、退刀槽以及小孔、盲孔、台阶对键槽、齿槽、退刀槽以及小孔、盲孔、

9、台阶等难以用自由锻方法锻出的结构，必须暂时添加一局部金等难以用自由锻方法锻出的结构，必须暂时添加一局部金属以简化锻件的形状。属以简化锻件的形状。为了简化锻件形状以便于进行自由为了简化锻件形状以便于进行自由锻造而增加的这一局部金属，称为敷料锻造而增加的这一局部金属，称为敷料，如下图。，如下图。绘制锻件图时主要考虑以下几个因素：绘制锻件图时主要考虑以下几个因素：2)2)锻件余量锻件余量:在零件的加工外表上增加供切削加工用的余在零件的加工外表上增加供切削加工用的余量，称之为锻件余量。量，称之为锻件余量。锻件余量的大小与零件的材料、形状、尺寸、批量大小、锻件余量的大小与零件的材料、形状、尺寸、批量大小

10、、生产实际条件等因素有关。零件越大，形状越复杂，则余生产实际条件等因素有关。零件越大，形状越复杂，则余量越大。量越大。3)3)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锻件公差是锻件名义尺寸的允许变动量 其值的大小与锻件形状、尺寸有关，并受生产具体情况的其值的大小与锻件形状、尺寸有关，并受生产具体情况的影响。影响。p在锻件图上，锻件的外形用粗实。在锻件图上，锻件的外形用粗实。p在锻件图上，用双点划线画出零件的主要轮廓形状，并在锻在锻件图上，用双点划线画出零件的主要轮廓形状，并在锻件尺寸线的上方标注锻件尺寸与公差，尺寸线下方用圆括弧标件尺寸线的上方标注锻件尺寸与公差，尺寸线下方用圆括弧

11、标注出零件尺寸。注出零件尺寸。p对于大型锻件，还必须在同一个坯料上锻造出供性能检验用对于大型锻件，还必须在同一个坯料上锻造出供性能检验用的试样来，该试样的形状与尺寸也在锻件图上表示。的试样来，该试样的形状与尺寸也在锻件图上表示。坯料重量可按下式计算：坯料重量可按下式计算：G坯料坯料=G锻件锻件+G烧损烧损+G料头料头式中：式中：G坯料坯料坯料重量；坯料重量；G锻件锻件锻件重量；锻件重量；G烧损烧损加热中坯料外表因氧化而烧损的重量；加热中坯料外表因氧化而烧损的重量；第一次加热取第一次加热取2%3%G锻件锻件以后各每次加热的烧损量取以后各每次加热的烧损量取1.5%2.0%G锻件锻件。G料头料头锻造

12、过程中冲掉或被切掉的那局部金属的重量。锻造过程中冲掉或被切掉的那局部金属的重量。12 2、计算坯料重量与尺寸、计算坯料重量与尺寸 1)、坯料重量的计算、坯料重量的计算2)、坯料尺寸确实定、坯料尺寸确实定根据根据VG可计算出坯料的体积可计算出坯料的体积坯料的尺寸根据坯料重量和几何形状确定，还应考坯料的尺寸根据坯料重量和几何形状确定，还应考虑坯料在锻造中所必须的变形程度，即锻造比的问虑坯料在锻造中所必须的变形程度，即锻造比的问题。题。拔长时的锻造比为拔长时的锻造比为:Y拔拔S0/S,镦粗时的锻造比为镦粗时的锻造比为:Y镦镦H0/H.根据锻造比即可得出坯料的尺寸：根据锻造比即可得出坯料的尺寸：坯料的

13、质量确定后坯料的质量确定后对于以钢锭作为坯料并采用拔长方法锻制的锻件，锻造比一般不小对于以钢锭作为坯料并采用拔长方法锻制的锻件，锻造比一般不小于于2.53。对性能要求高的锻件，锻造比值还可以大些。如果采用轧材作坯对性能要求高的锻件，锻造比值还可以大些。如果采用轧材作坯料，则锻造比可取料，则锻造比可取1.31.5。例如采用拔长锻造时，坯料所用的截面例如采用拔长锻造时，坯料所用的截面S坯料坯料的大小应保证的大小应保证满足技术要求规定的锻造比满足技术要求规定的锻造比Y拔拔，即坯料截面积应为：，即坯料截面积应为：S坯料坯料=Y拔拔S锻件锻件如果坯料是钢坯，可求出其直径如果坯料是钢坯，可求出其直径D圆钢

14、圆钢或边长或边长A方钢方钢，再按标准选取直径或边长，从而计算出钢坯的长度。，再按标准选取直径或边长，从而计算出钢坯的长度。四、自由锻件的分类和锻造过程四、自由锻件的分类和锻造过程 按自由锻件的外形及其成形方法，可将自由锻件分按自由锻件的外形及其成形方法，可将自由锻件分为六类：饼块类、空心类、轴杆类、曲轴类、弯曲类和复为六类：饼块类、空心类、轴杆类、曲轴类、弯曲类和复杂形状类锻件。杂形状类锻件。1 1、饼块类锻件齿轮锻造过程、饼块类锻件齿轮锻造过程 2 2、空心类锻件锻造过程、空心类锻件锻造过程 圆环的锻造过程圆环的锻造过程 圆筒的锻造过程圆筒的锻造过程 3 3、轴杆类锻件锻造过程、轴杆类锻件锻

15、造过程1 1下料下料 2 2拔长拔长 3 3镦出法兰镦出法兰 4 4拔出锻件拔出锻件4 4、曲轴锻造过程、曲轴锻造过程 6 6、弯曲类锻件锻造过程、弯曲类锻件锻造过程 五、零件的自由锻结构工艺性五、零件的自由锻结构工艺性防止锥体和斜面结构防止锥体和斜面结构几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锥体或斜面结构的锻件，需制造专用工具，锻件成形锻造具有锥体或斜面结构的锻件，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，消除了空间曲线，使锻造成形容易平面相交，消除了空间曲线，使锻造成

16、形容易 自由锻件上不应设计出加强筋、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外表凸台、工字形截面或空间曲线形外表自由锻件横截面假设有急剧变化或自由锻件横截面假设有急剧变化或形状较复杂时，应设计成有几个形状较复杂时，应设计成有几个简单件构成的组合体，再焊接简单件构成的组合体，再焊接或机械连接方法连接。或机械连接方法连接。零件的自由锻结构工艺性零件的自由锻结构工艺性第二节第二节 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，使用时放上去，不用时取下来。胎膜不是固定在自由锻锤上，使用时放上去，不用时取下来。p与自由成型相比，胎模成型具有较高的生产

17、率，锻件质量好，节省与自由成型相比，胎模成型具有较高的生产率，锻件质量好，节省金属材料，降低锻件成本。金属材料，降低锻件成本。p与模锻相比，节约了设备投资，简化了模具制造。但锻件质量比模与模锻相比，节约了设备投资，简化了模具制造。但锻件质量比模锻低，劳动强度大，平安性差，模具寿命短，生产率低。锻低，劳动强度大，平安性差，模具寿命短，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中中小小小小批批量量生生产产，多多用用在在没没有有模锻设备的中小型工厂中。模锻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，使用可移动的胎模生产锻件是在自由锻设备上，使用可移动的胎模生产锻件的锻造

18、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；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，如下图。胎模结构可分为以下几类，如下图。l实质：是通过塑性变形迫使坯料在锻模模膛内成实质：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固定模膛成型工艺主要分为锤上模膛成

19、型工艺和固定模膛成型工艺主要分为锤上模膛成型工艺和压力机上模膛成型工艺。压力机上模膛成型工艺。l锤上模锻成型用于大批量锻件生产。所用设备有锤上模锻成型用于大批量锻件生产。所用设备有蒸汽蒸汽-空气锤、无砧座锤、高速锤等。空气锤、无砧座锤、高速锤等。l压力机上模膛成型常用的设备有曲柄压力机、摩压力机上模膛成型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锤上模锻所用设备为模锻锤，锤上模锻所用设备为模锻锤，由它产生的冲击力使金属变由它产生的冲击力使金属变形。图形。图7-1所示为一般工厂中所示为一般工厂

20、中常用的蒸汽一空气模锻锤。常用的蒸汽一空气模锻锤。该种设备上运动副之间的间该种设备上运动副之间的间隙小，运动精度高，可保证隙小，运动精度高，可保证锻模的合模准确性。模锻锤锻模的合模准确性。模锻锤的吨位的吨位(落下局部的重量落下局部的重量)为为116t，可锻制，可锻制150kg以下的以下的锻件。锻件。锤上模锻生产所用锤上模锻生产所用的锻模如下图。上模的锻模如下图。上模2和和下模下模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，模垫用楔铁模垫用楔铁6固定在砧座固定在砧座上。上模随锤头作上下上。上模随锤头作上下往复运动。往复运动。9为模膛，为模膛，8为分模面，为分模面，3

21、为飞边槽。为飞边槽。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第二节第二节 锻模模膛及其功用锻模模膛及其功用锤上模锻用的锻模模膛根据功用的不同，可分为：锤上模锻用的锻模模膛根据功用的不同，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。同时减少和尺寸，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命。了终锻模膛的磨损，以延长锻模的使用寿命。一、模锻模膛一、模锻模

22、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：预锻模膛的圆角、斜度较大，没有飞边槽。预锻模膛的圆角、斜度较大，没有飞边槽。终锻模膛的圆角、斜度较小，有飞边槽。终锻模膛的圆角、斜度较小，有飞边槽。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

23、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。

24、拔长模膛常采用这种模膛进行拔长。拔长模膛分为开式和闭式两种分为开式和闭式两种.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局部的横截面积，以增加该局部的用来减小坯料某局部的横截面积，以增加该局部的长度。长度。滚压模膛分为开式和闭式两种：滚压模膛分为开式和闭式两种：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，采用开式滚压模膛。时，采用开式滚压模膛。当模锻件的截

25、面相差较大时，则当模锻件的截面相差较大时，则应采用闭式滚压模膛。应采用闭式滚压模膛。在坯料长度基本不变的前提下用它来减小坯料某局部的横截面积，在坯料长度基本不变的前提下用它来减小坯料某局部的横截面积，以增大另一局部的横截面积。以增大另一局部的横截面积。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

26、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多件锻造时，用它来多件锻造时，用它来别离成单个锻件。别离成单个锻件。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。p根据模锻件的复杂程度不同，根据模锻件的复杂程度不同，所需变形的模膛数量不等，可将所需变形的模膛数量不等，可将锻模设计成单膛锻模或多膛锻模。锻模设计成单膛锻模或多膛锻模。p单膛锻模是在一副锻模上只有单膛锻模是在一副锻

27、模上只有终锻模膛一个模膛。如齿轮坯模终锻模膛一个模膛。如齿轮坯模锻件就可将截下的圆柱形坯料，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直接放人单膛锻模中一次终锻成形。形。p多膛锻模是在一副锻模上具有多膛锻模是在一副锻模上具有两个以上模膛的锻模。如弯曲连两个以上模膛的锻模。如弯曲连杆模锻件的锻模即为多膛锻模杆模锻件的锻模即为多膛锻模 。图图7-7 弯曲连杆多模膛模锻过程弯曲连杆多模膛模锻过程 基本工序基本工序基本工序基本工序：1 1 1 1、盘状锻件盘状锻件盘状锻件盘状锻件镦镦镦镦 粗粗粗粗终终终终 锻锻锻锻（预（预（预（预 锻）锻）锻）锻）2 2 2 2、直轴类锻件直轴类锻件直轴

28、类锻件直轴类锻件拔拔拔拔 长长长长终终终终 锻锻锻锻滚滚滚滚 压压压压（预（预（预（预 锻）锻）锻）锻）3 3 3 3、弯轴类锻件弯轴类锻件弯轴类锻件弯轴类锻件拔拔拔拔 长长长长终终终终 锻锻锻锻滚滚滚滚 压压压压预预预预 锻锻锻锻弯弯弯弯 曲曲曲曲4 4 4 4、叉类锻件叉类锻件叉类锻件叉类锻件拔拔拔拔 长长长长终终终终 锻锻锻锻滚滚滚滚 压压压压预预预预 锻锻锻锻5 5 5 5、枝芽类锻件枝芽类锻件枝芽类锻件枝芽类锻件拔拔拔拔 长长长长终终终终 锻锻锻锻滚滚滚滚 压压压压（预（预（预（预 锻）锻）锻）锻）成成成成 形形形形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

29、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。模锻件常用的热处理有退火、正火和调质等。p外表清理外表清理 外表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。第三节第三节 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

30、、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确实定。最主要是锻件图的制定和模锻工步确实定。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、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适宜，关系到锻件成形、锻件出模、材料利用率的位置是否适

31、宜，关系到锻件成形、锻件出模、材料利用率及锻模加工等一系列问题。选定分模面的原则是：及锻模加工等一系列问题。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，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

32、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

33、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，以便于锻模的制造，并防止锻造分模面最好是一个平面，以便于锻模的制造，并防止锻造过程中上下锻模错动。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局部金属称为了简化零件形状、便于锻造而增加的一局部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

34、、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外外表表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：0.33mm3设计模锻斜度设计模锻斜度外壁斜度：外壁斜度：

35、570内壁斜度：内壁斜度：7120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。模锻件上平行于锤击方向垂直于分模面的外表必须有模锻件上平行于锤击方向垂直于分模面的外表必须有斜度，以便取出锻件。斜度，以便取出锻件。模锻斜度与模镗深度和宽度有关。模锻斜度与模镗深度和宽度有关。5确定冲孔连皮确定冲孔连皮d25mm的孔，不能直接模锻，须在孔内保存的孔，不能直接模锻，须在孔内保存一层连皮；一层连皮；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=23r锻件上锻件上所有交角均做成

36、圆角，所有交角均做成圆角，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，防止充满模膛，防止充满模膛，防止充满模膛，防止 尖角处产生裂纹，尖角处产生裂纹，尖角处产生裂纹，尖角处产生裂纹，减缓锻件外尖角处的磨损。减缓锻件外尖角处的磨损。减缓锻件外尖角处的磨损。减缓锻件外尖角处的磨损。p分模面选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零件的轮辐局部不加工，故不留加工余量。零件的轮辐局部不加工，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：粗实线表示锻件的形状；绘图时：

37、粗实线表示锻件的形状；双点划线表示锻件的分模面和零件的轮廓形状。双点划线表示锻件的分模面和零件的轮廓形状。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)确实定确实定 锻造工序锻造工序(工步工步)都是根据工序都是根据工序(工步工步)特点和锻件类型来特点和锻件类型来确定的。确定的。采用模锻方法生产模锻件时，其工步根据模锻件的形状采用模锻方法生产模锻件时，其工步根据模锻件的形状和尺寸确定。和尺寸确定。模锻件按形状和结构可分为两大类：模锻件按形状和结构可分为两大类：(1)(1)长轴类模锻件长轴类模锻件 (2)(2)短轴类模锻件短轴类模锻件 二、二、模锻工步确实定及模膛种类的

38、选择模锻工步确实定及模膛种类的选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模锻工步。模锻工步。要根据模锻件的形状和尺寸来确定。(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，如台阶轴、曲轴、连杆、弯锻件的长度与宽度之比较大，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。常选用拔长、滚压、弯曲、常选用拔长、滚压、弯曲、预锻和终锻等工步

39、。预锻和终锻等工步。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，常采用一根棒料同时锻造出几个锻件的方法。因此应增设切常采用一根棒料同时锻造出几个锻件的方法。因此应增设切断工步，将已锻好的模锻件别离开。断工步，将已锻好的模锻件别离开。有一些模锻件选用周期轧制材有一些模锻件选用周期轧制材料作坯料时料作坯料时(图图)，可以省去拔，可以省去拔长、滚压等工步，简化模锻过长、滚压等工步，简化模锻过程，并可显著提高生产率。程，并可显著提高生产率。(2)(2)短轴类模锻件短轴类模锻件 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，在分模面上的投影为圆形

40、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)。此类模锻件在锻造过程中，锤击方向与坯料轴线相同。此类模锻件在锻造过程中，锤击方向与坯料轴线相同。p 终锻时金属沿高度、宽度及长度方向均产生流动。终锻时金属沿高度、宽度及长度方向均产生流动。p 常选用镦粗、预锻、终锻等工步。常选用镦粗、预锻、终锻等工步。对于形状简单的短轴类模对于形状简单的短轴类模锻件，可只选用终锻工步成形。锻件，可只选用终锻工步成形。对于形状复杂、有深孔或对于形状复杂、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，则应增加镦粗工步。加镦粗工步。2 2修正工序修正工序切边；切边；冲孔；冲

41、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，敷料消保证易于从锻模中取出锻件，敷料消耗最少、锻模容易制造；耗最少、锻模容易制造；2.模锻件上与捶击方向平行的非加工外表应设计出模锻斜度；模锻件上与捶击方向平行的非加工外表应设计出模锻斜度；非加工外表所形成的角都应按模锻圆角设计。非加工外表所形成的角都应按模锻圆角设计。3.防止设计深孔、多孔结构；防止设计深孔、多孔结构；图图7-15中中4-20mm孔不能锻出。孔不能锻出。4.为了使金属容易充满模膛和减少工序，模锻件

42、外形应力求为了使金属容易充满模膛和减少工序，模锻件外形应力求简单、平直和对称。尽量防止模锻件截面间差异过大，或具简单、平直和对称。尽量防止模锻件截面间差异过大，或具有薄壁、高筋、高台等结构。有薄壁、高筋、高台等结构。零件的小截面直零件的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，薄部金模锻时，薄部金属冷却快，变形属冷却快，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，金属难以的凸缘，金属难以充满模膛，且使锻充满模膛，且使锻模制造和成形后取模制造和成形后取出

43、锻件较为困难。出锻件较为困难。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、不易模锻的锻件应采用锻形状复杂、不易模锻的锻件应采用锻-焊组合工艺。减焊组合工艺。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屡次锤击，完成一个变形工步往往需要经过屡次锤击

44、，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。第四节第四节 压力机上模锻压力机上模锻压力机上模锻压力机上模锻锻模分别安装在滑块7和机座10上。滑块与螺杆1相连，沿导轨9上下滑动。螺杆穿过固定在机架上的螺母2，其上端装有飞轮3。两个摩擦盘4同装在一根轴上，由电动机5经皮带6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。在螺母的约束下，螺杆的转动变为滑块的上下滑动，实现模锻生产。一摩擦压力机上模锻一摩擦压

45、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)摩擦压力机的滑块行程不固定，并具有一定的冲击作用，因而可实现轻打、摩擦压力机的滑块行程不固定，并具有一定的冲击作用，因而可实现轻打、重打，可在一个模膛内对金属进行屡次锻击。这不仅能满足实现各种主要成重打，可在一个模膛内对金属进行屡次锻击。这不仅能满足实现各种主要成形工序的要求，还可以进行弯曲、压印、热压、精压、切飞边、冲连皮及校形工序的要求，还可以进行弯曲、压印、热压、精压、切飞边、冲连皮及校正等工序。正等工序。(2)(2)由于滑块运动速度低，金属变形过程中的再结晶可以充分进行。因而特别由于滑块运动速度低，金属变形过程中的再

46、结晶可以充分进行。因而特别适合于锻造低塑性合金钢和非铁金属适合于锻造低塑性合金钢和非铁金属(如铜合金如铜合金)等。但也因此其生产率较低。等。但也因此其生产率较低。(3)(3)由于滑块打击速度不高，设备本身具有顶料装置，故可以采用整体式锻模，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模，也可以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、降也可以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、降低成本。同时，可以锻制出形状更为复杂、敷料和模锻斜度都较小的锻件。低成本。同时，可以锻制出形状更为复杂、敷料和模锻斜度都较小的锻件。此外，还可将轴类锻件直立起来进

47、行局部镦粗。此外，还可将轴类锻件直立起来进行局部镦粗。(4)(4)摩擦压力机承受偏心载荷的能力差，通常只适用于单膛锻模进行模锻。对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。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

48、，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，其传动系统如下图。其传动系统如下图。当离合器当离合器7 7在在结合结合状态时，状态时，电动机电动机1 1的转动通过带轮的转动通过带轮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 00

49、0 2 000120 000 kN120 000 kN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变形力是静压力，且变形抗力由机架曲柄压力机作用于金属上的变形力是静压力，且变形抗力由机架本身承受，不传给地基。因此曲柄压力机工作时无震动，噪声小。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。(2)(2)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。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。(3)(3)曲柄压力机具有良好的导向装置和自动顶件机构，因此锻件的余曲柄压力机具有良好的导向装置和自动顶件机构，因此锻件的余量、

50、公差和模锻斜度都比锤上模锻的小。量、公差和模锻斜度都比锤上模锻的小。(4)(4)曲柄压力机上模锻所用锻模都设计成镶块曲柄压力机上模锻所用锻模都设计成镶块式模具。模膛由镶块式模具。模膛由镶块4 4、5 5构成。镶块用螺栓构成。镶块用螺栓8 8和压和压板板9 9固定在模板固定在模板6 6、7 7上。导柱上。导柱3 3用来保证上下模之用来保证上下模之间的最大合模精度。顶杆间的最大合模精度。顶杆1 1和和2 2的端面形成模膛的的端面形成模膛的一局部。一局部。这种组合模制造简单，更换容易，节省贵重这种组合模制造简单，更换容易，节省贵重的模具材料。的模具材料。(5)(5)坯料外表上的氧化皮不易被去除掉，影