锻造工艺与模具设计-锤上模锻优秀课件.ppt
《锻造工艺与模具设计-锤上模锻优秀课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《锻造工艺与模具设计-锤上模锻优秀课件.ppt(115页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第六章第六章 锤上模锻锤上模锻1谢利谢利材料工程学院材料工程学院 锤上模锻:利用锻锤驱动完成模锤上模锻:利用锻锤驱动完成模锻成形的过程,简称锤锻锻成形的过程,简称锤锻蒸汽蒸汽-空气模锻锤空气模锻锤、液压模锻锤、液压模锻锤、对击模锻锤、机械锤和模锻空气对击模锻锤、机械锤和模锻空气锤锤锤锻模的结构锤锻模的结构 锤锻模由上下两个模块组成,锤锻模由上下两个模块组成,两模块借助燕尾、楔铁和键块分两模块借助燕尾、楔铁和键块分别紧固在锤头和下模座的燕尾槽别紧固在锤头和下模座的燕尾槽中。中。燕尾使模块固定在锤头(或燕尾使模块固定在锤头(或砧座)上,使燕尾底面与锤头砧座)上,使燕尾底面与锤头(或砧座)底面紧密贴
2、合。(或砧座)底面紧密贴合。楔铁使模块在左右方向定位。楔铁使模块在左右方向定位。键块使模块在前后方向定位。键块使模块在前后方向定位。234一、模锻锤的特点一、模锻锤的特点 工艺灵活、适应性广工艺灵活、适应性广优点:优点:(1 1)锤头行程和)锤头行程和打击速度操控方便;(打击速度操控方便;(2 2)抗)抗偏载能力强;偏载能力强;。缺点:缺点:(1 1)锻件精度不)锻件精度不高;(高;(2 2)锻模寿命低;)锻模寿命低;(3 3)难以实现自动化;)难以实现自动化;二、锤锻工艺流程二、锤锻工艺流程 见课本图见课本图6-26-2 图图图图7.1 7.1 模锻锤的外观和操纵系统模锻锤的外观和操纵系统模
3、锻锤的外观和操纵系统模锻锤的外观和操纵系统6.1锻锤工艺特点及模锻工艺流程56.2 6.2 模锻件分类模锻件分类 第一类锻件:短轴类或第一类锻件:短轴类或饼类锻件饼类锻件 主体轴线立置于模膛成形,水平方向二维尺寸相近主体轴线立置于模膛成形,水平方向二维尺寸相近的锻件。的锻件。其特点是:其特点是:锻件的主轴线尺寸小于其它两个方向的尺寸;锻件的主轴线尺寸小于其它两个方向的尺寸;变形工序的作用力方向与主轴线方向一致;变形工序的作用力方向与主轴线方向一致;模膛中的金属变形是体积变形。模膛中的金属变形是体积变形。这类锻件常利用这类锻件常利用镦粗台镦粗台或或拍扁台拍扁台制坯。制坯。常见的短轴类件有法兰、齿
4、轮、十字轴、万向节等。常见的短轴类件有法兰、齿轮、十字轴、万向节等。圆饼类锻件圆饼类锻件a)简单形状简单形状 b)较复杂形状较复杂形状 c)复杂形状复杂形状6第二类锻件:长轴类锻件第二类锻件:长轴类锻件 主要特点:主要特点:锻件的主轴线尺寸大于其它两个方向的尺寸;锻件的主轴线尺寸大于其它两个方向的尺寸;变形工序的锻击方向一般垂直于主轴线;变形工序的锻击方向一般垂直于主轴线;金属主要沿着高度和宽度方向流动,由于在模金属主要沿着高度和宽度方向流动,由于在模锻工步时金属沿主轴线基本上没有流动,又可称为锻工步时金属沿主轴线基本上没有流动,又可称为平平面变形类面变形类。此类锻件数量多,形状复杂。按锻件的
5、几何形状此类锻件数量多,形状复杂。按锻件的几何形状特征,也可分为四组:特征,也可分为四组:直长轴类、弯曲轴类、枝芽类直长轴类、弯曲轴类、枝芽类和叉类锻件和叉类锻件。通常采用通常采用拔长或滚压拔长或滚压等工序成形;等工序成形;7长轴类锻件分组长轴类锻件分组8第三类锻件:复合类锻件第三类锻件:复合类锻件 兼备两种或两种以上结构的特征,横截面差兼备两种或两种以上结构的特征,横截面差别很大,制坯过程复杂,金属在模膛内比较难填别很大,制坯过程复杂,金属在模膛内比较难填充的充的 锻件;如锻件;如“轴轴-盘盘-耳耳”结构的转向节。结构的转向节。96.3 6.3 模锻件图设计模锻件图设计 模锻件图是模锻生产过
6、程、模锻工艺模锻件图是模锻生产过程、模锻工艺过程规范制订、锻模设计、锻模检验及锻过程规范制订、锻模设计、锻模检验及锻模制造的依据。模制造的依据。模锻件图是根据产品图设计的,分为模锻件图是根据产品图设计的,分为冷锻件图冷锻件图和和热锻件图热锻件图两种。两种。10冷锻件图即为锻件图冷锻件图即为锻件图。冷锻件图冷锻件图用于最终锻件的用于最终锻件的检验和校正检验和校正模的设计,也是机械加工部门制定加工模的设计,也是机械加工部门制定加工工艺过程,设计加工夹具的依据。工艺过程,设计加工夹具的依据。热锻件图热锻件图用于用于锻模设计和加工制造锻模设计和加工制造。热锻件图是对冷锻件图上各尺寸相应地热锻件图是对冷
7、锻件图上各尺寸相应地加上热胀量而绘制的。加上热胀量而绘制的。11锤上模锻件图设计锤上模锻件图设计6.3.16.3.1分模面位置的选择分模面位置的选择 确定分模面位置最确定分模面位置最基本原则基本原则是保证锻件是保证锻件形状尽可能与零件形状相同,以及锻件容易形状尽可能与零件形状相同,以及锻件容易从锻模模膛中取出。从锻模模膛中取出。确定分模面时,应以确定分模面时,应以镦粗成形镦粗成形为主,还为主,还应考虑应考虑材料利用率材料利用率。分模面的位置与模锻方法直接有关,它分模面的位置与模锻方法直接有关,它决定着锻件内部金属纤维方向。决定着锻件内部金属纤维方向。12(1 1)尽可能采用)尽可能采用直线分模
8、直线分模,使锻模结构简单,使锻模结构简单,防止上下模错移防止上下模错移。直线分模防错移直线分模防错移锻件分模位置一般都选择在具有锻件分模位置一般都选择在具有最大轮廓最大轮廓线线的地方。此外,还应考虑下列要求:的地方。此外,还应考虑下列要求:13 (2 2)尽可能将)尽可能将分模位置选在锻件侧面中部分模位置选在锻件侧面中部。这。这样易于在生产过程中样易于在生产过程中发现上下模错移发现上下模错移。分模位置居中便于发现错模分模位置居中便于发现错模14(3 3)对)对头部尺寸较大的长轴类锻件可以头部尺寸较大的长轴类锻件可以折线分模折线分模,使上下模膛深度大致相等,使,使上下模膛深度大致相等,使尖角处易
9、于充满。尖角处易于充满。上下模膛深度大致相等易充满上下模膛深度大致相等易充满15 (4 4)当圆饼类锻件当圆饼类锻件HDHD时,应采取径向分时,应采取径向分模模,不宜采用轴向分模。,不宜采用轴向分模。圆饼类锻件分模位置圆饼类锻件分模位置 (5 5)锻件形状较复杂部分应该尽量安排在)锻件形状较复杂部分应该尽量安排在上模上模。166.3.2 6.3.2 余块、余量和锻造公差余块、余量和锻造公差 锻件上凡是锻件上凡是尺寸精度尺寸精度和和表面品质(表面粗糙度)表面品质(表面粗糙度)达不到零件图要求的部位,需要在锻后进行机械加达不到零件图要求的部位,需要在锻后进行机械加工,这些部位应预留加工余量。工,这
10、些部位应预留加工余量。模锻件的加工余量要大小恰当。模锻件的加工余量要大小恰当。精密模锻精密模锻的目的是在不影响零件加工品质的前的目的是在不影响零件加工品质的前提下模锻出提下模锻出小余量或者无余量小余量或者无余量精锻件。精锻件。171、锻件公差的种类、锻件公差的种类 尺寸公差尺寸公差 包括长度、宽度、厚度、中心距、包括长度、宽度、厚度、中心距、角度、模锻斜度、圆弧半径和圆角半径等公差。角度、模锻斜度、圆弧半径和圆角半径等公差。形位公差形位公差 包括直线度、平面度、深孔轴的同包括直线度、平面度、深孔轴的同轴度、错移量、剪切端变形量和杆部变形量等。轴度、错移量、剪切端变形量和杆部变形量等。表面技术要
11、素公差表面技术要素公差 包括深度、剪拉毛刺的尺寸、包括深度、剪拉毛刺的尺寸、顶杆压痕深度和表面粗糙度等。顶杆压痕深度和表面粗糙度等。各项公差都不应互相叠加各项公差都不应互相叠加。182、影响余量和锻件公差的因素、影响余量和锻件公差的因素 (1)公称尺寸和锻件质量公称尺寸和锻件质量 锻件重量根据锻件图的公锻件重量根据锻件图的公称尺寸进行计算称尺寸进行计算(按锻件大小初定余量按锻件大小初定余量)。(2)锻件形状复杂系数锻件形状复杂系数(S)为锻件的重量或体积为锻件的重量或体积(Gd,Vd)与其外轮廓包容体的重量或体积与其外轮廓包容体的重量或体积(Gb,Vb)的比值,的比值,即:即:S=Gd/Gb=
12、Vd/Vb 圆形锻件的外廓包容体按圆柱体计算;圆形锻件的外廓包容体按圆柱体计算;非圆形锻件的外廓包容体按矩形六面体计算非圆形锻件的外廓包容体按矩形六面体计算;19锻件形状复杂系数锻件形状复杂系数S可分为四个等级,可分为四个等级,S越小表示锻件形越小表示锻件形状越复杂状越复杂,见表,见表6-2:级别级别 代号代号 形状复杂系数值形状复杂系数值S 形状复杂程度形状复杂程度 S1 0.631 简简 单单 S2 0.320.63 一一 般般 S3 0.160.32 较复杂较复杂 S4 0.16 复复 杂杂20(3)锻件材质系数锻件材质系数(M)按材料可锻性难易程度划分。按材料可锻性难易程度划分。钢钢质
13、模锻件分为两类,质模锻件分为两类,M1,M2。航标中将航空模锻件分为四类:航标中将航空模锻件分为四类:M0:铝、镁合金;铝、镁合金;M1:0.65%C的碳钢或合金总含量的碳钢或合金总含量 5.0%的合金钢。的合金钢。M2:0.65%C的碳钢或合金总含量的碳钢或合金总含量5.0%的合金钢。的合金钢。M3:不锈钢、高温耐热合金和钛合金。:不锈钢、高温耐热合金和钛合金。213、余量和锻件公差的选取、余量和锻件公差的选取 选取余量和锻件公差的程序:零件公称尺寸选取余量和锻件公差的程序:零件公称尺寸估选余量估选余量锻件公称尺寸锻件公称尺寸估算锻件质量估算锻件质量查表查表修正修正 见课本见课本P139示例
14、。示例。226.3.3 模锻斜度(出模斜度或拔模斜度)模锻斜度(出模斜度或拔模斜度)1、模锻斜度模锻斜度定义:定义:为了为了克服模具的弹性收缩和摩擦阻碍克服模具的弹性收缩和摩擦阻碍作用,作用,易于取件易于取件。在锻件侧表面上需要一定的斜度,称为模锻斜度。侧在锻件侧表面上需要一定的斜度,称为模锻斜度。侧表面指,在锻件上与分模面相垂直方向上的平面或曲表面指,在锻件上与分模面相垂直方向上的平面或曲面。面。包括它包括它固有的斜度固有的斜度(也就是自然斜度)和锻件侧表面(也就是自然斜度)和锻件侧表面上所上所附加的斜度附加的斜度。热锻件冷缩会离开模膛侧壁的部位称为热锻件冷缩会离开模膛侧壁的部位称为外斜度外
15、斜度(锻锻件外壁上的斜度)件外壁上的斜度)热锻件冷缩会更加紧贴模膛侧壁的部位称为热锻件冷缩会更加紧贴模膛侧壁的部位称为内斜度内斜度(内壁上的斜度)(内壁上的斜度)232、选择原则:、选择原则:取件方便,节省金属材料和加工取件方便,节省金属材料和加工(1)在保证出模的前提下,模锻斜度应尽量小。在保证出模的前提下,模锻斜度应尽量小。(最小原则最小原则)大到一定值时,可自动脱模,但大到一定值时,可自动脱模,但太大将会增大太大将会增大金属的消耗量和余量。金属的消耗量和余量。但是但是,为了便于出模,高度较小的锻件可采用较,为了便于出模,高度较小的锻件可采用较大的斜度,这时,多消耗的金属量不大。如:大的斜
16、度,这时,多消耗的金属量不大。如:H50mm,查到,查到3改为改为5;H2.5h,或,或d60mm。以利于金属流动,避免产生折叠和模具过早磨损或压以利于金属流动,避免产生折叠和模具过早磨损或压塌。但冲除时易使锻件走样。塌。但冲除时易使锻件走样。尺寸为:尺寸为:S大大=1.35S;S小小=0.65S;d1=(0.250.3)d 或或d1=0.12d+s s按平底连皮厚度计算)按平底连皮厚度计算)293、带仓连皮带仓连皮 若锻件需采用预锻成形,若锻件需采用预锻成形,对于较大的孔对于较大的孔,可在可在预锻时采用斜底连皮预锻时采用斜底连皮,而在,而在终锻时采用带仓连皮终锻时采用带仓连皮。优点是周边薄,
17、易冲除。优点是周边薄,易冲除。带仓连皮的实质就是带仓连皮的实质就是内飞边槽内飞边槽,仓部的作用是为斜,仓部的作用是为斜底连皮回流提供空间。底连皮回流提供空间。30 4 4、压凹、压凹 当锻件当锻件内孔直径较小内孔直径较小,不易锻出连皮,应改为压凹形式,不易锻出连皮,应改为压凹形式,通过压凹变形有助于小头部分饱满成形。通过压凹变形有助于小头部分饱满成形。压凹压凹带连皮的模锻件,不需绘出连皮的形状和尺寸。产品带连皮的模锻件,不需绘出连皮的形状和尺寸。产品图的主要轮廓线要用点划线在模锻件图上表示,便于表示图的主要轮廓线要用点划线在模锻件图上表示,便于表示各部分的加工余量。各部分的加工余量。316.3
18、.6 锻件图和锻件技术条件锻件图和锻件技术条件锻件图锻件图(冷冷)是在是在零件图零件图基础上,基础上,加上余量加上余量、余块余块或或其它特殊留量后其它特殊留量后绘制的图,图中锻件外形用绘制的图,图中锻件外形用粗实线表示,零件外形用双点划线表示。粗实线表示,零件外形用双点划线表示。锻件的公称尺寸与公差注在尺寸线的上面,而锻件的公称尺寸与公差注在尺寸线的上面,而零件的尺寸注在尺寸线的下面的括号内。零件的尺寸注在尺寸线的下面的括号内。32锻件图中无法表示的有关锻件质量和检验要求的内容,锻件图中无法表示的有关锻件质量和检验要求的内容,列入列入技术条件技术条件:未注明的模锻斜度未注明的模锻斜度和圆角半径
19、和圆角半径R;允许的错移量和残余飞边的宽度;允许的错移量和残余飞边的宽度;允许的表面缺陷深度;允许的表面缺陷深度;锻后热处理方法及硬度要求;锻后热处理方法及硬度要求;表面清理方法;表面清理方法;需要取样的取样位置;需要取样的取样位置;其它特殊要求,如直线度、平面度等。其它特殊要求,如直线度、平面度等。336.4 模锻模膛设计模锻模膛设计模锻模膛包括:模锻模膛包括:终锻模膛终锻模膛和和预锻模膛预锻模膛。任何锻件的模锻工艺过程都必须有任何锻件的模锻工艺过程都必须有终锻终锻,都,都要用终锻模膛。要用终锻模膛。模锻件的几何形状和尺寸靠模锻件的几何形状和尺寸靠终锻模膛终锻模膛保证,保证,预锻模膛要根据具
20、体情况决定否采用。预锻模膛要根据具体情况决定否采用。346.4.1终锻模膛设计终锻模膛设计终锻模膛是锻模中各种模膛的最主要的模膛,终锻模膛是锻模中各种模膛的最主要的模膛,它用来完成锻件它用来完成锻件最终成形最终成形的终锻工步。的终锻工步。通过终锻模膛可以获得带飞边的锻件。通过终锻模膛可以获得带飞边的锻件。终锻模膛通常由终锻模膛通常由模膛本模膛本体、体、飞边槽飞边槽和和钳口钳口三三部分组成,其中模膛本体是根据热锻件图设部分组成,其中模膛本体是根据热锻件图设计的。计的。终锻模膛设计的主要任务是终锻模膛设计的主要任务是设计热锻件图设计热锻件图、选择飞边槽选择飞边槽和和设计钳口。设计钳口。35热锻件图
21、是将冷锻件图的所有尺寸热锻件图是将冷锻件图的所有尺寸计入收缩计入收缩率率而绘制的。钢锻件的收缩率取而绘制的。钢锻件的收缩率取1.2%-1.5%;钛合金锻件取;钛合金锻件取0.5%-0.7%;铝合金锻件取;铝合金锻件取0.8%-1.0%;铜合金锻件取;铜合金锻件取1.0%-1.3%;镁;镁合金锻件取合金锻件取0.8%左右。左右。加放收缩率时,对无坐标中心的圆角半径加放收缩率时,对无坐标中心的圆角半径不不加放收缩率加放收缩率;对于细长的杆类锻件、薄的锻;对于细长的杆类锻件、薄的锻件、冷却快或打击次数较多而终锻温度较低件、冷却快或打击次数较多而终锻温度较低的锻件,的锻件,收缩率取小值收缩率取小值;带
22、大头的长杆类锻;带大头的长杆类锻件,可根据具体情况将较大的头部和较细杆件,可根据具体情况将较大的头部和较细杆部取不同的收缩率。部取不同的收缩率。1、热锻件图设计、热锻件图设计36由于终锻温度难以准确控制,不同锻件的准确收由于终锻温度难以准确控制,不同锻件的准确收缩率往往需要在长期实践中修正。缩率往往需要在长期实践中修正。一般情况下,热锻件图形状与锻件图形状完全相一般情况下,热锻件图形状与锻件图形状完全相同同。但在某些情况下,需将热锻件图尺寸作适当。但在某些情况下,需将热锻件图尺寸作适当的改变以适应锻造工艺过程要求。的改变以适应锻造工艺过程要求。(1)模膛易磨损处,应在锻件负公差范围内减小模膛易
23、磨损处,应在锻件负公差范围内减小模膛尺寸(预留磨损量模膛尺寸(预留磨损量),以在保证锻件合格率),以在保证锻件合格率的情况下延长锻模寿命。的情况下延长锻模寿命。如图所示的齿轮锻件,轮辐如图所示的齿轮锻件,轮辐部分易磨损,使锻件轮辐部分易磨损,使锻件轮辐厚度增加。因此,应将热厚度增加。因此,应将热锻件图上的尺寸锻件图上的尺寸A比锻件图比锻件图上的相应尺寸减小上的相应尺寸减小0.5-0.8 mm。37(2)形状复杂且较高的部位形状复杂且较高的部位应尽量放在上模应尽量放在上模。在特殊情况下要将复杂且在特殊情况下要将复杂且较高的部位放在下模时,较高的部位放在下模时,锻件在该处表面易锻件在该处表面易“缺
24、肉缺肉”(充不满)。这是由于(充不满)。这是由于下模局部较深处易积聚氧下模局部较深处易积聚氧化皮。如图所示的曲轴,化皮。如图所示的曲轴,可在其热锻件图相应部位可在其热锻件图相应部位加深约加深约2 mm。38(3)当设备的吨位偏小当设备的吨位偏小,上下模有可能打,上下模有可能打不靠时,应使热锻件图高度尺寸比锻件图不靠时,应使热锻件图高度尺寸比锻件图上相应高度减小上相应高度减小(接近负偏差或更小一些接近负偏差或更小一些),抵消模锻不足的影响。相反,抵消模锻不足的影响。相反,当设备吨当设备吨位偏大或锻模承击面偏小时位偏大或锻模承击面偏小时,可能产生承,可能产生承击面塌陷,应适当增加热锻件图高度尺寸,
25、击面塌陷,应适当增加热锻件图高度尺寸,其值应接近正公差,保证在承击面下陷时其值应接近正公差,保证在承击面下陷时仍可锻出合格锻件。仍可锻出合格锻件。39(4)锻件某些部位在锻件某些部位在切边或冲孔时易产生切边或冲孔时易产生变形变形而影响加工余量,而影响加工余量,应在热锻件图的相应应在热锻件图的相应部位部位增加一定的弥补增加一定的弥补量量,提高锻件合格率,提高锻件合格率,如图所示。如图所示。40(5)一些形状特别的一些形状特别的锻件,锻件,不能保证坯不能保证坯料在下模膛内或切料在下模膛内或切边模内准确定位边模内准确定位。在锤击过程中,可在锤击过程中,可能因转动而导致锻能因转动而导致锻件报废。热锻件
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 锻造 工艺 模具设计 锤上模锻 优秀 课件
限制150内