《金属工艺学》PPT课件.ppt

第二节 锻造工艺规程的制定,工艺：产品加工的方法、技术等。 工艺规程：为了保证产品质量、提高生产效率和经济效益，把根据具体生产条件拟定的较合理的工艺过程，用图表（或文字）的形式写成文件，就是工艺规程。 锻造工艺包括下料、坯料加热、锻造成形、锻件冷却和热处理等主要工艺过程。所以制定锻造工艺规程时，主要内容有： （1）绘制锻件图 （2）计算坯料的重量和尺寸 （3）确定锻造工序（工步） （4）确定加热设备、锻造设备、加热规范、加热火次、冷却规范和锻后所须的辅助工序等,一、绘制锻件图 锻件图-在零件图的基础上，考虑余块（敷料） 、加工余量、锻造公差等因素后绘制的工艺图。,锻造工艺规程,锻件图上用双点画线画出零件轮廓，并在尺寸线下面标出实际零件的尺寸。,1、余块（敷料）、加工余量和锻造公差 a）余块（敷料） 为便于锻造而增加的那一部分金属。如较小孔、槽等。 b）加工余量 锻件表面留有供机械加工的金属层。 c）锻造公差 锻件尺寸相对于公称尺寸所允许的变动量。,锻造工艺规程,绘制锻件图模锻件,2、分模面,-上下模或凹凸模的分界面,当零件的毛坯采用模锻方法制做时，除确定敷料、余量和公差外，尚需考虑分模面、模锻斜度、圆角半径、冲孔连皮等,（1）要保证模锻件易于从模膛中取出，通常分模面选择在模锻件最大截面上。 图a）不合理,绘制锻件图模锻件,确定分模面位置五项原则：,（2）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。 图b）模膛深 （3）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。 图b)分模面使孔不能锻出，只能加工，不合理,绘制锻件图模锻件,（4）选定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，便于及时调整锻模位置。 图c)不合理,绘制锻件图模锻件,（5）分模面最好是平面，且上下锻模的模膛深度尽可能一致，便于锻模制造。图d)合理,绘制锻件图模锻件,3、模锻斜度 -锻件与模膛侧壁接触部分在脱模方向所具有的斜度。 目的是便于从模膛中取出锻件。,锤上模锻，模锻斜度一般为515 常用模锻斜度系列为： 357101215 模锻斜度与模膛深度有关，当模膛深度与宽度的比值（h/b)越大时，取较大的斜度值。 内壁斜度应比外壁 斜度大2-5 在具有顶出装置的锻压机上，其模锻件上的斜度比没有顶出装置的小一级。,绘制锻件图模锻件,4、模锻件圆角半径 -模锻件上所有两平面转接处均需圆弧过渡，此过渡处称为锻件的圆角 。 目的:增大锻件强度，利于锻造时金属充满模膛。 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。,要求: 外圆角半径r取1.5 12mm， 内圆角半径R比外圆角大2 3倍； 模膛深度越深，圆角半径取值越大。,绘制锻件图模锻件,孔径d25mm的模锻件，孔应锻出，但须留冲孔连皮； 冲孔连皮厚度与孔径有关，当孔径25 80mm时，连皮厚度为4 8mm。,绘制锻件图模锻件,5、冲孔连皮 -由于锤上模锻时不能靠上、下模的突起部分把金属完全排挤掉，因此不能锻出通孔，终锻后，孔内留有的金属薄层，称为冲孔连皮。,图中双点划线为零件轮廓外形，分模面选在锻件高度方向的中部。零件的轮辐部分不加工，故不留加工余量。内孔中部的两条直线为冲孔连皮切掉后的痕迹。,模锻件图例,二、坯料重量和尺寸的计算 确定坯料重量： G坯料=G锻件+G烧损+G料头 式中：G坯料坯料重量。 G锻件锻件重量。 G烧损加热时坯料因表面氧化而烧损的重量； G料头锻造过程中被冲掉的那部分金属的重量，如冲孔时坯料中部的料芯，修切端部产生的料头等。 坯料尺寸：根据坯料重量和几何形状确定，同时应考虑锻造比（即变形程度）。,坯料重量和尺寸的计算,三、锻造工序的确定,锻造工序的确定,锻造工序根据工序特点和锻件类型来确定。 自由锻生产锻件时，其工序主要由锻件类别确定。 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。,1、自由锻锻件分类及基本工序方案,锻件分类及基本工序方案,自由锻工序的确定,自由锻工序的确定,自由锻工序的确定,长轴类模锻件工序： 结构特征：锻件的长度与宽度之比较大，如台阶轴、曲轴、连杆、弯曲摇臂等此类锻件在锻造过程中，锤击方向垂直于锻件的轴线。终锻时，金属沿高度与宽度方向流动，而沿长度方向没有显著的流动。常用工步:拔长-滚压-弯曲-预锻-终锻,2、模锻基本工序的确定,模锻工序,根据工序特点和锻件类型来确定,模锻工序,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。因此应增设切断工步，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，可以省去拔长、滚压等工步，简化模锻过程，并可显著提高生产率。,短轴类（盘类）模锻件： 镦粗-预锻-终锻等。,模锻工序,3、模锻件修整工序 切边与冲孔 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。须用切边模和冲孔模将飞边和连皮切除。,模锻件修整工序,校正 在形状复杂的锻件切边（冲连皮）之后进行校正，以提高锻件精度。可在专门的校正模或终锻模内进行。 热处理 目的是为了消除锻件的内应力、过热组织或加工硬化组织等，使模锻件具有所需的组织和性能。方法：正火或退火。 清理 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、酸洗等。,模锻件修整工序,定义：指锻件的结构设计在满足使用性能的前提下，针对不同的生产方式，能以最优质量、最低成本、最高生产率的方法锻造成形的性质。 意义：合理的结构可使锻造成形方便，节约金属，保证质量和提高生产率。 锻造方法不同，对零件的结构工艺性的要求也不同。 下面分别讨论自由锻和模锻的零件结构工艺性。,第三节 锻件结构的工艺性,一、自由锻件的结构工艺性,自由锻件结构的工艺性,避免锥体和斜面结构 自由锻锻件若有锥体或斜面结构(图a)，将使锻造工艺复杂，操作不方便，降低设备的使用效率。应改进设计，如图b所示。,自由锻件结构的工艺性,锻件若由数个简单几何体构成时，几何体间的交接处不应形成空间曲线。图a所示结构，采用自由锻方法极难成形，应改成平面与圆柱、平面与平面相接的结构(图b)。,自由锻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(图a)，应将锻件结构改成如图b所示结构。,自由锻件结构的工艺性,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，用焊接或机械连接方法连成整体件。,复杂件结构 (a)成形性差的结构 (b)成形性好的结构,自由锻件结构的工艺性,避免叉形件内部的台阶,自由锻件结构的工艺性,二、模锻件的结构工艺性,模锻件的特点： 模锻允许零件上有较复杂的曲面、肋条和小凸台，甚至可以在锻件上制出花纹和文字。精度较高，成本较高。,模锻件结构的工艺性,模锻件上平行于捶击方向的表面应设计出模锻斜度，以方便锻件取出；且不允许有凹入部分，否则无法进行模锻。,所有表面交角均设计成圆角，既易于金属充满模膛又避免锻件内尖角处产生裂纹或外尖角处破坏。,模锻件结构的工艺性,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、高凸起等结构，以便于金属充满模膛和减少工序。,模锻件结构的工艺性,模锻零件必须具有一个合理的分模面，以保证模锻件易于从锻模中取出、敷料最少、锻模制造容易。,模锻件结构的工艺性,模锻件的结构中应避免深孔或多孔结构。简化模具结构，提高使用寿命。,图示零件的轴孔(60 mm)属深孔结构，其上又有四个非加工孔（40 mm），均不宜锻出，须改用机械加工方法制出。,模锻件结构的工艺性,在可能的情况下，对复杂零件采用锻-焊组合，以减少敷料，简化模锻过程。,模锻件结构的工艺性,(1) 为什么重要的巨型锻件必须采用自由锻的方法制造