金属塑性加工2

1、DLPU 材料成形工艺材料成形工艺 第三章第三章 金属塑性成形金属塑性成形 DLPU 回顾回顾 l塑性成形 l塑性成形分类 l板料成形分类 l锻造目的、分类 l锻前加热方法 l加热常见缺陷 l锻造温度范围 l自由锻造工序 l镦粗分类 l拔长 DLPU l塑性成形 利用工具或模具使利用工具或模具使金属金属材料材料在外力作用下，在外力作用下，以以获得一定形状和力学性获得一定形状和力学性 能的工艺能的工艺。 l塑性成形分类 通常分为：一次成形、二次成形 l板料成形分类：按照金属的变形性质又可以分为分离工序和成形工 序 l锻造目的：成形和改性；分类：按成形工具分类 自由锻、模锻、胎 模锻造、特种锻造；

2、按成形温度分类 l锻前加热方法 l加热常见缺陷： 氧化、 脱碳、 过热、 过烧、 裂纹 l锻造温度范围 l自由锻造工序 l镦粗分类 l拔长 DLPU 本节内容 模锻 1 模锻的主要特点 2 开式模锻分析 3 闭式模锻分析 4 模锻工艺的制定 5 模锻工艺出现的主要缺陷 DLPU 2.5.1 模锻的主要特点 在锻压机械的动力作用下，坯料在锻模型腔中被迫塑在锻压机械的动力作用下，坯料在锻模型腔中被迫塑 性流动成形，从而形成比自由锻造质量更高的锻件。性流动成形，从而形成比自由锻造质量更高的锻件。 优点优点 生产效率高生产效率高 锻件形状复杂，尺寸精度高，粗糙度低锻件形状复杂，尺寸精度高，粗糙度低 锻

3、件的机械加工余量少，材料利用率高锻件的机械加工余量少，材料利用率高 流线分布更合理，提高工件使用寿命流线分布更合理，提高工件使用寿命 操作简便，劳动强度小操作简便，劳动强度小 锻件批量大时，其成本较低锻件批量大时，其成本较低 DLPU 缺点缺点 设备投资大设备投资大 生产准备周期长生产准备周期长 锻模成本高，使用寿命短锻模成本高，使用寿命短 工艺灵活性不如自由锻工艺灵活性不如自由锻 DLPU 根据模具的根据模具的终锻型槽结构不同终锻型槽结构不同，模锻可分为，模锻可分为 开式模锻开式模锻 闭式模锻闭式模锻 根据根据所用的设备不同所用的设备不同，模锻可分为，模锻可分为 锤上模锻锤上模锻 热模锻压机

4、上模锻热模锻压机上模锻 平锻机上模锻平锻机上模锻 水压机模锻水压机模锻. 根据根据成形温度成形温度，模锻分为，模锻分为 热锻热锻 冷锻冷锻 DLPU 2.5.2 开式模锻分析 开式模锻要产生飞边，这是其主要特点。 DLPU DLPU 影响开式模锻的主要因素 模具型腔的具体尺寸模具型腔的具体尺寸 模具飞边槽模具飞边槽 坯料温度和模具温度坯料温度和模具温度 锻造设备的工作速度锻造设备的工作速度 DLPU （1）模具型腔的具体尺寸 锻件尺寸、圆角半径、模壁斜度、型腔斜度 和宽度、光洁度 DLPU （2）飞边槽 DLPU （2）飞边槽 DLPU 锤上锻模的飞边槽 a) 单仓飞边槽b) 双仓飞边槽c)

5、带阻力沟飞边槽 DLPU 坯料温度和模具温度坯料温度和模具温度 坯料温度：坯料温度： 坯料本身温度是否达到始锻温度；坯料本身温度是否达到始锻温度； 坯料表面和内部温度是否均匀。坯料表面和内部温度是否均匀。 模具温度：成型过程中热交换原因，模具需加热。模具温度：成型过程中热交换原因，模具需加热。 锻造设备的工作速度锻造设备的工作速度 速度高，利于充模，特别是形状复杂、尺寸要求高的锻件；速度高，利于充模，特别是形状复杂、尺寸要求高的锻件； 速度高，一部分热量来不及散失，使局部温度升高速度高，一部分热量来不及散失，使局部温度升高 塑性塑性 过热或过烧过热或过烧 DLPU 2.5.3 闭式模锻分析 闭

6、式模锻（无飞边模锻） DLPU 闭式模锻变形过程 DLPU 闭式模锻的常见缺陷 必要条件：必要条件： 坯料体积准确坯料体积准确 坯料形状合理，定位准确坯料形状合理，定位准确 准确控制打击能量或模压力准确控制打击能量或模压力 缺陷：缺陷： 纵向毛刺纵向毛刺 充不满充不满 模具损伤模具损伤 DLPU 2.5.5 模锻工艺出现的主要缺陷 主要缺陷（1）折叠 折叠折叠是金属的变形流动过程中已氧化的表层金属汇合在一 起形成的。 折叠是锻件的内患之一，它不仅减少了零件的承载面积， 而且在工作中会引起应力集中，成为疲劳源。 折叠的原因折叠的原因 两股或多股流动的金属对流汇合而成 一股金属急速大量流动将邻近的

7、金属带着流动而形成 变形金属弯曲后进一步发展而形成 一部分金属的局部变形压入到另一部金属内形成 DLPU DLPU 主要缺陷（2）充不满 在型槽深而窄的部分由于阻力大而不易充满 在型槽圆角较小的部分，由于金属不易流到而不 易充满 飞边槽的桥部过宽，大量金属流入飞边槽 制坯时某部分坯料体积不足，或操作是由于放偏 ，某部分金属数量不足引起不满 。 DLPU 坯料优化 锻件飞边附近普遍出现温升过高，甚至造 成过烧，这是坯料尺寸过大所至，经适当减小坯料， 消除了这个缺陷，并且使锻造力和锻造时间减少。 在飞边附近出现的过烧缺陷 减小坯料后过烧缺陷消失 DLPU 2.5.4 模锻工艺的制定 1. 备料工序

8、 2. 加热工序 3. 变形工序 制坯+模锻 预锻+终锻 4. 锻后工序 5. 检验工序 什么是工序？ 不变化设备和工模具完 成的加工 模锻工艺流程 DLPU DLPU DLPU DLPU DLPU DLPU 模锻工艺制定的内容 1. 根据零件产品的技术要求和生产批量，结合具 体的生产条件，合理地选择模锻工艺方案 2. 根据零件的形状、尺寸、技术条件及选择的工 艺方案设计锻件图 3. 确定所需的变形工序，进行工序设计及其模具 型腔设计 DLPU 模锻工艺制定的内容 4. 计算并选用坯料规格，确定所需的下料设备 5. 设计锻模的总体结构，确定锻模材料、技术条 件，并绘制锻模结构图 6. 确定切边

9、、冲孔工序并设计切边模和冲孔模， 选择切边和冲孔设备 7. 确定加热、冷却和热处理规范，选择有关设备 8. 确定清理、校正、精压工序及其设备，并设计 校正模、精压模等 DLPU 模锻工艺流程 DLPU 成形过程 制坯工步一般有：制坯工步一般有： 镦粗镦粗 压扁压扁 拔长（开式和闭式）拔长（开式和闭式） 滚挤（开式和闭式）滚挤（开式和闭式） 卡压卡压 成形成形 弯曲弯曲 DLPU 拔长 DLPU 滚挤 DLPU 弯曲 DLPU 预锻 预锻的作用是使制坯后的坯料进一步变形，以保 证终锻是金属充满型槽，已得到无折叠、裂纹或 其他缺陷的优质锻件，同时有助于减少终锻型槽 磨损，提高使用寿命 使用预锻要产

10、生一些不良影响，例如增大模块尺 寸、降低生产率；锻模中心与型腔中心不能重合 ，导致错移量增大，降低锻件精度，使锻模和设 备的受力状态恶化，影响工作寿命。 DLPU 预锻与终锻的型槽区别 型槽的高与宽型槽的高与宽 在预锻中为了使金属以镦粗成形 为主，往往将型槽设计得比终锻型槽略高高一些、 略窄窄一些。由于不设飞边槽，所以横断面积要比 终锻型槽的略大些。 圆角半径圆角半径 预锻型槽内的圆角半径应比终锻型槽 大大，主要是为了减小金属流动阻力，促进预锻成 形，同时防止折叠产生。 模壁斜度模壁斜度 传统的设计要求预锻的斜度大一些， 但生产实践表明，预锻和终锻的模壁斜度相同相同更 好一些。 DLPU 锻件

11、图的制定 确定分模面的位置和形状 确定余量、公差 确定模锻斜度 确定圆角半径 确定冲孔连皮 绘制锻件图并确定技术条件 DLPU 锻件毛坯的计算 根据体积不变原则 DLPU 工程实例汽车发动机连杆1 拔长压扁劈开备坯终锻切边 成形设备：KHZ8-100KJ气液锤 材料利用 率:56.9% DLPU 工程实例汽车发动机连杆2 成形设备：LZK2500-P25MN热模锻压力机 材料利用 率:65.5% DLPU 工程实例汽车发动机连杆3 辊锻备坯终锻切边 成形设备：LZK2500-P25MN热模锻压力机 材料利用 率:63.7% DLPU 工程实例汽车发动机连杆及端盖4 拔长+弯头备料终锻切边 成形

12、设备LZK4000-A40MN热模锻压力机 材料利用 率:67% DLPU 工程实例汽车转向节 局部拔长备坯预锻终锻切边 成形设备：LZK2500-P25MN热模锻压力机 材料利用 率:84.8% DLPU 工程实例汽车转向臂 材料利用 率:80% 辊锻终锻切边 锻压设备及吨位：LZK1600-P16MN热模锻压力机 DLPU 工程实例汽车凸轮轴 滚挤备坯终锻切边 成形设备：LZK2500-P25MN热模锻压力机 材料利用 率:73.2% DLPU 工程实例汽车摇臂 压扁备坯终锻切边 LZK1000-P10MN热模锻压力机 材料利用 率:66% DLPU 工程实例汽车拨叉 预锻终锻切边 LZK1600-P16MN热模锻压力机 材料利用 率:39% D