第二篇锻造工艺与模具设计zd

1、第二篇第二篇 金属塑性成形工艺金属塑性成形工艺板料冲压板料冲压锻造锻造本篇重点内容：本篇重点内容： 模锻工艺、冲压工艺设计模锻工艺、冲压工艺设计 学习本篇内容要求掌学习本篇内容要求掌握相关知识和技术，为从握相关知识和技术，为从事模锻工艺、冲压工艺及事模锻工艺、冲压工艺及模具设计工作打下基础。模具设计工作打下基础。 一汽锻造厂、东风公一汽锻造厂、东风公司锻造厂、湖北锻造厂司锻造厂、湖北锻造厂（丹江口）和东风公司（丹江口）和东风公司 齿齿轮精锻厂（六里坪）等企轮精锻厂（六里坪）等企业都是从事汽车模锻件生业都是从事汽车模锻件生产。产。金属塑性成形概述金属塑性成形概述金属塑性成形的分类，特点金属塑性成

2、形的分类，特点.体积成形（金属块料）体积成形（金属块料）锻造挤压拉拔扎制锻造挤压拉拔扎制.板料成形（冲压）板料成形（冲压）冲裁弯曲拉深翻边胀形冲裁弯曲拉深翻边胀形u汽车零件锻造成形汽车零件锻造成形东风公司车身厂、车箱厂、车架厂、车轮厂、水东风公司车身厂、车箱厂、车架厂、车轮厂、水箱厂等许多专业化企业的零部件成形都要用到冲压工箱厂等许多专业化企业的零部件成形都要用到冲压工艺及模具设计。艺及模具设计。汽车零件板料成形汽车零件板料成形锻压工艺特点锻压工艺特点u材料的利用率高材料的利用率高u成形件力学性能好成形件力学性能好u尺寸精度高（尺寸精度高（相对）相对）u生产效率高生产效率高u劳动条件差，强度高

3、劳动条件差，强度高u投资成本高投资成本高第一节第一节 锻造工艺概述锻造工艺概述一锻造目的及分类一锻造目的及分类目的目的：成形和改性（力学性能，内部组织）：成形和改性（力学性能，内部组织）分类分类：（按成形工具分）：（按成形工具分）自由锻模锻胎模锻造特种锻造自由锻模锻胎模锻造特种锻造分类分类：（按成形温度分）：（按成形温度分）热锻温锻冷锻热锻温锻冷锻第五章第五章 模锻工艺模锻工艺自由锻造与模型锻造自由锻造与模型锻造自由锻造自由锻造 在锻锤或水压机上，利用简单的工具将金属在锻锤或水压机上，利用简单的工具将金属块料锻成所需形状和尺寸。用于单件、小批量或块料锻成所需形状和尺寸。用于单件、小批量或大锻件

4、生产。大锻件生产。模型锻造模型锻造 用专用模具来使金属成形，又分为开式模锻用专用模具来使金属成形，又分为开式模锻与闭式模锻，模锻件外形尺寸精确，效率高，用与闭式模锻，模锻件外形尺寸精确，效率高，用于大批量生产。于大批量生产。热锻温锻冷锻热锻温锻冷锻热锻：在再结晶温度以上进行的塑性变形热锻：在再结晶温度以上进行的塑性变形减少金属的变形抗力减少金属的变形抗力改变钢锭的铸态结构改变钢锭的铸态结构提高钢的塑性提高钢的塑性温锻：室温再结晶温度之间进行的塑性变形温锻：室温再结晶温度之间进行的塑性变形减少锻造力减少锻造力精度较高精度较高冷锻：在室温时进行塑性变形冷锻：在室温时进行塑性变形没有温度波动和氧化作

5、用，锻件精度高表面光洁没有温度波动和氧化作用，锻件精度高表面光洁提高锻件的强度和硬度提高锻件的强度和硬度用于较小的零件，低碳钢及有色金属用于较小的零件，低碳钢及有色金属二锻前加热二锻前加热加热目的加热目的提高金属塑性，降低变形抗力，使金属易提高金属塑性，降低变形抗力，使金属易于流动成形，是锻造生产过程中的一个极于流动成形，是锻造生产过程中的一个极其重要的环节。其重要的环节。 加热方法加热方法火焰加热，电加热火焰加热，电加热加热中的缺陷加热中的缺陷氧化脱碳过热过烧裂纹氧化脱碳过热过烧裂纹三金属材料锻造温度范围的确定三金属材料锻造温度范围的确定锻造温度范围：始锻温度终锻温度锻造温度范围：始锻温度终

6、锻温度原则：原则： 保证金属在锻造温度范围内具有较高的保证金属在锻造温度范围内具有较高的 塑性和较小的变形抗力，塑性和较小的变形抗力，使锻件获得所希望的组织与性能，使锻件获得所希望的组织与性能，锻造温度范围应尽可能取得宽一些。锻造温度范围应尽可能取得宽一些。 钢的锻造加热温度范围钢的锻造加热温度范围 碳钢始锻温度在始熔温度下碳钢始锻温度在始熔温度下150 250，终锻温度在，终锻温度在Ar1上，上，高于再结晶温度高于再结晶温度50100 加热规范就是要确定加热过程不同阶段的炉加热规范就是要确定加热过程不同阶段的炉温、升温速度和加热与均热时间。温、升温速度和加热与均热时间。 四加热规范四加热规范

7、第二节第二节模锻件图的设计模锻件图的设计u作用：工艺规程制订、锻模设计与加工、模锻生作用：工艺规程制订、锻模设计与加工、模锻生产过程及锻件检验，都离不开锻件图。产过程及锻件检验，都离不开锻件图。 u锻件图分为冷锻件图和热锻件图，冷锻件图用于锻件图分为冷锻件图和热锻件图，冷锻件图用于最终锻件检验和热锻件图设计；热锻件图用于锻最终锻件检验和热锻件图设计；热锻件图用于锻模设计与加工制造。模设计与加工制造。 u冷锻件图常称为锻件图。冷锻件图常称为锻件图。 模锻件图类似铸造中的铸造工艺图。属于模锻件图类似铸造中的铸造工艺图。属于锻造基本技术文件。锻造基本技术文件。 内容包括：内容包括： 1 1）选择分模

8、面；）选择分模面； 2 2）确定工艺参数：机械加工余量，余）确定工艺参数：机械加工余量，余块，模锻斜度，锻造圆角，锻件公差等；块，模锻斜度，锻造圆角，锻件公差等； 3 3）冲孔连皮形式和尺寸；）冲孔连皮形式和尺寸； 4 4）制定锻件技术条件；）制定锻件技术条件； 5 5）绘制模锻件图。）绘制模锻件图。一确定分模面一确定分模面u基本原则：锻件形状尽可能与零件形状基本原则：锻件形状尽可能与零件形状相同，容易从模腔中取出；此外应争取获相同，容易从模腔中取出；此外应争取获得镦粗成形。得镦粗成形。 选择最大水平投影面；良好的充填成形效选择最大水平投影面；良好的充填成形效果，金属流动阻力小；果，金属流动阻

9、力小；上、下模膛内坯料力求对称分布；深度大上、下模膛内坯料力求对称分布；深度大致相同，模膛最浅。致相同，模膛最浅。2实例讨论实例讨论红线处为合理的分红线处为合理的分模面。为什么？模面。为什么？使金属流线方向与工作中切应力方向相垂直使金属流线方向与工作中切应力方向相垂直对圆饼类锻件，当对圆饼类锻件，当HD时，宜取径向分时，宜取径向分模，而不取轴向分模模，而不取轴向分模 锻件的各种尺寸和余量公差锻件的各种尺寸和余量公差 二、二、 加工余量和锻件公差加工余量和锻件公差影响因素影响因素 ： 1 1）锻件重量和轮廓尺寸）锻件重量和轮廓尺寸 ； 2 2）锻件形状复杂系数）锻件形状复杂系数 S S，即：即：

10、hdbG24hdVb24bdbdVVGGS式中式中锻件材质密度锻件材质密度 ，g/ cmg/ cm圆形锻件的外廓包容体体积：圆形锻件的外廓包容体体积：圆形锻件的外廓包容体重量：圆形锻件的外廓包容体重量：lbhGblbhVb级别级别代号代号形状复杂系数值形状复杂系数值形状复杂程度形状复杂程度S1S10.630.631 1简单简单S2S20.320.32 0.630.63一般一般S3S30.160.160.320.32比较复杂比较复杂S4S40.160.16复杂复杂锻件形状复杂程度等级锻件形状复杂程度等级非圆形锻件的外廓包容体重量和体积非圆形锻件的外廓包容体重量和体积 3 3） 锻件材质系数（可锻

11、性）锻件材质系数（可锻性） 材料锻造难易程度，分为两级：材料锻造难易程度，分为两级： 分为普通分为普通 , , 精密两级。精密级公差适用于精密两级。精密级公差适用于精密锻件。精密锻件。M2M2级级 碳的质量分数碳的质量分数0.650.65的碳钢的碳钢 或合金元素总量或合金元素总量 3.03.0 的合金钢。的合金钢。4 4）锻件精度等级）锻件精度等级 M M1 1级级 碳的质量分数碳的质量分数0.650.65的碳钢的碳钢 或合金元素总量或合金元素总量3.03.0 的合金钢。的合金钢。M M2 2级级 碳的质量分数碳的质量分数0.650.65的碳钢的碳钢 或合金元素总量或合金元素总量3.03.0

12、的合金钢。的合金钢。5）加热条件）加热条件主要影响收缩量和表层氧化。主要影响收缩量和表层氧化。 为什么要全面综合考虑上述因素来确定加为什么要全面综合考虑上述因素来确定加工余量和锻件公差呢？工余量和锻件公差呢？因为：因为：产品精度要求、材料消耗和加工成本。产品精度要求、材料消耗和加工成本。6 6）其它因素）其它因素 锻件上与分模面垂直的平面或曲面所附加的或锻件上与分模面垂直的平面或曲面所附加的或固有的斜度称为模锻斜度。固有的斜度称为模锻斜度。 模锻斜度值依模膛深宽比选用模锻斜度值依模膛深宽比选用3 3、5 5、7 7 等标准等标准值。值。上、下模模膛的模锻斜度应相互衔接和匹配，上、下模模膛的模锻

13、斜度应相互衔接和匹配，如图所示。如图所示。三、模锻斜度三、模锻斜度（GB/T-12361-1990） 四、锻模圆角半径四、锻模圆角半径（ GB/T-12361-1990 ） 锻模圆角半径与锻模圆角半径与 B/H B/H 有关。有关。H H大，圆角半径也应增大。大，圆角半径也应增大。 锻件凸角处的最小半径锻件凸角处的最小半径 r r = = 余量余量+ +零件的倒角值；零件的倒角值； 按铣刀标准值选取按铣刀标准值选取: :1.01.0、1.51.5、2.02.0、2.52.5、3.03.0、4.04.0、 5.0 5.0 等等模锻件的圆角半径模锻件的圆角半径圆角半径过小，导致圆角半径过小，导致转

14、角处出现开裂转角处出现开裂圆角半径与质量关系圆角半径与质量关系 圆角半径对金属纤维的影响圆角半径对金属纤维的影响 折迭与圆角半径的关系折迭与圆角半径的关系 a) a) 模锻前情况模锻前情况 b b) ) 模锻中间情况模锻中间情况 c) c) 模锻最后情况模锻最后情况五、冲孔连皮五、冲孔连皮对于对于d25mmd25mmd25mm的加工孔，先锻制盲孔，用冲的加工孔，先锻制盲孔，用冲孔连皮隔离上下凸头。孔连皮隔离上下凸头。冲孔连皮形状分为平底连皮冲孔连皮形状分为平底连皮 、斜底连皮、斜底连皮、带仓连皮和拱底连皮四类。带仓连皮和拱底连皮四类。平底连皮平底连皮斜底连皮斜底连皮带仓连皮带仓连皮连皮！连皮！

15、飞边飞边拱底连皮拱底连皮1 1、平底连皮、平底连皮hhds6 . 0525. 045. 02 2m mm m0 0. .1 1h hR RR R1 1适于适于d d2.5 h 2.5 h 或或25mm25mmd d60 mm 60 mm 的孔。的孔。连皮厚度连皮厚度 s s 按图确定或按图确定或计算，计算，2 2、斜底连皮、斜底连皮 斜底连皮斜底连皮 适用于适用于 ： d d2.5 h 2.5 h 或或 d d60 mm60 mm常用于预锻模常用于预锻模. . ssss 0 0. .6 65 5 1 1. .3 35 521dd）3 .025.0(13 3、带仓连皮、带仓连皮预锻时斜底连皮的终

16、锻模预锻时斜底连皮的终锻模膛中采用。膛中采用。厚度厚度s和宽度和宽度b，按飞边槽，按飞边槽桥口值桥口值h，b 确定。确定。4 4、拱底连皮、拱底连皮 用于锻造内孔大，高度小用于锻造内孔大，高度小的锻件的锻件(d15h)(d15h)。可考虑用连皮形成小件，可考虑用连皮形成小件，即采用合锻，一次得到大小即采用合锻，一次得到大小两件。两件。六、模锻件图实例六、模锻件图实例 齿轮齿轮锻件图锻件图( (冷锻件图冷锻件图) )是在零件图上画出是在零件图上画出加工余量、加工余量、模锻斜度、锻模圆角、冲孔连皮或其它工艺参数。模锻斜度、锻模圆角、冲孔连皮或其它工艺参数。锻件外形用粗实线锻件外形用粗实线。公称尺寸与公差公称尺寸与公差标注在尺标注在尺寸线上面寸线上面 零件零件外形用双点划线外形用双点划线。零件尺寸零件尺寸标注在标注在括号内。括号内。七、模锻件技术条件（书写在图面上）