锻造工艺及模具设计

1、 锻造工艺锻造工艺与与模具设计模具设计 复复 习习第一章第一章 概述概述n一、锻造加工金属零件的优势一、锻造加工金属零件的优势n二、锻造方法分类、锻造生产过程二、锻造方法分类、锻造生产过程n三、锻造业的历史沿革及发展三、锻造业的历史沿革及发展n四、锻压技术面临的任务与挑战四、锻压技术面临的任务与挑战n五、本课程的性质及任务五、本课程的性质及任务21世纪的材料成形加工技术与科学世纪的材料成形加工技术与科学 1 1 材料成形加工技术的作用及地位材料成形加工技术的作用及地位 2 2 材料成形加工技术的发展趋势材料成形加工技术的发展趋势 批量小、质量高、成本低、交货期短、批量小、质量高、成本低、交货期

2、短、生产柔性、环境友好生产柔性、环境友好; ; 更轻、更薄、更精、更强、更韧及成本更轻、更薄、更精、更强、更韧及成本低、周期短、质量高的方向发展。低、周期短、质量高的方向发展。 3 3 新材料成形加工技术新材料成形加工技术 4 4 材料成形加工过程的建模与仿真材料成形加工过程的建模与仿真 (Modeling and Simulation)(Modeling and Simulation) 5 5 快速产品快速产品/ /工艺开发系统、虚拟制造及工艺开发系统、虚拟制造及绿色制造绿色制造第二章第二章 锻造用原材料及坯料准备锻造用原材料及坯料准备n常用的下料方法有常用的下料方法有n剪切法、锯切法、冷折

3、法、剪切法、锯切法、冷折法、n砂轮切割法、气割法和车削法等。砂轮切割法、气割法和车削法等。第三章第三章 锻造加热规范锻造加热规范一、锻前加热的目的及方法一、锻前加热的目的及方法目的目的: 1、提高金属塑性；、提高金属塑性； 2、降低变形抗力，即增加金属的可、降低变形抗力，即增加金属的可锻性，从而使金属易于流动成形，并使锻性，从而使金属易于流动成形，并使锻件获得良好的锻后组织和力学性能。锻件获得良好的锻后组织和力学性能。加热方法：加热方法： 按所采用的热源不同，可分为燃料加按所采用的热源不同，可分为燃料加热和电加热两大类。热和电加热两大类。二、金属加热时产生的变化二、金属加热时产生的变化 在组织

4、结构方面，发生组织转变，其晶在组织结构方面，发生组织转变，其晶粒长大，严重时会造成过热、过烧。粒长大，严重时会造成过热、过烧。 力学性能：力学性能：塑性提高，变形抗力降低，残余塑性提高，变形抗力降低，残余应力逐步消失，但也可能产生新的内应力。应力逐步消失，但也可能产生新的内应力。过大的内应力会引起金属开裂。过大的内应力会引起金属开裂。 物理性能：物理性能：导热系数、导温系数、膨胀系数、导热系数、导温系数、膨胀系数、密度、颜色。密度、颜色。化学性能：化学性能：氧化、脱碳、吸氢等化学反映。氧化、脱碳、吸氢等化学反映。n三、三、 金属锻造温度范围的确定金属锻造温度范围的确定n四、四、 金属的加热规范

5、金属的加热规范n五、金属的少无氧化加热五、金属的少无氧化加热第四章第四章 自由锻主要工序分析自由锻主要工序分析 自由锻的优点：自由锻的优点： 所用工具简单，通用性强、灵活性大，所用工具简单，通用性强、灵活性大，因此适合单件和小批锻件因此适合单件和小批锻件; 特别是特大型锻件的生产，这对于新特别是特大型锻件的生产，这对于新产品的试制、非标准的工装夹具和模锻、产品的试制、非标准的工装夹具和模锻、模锻件的制坯、模锻件的制坯、 自由锻的缺点自由锻的缺点: 锻件精度低，加工余量大、生产率低、锻件精度低，加工余量大、生产率低、劳动强度大等。劳动强度大等。自由锻工序：自由锻工序： (1)基本工序基本工序 ：

6、 指能够较大幅度地改变坯料形状和指能够较大幅度地改变坯料形状和尺寸的工序，也是自由锻造过程中主要变形工序。尺寸的工序，也是自由锻造过程中主要变形工序。 镦粗、镦粗、拔长拔长、冲孔冲孔、弯曲弯曲、剁切剁切、错移、扭转等工、错移、扭转等工步。步。 (2)辅助工序：辅助工序： 指在坯料进入基本工序前预先变形指在坯料进入基本工序前预先变形的工序。的工序。 如钢锭倒棱和缩颈倒棱、预压夹钳把、阶如钢锭倒棱和缩颈倒棱、预压夹钳把、阶梯轴分锻压痕等。梯轴分锻压痕等。 (3)修整工序修整工序 ： 指用来精整锻件尺寸和形状便其完指用来精整锻件尺寸和形状便其完全达到锻件图要求的工序。全达到锻件图要求的工序。 如镦粗

7、后的鼓形滚圆和截面滚圆、凸起、凹下及不如镦粗后的鼓形滚圆和截面滚圆、凸起、凹下及不平和有压痕面的平整、端面平整、拔长后的弯曲校直平和有压痕面的平整、端面平整、拔长后的弯曲校直和锻斜后的校正等工步。和锻斜后的校正等工步。第五章第五章 自由锻工艺过程自由锻工艺过程一、自由锻工艺过程制定内容包括一、自由锻工艺过程制定内容包括: 一、自由锻锻件图的制订与绘制一、自由锻锻件图的制订与绘制 二、变形工艺过程的制订二、变形工艺过程的制订 三、坯料质量和尺寸的确定三、坯料质量和尺寸的确定 四、自由锻设备吨位计算与选择四、自由锻设备吨位计算与选择 五、锻造温度的确定、加热、冷却热五、锻造温度的确定、加热、冷却热

8、处理规范处理规范第六章模锻成形工步分析第六章模锻成形工步分析开式模锻开式模锻毛边槽的作用毛边槽的作用： （1 1）造成足够大的水平方向的阻力，迫）造成足够大的水平方向的阻力，迫使金属充满型槽，保证锻件尺寸准确。使金属充满型槽，保证锻件尺寸准确。 (2)(2)缓冲锤击缓冲锤击。 (3)(3)容纳多余金属容纳多余金属。2、模锻件分类、模锻件分类n第一类、圆饼类锻件第一类、圆饼类锻件n第二类第二类 长轴类锻件长轴类锻件n第三类、顶镦类锻件第三类、顶镦类锻件n第四类、复合类锻件第四类、复合类锻件3、模锻件图设计、模锻件图设计锻件图：锻件图：根据零件图设计，分为冷锻件图和热锻件图两种。根据零件图设计，分

9、为冷锻件图和热锻件图两种。热锻件图热锻件图：热锻件图用于锻模设计和加工制造。：热锻件图用于锻模设计和加工制造。冷锻件图冷锻件图：冷锻件图用于最终锻件检验和热锻件图设计；：冷锻件图用于最终锻件检验和热锻件图设计；一般将冷锻件图称为锻件图。一般将冷锻件图称为锻件图。设计锻件图应考虑：设计锻件图应考虑： 1）确定）确定分模面分模面 2）确定锻件的机械加工余量和公差）确定锻件的机械加工余量和公差 3）模锻斜度）模锻斜度 4）圆角直径）圆角直径 5）冲孔连皮）冲孔连皮 n模锻锻件图及锻件技术条件模锻锻件图及锻件技术条件4 4、模锻变形工步的确定、模锻变形工步的确定n锤上模锻工序包括三类工步。锤上模锻工序

10、包括三类工步。n (1)模锻工步模锻工步 包括预锻和终锻工步，其作用是使包括预锻和终锻工步，其作用是使经制坯的坯料得到冷锻件图所要求的形状和尺寸。经制坯的坯料得到冷锻件图所要求的形状和尺寸。预锻。预锻。n (2)制坯工步制坯工步 包括镦粗、拔长、滚挤、卡压、成包括镦粗、拔长、滚挤、卡压、成形、弯曲等工步。制坯工步的作用是改变毛坯的形、弯曲等工步。制坯工步的作用是改变毛坯的形状，合理分配坯料体积，以适应锻件横截面形形状，合理分配坯料体积，以适应锻件横截面形状和尺寸的要求，使金属较好地充满型槽。状和尺寸的要求，使金属较好地充满型槽。n (3)切断工步切断工步 切断工步的作用主要是当采用一料切断工步

11、的作用主要是当采用一料多件模锻时，切断已锻好的锻件，以便能继续锻多件模锻时，切断已锻好的锻件，以便能继续锻造下一个造下一个;或是用来切断钳口。或是用来切断钳口。 圆饼类锻件制坯工步的选择圆饼类锻件制坯工步的选择 长轴类锻件制坯工步选择长轴类锻件制坯工步选择计算毛坯计算毛坯n计算毛坯计算毛坯： 计算毛坯截面图计算毛坯截面图 计算毛坯直径图表示。计算毛坯直径图表示。 计算繁重系数计算繁重系数 长轴类锻件终锻前，需要将等截面长轴类锻件终锻前，需要将等截面的原材料预制成计算毛坯的形状，因而要的原材料预制成计算毛坯的形状，因而要采用合适的制坯工步，如拔长、滚挤、卡采用合适的制坯工步，如拔长、滚挤、卡压等

12、，以便将杆部多余金属转移到头部，压等，以便将杆部多余金属转移到头部，转移金属量的多少与下列繁重系数有关。转移金属量的多少与下列繁重系数有关。 = dmax/d均均 = L计计/d均均 K = (d拐拐-dmin)/L例例 有一质量为有一质量为08kg的锤上模锻件，作出计算毛坯图的锤上模锻件，作出计算毛坯图后，经计算工艺繁重系数后，经计算工艺繁重系数 =1.37 =3.2 k=0.05六、坯料尺寸的确定六、坯料尺寸的确定七、模锻锤吨位计算七、模锻锤吨位计算第八章第八章 锻模设计锻模设计一一 模锻工步型槽设计模锻工步型槽设计（一）终锻型槽设计（一）终锻型槽设计 终锻型槽是各种型槽中最重要的型槽，用

13、终锻型槽是各种型槽中最重要的型槽，用来完成锻件最终成形。终锻型槽按热锻件图来完成锻件最终成形。终锻型槽按热锻件图加工制造和检验，所以设计终锻型槽，须先加工制造和检验，所以设计终锻型槽，须先设计热锻件图。设计热锻件图。n 1、热锻件图设计、热锻件图设计 热锻件图与冷锻件图差异热锻件图与冷锻件图差异n 2、毛边槽设计、毛边槽设计n 3、钳口、钳口（二）、预锻型槽设计（二）、预锻型槽设计二二 制坯工步型槽设计制坯工步型槽设计（1）拔长型槽设计）拔长型槽设计（2）滚挤型槽设计）滚挤型槽设计（3）卡压型槽设计）卡压型槽设计（4）弯曲型槽设计）弯曲型槽设计（5）成形型槽设计）成形型槽设计（6）镦粗台和压扁

14、台型槽设计）镦粗台和压扁台型槽设计切断型槽设计切断型槽设计锤锻模结构设计锤锻模结构设计n锤锻模结构设计任务：锤锻模结构设计任务：n1、各工步型槽在模块上的、各工步型槽在模块上的合理布排合理布排；n2、型槽之间和型槽至模块边缘的、型槽之间和型槽至模块边缘的壁厚壁厚， 模块尺寸、质量、纤维方向要求；模块尺寸、质量、纤维方向要求；n3、平衡错移力的、平衡错移力的锁扣锁扣形式形式 1、型槽布排、型槽布排 2、型槽壁厚、型槽壁厚 3、错移力的平衡和锁扣的设计、错移力的平衡和锁扣的设计 4、模块尺寸及要求、模块尺寸及要求 （1）承击面（）承击面（2）打击中心与模块中心的打击中心与模块中心的偏移值（偏移值（3）模块宽度（）模块宽度（4）模块高度（）模块高度（5）模）模块长度（块长度（6）模块质量（）模块质量（7）锻模检验角（）锻模检验角（8）模块的技术要求模块的技术要求 5、锤锻模加工精度和表面质量、锤锻模加工精度和表面质量 6、锤锻模的紧固方式、锤锻模的紧固方式n热模锻曲柄压力机上模锻热模锻曲柄压力机上模锻n平锻机上模锻平锻机上模锻第九章第九章 模锻后续工序模锻后续工序1、开式模锻件均带有毛边，某些带孔锻件、开式模锻件均带有毛边，某些带孔锻件还有还有连皮，通常采用冲切法去除毛边和连皮；连皮，通常采用冲切法去除毛边和连皮；2、为了消除模锻件的残余应力、为了消除模锻件的残余应力，改善其组织和