锻压成形及锻件毛坯概述

1、材料成型及锻件毛坯概述材料成型及锻件毛坯概述目目 录录1.1.材料成型方法概述材料成型方法概述2.2.大型锻造设备及大锻件大型锻造设备及大锻件目 录1.1.材料成型方法概述材料成型方法概述1.材料成型方法概述q材料成型（材料加工）就是把不定形或初定形的原材料按一定材料成型（材料加工）就是把不定形或初定形的原材料按一定方法加工成方法加工成形状形状、尺寸尺寸和和性能性能满足要求的产品。满足要求的产品。q按材料的变化按材料的变化,金属材料成型分为以下三类：金属材料成型分为以下三类： 体积体积和质量减小和质量减小 体积体积和质量增加和质量增加 体积体积和质量不变和质量不变切削成型（机械加工）切削成型（

2、机械加工）塑性成型（锻压、轧制）塑性成型（锻压、轧制）液态成型（铸造）、连接成型液态成型（铸造）、连接成型（铆、焊）（铆、焊）1.材料成型方法概述q金属塑性金属塑性成型：成型：就是在外力的作用下，利用金属的塑性，使金属坯料产生塑就是在外力的作用下，利用金属的塑性，使金属坯料产生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸和机械性能的毛坯或者零件的加工方性变形，从而获得具有一定形状、尺寸和机械性能的毛坯或者零件的加工方法，也称为法，也称为金属的压力加工金属的压力加工。钢板、型钢轧制 挤压 拉拔 锻造 冲压 六角头螺栓钢丝转子等锻件汽车覆盖件1.材料成型方法概述 锻造通常是在高温(再结晶温度以上)下进行的

3、，因此也称热锻。锻造加工获得的产品称为锻件，广义上的锻件还包含部分热轧、热挤的产品，比如环形锻件毛坯，六角头螺栓毛坯等。世界上最大的钛合金锻件中机身隔框 锻造铝合金轮毂 世界最大船用曲轴 q锻件的特点锻件的特点1.材料成型方法概述 锻件由于是压力的作用下成形，可以锻件由于是压力的作用下成形，可以将坯料中的疏松处压合，提高金属的致密将坯料中的疏松处压合，提高金属的致密度度；可以击；可以击碎高合金工具钢中的碎高合金工具钢中的碳化物碳化物，并，并使其均匀使其均匀地地分布；可以分布；可以使粗大的晶粒使粗大的晶粒细细化并形成具有一定方向性的纤维组织（金属流线），因此锻件的机械性能明显比同化并形成具有一定

4、方向性的纤维组织（金属流线），因此锻件的机械性能明显比同成分的铸件或机加工件高。成分的铸件或机加工件高。1.材料成型方法概述CastingMachiningForgingl 锻件相对铸件和机加工零件，有更高的强度和韧性1.材料成型方法概述q锻件锻件的的缺点缺点 常用的自由锻件精度比较低； 胎模锻和模锻的模具费用较高； 与铸造生产相比，难以生产既有复杂外形又有复杂内腔的毛坯。1.材料成型方法概述q锻件与其他毛坯类型的比较锻件与其他毛坯类型的比较 毛坯类型铸件焊接件锻件轧材冲压件成形特点液态下成形永久性连接固态下塑性变形同锻件同锻件对原材料工艺性能要求流动性好、收缩率低强度高、塑性好、液态下化学稳

5、定性好塑性好、变形抗力低同锻件同锻件常用材料灰铸铁、球墨铸铁、中碳钢、铝、铜合金低碳钢、低合金钢、不锈钢、铝合金等中碳钢、合金结构钢低、中碳钢、合金结构钢、铝、铜合金等低碳钢及有色金属薄板金属组织特征晶粒粗大、疏松、杂质排列无方向性焊缝区为铸态组织，熔合区与过热区有粗大晶粒晶粒细小、致密、晶粒呈方向性排列同锻件拉深后沿拉深方向形成流线组织，其余工序组织基本不变机械性能灰铸铁较差，球墨、可锻铸铁及铸钢较好接头的机械性能可达到或接近母材比相同成分的铸钢件好接近锻件变形部分的强度硬度提高、结构刚性好结构特征形状一般不受限制，可相当复杂尺寸、形状一般不受限制，结构较轻形状一般较铸件简单形状简单，横向尺

6、寸变化小结构轻巧，形状可较复杂1.材料成型方法概述q锻件与其他毛坯类型的比较锻件与其他毛坯类型的比较 毛坯类型铸件焊接件锻件轧材冲压件材料利用率高较高低较低较高生产周期长较短自由锻短、模锻长短长生产成本较低较低自由锻较低，模锻批量越大，成本越低较低批量越大，成本越低主要适用范围受力不大或承压为主的零件，或要求减震、耐磨的零件；球铁、铸钢、铝、铜合金用于重载或复杂载荷零件主要用于制造各种金属结构，部分用于制造零件毛坯用于对机械性能，尤其是强度和韧性要求较高的传动零件和工具、模具形状简单的零件用于以薄板成形的各种零件应用举例机架、床身、底座、工作台、导轨、变速箱、泵体、阀体、带轮、轴承座、曲轴、齿

7、轮等锅炉、压力容器、化工容器、管道、厂房、吊车构架、桥梁、车身、船体、飞机构件、机架、立柱等机床主轴、传动轴、曲轴、连杆、齿轮、凸轮、螺栓、弹簧、锻模、冲模等光轴、丝杠、螺栓、螺母、销子等汽车车身覆盖件、机表、电器及仪器零件、油箱、水箱各种薄金属件A. 使用性能原则（1）结构形状和尺寸的要求 对于结构形状复杂的中小型零件，应选择铸件毛坯 对于结构形状较为复杂，且抗冲击能力、抗疲劳强度要求较高的中小型零件，宜选择模锻件毛坯 对于结构形状相当复杂且轮廓尺寸又较大的大型零件，宜选择组合毛坯 q零件毛坯选择的基本原则零件毛坯选择的基本原则1.材料成型方法概述对于结构形状简单的中小型零件，可选择自由锻毛

8、坯 （2）力学性能的要求 在工作中承受冲击和交变载荷的零件，一般应选择锻造毛坯 （3）表面质量的要求 对于表面外观质量要求较高、尺寸较小的非铁金属件，宜选择金属型铸造、压力铸造或精密模锻 对于尺寸较小的钢铁件，则宜选择熔模铸造或精密模锻 （4）其它方面的要求 对于具有特殊要求的零件，必须结合毛坯材料和生产方法来满足其要求 1.材料成型方法概述B.工艺性能原则材料的工艺性能是指毛坯满足各种加工工艺要求的能力，毛坯的工艺性能与其材料和结构特征有关 材料的铸造性能：流动性好，收缩率低。材料的锻造性能：塑性好，变形抗力低。高碳钢、高合金钢较差。材料的焊接性能：低碳钢及碳当量0.4%的合金钢具有较好的焊

9、接性。（1）毛坯的材料1.材料成型方法概述（2）毛坯的结构特征 形状复杂件，特别是有复杂内腔的毛坯，只能用铸造的方法获得。圆饼、方块、套环、齿轮等形状简单的零件，可以采用自由锻工艺；外形较为复杂，并且表面质量要求较高时，则要采用胎膜锻或模锻完成。C. 经济性原则（1）生产批量较小时 生产批量较小时，毛坯生产的生产率不是主要问题，材料利用率的矛盾也不太突出，这时应主要考虑的总是是减少设备、模具等方面的投资，即使用价格比校便宜的设备和模具，以降低生产成本。如使用型材、砂型铸造件、自由锻件、胎模锻件、焊接结构件等作为毛坯。 （2）生产批量较大时 生产批量较大时，提高生产率和材料的利用率，降低废品率，

10、对降低毛坯的单件生产成本将具有明显的经济意义。因此，应采用比较先进的毛坯制造方法来生产毛坯。尽管此时的设备造价昂贵、投资费用高，但分摊到单个毛坯上的成本是较低的，并由于工时消耗、材料消耗及后续加工费用的减少和毛坯废品率的降低，从而有效地降低毛坯生产成本。1.材料成型方法概述q锻件图的设计锻件图的设计a.以零件图为基础1.材料成型方法概述q锻件图的设计锻件图的设计b.增加敷料1.材料成型方法概述q锻件图的设计锻件图的设计c.加放余量1.材料成型方法概述q锻件图的设计锻件图的设计d.锻件公差1.材料成型方法概述19 加强筋、凸台无法通过自由锻造成形 2.公司自主锻造设备及锻造能力2.2.大型锻造设备及大锻件大型锻造设备及大锻件2.大锻件 通常把10MN（1000T）以上锻造压机上锻造成形的重大锻件成为大锻件，比如转子、大型曲轴等。大锻件的主要原材料为钢锭，多采用静压力锻造。成形过程通常需要大量的工装和辅助设备。21 成形过程通常需要大量的工装和辅助设备。22各国大型自由锻液压机分布各国大型自由锻液压