机械制造基础

1、加热方法加热方法火焰加热法火焰加热法电电 加加 热热 法法在坯料均匀热透的条件下，以最短的时间获在坯料均匀热透的条件下，以最短的时间获得加工时所需要的温度得加工时所需要的温度, , 同时要保持坯料的同时要保持坯料的完整性完整性, , 并使金属及燃料的消耗最少。并使金属及燃料的消耗最少。加热设备介绍加热设备介绍连续式连续式加热炉加热炉 室式加热炉室式加热炉电阻炉原理电阻炉原理感应炉原理感应炉原理1250125010501050。一般比再结晶温度高一般比再结晶温度高5050100100，约为，约为750750800800。锻件在冷却过程中应尽量避免锻件在冷却过程中应尽量避免或减小内应力和裂纹的出现

2、。或减小内应力和裂纹的出现。冷却方法冷却方法空冷空冷在空气中冷却在空气中冷却坑（箱）冷坑（箱）冷在地坑（或砂箱）在地坑（或砂箱） 中冷却中冷却炉冷炉冷直接在炉中慢慢冷却直接在炉中慢慢冷却 自由锻是使坯料在压力作用下，部分金属塑性自由锻是使坯料在压力作用下，部分金属塑性变形受限制，其余金属可自由流动变形受限制，其余金属可自由流动一种工艺一种工艺所用设备及工具简单。所用设备及工具简单。工艺适应性强，特别适合生产单件或大型锻件。工艺适应性强，特别适合生产单件或大型锻件。生产者的个人技术水平对产品的质量影响较大。生产者的个人技术水平对产品的质量影响较大。锻件的精度和表面质量较差。锻件的精度和表面质量较

3、差。金属的损耗大，劳动强度大，生产率较低。金属的损耗大，劳动强度大，生产率较低。自由锻自由锻 自由锻设备自由锻设备自由锻自由锻的工序的工序基本工序基本工序辅助工序辅助工序精整工序精整工序锻造生产中，用锻造比来表示变形程度的数值。锻造生产中，用锻造比来表示变形程度的数值。镦粗镦粗 Y镦镦 = H0 / H ； Y镦镦 1 ； 镦粗时，工件受外镦粗时，工件受外力作用而发生变形，其力作用而发生变形，其内部有三个内部有三个变形区（上下部位）：变形区（上下部位）：较难变形；较难变形； 变形区（中间部位）：变形区（中间部位）：较易变形；较易变形；变形区（四周部位）：变形区（四周部位）：变形介于难易之间；变

4、形介于难易之间；镦粗的毛坯选择镦粗的毛坯选择时最佳高径比时最佳高径比: : H / D = 1 H / D = 12 2。时的高时的高径比：径比：H/DH/D2.52.5。时的高径比：时的高径比：H/D2H/D22.52.5 Y Y拔拔 = S= S0 0/S /S ； Y Y拔拔1 1 ；心轴拔长心轴拔长拔拔 长长芯轴扩孔芯轴扩孔切切 割割。加加工余量工余量敷料（工艺余块）敷料（工艺余块）锻件公差锻件公差敷料（工艺余块）敷料（工艺余块）加工余量加工余量轴的自由锻件图轴的自由锻件图坯料质量坯料质量( ( m m坯坯 ) )计算计算锻件质量锻件质量 氧化损失氧化损失 截料损失截料损失 m坯料坯料

5、 = m锻件锻件 + m损损坯料尺寸计算坯料尺寸计算 质量确定后，根据质量和密度确定体积（锻质量确定后，根据质量和密度确定体积（锻前、锻后体积不变），再根据锻造时的第一道工前、锻后体积不变），再根据锻造时的第一道工序确定坯料的直径或边长。序确定坯料的直径或边长。 在确定坯料尺寸时主要考虑锻造比的取值，在确定坯料尺寸时主要考虑锻造比的取值，一般锻造比不小于一般锻造比不小于2.52.53 3。 镦粗镦粗( ( 或拔长或拔长 + + 镦粗镦粗 ) , ) , 冲孔冲孔 。轴类锻件：轴类锻件： 拔长拔长( (或镦粗或镦粗 + + 拔长拔长), ), 切肩和锻台肩。切肩和锻台肩。环类锻件：环类锻件： 镦

6、粗镦粗( ( 或拔长或拔长+ +镦粗镦粗 ), ), 冲孔，心轴扩孔。冲孔，心轴扩孔。曲轴类锻件曲轴类锻件 拔长拔长( (或镦粗或镦粗+ +拔长拔长) ,) ,错移，锻台肩错移，锻台肩, , 扭转。扭转。弯曲类锻件弯曲类锻件 拔长拔长( (或镦粗或镦粗+ +拔长拔长) ,) ,弯曲。弯曲。锻件应由简单的几何体组成，避免曲线相交锻件应由简单的几何体组成，避免曲线相交避免加强筋、表面凸台等结构避免加强筋、表面凸台等结构 模型锻造简称模锻，是采用具有模膛的锻模，模型锻造简称模锻，是采用具有模膛的锻模，使坯料在模膛内受压变形，获得所需使坯料在模膛内受压变形，获得所需形状和形状和尺寸锻件的尺寸锻件的锻造

7、方法锻造方法。锻件的精度和表面质量较高，加工余量小，甚锻件的精度和表面质量较高，加工余量小，甚至无切削。至无切削。锻件的纤维组织分布合理，机械性能高，可以锻件的纤维组织分布合理，机械性能高，可以锻出形状比较复杂的锻件。锻出形状比较复杂的锻件。操作简便，劳动强度小，生产率高，适于小型操作简便，劳动强度小，生产率高，适于小型锻件大批量生产。锻件大批量生产。制模成本高制模成本高, , 生产适应性差。生产适应性差。模锻模锻 模锻设备模锻设备价格贵，成本高。价格贵，成本高。平锻机上模锻过程示意图平锻机上模锻过程示意图 平锻机的原理、结构与曲柄平锻机的原理、结构与曲柄压力机相似，只是滑块作水平运压力机相似

8、，只是滑块作水平运动。平锻机模锻生产率高，锻件动。平锻机模锻生产率高，锻件质量好，但非回转体及中心不对质量好，但非回转体及中心不对称锻件不适用，且造价高。称锻件不适用，且造价高。制坯模膛制坯模膛预锻模膛预锻模膛终锻模膛终锻模膛拔长拔长滚挤滚挤弯曲弯曲切断切断模膛分类模膛分类模膛模膛模锻模膛模锻模膛（1 1）制坯模膛制坯模膛功用功用 对于形状复杂的锻件对于形状复杂的锻件, , 为了使金属能合理分配为了使金属能合理分配, , 很很好的充满模膛好的充满模膛, ,可先经制坯模膛可先经制坯模膛, ,改变坯料的横截面积和改变坯料的横截面积和形状，使坯料初步接近零件的几何形状。形状，使坯料初步接近零件的几何

9、形状。种类种类 用于减小坯料某用于减小坯料某部分的横截面积，增部分的横截面积，增加其长度。加其长度。 用于减小坯料某用于减小坯料某部分的横截面积，同部分的横截面积，同时增加另一部分的横时增加另一部分的横截面积。截面积。用于改变用于改变坯料轴线，使其弯坯料轴线，使其弯曲。曲。上下模的上下模的角部组成一对刃口角部组成一对刃口，用来切断金属。，用来切断金属。（2 2）模锻模膛模锻模膛功用功用 模锻上进行最终锻造以获得锻件的工作部分，有预模锻上进行最终锻造以获得锻件的工作部分，有预锻模膛和终锻模膛两种。锻模膛和终锻模膛两种。预锻模膛预锻模膛 预锻模膛没有毛预锻模膛没有毛( ( 飞飞 ) )边槽边槽,

10、, 模锻斜度和圆角半径模锻斜度和圆角半径较大。较大。终锻模膛终锻模膛 终锻模膛有毛终锻模膛有毛( (飞飞) )边槽边槽, ,模锻斜度和圆角半径较小。模锻斜度和圆角半径较小。飞边槽作用飞边槽作用容纳多余的金属容纳多余的金属增加充型力（增加金属从槽膛中外增加充型力（增加金属从槽膛中外流的阻力）流的阻力）与与相比：相比： 宽度尺寸稍小宽度尺寸稍小（1 12mm2mm）；）； 高度尺寸稍大高度尺寸稍大（2 2 5mm）。）。模锻模膛放在中间，制坯模膛放模锻模膛放在中间，制坯模膛放两边；两边； 模膛尽量按工序排列；模膛尽量按工序排列；第一个制坯模膛靠近加热炉；第一个制坯模膛靠近加热炉；弯曲连杆模锻模膛弯

11、曲连杆模锻模膛弯曲连杆锻造过程弯曲连杆锻造过程（1）绘制模锻件图）绘制模锻件图内、外表面的加工余内、外表面的加工余量量锤上模锻水平方向尺寸公差锤上模锻水平方向尺寸公差 坯料质量坯料质量 模锻件质量模锻件质量 + + 飞边与连皮质量飞边与连皮质量 + + 氧化损失氧化损失坯料截面积坯料截面积 (0.6(0.61.0) 1.0) 锻件最大部分截面积锻件最大部分截面积（2）计算坯料的质量与尺寸）计算坯料的质量与尺寸（3）确定模锻工序）确定模锻工序轴类轴类盘类盘类轴类锻件轴类锻件 拔长；滚挤；弯曲；预锻；终锻等。拔长；滚挤；弯曲；预锻；终锻等。盘类锻件盘类锻件 镦粗；拔长；滚挤；（打扁）；终锻等。镦粗

12、；拔长；滚挤；（打扁）；终锻等。轴类锻件轴类锻件盘类锻件盘类锻件必须有一个合理的分模面，模锻斜度与模锻圆角；必须有一个合理的分模面，模锻斜度与模锻圆角；（4）模锻件的结构工艺性）模锻件的结构工艺性外形力求简单外形力求简单, , 平直和对称平直和对称, ,避免零件截面间差别避免零件截面间差别过大过大 , ,例如例如, , 薄壁、高筋、凸起等；薄壁、高筋、凸起等；在结构设计时应避免有在结构设计时应避免有 深孔或多孔结构深孔或多孔结构简化模锻工艺简化模锻工艺, , 可采用可采用 锻锻 焊组合工艺焊组合工艺注意模锻斜度和模锻圆注意模锻斜度和模锻圆角角 在自由锻设备上在自由锻设备上, , 采用不与上、下砧铁相连采用不与上、下砧铁相连接的活动模具（即：胎模）生产模锻件的接的活动模具（即：胎模）生产模锻件的锻造方锻造方法法。形状和尺寸靠模具来保证，尺寸精度和表面质形状和尺寸靠模具来保证，尺寸精度和表面质量高量高, , 加工余量小。加工余量小。纤维分布合理，内部组织致密，锻件质量较高。纤维分布合理，内部组织致密，锻件质量较高。操作简便，生产率较高。