wwei-材料成形技术(塑性)-2

1、Jiangsu Polytechnic University材料成形技术基础Fundamental of Materials Forming 材料科学与工程系1第七章 锻压成形工艺概 述一、自由锻造金属材料在上下砧铁之间受力（冲击力或压力）产生塑性变形得到所需的几何形状的工艺。1、主要优点是： 金属可自由流动，设备简单、通用，生产准备周期短，灵活性大，使用范围广。2、主要缺点 生产效率低，对操作工人技术要求高，工人的劳动 强度大，锻件的精度低等。 主要适用于单件、小批量生产。23二、模锻 金属加热后在模膛内经一次或多次冲击力或压力作用而被迫流动成形以获得锻件的压力加工方法。 主要优点： 1、生

2、产率高 2、尺寸精度高、加工余量小 3、可锻造形状较复杂的零件 4、节省原材料、降低成本 5、操作简单、易于实现机械化和自动化。 主要缺点： 1、设备投资大，锻模成本高、周期长； 2、模锻件尺寸受限而不能太大，一般在150 kg以下。 主要用于中小件的大批量生产。 45第一节 模膛锻造成形一、胎模锻造成形 在自由模锻设备上，使用可移动的胎模生产锻件的锻造方法。 锻造时，胎模放在砧座上，将加热后的坯料放入胎模，锻制成形。 也可先用自由锻预锻成近似的形状，然后用胎模最终成形。1、主要优点：生产率高，锻件品质量好，节省金属材 料，降低成本等；2、主要缺点：工人劳动强度大，胎模寿命短，生产 率比固定模

3、低，产品质量也比固定模差。3、适用范围：主要用于小批量生产。6二、 固定模膛锻造固定模膛锻造主要分为锤上模锻和压力机上模锻。 锤上模锻是在自由模锻、胎模模锻的基础上发展起来的一种效率更高的锻造成形工艺。 设备主要有蒸汽-空气锤、无砧座锤、高速锤等。 其中蒸汽-空气锤使用较为普遍（ 图7-1） ， 可锻造0.5150Kg的锻件。7第三节 锻模模膛及其功用锤上模锻的模膛由上模和下模两部分组成，图7-2。下模固定在砧座上，而上模固定在锤头上，上下模合在一起形成完整的模膛。此外，锻模上通常还有分模面和飞边槽。 根据其功效可分为模锻模膛和制坯模膛。8 一、模锻模膛 1、预锻模膛：使坯料变形到接近于所要求

4、的形状和尺寸的锻件， 减少终锻模的磨损。与终锻模相比具有较大的圆角和斜度，但 无飞边槽。 2、终锻模膛：使坯料变形到最终的形状和尺寸。终锻模模膛的尺 寸要比锻件的尺寸放大一个收缩量；四周带有飞边以增加金属 从模膛中流出的阻力，使金属充满模膛、容纳多余的金属。 对于通孔的锻件锻造后一般带有冲孔连皮，图7-3。 9二、 制坯模膛对于形状复杂的模锻件，为使坯料形状基本接近模锻件形状必须先进行制坯。1、拔长模膛：用来减少坯料横截面积，增加其长度。 一般分为开式和闭式两种，一般设在锻模的边缘， 图7-4。闭式的拔长效率较高，但加工较复杂。102、滚压模膛：用来减小坯料某一部分的截面积、增大 另一部分的横

5、截面积，是金属按锻件的形状分布。 也分为开式和闭式两种，图7-5。113、弯曲模膛：主要用于弯曲的杆类锻件。弯曲后的坯 料需翻转90度再放入锻模内成形,如图7-6a。4、切断模膛：一般为由上模和下模的角部组成的一对 刀口用来切断金属。 其主要作用是将锻件从坯料上切下或分离锻件,如图7-6。12第四节 锤上模锻工艺的设计1、锤上模锻的一般工艺流程： 切断坯料加热坯料模锻切除飞边校正锻件 锻件的热处理表面清理检验入库存放。2、锤上模锻工艺设计内容： 绘制锻件图、计算坯料尺寸、 确定模锻工步（选择模膛）、 选择设备及安排修整工序等。 最主要的是绘制锻件图和模锻工步的确定。13一、 模锻件图的绘制 是

6、设计和制造锻件、计算坯料和检查锻件的依据， 主要包括：1、选择模锻件的分模面（基本原则）图7-8 141、选择模锻件的分模面（基本原则）图7-8 （1）保证模锻件能从模膛中取出； （2）使上下两模沿分型面的模膛轮廓一致，以便在安装和生产时能及时发现错误并方便加以调整。 （3）最好将分模面选在模膛深度最浅的位置； （4）选定分模面应使零件上所加的敷料最少。 （5）最好使分模面为一平面，上下锻模的深度基本一 致以便于锻模的制造。2、确定模锻件的机械加工余量及尺寸公差 一般机械加工余量：14mm； 尺寸公差：正负（0.33）mm。153、标注模锻斜度：锤上模锻斜度一般为515度， 内壁斜度比外壁斜度

7、大（12）度，如图7-9。164、标注模锻圆角半径：如图7-10 内圆角半径R比外圆角半径r大，对于钢件一般取： r = (1.512)mm；R =（23）r。175、留出冲孔连皮： 对于要冲出的孔（直径d=3080mm）,一般连皮厚度s = (48)mm。6、绘制出锻件图： 在锻件图上，用粗线表示锻件的形状，以双点划 线表示零件的轮廓形状，如图7-11。18二、模锻工步的确定及模膛种类的选择1、长轴类零件：如台阶轴、曲轴、连杆等。 工步：拔长、滚压、弯曲、预锻和终锻等。2、盘类零件：如齿轮、法兰盘等。 工步：镦粗、预锻、终锻等。19三、 模锻成形件的结构工艺性 为使零件易于锻造加工，锻件的设

8、计应符合一些基本原则，主要为： （1）模锻零件必须具有一个合理的分模面。 （2）零件上与锤击方向平行的非加工表面应设计出模 锻斜度。 （3）为使金属容易充满模膛和减少工序，零件外形力 求简单、平直和对称，尽量避免零件间距过大或 薄壁、高肋、凸起等结构。 （4）在零件结构允许的条件下，设计时应尽量避免深 孔和多孔结构。 （5）在可能条件下，应采用锻-焊组合工艺设计。20第五节 压力机上模锻一、摩擦压力机上模锻1、摩擦压力机的工作原理： 主要靠飞轮、螺杆及滑块向下运动时所积蓄的能量来实现对锻件的锻造，常用吨位3500KN10000KN之间。 摩擦压力机具有锻锤和压力机的双重工作特性，既有冲击作用，

9、又有压力保持效果； 摩擦压力机带有顶料装置，使取件容易。212、摩擦压力机上模锻的特点 （1）可实现轻打、重打，可在一个模膛内进行多次锻 造。可进行弯曲、压印、热锻、精压、切飞边、 冲连皮和校正等工序。 （2）锻造速度底。特别适合锻造底塑性的合金钢和非 铁合金等。 （3）因滑块速度底，有带有顶料装置，可进行整体式 锻造，可采用特殊结构的组合式模具，简化模具 设计，节约材料，降低成本；可将轴类零件直立 起来进行局部镦锻。 （4）承受偏心载荷能力差。通常只适合于单膛端模进 行模锻，对于形状复杂的锻件，需在其它设备上 先进行制坯。 （5）一般只用于锻造中、小型锻件。主要适合于小批量 和成批量生产的中

10、小型锻件，如铆钉、螺栓、螺帽、 配气筏、齿轮、三通筏体等零件。22二、曲柄压力机上模锻 曲柄压力机通过曲柄连杆机构是旋转运动变成滑块的上下往复运动，从而实现对毛坯的锻造。 其吨位一般在2000120000KN之间。主要特点为： 1、锻件的尺寸公差、机加工余量和模锻斜度比锤上 模锻小。 2、其锻造力为静压力，主要模膛采用镶块式结构， 制造简单、更换容易，可节省贵重模具材料。 3、带有顶件装置，可对杆类零件进行局部镦粗。 4、滑块行程一定，模膛一次成形，表面氧化皮不易 清除，影响锻件品质。不能进行拔长和滚压工步。 5、金属变形量大，不易充满模膛，须预成形或预锻。 6、劳动条件好，生产效率高。 曲柄压力机设备复杂，投资大，造价高。主要适合 大批量生产，目前我国仅在一些大型工厂使用。23三、平锻机上模锻原理与曲柄压力机相同，滑块作水平运动。其吨位一般为50031500KN之间。主要特点为： 1）有两个相互垂直的分模面，最适合锻造垂直方 向上有凹孔的锻件，可锻造出锤上和曲柄压力 机上无法锻出的锻件。 2）水平放置坯，其长度几