金属塑性成形工艺教案

1、文档编码 : CU1L1S2B10E5 HO3I5O6Q4J8 ZI4A1W10G5Q2精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - - 第四篇 固态金属塑性塑性成形工艺第一章 模锻工艺及模锻设计 1-1 毛坯加热与锻件冷却加热的目的 提高金属的塑性,降低变形抗力,使其易于流淌成形并获得良好的锻后组织；一、毛坯的加热方法 加热方法分为两类：一是火焰加热；二是电加热；1、火焰加热 利用燃料燃烧时所产生的热量,通过对流、辐射把热能传给坯料表面；2、电加热 主要用电能转换为热能来加热坯料的方法；主要分为电阻加热和感应加热；电加热的优点：加热速度快,炉温把握精确,加热质量好

2、,工件氧化少,易 于实现自动化；感应加热：主要是通过金属电阻引起的涡流发热和磁滞缺失发热,使毛坯得 到加热,由于感应加热的集肤效应, 加热时热量主要产生于毛坯表层,电流的透 入的深度 为：5030f式中： 为电阻率； 为相对磁导率； f 为电流频率；二、金属加热时产生的缺陷 1、氧化 钢料加热到高温时,其表层的铁离子与炉气中的氧化性气体发生化学反应,使金属表层形成氧化皮的现象称为氧化或烧损；2、脱碳 钢料在加热时,其表层的碳和炉气中的氧化性气体机某些仍原性气体发生化 学反应,造成了钢料表面含碳量的降低,这种现象称为脱碳；3、过热 当坯料加热温度超过始锻温度, 或坯料在高温下停留时间过长而引起晶

3、粒粗 大的现象称为过热；4、过烧 当金属加热到接近其熔化温度, 并在此温度下停留时间过长时, 不仅晶粒粗 大,而且由于晶界发生局部熔化, 氧化性气体进一步侵入晶界, 使晶间物质氧化,第 1 页,共 8 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - - 形成易熔共晶氧化物使晶粒间结合完全破坏；5、裂纹：由温度应力和组织应力造成；三、锻造温度范畴的确定 1、始锻温度的确定对于碳钢来说,始锻温度应在平稳相图固相线以下 2、终锻温度的确定150250；对于碳钢,终锻温度应在平稳相图 A 1以上 2575；四、锻件的锻后冷却冷却方法：

4、空气中冷却、在砂中冷却、在炉中冷却；1、空气中冷却 空气中冷却速度快,适用于合金化程度低的锻件；2、在砂中冷却 砂坑中冷却速度较慢, 适用于导热性及塑性较差的合金和合金化程度较高的合金钢；3、炉中冷却 炉中冷却速度最慢,因此适用于特殊性能的合金钢或大型锻件的锻后冷却,或高合金钢及导热性、塑性差的钢； 1-2 锻件分类及锻件图的设计一、锻件的分类1、依据锻件的形状和模锻时毛坯的轴线方向,1 短轴类锻件把锻件分为短轴类和长轴类两种；锻件平面呈圆形、 方形或近似圆形和方形； 终锻前, 通常需要进行镦粗和压扁制坯；2 长轴类锻件 锻件分成直长轴线、弯曲轴线和枝叉类轴线,毛坯的轴线与打击方向垂直；在成形

5、过程中第一需要拔长；二、锻件复杂程度参数 影响因素：；1）锻件重量和轮廓尺寸 2）锻件形状复杂系数 S,即：锻件复杂性：通常用锻件的体积与其外廓包涵体的体积之比来表示；即第 2 页,共 8 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - - S=V V b式中： S 是形状复杂系数； V 是锻件体积； Vb 是锻件外廓包涵体的体积；圆形锻件的外廓包涵体体积Vb4d2h圆形锻件的外廓包涵体重量：Gb4d2h非圆形锻件的外廓包涵体重量和体积GblbhVblbh当 S=10.63之间时,锻件形状简洁；当 S=0.630.32之间时,

6、为一般形状锻件；当 S=0.320.16之间时,锻件形状较复杂；当 S0.16 时,锻件形状复杂；对于轴对称锻件的形状复杂系数为：S= 式中： 、 分别为纵、横截面形状系数；纵截面形状系数为： =xfxf2 L,x c2 L cx cAA C式中： L 是锻件纵截面的周界长度；A 是纵截面的面积； Lc 是锻件外接圆柱体的纵截面周界长度；Ac 是锻件外接圆柱体的纵截面面积；2 R g横截面形状系数： =R C第 3 页,共 8 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - - 式中：R 是冲对称轴至半个纵截面重心的径向距离；

7、L 是锻件外接圆柱体的半径；三、锻件图的设计1、确定分型面基本原就： 保证锻件形状尽可能与零件形状相同,简洁从模膛中取出； 此外分型面位置应选在具有最大水平投影尺寸的位置上；对于开头模锻件的分型位置要考虑以下要求：1）易于发觉上下模膛的相对错移；2）尽可能选用直线分型,是锻模加工简洁；3）对于圆饼类锻件,当 HD 时,易取径向分型,不取轴向分型；4）保证锻件有合理的金属流线分布；第 4 页,共 8 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - - 对圆饼类锻件,当H23D 时,宜取径向分模,而不取轴向分模使金属流线方向与工作

8、中切应力方向相垂直2、确定机械加工余量和公差；第 5 页,共 8 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - - 3、锻模斜度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；斜度特殊模斜度 和内模斜度 ；选择标准数值；模具制造时, 接受标准刀具, 因此斜度应模锻斜度值依模膛深宽比选用 3o、5o、7o 等标准值；上、下模模膛的模锻斜度应相互连接和匹配,如以下图；4、圆角半径分为凸圆角半径（外圆角半径 r）和凹圆角半径（内圆角半径 R）；锻模圆角半径与 B/H 有关； H 大,圆角半径也应增大；锻件凸角处的最

9、小半径r = 余量 +零件的倒角值；按 铣 刀 标 准 值 选 取 ： 1.0 、 1.5 、 2.0 、 2.5 、 3.0 、 4.0 、5.0 等；分为凸圆角半径（外圆角半径r）和凹圆角半径（内圆角半径R）；如外圆角半径 r 过小,金属充填模膛困难, 且易于引起应力集中是模具过早开裂；如外圆角半径过大,会使锻件凸圆处余量削减；第 6 页,共 8 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - - 如内圆角半径过小,金属流淌时形成的纤维简洁割断,导致力学性能下降；如内圆角半径过大, 增加机加工余量和金属损耗,金属充不满；对于某些复杂锻件, 造成局部一般内圆角半径 R 比外圆角半径 r 大,一般取 R=（23）r；5、冲孔连皮 模锻不能直接锻出的通孔,因此需在孔内保留一层连皮；对于 d25mm 的加工孔,先锻制盲孔,用冲孔连皮隔离上下凸头；冲孔连皮形状分为平底连皮6、技术要求、斜底连皮、带仓连皮和拱底连皮四类；（1）未注明的模锻斜度和圆角半径；第 7 页,共 8 页 - - - - - - -