金属塑性成形工艺技术

3.3金属塑性成形工艺设计3.3.1自由锻工艺设计主要内容：①绘制锻件图；②确定变形工序；③计算坯料的重量和尺寸；④确定加热温度及冷却方式；⑤选定锻造设备等。1.绘制锻件图锻件图＝零件图+余块+加工余量+锻造公差绘制方法：一般用粗实线画出锻件最终轮廓,用双点划线画出零件的主要轮廓形状。在尺寸线上方或左面标注锻件的尺寸与公差；在尺寸线下方或右面用圆括号标出零件尺寸。例：如图所示的轴，批量为10件/月，材料为45号钢。

安徽工程科技学院机械系AUTS2.确定变形工序锻造变形工序应依据锻件的形状、尺寸、技术要求、生产批量和生产条件等综合考虑。一般来说，盘类锻件以镦粗为主，轴杆类锻件以拔长为主，空心件肯定要冲孔(大孔还需要进一步扩孔)，弯杆少不了弯曲。各类自由锻件的基本变形工序方案见表3-8。

3.计算毛坯重量

m0=（md+mc+mq）（1+δ）式中m0——毛坯重量（kg）md——锻件重量（kg）mc——冲孔芯料重量（kg）mq——切除料头重量（kg）δ——烧损率，燃料加热一般取2％~3％，电加热取0.5%~1%。4.计算毛坯尺寸当锻造的第一工序为镦粗时：则坯料直径：D0≥0.8当锻造的第一工序为拔长时：

D0≥DmaxD0—毛坯直径（mm）；V0—坯料的体积（mm3）；Dmax—拔长后锻件的最大直径（mm）；Y—锻造比。根据算出的坯料重量可算出坯料的体积，坯料的尺寸则取决于第一工序的性质。若是镦粗，则坯料的高径比不应超过2.5（以免镦弯），但要大于1.25（使下料方便）；若是拔长，则按锻件的最大截面（最小变形）处满足锻造比要求来选择坯料尺寸。最后所确定的坯料直径或边长应为标准值(市场可买到），再按体积计算坯料的长度，即：L0＝V0/F0＝4V0/D02采用钢锭为坯料的大型锻件，则根据算出的坯料重量选取标准钢锭。5.确定锻造温度范围及加热冷却规范

（1）锻造温度范围：对于45号钢始锻温度：1200℃，终锻温度：800℃

（2）加热：箱式加热炉（煤、油或电能）可将冷的坯料直接送入高温的加热炉中，提高生产率。（3）冷却：空冷：WC≤0.5%的碳钢及WC≤0.3%的低合金钢中、小锻件一般采用空冷。6.选择锻造设备（1）选择依据：锻件重量、类型和尺寸。设备吨位大小要适当，既不能造成能量的过分浪费，又要保证锻件能充分锻透。（2）确定方法：理论计算法和查表法。目前生产中比较实用的是查表法，可根据锻件大小和形状查表选择锻锤的吨位。工艺设计还包括选用工夹具、确定加热设备、制定加热及冷却规范、热处理工艺等内容，最终需将设计结果填写在工艺卡片上。7.零件结构的自由锻工艺性①应避免锥形、楔形，尽量采用圆柱面或平行平面,以利于锻造。②各表面交接处应避免弧线或曲线，尽量采用直线或圆，以利于锻制。③应避免肋板或凸台，以利于减少余块和简化锻造工艺。④大件和形状复杂的锻件，可采用锻-焊、锻-螺纹联接等组合结构，以利于锻造和机械加工。8.自由锻锻工艺设计计示例例：试绘出图图示齿轮轴轴的自由锻锻件图，并并选择锻造造工序和计计算坯料尺尺寸。安徽工程科科技学院机机械系AUTS解：①绘锻件图图：根据锻锻件总长度度340，，最大直径径100查查表知，a=10±±4绘出锻锻件图如下下。50±8150±8360±8(30)(130)(340)110±470±450±4(40)(60)(100)②变形工序序：头部镦镦粗→杆部部分段拔长长③计算坯料料：头部镦粗段段V1＝3.14×0.552×0.5＝＝0.475dm3D01＝（0.8～1）＝＝（63～79）mm杆部拔长段段D02＝Dmax＝(1.14～～1.22)×70＝（80～86）mm最终取D0＝80mmV锻＝3.14×(0.552×0.5+0.352×1+0.252×2.1)＝1.27dm3m锻＝V锻×ρ，m烧损＝m锻＝3％m锻，m料损忽略不计m坯＝1.03m锻＝1.03×V锻×ρρL0＝mm即坯坯料料尺尺寸寸为为φφ80××260。。3.3.2锤锤模模锻锻工工艺艺设设计计主要要内内容容：：1、、绘绘制制模模锻锻件件图图；；2、、计计算算坯坯料料的的重重量量和和尺尺寸寸；；3、、确确定定模模锻锻工工步步；；4、选择择锻压设设备；5、设计计锻模模模膛；6、确定定锻造温温度范围围、加热热和冷却却规范。。AUTS1.绘制制模锻件件图模锻件图图＝零件件图+分分模面+加工余余量+模模锻斜度度+冲孔连连皮+余余块+圆圆角+公公差★分模面（上、下下模的分分界面））选择原则则：A.应选在锻锻件最大大截面处处，以利利锻件脱脱模;B.尽量选用用平面，，以简化化模具结结构、方方便制造造;C.应选在上上、下模模膛轮廓廓相同的的位置上上，以便便于及时发发现错模模；D.选在模膛膛深度最最浅且上上、下模模深度基基本一致致的位置，，以便于于金属充充满模膛膛。例1:★余块（为简化化形状而而增加的的料块））:窄槽、齿齿形、小小孔（孔径径小于25mm）、深深孔（深深度大于于3倍直直径）、、横向孔以以及其它它妨碍出出模的凹凹部均不不锻出。。★冲孔连皮皮（为避免上上、下冲冲头对撞撞损坏模模具而在在模锻通孔时留留下的金金属层）:连连皮厚度度一般为为4～8mm，锻后再由由冲孔切切边模切切除。★加工余量量和公差差：只在锻后后需机加加工之处处添加。。★模锻斜度度:垂直于分分型面的的表面上上加。外壁斜度度5º或或7º，，内壁斜度度7º或或10ºº★圆角半径径:所有转角角都应为为圆角。。内圆角r=1~4mm，外圆圆角R=(3~4)r安徽工程程科技学学院机械械系AUTS齿轮锻件件图3.计算算坯料尺尺寸：根据锻件件质量和和加热、、锻造过程程中的损损耗计算算。（略略）4.选定定模锻锤锤吨位：根据锻件件质量查查表确定定。5.确定定锻造温温度范围围、加热热和冷却却规范。。2.确确定模模锻工工步拔or滚or弯弯制坯坯+预预锻+终锻锻盘类（（齿轮、、法兰兰等）：镦粗制制坯+（预预锻））+终终锻轴类（（曲轴、、连杆杆等）：6.修修整工工序:即模锻锻件成成形后后提高高精度度和表表面质质量的的工序序。①切边边：即带②冲连皮：即带孔的锻件经终锻后，冲除孔内连皮的工序。③校正：即为消除锻件在锻后产生的弯曲、扭转等变形，使之符合锻件图技术要求的工序。④热处理和清理：模锻件经过修整后，一般还需通过热处理和清理。采用正火或退火，细化晶粒；清理表面缺陷或氧化皮。7.零件结结构的模锻锻工艺性①应有合理理的分模面面，保证锻锻件从模膛膛中取出又又利于金属属填充、减减少余块和和易于制模模。②与分模面面垂直的非非加工面应应有结构斜斜度，以利利于从模膛膛中取出锻锻件。③应避免肋肋的设置过过密或高宽宽比过大，，以利于金金属充填模模腔。④应避免腹腹板过薄，，以减小变变形抗力及及利于金属属充填模腔腔。

避免横截面面积相差过大

避免薄壁、高肋及直径过大的凸缘

⑤应尽量避避免深孔或或多孔结构构。以利于于制模和减减少余块。。⑥形状复杂杂件宜采用用锻-焊、、锻-螺纹纹联接等组组合结构，，以简化模模具和减少少余块。7.模锻工工艺设计示示例例：齿轮零零件，材料料为45钢钢，中批量量生产。试试编制模锻锻工艺规程程。（1）零件件结构分析析：零件结构合合理。（2）绘制制锻件图：：该零件孔内内应有连皮皮，参考有有关标准和和资料，选选定机械加加工余量、、锻件公差差、模锻斜斜度、模锻锻圆角等参参数值，绘绘出锻件图图。（3）确定定变形工步步：该锻件系盘盘类件，应应采用镦粗粗－终锻工工步。（4）选择择修整工序序：需安排切边边、冲连皮皮、校正、、热处理（（正火或退退火）、清清理等修整整工序。3.3.3冲压工工艺设计（（自学）冲压工艺设设计包括冲冲裁、弯曲曲、拉深等等工序中的的工艺设计计以及冲压压工序选择择、模具选选择等。1.冲裁工工艺设计(1)落料料模刃口尺尺寸:落料件尺寸寸取决于凹凹模刃口尺尺寸，且随着凹模模磨损刃口口尺寸会增增大；(2)冲孔孔模刃口尺尺寸:由于制件孔孔的尺寸取取决于凸模模刃口尺寸寸,且随着凸模模磨损刃口口尺寸会减减少。安徽工程科科技学院机机械系AUTS确定新制凸凸模、凹模模尺寸的基基本原则为为：落料→以凹模为基准，凹凹模尺寸接接近于落料料件的最尺尺寸，凸模模比凹模缩缩小一个最最小间隙值值；冲孔→以凸模为基准，凸凸模尺寸接接近于冲孔孔件的最大大尺寸，凹凹模比凸模模放大一个个最小间隙隙值。2.弯曲工工艺设计(1)凸模模圆角半径径rp：一般情况下下，凸模圆圆角半径取取等于或略略小于工件件内侧圆角角半径r。。当工件圆圆角半径较较大时且精精度较高时时，应进行行回弹计算算。(2)弯曲曲件毛坯长长度计算：：弯曲件毛坯坯长度为弯弯曲件的直直线部分和和弯曲部分分的中性3.拉深工工艺设计（1）拉深深间隙Z：：即拉深模具具中凸模和和凹模之间间的单边径径向间隙。。（2）凸、、凹模直径径：当要求拉深深件外形正正确时，凹凹模直径应应等于拉深深件外径，，凸模直径径为凹模直直径减去间间隙值。当当要求拉深深件内形正正确时，凸凸模直径应应等于拉深深件内径，，凹模直径径等于凸模模直径加间间隙值。（3）毛坯坯直径计算算：毛坯直径通常常是根据拉深深件与坯料表表面积相等的的原则计算得得出的。（4）拉深次次数确定：当拉深件的拉拉深系数小于于极限拉深系系数时，须采采用多次拉深深工艺。4.冲压工序序选择（1）工序类类型的选择：：主要根据冲压压件的形状、、尺寸等确定定。查表（2）工序顺顺序：主要根据零件件的结构形状状和模具类型型确定。带孔平板件采采用单工序模模时一般先落落料后冲孔，，采用连续模时时则须先冲孔孔后落料。带空的弯曲件件或拉深件应应先弯曲或拉拉深后再冲孔孔，以防孔变形。。形状复杂的弯弯曲件一般先先弯两端和两两侧，后弯中间部分分。5.模具选择择（1）模具类类型的选择：：按照冲模完成成的工序性质质可分为冲孔模、落料料模、弯曲模模、拉深模等等，按其工序的组组合程度可分为：单工序模、复复合模和连续续模三类。考虑因素：冲压件的形状状、尺寸、精精度要求和生生产批量等。。单工序模---只能完完成一道冲压压工序的冲模模。（简单模）特点：结构简单、制制造容易，但但生产效率低低，适于生产小批批量、低精度度的冲压件。。连续模---在冲床床一次行程中中，在模具不不同工（级进模）上同时完成多多道冲压工序序的冲模。特点：结构简单，，生产效率高高，AUTS复合模---在冲床床的一次行程程中，在模具具的同一工位上同时完完成多道冲压压工序的冲模模。特点：生产效率高高但模具结构构复杂，通常常用于冲孔与与落料、落料料与拉深等少少量工序的复复合，适合大批量生产高高精度的冲压压件。连续模冲孔凸模落料凸模凹模导正销复合合模模凸凹凹模模凸模凹模（2））模模具具结结构构的的选选择择：：考虑虑冲冲压压件件的的形形状状、、尺尺寸寸、、精精度度及及生生产产批批量量等等。。1）简简易模模：用用于新新品种种试制制或小小批量量生产产①镶块块式模模；②柔性性模；；③低熔熔点合合金模模。2）高高精度度冲模模：用用于精精密冲冲压件件。6.零零件结结构的的冲压压工艺艺性(1)冲压压件材材料：：应尽量量选用用价格格较低低的材材料，，并充分分利用用边角角余料料，以以降低低材料料费。。(2)冲压压件的的精度度和表表面质质量：：冲压件件的精精度要要求不不应超超过冲冲压工工艺所所能达达到的的一般般精度度，以减少少制模模成本本和工工序数数。(3)冲压压件的形状状和尺寸1)冲裁件件的形状和和尺寸落料件的外外形和冲孔孔件的孔形形均应简单、、对称，落料件形状状还应使排排样时废料料较少。冲裁件的各各边交接处处应采用圆圆弧过渡，，以防止模具具相应部位位易于磨损损或产生应应力集中。。冲裁件孔径径和孔边距距不得过小小，以防止凸模模刚性不足足或孔边冲冲裂2）弯曲曲件的形状状和尺寸弯曲件的形形状：弯曲曲件的形状状应力求简简单、对称称，尽量采采用V形、、Z形等简简单、对称称的形状，，以利于制制模和减少少弯曲次数数。弯曲半径：：弯曲件的的弯曲半径径不应小于于最小弯曲曲半径，以以防止弯曲曲处开裂：：但也不宜宜过大，以以免因回弹弹量过大而而使制件精精度降低。。弯曲边高度度h：弯曲曲件的弯曲曲边不应过过短，以利利于弯曲成成形：不允允许增加弯弯曲边高度度h时，可可在弯曲后后再切短或或先预压工工艺槽后再再弯曲。防止孔变形形：带孔工工件弯曲时时，孔的位位置应避开开变形区，，或在孔附附近预冲工工艺孔、槽槽，以免弯弯曲时孔变变形。防止撕裂：：仅有局部部弯曲的工工件，应在在交接处冲冲孔、以避避免产生应应力集中而而撕裂。3）拉深件件的形状和和尺寸拉深件形状状：拉深件件形状应力力求简单、、对称，尽尽量采用回回转体，尤尤其是圆筒筒形，并尽尽量减少拉拉深件深度度，以利于于制模和减减少拉深次次数。拉深件转角角：拉深件件各转角的的圆角半径径不宜过小小，以免增增加拉深次次数和整形形工序。孔的位置：：拉深件上上的孔应避避开转角处处，以防止止孔变形或或利于冲孔孔。4）采用组组合工艺或或切口工艺艺形状复杂件件和大件可采用冲-焊、冲-铆接、冲-螺纹联联接等组合合工艺。形状复杂件件还可采用切切口工艺。。优缺点:以简化模具具结构和冲冲压工艺，，省工省料料；但制件的结结构刚性较较差。9、静夜四无邻邻，荒居旧业业贫。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨中黄叶树树，灯下白头头人。。21:53:5821:53:5821:5312/29/20229:53:58PM11、以以我我独独沈沈久久，，愧愧君君相相见见频频。。。。12月月-2221:53:5821:53Dec-2229-Dec-2212、故人人江海海别，，几度度隔山山川。。。21:53:5821:53:5821:53Thursday,December29,202213、乍见翻翻疑梦，，相悲各各问年。。。12月-2212月-2221:53:5821:53:58December29,202214、他乡生白发发，旧国见青青山。。29十二月月20229:53:58下午21:53:5812月-2215、比比不不了了得得就就不不比比，，得得不不到到的的就就不不要要。。。。。十二二月月229:53下午午12月-2221:53December29,202216、行动动出成成果，，工作作出财财富。。。2022/12/2921:53:5821:53:5829December202217、做前，能能够环视四四周；做时时，你只能能或者最好好沿着以脚脚为起点的的射线向前前。。9:53:58下下午9:53下下午21:53:5812月-229、没有失败，，只有暂时停停止成功！。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很多事情努努力了未必有有结果，但是是不努力却什什么改变也没没有。。21:53:5821:53:5821:5312/29/20229:53:58PM11、成成功功就就是是日日复复一一日日那那一一点点点点小小小小努努力力的的积积累累。。。。12月月-2221:53:5821:53Dec-2229-Dec-2212、世间成成事，不不求其绝绝对圆满满，留一一份不足足，可得得无限完完美。。。21:53:5821:53:5821:53Thursday,December29,202213、不知香香积寺，，数里入入云峰。。。12月-2212月-2221:53:5821:53:58December29,202214、意志志坚强强的人人能把把世界界放在在手中中像泥泥块一一样任任意揉揉捏。。29十十二二月20229:53:58下下午21:53:5812月月-2215、楚楚塞塞三三湘湘接接，，荆荆门门九九派派通通。。。。。十二二月月229:53下下午午12月月-2221:53December29,202216、少年年十五五二十十时，，步行行夺得得胡马马骑。。。2022/12/2921:53:5821:53:5829December202217、空山新雨雨后，天气气晚来秋。。。9:53:58下下午9:53下下午21:53:5812月-229、杨柳散和风风，青山澹吾吾虑。。12月-2212月-22Thursday,December29,202