金属材料及工艺课件 第15章

第15章常用锻造方法锻造：在冲击力或静压力的作用下，使热锭或热坯产生局部或全部的塑性变形，获得所需尺寸、形状的毛坯的加工方法。分类：自由锻、模锻、胎膜锻自由锻：利用冲击力或压力使金属在上下两个砥铁之间产生变形，从而获得所需形状及尺寸的锻件，金属坯料沿变形方向自由流动。自由锻的主要设备锤锻：空气锤50～1000kg锻件；空气-蒸汽锤1.5t锻件压力机：300T。自由锻的特点及应用优点：工艺灵活，工具简单、设备与工具通用性大，可锻1kg～300T锻件。缺点：加工余量大、生产率低，对工人技术水平要求高。15.1自由锻造空气锤压力机：300T。15.1.2自由锻工艺自由锻的工序自由锻的工序：基本工序、辅助工序和精整工序三大类。基本工序：使金属坯料实现主要的变形要求，达到或基本达到锻件所需的形状和尺寸的工序。辅助工序：为基本工序操作方便而进行的预先变形工序。如压钳口、倒棱、压肩等。精整工序：完成基本工序之后，用以提高锻件尺寸及位置精度的工序。zyd基本工序之墩粗演示duncu[1]基本工序之拔长演示bachang[1]基本工序之拔长录象基本工序之冲孔录象自由锻工艺规程绘制锻件图以零件图为基础，结合锻造工艺特点绘制，主要内容：敷料、余量及公差（见yu）敷料（又称余块）为简化零件形状、结构，便于锻造而增加的一部分金属。余量加工表面上为切削加工而增加的尺寸。公差锻件名义尺寸的允许变动量。

自由锻件图ziyouduantu确定变形工序

坯料重量和尺寸的确定重量G坯料=G锻件+G烧损+G料头尺寸坯料重量、几何形状、变形方式和程度（锻造比）。[例]轴类锻件一般采用拔长，拔长后的最大截面积部分应达到规定的锻造比要求

F坯≥y·Fmax。因此，采用圆截面坯料时，D坯≥

饼类和空心类锻件，通常用镦粗法锻造，为了避免镦弯和便于操作，坯料的高径比H/D应满足：H/D≤2.5。因此，坯料的直径可按下式：

15.1.3典型锻件的自由锻工艺实例15.1.4自由锻的结构工艺性尽量避免锥体和斜面结构。

锻件几何体间的交接处不应形成空间曲线。

自由锻件上不应设计出加强筋、凸台、工字型截面或空间曲线形表面。

锻件截面急剧变化或形状复杂时，应设计成几个件的组合体。15.2模锻模锻：使金属坯料在冲击力或压力的作用下，在固定在模锻设备上的锻模模膛内变形，从而获得锻件的工艺方法（见moduan）。优点：

a生产率高。

b尺寸精确，加工余量小。

c节省金属，减少切削加工量。

d可锻出形状比较复杂的锻件。缺点：

a模锻件不能太大，一般小于150kg。

b成本高，不适合单件小批生产。分类：锤上模锻和压力机模锻。15.2.1锤上模锻设备：蒸汽-空气锤、无砧座锤、高速锻锤；锻模结构（见duanmojiegou）；模膛：模锻模膛、制坯模膛。模锻模膛：分终锻模膛和预锻模膛终锻模膛使坯料最后变形到锻件所需的形状和尺寸。形状：与锻件相同，但要考虑收缩量。钢件一般1.5%。毛边槽：容纳多余金属、缓冲、增加流动阻力冲孔连皮：终锻后孔内的一薄层金属（见chong1）。预锻模膛使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸，改善终锻时金属的流动条件，用于复杂锻件。作用：使金属易于填充；减小终锻模膛的磨损，延长锻模寿命。结构特点：高度比终锻模膛略高，圆角、斜度较大，没有飞边槽。

制坯模膛：对复杂锻件，使坯料接近锻件形状，以使金属合理分布、充填。拔长模膛用以减小坯料某部分横截面积增加该部分长度。用于横截面积相差较大的锻件。有开式和闭式两种，一般设置在锻模边缘。

滚压模膛在坯料长度不变的前提下减小坯料某部分的截面积，以增大另一部分的截面积。沿轴线截面相差不大时用开式，当最大与最小截面相差较大时用闭式。操作时要不断翻转坯料。弯曲模膛用于弯曲杆类模锻件，在其它制坯工序后进行，弯曲后坯料须翻转90度再放入模锻模膛。

切断模膛用来切断金属。位于上下模的角部组成的一对刃口。

多膛模和单膛模(liangan)锻造工部制坯工部镦粗拔长滚压（挤）弯曲切断模锻工部预锻工部终锻工部Fig.2.3Stagesindropforgingofalever模锻件图的绘制确定了敷料、余量、公差后还要考虑：分模面

分模面上下锻模在模锻件上的分界线。

选择原则：保证模锻件能从模膛中取出。上下模沿分模面的模膛轮廓一致，在安装和生产中易发现错模。使模膛深度最浅。应使零件上敷料最少。最好是一个平面。分模面选择原则fenmm[1]fenmomian确定加工余量和锻造公差模锻斜度模锻斜度：模锻件上平行于锤击方向的表面留出的斜度。目的：以便于取件。原则：h/b越大，斜度越大；内壁大于外壁。模锻圆角模锻圆角：模锻件上平面间的交角须留的圆角。目的：金属易充满；加强锻件和锻模。数值：钢质锻模内圆角（锻模凹处）r=1.5-12㎜；外圆角R=（2-3）r。冲孔连皮chong[1]冲孔连皮：厚度：依孔径而定。[例]

齿轮坯模锻件图。

模锻工序的确定长轴类锻件：锻件的长度与宽度之比较大。锻造过程中锤击方向垂直于轴线，终锻时，金属沿高度和宽度方向变形，而长度方向没有显著流动。常采用拔长、滚压、弯曲、预锻和终锻工步。

短轴类锻件：在分模面上的投影为圆形或长度接近于宽度或直径的锻件。锻造过程中锤击方向与坯料轴线方向相同。终锻时金属沿高度、宽度、长度方向均产生流动。因此，常用镦粗、预锻、终锻等工步。模锻件的结构工艺性有合理的分模面。只有配合面才设计成加工面。与锤击方向平行的非加工面应设计模锻斜度，非加工面所形成的角都按模锻圆角设计。为了使金属容易充满模膛和减少工序，零件外形应力求简单、平直和对称。

在零件结构允许的条件下，设计时尽量避免深孔或多孔结构。在可能条件下，应采用锻-焊组合工艺，以减少敷料，简化锻造工艺。15.2.2其它设备模锻曲柄压力机模锻曲柄压力机结构、工作原理动力：电动机→带轮2、3→齿轮5、6→曲柄连杆8、9→滑块10往复运动。qubingyalij曲柄压力机的特点：作用力为静压力，变形抗力由机架本身承受，不传给地基。因此，曲柄压力机工作时无震动、噪音小。工作时滑块行程不变，行程大小取决于曲柄尺寸。每个变形工步在滑块的一次行程中完成。曲柄压力机本身刚度大，具有良好的导向装置和自动顶件机构，因此精度高。锻件的余量、公差和模锻斜度都比锤锻小。锻模为镶块式组合模具，制造简单、更换容易、节省贵重金属。因为滑块行程一定，不论在什么模膛中都是一次成形，所以坯料表面上的氧化皮不易被清除掉，影响锻件质量，氧化问题应在加热时解决。曲柄压力机上模锻由于是一次成形，金属变形量过大，不易使金属填满终锻模膛，因此变形应逐步进行。终锻前应采用预成形及预锻工步。应用：大批量生产条件下锻制中小型锻件。平锻机模锻及应用平锻机相当于卧式曲柄压力机，沿水平方向对坯料施加锻造力。所用坯料都是棒料或管材，并且只进行局部加热和变形，因此可以锻造出立式锻压设备上不能锻造的某些长杆类锻件。另外，锻模有两个分模面，锻件出模方便，可以锻造出在其它设备上难以完成的在不同方向上有凸台或凹槽的锻件。平锻机pingduanji(2)摩擦压力机上模锻设备及工作原理动力：电动机→摩擦盘→飞轮→螺杆→滑块。摩擦压力机的行程速度介于模锻锤和曲柄压力机之间，具有一定的冲击作用，滑块行程和打击能量都可自由调节，坯料在一个模膛内可以多次锻击。mocayaliji特点：可实现轻打、重打、多次锻打，不仅能满足各种主要成形工序的要求，而且可以进行弯曲、热压、精压、切飞边、冲连皮及校正等工序。滑块速度低，可充分利用再结晶。因此适合锻造低塑性材料。生产率低。由于滑块打击速度不高，设备本身具有顶料装置，故可以采用整体式锻模，也可以采用特殊结构的组合式模具，使模具设计制造简化、节约材料、降低成本。同时，可以锻制出形状更为复杂、敷料和模锻斜度都较小的锻件。此外，还可将轴类锻件直立起来进行局部镦粗。摩擦压力机承受偏心载荷的能力差，通常只适用于单膛锻模进行模锻。对于形状复杂的锻件，需要在自由锻设备或其它设备上制坯。应用：摩擦压力机上模锻适合于中小型锻件的小批或中批量生产，如铆钉、螺钉、螺母、配汽阀、齿轮、三通阀等。15.2.3胎模锻胎模锻：在自由锻设备上使用胎模。一般采用自由锻制坯，然后胎模