金属工艺学18课件

第二节锻造工艺规程的制定工艺：产品加工的方法、技术等。工艺规程：为了保证产品质量、提高生产效率和经济效益，把根据具体生产条件拟定的较合理的工艺过程，用图表（或文字）的形式写成文件，就是工艺规程。锻造工艺包括下料、坯料加热、锻造成形、锻件冷却和热处理等主要工艺过程。所以制定锻造工艺规程时，主要内容有：（1）绘制锻件图（2）计算坯料的重量和尺寸（3）确定锻造工序（工步）（4）确定加热设备、锻造设备、加热规范、加热火次、冷却规范和锻后所须的辅助工序等

一、绘制锻件图

锻件图--在零件图的基础上，考虑余块（敷料）、加工余量、锻造公差等因素后绘制的工艺图。

锻造工艺规程锻件图上用双点画线画出零件轮廓，并在尺寸线下面标出实际零件的尺寸。1、余块（敷料）、加工余量和锻造公差a）余块（敷料）为便于锻造而增加的那一部分金属。如较小孔、槽等。

b）加工余量锻件表面留有供机械加工的金属层。

c）锻造公差锻件尺寸相对于公称尺寸所允许的变动量。锻造工艺规程（1）要保证模锻件易于从模膛中取出，通常分模面选择在模锻件最大截面上。

图a）不合理绘制锻件图—模锻件a)b)c)d)确定分模面位置五项原则：（2）分模面应能使模膛的深度最浅，这样有利于金属充满模膛，便于锻件的取出和锻模的制造。

图b）模膛深（3）分模面尽可能使锻件上所加的敷料最少，这样既可提高材料的利用率，又减少了切削加工的工作量。

图b)分模面使孔不能锻出，只能加工，不合理a)b)c)d)绘制锻件图—模锻件（4）选定的分模面应能使上下两模沿分模面的模膛轮廓一致，这样在安装锻模和生产中发现错模现象时，便于及时调整锻模位置。图c)不合理绘制锻件图—模锻件a)b)c)d)3、模锻斜度

----锻件与模膛侧壁接触部分在脱模方向所具有的斜度。

目的是便于从模膛中取出锻件。锤上模锻，模锻斜度一般为5°～15°常用模锻斜度系列为：

3°\5°\7°\10°\12°\15°

模锻斜度与模膛深度有关，当模膛深度与宽度的比值（h/b)越大时，取较大的斜度值。内壁斜度应比外壁斜度大2°--5°在具有顶出装置的锻压机上，其模锻件上的斜度比没有顶出装置的小一级。绘制锻件图—模锻件4、模锻件圆角半径----模锻件上所有两平面转接处均需圆弧过渡，此过渡处称为锻件的圆角

。

目的:增大锻件强度，利于锻造时金属充满模膛。避免锻模上的内尖角处产生裂纹，减缓锻模外尖角处的磨损，提高锻模的使用寿命。要求:

外圆角半径r取1.5～12mm，

内圆角半径R比外圆角大2～3倍；模膛深度越深，圆角半径取值越大。绘制锻件图—模锻件孔径d﹥25mm的模锻件，孔应锻出，但须留冲孔连皮；冲孔连皮厚度与孔径有关，当孔径Ø25～80mm时，连皮厚度为4～8mm。绘制锻件图—模锻件5、冲孔连皮----由于锤上模锻时不能靠上、下模的突起部分把金属完全排挤掉，因此不能锻出通孔，终锻后，孔内留有的金属薄层，称为冲孔连皮。二、坯料重量和尺寸的计算

①确定坯料重量：

G坯料=G锻件+G烧损+G料头式中：G坯料——坯料重量。

G锻件——锻件重量。

G烧损——加热时坯料因表面氧化而烧损的重量；

G料头——锻造过程中被冲掉的那部分金属的重量，如冲孔时坯料中部的料芯，修切端部产生的料头等。②坯料尺寸：根据坯料重量和几何形状确定，同时应考虑锻造比（即变形程度）。坯料重量和尺寸的计算三、锻造工序的确定锻造工序的确定锻造工序根据工序特点和锻件类型来确定。自由锻生产锻件时，其工序主要由锻件类别确定。采用模锻方法生产模锻件时，其工步根据模锻件的形状和尺寸确定。①盘类锻件可采用镦粗（或拔长镦粗）、冲孔②轴类锻件可采用拔长（或镦粗拔长）、切肩、镦台阶1、自由锻锻件分类及基本工序方案锻件分类及基本工序方案自由锻工序的确定⑥弯曲类锻件可采用拔长、弯曲⑤曲轴类锻件可采用拔长（或镦粗及拔长）、错移、锻台阶、扭转自由锻工序的确定①长轴类模锻件工序：

结构特征：锻件的长度与宽度之比较大，如台阶轴、曲轴、连杆、弯曲摇臂等此类锻件在锻造过程中，锤击方向垂直于锻件的轴线。终锻时，金属沿高度与宽度方向流动，而沿长度方向没有显著的流动。常用工步:拔长-滚压-弯曲-预锻-终锻2、模锻基本工序的确定模锻工序根据工序特点和锻件类型来确定模锻工序对于小型长轴类锻件，为了减少钳口料和提高生产率，常采用一根棒料同时锻造出几个锻件的方法。因此应增设切断工步，将已锻好的模锻件分离开。有一些模锻件选用周期轧制材料作坯料时，可以省去拔长、滚压等工步，简化模锻过程，并可显著提高生产率。3、模锻件修整工序

①切边与冲孔锻成的模锻件，通常其周边都带有飞边，有通孔的锻件还有连皮。须用切边模和冲孔模将飞边和连皮切除。模锻件修整工序②校正

在形状复杂的锻件切边（冲连皮）之后进行校正，以提高锻件精度。可在专门的校正模或终锻模内进行。③热处理

目的是为了消除锻件的内应力、过热组织或加工硬化组织等，使模锻件具有所需的组织和性能。方法：正火或退火。④清理

清除氧化皮、油污及其他表面缺陷，以提高模锻件的表面质量。清理方法有：滚筒打光。喷丸清理、酸洗等。模锻件修整工序定义：指锻件的结构设计在满足使用性能的前提下，针对不同的生产方式，能以最优质量、最低成本、最高生产率的方法锻造成形的性质。意义：合理的结构可使锻造成形方便，节约金属，保证质量和提高生产率。

锻造方法不同，对零件的结构工艺性的要求也不同。下面分别讨论自由锻和模锻的零件结构工艺性。第三节锻件结构的工艺性自由锻件结构的工艺性②锻件若由数个简单几何体构成时，几何体间的交接处不应形成空间曲线。图a所示结构，采用自由锻方法极难成形，应改成平面与圆柱、平面与平面相接的结构(图b)。③自由锻锻件上不应设计出加强筋、凸台、工字形截面或空间曲线形表面(图a)，应将锻件结构改成如图b所示结构。自由锻件结构的工艺性结构工艺性要求解决办法不合理合理锻件上应避免有锥形、斜面和楔形表面锻造具有锥体或斜面结构的锻件，需制造专用工具，锻件成形也比较困难，从而使工艺过程复杂，不便于操作，影响设备使用效率，应尽量避免。应避免出现加强肋，工字形截面等复杂结构避免几何体的交接处形成空间曲线：圆柱面与圆柱面相交，锻件成形十分困难。改成平面相交，消除了空间曲线，使锻造成形容易。应力求简化两球形面的交接应避免出现形状复杂的凸台及叉形件的内凸台等合理采用组合结构锻件的横截面积有急剧变化或形状较复杂时，可设计成由数个简单件构成的组合体。每个简单件锻造成形后，再用焊接或机械联接方式构成整体零件。二、模锻件的结构工艺性模锻件的特点：模锻允许零件上有较复杂的曲面、肋条和小凸台，甚至可以在锻件上制出花纹和文字。精度较高，成本较高。模锻件结构的工艺性①模锻件上平行于捶击方向的表面应设计出模锻斜度，以方便锻件取出；且不允许有凹入部分，否则无法进行模锻。②所有表面交角均设计成圆角，既易于金属充满模膛又避免锻件内尖角处产生裂纹或外尖角处破坏。模锻件结构的工艺性③零件外形力求简单、平直和对称，尽量避免零件截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、高凸起等结构，以便于金属充满模膛和减少工序。零件的小截面直径与大截面直径之比为0.5，不符合模锻生产的要求。

模锻件扁而薄，模锻时，薄部金属冷却快，变形抗力剧增，易损坏锻模。零件有一个高而薄的凸缘，金属难以充满模膛，且使锻模制造和成形后取出锻件较为困难。设计成图d所示形状，使之易于锻制成形模锻件结构的工艺性

④模锻零件必须具有一个合理的分模面，以保证模锻件易于从锻模中取出、敷料最少、锻模制造容易。模锻件结构的工艺性⑤模锻件的结构中应避免深孔或多孔结构。简化模具结构，提高使用寿命。

图示零件的轴孔(φ60mm)属深孔结构，其上又有四个非加工孔（φ40mm），均不宜锻出，须改用机械加工方法制出。模锻件结构的工艺性⑥在可能的情况下，对复杂零件采用锻-焊组合，以减少敷料，简化模锻过程。模锻件结构的工艺性

(1)为什么重要的巨型锻件必须采用自由锻的方法制造?