第三章鍛壓成形

1、 第三章第三章 鍛壓成形鍛壓成形第三章第三章 鍛壓成形鍛壓成形3.1 金屬塑性變形基礎金屬塑性變形基礎3.2 自由鍛自由鍛3.3 模鍛模鍛3.1 金屬塑性變形基礎金屬塑性變形基礎o3.1.1 概述概述o3.1.2 金屬塑性變形的實質(zhì)金屬塑性變形的實質(zhì)o3.1.3 金屬的冷變形與再結(jié)晶金屬的冷變形與再結(jié)晶o3.1.4 金屬的冷、熱變形對組織與性能的金屬的冷、熱變形對組織與性能的影響影響o3.1.5 金屬的可鍛性金屬的可鍛性3.1.1 概述概述一、金屬塑性成形（壓力加工）的概念一、金屬塑性成形（壓力加工）的概念n金屬材料在金屬材料在外力外力作用下產(chǎn)生塑性變形，獲得具有一定作用下產(chǎn)生塑性變形，獲得具

2、有一定形狀、尺寸和力學性能的毛坯或零件的生產(chǎn)方法。形狀、尺寸和力學性能的毛坯或零件的生產(chǎn)方法。二、塑性成形（壓力加工）的特點二、塑性成形（壓力加工）的特點1力學性能高力學性能高n1）組織致密；）組織致密；n2）晶粒細化；）晶粒細化；n3）壓合鑄造缺陷；）壓合鑄造缺陷；n4）使纖維組織合理分布。）使纖維組織合理分布。2節(jié)約材料節(jié)約材料n1）力學性能高，承載能力提高；）力學性能高，承載能力提高；n2）減少零件制造中的金屬消耗（與切削加工）減少零件制造中的金屬消耗（與切削加工相比）。相比）。3生產(chǎn)率高生產(chǎn)率高4適用范圍廣適用范圍廣n1）零件大小不受限制；）零件大小不受限制；n2）生產(chǎn)批量不受限制。）

3、生產(chǎn)批量不受限制。3.1.1 概述概述三、三、金金屬屬壓壓力力加加工工的的方方法法 3.1.2 金屬塑性變形的實質(zhì)1 1、單晶體的塑性變形、單晶體的塑性變形 滑移和孿生兩種方式進行滑移和孿生兩種方式進行（1 1）滑移）滑移 彈性變形彈性變形 彈塑性變形彈塑性變形 塑性變形塑性變形單晶體的變形過程單晶體的變形過程晶體的一部分相對另一部分沿一定的晶面發(fā)生相對滑動。晶體的一部分相對另一部分沿一定的晶面發(fā)生相對滑動。要實現(xiàn)上述剛性滑移，從理論上計算所需的外力比實際上測得的要大要實現(xiàn)上述剛性滑移，從理論上計算所需的外力比實際上測得的要大幾千倍。幾千倍。所以實際金屬的滑移是靠所以實際金屬的滑移是靠位錯（或

4、空位）的移動位錯（或空位）的移動來實現(xiàn)的。來實現(xiàn)的。位錯運動引起塑性變形的示意圖位錯運動引起塑性變形的示意圖（2）孿生）孿生o孿生變形孿生變形是在切應力作用下，晶體的一部分對應用于一定的晶是在切應力作用下，晶體的一部分對應用于一定的晶面（孿晶面）沿一定方向進行的相對移動。面（孿晶面）沿一定方向進行的相對移動。孿生引起塑性變形的示意圖孿生引起塑性變形的示意圖3.1.2 金屬塑性變形的實質(zhì)2 2、多晶體的塑性變形：、多晶體的塑性變形： 多晶體是由大量的大小、形狀、晶格排列位向各不相同的晶粒所組成，故它的多晶體是由大量的大小、形狀、晶格排列位向各不相同的晶粒所組成，故它的塑性變形很復雜，可分為塑性變

5、形很復雜，可分為晶內(nèi)變形和晶間變形晶內(nèi)變形和晶間變形。晶粒內(nèi)部的塑性變形稱為晶。晶粒內(nèi)部的塑性變形稱為晶內(nèi)變形；晶粒之間相互移動或轉(zhuǎn)動稱為晶間變形。內(nèi)變形；晶粒之間相互移動或轉(zhuǎn)動稱為晶間變形。o多晶體的晶內(nèi)變形方式和單晶體一樣，也是滑移和雙晶，但各個晶粒多晶體的晶內(nèi)變形方式和單晶體一樣，也是滑移和雙晶，但各個晶粒所處的塑性變形條件不同，即晶粒內(nèi)晶格排列的方向性決定了其變形所處的塑性變形條件不同，即晶粒內(nèi)晶格排列的方向性決定了其變形的難易，與外力成的難易，與外力成45度的滑移面最易變形。因為其產(chǎn)生的切應力最大。度的滑移面最易變形。因為其產(chǎn)生的切應力最大。3.1.3 金屬的冷變形強化與再結(jié)晶金屬的

6、冷變形強化與再結(jié)晶o冷變形后組織變化冷變形后組織變化o晶粒沿變形最大的方向伸長晶粒沿變形最大的方向伸長o晶粒與晶粒均發(fā)生扭曲，產(chǎn)生內(nèi)應力晶粒與晶粒均發(fā)生扭曲，產(chǎn)生內(nèi)應力o晶粒間產(chǎn)生破碎晶粒間產(chǎn)生破碎 冷變形后性能變化冷變形后性能變化 強度硬度升高、塑性韌性降低。強度硬度升高、塑性韌性降低。加工硬化加工硬化 有利：強化金屬材料有利：強化金屬材料 不利：進一步的塑性變形帶來困難不利：進一步的塑性變形帶來困難1 1、冷變形后組織性能的變化冷變形后組織性能的變化冷變形強化的原因是冷變形強化的原因是：在塑性變形過程中，在滑移在塑性變形過程中，在滑移面上產(chǎn)生了許多晶格方向混亂的微小碎晶，滑移面上產(chǎn)生了許多

7、晶格方向混亂的微小碎晶，滑移面附近的晶格也產(chǎn)生了畸變，增加了繼續(xù)滑移的面附近的晶格也產(chǎn)生了畸變，增加了繼續(xù)滑移的阻力，使繼續(xù)變形困難。阻力，使繼續(xù)變形困難。o對某些不能通過熱處理來強化的金屬，可用低溫對某些不能通過熱處理來強化的金屬，可用低溫變形來提高金屬強度指標變形來提高金屬強度指標，如用冷軋、冷拔和冷，如用冷軋、冷拔和冷擠來提高低碳鋼、純銅、防銹鋁等所制型材和鍛擠來提高低碳鋼、純銅、防銹鋁等所制型材和鍛壓件的強度和硬度。壓件的強度和硬度。o 但在塑性加工中，冷變形強化使塑性變形困難，但在塑性加工中，冷變形強化使塑性變形困難，故采用加熱的方法使金屬再結(jié)晶，而獲得好的塑故采用加熱的方法使金屬再

8、結(jié)晶，而獲得好的塑性。性。3.1.3金屬的冷變形強化與再結(jié)晶金屬的冷變形強化與再結(jié)晶 常溫下塑性變形對低碳鋼力性能的影響常溫下塑性變形對低碳鋼力性能的影響3.1.3金屬的冷變形強化與再結(jié)晶金屬的冷變形強化與再結(jié)晶2、金屬的回復與再結(jié)晶、金屬的回復與再結(jié)晶 加工硬化是一種不穩(wěn)定現(xiàn)象加工硬化是一種不穩(wěn)定現(xiàn)象溫度升高溫度升高回到穩(wěn)定狀態(tài)回到穩(wěn)定狀態(tài)隨著溫度升高，再結(jié)結(jié)晶過程可分為隨著溫度升高，再結(jié)結(jié)晶過程可分為回復、再結(jié)晶回復、再結(jié)晶和晶粒長大和晶粒長大三個階段。三個階段。T回回=（0.250.30)T熔熔 T再再=0.4T熔熔3.1.3金屬的冷變形強化與再結(jié)晶金屬的冷變形強化與再結(jié)晶o加熱加熱溫度

9、溫度給冷給冷變形變形金屬金屬組織組織與性與性能的能的影響影響3.1.4 金屬的冷、熱金屬的冷、熱塑性變形對組織和性能的影響o冷變形冷變形金屬在金屬在再結(jié)晶溫度以下再結(jié)晶溫度以下進行的塑性變形。進行的塑性變形。如冷沖壓、冷彎、冷擠、冷鐓、冷軋和冷拔，能獲得如冷沖壓、冷彎、冷擠、冷鐓、冷軋和冷拔，能獲得較高的硬度及表面質(zhì)量。較高的硬度及表面質(zhì)量。o熱變形熱變形金屬在金屬在再結(jié)晶溫度以上再結(jié)晶溫度以上進行的塑性變形。進行的塑性變形。如鍛造、熱擠和軋制等，能消除冷變形強化的痕跡，如鍛造、熱擠和軋制等，能消除冷變形強化的痕跡，保持較低的塑性變形抗力和良好的塑性。保持較低的塑性變形抗力和良好的塑性。 o1

10、、冷變形、冷變形后的組織與性能后的組織與性能n組織組織：晶格畸變、位錯增加、形成纖維組織。：晶格畸變、位錯增加、形成纖維組織。n性能：性能：強度、硬度增加，塑性、韌性降低強度、硬度增加，塑性、韌性降低3.1.4 金屬的冷熱金屬的冷熱塑性變形對組織和性能的影響2 2、熱變形后的組織與性能、熱變形后的組織與性能 組織組織: :晶粒細化、缺陷消失、組織致密，晶粒細化、缺陷消失、組織致密， 產(chǎn)生鍛造流線產(chǎn)生鍛造流線 性能：性能：強度提高、韌性提高；縱向性能優(yōu)強度提高、韌性提高；縱向性能優(yōu) 于橫向于橫向鍛壓（鍛壓（熱變形熱變形）的應用）的應用 受力復雜件、承受沖擊件、負荷較大件，各種工受力復雜件、承受沖

11、擊件、負荷較大件，各種工 具、模具具、模具3.1.4 塑性變形對組織和性能的影響塑性變形對組織和性能的影響利用鍛造流線實例利用鍛造流線實例 螺釘?shù)腻懺炝骶€螺釘?shù)腻懺炝骶€ 不同加工方法制造不同加工方法制造 組織比較圖組織比較圖 齒輪的鍛造流線組織齒輪的鍛造流線組織 o3、鍛造比：、鍛造比：鍛造前后金屬坯料的橫截面鍛造前后金屬坯料的橫截面積之比積之比或長度（高度）之比或長度（高度）之比。分為拔長。分為拔長比和鐓粗比。一般用拔長比來表示。比和鐓粗比。一般用拔長比來表示。o拔長比拔長比 Y拔拔=F0/Fo Y拔拔=L0/Lo鐓粗比鐓粗比 Y鐓鐓=F/ F0o Y鐓鐓=H0/ H鍛造比的選擇鍛造比的選擇

12、o1、坯料：、坯料：軋材或鍛坯軋材或鍛坯；選擇較小鍛造比；選擇較小鍛造比n 鍛造比大于等于鍛造比大于等于1.5o2、坯料：、坯料：鋼錠鋼錠；n碳鋼：拔長比大于等于碳鋼：拔長比大于等于3 鐓粗比大于等于鐓粗比大于等于2.5n合金鋼：合金鋼：Y=34n高合金鋼：高合金鋼：Y=46n高速鋼：高速鋼：Y=5123.1.5 金屬的可鍛性金屬的可鍛性一、金屬的可鍛性（鍛造性能）一、金屬的可鍛性（鍛造性能）是金屬材料在壓力加工時成形的難易程度。是金屬材料在壓力加工時成形的難易程度。1 . 1 . 可鍛性的衡量指標可鍛性的衡量指標1 1）塑性：）塑性：2 2）變形抗力：）變形抗力：材料的材料的塑性越好塑性越好

13、，其可鍛性越好。，其可鍛性越好。是指壓力加工過程中變形金屬作用于施壓是指壓力加工過程中變形金屬作用于施壓工具表面單位面積上的壓力，材料的工具表面單位面積上的壓力，材料的變形變形抗力越小抗力越小，其可鍛性越好。，其可鍛性越好。2 . 2 . 影響可鍛性的因素影響可鍛性的因素1 1）金屬的本質(zhì)）金屬的本質(zhì)化學成分：化學成分：MeMe越低，材料的可鍛性越好。越低，材料的可鍛性越好。組織狀態(tài)：純金屬和固溶體具有良好的可鍛性。組織狀態(tài)：純金屬和固溶體具有良好的可鍛性。粗晶粒、粗晶粒、柱狀晶、柱狀晶、網(wǎng)狀組織網(wǎng)狀組織等可鍛性等可鍛性2 2）變形條件）變形條件變形溫度：變形溫度：應力狀態(tài)：應力狀態(tài)：變形速度

14、：變形速度：v塑塑性、性、變變形形抗抗力力塑性塑性變形抗力變形抗力cvT T溫溫越高，材料的可鍛性越好。越高，材料的可鍛性越好。V V變變越小，材料的可鍛性越好。越小，材料的可鍛性越好。三向壓應力三向壓應力塑性最好、變形抗力最大。塑性最好、變形抗力最大。三向拉應力三向拉應力塑性最差。塑性最差。本節(jié)復習與思考題本節(jié)復習與思考題o金屬塑性變形后組織性能有哪些變化？金屬塑性變形后組織性能有哪些變化？o什么是加工硬化現(xiàn)象？有何利弊？什么是加工硬化現(xiàn)象？有何利弊？o纖維組織是怎樣形成的？怎樣利用纖維組織？纖維組織是怎樣形成的？怎樣利用纖維組織？o什么是鍛造比？鍛造比對鍛件質(zhì)量有何影響，什么是鍛造比？鍛造

15、比對鍛件質(zhì)量有何影響，怎樣選擇？怎樣選擇？o試述金屬的鍛造性能及其影響因素。試述金屬的鍛造性能及其影響因素。鍛造后組織性能的變化鍛造后組織性能的變化o鑄件內(nèi)有各種缺陷：鑄件內(nèi)有各種缺陷： 通過鍛造：鍛合孔隙，微裂紋，破碎夾雜通過鍛造：鍛合孔隙，微裂紋，破碎夾雜（渣），細化、均化組織。出現(xiàn)纖維組織（渣），細化、均化組織。出現(xiàn)纖維組織 性能變化：強度、硬度、塑性提高，特性能變化：強度、硬度、塑性提高，特別是沖擊韌性提高。別是沖擊韌性提高。3.2 自自 由由 鍛鍛o3.2.1 概述概述o3.2.2自由鍛的基本工序自由鍛的基本工序o3.2.3自由鍛工藝規(guī)程的制定自由鍛工藝規(guī)程的制定o3.2.4自由鍛件

16、的結(jié)構(gòu)工藝性自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性3.2.1 概述概述o自由鍛自由鍛指將金屬坯料放在鍛造設備的上下抵鐵之間，施加沖擊力指將金屬坯料放在鍛造設備的上下抵鐵之間，施加沖擊力或壓力，使之產(chǎn)生自由變形而獲得所需形狀的成形方法?；驂毫Γ怪a(chǎn)生自由變形而獲得所需形狀的成形方法。自由鍛自由鍛主要用于主要用于單件、小批生產(chǎn)，也是生產(chǎn)大型鍛件的唯一方法單件、小批生產(chǎn)，也是生產(chǎn)大型鍛件的唯一方法o自由可分為手工自由鍛和機器自由鍛。自由可分為手工自由鍛和機器自由鍛。o1、自由鍛的特點、自由鍛的特點o優(yōu)點：優(yōu)點：n1）自由鍛使用工具簡單，不需要造價昂貴的模具；）自由鍛使用工具簡單，不需要造價昂貴的模具；n2）可鍛造各

17、種重量的鍛件，對大型鍛件，它是唯一方法）可鍛造各種重量的鍛件，對大型鍛件，它是唯一方法n3）由于自由鍛的每次鍛擊坯料只產(chǎn)生局部變形，變形金屬的流）由于自由鍛的每次鍛擊坯料只產(chǎn)生局部變形，變形金屬的流動阻力也小，故同重量的鍛件，自由鍛比模鍛所需的設備噸位小。動阻力也小，故同重量的鍛件，自由鍛比模鍛所需的設備噸位小。o缺點：缺點：n1）鍛件的形狀和尺寸靠鍛工的操作技術來保證，故尺寸精度低，）鍛件的形狀和尺寸靠鍛工的操作技術來保證，故尺寸精度低，加工余量大，金屬材料消耗多；加工余量大，金屬材料消耗多；n2）鍛件形狀比較簡單，生產(chǎn)率低，勞動強度大。故自由鍛只適）鍛件形狀比較簡單，生產(chǎn)率低，勞動強度大。

18、故自由鍛只適用于單件或小批量生產(chǎn)。用于單件或小批量生產(chǎn)。 3.2.1 3.2.1 概述概述2、自由鍛設備、自由鍛設備鍛錘鍛錘壓力機壓力機空氣錘空氣錘蒸汽蒸汽空氣錘空氣錘水壓機水壓機油壓機油壓機65750Kg630Kg5T落下部分總重量落下部分總重量 = = 活塞活塞+ +錘頭錘頭+ +錘桿錘桿滑塊運動到下始點時所產(chǎn)生的最大壓力滑塊運動到下始點時所產(chǎn)生的最大壓力鍛錘噸位鍛錘噸位 = =壓力機噸位壓力機噸位 = =水壓機水壓機適用于大型鍛件適用于大型鍛件蒸汽錘蒸汽錘適用于中、小型鍛件適用于中、小型鍛件3.2.2 自由鍛工序自由鍛工序o基本工序基本工序n自由鍛基本工序是使金屬坯料產(chǎn)生一定程度的塑性變

19、形，自由鍛基本工序是使金屬坯料產(chǎn)生一定程度的塑性變形，以達到所需形狀和尺寸的工藝過程。包括鐓粗、拔長、以達到所需形狀和尺寸的工藝過程。包括鐓粗、拔長、彎曲、沖孔、擴孔、切割、扭轉(zhuǎn)和錯移等。彎曲、沖孔、擴孔、切割、扭轉(zhuǎn)和錯移等。o輔助工序輔助工序n輔助工序是為基本工序操作方便而進行的預先變形工序。輔助工序是為基本工序操作方便而進行的預先變形工序。如鋼錠倒棱、預壓鉗把、壓肩（分段壓痕）等。如鋼錠倒棱、預壓鉗把、壓肩（分段壓痕）等。o修整工序修整工序n修整工序是為了減少表面缺陷而進行的工序。如整形、修整工序是為了減少表面缺陷而進行的工序。如整形、滾圓、校正等。滾圓、校正等。自由鍛基本工序舉例之一自由

20、鍛基本工序舉例之一鐓粗鐓粗鐓粗鐓粗帶尾梢鐓粗帶尾梢鐓粗局部鐓粗局部鐓粗展平鐓粗展平鐓粗自由鍛基本工序舉例之二自由鍛基本工序舉例之二拔長拔長拔長拔長芯軸拔長芯軸拔長自由鍛基本工序舉例之三自由鍛基本工序舉例之三芯芯軸軸擴擴孔孔沖孔與擴孔沖孔與擴孔實心沖子沖孔實心沖子沖孔空心沖子沖孔空心沖子沖孔沖子沖孔沖子沖孔o繪制鍛件圖繪制鍛件圖o坯料重量及尺寸計算坯料重量及尺寸計算o選擇鍛造工序選擇鍛造工序o計算變形力、選擇合適的鍛造設備計算變形力、選擇合適的鍛造設備o確定鍛造溫度范圍、加熱及冷卻規(guī)范確定鍛造溫度范圍、加熱及冷卻規(guī)范o確定鍛件熱處理制度確定鍛件熱處理制度3.2.33.2.3自由鍛工藝規(guī)程的制訂自

21、由鍛工藝規(guī)程的制訂自由鍛工藝規(guī)程的制定之一自由鍛工藝規(guī)程的制定之一n以零件圖為基礎再結(jié)合鍛造工藝確定以零件圖為基礎再結(jié)合鍛造工藝確定o敷料敷料 為了簡化鍛件形狀，便于進行鍛造而為了簡化鍛件形狀，便于進行鍛造而增加的一部分金屬。增加的一部分金屬。o鍛件余量鍛件余量 鍛件上凡需要切削加工的表面都鍛件上凡需要切削加工的表面都應留有加工余量。應留有加工余量。o鍛件公差鍛件公差 零件的基本尺寸加上加工余量稱零件的基本尺寸加上加工余量稱為鍛件基本尺寸，鍛造公差是鍛件基本尺寸為鍛件基本尺寸，鍛造公差是鍛件基本尺寸的允許變動量。的允許變動量。自由鍛工藝規(guī)程的制定之二自由鍛工藝規(guī)程的制定之二計算坯料的重量和尺寸

22、計算坯料的重量和尺寸o坯料重量可按下式計算：坯料重量可按下式計算：o G料料=G鍛件鍛件+G燒損燒損+G料頭料頭n式中式中G料料坯料重量坯料重量n G鍛件鍛件鍛件重量鍛件重量n G燒損燒損燒損重量，第一次加熱取被加燒損重量，第一次加熱取被加熱金屬的熱金屬的23%，以后各以后各次加熱取次加熱取1.52%。n G料頭料頭在鍛造過程中沖掉或被切掉的在鍛造過程中沖掉或被切掉的那部分金屬的重量。那部分金屬的重量。自由鍛工藝規(guī)程的制定之二自由鍛工藝規(guī)程的制定之二計算坯料的重量和尺寸計算坯料的重量和尺寸坯料的尺寸坯料的尺寸(橫截面積）橫截面積）o根據(jù)坯料重量可選計算出坯料體積。根據(jù)坯料重量可選計算出坯料體積

23、。 V=G/ （dm3)確定橫截面積時主要考慮：鍛件的鍛造比和采確定橫截面積時主要考慮：鍛件的鍛造比和采取的變形方式取的變形方式（鍛造比是變形前后的橫截面積之比。）（鍛造比是變形前后的橫截面積之比。）對于錠坯鍛造比應大于對于錠坯鍛造比應大于2.53對于軋坯：對于軋坯：鐓粗時考慮高鐓粗時考慮高/徑比。徑比。H0/D0=1.252.5拔長時若有鍛造比要求，則考慮鍛造比。拔長時若有鍛造比要求，則考慮鍛造比。o根據(jù)鍛件形狀和鍛造工序的特點確定鍛造根據(jù)鍛件形狀和鍛造工序的特點確定鍛造工序。工序。自由鍛工藝規(guī)程的制定之三自由鍛工藝規(guī)程的制定之三選擇鍛造工序選擇鍛造工序盤類零件盤類零件鍛造工序：鐓粗（或拔長

24、及鐓粗）沖孔鍛造工序：鐓粗（或拔長及鐓粗）沖孔o根據(jù)鍛件形狀和鍛造工序的特點確定鍛造根據(jù)鍛件形狀和鍛造工序的特點確定鍛造工序。工序。自由鍛工藝規(guī)程的制定之三自由鍛工藝規(guī)程的制定之三選擇鍛造工序選擇鍛造工序軸類零件軸類零件鍛造工序：拔長（或鐓粗及拔長），切肩鍛造工序：拔長（或鐓粗及拔長），切肩 和鍛臺階和鍛臺階o根據(jù)鍛件形狀和鍛造工序的特點確定鍛造根據(jù)鍛件形狀和鍛造工序的特點確定鍛造工序。工序。自由鍛工藝規(guī)程的制定之三自由鍛工藝規(guī)程的制定之三選擇鍛造工序選擇鍛造工序筒類零件筒類零件鍛造工序：鐓粗（或拔長及鐓粗），沖孔，鍛造工序：鐓粗（或拔長及鐓粗），沖孔， 在芯軸上拔長。在芯軸上拔長。o根據(jù)鍛件

25、形狀和鍛造工序的特點確定鍛造根據(jù)鍛件形狀和鍛造工序的特點確定鍛造工序。工序。自由鍛工藝規(guī)程的制定之三自由鍛工藝規(guī)程的制定之三選擇鍛造工序選擇鍛造工序環(huán)類零件環(huán)類零件鍛造工序：鐓粗（或拔長及鐓粗），沖孔，鍛造工序：鐓粗（或拔長及鐓粗），沖孔， 在芯軸上擴孔。在芯軸上擴孔。 o根據(jù)鍛件形狀和鍛造工序的特點確定鍛造根據(jù)鍛件形狀和鍛造工序的特點確定鍛造工序。工序。自由鍛工藝規(guī)程的制定之三自由鍛工藝規(guī)程的制定之三選擇鍛造工序選擇鍛造工序曲軸類零件曲軸類零件鍛造工序：拔長（或鐓粗及拔長），鍛造工序：拔長（或鐓粗及拔長）， 錯移，鍛臺階，扭轉(zhuǎn)錯移，鍛臺階，扭轉(zhuǎn)o根據(jù)鍛件形狀和鍛造工序的特點確定鍛造根據(jù)鍛件形

26、狀和鍛造工序的特點確定鍛造工序。工序。自由鍛工藝規(guī)程的制定之三自由鍛工藝規(guī)程的制定之三選擇鍛造工序選擇鍛造工序彎曲類零件彎曲類零件鍛造工序：拔長，彎曲鍛造工序：拔長，彎曲坯料的加熱坯料的加熱o加熱的目的？加熱的目的？ 始鍛溫度？始鍛溫度？ 終鍛溫度？終鍛溫度？ 加熱過程中常見的缺陷有哪些？加熱過程中常見的缺陷有哪些？氧化、脫碳、過熱、氧化、脫碳、過熱、過燒、裂紋過燒、裂紋鍛件的冷卻鍛件的冷卻o常見的冷卻方式有哪些？常見的冷卻方式有哪些？空冷空冷坑冷坑冷爐冷爐冷半軸自由鍛工藝卡半軸自由鍛工藝卡重量：重量：25kg 坯料尺寸：坯料尺寸：130240 材料：材料：18CrMnTi半軸自由鍛工藝卡半軸

27、自由鍛工藝卡重量：重量：25kg 坯料尺寸坯料尺寸130240 材料：材料：18CrMnTi半軸自由鍛工藝卡半軸自由鍛工藝卡重量：重量：25kg 坯料尺寸坯料尺寸130240 材料：材料：18CrMnTi半軸自由鍛工藝卡半軸自由鍛工藝卡重量：重量：25kg 坯料尺寸坯料尺寸130240 材料：材料：18CrMnTi半軸自由鍛工藝卡半軸自由鍛工藝卡重量：重量：25kg 坯料尺寸坯料尺寸130240 材料：材料：18CrMnTi半軸自由鍛工藝卡半軸自由鍛工藝卡重量：重量：25kg 坯料尺寸坯料尺寸130240 材料：材料：18CrMnTi3.2.4 自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性o圓錐體

28、的鍛造須用專門工具，鍛造比較困圓錐體的鍛造須用專門工具，鍛造比較困難，應盡量避免。難，應盡量避免。不合理不合理合理合理自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性o圓柱體與圓柱體交接處的鍛造很困難，應圓柱體與圓柱體交接處的鍛造很困難，應改成平面與圓柱體交接。改成平面與圓柱體交接。不合理不合理合理合理自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性o加強筋與表面凸臺等結(jié)構(gòu)難以用自由鍛方加強筋與表面凸臺等結(jié)構(gòu)難以用自由鍛方法獲得，應避免這種設計，對于橢圓形或法獲得，應避免這種設計，對于橢圓形或工字形截面、弧線及曲線形表面，也應避工字形截面、弧線及曲線形表面，也應避免。免。不合理不合理合理合理自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝

29、性自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性o橫截面有急劇變化或形狀比較復雜的零件，橫截面有急劇變化或形狀比較復雜的零件，應分成幾個簡單部分，再用焊接或機械聯(lián)應分成幾個簡單部分，再用焊接或機械聯(lián)接法組合成整體。接法組合成整體。不合理不合理合理合理高合金鋼的鍛造特點高合金鋼的鍛造特點o備料備料 n高合金鋼坯料不允許有表面裂紋等缺陷，鍛前高合金鋼坯料不允許有表面裂紋等缺陷，鍛前需進行退火處理。需進行退火處理。o加熱特點與鍛造溫度范圍加熱特點與鍛造溫度范圍 n應低溫裝爐，緩慢升溫。應低溫裝爐，緩慢升溫。n鍛造溫度范圍窄，只有鍛造溫度范圍窄，只有100200Co鍛造特點鍛造特點n控制變形量控制變形量n增大鍛造比增大鍛造比n

30、變形要均勻變形要均勻n避免出現(xiàn)拉應力避免出現(xiàn)拉應力鍛后冷卻鍛后冷卻爐冷或坑冷爐冷或坑冷常見的鍛造缺陷常見的鍛造缺陷o裂紋裂紋n鍛造過程中由于加熱、冷卻、變形、熱處理等鍛造過程中由于加熱、冷卻、變形、熱處理等工藝不當所致。工藝不當所致。o晶粒局部粗大晶粒局部粗大n由于加熱溫度過高、變形不均勻、鍛造比太小由于加熱溫度過高、變形不均勻、鍛造比太小等。等。o彎曲和變形彎曲和變形 o白點（氫脆）白點（氫脆）n對白點敏感的鋼，加熱或冷卻不當，造成的裂對白點敏感的鋼，加熱或冷卻不當，造成的裂紋。紋。本節(jié)小結(jié)本節(jié)小結(jié)o自由鍛工序有哪幾類？自由鍛基本工序有自由鍛工序有哪幾類？自由鍛基本工序有哪些？哪些？基本工序

31、基本工序輔助工序輔助工序修整工序修整工序鐓粗、拔長、沖孔與擴孔、鐓粗、拔長、沖孔與擴孔、彎曲、扭轉(zhuǎn)、錯移、切斷（割）彎曲、扭轉(zhuǎn)、錯移、切斷（割）鋼錠倒棱、預壓鉗把、分段壓痕鋼錠倒棱、預壓鉗把、分段壓痕修整平面、彭形滾圓、彎曲修整平面、彭形滾圓、彎曲本節(jié)復習與思考題本節(jié)復習與思考題1、制定自由鍛工藝規(guī)程應考慮哪些內(nèi)容？、制定自由鍛工藝規(guī)程應考慮哪些內(nèi)容？2、繪制鍛件圖應考慮哪些內(nèi)容？、繪制鍛件圖應考慮哪些內(nèi)容？3、自由鍛件可分為哪幾種類型？、自由鍛件可分為哪幾種類型？4、下列自由鍛件結(jié)構(gòu)是否合理？如不合理，請修改。、下列自由鍛件結(jié)構(gòu)是否合理？如不合理，請修改。本節(jié)復習與思考題本節(jié)復習與思考題5、

32、試說明下圖所示階梯軸如何進行自由鍛、試說明下圖所示階梯軸如何進行自由鍛3.3 模模 鍛鍛 3.3.1 錘上模鍛錘上模鍛3.3.2 其他模鍛其他模鍛介紹介紹概述概述o模型鍛造模型鍛造 將金屬坯料放在具有一定形將金屬坯料放在具有一定形狀的模鍛模膛內(nèi)受壓、變形，獲得鍛件的狀的模鍛模膛內(nèi)受壓、變形，獲得鍛件的方法。方法。o按使用設備不同，模鍛可分為：錘上模鍛、按使用設備不同，模鍛可分為：錘上模鍛、胎模鍛、曲柄壓力機上模鍛、摩擦壓力機胎模鍛、曲柄壓力機上模鍛、摩擦壓力機上模鍛、平鍛機上模鍛等。上模鍛、平鍛機上模鍛等。 模鍛的優(yōu)點模鍛的優(yōu)點 1、生產(chǎn)率高。、生產(chǎn)率高。2、模鍛件尺寸精確，加工、模鍛件尺寸精

33、確，加工余量小，精密模鍛能取余量小，精密模鍛能取代切削加工代切削加工3、可鍛出形狀復雜零件、可鍛出形狀復雜零件4、節(jié)省金屬材料，減少、節(jié)省金屬材料，減少切削加工。在批量足夠切削加工。在批量足夠的條件下可降低成本的條件下可降低成本3.3.1 錘上模鍛錘上模鍛1、模鍛設備、模鍛設備n蒸氣蒸氣-空氣模鍛錘空氣模鍛錘1踏板踏板2機架機架3砧座砧座4操縱系統(tǒng)操縱系統(tǒng) 模鍛錘模鍛錘噸位（噸位（KN）57.5101520205070100130鍛件重量鍛件重量 (kg)1003.3.1 錘上模鍛錘上模鍛2、鍛模結(jié)構(gòu)、鍛模結(jié)構(gòu)錘頭錘頭上模上模毛邊槽毛邊槽下模下模模墊模墊砧座砧座分模面分模面模膛模膛楔鐵楔鐵3.

34、3.1 錘上模鍛錘上模鍛3、模膛類型、模膛類型n模鍛模膛模鍛模膛o終鍛模膛終鍛模膛o預鍛模膛預鍛模膛n制坯模膛制坯模膛o拔長模膛拔長模膛o滾擠模膛滾擠模膛o彎曲模膛彎曲模膛o切斷模膛切斷模膛終鍛模膛終鍛模膛預鍛模膛預鍛模膛拔長模膛拔長模膛滾擠模膛滾擠模膛彎曲模膛彎曲模膛o制訂鍛件圖制訂鍛件圖o坯料重量及尺寸計算坯料重量及尺寸計算o確定模鍛工步（模膛）確定模鍛工步（模膛）o計算變形力、選擇合適的鍛造設備計算變形力、選擇合適的鍛造設備o確定鍛造溫度范圍、加熱及冷卻規(guī)范確定鍛造溫度范圍、加熱及冷卻規(guī)范o確定鍛件熱處理制度確定鍛件熱處理制度4、模鍛件工藝規(guī)程的制定制定模鍛鍛件圖制定模鍛鍛件圖確定分模面

35、原則確定分模面原則o要保證鍛件能從模膛中取出。分模面應選要保證鍛件能從模膛中取出。分模面應選在鍛件最大尺寸的位置。在鍛件最大尺寸的位置。o必須使分模面處上下模膛的外形一致。以必須使分模面處上下模膛的外形一致。以便于發(fā)現(xiàn)錯模事故。便于發(fā)現(xiàn)錯模事故。o最好把分模選在能使模膛的深度最淺的的最好把分模選在能使模膛的深度最淺的的位置處。位置處。o選定的分模面應使零件上所加的敷料最少。選定的分模面應使零件上所加的敷料最少。o最好使分模面為一個平面。最好使分模面為一個平面。制定模鍛鍛件圖制定模鍛鍛件圖余量、公差和敷料余量、公差和敷料余量一般在余量一般在14mm，為自由鍛的，為自由鍛的1/21/3左右。左右。

36、公差一般在公差一般在0.33mm。直徑小于直徑小于25的孔不鍛出。的孔不鍛出。直徑大于直徑大于25的孔鍛出時應留沖孔連皮。的孔鍛出時應留沖孔連皮。連皮厚度與孔徑有關，當孔徑為連皮厚度與孔徑有關，當孔徑為3080mm時，連時，連皮厚度為皮厚度為48mm。制定模鍛鍛件圖制定模鍛鍛件圖模鍛斜度和圓角半徑模鍛斜度和圓角半徑模鍛斜度與模鍛斜度與h/b有關，有關， h/b越越大，斜度越大。一般為大，斜度越大。一般為515。內(nèi)模鍛斜度內(nèi)模鍛斜度比比外模鍛斜度外模鍛斜度大大25。外圓角半徑外圓角半徑(r)一般取一般取1.512mm.內(nèi)圓角半徑內(nèi)圓角半徑(R)一般取外圓角半徑的一般取外圓角半徑的23倍倍確定模鍛

37、工步確定模鍛工步模鍛分類模鍛分類1、長軸類、長軸類2、盤類、盤類長軸類模鍛件工步長軸類模鍛件工步 常用工步：常用工步：o拔長拔長o滾擠滾擠o彎曲彎曲o預鍛預鍛o終鍛終鍛盤類模鍛件工步盤類模鍛件工步常用工步：常用工步： 鐓粗鐓粗 終鍛終鍛修整工序修整工序o切邊和沖孔切邊和沖孔 校正校正 熱處理熱處理 清理清理 精壓精壓5、模鍛件結(jié)構(gòu)工藝性、模鍛件結(jié)構(gòu)工藝性o鍛件必須具有一個合理的分模面鍛件必須具有一個合理的分模面。以保證。以保證模鍛件易于從模膛中取出，敷料最少，鍛模鍛件易于從模膛中取出，敷料最少，鍛模容易制造。模容易制造。o只在零件上有與其他機件配合的表面留加只在零件上有與其他機件配合的表面留加

38、工余量工余量。o設計零件的外形要力求簡單設計零件的外形要力求簡單。避免薄壁、。避免薄壁、高筋、凸起結(jié)構(gòu)。高筋、凸起結(jié)構(gòu)。對于復雜零件宜采用對于復雜零件宜采用鍛焊工藝鍛焊工藝3.3.2 其他模鍛介紹其他模鍛介紹o一、胎模鍛一、胎模鍛o胎模鍛是在自由鍛設備上使用胎模生產(chǎn)模胎模鍛是在自由鍛設備上使用胎模生產(chǎn)模鍛件的工藝方法。鍛件的工藝方法。o其工藝特點介于自由鍛和模鍛之間。其工藝特點介于自由鍛和模鍛之間。o胎模主要有扣模、套筒模及合模等。胎模主要有扣模、套筒模及合模等。胎模介紹胎模介紹1、扣模、扣模2、套筒模、套筒模3、合模、合模二、摩擦壓力機上模鍛二、摩擦壓力機上模鍛在壓力機上的滑在壓力機上的滑塊

39、和底座上分別固定塊和底座上分別固定上下模，上下模經(jīng)下上下模，上下模經(jīng)下壓合攏，而獲得鍛件壓合攏，而獲得鍛件的方法。的方法。 壓力機上模鍛工作時沖擊壓力機上模鍛工作時沖擊小、噪聲小、操作安全，小、噪聲小、操作安全，但生產(chǎn)率低。一般適用于但生產(chǎn)率低。一般適用于中小批量生產(chǎn)中小批量生產(chǎn)。摩擦壓力機摩擦壓力機底底 座座滑滑 塊塊帶傳動帶傳動摩擦盤摩擦盤飛飛 輪輪絲絲 杠杠3.3.2 3.3.2 其他模鍛介紹其他模鍛介紹3.3.2 其他模鍛介紹其他模鍛介紹三、曲柄壓力機上模鍛三、曲柄壓力機上模鍛o優(yōu)點：優(yōu)點：n1）鍛造力是壓力，坯料的變形速度較低，可鍛造較低塑性）鍛造力是壓力，坯料的變形速度較低，可鍛造

40、較低塑性金；金；n2）鍛造時滑塊的行程不變，每個變形工步在一次行程中即）鍛造時滑塊的行程不變，每個變形工步在一次行程中即可完成，便于實現(xiàn)機械化和自動化，具有很高生產(chǎn)率；可完成，便于實現(xiàn)機械化和自動化，具有很高生產(chǎn)率；n3）滑塊運動精度高，并有鍛件頂出裝置，使模鍛斜度、加）滑塊運動精度高，并有鍛件頂出裝置，使模鍛斜度、加工余量、鍛造公差減小，鍛件精度比錘上模鍛高。工余量、鍛造公差減小，鍛件精度比錘上模鍛高。n4）振動和噪聲較小，勞動條件改善。）振動和噪聲較小，勞動條件改善。o缺點：缺點：n1）設備費用高，模具結(jié)構(gòu)復雜；）設備費用高，模具結(jié)構(gòu)復雜；n2）滑塊行程和壓力不能在鍛造過程中調(diào)整，因此不能

41、進行）滑塊行程和壓力不能在鍛造過程中調(diào)整，因此不能進行拔長、滾壓等制坯。拔長、滾壓等制坯。 1、電動機、電動機2、小帶輪、小帶輪3、大帶輪、大帶輪4、傳動軸、傳動軸5、小齒輪、小齒輪6、大齒輪、大齒輪7、離合器、離合器8、曲柄、曲柄 9、連桿、連桿10、滑塊、滑塊 11、楔形工作臺、楔形工作臺12、下頂桿、下頂桿13、楔鐵、楔鐵14、頂料連桿、頂料連桿15、制動器、制動器16、凸輪、凸輪四、平鍛機上模鍛四、平鍛機上模鍛o 平鍛機平鍛機相當于臥式的曲柄壓力機，它沿水平方向?qū)ε髁鲜┘渝懴喈斢谂P式的曲柄壓力機，它沿水平方向?qū)ε髁鲜┘渝懺靿毫?。造壓力。o其特點是：其特點是：o1 1）坯料都是棒料或管材，并且只進行局部（一端）加熱和局部變）坯料都是棒料或管材，并且只進行局部（一端）加熱和局部變形加工，因此可鍛造立式鍛壓設備上不能鍛造的某些長桿類鍛件。形加工，因此可鍛造立式鍛壓設備上不能鍛造的某些長桿類鍛件。o2 2）鍛模有兩個分模面，鍛件出模方便，可以鍛出在其它