金屬工藝 第三章壓力加工

1、上次課內(nèi)容的回顧砂型鑄造工藝對砂型鑄造工藝對鑄件結(jié)構(gòu)的要求鑄件結(jié)構(gòu)的要求鑄件的外形設計鑄件的內(nèi)腔設計原則：外形設計應便于起模,簡化造型工藝1.鑄件的外形應力求簡化，造型時便于起模2.鑄件的外形應盡可能使鑄件的分型面數(shù)目最少。 3.在鑄件上設計結(jié)構(gòu)斜度 合金鑄造性能合金鑄造性能對鑄件結(jié)構(gòu)工對鑄件結(jié)構(gòu)工藝性的要求藝性的要求壁厚的設計壁厚的設計 鑄件壁與壁鑄件壁與壁連接的設計連接的設計 鑄件的結(jié)構(gòu)圓角；鑄件的結(jié)構(gòu)圓角；避免鑄件壁的銳角連接；避免鑄件壁的銳角連接；厚壁與薄壁厚壁與薄壁 間的連接要間的連接要逐步過渡；逐步過渡；合理設計鑄件壁厚合理設計鑄件壁厚1.對于較長易撓曲的梁形鑄件，對于較長易撓曲的

2、梁形鑄件，應將其截面設計成對稱截面應將其截面設計成對稱截面。 2.鑄件上易產(chǎn)生變形或裂紋的部鑄件上易產(chǎn)生變形或裂紋的部位，設計加強筋結(jié)構(gòu)，防止變形。位，設計加強筋結(jié)構(gòu)，防止變形。 其它其它第三章 壓力加工主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：3.1金屬的塑性變形金屬的塑性變形3.2自由鍛自由鍛3.3模鍛模鍛3.4板料沖壓板料沖壓3.5近凈成形壓力加工近凈成形壓力加工3.6快速模具制造技術(shù)快速模具制造技術(shù)本章重點本章重點：1.了解金屬塑性成型的理論了解金屬塑性成型的理論基礎基礎2.掌握金屬的塑性成型方法掌握金屬的塑性成型方法及工藝及工藝3.掌握薄板沖壓成形工藝，掌握薄板沖壓成形工藝，包括各種成形模具結(jié)構(gòu)、基包括各

3、種成形模具結(jié)構(gòu)、基本工序和典型零件的工藝制本工序和典型零件的工藝制定。定。概述金屬塑性成型：金屬塑性成型：利用金屬在外力作用下所產(chǎn)生的利用金屬在外力作用下所產(chǎn)生的塑塑性變形性變形，來獲得具有一定形狀、尺寸和力學性能的，來獲得具有一定形狀、尺寸和力學性能的原原材料、毛坯或零件材料、毛坯或零件的生產(chǎn)方法，也稱為的生產(chǎn)方法，也稱為壓力加工壓力加工。常見的塑性成形方法常見的塑性成形方法：鍛造、沖壓、擠壓、軋制、拉拔等。鍛造、沖壓、擠壓、軋制、拉拔等。軋板軋板軋棒軋棒擠壓擠壓擠壓產(chǎn)品擠壓產(chǎn)品拉拔拉拔拉拔產(chǎn)品拉拔產(chǎn)品鍛造鍛造特點：特點：改善金屬組織，提高力學性能改善金屬組織，提高力學性能材料的利用率高材料

4、的利用率高較高的生產(chǎn)率較高的生產(chǎn)率毛坯或零件的精度高毛坯或零件的精度高壓力加工所用的金屬材料應具有良好的塑性壓力加工所用的金屬材料應具有良好的塑性不適合成形復雜的零件不適合成形復雜的零件金屬塑性變形的規(guī)律金屬塑性變形的規(guī)律（1）塑性變形前后體積不變的假設）塑性變形前后體積不變的假設變形前物體的體積等于變形變形后的體積變形前物體的體積等于變形變形后的體積（2）最小阻力定律）最小阻力定律如果金屬顆粒在幾個方向上都可移 動，那么金屬顆粒就沿著阻力最小的方向移動，這就叫做最小阻力定律。圓形、方形、矩形截面上各質(zhì)點在鐓粗時的流動方向。3.13.1金屬的塑性變形金屬的塑性變形金屬的塑性變形是進行金屬壓力加

5、工的理論依據(jù)。金屬的塑性變形是進行金屬壓力加工的理論依據(jù)。3.1.13.1.1金屬塑性變形機理金屬塑性變形機理外力外力作用作用彈性變形彈性變形塑性變性塑性變性金屬塑性變形的實質(zhì)是： 晶體內(nèi)部產(chǎn)生滑移的結(jié)果a)未變形未變形d)塑性變形塑性變形單晶體滑移變形示意圖單晶體滑移變形示意圖b)彈性變形彈性變形c)彈塑性變形彈塑性變形一一.單晶體的塑性變形方式：單晶體的塑性變形方式：單晶體塑性變形的實質(zhì)是： 晶體內(nèi)部產(chǎn)生滑移的結(jié)果滑移：在切應力的作用下，晶體的一部分相對另一部分沿著一定的晶面產(chǎn)生相對滑動。位錯引起滑移變形示意圖位錯引起滑移變形示意圖d)塑性變形塑性變形c)彈塑性變形彈塑性變形b)彈性變形彈

6、性變形a)未變形未變形二.多晶體的塑性變形多晶體塑性變形的特征多晶體塑性變形的特征:扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)+滑移滑移多晶體塑性變形示意圖多晶體塑性變形示意圖1.晶界晶界對塑性變形的影響對塑性變形的影響變形主要在晶內(nèi)進行變形主要在晶內(nèi)進行,而在晶界受阻。而在晶界受阻。2.晶粒位向晶粒位向?qū)λ苄宰冃蔚挠绊憣λ苄宰冃蔚挠绊懚嗑w不同位向的晶粒按不同的先后順序變形多晶體不同位向的晶粒按不同的先后順序變形,多晶粒變多晶粒變形的大小也不相同。多晶體的塑性變形中，除晶粒內(nèi)部的形的大小也不相同。多晶體的塑性變形中，除晶粒內(nèi)部的滑移和轉(zhuǎn)動外，晶粒之間也產(chǎn)生滑移和轉(zhuǎn)動，即晶間變形?；坪娃D(zhuǎn)動外，晶粒之間也產(chǎn)生滑移和轉(zhuǎn)動，即晶間

7、變形。3.多晶體塑性變形的特點：1）變形的不均勻多晶體的各晶粒間有不同的位向并受晶界的牽制，先后不一，變形大小不同，這種變形的不均勻性導致晶粒內(nèi)和晶粒單產(chǎn)生內(nèi)應力。2）變形抗力比單晶體大由于各晶粒位向不同，晶界對變形的牽制，多晶體的塑性變形阻力較大。3）纖維組織和各向異性多晶體塑性變形后，晶粒沿變形方向拉長并向外力方向轉(zhuǎn)動，當變形程度很大（75%），多晶體晶粒將顯著地沿同一方向拉長，形成纖維組織。此時，金屬的性能出現(xiàn)各向異性。3.1.2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金屬在常溫下經(jīng)塑性變形，內(nèi)部組織和性能將發(fā)生一系列重大變化：晶粒沿變形方向伸長，性能趨向各向異性；晶粒破碎，

8、位錯密度增加，產(chǎn)生加工硬化；產(chǎn)生內(nèi)應力。產(chǎn)生纖維組織產(chǎn)生纖維組織形成纖維狀組織：晶粒沿變形方向拉長或成纖維狀。纖維組織的出現(xiàn)是金屬材料由原來的各向同性變形成各向異性。沿著纖維方向的強度大于垂直纖維方向。純鐵在塑性變形后的組織變化純鐵在塑性變形后的組織變化a)正火態(tài)正火態(tài)b) 變形變形40%c)變形變形80%金屬發(fā)生冷塑性變形時，隨變形程度增加，強度、硬度上升，塑性、韌性下降的現(xiàn)象稱為加工硬化，又稱冷變形強化。產(chǎn)生原因：隨變形量位錯密度位錯在運動中相遇、纏結(jié)位錯運動阻力變形抗力強度、硬度。加工硬化加工硬化作用：a.難以繼續(xù)變形，需退火軟化b.強化手段之一。（如形變鋁合金）c.抵抗局部過載d.許多

9、冷成型加工的保證。（如冷拉、冷軋）產(chǎn)生內(nèi)應力產(chǎn)生內(nèi)應力 定義：外力去處后，殘留且平衡于金屬內(nèi)部的應力。定義：外力去處后，殘留且平衡于金屬內(nèi)部的應力。 產(chǎn)生原因：各部分及各晶粒之間產(chǎn)生原因：各部分及各晶粒之間變形不均勻變形不均勻和和晶格畸變晶格畸變所產(chǎn)生所產(chǎn)生的。的。 另外，內(nèi)應力的存在還會另外，內(nèi)應力的存在還會降低降低材料的抗腐材料的抗腐蝕性等蝕性等，即應，即應力腐蝕。主要表面在處于應力狀態(tài)的金屬腐蝕速度快。變形的力腐蝕。主要表面在處于應力狀態(tài)的金屬腐蝕速度快。變形的鋼絲易生銹就是此理鋼絲易生銹就是此理 內(nèi)應力分為三類：內(nèi)應力分為三類：第一類指由于金屬表面與心部變形量不同而形成的平第一類指由于

10、金屬表面與心部變形量不同而形成的平衡于表面與心部之間的宏觀內(nèi)應力（通常衡于表面與心部之間的宏觀內(nèi)應力（通常0.1%）第二類指第二類指晶粒之間或晶內(nèi)不同區(qū)域晶粒之間或晶內(nèi)不同區(qū)域的變形不均勻而形成的變形不均勻而形成的微觀內(nèi)應力（的微觀內(nèi)應力（12%之間）；之間）；第三類指由晶格缺陷引起的第三類指由晶格缺陷引起的晶格畸變晶格畸變內(nèi)應力。內(nèi)應力。 第一類、二類內(nèi)應力雖然占的比例不大，但是在一般情況下第一類、二類內(nèi)應力雖然占的比例不大，但是在一般情況下都會降低材料的性能，而且還會因應力松馳或重新分布而引起材都會降低材料的性能，而且還會因應力松馳或重新分布而引起材料的變形。料的變形。3.1.33.1.3

11、回復、再結(jié)晶回復、再結(jié)晶將冷成形后的金屬加熱至將冷成形后的金屬加熱至一定溫度一定溫度后，使原子回復到后，使原子回復到平衡位置，晶內(nèi)殘余應力大大減小的現(xiàn)象，稱為回復。平衡位置，晶內(nèi)殘余應力大大減小的現(xiàn)象，稱為回復。特點：特點： 使晶格畸變減輕或消除，但晶粒的大小和形狀并無改變。使晶格畸變減輕或消除，但晶粒的大小和形狀并無改變。 消除了晶格扭曲及大部分內(nèi)應力。力學性能變化不大，強消除了晶格扭曲及大部分內(nèi)應力。力學性能變化不大，強度、硬度稍有降低；塑性略有提高；內(nèi)應力大大降低。度、硬度稍有降低；塑性略有提高；內(nèi)應力大大降低?；貜吞幚砘貜吞幚?低溫退火或去應力退火。低溫退火或去應力退火。 T回回=(0

12、.250.3)T熔熔（K）二、再結(jié)結(jié)晶（不是相變變）塑性變形后金屬被拉長了的晶粒出現(xiàn)重新生核、結(jié)晶，變?yōu)樗苄宰冃魏蠼饘俦焕L了的晶粒出現(xiàn)重新生核、結(jié)晶，變?yōu)榈容S晶粒的現(xiàn)象，稱為再結(jié)晶。等軸晶粒的現(xiàn)象，稱為再結(jié)晶。 再結(jié)晶溫度一般為再結(jié)晶溫度一般為0.4T熔熔(K)以上以上 （T回回=0.4T熔熔）特點：特點：再結(jié)晶通過形核、長大的方式進行，得到細小均勻等軸晶再結(jié)晶通過形核、長大的方式進行，得到細小均勻等軸晶粒。粒。完全消除了殘余應力和加工硬化現(xiàn)象，塑性提高。再結(jié)晶完全消除了殘余應力和加工硬化現(xiàn)象，塑性提高。再結(jié)晶退火。退火。晶粒長大：晶粒長大： 如溫度繼續(xù)升高或保溫時間延長，晶粒會長大，使塑性

13、、韌性明如溫度繼續(xù)升高或保溫時間延長，晶粒會長大，使塑性、韌性明顯下降。顯下降。金屬回復與再結(jié)晶過程組織金屬回復與再結(jié)晶過程組織(a )塑性變形后的組織塑性變形后的組織(b)回復后的組織回復后的組織(C)再結(jié)晶組織再結(jié)晶組織形變強化金屬的回復和再結(jié)晶示意圖形變強化金屬的回復和再結(jié)晶示意圖3.1.43.1.4金屬的熱加工金屬的熱加工由于金屬在不同溫度下變形后的組織和性能不同，由于金屬在不同溫度下變形后的組織和性能不同，因此在塑性加工中有因此在塑性加工中有冷變形冷變形與與熱變形熱變形之分。之分。冷變形冷變形：再結(jié)晶溫度：再結(jié)晶溫度以下以下的變形。其特征是存在的變形。其特征是存在加加工硬化工硬化現(xiàn)象

14、，可使金屬獲得較高的硬度和精度，提高產(chǎn)現(xiàn)象，可使金屬獲得較高的硬度和精度，提高產(chǎn)品性能，但變形程度不宜過大。品性能，但變形程度不宜過大。熱變形熱變形：再結(jié)晶溫度：再結(jié)晶溫度以上以上的變形。其特征是的變形。其特征是加工硬加工硬化和再結(jié)晶化和再結(jié)晶過程同時存在，沒有加工硬化痕跡。能以較過程同時存在，沒有加工硬化痕跡。能以較小的功完成較大的變形，同時獲得力學性能較高的再結(jié)小的功完成較大的變形，同時獲得力學性能較高的再結(jié)晶組織。晶組織。再結(jié)晶溫度再結(jié)晶溫度 T再再=0.4T熔熔纖維組織的明顯程度與金屬的變形程度有關(guān)，變形程度越纖維組織的明顯程度與金屬的變形程度有關(guān)，變形程度越大，纖維組織越明顯。工程常

15、用鍛造比大，纖維組織越明顯。工程常用鍛造比Y Y表示變形程度。表示變形程度。拔長鍛造比：拔長鍛造比：鐓粗鍛造比鐓粗鍛造比：纖維組織的形成使金屬在性能上具有方向性。纖維組織的形成使金屬在性能上具有方向性。纖維組織的穩(wěn)定性很高，纖維組織不能熱處理消除，只能纖維組織的穩(wěn)定性很高，纖維組織不能熱處理消除，只能通過鍛壓改變其形狀和方向。通過鍛壓改變其形狀和方向。如圖如圖a a所示的曲軸，纖維組織分布合理。而如圖所示的曲軸，纖維組織分布合理。而如圖b b所示是用所示是用切削加工出拐頸，纖維組織被切斷，使用時容易沿軸肩斷切削加工出拐頸，纖維組織被切斷，使用時容易沿軸肩斷裂。裂。曲軸中的纖維組織分布曲軸中的纖

16、維組織分布a)鍛造的拐頸鍛造的拐頸b )切削的拐頸切削的拐頸3.1.53.1.5金屬的可鍛性金屬的可鍛性可鍛性常用金屬材料在經(jīng)受壓力加工產(chǎn)生塑性變形的工藝性能來表示?？慑懶缘膬?yōu)劣是以金屬的塑性和變形抗力來綜合評定的。塑性是指金屬材料在外力作用下產(chǎn)生永久變形，而不破壞其完整性的能力。變形抗力是指金屬對變形的抵抗力。金屬的可鍛性取決于材料的性質(zhì)(內(nèi)因)和加工條件(外因)。1.1.材料材料性質(zhì)的影響性質(zhì)的影響( (內(nèi)因內(nèi)因) )化學成分的影響純金屬的可鍛性比合金的可鍛性好。鋼中合金元素含量越多，合金成分越復雜，其塑性越差，變形抗力越大。例如純鐵、低碳鋼和高合金鋼，它們的可鍛性是依次下降的。金屬組織的

17、影響純金屬及固溶體(如奧氏體)的可鍛性好。而碳化物(如滲碳體)的可鍛性差。鑄態(tài)柱狀組織和粗晶粒結(jié)構(gòu)不如晶粒細小而又均勻的組織的可鍛性好2.2.加工加工條件的影響條件的影響( (外因外因) )1）變形溫度的影響在一定的變形溫度范圍內(nèi)，隨著溫度升高，原子動能升高，從而塑性提高，變形抗力減小，有效改善了可 鍛性。若加熱溫度過高，晶粒急劇長大，金屬力學性能降低，這種現(xiàn)象稱為“過熱”。若加熱溫度更高接近熔點， 晶界氧化破壞了晶粒間的結(jié)合，使金屬失去塑性，坯料 報廢，這一現(xiàn)象稱為“過燒”。金屬鍛造加熱時允許的最高溫度稱為始鍛溫度。不能再鍛，否則引起加工硬化甚至開裂，此時停止鍛造的溫度稱終鍛溫度。碳素結(jié)構(gòu)鋼

18、，加熱溫度超過碳素結(jié)構(gòu)鋼，加熱溫度超過A3線，組織為單一線，組織為單一A，適宜，適宜塑性加工塑性加工鍛造溫度范圍的確定：鍛造溫度范圍的確定：始鍛溫度：固相線以下始鍛溫度：固相線以下200左右左右終鍛溫度：終鍛溫度：A1線以上線以上800750之間之間 2 2）變形速度的影響變形速度的影響一方面由于變形速度的增大，回復和再結(jié)晶不能及時克服加工硬化現(xiàn)象，金屬則表現(xiàn)出塑性下降、變形抗力增大，可鍛性變壞。另一方面，金屬在變形過程中，消耗于塑性變形的能量有一部分轉(zhuǎn)化為熱能，使金屬溫度升高(稱為熱效應現(xiàn)象)。變形速度越大，熱效應現(xiàn)象越明顯，使金屬的塑性提高、變形抗力下降(圖中a點以后)，可鍛性變好。3）應

19、力狀態(tài)的影響）應力狀態(tài)的影響擠壓時為三向受壓狀態(tài)。拉拔時為兩向受壓一向受拉的狀態(tài)。壓應力的數(shù)量愈多，則其塑性愈好，變形抗力增大；拉應力的數(shù)量愈多，則其塑性愈差。1.纖維組織是怎樣形成的?它對金屬的力學性能有何影響?2.試分析用棒料切削加工成形和用棒料冷鐓成形制造六角螺栓的力學性能有何 不同?思考題思考題上次課內(nèi)容的回顧塑性變形理論及假設塑性變形機理：晶體內(nèi)部產(chǎn)生滑移的結(jié)果，（位錯運動）造成晶體的塑性變形金屬變形過程中的組織與性能獲得細化的再結(jié)晶組織；氣孔、縮松等被壓合；形成纖維組織；特點：各個方向上的力學性能不相同冷變形及熱變形冷變形：只有加工硬化而無回復與再結(jié)晶現(xiàn)象熱變形：變形溫度在再結(jié)晶溫

20、度以上，無任何加工硬化影響塑性變形的因數(shù)塑性和變形抗力內(nèi)因：化學成分的影響；金屬組織的影響外因：變形溫度的影響；變形速度的影響；應力狀態(tài)的影響鍛造鍛造3.23.2自由鍛自由鍛3.33.3模鍛模鍛重點內(nèi)容：1.初步掌握自由鍛和模鍛的基本工序、特點及應用。2.能夠根據(jù)自由鍛和模鍛設備、工具及工藝特點，合理地設計自由鍛和模鍛件結(jié)構(gòu)。定義:只用簡單的通用性工具，或在鍛造設備的上、下砧間直接使坯料變形而獲得所需的鍛件，這種方法稱為自由鍛。鍛造坯料準備1鍛造用坯料：鐓粗時，為避免鍛彎，坯料的高徑（H0/D0）不得超過2.5，為了下料方便，坯料高徑比還應該大于1.25。2坯料的加熱:(1)加熱目的:坯料加熱

21、的目的是提高金屬的塑性，降低變形力，以改善金屬的鍛造性能，使之易于流動成形并獲得良好的鍛后組織。（2）鍛造溫度:金屬坯料是在一定的溫度范圍內(nèi)進行鍛造的。3.23.2自由鍛自由鍛自由鍛的特點自由鍛的特點（1）坯料變形時，只有部分表面受到限制，其余）坯料變形時，只有部分表面受到限制，其余可自由流動；可自由流動； （2）所用設備及工具簡單，適應性強，鍛件重）所用設備及工具簡單，適應性強，鍛件重量不受限制；量不受限制； （3）由人工控制鍛件的形狀和尺寸，鍛件的精）由人工控制鍛件的形狀和尺寸，鍛件的精度低，生產(chǎn)率低；度低，生產(chǎn)率低； （4）適用于單件小批生產(chǎn)，也是大型鍛件的唯）適用于單件小批生產(chǎn)，也是大

22、型鍛件的唯一鍛造方法。一鍛造方法。自由鍛的方法自由鍛的方法（1）手工鍛造）手工鍛造（2）機器鍛造）機器鍛造 a）鍛錘自由鍛）鍛錘自由鍛 利用沖擊力使坯料產(chǎn)生塑性變形利用沖擊力使坯料產(chǎn)生塑性變形 常用設備有：常用設備有： 空氣錘，鍛件重量范圍是空氣錘，鍛件重量范圍是50-1000公斤；公斤； 蒸汽蒸汽-空氣錘，鍛件重量范圍是空氣錘，鍛件重量范圍是20-1500公斤。公斤。 b）液壓機自由鍛）液壓機自由鍛 利用靜壓力使坯料變形利用靜壓力使坯料變形 常用設備是水壓機（能加工常用設備是水壓機（能加工300t質(zhì)量的鍛件，是重型質(zhì)量的鍛件，是重型機械廠鍛造生產(chǎn)的主要設備）。機械廠鍛造生產(chǎn)的主要設備）。 空

23、氣錘空氣錘雙柱拱式蒸雙柱拱式蒸汽汽-空氣錘空氣錘 水壓機水壓機自由鍛的工序自由鍛的工序 工序基本工序，輔助工序和修整工序基本工序：用來改變坯料的形狀和尺寸的主要工序，主要包括：鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、扭轉(zhuǎn)、錯移、切割。 1.鐓粗：鐓粗：使坯料高度減小，橫斷面積增大的鍛造工序稱為使坯料高度減小，橫斷面積增大的鍛造工序稱為鐓粗。鐓粗。 a) 平砧間鐓粗平砧間鐓粗 b) 局部鍛粗局部鍛粗2.拔長：使坯料橫斷面積減小、長度增加的鍛造工序稱為拔長。3.沖孔：在坯料上沖出通孔或盲孔的鍛造工序稱為沖孔。1）雙面沖孔法。用沖頭在坯料上沖至2/33/4深度時，取出沖頭，翻轉(zhuǎn)坯料，再用沖頭從反面對準位置，沖出孔來

24、。2）單面沖孔法。厚度小的坯料可采用單面沖孔法。沖孔時，坯料置于墊環(huán)上，一略帶錐度的沖頭大端對準沖孔位置，用錘擊方法打入坯料，直至孔穿透為止。單面沖孔單面沖孔 4.彎曲：采用一定的工模具將坯料彎成所規(guī)定的外形的鍛造工序，稱為彎曲。5.切割 是指將坯料分成幾部分或部分地割開，或從坯料的外部割掉一部分，或從內(nèi)部割出一部分的鍛造工序6.扭轉(zhuǎn)是將毛料的一部分相對于另一部分繞其軸線旋轉(zhuǎn)一定角度的鍛造工序。該工序多用于鍛造多拐曲軸和校正某些鍛件。小型坯料扭轉(zhuǎn)角度不大時，可用錘擊方法。7.錯移 是指將坯料的一部分相對另一部分平行錯開一段距離，但仍保持軸心平行的的鍛造工序，常用于鍛造曲軸零件。錯移時，先對坯料

25、進局部切割，然后在切口兩側(cè)分別施加大小相等、方法相反且垂直于軸線的沖擊力或壓力，使坯料實現(xiàn)錯移。輔助工序：為了完成基本工序而進行的預先變形工序（基本為了完成基本工序而進行的預先變形工序（基本工序前），主要包括：壓鉗口、倒棱、壓肩等。工序前），主要包括：壓鉗口、倒棱、壓肩等。精整工序：用來提高鍛件尺寸及位置精度的工序（基本工序用來提高鍛件尺寸及位置精度的工序（基本工序后），主要包括：校正、滾圓、平整等。后），主要包括：校正、滾圓、平整等。3.2.23.2.2自由鍛工藝規(guī)程的制定自由鍛工藝規(guī)程的制定制定工藝規(guī)程、編寫工藝卡片是進行自由鍛生產(chǎn)必不可少的技術(shù)準備工作，是組織生產(chǎn)、規(guī)范操作和檢查產(chǎn)品質(zhì)量

26、的依據(jù)。制定工藝規(guī)程，必須結(jié)合生產(chǎn)條件、設備能力的技術(shù)水平等實際情況，力求技術(shù)上先進、經(jīng)濟上合理、操作上安全，以達到正確指導生產(chǎn)的目的。自由鍛工藝規(guī)程主要包括以下內(nèi)容： 設計鍛件圖、確定坯料質(zhì)量和尺寸、確定變形工藝過程和鍛造比、選擇鍛造設備等主要內(nèi)容（1）繪制鍛件圖自由鍛件的鍛件圖是在零件圖的基礎上考慮了加工余量、鍛造公差、工藝余塊等之后繪制的圖。繪制自由鍛件的鍛件圖可按以下步驟進行:1.簡化鍛件形狀為了簡化鍛造工藝，零件上的小孔、凹檔、臺階等部分，可加上余塊而不予鍛出。是否加余塊要根據(jù)零件的形狀、尺寸、鍛造技術(shù)水平和經(jīng)濟效果來確定。（1）余塊為了簡化鍛件外形以符合鍛造工藝過程需要，零件上較小

27、的孔、狹窄的凹槽、直徑差較小而長度不大的臺階等難于鍛造的地方，通常填滿金屬，這部分附加的金屬叫做鍛造余塊。（2 2）. .加工余量加工余量一般鍛件的尺寸精度和表面粗糙度達不到零件圖的要求，鍛件表面應留有供機械加工用的金屬層，這層金屬稱為機械加工余量(簡稱余量)。余量大小的確定與零件的形狀尺寸、加工精度、表面品質(zhì)要求、鍛造加熱品質(zhì)、設備工具精度和操作技術(shù)水平等有關(guān)。對于非加工面則無須加余量。零件公稱尺寸加上余量，即為鍛件公稱尺寸。（3 3）. . 鍛件公差鍛件公差鍛造生產(chǎn)中，由于各種因素的影響，如終鍛溫度的差異，鍛壓設備、工具的精度和工人操作技術(shù)水平的差異，鍛件實際尺寸不可能達到公稱尺寸，允許有

28、一定的偏差。這種偏差稱為鍛造公差。鍛件尺寸大于其公稱尺寸的部分稱為上偏差(正偏差)，小于其公稱尺寸的部分稱為下偏差(負偏差)。鍛件上各部位不論是否機械加工，都應注明鍛造公差。通常鍛造公差約為余量的1/41/3。鍛件的余量和公差具體數(shù)值可查閱有關(guān)手冊，或按工廠標準確定。在特殊情況下也可與機加工技術(shù)人員商定。鍛件各種尺寸和余量公差關(guān)系鍛件各種尺寸和余量公差關(guān)系（4 4）繪制鍛件圖）繪制鍛件圖在余量、公差和各種余塊確定后，便可繪制鍛件圖。鍛件圖中，鍛件形狀用粗實線描繪。為了便于了解零件的形狀和檢驗鍛后的實際余量，在鍛件圖內(nèi)，用假想線(雙點劃線)畫出零件形狀。鍛件尺寸和公差標注在尺寸線上面，零件的公稱

29、尺寸要加上括號，標注在相應尺寸線下面。典型鍛件圖典型鍛件圖1.余塊余塊 2.余量余量2.坯料重量和尺寸的確定自由鍛用原材料有兩種：一種是鋼材、鋼坯，多用于中小型鍛件；另一種是鋼錠，主要用于大中型鍛件。( (1). 1). 毛坯質(zhì)量的計算毛坯質(zhì)量的計算毛坯質(zhì)量G坯為鍛件質(zhì)量與鍛造時各種金屬損耗質(zhì)量之和：式中式中G鍛鍛鍛件質(zhì)量鍛件質(zhì)量(kg)。鍛件質(zhì)量按鍛件的公稱尺寸。鍛件質(zhì)量按鍛件的公稱尺寸計算；計算； G損損各種金屬損耗質(zhì)量各種金屬損耗質(zhì)量(kg)，包括鋼料加熱燒，包括鋼料加熱燒損損G燒、沖孔心料損失燒、沖孔心料損失G心、端部切頭損失心、端部切頭損失G切。切。用鋼錠鍛造時，還應考慮冒口質(zhì)量和錠

30、底質(zhì)量。用鋼錠鍛造時，還應考慮冒口質(zhì)量和錠底質(zhì)量。鋼料加熱燒損鋼料加熱燒損G燒，即為燒損率。一般以坯料質(zhì)量的百分燒，即為燒損率。一般以坯料質(zhì)量的百分比表示。其數(shù)值與所選用的加熱設備類型有關(guān)，比表示。其數(shù)值與所選用的加熱設備類型有關(guān)，沖孔心料損失G心(kg)，取決于沖孔方式、沖孔直徑d(dm)和坯料高度H0(dm)。在數(shù)值上可按以下公式計算：實心沖子沖孔：實心沖子沖孔：空心沖子沖孔：空心沖子沖孔：墊環(huán)沖孔墊環(huán)沖孔 :端部的切頭損失G切(kg)為坯料拔長后端部不平整而應切除的料頭質(zhì)量，與切除部位的直徑D (dm)或截面寬度B (dm)和高度H (dm)有關(guān)，可按下式計算圓形截面：圓形截面：矩形截面

31、矩形截面 ： l在采用鋼錠鍛造時，為保證鍛件品質(zhì)，必須切除鋼錠的冒口和錠底。l切除的質(zhì)量以占鋼錠質(zhì)量的百分比表示。 (2). 坯料尺寸的確定坯料尺寸與鍛件形工序有關(guān)，采用的鍛造工序不同，計算坯料尺寸的方法也不同。1）當頭道工序采用鐓粗方法制造時，為避免產(chǎn)生彎曲，坯料的高徑比應小于或等于2.5；但坯料過短會使坯料的剪切下料操作困難。為便于剪切下料，高徑比應等于或大于1.25，即1.25H0/D02.5將H0(1.252.5)D0代入到：得到坯料直徑D0(或邊長a0) ：(3)鍛造比的確定鍛造比的確定鍛造比(簡稱鍛比)是表示鍛件變形程度的一種方法，也是保證鍛件品質(zhì)的一個重要指標。鍛比的大小能反映鍛

32、造對鍛件組織和力學性能的影響。一般規(guī)律是，隨著鍛比增大，由于內(nèi)部孔隙的焊合，鑄態(tài)樹枝晶被打碎，鍛件的縱向和橫向力學性能均得到明顯提高；當鍛比超過一定數(shù)值時，由于形成纖維組織，其橫向力學性能(塑性、韌性)急劇下降，導致鍛件出現(xiàn)各向異性。用鋼材鍛制鍛件(萊氏體鋼鍛件除外)，由于鋼材經(jīng)過了大變形的鍛造或軋制，其組織與性能均已得到改善，一般不必考慮鍛比。用鋼錠(包括有色金屬鑄錠)鍛制大型鍛件時，就必須考慮鍛比。鍛比一般取24。合金結(jié)構(gòu)鋼比碳素結(jié)構(gòu)鋼鑄造缺陷嚴重，鍛比應大些，重要受力件的鍛比要大于一般鍛件的鍛比，可達68。由于各鍛造變形工序變形特點不同，則各工序鍛比和變形過程總鍛比的計算方法也不盡相同，

33、可參照表計算。3.確定鍛造工序確定鍛造工序自由鍛造工序是根據(jù)工序特點和鍛件類型來確定。按外形特征及其成形方法，為6 類： 盤類、空心類、軸桿類、 曲軸類、彎曲類、復雜形狀類。（1）. 盤類鍛件 外形特征為橫向尺寸大于高度尺寸，或兩者相近，如圓盤、葉輪、齒輪、模塊、錘頭等。所用基本工序為鐓粗。隨后的輔助工序和修整工序為倒棱、滾圓、平整等。盤類鍛件的自由鍛過程盤類鍛件的自由鍛過程（2）空心類鍛件）空心類鍛件外形特征有中心通孔，一般為圓周等壁厚中空鍛件，軸向可有階梯變化。如圓環(huán)、齒圈和各種圓筒(異形筒)、缸體、空心軸等。空心類鍛件的自由鍛過程空心類鍛件的自由鍛過程所采用的基本工序為鐓粗、沖孔、擴孔和

34、軸拔長，輔助工序和修整工序為倒棱、滾圓、校正等。3. 3. 軸桿類鍛件軸桿類鍛件外形特征為軸向尺寸遠遠大于橫向尺寸的實軸軸桿，可以是直軸或階梯軸，如傳動軸、車軸、軋輥、立柱、拉桿等，也可以是矩形、方形、工字形或其他形狀截面的桿件，如連桿、搖桿、杠桿、推桿等。軸類鍛件的自由鍛過程軸類鍛件的自由鍛過程基本工序是拔長，或鐓粗加拔長；輔助工序和修整工序為倒棱、滾圓和校直。4. 4. 曲軸類鍛件曲軸類鍛件外形特征不僅沿軸線有截面形狀和面積變化，而且軸線有多方向彎曲的實心長軸，包括各種形式的曲軸，如單拐曲軸和多拐曲軸等曲軸類鍛件的鍛造過程曲軸類鍛件的鍛造過程鍛造曲軸類鍛件的基本工序是拔長、錯移和扭轉(zhuǎn)；輔助

35、工序和修整工序為分段壓痕、局部倒棱、滾圓、校正等。5. 5. 彎曲類鍛件彎曲類鍛件外形特征是軸線有一處或多處彎曲，沿彎曲軸線，截面可以是等截面，也可以是變截面。彎曲可以是對稱彎曲和非對稱彎曲。彎曲類鍛件的鍛造過程彎曲類鍛件的鍛造過程鍛造彎曲鍛件的基本工序是拔長、彎曲；輔助工序和修整工序是分段壓痕、滾圓和平整。(1)下料(120kg) (2)壓槽卡出兩端 (3)拔出中間部分(4)彎曲左端圓弧 (5)彎曲右端圓弧 (6)彎曲中間圓弧6. 6. 復雜形狀類鍛件復雜形狀類鍛件復雜形狀類鍛件:外形特征除了上述五類鍛件以外的其他形狀鍛件，也可以是由上述5類鍛件特征所組成的復雜鍛件，如閥體、叉桿、吊環(huán)體、十

36、字軸等。復雜形狀類:由于這類鍛件鍛造難度較大，所用輔助工序較多，因此，在鍛造時應合理選擇鍛造工序，保證鍛件順利成形。制定自由鍛工藝過程規(guī)程舉例制定自由鍛工藝過程規(guī)程舉例以齒輪零件為例，制定自由鍛工藝過程規(guī)程。該零件材料為45鋼，生產(chǎn)批量小，采取自由鍛鍛造齒輪坯圖圖1齒輪零件圖齒輪零件圖1. 1. 設計、繪制鍛件圖設計、繪制鍛件圖 自由鍛工藝過程不可能鍛出零件的齒形和圓周上的狹窄凹槽，應加上余塊，簡化鍛件外形。根據(jù)JB4249.61986圓環(huán)類自由鍛件機械加工余量和公差標準查得：鍛件水平方向的雙邊余量和公差為a(125)mm，鍛件高度方向雙邊余量和公差為b(72)mm，內(nèi)孔雙邊余量和公差為(16

37、6)mm。繪制齒輪的鍛件圖，如圖所示。圖圖2齒輪鍛件圖2. 2. 確定變形工序及工序尺寸確定變形工序及工序尺寸 由鍛件圖知D=292mm,凸肩部分D肩=198mm，d=104mm,H=57mm.凸肩部分高度H肩=30mm,得到D肩/d=1.9,H/d=0.548。根據(jù)鍛件形狀特點，各工步坯料尺寸如下：變形工序為：鐓粗沖孔沖子擴孔根據(jù)鍛件形狀特點，各工序坯料尺寸確定如下： (1) 鐓粗 由于鍛件帶有單面凸肩，需采用墊環(huán)鐓粗，如圖所示，需確定墊環(huán)尺寸圖圖3齒輪鍛造工藝過程齒輪鍛造工藝過程 1下料；下料；2鐓粗；鐓粗；3墊環(huán)局部鐓粗；墊環(huán)局部鐓粗；4沖孔；沖孔；5沖子擴孔；沖子擴孔；6修整修整（1）

38、鐓粗由于鍛件帶有單面凸肩，需用墊環(huán)鐓粗，如圖2，則應確定墊環(huán)尺寸。墊環(huán)孔腔體積V墊應比鍛件凸肩體積V肩大10%15%，取13%，由式V肩=（D肩-d）.H肩/4，計算得V肩=668876.5mm.于是：V墊=1.13668876.5=755830.4mm因沖孔時會使坯料產(chǎn)生拉縮，所以H墊應比鍛件凸肩高度H肩增大15%35%，取20%為宜。H墊=1.2H肩=1.230=36mm墊環(huán)內(nèi)徑d墊根據(jù)體積不變原則得：d墊=1.13（V墊/H墊）=163.7mm墊環(huán)內(nèi)壁應有斜度（7），上孔直徑定為164mm，下端孔定位為155mm.為除去氧化皮，在墊環(huán)鐓粗之前應進行自由鐓粗，工藝過程如圖3所示。自由鐓粗后

39、坯料的直徑應略小于墊環(huán)內(nèi)徑，而經(jīng)墊環(huán)鐓粗后上端法蘭部分應比鍛件最大直徑略小。為除去氧化皮，在墊環(huán)鐓粗之前應進行自由鐓粗，工藝過程如圖3所示。自由鐓粗后坯料的直徑應略小于墊環(huán)內(nèi)徑，而經(jīng)墊環(huán)鐓粗后上端法蘭部分應比鍛件最大直徑略小。（2）沖孔沖孔時應注意兩個問題，1、沖孔芯料損失小2、擴孔次數(shù)不能太多。沖孔直徑d沖應小于D/3,即d沖D/3=198/3=66mm.實際選用d沖=60mm。（3）擴孔總擴孔量為鍛件孔徑減去沖孔直徑，即10460=44mm.按課本表34每次擴孔量為2530mm，分配各次擴孔量，各次擴孔為20mm,24mm。（4）修整鍛件按鍛件圖2進行最后修整。原坯料體積V0包括鍛件體積V

40、鍛和沖孔芯料體積V芯，以及加熱過程的燒損體積，即V0=（V鍛+V芯）（1+）鍛件體積按鍛件圖公稱尺寸計算：V鍛=2247602.2mm。沖孔芯料體積：沖孔芯料厚度與毛坯厚度有關(guān)，因沖孔毛坯高度H孔坯=1.05H鍛=1.0557=59.85mm,H芯=（0.150.2）H孔坯，此處取0.2。則H芯=0.259.85=11.97mm。于是V芯=（d沖H芯）/4=33844.4mm燒損率取3.5%。則V0=2361297mm由于第一道工步為鐓粗，為防坯料失穩(wěn)，則按一下公式計算坯料直徑D0=（0.81.0）V0=107133mm。取D0=120mmH0=V0/(D0/4)=208.8mm取210mm3

41、. 3. 計算坯料尺寸計算坯料尺寸 3.2.33.2.3自由鍛鍛件結(jié)構(gòu)工藝性自由鍛鍛件結(jié)構(gòu)工藝性設計選用自由鍛加工零件時，應在保證使用要求的性能、結(jié)構(gòu)的條件下，應充分考慮自由鍛設備和工藝特點。只有這樣，才能使所設計的零件具有較好的自由鍛工藝性。因此合理的結(jié)構(gòu)設計，可達到鍛造方便、節(jié)約金屬、保證質(zhì)量及提高生產(chǎn)率的效果1.盡量避免鍛件上的斜面、錐體等復雜形面。 鍛造具有錐體或斜面結(jié)構(gòu)的鍛件，需制造專用工具，鍛件成形也比較困難，從而使工藝過程復雜，不便于操作，影響設備使用效率，應盡量避免。 2 . 鍛件體應由簡單幾何體構(gòu)成且其交線為簡單曲線、避免復雜曲線，如相貫線等。圖a所示的圓柱面與圓柱面相交，鍛

42、件成形十分困難。改成圖b所示的平面相交，消除了空間曲線，使鍛造成形容易。3.鍛件上不應設計筋條（板）、凸臺、工字形、橢圓形或其它非規(guī)則截面及外形等。圖a所示的鍛件結(jié)構(gòu)，難以用自由鍛獲得，若采用特殊工具或特殊工藝來生產(chǎn)，會降低生產(chǎn)率，增加產(chǎn)品成本。4.鍛件的截面有急劇變化或形狀復雜時，應設計成由幾個簡單體構(gòu)成的組合體3.3模鍛模鍛模鍛模鍛：坯料在模膛內(nèi)受沖擊力或壓力產(chǎn)生變形，：坯料在模膛內(nèi)受沖擊力或壓力產(chǎn)生變形，得到所需形狀的鍛造方法。得到所需形狀的鍛造方法。按使用設備的不同，分為錘上模鍛、曲柄壓力機按使用設備的不同，分為錘上模鍛、曲柄壓力機上模鍛、摩擦壓力機上模鍛、胎模鍛等。上模鍛、摩擦壓力機

43、上模鍛、胎模鍛等。與自由鍛相比，與自由鍛相比，模鍛的特點模鍛的特點：生產(chǎn)率較高生產(chǎn)率較高鍛件尺寸精確，加工余量小鍛件尺寸精確，加工余量小可鍛出形狀復雜鍛件可鍛出形狀復雜鍛件材料利用率高材料利用率高錘上模鍛是我國目前應用最多錘上模鍛是我國目前應用最多的一種模鍛方法。其設備統(tǒng)稱的一種模鍛方法。其設備統(tǒng)稱為為模鍛錘模鍛錘。模鍛錘的噸位（落。模鍛錘的噸位（落下部分的重量）為下部分的重量）為116噸，可噸，可鍛制鍛制150Kg以下的鍛件。以下的鍛件。錘上模鍛用的上、下鍛模分別錘上模鍛用的上、下鍛模分別放置在錘頭與砧座之上。砧座放置在錘頭與砧座之上。砧座與錘身連成一個整體，錘頭與與錘身連成一個整體，錘頭與

44、導軌之間的配合也比自由鍛錘導軌之間的配合也比自由鍛錘精密，因而錘頭的運動精度較精密，因而錘頭的運動精度較高，使上模和下模準確對位，高，使上模和下模準確對位，可以獲得形狀和尺寸比較精確可以獲得形狀和尺寸比較精確的鍛件。的鍛件。 模具是模鍛生產(chǎn)中最重要的要素。模具型腔模具是模鍛生產(chǎn)中最重要的要素。模具型腔(又稱模膛又稱模膛)直直接決定了最終鍛件的形狀尺寸。而鍛件的形狀尺寸又是由接決定了最終鍛件的形狀尺寸。而鍛件的形狀尺寸又是由零件尺寸推算出來的，因此，模膛的設計通常是按零件、零件尺寸推算出來的，因此，模膛的設計通常是按零件、鍛件、模膛順序逐步計算得到的。下面以錘上模鍛模具為鍛件、模膛順序逐步計算得

45、到的。下面以錘上模鍛模具為例介紹模具設計。例介紹模具設計。錘上模鍛用的鍛模結(jié)構(gòu)錘上模鍛用的鍛模結(jié)構(gòu)模膛設計模膛設計模膛根據(jù)其功用的不同可分為模鍛模膛和制坯模膛兩大類。1）.模鍛模膛分為終鍛模膛和預鍛模膛兩種。（1）終鍛模膛：使坯料最后變形到鍛件所要求的形狀和尺寸。因此 它的形狀應和鍛件的形狀相同?？紤]到冷卻時要收縮，終端模膛應比鍛件尺寸放大一個收縮量（1.5%）。模膛四周留有飛邊槽，用以增加金屬從模膛中流出的阻力，促使金屬充滿模膛，同時容納多余的金屬。帶有沖孔連帶有沖孔連皮和飛邊的皮和飛邊的模鍛件模鍛件 具有通孔的鍛件，終鍛后在孔內(nèi)留下一薄層金屬，稱為沖孔連皮。（2）預鍛模膛）預鍛模膛預鍛模膛

46、的作用是：使坯料變形到接近于鍛件的形狀和尺寸，終鍛時金屬容易充滿終鍛模膛。同時減少了終鍛模膛的磨損，以延長鍛模的使用壽命。預鍛模膛和終鍛模膛的區(qū)別是前者的圓角和斜度較大，高度較后者高，寬度較后者窄，沒有飛邊槽。2）制坯模膛）制坯模膛對于形狀復雜的模鍛件，為了使坯料能合理分布和對于形狀復雜的模鍛件，為了使坯料能合理分布和很好地充滿模膛，就必須預先在制坯模膛內(nèi)制坯。很好地充滿模膛，就必須預先在制坯模膛內(nèi)制坯。拔長模膛用來減小坯料某部分的橫截面積，以增加該部分的長度。滾壓模膛用來減小坯料某部分的橫截面積，以增大另一部分的橫截面積。 主要是使金屬按模鍛件形狀來分布。彎曲模膛對于彎曲的桿類模鍛件，需用彎

47、曲模膛來彎曲坯料。切斷模膛上模與下模的角部組成的一對刀口，用來切斷金屬。 鍛?？稍O計成單膛鍛?；蚨嗵佩懩ｅ懩？稍O計成單膛鍛?；蚨嗵佩懩?彎連桿的模鍛過程及所用鍛模彎連桿的模鍛過程及所用鍛模 制坯制坯工步工步模鍛模鍛工步工步切斷切斷工步工步2.2.模鍛工藝規(guī)程的制定模鍛工藝規(guī)程的制定模鍛工藝規(guī)程包括模鍛工藝規(guī)程包括：主要內(nèi)容：6項u繪制模鍛件圖；u計算坯料的重量和尺寸；u確定模鍛工步；u選擇鍛壓設備；u設計鍛模模膛；u確定鍛造溫度范圍、加熱和冷卻規(guī)范。（1 1）繪制模鍛件圖）繪制模鍛件圖 模鍛件圖零件圖模鍛件圖零件圖+ +分模面分模面+ +加工余量加工余量+ +模鍛斜度模鍛斜度 + +沖孔連皮沖

48、孔連皮+ +余塊余塊+ +圓角圓角+ +公差公差1 1）確定）確定分模面分模面分模面分模面：分模面即上、下?；蛲?、凹模的分界面。分模面：分模面即上、下模或凸、凹模的分界面。分模面可以是平面，也可以是曲面?？梢允瞧矫?，也可以是曲面。 選擇原則：選擇原則：A.A.應選在鍛件最大截面處，以利鍛件脫模應選在鍛件最大截面處，以利鍛件脫模; ;B.B.盡量選用平面，以簡化模具結(jié)構(gòu)、方便制造盡量選用平面，以簡化模具結(jié)構(gòu)、方便制造; ;C.C.應選在上、下模膛輪廓相同的位置上，以便于及時發(fā)現(xiàn)應選在上、下模膛輪廓相同的位置上，以便于及時發(fā)現(xiàn)錯模；錯模；D.D.選在模膛深度最淺且上、下模深度基本一致的位置，以選在

49、模膛深度最淺且上、下模深度基本一致的位置，以便于金屬充滿模膛。便于金屬充滿模膛。E.E.應使鍛件余塊最小應使鍛件余塊最小 。 模鍛分模面分模面的選擇比較（2 2）模鍛件的機械加工余量及公差機械加工余量一般為14 mm，鍛造公差一般取在0.33 mm之間。（3）模鍛斜度模鍛件的側(cè)面，即平行于錘擊方向的表面必須具有一定的斜度（50150），模鍛斜度不包括在加工余量之內(nèi)，一般應取5、7、10、12等標準值。當模膛寬度b小而深度h大時，模鍛斜度要取大些。內(nèi)壁斜度要略大于 外壁斜度(a 2 a 1)。外壁斜度5或7，內(nèi)壁斜度7或10（4）模鍛圓角半徑鍛件上兩個面的相交處均應以圓角過渡，其作用是減少坯料流

50、入模槽的摩擦阻力，使坯料易于充滿模膛，避免鍛件被撕裂或纖維組織被拉斷，減少模槽凹角處的應力集中，提高模具使用壽命等。內(nèi)圓角r =1 4mm，外圓角R =(3 4)r（5)5)留留出沖孔連皮出沖孔連皮鍛件上直徑小于25mm的孔，一般不鍛出，或只壓出球形凹穴。大于25mm的通孔，也不能直接模鍛出通孔，而必須在孔內(nèi)保留一層連皮。沖孔連皮的厚度s與孔徑d有關(guān)，當d =3080mm時，s =48mm。（2 2）確定模鍛工步）確定模鍛工步模鍛工步主要根據(jù)模鍛件形狀和尺寸來確定。模鍛件按形狀分為以下兩類：長軸類鍛件模鍛件的長度與寬度(或直徑)之比較大，鍛造時錘擊方向垂直于鍛件軸線。終鍛時金屬沿高度與寬度方向

51、流動，長度方向流動不顯著。長軸類鍛件常選用拔長、滾壓、彎曲、預鍛和終鍛等工步。短軸類鍛件模鍛件在分模面上的投影為圓形或長度與寬度相近。鍛造時錘擊方向與坯料軸線相同。終鍛時金屬沿高度（軸向）、寬度及長度方向均產(chǎn)生流動。常選用鐓粗、終鍛等工步。形狀復雜有深孔或高筋的鍛件則要采用鐓粗、預鍛和終鍛等工步。形狀簡單的鍛件也可直接終鍛成形。（3 3）計算坯料尺寸）計算坯料尺寸根據(jù)鍛件質(zhì)量和加熱、鍛造過程中的損耗計算。其步驟與自由根據(jù)鍛件質(zhì)量和加熱、鍛造過程中的損耗計算。其步驟與自由鍛件相似。鍛件相似。短軸類鍛件坯料體積按下式計算短軸類鍛件坯料體積按下式計算: V0=(V鍛鍛+V連連+V飛飛)(1+K1)V

52、連連沖孔連皮的體積沖孔連皮的體積.K1燒損系數(shù)燒損系數(shù),2%-4%短軸類鍛件的坯料直徑短軸類鍛件的坯料直徑(D0)可下式計算可下式計算: m坯料高徑比坯料高徑比,取取1.8-2.2長軸類鍛件可根據(jù)鍛件的最大截面長軸類鍛件可根據(jù)鍛件的最大截面(Fmax值值)計算坯料直徑計算坯料直徑:K模膛系數(shù)模膛系數(shù),不制坯或有拔長工步時不制坯或有拔長工步時,K=1.有滾擠工步有滾擠工步,K=0.7-0.85計算方法與自由鍛相同。坯料重量為鍛件、飛邊、連計算方法與自由鍛相同。坯料重量為鍛件、飛邊、連皮、鉗口料頭和氧化皮重量的總和，一般飛邊是鍛件皮、鉗口料頭和氧化皮重量的總和，一般飛邊是鍛件重量的重量的2-2.5

53、2-2.5；氧化皮是鍛件、飛邊、連皮等重量；氧化皮是鍛件、飛邊、連皮等重量總和的總和的2.52.5-4-4。（6 6）修整工序）修整工序: :即模鍛件成形后提高精度和表面質(zhì)量的工序。切邊：即帶飛邊的模鍛件終鍛后切除飛邊的工序。沖連皮：即帶孔的鍛件經(jīng)終鍛后，沖除孔內(nèi)連皮的工序。校正：即為消除鍛件在鍛后產(chǎn)生的彎曲、扭轉(zhuǎn)等變形，使之符合鍛件圖技術(shù)要求的工序。分為熱校和冷校。熱處理和清理：模鍛件經(jīng)過修整后，一般還需通過熱處理和清理。采用正火或退火，細化晶粒；清理表面缺陷或氧化皮。 精壓 精度高和表面粗糙度值小的鍛件，清理后還應在壓力機上進行精壓。 3. 3. 模鍛成型件的結(jié)構(gòu)工藝性模鍛成型件的結(jié)構(gòu)工藝

54、性模鍛零件必須具有一個合理的分模面，以保證模鍛件易于從鍛模中取出、敷料最少、鍛模容易制造。零件上與錘擊方向平行的非加工表面，應設計出模鍛斜度。非加工表面所形成的角都應按模鍛圓角設計。為了使金屬容易充滿模膛和減少工序，零件外形力求簡單、平直和對稱，盡量避免零件截面間差別過大，或具有薄壁、高筋、凸起等結(jié)構(gòu)。在零件結(jié)構(gòu)允許的條件下，設計時盡量避免有深孔或多孔結(jié)構(gòu)。在可能條件下，應采用鍛-焊組合工藝，以減少敷料，簡化模鍛工藝。3.3.2壓力機上模鍛壓力機上模鍛常用的模鍛壓力機為曲柄壓力機、摩擦壓力機和平鍛機。1.曲柄壓力機上模鍛曲柄壓力機上模鍛右圖所示為連桿式熱模鍛壓力機。電動機3的運動經(jīng)帶輪2和1及

55、傳動軸4傳至一對齒輪6和7，再經(jīng)過離合器8傳至偏心軸(曲軸)9，然后通過連桿10帶動滑塊ll沿導軌15作上下往復運動。上、下鍛模分別安裝在滑塊11的下端和工作臺12上。 (1)鍛造時滑塊的行程不變，每個變形工步在滑塊的運動下成形，便于實現(xiàn)機械化和自動化，具有很高的生產(chǎn)率。(2)滑塊運動精度高，并有鍛件頂出裝置，使鍛件的模鍛斜度、加工余量和鍛造公差減小，因而鍛件精度比錘上模鍛件高。(3)作用于坯料上的鍛造力是靜壓力而不是沖擊力，坯料的變形速度較低，這對于低塑性材料的鍛造有利。(4)工作時的振動和噪聲小，勞動條件得到改善。這種模鍛方法的主要缺點是設備結(jié)構(gòu)復雜，價格高，模具結(jié)構(gòu)也比一般錘上鍛模復雜，

56、同時，由于滑塊行程不能在鍛造過程中調(diào)節(jié)因而不能進行拔長、滾擠等需要多次打擊才能完成的工步的操作。特點：特點：2 2平鍛機上模鍛平鍛機上模鍛相當于臥式的曲柄壓力機相當于臥式的曲柄壓力機,沿水平方向?qū)ε髁鲜┘渝憠毫ρ厮椒较驅(qū)ε髁鲜┘渝憠毫?平鍛機上模鍛的過程如圖所示。首先將棒形坯料放入固定凹模的模槽內(nèi)，并由擋板定位；在沖頭前進的過程中，活動凹模迅速將坯料夾緊，同時擋板退出；沖頭(凸模)對坯料施加鍛壓力，使其充滿模腔；回程時沖頭退出，活動凹模松開，坯料從凹模中取出或進入下一個模膛，同時擋板又進入工作位置，為下一個坯料的鍛壓做好準備。平鍛機上模鍛在工藝上特點：(1)坯料都是棒料或管材并且只進行一端局

57、部加熱和局部變形加工，因此可以完成在立式鍛壓設備上不能鍛造的某些長桿類鍛件，也可用長棒料連續(xù)鍍造多個鍛件。(2)鍛模有兩個分模面，鍛件出模方便，可以鍛出在其他設備亡難以完成的在不同方向上有凸臺或凹槽的鍛件。(3)需配備對棒料局部加熱的專用加熱爐。適于在平鍛機上鍛造的鍛件是適于在平鍛機上鍛造的鍛件是有頭的桿類鍛件和有孔有頭的桿類鍛件和有孔(通孔通孔或盲孔或盲孔)的鍛件，也可進行管的鍛件，也可進行管件的局部鐓或脹形件的局部鐓或脹形 .3 3摩擦壓力機上模鍛摩擦壓力機上模鍛摩擦壓力機是靠飛輪旋轉(zhuǎn)所積蓄的能量轉(zhuǎn)化成金屬的變形能進行鍛造的。摩擦壓力機的結(jié)構(gòu)和工作原理如圖所示。電動機1啟動后，通過帶傳動系

58、統(tǒng)2驅(qū)動摩擦盤3旋轉(zhuǎn)；使左側(cè)摩擦盤3與飛輪4接觸，靠摩擦力作用使飛輪旋轉(zhuǎn)：由于螺母6固定在機架上故螺桿5旋轉(zhuǎn)時帶動飛輪及滑塊7向下運動；當滑塊向下運動一定距離后，及時將手柄扳平，飛輪與摩擦盤脫離接觸，落下部分靠自身能手柄扳平，飛輪與摩擦盤脫離接觸，落下部分靠自身能量繼續(xù)下落并進行鍛壓；然后將手柄提起，使右側(cè)圓盤量繼續(xù)下落并進行鍛壓；然后將手柄提起，使右側(cè)圓盤與飛輪接觸，飛輪作反向旋轉(zhuǎn)，使滑塊升起；將手柄松與飛輪接觸，飛輪作反向旋轉(zhuǎn)，使滑塊升起；將手柄松開，即完成一個工作循環(huán)。在批量生產(chǎn)時，將限位擋鐵開，即完成一個工作循環(huán)。在批量生產(chǎn)時，將限位擋鐵9調(diào)整到適當位置，即可準確控制壓下力的大小及滑塊

59、調(diào)整到適當位置，即可準確控制壓下力的大小及滑塊的行程范圍的行程范圍. (1)滑塊行程和打擊能量都可自由調(diào)節(jié)，坯料在一個模腔內(nèi)可以多次打擊，因而摩擦壓力機屬于鍛錘類設備。其工藝性能廣泛，既可完成微租、成形、彎曲、預鍛、終鍛等成形工序，也可進行校正、稍整、切邊、沖孔等后續(xù)工序的操作。(2)滑塊行程速度略高于熱模鍛壓力機，比模鍛錘低得多，鍛壓力仍接近于靜壓力性質(zhì)。同時，由于飛輪的慣性大，其鍛擊頻率低，因而生產(chǎn)率較低。(3)金屬在兩次鍛擊之間可以充分進行再結(jié)晶，適合于再結(jié)晶速度較低的一些合金鋼和有色金屬的鍛造。 (4)螺桿與滑塊之間為非剛性連接，承受偏心載荷能力差，適合單模膛鍛造。(5)摩擦傳動的效率

60、低只有1015%，設備噸位受限制，多為中小型設備。摩擦壓力機上模鍛特點摩擦壓力機上模鍛特點3.3.33.3.3在自由鍛設備上使用可移動模具生產(chǎn)模鍛件的一種鍛造方法，稱為胎模鍛1.1.胎模鍛的特點和應用胎模鍛的特點和應用 與自由鍛相比的優(yōu)點：與自由鍛相比的優(yōu)點： 1 1）成形質(zhì)量高。）成形質(zhì)量高。 2 2）生產(chǎn)效率高。）生產(chǎn)效率高。 3 3）能比較復雜的鍛件。）能比較復雜的鍛件。 4 4）省時，省材。）省時，省材。 適用于中、小批量的鍛件生產(chǎn)適用于中、小批量的鍛件生產(chǎn)2 2、胎模類型、胎模類型常用的胎模有常用的胎模有扣?？勰?、墊模、墊模、套模套模、合模合模、彎曲模、跳模、彎曲模、跳模、摔模等。常