材料成形技術(shù)基礎(chǔ)新編

1、1會(huì)計(jì)學(xué)材料成形技術(shù)基礎(chǔ)新編材料成形技術(shù)基礎(chǔ)新編2第二章第二章 概述概述第三章第三章 概述概述金屬材料固態(tài)成形的金屬材料固態(tài)成形的基本成形條件基本成形條件: :1.1.被成形的金屬材料應(yīng)具備一定的被成形的金屬材料應(yīng)具備一定的塑性塑性; ;2.2.要有要有外力外力作用于固態(tài)金屬材料上。作用于固態(tài)金屬材料上。金屬固態(tài)成形受到內(nèi)外兩方面因素的制約。1.內(nèi)在因素內(nèi)在因素即金屬本身能否進(jìn)行固態(tài)變形和可形變的能力大小。2.外在因素外在因素即需要多大的外力。另外，外界條件（如溫度等）對(duì)內(nèi)外因素有相當(dāng)大的影響，且成形過程中兩因素相互影響。3第二章第二章 概述概述第三章第三章 概述概述金屬塑性成形的主要方法金屬

2、塑性成形的主要方法4第二章第二章 概述概述金屬固態(tài)塑性成形優(yōu)缺點(diǎn)金屬固態(tài)塑性成形優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 組織細(xì)化致密、力學(xué)性能提高；組織細(xì)化致密、力學(xué)性能提高； 體積不變的材料轉(zhuǎn)移成形，材料利用率高體積不變的材料轉(zhuǎn)移成形，材料利用率高; ; 生產(chǎn)率高，易機(jī)械化、自動(dòng)化等。生產(chǎn)率高，易機(jī)械化、自動(dòng)化等。 可獲得精度較高的零件或毛坯，可實(shí)現(xiàn)少無切削加工?？色@得精度較高的零件或毛坯，可實(shí)現(xiàn)少無切削加工。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 不能加工脆性材料；不能加工脆性材料； 難以加工形狀特別復(fù)雜（特別是內(nèi)腔）、體積特別大的制品；難以加工形狀特別復(fù)雜（特別是內(nèi)腔）、體積特別大的制品； 設(shè)備、模具投資費(fèi)用大。設(shè)備、模具投資費(fèi)用大

3、。5第二章第二章 概述概述第三章第三章 概述概述按金屬固態(tài)成形時(shí)的溫度分為兩大類：按金屬固態(tài)成形時(shí)的溫度分為兩大類：冷變形過程冷變形過程冷變形是指金屬在進(jìn)行塑性變形時(shí)的溫度冷變形是指金屬在進(jìn)行塑性變形時(shí)的溫度低于低于該金屬的該金屬的再再結(jié)晶溫度結(jié)晶溫度。冷變形過程的特征：冷變形過程的特征：變形后具有加工硬化現(xiàn)象，強(qiáng)度、硬變形后具有加工硬化現(xiàn)象，強(qiáng)度、硬度升高，塑性和韌度下降度升高，塑性和韌度下降. .熱變形過程熱變形過程是指金屬材料在其是指金屬材料在其再結(jié)晶溫度以上再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的塑性變形。進(jìn)行的塑性變形。6第二章第二章 概述概述第三章第三章 概述概述冷變形過程的特征：冷變形過程的特征：

4、變形后具有加工硬化現(xiàn)象，強(qiáng)度、硬度升高，塑性和韌度變形后具有加工硬化現(xiàn)象，強(qiáng)度、硬度升高，塑性和韌度下降。下降。熱變形過程的特征：熱變形過程的特征： 金屬在熱變形中始終保持金屬在熱變形中始終保持良好的塑性良好的塑性，可使工件進(jìn)行大量，可使工件進(jìn)行大量的塑性變形；又因高溫下金屬的屈服強(qiáng)度較低，故的塑性變形；又因高溫下金屬的屈服強(qiáng)度較低，故變形抗力低變形抗力低，易于變形，易于變形。熱變形使內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)致密細(xì)小，力學(xué)性能特別是熱變形使內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)致密細(xì)小，力學(xué)性能特別是韌度明顯韌度明顯改善和提高改善和提高。因?yàn)榻饘俨牧蟽?nèi)部的縮松、氣孔或空隙被壓實(shí)，因?yàn)榻饘俨牧蟽?nèi)部的縮松、氣孔或空隙被壓實(shí)，粗大（樹枝

5、狀）的晶粒組織結(jié)構(gòu)被再結(jié)晶細(xì)化。粗大（樹枝狀）的晶粒組織結(jié)構(gòu)被再結(jié)晶細(xì)化。形成形成纖維組織纖維組織，力學(xué)性能，力學(xué)性能具有方向性。具有方向性。7第二章第二章 概述概述第三章第三章 概述概述冷變形過程優(yōu)點(diǎn)：冷變形過程優(yōu)點(diǎn)：冷變形制成的產(chǎn)品冷變形制成的產(chǎn)品尺寸精度高、表面質(zhì)量好尺寸精度高、表面質(zhì)量好。對(duì)于不能用熱處理方法對(duì)于不能用熱處理方法提高強(qiáng)度、硬度提高強(qiáng)度、硬度的金屬構(gòu)件（特別是薄壁細(xì)長(zhǎng)件）的金屬構(gòu)件（特別是薄壁細(xì)長(zhǎng)件）利用加工硬化來提高構(gòu)件的強(qiáng)度、硬度不但有效而且經(jīng)濟(jì)。利用加工硬化來提高構(gòu)件的強(qiáng)度、硬度不但有效而且經(jīng)濟(jì)。冷變形過程缺點(diǎn)：冷變形過程缺點(diǎn)：冷變形過程的加工硬化使金屬的冷變形過程

6、的加工硬化使金屬的塑性變差塑性變差，給進(jìn)一步塑性變形帶來困難。給進(jìn)一步塑性變形帶來困難。對(duì)加工坯料對(duì)加工坯料要求其表面干凈、無氧化皮、平整要求其表面干凈、無氧化皮、平整。加工硬化使金屬變形處加工硬化使金屬變形處電阻升高，耐蝕性降低電阻升高，耐蝕性降低。8第二章第二章 概述概述3.2 3.2 金屬塑性成形過程的理論基礎(chǔ)金屬塑性成形過程的理論基礎(chǔ)一、金屬塑性變形的能力一、金屬塑性變形的能力（可鍛性）（可鍛性） 指金屬材料在塑性成形加工時(shí)獲得優(yōu)質(zhì)毛坯或指金屬材料在塑性成形加工時(shí)獲得優(yōu)質(zhì)毛坯或零件的難易程度。零件的難易程度。 衡量因素衡量因素塑性指標(biāo)和變形抗力；塑性指標(biāo)和變形抗力； 塑性越高，變形抗力

7、越低，可鍛性越好塑性越高，變形抗力越低，可鍛性越好。 9第二章第二章 概述概述影響金屬塑性成形性能的因素影響金屬塑性成形性能的因素： 內(nèi)在因素、加工條件、應(yīng)力狀態(tài)等。內(nèi)在因素、加工條件、應(yīng)力狀態(tài)等。內(nèi)在因素：內(nèi)在因素： 化學(xué)成分化學(xué)成分鋼的含碳量越大，塑性成形性越好鋼的含碳量越大，塑性成形性越好; ;鋼的合金元素鋼的合金元素含量越高，塑性成形性能越差含量越高，塑性成形性能越差. . 金屬組織金屬組織單相固溶體的塑性成形性優(yōu)于多相組織，常溫下單相固溶體的塑性成形性優(yōu)于多相組織，常溫下，均勻細(xì)晶的塑性成形性優(yōu)于粗晶組織，鋼中存在網(wǎng)狀二次滲碳體，均勻細(xì)晶的塑性成形性優(yōu)于粗晶組織，鋼中存在網(wǎng)狀二次滲碳

8、體時(shí)塑性成形性下降。時(shí)塑性成形性下降。3.2 金屬塑性成形過程的理論基礎(chǔ)金屬塑性成形過程的理論基礎(chǔ)3.2 3.2 金屬塑性成形過程的理論基礎(chǔ)金屬塑性成形過程的理論基礎(chǔ)10第二章第二章 概述概述加工條件：加工條件：變形溫度變形溫度 溫度越高，塑性指標(biāo)增加，變形抗力降低，可鍛性溫度越高，塑性指標(biāo)增加，變形抗力降低，可鍛性提高。提高。變形速度變形速度 一方面一方面變形速度增大硬化速度隨之增大，塑性指標(biāo)變形速度增大硬化速度隨之增大，塑性指標(biāo)下降，變形抗力增大，可鍛性變壞；下降，變形抗力增大，可鍛性變壞； 另一方面另一方面變形速度越大，熱效應(yīng)越明顯，使塑性指變形速度越大，熱效應(yīng)越明顯，使塑性指標(biāo)提高、變

9、形抗力下降，可鍛性變好。標(biāo)提高、變形抗力下降，可鍛性變好。 一般生產(chǎn)條件下采用較小變形速度。一般生產(chǎn)條件下采用較小變形速度。3.2 3.2 金屬塑性成形過程的理論基礎(chǔ)金屬塑性成形過程的理論基礎(chǔ)11第二章第二章 概述概述3.2 3.2 金屬塑性成形過程的理論基礎(chǔ)金屬塑性成形過程的理論基礎(chǔ)應(yīng)力狀態(tài)：應(yīng)力狀態(tài)： 三個(gè)方向中的三個(gè)方向中的壓應(yīng)力數(shù)目壓應(yīng)力數(shù)目越多，塑性越好，變形抗力增大；拉應(yīng)力越多，塑性越好，變形抗力增大；拉應(yīng)力數(shù)目多，則金屬的塑性就差，變形抗力降低。數(shù)目多，則金屬的塑性就差，變形抗力降低。12塑性變形基本規(guī)律塑性變形基本規(guī)律體積不變規(guī)律體積不變規(guī)律 金屬固態(tài)成形加工金屬固態(tài)成形加工中

10、金屬變形后的體積等中金屬變形后的體積等于變形前的體積（又叫于變形前的體積（又叫質(zhì)量恒定定理）質(zhì)量恒定定理）最小阻力定律最小阻力定律 金屬在塑性變形過金屬在塑性變形過程中，其質(zhì)點(diǎn)都將沿著程中，其質(zhì)點(diǎn)都將沿著阻力最小的方向移動(dòng)。阻力最小的方向移動(dòng)。金屬內(nèi)某一質(zhì)點(diǎn)塑性變形時(shí)移動(dòng)的最小阻力方向就是通過該質(zhì)點(diǎn)向金屬變形部分的周邊所作的最短法線方向。 133.3 3.3 鍛造方法鍛造方法自由鍛造自由鍛造定義：定義：自由鍛造是利用沖擊力或壓力使金屬材料自由鍛造是利用沖擊力或壓力使金屬材料在在上下兩個(gè)砧鐵之間或錘頭與砧鐵之間上下兩個(gè)砧鐵之間或錘頭與砧鐵之間產(chǎn)生變形，從產(chǎn)生變形，從而獲得所需形狀、尺寸和力學(xué)性能

11、的鍛件成形過程。而獲得所需形狀、尺寸和力學(xué)性能的鍛件成形過程。14自由鍛造自由鍛造自自由由鍛鍛優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)15自自由由鍛鍛缺缺點(diǎn)點(diǎn)自由鍛造自由鍛造16自由鍛造自由鍛造自由鍛成形過程自由鍛成形過程零件圖零件圖 - 繪制鍛件圖繪制鍛件圖 - 計(jì)算坯料質(zhì)量計(jì)算坯料質(zhì)量和尺寸和尺寸-下料下料-確定工序確定工序-加熱溫度加熱溫度-設(shè)設(shè)備等備等- 加熱坯料、鍛打加熱坯料、鍛打-檢驗(yàn)檢驗(yàn)-鍛件鍛件17第二章第二章 概述概述自由鍛造自由鍛造 1）繪制鍛件圖）繪制鍛件圖 繪制鍛件圖時(shí)要考慮繪制鍛件圖時(shí)要考慮: 敷料敷料 加工余量加工余量 鍛件公差鍛件公差18第二章第二章 概述概述鍛件加工余量：鍛件加工余量： 與零件

12、的形狀、尺寸、加工精度、表面粗糙度等因素有與零件的形狀、尺寸、加工精度、表面粗糙度等因素有關(guān)，關(guān)，通常自由鍛鍛件的加工余量為通常自由鍛鍛件的加工余量為46mm，它與生產(chǎn)的設(shè)，它與生產(chǎn)的設(shè)備、工裝精度、加熱的控制和操作技術(shù)水平有關(guān)，零件越大備、工裝精度、加熱的控制和操作技術(shù)水平有關(guān)，零件越大，形狀越復(fù)雜，則余量就大。，形狀越復(fù)雜，則余量就大。鍛件公差：鍛件公差： 鍛件公差是鍛件名義尺寸的允許變動(dòng)量鍛件公差是鍛件名義尺寸的允許變動(dòng)量，因?yàn)殄懺觳僮鳎驗(yàn)殄懺觳僮髦姓莆粘叽缬幸欢ɡщy，外加金屬的氧化和收縮等原因，使中掌握尺寸有一定困難，外加金屬的氧化和收縮等原因，使鍛件的實(shí)際尺寸總有一定的誤差。規(guī)定鍛

13、件的公差，有利于鍛件的實(shí)際尺寸總有一定的誤差。規(guī)定鍛件的公差，有利于提高生產(chǎn)率。自由鍛鍛件的公差一般為提高生產(chǎn)率。自由鍛鍛件的公差一般為（12）mm。自由鍛造自由鍛造19第二章第二章 概述概述自由鍛造自由鍛造2）計(jì)算坯料質(zhì)量和尺寸）計(jì)算坯料質(zhì)量和尺寸 確定坯料質(zhì)量：確定坯料質(zhì)量： G坯料坯料=G鍛件鍛件+G燒損燒損+G料頭料頭 式中：式中：G G坯料坯料坯料質(zhì)量。坯料質(zhì)量。 G G鍛件鍛件鍛件質(zhì)量。鍛件質(zhì)量。 G G燒損燒損加熱時(shí)坯料因表面氧化而燒損的質(zhì)量，加熱時(shí)坯料因表面氧化而燒損的質(zhì)量，第一次加熱取被加熱金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)的第一次加熱取被加熱金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)的2%2% 3%3%，以后各次加，以后各次

14、加熱取熱取1.5%1.5% 2.0%2.0%； G G料頭料頭鍛造過程中被沖掉的那部分金屬的質(zhì)量鍛造過程中被沖掉的那部分金屬的質(zhì)量，如沖孔時(shí)坯料中部的料芯，修切端部產(chǎn)生的料頭等。，如沖孔時(shí)坯料中部的料芯，修切端部產(chǎn)生的料頭等。20自由鍛造自由鍛造 通常，對(duì)于中、小型鍛件都用型材（使用最多的是圓鋼通常，對(duì)于中、小型鍛件都用型材（使用最多的是圓鋼），這樣可不考慮料頭因素，故可將上式簡(jiǎn)化為：），這樣可不考慮料頭因素，故可將上式簡(jiǎn)化為： G坯料坯料 =（1+K）G鍛件鍛件 K K是一個(gè)與鍛件形狀有關(guān)的系數(shù)。對(duì)于是一個(gè)與鍛件形狀有關(guān)的系數(shù)。對(duì)于實(shí)心盤類鍛件，實(shí)心盤類鍛件，K=2K=23 3；對(duì)于；對(duì)于階

15、梯軸階梯軸類鍛件，類鍛件，K=8K=81010；對(duì)于；對(duì)于空心類鍛件，空心類鍛件，K K：1010 1212；對(duì)于其他形狀的鍛件；對(duì)于其他形狀的鍛件，可視其復(fù)雜程度參照上述，可視其復(fù)雜程度參照上述3 3類鍛件取類鍛件取K K值。值。 鍛件的質(zhì)量是根據(jù)鍛件的名義尺寸來計(jì)算的，即：鍛件的質(zhì)量是根據(jù)鍛件的名義尺寸來計(jì)算的，即：. .G G鍛件鍛件 = r= rV V鍛件鍛件21自由鍛造自由鍛造確定坯料尺寸確定坯料尺寸 對(duì)于圓型材料（如圓鋼）：對(duì)于圓型材料（如圓鋼）： 當(dāng)鍛件鍛造的第一工序?yàn)殓叴謺r(shí)，則：當(dāng)鍛件鍛造的第一工序?yàn)殓叴謺r(shí)，則：坯料直徑：坯料直徑： D =D =（0.8 0.8 1 1）V V

16、1 11/3 1/3 V V1 1 = G = G1 1r r式中式中V V1 1坯料的體積；坯料的體積； G G1 1坯料的質(zhì)量。坯料的質(zhì)量。坯料的高度或長(zhǎng)度：坯料的高度或長(zhǎng)度：H = VH = V1 1（D D2 2）2 2 ，且，且H H應(yīng)滿足：應(yīng)滿足： 1.25D H 2.5D1.25D H 2.5D。22自由鍛造自由鍛造 當(dāng)鍛造件的第一工序?yàn)榘伍L(zhǎng)時(shí)，則：當(dāng)鍛造件的第一工序?yàn)榘伍L(zhǎng)時(shí)，則： F1 YF1 Y鍛鍛F F鍛鍛式中式中F F1 1坯料的截面積；坯料的截面積；Y Y鍛鍛鍛造比，對(duì)于圓鋼，鍛造比，對(duì)于圓鋼，Y Y鍛鍛= 1.3= 1.3 1.51.5； F F鍛鍛鍛件的最大截面積。

17、鍛件的最大截面積。 坯料的直徑：坯料的直徑： D = 2FD = 2F1 1 坯料的長(zhǎng)度：坯料的長(zhǎng)度： L = VL = V1 1F F1 1要注意的是要注意的是，圓鋼直徑的大小是有標(biāo)準(zhǔn)的，如圓鋼直徑的大小是有標(biāo)準(zhǔn)的，如2525，3030，3535，4040，如計(jì)算的坯料直徑如計(jì)算的坯料直徑D D與圓鋼標(biāo)準(zhǔn)直徑不符，則應(yīng)將坯料直徑就與圓鋼標(biāo)準(zhǔn)直徑不符，則應(yīng)將坯料直徑就近取成圓鋼直徑，然后再重新計(jì)算坯料高度日或長(zhǎng)度近取成圓鋼直徑，然后再重新計(jì)算坯料高度日或長(zhǎng)度L L。23自由鍛造自由鍛造選擇鍛造工序、確定鍛造溫度和冷卻規(guī)范等。選擇鍛造工序、確定鍛造溫度和冷卻規(guī)范等。選擇鍛造工序選擇鍛造工序 分為

18、分為基本工序、輔助工序、精整工序基本工序、輔助工序、精整工序三類。三類。 基本工序基本工序：鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔等等24自由鍛造自由鍛造盤類鍛件盤類鍛件軸及桿類鍛件軸及桿類鍛件可采用鐓粗、沖孔、壓肩、整修可采用鐓粗、沖孔、壓肩、整修可采用拔長(zhǎng)、壓肩、整修可采用拔長(zhǎng)、壓肩、整修25自由鍛造自由鍛造筒及環(huán)類鍛件筒及環(huán)類鍛件彎曲類鍛件彎曲類鍛件可采用鐓粗、沖孔、拔長(zhǎng)、整修可采用鐓粗、沖孔、拔長(zhǎng)、整修可采用拔長(zhǎng)、彎曲可采用拔長(zhǎng)、彎曲26曲拐軸類鍛件曲拐軸類鍛件其他復(fù)雜鍛件其他復(fù)雜鍛件可采用拔長(zhǎng)、分段、錯(cuò)移、整修可采用拔長(zhǎng)、分段、錯(cuò)移、整修可采用拔長(zhǎng)、分段、鐓粗、沖孔、整修可采用拔長(zhǎng)、分段、

19、鐓粗、沖孔、整修自由鍛造自由鍛造27自由鍛造自由鍛造輔助工序輔助工序：壓肩、倒棱、壓鉗口壓肩、倒棱、壓鉗口等。等。精整工序精整工序：整形、清除表面氧化皮整形、清除表面氧化皮等。28第二章第二章 概述概述自由鍛造自由鍛造鍛造溫度范圍及加熱冷卻范圍鍛造溫度范圍及加熱冷卻范圍 常用金屬材料的鍛造溫度范圍常用金屬材料的鍛造溫度范圍合金種類始鍛溫度/終鍛溫度/碳素鋼15，25，3012001250750 80035，40，45120080060，65，T8,T101100800合金鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼1150 1200800 850低合金工具鋼低合金工具鋼1100 1150850高速鋼高速鋼1100

20、1150900有色金屬H68850700硬鋁硬鋁47038029第二章第二章 概述概述自由鍛造自由鍛造鍛后鍛件的冷卻：鍛后鍛件的冷卻： 鍛件仍有較高的溫度，冷卻時(shí)由于鍛件仍有較高的溫度，冷卻時(shí)由于表面冷卻快，內(nèi)部冷的慢，鍛件表里收表面冷卻快，內(nèi)部冷的慢，鍛件表里收縮不一，可能使一些塑性較低的或大型縮不一，可能使一些塑性較低的或大型復(fù)雜鍛件產(chǎn)生變形或開裂等缺陷。復(fù)雜鍛件產(chǎn)生變形或開裂等缺陷。30第二章第二章 概述概述鍛件冷卻方式常有下列鍛件冷卻方式常有下列3種：種：1）直接在空氣中冷卻（空冷），直接在空氣中冷卻（空冷），此種多用于碳含此種多用于碳含量小于量小于0.5%的碳鋼和碳含量小于的碳鋼和碳

21、含量小于0.3%的低合金鋼的低合金鋼中小型鍛件。中小型鍛件。2）在爐灰或干砂中緩冷在爐灰或干砂中緩冷 對(duì)用于中碳鋼、高碳鋼和對(duì)用于中碳鋼、高碳鋼和大多數(shù)低合金鋼中的中型鍛件。大多數(shù)低合金鋼中的中型鍛件。3）隨爐緩冷隨爐緩冷 鍛后隨即將鍛件放入鍛后隨即將鍛件放入500到到700攝氏度攝氏度的爐中隨爐緩冷，用于中碳鋼和低合金鋼的大型鍛的爐中隨爐緩冷，用于中碳鋼和低合金鋼的大型鍛件以及高合金鋼的重要鍛件。件以及高合金鋼的重要鍛件。自由鍛造自由鍛造31自由鍛造自由鍛造自由鍛典型過程舉例自由鍛典型過程舉例 軸類、盤類、環(huán)類、筒類、彎曲類等軸類、盤類、環(huán)類、筒類、彎曲類等軸軸類類件件自自由由鍛鍛工工序序3

22、2自由鍛造自由鍛造鍛件名稱：齒輪軸坯料質(zhì)量：2.8kg坯料規(guī)格：90 x59mm鍛件材料：40Cr鍛造設(shè)備：150kg空氣錘鍛件圖：火次溫度（）操作說明簡(jiǎn)圖11200800鐓粗拔長(zhǎng)、打圓壓肩拔長(zhǎng)、打圓33自由鍛造自由鍛造盤盤類類件件自自由由鍛鍛工工序序34自由鍛造自由鍛造鍛件名稱：雙聯(lián)齒輪坯料質(zhì)量：2.1kg坯料規(guī)格：65x83mm鍛件材料：45鋼鍛造設(shè)備：150kg空氣錘 鍛件圖：火次溫度（）操作說明簡(jiǎn)圖11200800鐓粗壓肩拔長(zhǎng)、打圓35自由鍛造自由鍛造環(huán)環(huán)類類件件自自由由鍛鍛工工序序36第二章第二章 概述概述鍛造設(shè)備：鍛造設(shè)備：中小型鍛件所采用的主要是空氣錘，空氣錘的中小型鍛件所采用的

23、主要是空氣錘，空氣錘的噸位選擇見下表或查鍛造手冊(cè)。噸位選擇見下表或查鍛造手冊(cè)。錘的噸位/kg150250400560鍛件質(zhì)量/kg6102640自由鍛造自由鍛造37自由鍛件結(jié)構(gòu)技術(shù)自由鍛件結(jié)構(gòu)技術(shù)特征特征自由鍛件上應(yīng)避免自由鍛件上應(yīng)避免錐體、曲線或曲線交錐體、曲線或曲線交接以及橢圓形、工字接以及橢圓形、工字形截面等結(jié)構(gòu)。形截面等結(jié)構(gòu)。自由鍛造自由鍛造38第二章第二章 概述概述自由鍛造自由鍛造39第二章第二章 概述概述自由鍛件上應(yīng)自由鍛件上應(yīng)避免加強(qiáng)筋、凸避免加強(qiáng)筋、凸臺(tái)等結(jié)構(gòu)臺(tái)等結(jié)構(gòu)。自由鍛造自由鍛造40當(dāng)鍛件的橫截面有當(dāng)鍛件的橫截面有急劇變化或形狀較復(fù)急劇變化或形狀較復(fù)雜時(shí)，可將其設(shè)計(jì)成雜時(shí)

24、，可將其設(shè)計(jì)成幾個(gè)簡(jiǎn)單件構(gòu)成的組幾個(gè)簡(jiǎn)單件構(gòu)成的組合件，用焊接或機(jī)械合件，用焊接或機(jī)械連接方法連成整體件連接方法連成整體件。自由鍛造自由鍛造41第二章第二章 概述概述復(fù)雜件結(jié)構(gòu)復(fù)雜件結(jié)構(gòu)成形性差的結(jié)構(gòu)成形性差的結(jié)構(gòu) 成形性好的結(jié)構(gòu)成形性好的結(jié)構(gòu)自由鍛造自由鍛造42第二章第二章 概述概述模型鍛造模型鍛造定義：定義：它是將坯料置于鍛模模腔內(nèi)它是將坯料置于鍛模模腔內(nèi)，然后施加沖擊力或壓力然后施加沖擊力或壓力使坯料發(fā)生塑性變形而獲得鍛件的成形過程使坯料發(fā)生塑性變形而獲得鍛件的成形過程。模型鍛造時(shí)坯料是模型鍛造時(shí)坯料是整體塑性成形整體塑性成形坯料坯料三向受壓三向受壓。43第二章第二章 概述概述與自由鍛相

25、比，模鍛具有如下優(yōu)點(diǎn)與自由鍛相比，模鍛具有如下優(yōu)點(diǎn):生產(chǎn)效率高。生產(chǎn)效率高。能鍛造形狀復(fù)雜的鍛件，并可使金屬流線分布更為合理。能鍛造形狀復(fù)雜的鍛件，并可使金屬流線分布更為合理。模鍛件的尺寸較精確，表面質(zhì)量好，加工余量較小。模鍛件的尺寸較精確，表面質(zhì)量好，加工余量較小。節(jié)省金屬材料，減少切削加工工作量。在批量足夠的條件節(jié)省金屬材料，減少切削加工工作量。在批量足夠的條件下，能降低零件成本。下，能降低零件成本。模鍛操作簡(jiǎn)單，勞動(dòng)強(qiáng)度低。模鍛操作簡(jiǎn)單，勞動(dòng)強(qiáng)度低。模型鍛造模型鍛造44第二章第二章 概述概述缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 模鍛設(shè)備噸位限制，鍛件質(zhì)量一般在模鍛設(shè)備噸位限制，鍛件質(zhì)量一般在150kg以下。設(shè)備

26、投資較大，模具費(fèi)用高，以下。設(shè)備投資較大，模具費(fèi)用高，工藝靈活性較差，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期較長(zhǎng)。工藝靈活性較差，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期較長(zhǎng)。 適合于小型鍛件的大批、大量生產(chǎn)。適合于小型鍛件的大批、大量生產(chǎn)。模型鍛造模型鍛造45模鍛過程模鍛過程模型鍛造模型鍛造46第二章第二章 概述概述模鍛過程模鍛過程1)1)繪制模鍛件圖繪制模鍛件圖 應(yīng)考慮分模面、加工余量、鍛件公差和敷料應(yīng)考慮分模面、加工余量、鍛件公差和敷料 、模鍛、模鍛斜度斜度 、模鍛件圓角半徑、模鍛件圓角半徑 等。等。分模面分模面 確定分模面位置原則：確定分模面位置原則：a)a)要保證模鍛件易于從模膛中取出，故通常分模面選擇在模鍛件要保證模鍛件易于從模膛中取

27、出，故通常分模面選擇在模鍛件最大截面上最大截面上。b)b)所選定的分模面應(yīng)能所選定的分模面應(yīng)能使模膛的深度最淺使模膛的深度最淺，這樣有利于金屬充滿模膛，便于鍛件，這樣有利于金屬充滿模膛，便于鍛件的取出和鍛模的制造。的取出和鍛模的制造。模型鍛造模型鍛造47c) 選定的分模面應(yīng)能使選定的分模面應(yīng)能使上下兩模沿分模面的模膛輪廓一致上下兩模沿分模面的模膛輪廓一致，這樣在安裝鍛模和，這樣在安裝鍛模和生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)模現(xiàn)象時(shí)，便于及時(shí)調(diào)整鍛模位置。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)?，F(xiàn)象時(shí)，便于及時(shí)調(diào)整鍛模位置。d）分模面最好是平面，且上下鍛模的模膛深度盡可能一致，便于鍛模制造。）分模面最好是平面，且上下鍛模的模膛深度盡可能一致，

28、便于鍛模制造。e)所選分模面盡可能使鍛件上所加的敷料最少，這樣既可提高材料的利用率，所選分模面盡可能使鍛件上所加的敷料最少，這樣既可提高材料的利用率，又減少了切削加工的工作量。第又減少了切削加工的工作量。第2種孔不能鍛。種孔不能鍛。模型鍛造模型鍛造48第二章第二章 概述概述模型鍛造模型鍛造49第二章第二章 概述概述加工余量、鍛件公差和敷料加工余量、鍛件公差和敷料 模鍛件的加工余量和公差比自由鍛模鍛件的加工余量和公差比自由鍛件的小得多。小型模鍛件的加工余量一件的小得多。小型模鍛件的加工余量一般在般在24mm，鍛件公差一般為，鍛件公差一般為0.5 1mm。模型鍛造模型鍛造50第二章第二章 概述概述

29、對(duì)于孔徑對(duì)于孔徑d25mm的模鍛的模鍛件，孔應(yīng)鍛出，但須留件，孔應(yīng)鍛出，但須留沖沖孔連皮孔連皮； 沖孔連皮厚度與孔徑?jīng)_孔連皮厚度與孔徑有關(guān)，當(dāng)孔徑為有關(guān)，當(dāng)孔徑為30 80mm時(shí)，連皮厚度為時(shí)，連皮厚度為4 8mm。模型鍛造模型鍛造51第二章第二章 概述概述模鍛斜度模鍛斜度 目的目的是便于是便于從模膛中取出鍛件從模膛中取出鍛件。常用模鍛斜度系列為：常用模鍛斜度系列為： 357101215 模鍛斜度與模膛深度有關(guān)，當(dāng)模膛深度模鍛斜度與模膛深度有關(guān)，當(dāng)模膛深度與寬度的比值（與寬度的比值（h/b)越大時(shí)，取較大的斜越大時(shí)，取較大的斜度值。度值。內(nèi)壁斜度應(yīng)比外壁斜度大內(nèi)壁斜度應(yīng)比外壁斜度大25 在具有

30、在具有頂出裝置的鍛壓機(jī)械上，其模鍛頂出裝置的鍛壓機(jī)械上，其模鍛件上的斜度比沒有頂出裝置的小一級(jí)件上的斜度比沒有頂出裝置的小一級(jí)。模型鍛造模型鍛造52模鍛件圓角半徑模鍛件圓角半徑 模鍛件上凡是面與面相交處均應(yīng)做成圓角。模鍛件上凡是面與面相交處均應(yīng)做成圓角。 目的目的:增大鍛件強(qiáng)度，利于鍛造時(shí)金屬充滿模膛，避免鍛增大鍛件強(qiáng)度，利于鍛造時(shí)金屬充滿模膛，避免鍛模上的內(nèi)尖角處產(chǎn)生裂紋，減緩鍛模外尖角處的磨損，提高鍛模上的內(nèi)尖角處產(chǎn)生裂紋，減緩鍛模外尖角處的磨損，提高鍛模的使用壽命模的使用壽命。要求要求: 鋼質(zhì)模鍛件鋼質(zhì)模鍛件 外圓角半徑外圓角半徑取取1.5 12mm， 內(nèi)圓角半徑內(nèi)圓角半徑比比外圓角大外

31、圓角大2 3倍倍；模模膛深度越深，圓角半徑取值越大。膛深度越深，圓角半徑取值越大。模型鍛造模型鍛造53第二章第二章 概述概述例例 一齒輪，材料為一齒輪，材料為45鋼，產(chǎn)量為鋼，產(chǎn)量為3000件件/月，選用模鍛加工。月，選用模鍛加工。 該件該件直徑直徑25的孔不鍛出的孔不鍛出（因放在機(jī)加工余量后孔徑（因放在機(jī)加工余量后孔徑25），外），外徑的加工余量放徑的加工余量放4mm（半徑上放（半徑上放2mm），高度上加工余量放），高度上加工余量放2.5mm。分模面如圖所示，凡垂直分模面的立壁均放模鍛斜度。分模面如圖所示，凡垂直分模面的立壁均放模鍛斜度5。模型鍛造模型鍛造5454第二章第二章 概述概述2）坯

32、料質(zhì)量和尺寸計(jì)算）坯料質(zhì)量和尺寸計(jì)算 模鍛件坯料質(zhì)量模鍛件坯料質(zhì)量=模鍛件質(zhì)量模鍛件質(zhì)量+氧化燒損質(zhì)量氧化燒損質(zhì)量+飛邊（連皮）質(zhì)量飛邊（連皮）質(zhì)量 飛邊質(zhì)量飛邊質(zhì)量的多少與鍛件形狀和大小有關(guān)，一般按鍛的多少與鍛件形狀和大小有關(guān)，一般按鍛件質(zhì)量的件質(zhì)量的20% 25%計(jì)算。計(jì)算。 氧化燒損氧化燒損按鍛件質(zhì)量和飛邊質(zhì)量總和的按鍛件質(zhì)量和飛邊質(zhì)量總和的3% 4%計(jì)計(jì)算，算，其他規(guī)則可參照自由鍛坯料質(zhì)量及尺寸計(jì)算其他規(guī)則可參照自由鍛坯料質(zhì)量及尺寸計(jì)算。模型鍛造模型鍛造5555模型鍛造模型鍛造563）模鍛工序確定）模鍛工序確定 盤類模鍛件：盤類模鍛件： 一般采用一般采用鐓粗和鐓粗和終鍛終鍛工序；對(duì)于一

33、些工序；對(duì)于一些高輪轂、薄輪輻的模高輪轂、薄輪輻的模鍛件，采用鍛件，采用鐓粗鐓粗-預(yù)鍛預(yù)鍛-終鍛工序。終鍛工序。56模型鍛造模型鍛造長(zhǎng)軸類模鍛件工序長(zhǎng)軸類模鍛件工序選擇有：選擇有：預(yù)鍛預(yù)鍛-終鍛終鍛滾壓滾壓-預(yù)鍛預(yù)鍛-終鍛終鍛拔長(zhǎng)拔長(zhǎng)-滾壓滾壓-預(yù)鍛預(yù)鍛-終鍛終鍛拔長(zhǎng)拔長(zhǎng)-滾壓滾壓-彎曲彎曲-預(yù)鍛預(yù)鍛-終鍛等終鍛等57模型鍛造模型鍛造 模鍛件成形過程中工序模鍛件成形過程中工序的多少的多少與零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、坯與零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、坯料形狀及制坯手段料形狀及制坯手段等有關(guān)。等有關(guān)。 如：彎曲連桿模鍛如：彎曲連桿模鍛58模型鍛造模型鍛造鍛造截面變化較大的長(zhǎng)軸類鍛件時(shí)，常采用斷面鍛造截面變化較大的長(zhǎng)軸類鍛件時(shí)

34、，常采用斷面呈周期性變化的坯料見圖所示：呈周期性變化的坯料見圖所示：（a）周期性軋制坯料）周期性軋制坯料 （b）彎曲）彎曲（c）預(yù)鍛）預(yù)鍛 （d）終鍛）終鍛59或者用輥鍛機(jī)來軋制原坯料代替拔長(zhǎng)和滾壓工序見圖，這樣或者用輥鍛機(jī)來軋制原坯料代替拔長(zhǎng)和滾壓工序見圖，這樣可使模鍛過程簡(jiǎn)化，生產(chǎn)效率高?？墒鼓ｅ戇^程簡(jiǎn)化，生產(chǎn)效率高。（a）原料）原料 （b）輥鍛）輥鍛 （c）坯料）坯料 1扇形輥鍛模扇形輥鍛模 2鍛輥鍛輥模型鍛造模型鍛造60第二章第二章 概述概述4）修整工序）修整工序 切邊與沖孔切邊與沖孔 鍛成的模鍛件，通常其周邊都帶有飛邊，有通孔的鍛成的模鍛件，通常其周邊都帶有飛邊，有通孔的鍛件還有連皮

35、。須用切邊模和沖孔模將飛邊和連皮切除。鍛件還有連皮。須用切邊模和沖孔模將飛邊和連皮切除。模型鍛造模型鍛造61第二章第二章 概述概述 校正校正 在形狀復(fù)雜的鍛件切邊（沖連皮）之后進(jìn)行在形狀復(fù)雜的鍛件切邊（沖連皮）之后進(jìn)行校正校正提高鍛件精度提高鍛件精度。 熱處理熱處理 目的是為了目的是為了消除鍛件的過熱組織或加工硬消除鍛件的過熱組織或加工硬化組織、內(nèi)應(yīng)力化組織、內(nèi)應(yīng)力等，使模鍛件具有所需的組織和性能。等，使模鍛件具有所需的組織和性能。 清理清理 清除氧化皮、油污及其他表面缺陷，以清除氧化皮、油污及其他表面缺陷，以提高提高模鍛件的表面質(zhì)量模鍛件的表面質(zhì)量。清理方法有：。清理方法有：滾筒打光。噴丸清

36、理滾筒打光。噴丸清理、酸洗、酸洗等。等。模型鍛造模型鍛造62 對(duì)于要求精度高和表面粗糙度低的模鍛件，除進(jìn)對(duì)于要求精度高和表面粗糙度低的模鍛件，除進(jìn)行上述各修整工序外，還應(yīng)在壓力機(jī)上進(jìn)行行上述各修整工序外，還應(yīng)在壓力機(jī)上進(jìn)行精壓。精壓。模型鍛造模型鍛造63第二章第二章 概述概述5 5）鍛模模膛）鍛模模膛 分為分為模鍛模膛模鍛模膛和和制坯模膛制坯模膛兩大類：兩大類：模鍛模膛模鍛模膛 模鍛模膛分為模鍛模膛分為終鍛終鍛模膛和模膛和預(yù)鍛預(yù)鍛模膛兩種。模膛兩種。 終鍛模膛終鍛模膛作用：作用：使坯料最后變形到鍛件所要求的形狀和使坯料最后變形到鍛件所要求的形狀和尺寸尺寸。它的形狀與鍛件的形狀相同；因鍛件冷卻時(shí)

37、要收縮，。它的形狀與鍛件的形狀相同；因鍛件冷卻時(shí)要收縮，終鍛模膛的尺寸應(yīng)比鍛件尺寸放大一個(gè)收縮量，一般鋼件收終鍛模膛的尺寸應(yīng)比鍛件尺寸放大一個(gè)收縮量，一般鋼件收縮量取縮量取1.2%1.2%1.5%1.5%。 模型鍛造模型鍛造64第二章第二章 概述概述飛邊槽作用：飛邊槽作用：促使金屬充滿模膛，增加金屬從促使金屬充滿模膛，增加金屬從模膛中流出的阻力，同時(shí)容納多余的金屬模膛中流出的阻力，同時(shí)容納多余的金屬。模型鍛造模型鍛造65 預(yù)鍛模膛作用預(yù)鍛模膛作用：使坯料變形到接近于鍛使坯料變形到接近于鍛件的形狀和尺寸，終鍛時(shí)金屬容易充滿終鍛件的形狀和尺寸，終鍛時(shí)金屬容易充滿終鍛模膛，同時(shí)也減小了終鍛模膛的磨損

38、，延長(zhǎng)模膛，同時(shí)也減小了終鍛模膛的磨損，延長(zhǎng)使用壽命。使用壽命。 預(yù)鍛模膛和終鍛模膛的主要區(qū)別是：預(yù)鍛模膛和終鍛模膛的主要區(qū)別是：前前者的圓角和斜度較大，沒有飛邊槽者的圓角和斜度較大，沒有飛邊槽模型鍛造模型鍛造66第二章第二章 概述概述制坯模膛制坯模膛 對(duì)于形狀復(fù)雜的模鍛件為了使坯料形狀基本接近對(duì)于形狀復(fù)雜的模鍛件為了使坯料形狀基本接近模鍛件形狀，模鍛件形狀，使金屬能合理分布和很好地充滿模膛，使金屬能合理分布和很好地充滿模膛，須預(yù)先在制坯模膛內(nèi)制坯，然后再進(jìn)行預(yù)鍛和終鍛。須預(yù)先在制坯模膛內(nèi)制坯，然后再進(jìn)行預(yù)鍛和終鍛。 制坯模膛：制坯模膛：拔長(zhǎng)模膛、滾擠模膛、彎曲模膛、切拔長(zhǎng)模膛、滾擠模膛、彎曲

39、模膛、切斷模膛斷模膛等。等。模型鍛造模型鍛造67拔長(zhǎng)模膛拔長(zhǎng)模膛用來減少坯料某部分的橫截用來減少坯料某部分的橫截面積，以增加該部分的長(zhǎng)度。面積，以增加該部分的長(zhǎng)度。模型鍛造模型鍛造68滾擠模膛滾擠模膛用來減小坯料某部分的橫截面積，以增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。它主要是使金屬按模鍛件形大另一部分的橫截面積。它主要是使金屬按模鍛件形狀分布狀分布。模型鍛造模型鍛造69第二章第二章 概述概述彎曲模膛彎曲模膛對(duì)于彎曲的桿對(duì)于彎曲的桿類模鍛件，需用進(jìn)行彎曲類模鍛件，需用進(jìn)行彎曲制坯。制坯。 坯料可直接或先經(jīng)其坯料可直接或先經(jīng)其他制坯工序后再放入彎曲他制坯工序后再放入彎曲模膛內(nèi)

40、進(jìn)行彎曲變形。模膛內(nèi)進(jìn)行彎曲變形。模型鍛造模型鍛造70切斷模膛切斷模膛 用來從坯料上用來從坯料上切下鍛件或從鍛件上切下鍛件或從鍛件上切下鉗口部金屬。切下鉗口部金屬。模型鍛造模型鍛造71第二章第二章 概述概述6）金屬在模膛內(nèi)的變形過程）金屬在模膛內(nèi)的變形過程 其形變過程可分為三個(gè)階段。以錘上模鍛盤類鍛其形變過程可分為三個(gè)階段。以錘上模鍛盤類鍛件為例：件為例：三個(gè)階段：三個(gè)階段： 充型階段；充型階段； 形成飛邊和充滿階段；形成飛邊和充滿階段； 鍛足階段鍛足階段。模型鍛造模型鍛造72第二章第二章 概述概述充型階段。充型階段。在最初的幾次鍛擊時(shí)，金屬在外力作用下發(fā)生塑在最初的幾次鍛擊時(shí)，金屬在外力作用

41、下發(fā)生塑性變形，坯料高度減小，水平尺寸增大，并有部分金屬壓入模膛性變形，坯料高度減小，水平尺寸增大，并有部分金屬壓入模膛深處。這一階段深處。這一階段直到金屬與模膛側(cè)壁接觸達(dá)到飛邊槽橋口為止直到金屬與模膛側(cè)壁接觸達(dá)到飛邊槽橋口為止如如圖。圖。形成飛邊和充滿階段。形成飛邊和充滿階段。在繼續(xù)鍛造時(shí)，由于金屬充滿模膛在繼續(xù)鍛造時(shí)，由于金屬充滿模膛圓角和深處的阻力較大，金屬向阻力較小的飛邊槽內(nèi)流動(dòng)，形成圓角和深處的阻力較大，金屬向阻力較小的飛邊槽內(nèi)流動(dòng)，形成飛邊。由于飛邊在隨后急劇變冷以至金屬流入飛邊槽的阻力急劇飛邊。由于飛邊在隨后急劇變冷以至金屬流入飛邊槽的阻力急劇增大，變形力也迅速增大，見圖（增大，

42、變形力也迅速增大，見圖（d d）模型鍛造模型鍛造73第二章第二章 概述概述鍛足階段。鍛足階段。由于坯料體積往往都偏多或者飛邊槽阻力由于坯料體積往往都偏多或者飛邊槽阻力偏大，因而，雖然模膛已經(jīng)充滿，但上下模還未合攏，需偏大，因而，雖然模膛已經(jīng)充滿，但上下模還未合攏，需進(jìn)一步鍛足。進(jìn)一步鍛足。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 變形僅發(fā)生在變形僅發(fā)生在分模面附近區(qū)域，分模面附近區(qū)域，以便向飛邊槽擠出以便向飛邊槽擠出多余的金屬，變形力也急劇增大，直至達(dá)到最大值多余的金屬，變形力也急劇增大，直至達(dá)到最大值p3p3為止，見圖（為止，見圖（d d）中）中p2p3p2p3線。線。模型鍛造模型鍛造74第二章第二章 概述概述模型鍛造

43、模型鍛造75第二章第二章 概述概述飛邊的作用：飛邊的作用：1. 強(qiáng)迫充填；強(qiáng)迫充填；2. 容納多余的金屬；容納多余的金屬；3. 減輕上模對(duì)下模的打擊，起緩沖作用減輕上模對(duì)下模的打擊，起緩沖作用。模型鍛造模型鍛造76第二章第二章 概述概述影響金屬充滿模膛的因素：影響金屬充滿模膛的因素：金屬的塑性和變形抗力。金屬的塑性和變形抗力。 塑性高、變形抗力低的金屬容易充滿模膛。塑性高、變形抗力低的金屬容易充滿模膛。飛邊槽的形狀和位置。飛邊槽的形狀和位置。 飛邊槽部寬度與高度之比（飛邊槽部寬度與高度之比（b/hb/h）及槽部高度）及槽部高度h h是主是主要因素。要因素。 b/hb/h越大，越大，h h越小，

44、則金屬在飛邊流動(dòng)阻力越大越小，則金屬在飛邊流動(dòng)阻力越大。強(qiáng)迫充填作用越大，但變形抗力也增大。強(qiáng)迫充填作用越大，但變形抗力也增大。模型鍛造模型鍛造77第二章第二章 概述概述金屬模鍛時(shí)的溫度。金屬模鍛時(shí)的溫度。金屬的溫度高，其塑性好、抗力低金屬的溫度高，其塑性好、抗力低，易于充滿模膛。，易于充滿模膛。鍛件的形狀和尺寸。鍛件的形狀和尺寸。具有空心、薄壁或凸起部分的鍛件具有空心、薄壁或凸起部分的鍛件難于鍛造、鍛件尺寸越大，形狀越復(fù)雜，則越難鍛造。難于鍛造、鍛件尺寸越大，形狀越復(fù)雜，則越難鍛造。設(shè)備的工作速度。設(shè)備的工作速度。工作速度較大的設(shè)備其充填性較好。工作速度較大的設(shè)備其充填性較好。充填方式。充填

45、方式。鐓粗比擠壓易于充型。鐓粗比擠壓易于充型。其他其他 如鍛模有無潤(rùn)滑、有無預(yù)熱等。如鍛模有無潤(rùn)滑、有無預(yù)熱等。模型鍛造模型鍛造787）模鍛件結(jié)構(gòu)技術(shù)特征）模鍛件結(jié)構(gòu)技術(shù)特征 模鍛零件必須模鍛零件必須具有一個(gè)合理的分模面具有一個(gè)合理的分模面，以保證模鍛，以保證模鍛件件易于從鍛模中取出、敷料最少、鍛模制造容易易于從鍛模中取出、敷料最少、鍛模制造容易。零件外形力求簡(jiǎn)單、平直和對(duì)稱，盡量避免零件零件外形力求簡(jiǎn)單、平直和對(duì)稱，盡量避免零件截面間差別過大，或具有薄壁、高筋、高凸起截面間差別過大，或具有薄壁、高筋、高凸起 等等結(jié)構(gòu)，以結(jié)構(gòu)，以便于金屬充滿模膛和減少工序。便于金屬充滿模膛和減少工序。模型鍛造

46、模型鍛造79盡量避免有深孔或多孔盡量避免有深孔或多孔結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。在可能的情況下，對(duì)復(fù)在可能的情況下，對(duì)復(fù)雜零件采用鍛雜零件采用鍛-焊組合，焊組合，以減少敷料，簡(jiǎn)化模鍛過以減少敷料，簡(jiǎn)化模鍛過程。程。模型鍛造模型鍛造80胎模鍛造胎模鍛造概念：概念：在自由鍛造設(shè)備上使用不固定在設(shè)備上的各種模具在自由鍛造設(shè)備上使用不固定在設(shè)備上的各種模具稱為稱為胎模的單膛模具胎模的單膛模具，將已加熱的坯料用，將已加熱的坯料用自由鍛方法預(yù)鍛自由鍛方法預(yù)鍛成接近鍛件形狀，然后用胎模終鍛成形的鍛造方法。成接近鍛件形狀，然后用胎模終鍛成形的鍛造方法。81種類：種類：扣模、套筒模（開式套筒模、閉式套筒模）、合模?？勰?、套筒模

47、（開式套筒模、閉式套筒模）、合模。1）扣模：）扣模： 用于鍛造非回轉(zhuǎn)體鍛件，具有敞開的模膛。用于鍛造非回轉(zhuǎn)體鍛件，具有敞開的模膛。鍛造時(shí)工件一般鍛造時(shí)工件一般不翻轉(zhuǎn)，不產(chǎn)生毛邊不翻轉(zhuǎn)，不產(chǎn)生毛邊，可用于制坯也可，可用于制坯也可成形。成形。胎模鍛造胎模鍛造822）套筒模：）套筒模： 套筒模主要用于回轉(zhuǎn)體鍛件如齒輪、法蘭等，有開套筒模主要用于回轉(zhuǎn)體鍛件如齒輪、法蘭等，有開式和閉式兩種。開式套筒模一般只有下模（套筒和墊塊），沒有式和閉式兩種。開式套筒模一般只有下模（套筒和墊塊），沒有上模（錘砧代替上模），上模（錘砧代替上模），優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以得到很小或不帶是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以得到很小或不帶斜度的

48、鍛件。取件時(shí)一般要翻轉(zhuǎn)斜度的鍛件。取件時(shí)一般要翻轉(zhuǎn)180180度度; ; 缺點(diǎn)缺點(diǎn)是對(duì)上下砧的平行度要求較嚴(yán)。是對(duì)上下砧的平行度要求較嚴(yán)。閉式套筒模閉式套筒模一般由上模一般由上模、套筒等組成，鍛造中金屬處于模膛的封閉空間中變形，、套筒等組成，鍛造中金屬處于模膛的封閉空間中變形，不形成不形成毛邊。毛邊。胎模鍛造胎模鍛造833）合模：）合模： 一般由上下模及導(dǎo)向裝置組成，見圖，一般由上下模及導(dǎo)向裝置組成，見圖，用來鍛造形狀復(fù)雜的鍛件，鍛造過程中用來鍛造形狀復(fù)雜的鍛件，鍛造過程中多余金屬流多余金屬流入飛邊槽形成飛邊。入飛邊槽形成飛邊。胎模鍛造胎模鍛造84優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：與自由鍛相比，胎模鍛具有鍛件品質(zhì)較

49、好（與自由鍛相比，胎模鍛具有鍛件品質(zhì)較好（表面光潔、尺寸較精確、纖維分布合理）、生表面光潔、尺寸較精確、纖維分布合理）、生產(chǎn)率高和節(jié)約金屬等優(yōu)點(diǎn)。產(chǎn)率高和節(jié)約金屬等優(yōu)點(diǎn)。與模鍛相比，胎模鍛具有操作比較靈活、胎與模鍛相比，胎模鍛具有操作比較靈活、胎模模具簡(jiǎn)單、容易制造加工、成本低、生產(chǎn)準(zhǔn)模模具簡(jiǎn)單、容易制造加工、成本低、生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短等優(yōu)點(diǎn)。備周期短等優(yōu)點(diǎn)。胎模鍛造胎模鍛造85第二章第二章 概述概述缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：胎模鍛件比模鍛件表面品質(zhì)較差；胎模鍛件比模鍛件表面品質(zhì)較差；精度較低、所留的機(jī)加工余量大；精度較低、所留的機(jī)加工余量大；操作者勞動(dòng)強(qiáng)度大、胎模壽命較低。操作者勞動(dòng)強(qiáng)度大、胎模壽命較低。 胎

50、模鍛適用于中、小批量生產(chǎn)小型多品種的鍛件。胎模鍛適用于中、小批量生產(chǎn)小型多品種的鍛件。胎模鍛造胎模鍛造86第二章第二章 概述概述鍛造生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)鍛造生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)（1 1）鍛件成本由下列幾項(xiàng)組成）鍛件成本由下列幾項(xiàng)組成原材料費(fèi)用：原材料費(fèi)用：主要是鋸割好的各類型材或坯料的費(fèi)用主要是鋸割好的各類型材或坯料的費(fèi)用；燃料費(fèi)用：燃料費(fèi)用：即加熱爐用的燃油、煤氣等費(fèi)用；即加熱爐用的燃油、煤氣等費(fèi)用；動(dòng)力費(fèi)用：動(dòng)力費(fèi)用：包括電力、蒸汽和壓縮空氣；包括電力、蒸汽和壓縮空氣；生產(chǎn)工人工資和附加費(fèi)用；生產(chǎn)工人工資和附加費(fèi)用；專項(xiàng)費(fèi)用：專項(xiàng)費(fèi)用：如添置過程裝備費(fèi)用，購置鍛模等；如添置過程裝備費(fèi)用，購置鍛模等；車間經(jīng)

51、費(fèi)：車間經(jīng)費(fèi)：包括管理和組織車間生產(chǎn)所發(fā)生的各項(xiàng)費(fèi)用；包括管理和組織車間生產(chǎn)所發(fā)生的各項(xiàng)費(fèi)用；企業(yè)管理費(fèi)企業(yè)管理費(fèi)：在計(jì)算時(shí)把上述的總和分?jǐn)偨o全月完成工時(shí)總量，在計(jì)算時(shí)把上述的總和分?jǐn)偨o全月完成工時(shí)總量， 得出單位小時(shí)生產(chǎn)費(fèi)用成本。得出單位小時(shí)生產(chǎn)費(fèi)用成本。1）鍛件成本及降低成本的主要途徑）鍛件成本及降低成本的主要途徑87第二章第二章 概述概述(2)降低成本的主要途徑降低成本的主要途徑提高鍛件品質(zhì)，減少廢品損失，提高鍛件品質(zhì)，減少廢品損失，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。盡量節(jié)省燃料和動(dòng)力。盡量節(jié)省燃料和動(dòng)力。鍛造生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)鍛造生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)88第二章第二章 概述概述2）鍛造生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)）

52、鍛造生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)每一鍛工鍛件年產(chǎn)量（每一鍛工鍛件年產(chǎn)量（kg/人）；人）； 每一生產(chǎn)工人鍛件年產(chǎn)量（每一生產(chǎn)工人鍛件年產(chǎn)量（kg/人）；人）； 車間總面積年產(chǎn)量（車間總面積年產(chǎn)量（kg/人）；人）； 每每104kN鍛壓設(shè)備能力年產(chǎn)量（鍛壓設(shè)備能力年產(chǎn)量（kg/104）；）； 鍛件成品率；鍛件成品率； 鍛件千克成本（元鍛件千克成本（元/kg）。）。鍛造生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)鍛造生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)89第二章第二章 概述概述3.4 3.4 板料成形方法板料成形方法板料成形又叫板料成形又叫板料沖板料沖壓壓,是利用壓力裝置是利用壓力裝置和模具使板材產(chǎn)生和模具使板材產(chǎn)生分分離或塑性變形離或塑性變形，從而，從而獲得成形

53、件或制品的獲得成形件或制品的成形方法。成形方法。90一般沖壓板厚一般沖壓板厚3mm時(shí)，因沖裁力較大，應(yīng)適當(dāng)放時(shí)，因沖裁力較大，應(yīng)適當(dāng)放大系數(shù)大系數(shù)m。 對(duì)沖裁件斷面無特殊要求時(shí)，系數(shù)對(duì)沖裁件斷面無特殊要求時(shí)，系數(shù)m可放大可放大1.5倍倍。3.4 3.4 板料成形方法板料成形方法101第二章第二章 概述概述板料分離過程板料分離過程3）凸、凹模刃口尺寸確定）凸、凹模刃口尺寸確定落料模落料模凹模尺寸凹模尺寸= =落料件尺寸落料件尺寸凸模尺寸凸模尺寸= =凹模尺寸凹模尺寸最小合理最小合理間隙值間隙值因凹模磨損后增大了落料尺寸，因凹模磨損后增大了落料尺寸，因此，凹模設(shè)計(jì)應(yīng)接近落料件最因此，凹模設(shè)計(jì)應(yīng)接近

54、落料件最小極限尺寸。小極限尺寸。102第二章第二章 概述概述板料分離過程板料分離過程沖孔模沖孔模凸模尺寸凸模尺寸=沖孔尺寸，以凸模沖孔尺寸，以凸模為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)。為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)。凹模尺寸凹模尺寸=凸模尺寸凸模尺寸+最小合理最小合理間隙值間隙值凸模磨損后減小沖孔尺寸，因此凸模磨損后減小沖孔尺寸，因此，凸模設(shè)計(jì)應(yīng)接近沖孔最大極限，凸模設(shè)計(jì)應(yīng)接近沖孔最大極限尺寸。尺寸。103板料分離過程板料分離過程4）沖裁力計(jì)算沖裁力計(jì)算 沖裁力是選用設(shè)備噸位和檢驗(yàn)?zāi)＞邚?qiáng)度沖裁力是選用設(shè)備噸位和檢驗(yàn)?zāi)＞邚?qiáng)度的一個(gè)重要依據(jù)。對(duì)于平刃沖模的沖裁力按下式計(jì)算：的一個(gè)重要依據(jù)。對(duì)于平刃沖模的沖裁力按下式計(jì)算：kLSP 式中式中 P

55、沖裁力；沖裁力； L沖裁周邊長(zhǎng)度；沖裁周邊長(zhǎng)度； S板料厚度；板料厚度； k系數(shù)；一般取系數(shù)；一般取k=1.3104第二章第二章 概述概述板料分離過程板料分離過程（2） 切斷切斷 切斷是指切斷是指用剪刀或沖模將坯料或其他用剪刀或沖模將坯料或其他型材沿不封閉輪廓進(jìn)行分離的工序型材沿不封閉輪廓進(jìn)行分離的工序。 斷用于制取形狀簡(jiǎn)單，精度要求不斷用于制取形狀簡(jiǎn)單，精度要求不高的平板類工件或下料。高的平板類工件或下料。105板料分離過程板料分離過程（3） 修整修整 如零件的精度和表面粗糙度的要求較高，則需如零件的精度和表面粗糙度的要求較高，則需要用修整工序。要用修整工序。106板料成形過程板料成形過程

56、成形過程是使坯料發(fā)生塑性變形而形成一定形狀和尺寸的成形過程是使坯料發(fā)生塑性變形而形成一定形狀和尺寸的工件，主要有工件，主要有拉深、彎曲、翻邊、成形、收口拉深、彎曲、翻邊、成形、收口等。等。（1）拉深）拉深拉深：拉深：是將平板料放在凹模上，沖頭把材料拉入凹模而形成空是將平板料放在凹模上，沖頭把材料拉入凹模而形成空心形狀工件的過程。心形狀工件的過程。107板料成形過程板料成形過程拉深變形過程：拉深變形過程： 凸緣為主要變形區(qū)，如是圓形零件凸緣為主要變形區(qū)，如是圓形零件,圓形坯料外徑直徑圓形坯料外徑直徑隨拉深變形而減小，轉(zhuǎn)化為零件側(cè)壁。隨拉深變形而減小，轉(zhuǎn)化為零件側(cè)壁。 凸緣區(qū)徑向受拉產(chǎn)生拉應(yīng)變，切

57、向（周向）受壓產(chǎn)生凸緣區(qū)徑向受拉產(chǎn)生拉應(yīng)變，切向（周向）受壓產(chǎn)生壓應(yīng)變。壓應(yīng)變。108第二章第二章 概述概述板料成形過程板料成形過程 在拉深過程中，工件的在拉深過程中，工件的底部底部并未發(fā)生變形，而工件并未發(fā)生變形，而工件的的直壁直壁部分則經(jīng)歷了很大程度的塑性變形，引起了部分則經(jīng)歷了很大程度的塑性變形，引起了加工加工硬化硬化作用。作用。 當(dāng)坯料直徑當(dāng)坯料直徑D與工件直徑與工件直徑d相差越大相差越大（ d/ D 越?。叫。?，則變形區(qū)越寬，變形程度就大。從底向上金屬的加工硬則變形區(qū)越寬，變形程度就大。從底向上金屬的加工硬化作用就越強(qiáng)，拉深的變形阻力就越大，甚至有可能把化作用就越強(qiáng)，拉深的變形阻

58、力就越大，甚至有可能把工件工件直壁底部直壁底部拉裂。拉裂。109板料成形過程板料成形過程d/D的比值的比值m稱為拉深系數(shù)稱為拉深系數(shù)一般取一般取m=0.50.8。根據(jù)不同的材料可以查手冊(cè)和書上的表。根據(jù)不同的材料可以查手冊(cè)和書上的表。若產(chǎn)品的拉深系數(shù)。若產(chǎn)品的拉深系數(shù)m小于相應(yīng)材料最小極限拉深系數(shù)小于相應(yīng)材料最小極限拉深系數(shù)m極極限，則應(yīng)采用限，則應(yīng)采用多次拉深多次拉深。產(chǎn)品產(chǎn)品m總總 = m1m2m3mn110板料成形過程板料成形過程拉深主要缺陷：拉深主要缺陷：拉裂和起皺拉裂和起皺111板料成形過程板料成形過程（2） 彎曲與卷邊彎曲與卷邊 彎曲：彎曲：是用是用模具把坯料彎成所需要形狀的過程模

59、具把坯料彎成所需要形狀的過程，可，可以在各種機(jī)械或液壓壓力機(jī)上進(jìn)行。以在各種機(jī)械或液壓壓力機(jī)上進(jìn)行。112板料成形過程板料成形過程彎曲工序主要有彎曲工序主要有113板料成形過程板料成形過程中性層中性層變形區(qū)厚度方向，切向伸長(zhǎng)與壓縮變形區(qū)間，有一層金變形區(qū)厚度方向，切向伸長(zhǎng)與壓縮變形區(qū)間，有一層金屬不變形。稱為屬不變形。稱為中性層。中性層。用于計(jì)算展開長(zhǎng)度。用于計(jì)算展開長(zhǎng)度。彎曲變形主要發(fā)生在彎曲中心角范圍，板料內(nèi)層受壓縮短，彎曲變形主要發(fā)生在彎曲中心角范圍，板料內(nèi)層受壓縮短，外層受拉伸長(zhǎng)。外層受拉伸長(zhǎng)。114第二章第二章 概述概述板料成形過程板料成形過程 金屬坯料在凸模的壓力作用下，按凸凹模的

60、形狀發(fā)生金屬坯料在凸模的壓力作用下，按凸凹模的形狀發(fā)生整體彎曲變形，工件彎折部分的整體彎曲變形，工件彎折部分的內(nèi)側(cè)被壓縮，外側(cè)被拉伸內(nèi)側(cè)被壓縮，外側(cè)被拉伸。 這種塑性變形程度的大小與彎曲半徑這種塑性變形程度的大小與彎曲半徑r r的大小有關(guān)，的大小有關(guān)，r r越小，變形程度越大越小，變形程度越大，金屬的加工硬化作用越強(qiáng)。，金屬的加工硬化作用越強(qiáng)。r r太小太小就有可能在工件彎曲的部分就有可能在工件彎曲的部分外側(cè)開裂外側(cè)開裂。115第二章第二章 概述概述板料成形過程板料成形過程彎曲變形極限用彎曲變形極限用最小彎曲半徑表示。最小彎曲半徑表示。最小彎曲半徑最小彎曲半徑：板厚一定，彎曲半徑：板厚一定，彎