第3章-锻压工艺基础知识.
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锻造工艺过程及模具设计第3章锻造的加热
、
辐射加热坯料。
燃料来源方便、加热炉修造容易、
加热费低、适应性强。
缺点：：劳动条件差，加热速度慢， 质量低、热效率低。
应用范围：大、中、小型坯料。
2 电加热 利用电能转换热能来加热坯料。
1）电阻加热 电阻加热与火焰加热原理相同，根据
发热元件的不同分为： 电阻炉加热、 盐浴炉加热、接触电
加热
• 电阻炉加热原理：利用电 流通过炉内的电热体产生 的能量，加热炉内的金属 坯料。原理如图3.1。
（2）700～850 ℃的保温：减少前段加热后钢料 截面上的温差，从而减少钢料截面内的温度应 力和使锻造温度下的保温时间不至过长。
（3）锻造温度下的保温：除减少钢料的截面温差 使温度均匀外，还借助扩散作用，使组织均匀 化。
3、终锻温度下的保温时间：最小保温时 间和最大保温时间
●最小保温时间是指能够使钢料温差达到 规定的均匀程度所需的最短时间，可参 考图3.9和3.10。
c)增加生产周期和费用。
防止措施：遵守加热规范，控制加热温度和加 热时间。避免截 面尺寸相差大的坯料同炉加热。控 制炉气的氧化性气体。
2 过烧
当坯料加热超过过热温度，并且在此温度 下停留时间过长，不但引起奥氏体晶粒迅速长 大，而且还有氧化性气体渗入晶界，这种缺陷 称为过烧。
过烧时易形成易熔共晶氧化物，晶界局部 熔化，使晶粒间结合完全破坏。
锻造工艺学第3部分
式中 λ ──导热系数(W/(m℃))；ρ ──密度(kg/m3)；
C──比热容(J/(kg℃))
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金属的导热系数表示金属的导热能力，它取决于金属 的成分、温度和结晶组织。在常温下合金钢的导热系 数低于相应碳钢的导热系数；当合金元素的数目和份 量增加时，其差别越悬殊。在升温时，碳钢的导热系 数减小，合金钢的导热系数略有增加，但高于900℃ 以后，各种钢的导热系数趋于一致。
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脱碳使锻件：表面强度降低 耐磨性降低
疲劳强度降低
裂 可锻性降低，热处理时可能发生开
Seite 25
三、金属加热过程中的过热(over heat)
当金属加热温度过高、加热时间过长而引起晶粒粗大 的现象称为“过热”。
晶粒开始急剧长大的温度叫过热温度。
钢中元素如C、Mn、S、P等会增加其过热倾向，而Ti 、W、V、N等元素可减小钢的过热倾向。
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氧化过程实质是扩散过程。即炉气中氧以原子状态吸附到
钢料表层后向内扩散，而钢料表层中的铁则以离子状态由
内部向表面扩散，扩散的结果使钢的表层变成为氧化铁。
由于氧化皮的熔融和氧化皮与铁的膨胀系数不同，因此在
氧化物层内产生很大的内应力。会发生氧化皮的机械分离 ，从而加速金属的氧化。
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燃料有煤，焦炭，柴油，煤气，天然气 火焰加热的优点是：燃料来源方便，炉子修造简单，加热费 用较低，对坯料的适用范围广等。因此，这种加热广泛用于 各种大、中、小型坯料的加热，在锻造生产中获得广泛应用 。
锻造生产的特点
锻造生产的特点
第 3 章锻压锻压是一种借助工具或模具在冲击力或静压力作用下，对金属坯料施加外力，使其产生塑性变形，改变尺寸、形状及性能，用以制造机械零件或零件毛坯的成形加工方法，锻压的主要工艺有锻造和冲压。锻造具有细化晶粒、致密组织，并可具有连贯的锻造流线，从而可以改善金属的力学性能。此外，锻压还具有生产率高、节省材料的优点。因此锻压在金属成形中占有重要的地位。本章主要介绍自由锻、模锻及冲压等金属成形的基础知识和成形方法。 1 概述3( 1( 3( 1 锻造生产的特点锻造加工与其他加工方法比较，具有较高的生产效率。可消除零件或毛坯的内部缺陷。锻件的形状、尺寸稳定性好，并具有较高的综合力学性能。锻件的最大优势是韧性好、纤维组织合理、锻件间性能变化小。锻件的内部质量与其加工历史有关，且不会被任何一种金属加工工艺超 ,(过。
图 ,( , 示意地表示出了铸造、锻压、机械加工三种金属加工方法所得到的零件低倍宏观流线。 ,( 图 ,( , 三种金属加工方法所得零件低倍宏观流线但是锻造生产也存在以下缺点:不能直接锻制成形状较复杂的零件;锻件的尺寸精度不够高;锻造生产所需的重型机器设备和复杂的工模具对于厂房基础要求较高，初次投资费用大。 1( 3( 2 锻造生产的适用范围锻造生产根据使用工具和生产工艺的不同而分为自由锻、模锻和特种锻造。锻造工艺在锻件生产中起着重大作用。工艺流程不同，得到的锻件质量有很大的差别，使用的设备类型、吨位也相去甚远。锻件的应用范围很广，几乎所有运动的重大受
件都是由锻造成形的。锻造在机器制造业中有着不可替代的作力构
第3章 锻造和板料冲压
第3章锻造和板料冲压
锻造和板料冲压总称为锻压。锻压是对金属坯料施加一外力，使之产生塑性变形，从而获得具有一定尺寸、形状和内部组织的毛坯或零件的一种压力加工方法。如下图为锻压的一种方式——镦粗。
锻造能消除金属铸锭中的一些铸造缺陷，使其内部晶粒细化，组织致密，力学性能显著提高。所以重要的机器零件和工具部件，如车床主轴、高速齿轮、曲轴、连杆、锻模、和刀杆等大都采用锻造制坯。
3.1 锻造
锻造的工艺方法主要有自由锻、模锻和胎膜锻。生产时，按锻件质量的大小，生产批量的多少选择不同的锻造方法。
3.1.1自由锻
锻造时，金属坯料受上下抵铁的压缩变形，而向四周为自由的塑性流动，故称为自由锻。由于工件的尺寸和形状要靠操作技术来保证，所以自由锻要求工人有较高的技术水平。
自由锻生产率低，加工余量大，但工具简单，通用性大，故被广泛用于锻造形状较简单的单件、小批生产的锻件。
3.1.1.1坯料的加热
金属材料在一定温度范围内，随温度的上升其塑性会提高，变形抗力会下降，用较小的变形力就能使坯料稳定地改变形状而不出现破裂，所以锻造时要对工件加热。
（1）始锻温度与终锻温度允许加热达到的最高温度称为始锻温度，停止锻造的温度称为终锻温度。由于化学成分的不同，每种金属材料始锻和终锻温度都是不一样的。几种常用金属材料的锻造温度范围见表3-1所示。
表3-1常用金属材料的锻造温度范围
锻件的温度可用仪表测定，在生产中也可根据被加热金属的火色来判别，如碳钢的加热温度与火色的关系如下：
（2）加热缺陷对锻件加热不当，则会产生以下缺陷。
1）过热加热温度超过该材料的始锻温度，或在高温下保温过久，金属材料内部的晶粒会
机械制造基础-第3章锻压
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2. 胎模锻及胎模结构简介
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双 联 齿 轮 拼 分 套 模 结 构
左半凹模 右半凹模
模套
3. 锤上模锻及其模具
锤 上
模
锻
锤锻模具由带有燕尾的上模、 下模组成。下模固定在模座上，上 模固定在锤头上，并随锤头作上下 往复锤击运动使锻坯在模膛中成形。 ★模膛→根据锻件形状和模锻工艺而
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锻造流线的化学稳定性很高，用热处理或其 它方法都不能消除，只能通过重新锻压才能改变 其流线方向和分布状况。
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三、金属的锻造性能 1．锻造性能→金属材料锻压成形的难易程度，
亦称可锻性。 金属的锻造性能以塑性和变形抗力综合衡量。 塑性大、抗力小，则锻造性能好。反之则差。
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1.模锻方法和设备简介 ●方法
适合中小批量生产 模锻★（复杂结构的固定模具，模锻设备） 适合大批量生产
胎模锻（简单结构的活动模具，自由锻设备）
蒸汽-空气模锻锤
锤
（冲击力）
导轨加长→提高导向精度 砧座增大→刚性大，减震
●设备 压力机
（静压力）
无砧座锤 高速锤 摩擦压力机 曲柄压力机 平锻机
机械制造基础
2)多晶体的塑性变形
大量实验结果表明: 大量实验结果表明:多晶体的塑性变形正是由于存在着晶界和 各晶粒的位向差别,其变形抗力要比同种金属的单晶体高得多. 各晶粒的位向差别,其变形抗力要比同种金属的单晶体高得多.
3.2.2变形后金属的组织和性能 3.2.2变形后金属的组织和性能 1.加工硬化,回复和再结晶 1.加工硬化, 加工硬化
6)切割
将毛坯一部分或几部分切掉以获得所需形状的锻件的工序. 将毛坯一部分或几部分切掉以获得所需形状的锻件的工序.
(2)辅助工序
3.3.4自由锻件的分类和锻造过程 3.3.4自由锻件的分类和锻造过程
按自由锻件的外形及其成形方法,可将自由锻件分为六类:饼块类, 按自由锻件的外形及其成形方法,可将自由锻件分为六类:饼块类,空心 轴杆类,曲轴类,弯曲类和复杂形状类锻件. 类,轴杆类,曲轴类,弯曲类和复杂形状类锻件.
性和韧性则很快下降.变形度愈大,性能的变化也愈大. 性和韧性则很快下降.变形度愈大,性能的变化也愈大.
1)加工硬化
由于塑性变形的变形度增加,使金属的强度,硬度提高, 由于塑性变形的变形度增加,使金属的强度,硬度提高,而塑性下降 的现象称为加工硬化或冷作硬化. 的现象称为加工硬化或冷作硬化. 加工硬化现象在工程技术中具有重要的实用意义: 加工硬化现象在工程技术中具有重要的实用意义:
3.3自由锻 自由锻
锻压工艺讲解
•是下料的坯料斜使放置时不正，冲压有切料的现象？
•是加热温度未控制到最适合的范围内？ •是回料再加热次数多导致晶粒结构变形致使开裂？ •是回冲导致开裂？ •是冲压放料位置未很好地受限制？ •是焊接加热火焰位置不按要求，应力加大导致？ •是中频炉推料杆不平稳，一下推出的第二个料温度不正确？ •是振光的时间不够？ •是锻压引起的应力未采取退火等措施完全消除，在机加工后得到释放形成开裂？ •是加脱模油未受控致使油皱开裂？ •是切边模刃口不锋利导致撕裂？
铜合金存在中温脆性区。以黄铜为例，在20～200℃和650～900℃两个温度范围内有很高 的塑性，而在250～650℃之间是一个脆性区，合金的塑性显著降低，很容易锻裂。其原因是合 金中有铅、铋等杂质存在，它们的溶解度极小，与铜形成低熔点的共晶体，呈网状分布晶界上， 从而削弱了铜晶粒之间的联系，当加热到500℃以上时，铅和铋溶于溶体中，于是塑性提高。
我们作业书要求在720—760 ℃之间，锻料加热温度未控制到最适合的范围内：中频炉的 电压不稳、推料气缸的周期和相位不对，人员温度监控不严、始锻温度掌握不准等； 铜棒材质的不确定因素：……， 锻模各交接过渡R圆弧过小，应力集中释放造成交接处开裂。我们对过渡R进行了规范。 锻料在冲压流动过程中，挤压流动的阻滞前后造成折叠性开裂，…….。
一源自文库锻造工艺简述：
1）锻造的定义：
锻造是一种借助工具或模具在冲击或压力作用下加工金属机械零件或零件毛坯的方法。与其它 加工方法相比，锻造加工生产率高、锻件的形状、尺寸稳定性好，并有最佳的综合力学性能。 2）锻造方法分类： a)自由锻：一般是指借助简单工具，如锤、砧、型砧、冲子、垫铁等对铸锭或棒材进行镦粗、 拔长、弯曲、冲孔、扩孔等方式生产零件毛坯。 自由锻设备依锻件质量大小而选用空气锤、空气锤或锻造水压机。 b)模锻：模锻是指将坯料或棒料放入上、下模块的型槽（按零件形状尺寸加工）间，借助锻锤 锤头、压力机滑块或液压机活动横梁向下的冲击或压力成形为锻件。
锻压成形技术基本知识
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锻压工艺的基本概念
★冲压是板料在冲压设备及模具作用下，通过 塑性变形产生分离或成形而获得制件的加工 方法，主要用于加工板料。冲压通常是在再 结晶温度以下完成变形的，因而也称为冷冲 压。
★冲压特点：冲压件具有刚性好、结构轻、精 度高、外形美观、互换性好等优点，因此广 泛用于汽车、拖拉机外壳、电器、仪表及日 用品的生产。
锻压工艺的基本概念
★锻造特点：在锻造加工过程中，能压密或焊 合铸态金属组织中的缩孔、缩松、空隙、气 泡和裂纹等缺陷，又能细化晶粒和破碎夹杂 物，从而获得一定的锻造流线组织。因此， 与铸态金属相比，其性能得到了极大的改善。 主要用于生产各种重要的、承受重载荷的机 器零件或毛坯，如机床的主轴和齿轮、内燃 机的连杆、起重机的吊钩等。在锻造过程中， 由于高温下金属表面的氧化和冷却收缩等各 方面的原因，锻件精度不高、表面质量不好， 加之锻件结构工艺性的制约，锻件通常只作 为机器零件的毛坯。
（2）内部组织 （4）变形速度
（1）化学成分
1、合金成分对可锻造性的影响： 点击观看
2、钢中的杂质可锻造性的影响： 点击观看
（2）内部组织
组织的影响： 钢在规定的化学成分内， 由于组织的不同，塑性 和变形抗力亦会有很大 的差别。
单相组织（纯金属或者固 溶体）比多相组织塑性 好。 晶粒细化有利于提 高金属的塑性。钢锭经 过热变形后，并通过再 结晶获得细小的等轴
锻压工艺的基本概念
★冲压是板料在冲压设备及模具作用下，通过 塑性变形产生分离或成形而获得制件的加工 方法，主要用于加工板料。冲压通常是在再 结晶温度以下完成变形的，因而也称为冷冲 压。
★冲压特点：冲压件具有刚性好、结构轻、精 度高、外形美观、互换性好等优点，因此广 泛用于汽车、拖拉机外壳、电器、仪表及日 用品的生产。
锻压工艺的基本概念
★锻造特点：在锻造加工过程中，能压密或焊 合铸态金属组织中的缩孔、缩松、空隙、气 泡和裂纹等缺陷，又能细化晶粒和破碎夹杂 物，从而获得一定的锻造流线组织。因此， 与铸态金属相比，其性能得到了极大的改善。 主要用于生产各种重要的、承受重载荷的机 器零件或毛坯，如机床的主轴和齿轮、内燃 机的连杆、起重机的吊钩等。在锻造过程中， 由于高温下金属表面的氧化和冷却收缩等各 方面的原因，锻件精度不高、表面质量不好， 加之锻件结构工艺性的制约，锻件通常只作 为机器零件的毛坯。
（2）内部组织 （4）变形速度
（1）化学成分
1、合金成分对可锻造性的影响： 点击观看
2、钢中的杂质可锻造性的影响： 点击观看
（2）内部组织
组织的影响： 钢在规定的化学成分内， 由于组织的不同，塑性 和变形抗力亦会有很大 的差别。
单相组织（纯金属或者固 溶体）比多相组织塑性 好。 晶粒细化有利于提 高金属的塑性。钢锭经 过热变形后，并通过再 结晶获得细小的等轴
机械制造基础 第三章 锻压工艺及应用
2.金属的变形条件
1）变形温度：温度升高，塑性上升，降低变形抗力，易于锻造；但温度过高 也会产生相应的缺陷，如氧化，脱碳、过热和过烧等。故要严格控制锻造 温度范围。
机械制造基础
2）变形速度：指金属在锻压加工过程中单位时间内的相对变形量。 变形速度的影响较复杂：一方面变形速度增大，冷变形强化现象 严重，变形抗力增大，锻造性能变坏；另一方面变形速度很大时 产生的热能使金属温度升高，提高塑性，降低变形抗力，锻造性 能变好。 如图3-8所示。
2.塑形变形的分类和对金属组织和性能的影响
根据变形的温度，金属的塑形变形分为冷变形和热变形。
冷变形：指金属在其再结晶温度以下进行塑性变形。如冷冲压、冷弯、冷挤、 冷镦、冷轧和冷拔，能获得较高的硬度及表面质量。 热变形：指金属在其再结晶温度以上进行塑性变形。如锻造、热挤和轧制等， 能消除冷变形强化的痕迹，保持较低的塑性变形抗力和良好的塑性。
机械制造基础
3.4.3. 平锻机上模锻
平锻机相当于卧式的曲柄压力机，它沿水平方向对坯料施加锻造压力。其结构和原理如 图3-19所示。其特点是： 1）坯料都是棒料或管材，并且只进行局部（一端）加热和局部变形加工，因此可锻造立 式锻压设备上不能锻造的某些长杆类锻件。平锻机上锻件如图3-20所示。 2）锻模有两个分模面，锻件出模方便，可以锻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。 3）需配备对棒料局部加热的专用加热炉。 4）是高效率、高质量、容易实现机械化的锻造方法，但设备结构复杂，价格贵，适用于 大批量生产。
第三章 锻压工艺基础知识(2013.3)
化学成分 应力状态
1.塑性好，变形抗力不一定小； 2.变形抗力小，塑性不一定好；
塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好。
第三章 锻压工艺基础知识 §3.1 概述
§3.2 锻造方法
§3.3 冲压
§3.4 锻压新工艺
§3.2 锻造方法
锻造（Forging）：
——使金属坯料在热态下经过压力加工获得锻 件的工艺方法。
模锻
2、胎模锻
——在自由锻造的设备上采用活动锻模（胎 膜）生产锻件的一种简单的模锻方法。 它与锤上模锻 不同的是，胎膜 不与锤头和下模 座连在一起。
导销孔
导销
毛边槽
模膛
胎膜
模锻
2、胎模锻
常用的胎模有：扣模、套模、合模三种类型。
扣模 套模
扣模：由上、下模组成， 或只有下模。
套模：有开式和闭式两种。
工具、磨具上的主要零件。如导柱、拉杆等； 军工器械。如枪炮、枪械等；
锻压
金属的可锻性
——金属经受锻压成形的难易程度，是金属的 一种工艺性能。
金属锻造性能
金属组织
塑性：反映金属的变形能力，用伸长率 表示； 变形抗力：反映金属变形的难易程度， 用屈服强度或抗拉强度表示
注意：
变形温度 变形速度
自由锻
特点：
优点：适应性强，灵活性大，生产周期短， 成本低；
材料成型技术--第三章锻压3.2
⑵弯曲： 即将板料、型材或管材在弯矩的作用下弯成 具有一定曲率和角度的制件的成形方法。
1）弯曲变形过程： 弹性变形 塑性变形 塑性弯曲 板料受力：外侧受拉应力“+”；
内侧受压应力“-”。 外层开裂：当б外＞бb时，则产生弯裂。 故应限制板料的最大弯曲变形程度（即最小
弯曲半径）, 同时注意毛坯下料方向，最好 使板料流线方向与弯曲线垂直。
2.摆动辗压
即上模的轴线与被辗压工件（放在模下）的轴线倾 斜一个角度，模具一面绕轴心旋转，一面、对坯 料进行压缩的加工方法。
可用于坯料的镦粗、铆接、缩口、挤压等。
3.径向锻造
又称旋转锻造，是对轴向旋转送进的棒料或管料 施加径向脉冲打击力，锻成沿轴向具有不同横截 面制件的工艺方法。
4.粉末锻造
即金属粉末经压实后烧结，再用烧结体作为锻造毛 坯的锻造方法，锻造设备一般采用压力机或高速 锤。
广泛用于生产钢球、周期性轧材、麻花钻、空心管 套等零件或毛坯。
⑶横轧
即轧锟轴线与轧件轴线平行且轧锟与轧件作 相对转动的轧制方法。
常用的横轧方法有楔横轧、齿轮轧制、辗环。 分别用于生产 各种类形的台阶轴、齿轮、和螺纹。
3.2.4 挤压（自学）
1.正挤压：即使坯料从模孔中流出部分的运 动方向与凸模运动方向相同的挤压方法。
2.模锻
即利用模具使毛坯变形获得锻件的方法。常用 的模锻设备有蒸汽-空气模锻锤、压力机等。
机械制造-锻压成形
动画：翻边
教学视频：翻边
目录
53
3.3.4 冲模
冲模是实现坯料分离或变形必 不可少的工艺装备，工作时必须保证
冲出合格的制件，同时能适应生产规
模的需要，还应使模具制造及维修方 便，操作简单、安全可靠。
1.冲模的结构组成和作用
一副完整的冲模应由工作零件、 定位零件、卸料零件、导向零件、基 础零件及紧固零件六大部分组成。
序号
工序名称
工序简图
使用工具
操作要点
1
局部镦粗
火钳 镦粗漏盘
控制镦粗后的高度为45mm
目录
典型锻件的自由锻工艺示例 （续）
46
典型锻件的自由锻工艺示例（续）
序号
工序名称
工序简图
使用工具
操作要点
4
修整平面
火钳 镦粗漏盘
轻打使锻件厚度达到 441 mm
目录
47
1．胎模锻锻模的种类、结构及用途
表3-3 胎模的种类、结构和用途 名称 动 画 视 频 结构和用途
目录
39
3.1 金属的塑性变形及锻造性能
3.1.1 金属的塑性变形
1. 塑性变形 金属在外力作用下，内部产生应力 和应变。当应力小于屈服强度时，内部 只发生弹性应变；当应力超过屈服强度 时，迫使组成金属的晶粒内部产生滑移 或孪晶，同时晶粒间也产生滑移和转动， 因而形成了宏观的塑性变形。 1）弹性变形及破断 当金属受外力作用时，外力可分为 正应力和切应力，正应力使金属产生弹 性变形或破断。
锻压基础知识
2）锻模成本高。
为什么？
73
一 模锻设备
Biblioteka Baidu模锻设备 锻造力性质 锻件精度 生产率
模锻锤
冲击力
较低
较低
曲柄压力机 压力
较高
较高
平锻机
压力
较高
较高
摩擦压力机 冲击力-压力 较高
较低
74
(一) 模锻锤
可以镦粗、拔长、 滚挤、弯曲、成 形、预锻、终锻。
75
(二)锻模及锻模模膛
76
1 制坯模膛：使坯料预变形而达到合理分配，使其形 状基本接近锻件形状，以便更好地充满模锻模膛。 拔长模膛 滚压模膛 弯曲模膛 切断模膛
22
23
24
四 金属的锻造性能
定义：用来衡量金属材料利用锻压加工方法成形的难 易程度。用金属的塑性和变形抗力二个因素来衡量。 其是金属的重要状态属性，它决定了金属加工成形 的工艺性能和使用性能。 塑性：金属产生塑性变形而不破坏的能力。可以用 最大变形程度来表示塑性的高低。 变形抗力：金属对于产生塑性变形的外力的抵抗能 力。通常用流变应力来表示。
为简化锻造工艺在某些难以锻造的地方,如过窄的凹 档,过小的台阶,小孔,为便于锻造而增加的一部分金属 ② 锻件余量
由于自由锻件的尺寸精度低、表面质量较差,需在 零件的加工表面上增加供切削加工用的金属 ③ 锻件公差 (见表2－4和表2－5）
为什么？
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一 模锻设备
Biblioteka Baidu模锻设备 锻造力性质 锻件精度 生产率
模锻锤
冲击力
较低
较低
曲柄压力机 压力
较高
较高
平锻机
压力
较高
较高
摩擦压力机 冲击力-压力 较高
较低
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(一) 模锻锤
可以镦粗、拔长、 滚挤、弯曲、成 形、预锻、终锻。
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(二)锻模及锻模模膛
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1 制坯模膛：使坯料预变形而达到合理分配，使其形 状基本接近锻件形状，以便更好地充满模锻模膛。 拔长模膛 滚压模膛 弯曲模膛 切断模膛
22
23
24
四 金属的锻造性能
定义：用来衡量金属材料利用锻压加工方法成形的难 易程度。用金属的塑性和变形抗力二个因素来衡量。 其是金属的重要状态属性，它决定了金属加工成形 的工艺性能和使用性能。 塑性：金属产生塑性变形而不破坏的能力。可以用 最大变形程度来表示塑性的高低。 变形抗力：金属对于产生塑性变形的外力的抵抗能 力。通常用流变应力来表示。
为简化锻造工艺在某些难以锻造的地方,如过窄的凹 档,过小的台阶,小孔,为便于锻造而增加的一部分金属 ② 锻件余量
由于自由锻件的尺寸精度低、表面质量较差,需在 零件的加工表面上增加供切削加工用的金属 ③ 锻件公差 (见表2－4和表2－5）
第三章 锻压
坯料尺寸 根据计算出的坯料重量即可计算杯料的体 积，最后依据选择的坯料截面尺寸确定其长度。
3、选择锻造工序
通常，自由锻件的成形过程是由一系列锻造工序组合而成 的，工序的选择主要是根据锻件的形状和工序的特点来确定（ 表12-2）。
1）盘类圆环类锻件 包括各种圆盘、叶轮、齿轮、模块等，其 特点是横向尺寸大于高度尺寸，或者二者相近。锻造基本工序 是镦粗，其中带孔的件需冲孔。 2）空心类锻件 包括各种圆环、齿圈、轴承环和各种圆筒、缸 体、空心轴等，锻造空心件的基本工序有镦粗、冲孔、马杠扩 孔、芯棒拔长等。
5）弯曲类锻件 包括各种具有弯曲轴线的锻件，如 吊钩、弯杆、曲柄、轴瓦盖等，基本工序是拔长、 弯曲。
6）复杂形状锻件 包括阀体、叉杆、十字轴等，锻 造难度大，应根据锻件形状特点，采用适当工序组 合锻造。
三、自由锻锻件结构工艺性
1、零件结构应尽可能简单、对称、平直；
要求锻件外形尽可能由平面和圆柱面组成。一些难以锻出的形状，小的孔和 凹槽可用填加余块的办法简化锻件形状。
空气锤
利用压缩空气推动锻锤进 行工作。以落下部分质量 来表示锻造能力；常用吨 位为65—750千克，用于 锻造小型锻件。
2）自由锻常用工具
3、自由锻工序
自由锻工序分为基本工序、辅助工序和精整工序。 基本工序
包括镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割等，见表 12—1； 辅助工序
3、选择锻造工序
通常，自由锻件的成形过程是由一系列锻造工序组合而成 的，工序的选择主要是根据锻件的形状和工序的特点来确定（ 表12-2）。
1）盘类圆环类锻件 包括各种圆盘、叶轮、齿轮、模块等，其 特点是横向尺寸大于高度尺寸，或者二者相近。锻造基本工序 是镦粗，其中带孔的件需冲孔。 2）空心类锻件 包括各种圆环、齿圈、轴承环和各种圆筒、缸 体、空心轴等，锻造空心件的基本工序有镦粗、冲孔、马杠扩 孔、芯棒拔长等。
5）弯曲类锻件 包括各种具有弯曲轴线的锻件，如 吊钩、弯杆、曲柄、轴瓦盖等，基本工序是拔长、 弯曲。
6）复杂形状锻件 包括阀体、叉杆、十字轴等，锻 造难度大，应根据锻件形状特点，采用适当工序组 合锻造。
三、自由锻锻件结构工艺性
1、零件结构应尽可能简单、对称、平直；
要求锻件外形尽可能由平面和圆柱面组成。一些难以锻出的形状，小的孔和 凹槽可用填加余块的办法简化锻件形状。
空气锤
利用压缩空气推动锻锤进 行工作。以落下部分质量 来表示锻造能力；常用吨 位为65—750千克，用于 锻造小型锻件。
2）自由锻常用工具
3、自由锻工序
自由锻工序分为基本工序、辅助工序和精整工序。 基本工序
包括镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割等，见表 12—1； 辅助工序
第3章-锻压工艺基础知识
纤维组织形成的纤维化程度取决于钢锭在锻造时 的变形程度，变形程度大，纤维组织越明显。 常用锻造比YD表示变形程度
YDB
F0 F
L L0
YDD
F F0
H0 H
、
YDB , YDD分别为拔长和镦粗时的锻造比。
以钢锭为坯料进行锻造时，锻造比可取2～6； 以型钢作为坯料进行锻造时，锻造比取1.3～1.5。
表3-6及表3-7列出各种锻造方法的综合比较，供选用锻造 方法时参考。
3) 对于半敞开或不对称的拉深件可采用合冲工艺，即将两 个或几个零件合并成对称形状，一起冲压，然后切开，以减少 工序、节约材料、易于变形和保证质量。
4) 对带凸缘拉深件的凸缘宽度要适当。 5) 拉深圆筒形件时，底与壁间的圆角半径应满足≥S，凸缘 与壁间的圆角半径要满足≥2S。 6) 拉深件的精度不能要求过高，其高度精度应不高于 IT16～IT17，直径精度应不高于IT12～IT16。
的工序称为变形工序，包括弯曲、拉深、翻边等。
冲裁
典型的冲裁件及其排样方法示意 弯曲及典型的弯曲件
拉深
翻边
扭转 收口
成型
其它常用的冲压变形工艺
旋压
胀形
二、冲压件的结构工艺性
进行冲压件的结构设计时，不仅要保证其使用要求， 还要尽量满足冲压工艺性的要求。
1．冲裁件的结构工艺性
工程训练-3.锻压
点) 。
3.生产率高(自由锻除外) 4.适应性广 质量、尺寸大小约束少；对重载荷、强而 韧的工件是基本选择。 但不宜制造内腔形状复杂件。 常见的压力加工方法有： 1.轧制； 2.拉拔； 3.挤压；
2018/6/18 -第1篇-第3章 锻压模锻； 6.冲压。4 4.工程训练 自由锻； 5.
§2 金属的加热和冷却
2018/6/18
工程训练-第1篇-第3章 锻压
6
生产时坯料的温度可通过仪表来测定,但实 践中都由锻工用观察金属坯料火色的方法来确定, 即火色鉴别法。 下表为碳钢火色与加热温度的对应关系
(℃) 火色
温度 火色 温度
黄白色 1300 淡 红 900
淡黄 1200 樱 红 800
深黄 1100 暗 红 700
(三)自由锻工艺规程
1.自由锻工艺规程
工艺规程的拟定过程,首先根据零件的形
状、尺寸、技术要求及生产条件,绘制锻件图;然
后、计算坯料的质量和尺寸;确定变形工序及工 具;选择设备；确定加热和冷却规范等并要填写 工艺卡片。 2.自由锻工艺卡片
2018/6/18
单件小批生产的齿轮坯自由锻工艺如图所
工程训练-第1篇-第3章 锻压
表面粗糙度 Ra 值为 3.2μ m ～ 1.6μ m 。
工艺的特点是：坯料的要求比普通模
锻高；采用在保护性气氛下的加热 ; 锻造流线分
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模锻件的形状
按使用设备不同，模锻可分为锤上模锻、胎模锻、 热模锻，曲柄压力机上模锻、摩擦压力机上模锻、 平锻机上模锻以及其他专用设备上模锻等。
下面主要介绍目前常用的锤上模锻，其它模锻方 法对锻件和锻模的要求于锤上模锻类似。
1.锤上模锻
在模锻锤上进行的模锻即锤上模锻
锤上模锻通用性强、设备费用较低并能独立完成各种类 型锻件的锻造。
操作方便，容易实现机械化，锻件成本低，生产效率高； 可锻出形状较复杂的锻件； 锻件尺寸精确、加工余量小，节省材料； 锻件内部纤维组织合理，故强度较高，使用寿命长； 锻件不能太大(一般都小于150kg)； 锻模需用价格昂贵的材料，制造周期长，费用高。
模锻适用于批量生产形状较复杂的中、小型锻件
冲模精度要求较高、制造复杂、成本高, 只适合于大批量生产。
冲压常用金属材料有：低碳钢、高塑性的合金钢、 铜和铝等非铁合金的板材、条材等。 冷冲压一般板材厚度小于6mm。 一、冲压基本工序 冲压的基本工序有分离工序和变形工序两大类。 使坯料的一部分与另一部分分离的工序称为基本 工序，包括落料、冲孔、切断、修整等。 使坯料的一部分相对另一部分产生位移而不断裂 的工序称为变形工序，包括弯曲、拉深、翻边等。
第三章 锻压工艺基础知识 3.1 概 述
锻压也是获得零件或零件毛坯的重要工艺方法之一
锻压的优缺点
坯料或零件具有力学性能好、表面光洁、精度高、 刚度大等特点，可做到少切削或无切削； 除自由锻外，其他锻压加工容易实现机械化、自 动化，具有较高的生产率； 工件的形状不能太复杂；而且锻压设备和模具等 投资较大
一、纤维组织与锻造比
纤维组织是指金属内的非金属杂物的分布如同纤维 纤维组织的存在使金属的力学性能呈现各向异性， 顺纤维方向较垂直纤维方向具有较高的力学性能， 特别是塑性和韧性。 在零件设计时，应使零件所受的最大正应力方向与 纤维组织方向重合、最大切应力方向与纤维组织方 向垂直，并使纤维分布与零件轮廓相符合
3. 胎模锻、热模锻，曲柄压力机上模锻、摩擦压力 机上模锻和平锻机上模锻
3.4 冲 压
冲压是塑性成形的基本方法之一。它是利用冲压设备和模具 对板料加压，使板料产生分离或变形，用以制造薄壁零件或毛 坯的加工万法。应用十分广泛。
冲压的主要优点
1) 能生产形状复杂的零件，废料较少。 2) 冲压件尺寸精度高、表面粗糙度值小，一般不经机械加工 即可使用。 3) 在材料消耗少的情况下，可获得质量轻、刚度和强度较高 的零件。 4) 操作简便、生产率高，便于实现机械化、自动化。
3.3 锻造方法
常用的锻造方法有自由锻和模锻两种 一、自由锻 自由锻是利用冲击力或压力使金属坯料在上、下砥 铁(或砧铁)之间产生变形，以获得所需形状及尺寸锻 件的方法。金属坯料在上、下砥铁平面间变形是自由 流动的，故称为自由锻。
自由锻工艺灵活、设备通用性好、工具简单、适应性强； 自由锻是生产大型锻件唯一的锻造方法； 自由锻生产率较低、工人劳动强度大； 锻件精度低、加工量较大。
锤上模锻常用设备为蒸汽-空气模锻锤
模锻锤
典型锻件
锤头 上模 有飞边槽
闭式锻模
模膛 下模
开式锻模
模垫
没有飞边槽
模膛可理解为锻件的实物镜像
模锻的模膛有预锻模膛和终锻模膛两种
根据锻件形状复杂程度和生产条件，锻模可分：
单膛锻模和多膛锻模
单膛锻模——一副锻模上只有一个模膛（终锻模膛 ），
坯料可直接成形。 多膛锻模 ——一副锻模上二个以上模膛，坯料需依次
纤维组织形成的纤维化程度取决于钢锭在锻造时 的变形程度，变形程度大，纤维组织越明显。 常用锻造比YD表示变形程度
YDB
F0 L F L0
、
YDD
F H0 F0 H
YDB , YDD分别为拔长和镦粗时的锻造比。
以钢锭为坯料进行锻造时，锻造比可取2～6； 以型钢作为坯料进行锻造时，锻造比取1.3～1.5。
经过多次锻压才能成形。
对于多膛锻模，最后使锻件成型的是终锻模膛； 此前的是制坯模膛和预制模膛
锻件—弯曲连杆
拔长模膛 滚压模膛
终锻模膛
预锻模膛 弯曲模膛
多膛锻模
锻造成型过程
2.模锻件结构工艺性要求
1) 2) 3) 4) 5) 6) 锻件应有一个合理的分模面； 锻件外形力求简单、对称、平直； 尽量避免多孔、深孔、窄沟、深槽等结构； 与分模面垂直的表面上应尽可能避免有凹槽和孔； 锻件上的孔不可过深； 对复杂形状零件用模锻制坯较困难时，可采用锻-焊 或锻造-螺钉联接等组合结构。
3) 冲孔尺寸不能过小。
2．弯曲件的结构工艺性
锻压可分为：轧制、拉拔、挤压、锻造和冲压
一、锻压的生产方式
锻压可分为轧制、拉拔、挤压、锻造和冲压
锻造分自由锻和模锻工件需加热
板料冲压-
工件不需加热
3.2 锻压基础
一、可锻性及其影响因素 可锻性：指金属经受锻压成形的难易程度 可锻性是金属的一种工艺性能 可锻性以金属的塑性和变形抗力来综合衡量 塑性一般用伸长率来表示； 变形抗力是指变形时金属抵抗工具作用的力。 变形抗力用金属的屈服强度或抗拉强度来表示 影响金属可锻性的因素： 化学成分、组织结构、变形温度 、 变形速度、应力状态
冲裁
典型的冲裁件及其排样方法示意
弯曲及典型的弯曲件
拉深
翻边
扭转
收口
成型
胀形
其它常用的冲压变形工艺
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旋压
二、冲压件的结构工艺性
进行冲压件的结构设计时，不仅要保证其使用要求， 还要尽量满足冲压工艺性的要求。 1．冲裁件的结构工艺性
1) 冲裁件的外形和内孔形状应尽量简单、对称，最好是 规则的几何形状或由规则几何形状组成。避免狭槽、长的悬 臂，且其宽度b应大于料厚S的2倍，即b＞2S。 2) 冲裁件直线相接处均要以圆角过渡，一般圆角半径R＞ 0.5S，否则会显著降低模具寿命。
自由锻分手工锻造和机器锻造两种
自由锻锻件的结构工艺性
锻件形状不宜过分复杂 对自由锻件的结构工艺性的要求是： 在满足使用要求的前提下，其形状应尽量简单、对称。
具体要求列于表3-5
自由锻锻件
二、模锻
模锻是将加热后的坯料，放置在锻模模膛内，在冲击 力或压力作用下，使坯料在模膛内产生塑性变形，以 获得锻件的方法。 模锻与自由锻相比具有以下优缺点：