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
白点呈纯脆性。
3.6.2 锻件的冷却规范
1．空冷 ：在空气中冷却，速度较快 。
2．坑（箱）冷：锻件锻后放到地坑 或铁箱中封闭冷却，或埋入坑中砂 子、石灰或炉渣内冷却。
3．炉冷：锻件锻后直接装入炉中按 一定的冷却规范缓慢冷却。
3.7 中小钢锻件的热处理
3.7.1 退火 退火是将钢加热到一定的温度，保温
1）反应是可逆反应，向右：氧化反应，向左：
还原反应。 2）加热时，与空气消耗系数有关。
空气消耗系数：又称空气过剩系数，是燃料燃 烧实际供给的空气量与理论计算空气量之比。 3）空气充足时，炉气呈氧化性，空气不足时， 炉 气呈还原性。 4）控制反应前后的生成物与反应物的浓度比。
炉气和被加热钢材的平衡图如下：
• 电热体材料：铁铬铝合金 镍铬合金 碳化硅元件 二硅化钼
图3.1 电阻炉原理图 1－电热体 2－坯料 3－变压器
●盐浴炉加热原理： 电流通过炉内电极产生
的热量把导电介质——盐熔 融，通过高温介质的对流与 传导将埋入介质中的金属加 热。 ●盐浴炉的分类：按照热源的 位置分外热式和内热式。 ●盐浴炉加热的优点：
、
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。
升温快、加热均匀，可 以实现 金属坯料整体或局 部的无氧化加热。 ●盐浴炉加热的缺点：
3.6.2 锻件的冷却规范
1．空冷 ：在空气中冷却，速度较快 。
2．坑（箱）冷：锻件锻后放到地坑 或铁箱中封闭冷却，或埋入坑中砂 子、石灰或炉渣内冷却。
3．炉冷：锻件锻后直接装入炉中按 一定的冷却规范缓慢冷却。
3.7 中小钢锻件的热处理
3.7.1 退火 退火是将钢加热到一定的温度，保温
1）反应是可逆反应，向右：氧化反应，向左：
还原反应。 2）加热时，与空气消耗系数有关。
空气消耗系数：又称空气过剩系数，是燃料燃 烧实际供给的空气量与理论计算空气量之比。 3）空气充足时，炉气呈氧化性，空气不足时， 炉 气呈还原性。 4）控制反应前后的生成物与反应物的浓度比。
炉气和被加热钢材的平衡图如下：
• 电热体材料：铁铬铝合金 镍铬合金 碳化硅元件 二硅化钼
图3.1 电阻炉原理图 1－电热体 2－坯料 3－变压器
●盐浴炉加热原理： 电流通过炉内电极产生
的热量把导电介质——盐熔 融，通过高温介质的对流与 传导将埋入介质中的金属加 热。 ●盐浴炉的分类：按照热源的 位置分外热式和内热式。 ●盐浴炉加热的优点：
、
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。
升温快、加热均匀，可 以实现 金属坯料整体或局 部的无氧化加热。 ●盐浴炉加热的缺点：
锻压技术基础知识
退火 退火 退火
成型.2 滾光
成型.6
鍛壓成型具體實例展示 下料
退火
滾光
成型.1
退火
成型.3
退火
成型.4
退火
成型.2
退火
成型.5
鍛壓成型具體實例展示 粗切毛邊
退火
滾光
成型.6
退火
精切毛邊
滾光
成型.7
成品
鍛壓成型的未來發展方向
1.向精密成型即凈形鍛壓方向發展,直接成型零件,後 工序不用再加工.
2.向採用CAD/CAM模擬仿真鍛壓過程發展,可大大縮短 開發周期及開發成本.
為保証鍛件成品有良好的力學性能和切削性能，可通過鍛后熱處理 (退火）來消除加工硬化現象并消除內應力。
金屬塑性變形的基本定律
剪（切）應力定律 金屬材料在外力作用下，為平衡來自各方的外力， 在金屬內部便產生了作用在滑移方向的剪切力。只 有當金屬內部的剪應力達到臨界值時，才發生塑性 變形，臨界剪應力的大小決定于金屬的種類和變形 條件。
如机器中的主轴、齿轮等，但不能获得形状复杂的毛 坯或零件。
锻压的特点
5) 採用等溫鍛壓及超塑性鍛造工藝，可加工生產普通加工工藝難以成 型、產品性能要求極高、形狀特別復雜的航空航天及軍工產品；
6) 應用范圍廣泛:已普遍應用於機械、機器制造、交通運輸、冶金、 航天、航空、軍工等國民生產領域，成為一種非常重要的生產加工 技術；
最小阻力定律
當變形物體的質點能在不同方向上移動時，變形物體的每一質點總是沿 阻力最小方向移動，這就是最小阻力定律。 最小阻力定律在鍛造生產中具有重要意義。根據定律就可以在許多復雜 情況下確定金屬變形時各質點的移動方向，進而控制金屬坯料變形的流 動途徑，以利于金屬坯料的鍛造成型，從而達到降低變形能量消耗，提 高生產效率的目的。
机械锻压知识点总结归纳
机械锻压知识点总结归纳一、机械锻压的原理和分类1、机械锻压原理机械锻压是通过对金属材料施加压力，使其在压力的作用下发生塑性变形的一种加工方法。
在机械锻造过程中，金属材料受到压力作用，发生塑性变形，形成所需形状和尺寸的工件。
2、机械锻压的分类机械锻压可以根据加工方式和设备特点进行分类。
按照加工方式可以分为冲压和锻造两种方式。
冲压是在模具的作用下，使金属材料产生塑性变形，从而得到所需形状的工件；锻造是利用锤击或压力将金属材料压制成所需形状的工件。
按照设备特点可以分为手动锻压和自动化锻压两种方式。
手动锻压是由操作员手动控制设备进行锻造加工，适用于小批量生产；自动化锻压是通过自动控制设备进行锻造加工，适用于大批量生产。
二、机械锻压的工艺过程1、冲压工艺过程冲压工艺是一种利用模具对金属材料施加压力，使其在压力的作用下发生变形的加工方法。
冲压工艺一般包括下料、冲裁、弯曲、成形等工序。
在冲压工艺过程中，需要根据工件形状和尺寸设计相应的模具，并通过冲压设备对金属材料进行加工。
2、锻造工艺过程锻造工艺是利用锤击或压力将金属材料加工成所需形状的工件。
锻造工艺包括预热、锻造、冷却等工序。
在锻造工艺中，需要根据工件形状和尺寸选择合适的锻造设备和工艺参数，通过加热、锻造和冷却等步骤对金属材料进行塑性变形加工。
三、机械锻压的设备和工具1、冲压设备冲压设备是用于对金属材料进行冲压加工的机械设备，主要包括冲床、模具、送料装置等。
冲床是冲压设备的主要设备，通过冲床上的模具对金属材料施加压力，实现冲压加工。
模具是冲压工艺中的关键部件，它的设计和制造对于工件的质量和生产效率有着至关重要的影响。
2、锻造设备锻造设备是用于对金属材料进行锻造加工的机械设备，主要包括锻造机、模具、加热装置等。
锻造机是锻造设备的主要设备，通过锻造机上的模具对金属材料施加压力，实现锻造加工。
加热装置是锻造工艺中的重要设备，通过加热可以提高金属材料的塑性，使其更容易进行锻造加工。
锻压工艺讲解课件
锻造工艺参数
控制锻造工艺参数，如变形程度、锻造速度等， 保证产品质量。
冷却
冷却目的
将锻件快速冷却至室温，提高其 硬度和强度。
冷却方式
采用适当的冷却方式，如空冷、水 冷等，根据材料和产品要求选择。
冷却工艺参数
控制冷却工艺参数，如冷却速度、 时间等，确保锻件组织和性能符合 要求。
热处理
热处理目的
01
3
模锻锤的模具设计和制造较为复杂，且对原材料 的质量要求较高。
液压机
液压机是一种以液体压力为动力 源的锻压设备，通过液压系统将 油泵产生的压力传递到工作缸， 实现对金属坯料的加压和变形。
液压机具有较大的压力和较小的 冲击力，适用于精密、复杂和大
型锻件的加工。
液压机的结构较为复杂，制造成 本和维护成本较高。
核电、火电等领域的压 力容器和管道。
刀具、模具等精密零件 的制造。
锻压工艺的优缺点
优点 可制造出形状复杂、精度高的零件。
可提高金属的力学性能和耐腐蚀性能。
锻压工艺的优缺点
•Байду номын сангаас可实现批量生产，降低生产成本。
锻压工艺的优缺点
缺点 生产周期较长，不适合小批量生产。
需要大量的能源和原材料。 对设备和工艺要求较高，需要专业技术人员操作。
06
锻压工艺发展趋势与未来展望
锻压工艺发展趋势
高效化
随着科技的发展，锻压工艺正朝着高效化方向发 展。通过改进工艺流程、提高设备性能和优化生 产管理，实现更快速、高效的生产，提高生产效 率和产品质量。
绿色化
随着环保意识的提高，锻压工艺正朝着绿色化方 向发展。通过采用环保材料、优化工艺流程、降 低能耗和减少废弃物排放等措施，实现锻压生产 的环保和可持续发展。
控制锻造工艺参数，如变形程度、锻造速度等， 保证产品质量。
冷却
冷却目的
将锻件快速冷却至室温，提高其 硬度和强度。
冷却方式
采用适当的冷却方式，如空冷、水 冷等，根据材料和产品要求选择。
冷却工艺参数
控制冷却工艺参数，如冷却速度、 时间等，确保锻件组织和性能符合 要求。
热处理
热处理目的
01
3
模锻锤的模具设计和制造较为复杂，且对原材料 的质量要求较高。
液压机
液压机是一种以液体压力为动力 源的锻压设备，通过液压系统将 油泵产生的压力传递到工作缸， 实现对金属坯料的加压和变形。
液压机具有较大的压力和较小的 冲击力，适用于精密、复杂和大
型锻件的加工。
液压机的结构较为复杂，制造成 本和维护成本较高。
核电、火电等领域的压 力容器和管道。
刀具、模具等精密零件 的制造。
锻压工艺的优缺点
优点 可制造出形状复杂、精度高的零件。
可提高金属的力学性能和耐腐蚀性能。
锻压工艺的优缺点
•Байду номын сангаас可实现批量生产，降低生产成本。
锻压工艺的优缺点
缺点 生产周期较长，不适合小批量生产。
需要大量的能源和原材料。 对设备和工艺要求较高，需要专业技术人员操作。
06
锻压工艺发展趋势与未来展望
锻压工艺发展趋势
高效化
随着科技的发展，锻压工艺正朝着高效化方向发 展。通过改进工艺流程、提高设备性能和优化生 产管理，实现更快速、高效的生产，提高生产效 率和产品质量。
绿色化
随着环保意识的提高，锻压工艺正朝着绿色化方 向发展。通过采用环保材料、优化工艺流程、降 低能耗和减少废弃物排放等措施，实现锻压生产 的环保和可持续发展。
机械制造基础-第3章锻压
作业答案：4.轴承座
单件小批生产 ----手工两箱分模造型
加工余量:上面>侧面>底面 模样放收缩率1%
大批生产 ----机器两箱分模造型 (共用同一个铸造工艺图)
上 下
作业答案：5.支撑台
表示圆周面不需要 加工，即相对来说不重要， 因此将铸件横卧下来，造 型最简单。
上 下
单件小批生产 ----手工两箱分模造型
凸模
凹 模
SHANGHAI UNIVERSITY
上海大学机自学院
2．弯曲---是利用弯曲模使工件轴线弯成一定 角度和曲率的工序。 自由弯曲 ① 弯曲方法 校正弯曲
② 弯曲件废品类型
自由弯曲 校正弯曲
外层开裂---当外侧拉应力超过板料抗拉强度时， 将在外侧转角处出现裂纹。 故应限制板料的最大弯曲变形程度（即最小弯曲 半径）,一般 r min ≥t（板厚）；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。
SHANGHAI UNIVERSITY
例1:
例2:
SHANGHAI UNIVERSห้องสมุดไป่ตู้TY
上海大学机自学院
3.3 板料冲压
板料冲压→在冲床上用冲模使板料产生分离 或变形而获得制件的加工方法。又叫冷冲压。 冲压的优点是生产率高、成本低；成品的形 状复杂、尺寸精度高、表面质量好且刚度大、 强度高、重量轻，无需切削加工即可使用。因此 在汽车、拖拉机、电机、电器、仪表仪器、轻工 和日用品及国防工业生产中得到广泛应用。 常用的冲压材料有低碳钢、高塑性合金钢、 铝和铝合金、铜和铜合金等金属板料、带料与卷 料，还可加工纸板、塑料板、胶木板、纤维板等 非金属板料。
放收缩率1% 余量：上面>侧面>下面
作业答案：5.支撑台
单件小批生产 ----手工两箱分模造型
加工余量:上面>侧面>底面 模样放收缩率1%
大批生产 ----机器两箱分模造型 (共用同一个铸造工艺图)
上 下
作业答案：5.支撑台
表示圆周面不需要 加工，即相对来说不重要， 因此将铸件横卧下来，造 型最简单。
上 下
单件小批生产 ----手工两箱分模造型
凸模
凹 模
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2．弯曲---是利用弯曲模使工件轴线弯成一定 角度和曲率的工序。 自由弯曲 ① 弯曲方法 校正弯曲
② 弯曲件废品类型
自由弯曲 校正弯曲
外层开裂---当外侧拉应力超过板料抗拉强度时， 将在外侧转角处出现裂纹。 故应限制板料的最大弯曲变形程度（即最小弯曲 半径）,一般 r min ≥t（板厚）；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。
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例1:
例2:
SHANGHAI UNIVERSห้องสมุดไป่ตู้TY
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3.3 板料冲压
板料冲压→在冲床上用冲模使板料产生分离 或变形而获得制件的加工方法。又叫冷冲压。 冲压的优点是生产率高、成本低；成品的形 状复杂、尺寸精度高、表面质量好且刚度大、 强度高、重量轻，无需切削加工即可使用。因此 在汽车、拖拉机、电机、电器、仪表仪器、轻工 和日用品及国防工业生产中得到广泛应用。 常用的冲压材料有低碳钢、高塑性合金钢、 铝和铝合金、铜和铜合金等金属板料、带料与卷 料，还可加工纸板、塑料板、胶木板、纤维板等 非金属板料。
放收缩率1% 余量：上面>侧面>下面
作业答案：5.支撑台
锻压工艺讲解
连皮 图1 图2 图3
第3页
2）锻压工艺： 模具预热——模具预热是为了使始锻锻料温和终锻温度温降小，保证锻料温度始终在 高塑性小变形抗力下成形；目前我们使用的是模具预热工具是煤油喷枪。但我们真正在 实施的不多！下面讲到锻造温度范围时会说到保证锻料温度的重要性。 锻料加热——锻料加热主要有火焰加热、电加热二种，电加热又有：电阻炉加热、接 触电加热、盐浴炉加热、磁感应加热。我司使用的是磁感应加热，它的优点是：加热速 度快、锻料表面氧化少、规范稳定便于机械化操作，缺点是设备投资大，耗电、规格单 一。（中频电加热：坯料直径为20—150mm、批量生产、适用模锻、挤压、轧锻，单位 电耗0.4—0.55KW.h.kg)； 锻模结构——我司目前普遍在使用的是锤上开闭式模（我们诸暨叫镗式模），锤上开、 闭式模是锤上开式模锻与锤上闭式模的混合使用的一种结合模，冲压时变形金属的流动 不完全受模腔限制但又受模具闭式结构的限制的一种模具，是锤上闭式模内进行局部有 限的开式模锻。目前我只在我们公司内观见。详见图4、图5示： 图4描述模具冲压的三个步骤：中频加热——放料——冲压——脱模——冷却——；从冲压 成形过程看到：上模在锻下时，接触到锻料时，先镦粗并同时向模腔内压入，当此压力大于 上顶弹簧的顶力时，此开式模组合被压入闭式模中（此三步在短时间内完成）。在压入中锻 料继续压入模腔和挤入分模面内，这段成形过程中锻料受锻压力不大，当压到底板时，锻料 才以开式模的形式受压成形，而分模面挤入的飞边受闭式模套的限制受阻；……。
•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？
材料成型技术-第三章锻压
自动化生产
自动化锻压设备的应用，实现生 产线的智能化和高效化。
环保锻造
注重环境保护，推动绿色、可持 续发展的锻压数选择
根据锻造材料、形状和尺寸等要求，选择适当的锻 造温度、锻造速度和锻造力量。
工艺参数优化
通过工艺参数的优化，提高锻件的质量和产量，降 低成本和能源消耗。
锻压工艺的发展与前景
技术创新
不断引入新材料、新工艺和新设 备，提高锻压工艺的效率、精度 和灵活性。
原理
锻压利用力量，让金属原料在受压和冲击的作用下 发生塑性变形，从而改变其形状和结构。
锻压的基本过程和设备
1
加热与预变形准备
将金属原料加热至适当温度，并进行预变形，为后续锻压过程做好准备。
2
锻造操作
通过锻压设备施加力量，使金属原料发生塑性变形，达到所需形状。
3
冷却与处理
对锻造后的金属进行冷却和处理，以提高锻件的性能和质量。
锻件在汽车制造中广泛应用，如发动机传动轴、悬挂系统和转向零件等。
3 能源行业
用于制造发电设备、石油钻机和核能设备等。
锻件质量控制与检测技术
1
质量控制
通过严格的质量控制体系和工艺流程，
检测技术
2
确保锻件的尺寸精度、力学性能和工艺 性能。
采用非破坏性检测和破坏性检测技术，
如超声波检测、渗透检测和金相检测等，
锻压的分类和特点
分类
按照荷载形式可分为自由锻造、模锻和精锻； 按照锻件形状可分为平面锻压、轴对称锻压和 非轴对称锻压。
特点
锻压具有高强度、高精度、高质量的特点，可 制造出各种复杂形状和大尺寸的金属零件。
锻压在工业生产中的应用
1 航空航天业
机械制造基础 第三章 锻压工艺及应用
3.3 自由锻
3.3.1概述
自由锻指将金属坯料放在锻造设备的上下抵铁之间，施加冲击力或 压力，使之产生自由变形而获得所需形状的成形方法。坯料在锻 造过程中，除与上下抵铁或其它辅助工具接触的部分表面外，都 是自由表面，变形不受限制，锻件的形状和尺寸靠锻工的技术来 保证，所用设备与工具通用性强。 自由锻主要用于单件、小批生产，也是生产大型锻件的唯一方法。
机械制造基础
3.3.3. 自由锻工序
根据作用与变形要求的不同，可分为基本工序、辅助工序和精整工序。
1.基本工序：改变坯料的形状和尺寸以达到锻件基本成形的工序， 包括镦粗（动画演示）、拔长（动画演示）、冲孔（动画演示）、 弯曲（动画演示）、切割、扭转、错移（动画演示）等。最常用 的是镦粗、拔长、冲孔。 2.辅助工序：为了方便基本工序的操作，而使坯料预先产生某些局 部变形的工序。如压钳口、倒棱和切肩。 3.精整工序：修整锻件的最后尺寸和形状，消除表面的不平和歪扭， 使锻件达到图纸要求的工序。如修整鼓形、平整端面、校直弯曲。
机械制造基础
3.4.5 其他模锻设备
1.螺旋压力机 一般适用于中、小批量生产的各种形状复杂的模锻件，尤其是适用 于锻造轴对称性的锻件。 2.液压机 是一种用液体压力来传递能量的锻压设备。 3.精压机 精密模锻是在普通锻压设备上，装置具有模腔形状复杂（近于产 品零件形状）、尺寸精度高的锻模，直接锻造出所要求的产品零 件，如图3-22所示的差速器行星锥齿轮。 4.楔横轧机 主要用来生产大批量的轴类锻件或预制毛坯。
3）弯曲模膛。使坯料弯曲的模膛，如图3-15-c所示。 4）切断模膛。如图3-15d所示。
（2）模锻模膛
1）预锻模膛。为改善金属流动条件，使锻件最终成形前获得接近终锻形状的模膛。 2）终锻模膛。模锻时最后成形用模膛，需有飞边槽。带冲孔连皮和飞边的锻件如图3-16 所示。 根据模锻件的复杂程度，可将锻模设计为单膛锻模和多膛锻模，简单锻件如齿轮坯 可仅设计为单膛锻模；对弯曲连杆可设计为多膛锻模，如图3-17所示。
第三章 锻压工艺基础知识(2013.3)
模锻
锻模： ——由上锻模和下锻模两部 分组成。
锤头 上锻模
模垫
下锻模
模座
模锻
锻模：
分类—— 根据锻件形状复杂程度和生产条件，锻模可分为： 单膛锻模 • 锻模： 多膛锻模 根据功用的不同，模膛可分为：
拔长模膛 • 制坯模膛： 滚压模膛 弯曲模膛 切断模膛
预锻模膛 • 模锻模膛： 终锻模膛
锻造方法：
自由锻：金属坯料在上、下 砥铁间受到压力产生塑性变 形的加工方法。 模锻：金属坯料放在锻模 模膛内，在压力作用下， 使金属在模膛内变形的加 工方法。
§3.2 锻造方法
一、自由锻（Open Die Forging）
——金属坯料在上、下砥铁平面间变形是自由 流动的。
分类：
手工锻造：适用于单件、要求不高的小型 锻件； 机器锻造：适用于小批量生产大型锻件； 自由锻是制造大型锻件的唯一方法！
自由锻
2、自由锻的工序 基本工序：
自由锻
2、自由锻的工序 基本工序：
自由锻
2、自由锻的工序 基本工序：
自由锻
2、自由锻的工序 辅助工序：压钳口、倒棱、压痕等；
平整工序：校直、滚圆、平整等；
自由锻
2、自由锻的工序
压棱边
压钳口
自由锻
3、自由锻件结构工艺性
——自由锻由于受到锻造设备、工具及工艺特点 的限制，在自由锻零件设计时，除满足使用性 能外，还应具有良好的结构工艺性，即形状应 尽量简单、对称。
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
机械制造基础第3章锻造
3.1.3锻压生产的发展趋势
锻压生产虽然生产效率高，锻件综合性能高，节约原材料；但其生产周 期较长，成本较高，处于不利的竞争地位。锻压生产要跟上当代科学技术的 发展，需要不断改进技术、采用新工艺和新技术，进一步提高锻件的性能指 标；同时缩短生产周期、降低成本。
整理课件
3.2锻压工艺基础
3.2.1金属的塑性变形
塑性变形的实质是在外力的作用下金属内部的原子沿一定的晶面和 晶向产生了滑移的结果。
在一般情况下，实际金属都是多晶体。多晶体的变形是与其 中各个晶粒的变形行为有关的。为了便于研究，有必要先通过单 晶体的塑性变形来掌握金属塑性变形的基本规律。
整理课件
1）单晶体的塑性变形
实验表明，晶体只有在切应力作用下才会发生塑性变形。 室温下，单晶体的塑性变形主要是通过滑移和孪生进
但是锻压生产也存在以 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；锻压生产所 需的重型的机器设备和复杂 的工模具，对于厂房基础要 求较高，初次投资费用高。
铸造、锻造、机械加工三种金属加工方法所 得到的零件低倍宏观流线示意图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力构件都是由锻压成形的。锻压在机器制造业中有着 不可替代的作用，一个国家的锻造水平，可反映出这个国家机器制造业的水 平。随着科学技术的发展，工业化程度的日益提高，需求锻件的数量逐年增 长。据预测，飞机上采用的锻压（包括板料成形）零件将占85%，汽车将占 60～70%，农机、拖拉机将占70%。
整理课件
2）回复
经塑性变形后的工件，在退火加热温度不太高时，冷变形金属的显微 组织无明显的变化，只能使内应力明显降低和消除，金属的力学性能 没有显著变化，即强度、硬度下降很少，塑性提高不多，这一过程称 为回复。
锻压生产虽然生产效率高，锻件综合性能高，节约原材料；但其生产周 期较长，成本较高，处于不利的竞争地位。锻压生产要跟上当代科学技术的 发展，需要不断改进技术、采用新工艺和新技术，进一步提高锻件的性能指 标；同时缩短生产周期、降低成本。
整理课件
3.2锻压工艺基础
3.2.1金属的塑性变形
塑性变形的实质是在外力的作用下金属内部的原子沿一定的晶面和 晶向产生了滑移的结果。
在一般情况下，实际金属都是多晶体。多晶体的变形是与其 中各个晶粒的变形行为有关的。为了便于研究，有必要先通过单 晶体的塑性变形来掌握金属塑性变形的基本规律。
整理课件
1）单晶体的塑性变形
实验表明，晶体只有在切应力作用下才会发生塑性变形。 室温下，单晶体的塑性变形主要是通过滑移和孪生进
但是锻压生产也存在以 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；锻压生产所 需的重型的机器设备和复杂 的工模具，对于厂房基础要 求较高，初次投资费用高。
铸造、锻造、机械加工三种金属加工方法所 得到的零件低倍宏观流线示意图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力构件都是由锻压成形的。锻压在机器制造业中有着 不可替代的作用，一个国家的锻造水平，可反映出这个国家机器制造业的水 平。随着科学技术的发展，工业化程度的日益提高，需求锻件的数量逐年增 长。据预测，飞机上采用的锻压（包括板料成形）零件将占85%，汽车将占 60～70%，农机、拖拉机将占70%。
整理课件
2）回复
经塑性变形后的工件，在退火加热温度不太高时，冷变形金属的显微 组织无明显的变化，只能使内应力明显降低和消除，金属的力学性能 没有显著变化，即强度、硬度下降很少，塑性提高不多，这一过程称 为回复。
锻压基础知识
锻压基础知识
概述 锻压：借助外力的作用，使金属坯料产生塑性变形，从
而获得具有一定形状、尺寸和性能的锻压件。
金属坯料
塑性变形
锻压件
2
一 锻压加工方法
自由锻
模锻
板料冲压
自由锻、模锻：承受重载的机械零件，如机器主轴、 重要齿轮、连杆、炮管、枪管等；
3
挤压
拉拔
轧锻
轧制、挤压、拉拔：金属型材、板材、钢材、线材等；
(2)用钢锭作为锻造坯料 碳素结构钢，拔长锻造比 ≥3，镦粗锻造比≥2.5； 合金结构钢，锻造比为 3～4
(3) 铸 造 缺 陷 严 重 ， 碳 化 物 粗大的高合金钢钢锭 ：不 锈钢的锻造比选为4～6， 高速钢的锻造比选为5～ 12
(4)y太大，会增加各向异性
21
3 锻造流线
(1)锻造后金属组织具有方向性
2）锻模成本高。
为什么？
73
一 模锻设备
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
(5) 确定锻造温度范围 始锻温度低于AE线150～250℃,碳钢的终锻温度如图3-2所示
57
58
59
60
三 自由锻零件结构工艺性
概述 锻压：借助外力的作用，使金属坯料产生塑性变形，从
而获得具有一定形状、尺寸和性能的锻压件。
金属坯料
塑性变形
锻压件
2
一 锻压加工方法
自由锻
模锻
板料冲压
自由锻、模锻：承受重载的机械零件，如机器主轴、 重要齿轮、连杆、炮管、枪管等；
3
挤压
拉拔
轧锻
轧制、挤压、拉拔：金属型材、板材、钢材、线材等；
(2)用钢锭作为锻造坯料 碳素结构钢，拔长锻造比 ≥3，镦粗锻造比≥2.5； 合金结构钢，锻造比为 3～4
(3) 铸 造 缺 陷 严 重 ， 碳 化 物 粗大的高合金钢钢锭 ：不 锈钢的锻造比选为4～6， 高速钢的锻造比选为5～ 12
(4)y太大，会增加各向异性
21
3 锻造流线
(1)锻造后金属组织具有方向性
2）锻模成本高。
为什么？
73
一 模锻设备
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
(5) 确定锻造温度范围 始锻温度低于AE线150～250℃,碳钢的终锻温度如图3-2所示
57
58
59
60
三 自由锻零件结构工艺性
锻造的基础知识
锻压(注释篇)锻压是锻造和冲压的合称，是利用锻压机械的锤头、砧块、冲头或通过模具对坯料施加压力，使之产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的制件的成形加工方法。
在锻造加工中，坯料整体发生明显的塑性变形，有较大量的塑性流动；在冲压加工中，坯料主要通过改变各部位面积的空间位置而成形，其内部不出现较大距离的塑性流动。
锻压主要用于加工金属制件，也可用于加工某些非金属，如工程塑料、橡胶、陶瓷坯、砖坯以及复合材料的成形等。
锻压和冶金工业中的轧制、拔制等都属于塑性加工，或称压力加工，但锻压主要用于生产金属制件，而轧制、拔制等主要用于生产板材、带材、管材、型材和线材等通用性金属材料。
人类在新石器时代末期，已开始以锤击天然红铜来制造装饰品和小用品。
中国约在公元前2000多年已应用冷锻工艺制造工具，如甘肃武威皇娘娘台齐家文化遗址出土的红铜器物，就有明显的锤击痕迹。
商代中期用陨铁制造武器，采用了加热锻造工艺。
春秋后期出现的块炼熟铁，就是经过反复加热锻造以挤出氧化物夹杂并成形的。
最初，人们靠抡锤进行锻造，后来出现通过人拉绳索和滑车来提起重锤再自由落下的方法锻打坯料。
14世纪以后出现了畜力和水力落锤锻造。
1842年，英国的内史密斯制成第一台蒸汽锤，使锻造进入应用动力的时代。
以后陆续出现锻造水压机、电机驱动的夹板锤、空气锻锤和机械压力机。
夹板锤最早应用于美国内战(1861～1865)期间，用以模锻武器的零件，随后在欧洲出现了蒸汽模锻锤，模锻工艺逐渐推广。
到19世纪末已形成近代锻压机械的基本门类。
20世纪初期，随着汽车开始大量生产，热模锻迅速发展，成为锻造的主要工艺。
20世纪中期，热模锻压力机、平锻机和无砧锻锤逐渐取代了普通锻锤，提高了生产率，减小了振动和噪声。
随着锻坯少无氧化加热技术、高精度和高寿命模具、热挤压，成形轧制等新锻造工艺和锻造操作机、机械手以及自动锻造生产线的发展，锻造生产的效率和经济效果不断提高。
冷锻的出现先于热锻。
§3锻压工艺基础知识
第三章锻压工艺基础知识
第一节概述
一、锻压的生产方式
了解
二、锻压的特点
正确理解
三、锻压加工的使用范围
清楚锻压的特点及其应用范围
第二节锻压基础知识
一、可锻性及影响因素
掌握；什么是可锻性？影响可锻性的因素有哪些？p36～37
二、纤维组织与锻造比
什么是纤维组织？怎样改变纤维组织的方向和分布？p38
应使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。
第三节锻造方法
一、自由锻
了解自由锻造的工序，正确理解自由锻工艺规程编制的内容
二、模锻
正确理解锤上模锻、胎模锻、热模锻曲柄压力机上模锻、摩擦压力机上模锻、平锻机上模锻等模锻方法和特点等。
掌握模锻件结构工艺性要求p48～49
第四节冲压
一、冲压基本工序
正确理解各工序变形过程，特点等。
要掌握各基本工序中特点、对结构设计的一些要求等，
例如：
冲裁件的断面有明显的三个区(四个部分)——p54；
冲孔时，孔的尺寸取决于凸模尺寸。
落料时，落料件的尺寸取决于凹模的尺寸——p54。
弯曲变形时坯料内侧受压缩、外侧受拉伸——p54
最小弯曲半径；轧材、板材具有各向异性，应尽量使坯料的纤维方向与弯曲线垂直——p55。
二、冲压件的结构工艺性
掌握p57～58
三、冲模
根据工序的复合程度，冲模可分为简单模、复合模、连续模。
了解各种冲模的结构及特点。
第五节锻压新工艺
自行阅读
第六节各种锻压方法的比较
了解。
第3章-锻压工艺基础知识
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。
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
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。
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
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：
第3章-锻压工艺基础知识
锻压工艺基础知识
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
锻压可分为：轧制、拉拔、挤压、锻造和冲压
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：
多膛锻模 ——一副锻模上二个以上模膛，坯料需依次 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
多膛锻模
弯曲模膛
锻造成型过程
2.模锻件结构工艺性要求
1) 锻件应有一个合理的分模面； 2) 锻件外形力求简单、对称、平直； 3) 尽量避免多孔、深孔、窄沟、深槽等结构； 4) 与分模面垂直的表面上应尽可能避免有凹槽和孔； 5) 锻件上的孔不可过深； 6) 对复杂形状零件用模锻制坯较困难时，可采用锻-焊
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。
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
锻压可分为：轧制、拉拔、挤压、锻造和冲压
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：
多膛锻模 ——一副锻模上二个以上模膛，坯料需依次 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
多膛锻模
弯曲模膛
锻造成型过程
2.模锻件结构工艺性要求
1) 锻件应有一个合理的分模面； 2) 锻件外形力求简单、对称、平直； 3) 尽量避免多孔、深孔、窄沟、深槽等结构； 4) 与分模面垂直的表面上应尽可能避免有凹槽和孔； 5) 锻件上的孔不可过深； 6) 对复杂形状零件用模锻制坯较困难时，可采用锻-焊
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。
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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。
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
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。
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) 冲孔尺寸不能过小。
2．弯曲件的结构工艺性
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。
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
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。
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
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
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ห้องสมุดไป่ตู้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。
3.3 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。
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：