第二节金属热锻成形工艺3.22
热锻工艺工艺的发展历程
热锻工艺工艺的发展历程热锻工艺是一种常用的金属成形工艺，通过利用金属在高温条件下的可塑性，使其在模具中受到压力作用，从而得到所需的形状和尺寸。
热锻工艺的发展经历了多个阶段，不断得到改进和创新。
热锻工艺最早可以追溯到公元前3000年左右的古代埃及。
当时，人们已经发明了冶炼和锻造铜制品的技术，通过高温加热和人工敲打，锤炼出所需的形状。
这种简单的热锻工艺为后来的发展奠定了基础。
随着冶金技术和设备的不断改进，热锻工艺开始进一步发展。
在公元前14世纪的古代希腊和罗马时期，人们开始使用燃烧木炭的炉子进行高温加热，使金属在较高温度下变得更加可塑，从而实现更复杂的锻造工艺。
到了18世纪，随着工业革命的到来，热锻工艺得到了进一步改进。
人们发明了蒸汽锤，利用蒸汽的压力和能量来驱动锻造锤头的运动。
这种新型的锤具不仅减轻了工人的劳动强度，也提高了生产效率和锻造质量。
20世纪初，热锻工艺开始应用于更多领域。
特别是在第一次世界大战和第二次世界大战期间，热锻工艺在军事工业中得到了广泛应用，其中包括航空航天、汽车、武器装备等领域。
为适应不同材料的高温塑性和机械性能要求，人们开始研究并发展多种热锻方法和工艺参数。
在20世纪中叶，随着科学技术的发展和计算机控制技术的应用，热锻工艺迎来了新的提升。
自动化、智能化的锻造设备开始使用，实现了更高的锻造速度和精度。
数值模拟技术的引入，使热锻工艺的优化和仿真变得更加容易。
随着21世纪的到来，热锻工艺进一步发展。
新型材料的出现和应用，为热锻工艺提出了新的挑战和机遇。
高强度和高温材料的锻造要求更高的工艺控制和设备性能。
非常规形状的零部件和微小零件的锻造也成为研究热点。
目前，人们在热锻工艺方面的研究主要集中在以下几个方面：1. 材料研究：通过改变材料的成分和热处理工艺，改善材料的塑性和强度，以适应不同的热锻工艺需求。
2. 设备研发：研制更高效、更精密的热锻设备，提高锻造速度和质量。
包括锻造机床、模具和加热装置等。
《金工实习》金属成型热加工
任实务习一 要目点标回忆
1．通过现场教学或视频教学，了解铸造、锻造、 冲压、焊接加工的基本知识；
2．通过现场教学或视频教学，熟悉铸造、锻造、 冲压、焊接工艺方法的特点，能制定简单零件 的加工程序；
3．通过操作训练，掌握手工电弧焊基本操作要 领，能焊接简单零件。
材料成形
液态金属铸 造成形
二、加工条件 ⒈变形温度的影响 ＊ 温度↑→原子的运动能力↑→容易滑移→塑性↑→ 变形抗力↓→可锻性改善. 过热：超过一定温度，晶粒急剧长大，锻造性能↓， 机械性能↓。已过热工件可通过锻造，控制冷 却速度，热处理，使晶粒细化。
过烧：接近材料熔化温度，晶间的低熔点物质开始熔 化，且晶界上形成氧化层。金属失去锻造性 能，一击便碎，无法挽回。
●加工硬化的利用、消除 ＊利用：冷加工后使材料强度↑硬度↑。如冷拉 钢，不能热处理强化的金属材料。 ＊消除：再结晶退火650—750℃
压力加工
● 冷变形和热变形 ＊ 冷变形
在再结晶温度以下的变形； 冷变形后金属强度、硬度较高，低粗糙度值。但 变形程度不宜过大，否则易裂。 ＊ 热变形 再结晶温度以上变形。 变形具有强化作用，再结晶具有强化消除作用。在热变 形时无加工硬化痕迹。 金属压力加工大多属热变形，具有再结晶组织。
铸型间相互接触 的表面。
处的空间位
置。
1、浇注位置的确定； 2、铸型分型面的选择；
铸造工艺设计要点：
3、工艺参数的确定； 4、铸造工艺图的绘制 （核心）
定义：在零件图上用各种工艺符号及参 数表示出铸造工艺方案的图形。
作用：制模（模样、芯盒）、 造型（芯）、准备生产设备、 铸件检验的依据。
包含的内容：浇注位置，分型面，型芯的数量、形状、尺寸及其固定方法， 加工余量，收缩率，浇注系统，起模斜度，冒口和冷铁的尺寸和布置等。
金属材料的成型工艺
制造冲压模具的材料有钢材、硬质合金、钢结硬质 合金、锌基合金、低熔点合金、铝青铜、高分子材料等 等。目前制造冲压模具的材料绝大部分以钢材为主，常 用的模具工作部件材料的种类有：碳素工具钢、低合金 工具钢、高碳高铬或中铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、 基体钢以及硬质合金、钢结硬质合金等等。 一般情况下，大批量生产所使用的冲压模具主要为 钢模； 对单件小批量生产则可使用钢皮模； 对于新产品试制多采用低熔点合金钢模具； 对于中、小批量生产的一些大型拉延模具，常选用 铸铁基环氧树脂塑料模具。
二. 铸造的基本概念及方法
金属铸造是将熔融态的的金属浇入铸型后，冷却 凝固成为具有一定形状铸件的工艺方法。 一般分为：砂型铸造方法和特种铸造方法（熔模铸造、 金属性铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、陶瓷 型铸造、连续铸造等）
砂型铸造 液态成型工艺 特种铸造
手工造型 机器造型
金属型铸造 熔模铸造 压力铸造 低压铸造 陶瓷型铸造 离心铸造
冲压件的注意事项：
• 冲孔尽量力求简单对称，尽量采用圆形、矩形 等，避免长槽和细长的悬臂结构。 • 冲孔时，圆孔的直径不得小于材料的厚度，方 孔边长不得小于材料厚度的0.9倍。 • 为了避免应力集中，而引起的模具开裂，轮廓 转角处应为圆角半径。 • 为防止弯裂，弯曲时考虑纤维方向，同时不能 小于材料的弯转半径。
性变形的加工方法。
按加工温度分类：热冲压和冷冲压。前者适合变 形抗力高，塑性较差的板料加工；后者在室温 下进行，是薄板常用的冲压方法。
•冲压基础知识 • 冲压有时也称板材成形, 但略有区别。所谓板材成 型是指用板材、薄壁管、薄型材等作为原材料进行塑性 加工的成形方法统称为板材成形，此时，板厚方向的变 形一般不着重考虑。 • 影响因素：冲压材料、冲压模具、冲压设备。 • (1) 冲压材料 • 冲压板材质量的衡量指标：冲压特性、化学成分、 金相组织、厚度公差和表面质量。 • (2) 冲压工艺与设备 • 冷冲压是一种先进的金属加工方法，它是建立在 金属塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板料金 属进行加工，从而一定形状和尺寸并保证有一定外观和 强度性能的零件加工方法。冷冲压在加工中不产生切屑， 生产效率高，冲压件的互换性强。冷冲压工艺大致可分 为分离工序与成形工序和复合工序（两类工序集中于同 一模具中完成）三大类。
金属材料的成型工艺PPT课件
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几种造型方法的比较
120 100
80 60 40 20
0 铸件精度
砂型铸造 熔模铸造 金属型铸造 压力铸造 离心铸造
生产率 毛坯利用率 铸件尺寸Fra bibliotek可编辑
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§4.4 金属材料的 成型工艺
铸造、 压力加工、焊接、 机加工、粉末冶金
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压力加工
轧制 拉拔 挤压 锻造 冲压
水平分型式
垂直分型式
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铸造铝活塞的金属型及金属型芯
铰链开合式金属型
组合式金属型芯
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金属型优点：
一型多铸，生产效率高 铸件尺寸精度高，表面质量
好 (IT12~14, Ra6.3~12.5) 铸件冷却快，组织致密，机
械性能好
金属型缺点：
金属型成本高 没有退让性，不宜生 产形状复杂的铸件 铸件冷却快，组织致 密，机械性能好
生产效率高，劳动强度低，产品质量稳定
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造型生产线示意图
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机器造型方法
机器造型方法：振压造型、高压造型、抛砂造型。
1、振压造型工作原理
a) 填砂 b) 振实 c) 压实 d) 起模
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2、多触头高压造型
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3、抛砂机 化工学院高分子
砂型铸造的特点：
c) 抽芯
d)顶出铸件
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卧式压铸机
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热压铸原理
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热压铸机
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金属工艺及材料成形技术
形和制造的一系列技术和工艺。
这涵盖了从原材料到最终成品的整个生产链，包括金属的选材、切割、成形、焊接、表面处理等方面。
下面将详细介绍金属工艺及材料成形技术的各个方面。
1. 金属工艺概述金属工艺是指对金属材料进行各种物理和化学处理，使其达到预定形状、尺寸、性能和表面状态的技术。
金属工艺的主要步骤包括原材料准备、熔炼、成型、加工、焊接、表面处理等。
在整个金属工艺过程中，材料的性能、工艺的精密性和效率都是关键因素。
2. 金属材料成形技术a. 锻造（Forging）锻造是一种通过对金属施加压力，使其发生塑性变形，从而改变其形状的成形工艺。
这可以通过冷锻和热锻两种方式进行。
锻造可用于制造各种零部件，如飞机零件、汽车零件和工业设备。
b. 拉伸成形（Stretch Forming）拉伸成形是一种通过对金属板材施加拉力，使其在一定的模具上拉伸成所需形状的成形工艺。
这在航空航天领域中广泛应用，制造复杂曲面的零部件。
c. 冲压成形（Stamping）冲压成形是将金属板或带料通过冲裁模、弯曲模、拉伸模等多个工序，使其发生塑性变形，形成零部件的工艺。
这是大规模生产金属零部件的一种有效方式。
d. 旋转成形（Spinning）旋转成形是通过将金属板材固定在旋转工具上，通过压力使其沿轴线旋转，从而形成圆筒状或锥形状的零部件的工艺。
常见的应用包括制造锅、盘子等器皿。
e. 挤压（Extrusion）挤压是将金属通过模具压出所需形状的工艺。
这广泛应用于制造铝型材、管道等。
通过挤压，可以生产复杂截面的产品。
f. 注塑成形（Injection Molding）虽然常用于塑料，但注塑成形也可用于金属粉末，通过在高温高压下使金属粉末熔化，并注射到模具中成形。
这是制造小型零部件的一种方法。
3. 金属加工技术a. 数控加工（CNC Machining）加工具有高精度、高效率和灵活性的优势，广泛应用于定制零部件制造。
b. 电火花加工（EDM）电火花加工是通过电脉冲放电的方式在金属工件上形成微小的放电坑，从而实现零部件的精密加工。
金属的铸造成型工艺.ppt
低压铸造：
➢ 定义：是指液态金属在低的气体压力作用下从坩埚中
自下而上地充填型腔并凝固而获得铸件的一种铸造方法。
➢ 工艺过程：
低压铸造火车车轮示意图
➢ 特点和应用：
1、充型压力和充型速度易于控制，气孔、夹渣较少； 2、铸型散热快，组织致密，机械性能好； 3、无需冒口设置，金属利用率高； 4、铸件尺寸精度高，表面光洁； 5、适于生产质量要求高的铝镁等有色金属铸件。
第三章 金属的铸造成型工艺
第一节 概述 第二节 铸造的工艺基础 第三节 砂型铸造 第四节 特种铸造
第一节 概 述
金属的成形方法可分为铸造、塑性成形（或称压力加 工）、切削加工、焊接和粉末冶金五大类。
铸造是生产金属零件毛坯的主要工艺方法之一，与其 它工艺方法相比，它具有成本低，工艺灵活性大，适合生 产不同材料、形状和重量的铸件，并适合于批量生产。
作用下将熔融金属浇注到铸型中制造铸件的一种铸造方法， 也称永久型铸造。
➢ 工艺过程：
➢ 特点和应用：
1、可重复使用，生产效率高，劳动条件好，但成本高； 2、铸件精度高，表面粗糙度较低； 3、金属散热性能好，晶粒细化，机械性能好； 4、不透气且无退让性，易造成铸件浇不足或开裂。 5、适于生产大批量有色金属铸件。
使之在高压和高速下充填型腔，并在高压下成形结晶而获 得铸件的一种铸造方法。
➢ 工艺过程：
大型压铸机及压铸模
➢ 特点和应用：
1、浇注时间短，易于机械化、自动化作业； 2、铸型散热快，晶粒细化，耐磨、耐蚀性好； 3、铸件尺寸精度高，表面光洁； 4、凝固速度快，排气困难，易形成疏松和缩孔； 5、模具成本高，铸件尺寸受限； 6、适于有色金属薄壁复杂铸件的大批量生产。
连续铸造：
《金属制造工艺》课件
VS
自由锻造的特点
自由锻造具有设备简单、灵活性高、生产 准备周期短等优点，适用于单件和小批量 生产。
模锻工艺（冷模锻、热模锻）
冷模锻工艺
冷模锻是指在常温下进行的模锻工艺，其特点是变形抗力大，需要较大吨位的锻压设备。
热模锻工艺
热模锻是指在高温下进行的模锻工艺，其特点是金属塑性好、变形抗力小，但需要高温加热设备和相应的保护措 施。
激光加工技术
激光加工技术是一种利用高能激光束对工件进行切割、 打孔、熔覆等加工的方法，具有高精度、高效率、非接 触等特点。激光加工技术广泛应用于汽车、航空、模具 等行业，可用于制造复杂形状和高精度要求的零件。
07
金属表面处理工艺
表面处理的目的与方法分类
目的
提高金属表面耐腐蚀性、耐磨性、装饰性等性能。
金属切削加工工艺
切削加工的基本原理与分类
要点一
切削加工的基本原理
要点二
切削加工的分类
切削加工是通过刀具对金属材料进行切割，以获得所需形 状和尺寸的加工方法。切削加工的基本原理涉及到刀具的 几何形状、切削用量、切削力、切削热等方面的知识。
切削加工根据不同的分类标准可以分为多种类型，如根据 加工方式可分为铣削、车削、钻削等；根据切削刀具可分 为高速切削、硬切削、铣削等；根据加工精度可分为粗加 工、半精加工、精加工等。
成本低、适用范围广，但生产效率较低，劳动强度较大。
Байду номын сангаас
特种铸造工艺（如熔模铸造、金属型铸造等）
熔模铸造
特种铸造工艺的特点
通过制作蜡模、制作涂料、脱蜡、焙 烧、浇注金属等步骤，获得具有复杂 形状的金属零件。
精度高、表面质量好、生产效率高， 但成本较高。
金属的加热和锻件冷却
金属的加热和锻件冷却一、锻造温度范围除高塑性金属外，一般可锻金属材料须经加热才能进行锻造。
金属加热的目的是为了提高其塑性，降低变形抗力，井使内部组织均匀。
金属材料的加热是整个锻造工艺过程中的一个重要环节，直接影响产品的质量。
1、始锻温度始锻温度是指开始锻造的温度。
一般来说，始锻温度应尽可能高一些，这样一方面使金属的塑性提高，另一方面又可延长锻造的时间。
但加热温度过高，超过一定限度时，金属将产生过热或过烧的缺陷，使金属塑性急剧降低，可锻性变差。
通常将变形允许加热达到的最高温度定为始锻温度。
一般金属材料的始锻量度应比其熔点低100一200℃。
2、终锻温度终锻温度是指终止锻造的温度。
一般来说，终锻温度应尽可能低一些，这样可以延长锻造时间，减少加热次数。
但温度过低，金属塑性降低，变形抗力增大，可锻性同样变差，金属还会产生加工硬化，甚至发生开裂。
若终锻温度过高(即在高温时停锻)，锻件会因晶粒比较粗大而降低力学性能。
通常将变形允许的最低温度定为终锻温度。
3、锻造温度范围锻造温度范围是指锻件的始锻温度到终锻温度的间隔。
不同钢材的锻造温度范围不同。
含碳量越高的碳素钢，始锻温度越低。
有色金属合金的锻造温度范围均比碳素钢的锻造温度范围窄。
二、锻件的冷却方法冷却过程中温度与时间的关系称为冷却规范。
正确选择和严格遵守冷却规范，也是锻造工艺过程中的一个重要环节。
如果锻后锻件冷却不当，会使应力增加和表面过硬，影响锻件的后续加工，严重的还会产生翘曲变形、裂纹，甚至造成锻件报废。
不同的冷却方法具有不同的冷却规范。
常用的冷却方法如下：(1)空冷热态锻件在空气中冷却的方法称为空冷。
空冷是冷却速度较快的一种冷却规范，适用于低碳钢、中碳钢的小型锻件。
(2)堆冷将热恋锻件成堆放在空气中进行冷却的方法称为堆冷。
堆冷的冷却速度低于空冷，适用于低碳钢、中碳钢的小型锻件。
(3)坑冷将热态锻件放在地坑(或恢箱)中缓慢冷却的方法称为坑冷。
坑冷的冷却速度较堆冷低，适用于低合金钢及截面尺寸较大的锻件。
最新金属工艺学教学PPT作者王英杰31622金属工艺学教案(高职)资料
教案一【教学组织】1．提问10分钟2．讲解70分钟3．小结5分钟4．布置作业5分钟【教学内容】绪论一、人类社会的发展历程人类使用材料的足迹经历了从低级到高级、从简单到复杂、从天然到合成的过程，目前人类已进入金属（如钛金属）、高分子、陶瓷及复合材料共同发展的时代。
二、节约金属材料一是向地壳的深部要金属；二是向海洋要金属；三是节约金属材料，寻找它的代用品。
三、非金属材料的使用非金属材料的使用，不仅满足了机械工程中的特殊需求，而且还大大简化了机械制造的工艺过程，降低了机械制造成本，提高了机械产品的使用性能。
其中比较突出的非金属材料就是：塑料、陶瓷与复合材料等。
四、机械零件加工技术的发展例如，激光技术与计算机技术在机械零件加工过程中的应用，使得机械零件加工设备不断创新，零件的加工质量和效率不断提高，如计算机辅助设计（CAD ）、计算机辅助制造（CAM ）、柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS)和生产管理信息系统（MIS ）的综合应用，突破了传统的机械零件加工方法，产生了巨大的变革。
五、我国在金属加工方面取得的成就历史上我国是使用和加工金属材料最早的国家之一。
2008 年我国钢铁产量突破 5 亿吨，成为国际钢铁市场上举足轻重的“第一力量” 六、金属工艺学课程的性质《金属工艺学》教材内容广、实践性强，比较系统地介绍了金属材料与非金属材料的分类、性能、加工工艺方法及其应用范围等知识。
该课程是融汇多种专业基础知识为一体的专业技术基础课，是培养从事机械装备制造行业应用型、管理型、操作型及复合型人才的必修课程。
同学们在学习本课程时，一定要多联系自己在金属材料和非金属材料方面的感性知识和生活经验，要多讨论、多交流、多分析和多研究，特别是在实习中要多观察，勤于实践，做到理论联系实际，这样才能更好地学好教材中的基础知识，做到融会贯通，全面发展。
第一章 金属材料基础知识第一节 金属材料分类●金属是指具有良好的导电性和导热性，有一定的强度和塑性，并具有光泽的物质。
《金属热加工基础》课件
对实验数据进行分析，评估实验结 果，提出改进措施。
03
02
实验操作
按照实验方案进行热加工实验，记 录实验数据和过程。
实验总结
总结实验经验，撰写实验报告，进 行交流和讨论。
04
06
金属热加工的案例分析
案例一：汽车发动机缸体的铸造工艺
总结词
工艺流程复杂，涉及多种技术
详细描述
汽车发动机缸体通常采用铸铁或铸铝材料，这些材料需要 具有良好的耐热性、抗压性和耐磨性等特点，以确保缸体 在使用过程中能够承受高温、高压和摩擦等恶劣条件。
详细描述
智能手机外壳的表面处理工艺需要满足外观美观、防刮耐 磨等需求。常见的表面处理工艺包括喷涂、电镀、氧化等 ，这些工艺可以使手机外壳表面光滑、色彩鲜艳，同时提 高防刮耐磨性能。
总结词
环保、安全的表面处理材料
总结词
高效、自动化的表面处理生产线
详细描述
为了满足大规模生产的需求，表面处理生产线开始采用高 效、自动化的设备和技术，如自动化喷涂设备和机器人电 镀系统等。这些设备和技术可以提高生产效率、减少人工 干预，同时保证产品质量的稳定性和一致性。
02
航空发动机和航天器的热处理和焊接工艺。
航空器零部件的精密铸造和锻造。
03
汽车制造业
汽车零部件的铸造、 锻造、焊接和热处理 等工艺过程。
汽车轻量化材料的制 备和应用，如铝合金 和镁合金等。
汽车发动机和变速器 的制造和热处理工艺 。
电子工业
电子元件的精密铸造和焊接工艺。 电子封装材料的热处理和表面处理工艺。 高精度金属零件的加工和热处理工艺。
THANKS
感谢观看
详细描述
汽车发动机缸体的铸造工艺是一个复杂的生产过程，涉及 到模具设计、熔炼、浇注、冷却、落砂和清理等环节。在 铸造过程中，需要精确控制温度、压力和时间等参数，以 确保缸体的质量和性能。
热锻工艺的详细介绍
热锻工艺的详细介绍热锻工艺，这玩意儿，听起来挺高大上的，但其实啊，它就像咱们家里那大厨手艺，得火候、力度都拿捏得恰到好处，才能整出一桌色香味俱全的好菜。
来，咱们就聊聊这热锻工艺的“独门秘籍”，保证让你听了，心里头那个佩服劲儿，跟吃了蜜似的。
首先啊，你得明白，热锻工艺，说白了，就是给金属来个“高温SPA”，再给它来个“塑形大变身”。
想象一下，那红彤彤的金属块儿，在炉火中烧得通红，就像孩子脸蛋儿上的红晕，热乎乎、暖洋洋的。
这时候，师傅们可不含糊，他们身穿厚重的防护服，手戴特制的手套，那架势，就像是准备上战场的勇士。
“哐当哐当”，铁锤落下，这可不是随便砸两下那么简单。
师傅们的手法，那叫一个精准，力度控制得刚刚好，既能让金属块儿听话地变形，又不会把它砸成碎片。
每一锤下去，都是经验的积累，都是对金属性质的深刻理解。
这就像是咱们包饺子，皮儿得擀得薄厚均匀，馅儿得调得咸淡适中，才能包出好饺子来。
说到火候，那更是热锻工艺的关键。
火大了，金属容易烧穿，就像咱们煮鸡蛋，火太大就煮成了蛋花汤；火小了，金属又热不透，塑形就费劲，跟咱们炒菜一样，火候不到，菜就不香。
所以，师傅们得眼观六路，耳听八方，时刻盯着炉火，调整着温度，确保金属处于最佳的热处理状态。
而塑形呢，那就更是考验师傅们的技术和创意了。
他们就像是雕塑家，用铁锤和模具作为工具，在金属上勾勒出一幅幅精美的图案。
有的师傅擅长打造刀剑，那剑身笔直如虹，剑锋锐利无比；有的师傅则偏爱制作饰品，那金饰银器，在阳光下闪闪发光，美得让人移不开眼。
当然啦，热锻工艺也不是一帆风顺的。
有时候，金属会突然爆裂，火花四溅，就像是在抗议师傅们的“暴力”对待；有时候，塑形过程中会出现瑕疵，需要师傅们耐心细致地修补。
但正是这些挑战和困难，让热锻工艺更加充满了魅力和价值。
每一次的成功，都是对师傅们技艺的肯定；每一次的失败，都是他们前进的动力。
所以说啊，热锻工艺不仅仅是一种技术活儿，更是一种艺术、一种文化。
第二篇 金属塑性成形工艺
132第八章 锻模设计第一节 终锻模膛设计一、热锻件图热锻件图依据冷锻件图设计，热锻件图上的尺寸应比冷锻件图上的相应尺寸有所放大。
理论上加放收缩率后的尺寸L 按下式计算：%)1(δ+=l L式中l ——冷锻件尺寸；δ——终锻温度下金属的收缩率，钢为1.2％～1.5％，不锈钢为1.5％～1.8％，铝合金、铜合金为1％，镁合金、钛合金为0.8％。
二、飞边槽开式模锻的终锻模膛周边需有飞边槽，其形式及尺寸大小是否合适，对锻件成形有很大影响。
1.开式模锻中金属流动过程分析在模锻过程中，随着上、下模的闭合，一方面金属充填模膛；另一方面多余金属被挤出模膛，形成飞边。
这个过程大致可分为四个阶段：1)镦粗变形(图8-1a) 自坯料上端面同上模膛表面接触开始，坯料高度减小1∆H ，径向尺寸增大，直至金属与模壁接触为止。
所需变形力不大。
2)形成飞边(图8-1b) 第一阶段结束后，由于金属流动受到模壁阻碍，有助于流向模膛高度方向，同时开始流入飞边槽。
当压下量达到2∆H 时，出现少许飞边。
此时所需变形力明显增大。
3)充满模膛(图8-1c) 在这一阶段中，随着飞边厚度变薄，宽度增大，温度下降，变形抗力明显上升，从而造成了更大的横向阻力，使金属流向飞边槽更加困难，促使整个模膛完全充满。
4)打靠合模(图8-1d) 在此阶段中，上、下模打靠，模膛中多余金属被挤入飞边槽，得到合格锻件。
由于毛坯温度降低，飞边的横向阻力增大，为把多余金属挤入飞边槽所需锻击力也最大。
模锻根据最大锻击力来选择模锻设备的吨位。
通常，相应的压下量mm 24≤∆H。
图8-1 模锻过程示意a ）镦粗b ）形成飞边c ）充满模膛d ）打靠合模1332.飞边槽的作用1)造成足够大的横向阻力，促使模膛充满。
2)容纳坯料上的多余金属，起补偿与调节作用。
此外，对锤类设备还有缓冲作用。
3.飞边槽的结构形式及尺寸图8-2 飞边槽的基本结构形式如图8-2所示，飞边槽由桥部和仓部组成，其基本结构形式有三种：形式I 是使用最广泛的一种，其优点是桥部设在上模，这样可减少受热，不易磨损和压塌。
金属材料的成型工艺 ppt课件
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锻造基础知识
锻造是对金属坯料（不含板材）施加外力，使其产生塑性变形、改变尺
寸、形状及改善性能,用以制造机械零件、工件、工具或毛坯的成形加 工方法。
第二章 金属材料的成型工艺
4-1 铸造工艺 4-2 压力加工工艺 4-3 金属与金属的连接 4-4 金属的切削加工工艺 4-5 金属材料的表面装饰技术
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1
4-1 铸造工艺
一. 铸造发展历程
我国的金属铸造生产，历史悠久，成就辉煌。古 代劳动人民通过世代相传的长期生产实践，创造了具 有我国民族特色的传统铸造工艺，其中以泥范、铁范 和熔模铸造最重要，称为古代三大铸造技术。
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4-2 金属塑性加工工艺
金属塑性加工：是指在外力作用下，使金属坯料
产生预期的塑性变形，从而获得一定形状、尺 寸和机械性能的毛坯或零件的加工方法。
优点：利用金属塑性成型过程不仅能得到强度高、
性能好的产品，且多数成型过程具有生产效率 高，材料消耗少等优点。
金属塑性加工的分类方法：
轧制、挤压、拉拔、自由锻、模型锻造、板 料冲压。
20世纪以来铸造业的重大进展中，灰铸铁的孕育
处理和化学硬化砂造型这两项新工艺有着特殊的意义。
二. 铸造的基本概念及方法
金属铸造是将熔融态的的金属浇入铸型后，冷却 凝固成为具有一定形状铸件的工艺方法。 一般分为：砂型铸造方法和特种铸造方法（熔模铸造、 金属性铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、陶瓷 型铸造、连续铸造等）
（2）温锻压 工件加热到超过常温但又低于再结
金属属性成型工艺-PPT精品
图3-31
⑷第Ⅴ类(空心类)锻 件的变形工艺 :该类 锻件一般均需镦粗、 冲孔。有的稍加修 正就可达到锻件尺 寸，有的需扩大其 内外径(图3-31)，有 的还需芯轴拔长(图 3-32) ， 以 增 加 其 长 度。
图3-32
至于采用哪种变形 方案，这将取决于 锻件几何尺寸的相 互关系，空心锻件 主要尺寸是D、d及 H，编制工艺时， 可根据尺寸参照图 3-33选择制定。
图3-28 三拐曲轴的锻造过程
1-下料 2-压槽（卡出Ⅱ段） 3-错移、压出Ⅱ拐扁方 4-压槽（Ⅰ、Ⅲ分段） 5-压出Ⅰ、Ⅲ拐扁方 6-压槽（Ⅰ、Ⅲ与曲端分段） 7-摔出中间、两端轴颈 8-扭转，Ⅰ、Ⅲ拐各扭30º
•W
图3-30
⑶第Ⅳ类(饼块类)锻 件的变形方案: 一般 均以镦粗成型。当锻 件带有凸肩时，可以 根据凸肩尺寸，选用 垫环镦粗或局部镦粗， 如锻件有孔且可以冲 击时，还需采用冲孔 工艺。
而产生对角线裂纹。如图3~9、3~7所示。
•
经验表明，l/h=0.5~0.8较为合适。
• （3）拔长翻料方法：大坯料，先沿着一面压一遍；小 坯料，可以采用左右90°C来回翻料方法即可。
• 2.圆端面坯料拔长
• （1）平砧拔长。容易产生裂纹，如图3~11、3~12、 3~13所示。
• （2）型砧拔长，如图3~14所示。 • （3）芯轴拔长，如图3~15所示。
机械加工余量与锻 造工差的关系，如图337所示，余量和公差的 具体数值可查阅有关手 册。
图3-37 锻件的各种尺寸和余量公差
3.锻造余块
为简化锻件外形或锻造工艺需要，在零件上较小的孔、 狭窄的凹挡，直径差较小而长度不大的台阶(图3-18)等难于 锻造的地方，都需填满金属，这部分金属叫做锻造余块。
热锻温锻成型工艺
两个工序时,顶镦模结构
与图36-47所示结构基本
相同。
C.冲床上热顶镦螺栓模具结构实 例：图36-48所示为 M12×1.25×118-10.9汽车用六角
头法兰面高强螺栓热顶镦具工 作部分的结构简图。坯料为40Gr 钢冷拔料,坯料外径为ф12.7,下料 长度偏差≤0.5mm。在2500kN冲 床上进行闭式顶镦。采用中频感 应炉进行端部局部加热,
5.2 两种常用设备上热顶镦螺栓、螺钉的工艺流程与优缺点对比
在螺旋压力机或冲床上热顶镦螺栓、螺钉的工艺流程基本相同,一般为： 下料→加热→（聚料）→自由顶镦→锻后热处理→清理→（去毛刺）→检 验。
其中,聚料工序（步）只用于5.1条所列举的极少数特殊种类的螺栓或螺钉。 当聚料安排在另外一台设备上进行时,即聚料工序;当聚料安排在同一台设 备上进行时（在同一台双点单动压力机上设置两套顶镦模或在同一台设备 上设置两个可更换工位的冲头）,即聚料工步。
2 适用于紧固件成型的热模锻工艺类型、特点及成型原理
热模锻可以根据塑性变形方式与所用成型设备的不同分为多种
工艺类型。其中,适用于紧固件成型的工艺类型、特点及其简要成型
原理见表36-6。
3.异形紧固件开式热模锻（简称开式模锻）
3.1开式热模锻的工艺流程、设备与工模具
以吊环螺钉开式模锻的工艺流程为例,一般为：下料→加热→
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try again 2.锤上模锻可用锻模上的凸出部分直接锻出 锤上模锻可用锻模上的凸出部分直接锻出 锻件上的通孔。 锻件上的通孔。
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3.模锻生产适合于小型锻件的大批大量生产。 模锻生产适合于小型锻件的大批大量生产。 模锻生产适合于小型锻件的大批大量生产
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(2)拔长(drawing (2)拔长(drawing out) 拔长 使坯料横截面积减小，长度增加的工序 使坯料横截面积减小，
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(3)冲孔(piercing) (3)冲孔(piercing) 冲孔 锻制通孔或不通孔的工序
(1) 模锻锻件图的制定
1) 选择分模面位置
①保证顺利从型腔中取出； 保证顺利从型腔中取出； ②尽量使型腔深度最小和宽度最大； 尽量使型腔深度最小和宽度最大； 分模面应尽量避免选在截面突变处； ③分模面应尽量避免选在截面突变处； 尽量采用平面分模，锻件复杂部分尽量安排在上模。 ④尽量采用平面分模，锻件复杂部分尽量安排在上模。 示例 示例
2) 确定加工余量和公差 3) 确定模锻斜度（外斜度和内斜度） 示例 确定模锻斜度（外斜度和内斜度） 4) 确定圆角半径 5) 设计冲孔连皮 河南工业大学 4/19/2011 10:08 PM
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2.制定模锻工艺规程 制定模锻工艺规程
（2）确定模锻变形工步 示例 （3）计算坯料尺寸 G 坯料 = G 锻件 + G 烧损 + G 料头 （4）选择模锻设备 G＝（3.5～6.3）KA （5）确定锻造温度 参见自由锻造。
不足： 不足：
1）锻件尺寸较小。 锻件尺寸较小。 锻模成本高。 2）锻模成本高。
适合于小型锻件的大批大量生产
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forging） 二、模锻 （die forging）
锤上模锻 模锻 压力机上模锻 胎模锻
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单膛模锻AVI 单膛模锻AVI 多膛模锻AVI 多膛模锻AVI
3）模锻后的锻件，还需经过修整工序提高质量。 模锻后的锻件，还需经过修整工序提高质量。 修整工序有：切边、冲孔、校正、精压等。 修整工序有：切边、冲孔、校正、精压等。
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2.制定模锻工艺规程 制定模锻工艺规程
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分模面位置
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图3-61a 模锻斜度
图3-61b 模锻圆角半径
返回
1.选择分模面；2.填加余块和确定加工余量；3.确定 选择分模面； 填加余块和确定加工余量 填加余块和确定加工余量； 确定 选择分模面 模锻斜度； 确定圆角半径 确定圆角半径； 设计冲孔连皮 模锻斜度；4.确定圆角半径；5.设计冲孔连皮
第二节 金属热锻成形工艺
锻造： 锻造：利用冲击力或压力使金属在抵铁间或锻模中 变形，获得锻件的方法。 变形，获得锻件的方法。
一、自由锻 二、模锻
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一、自由锻造
一、自由锻 （free forging） forging） 利用冲击力或压力使金属在上下两个抵铁之间 产生变形， 产生变形，而获得所需的几何形状及内部质量的锻 件的加工方法。 件的加工方法。
自测题5 自测题
自测题6 自测题
自测题7 自测题
自测题8 自测题
自测题9 自测题
自测题10 自测题
自测题11 自测题
自测题12 自测题
自测题13 自测题
自测题14 自测题
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1.自由锻工具简单、通用性强，因此适应于 自由锻工具简单、通用性强， 自由锻工具简单 大批量生产。 大批量生产。
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10.锤上模锻用的终锻模膛和预锻模膛形状相 锤上模锻用的终锻模膛和预锻模膛形状相 但后者有飞边槽。 近，但后者有飞边槽。
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11.模锻深度与宽度比值越大，模锻斜度越大。 模锻深度与宽度比值越大，模锻斜度越大。 模锻深度与宽度比值越大
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right！ ！ 4.自由锻是单件小批生产锻件最经济的方法， 自由锻是单件小批生产锻件最经济的方法， 自由锻是单件小批生产锻件最经济的方法 也是生产重型、大型锻件的惟一方法。 也是生产重型、大型锻件的惟一方法。
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敷料
敷料
余量
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2）坯料质量及尺寸计算
G 坯料 = G 锻件 + G 烧损 + G 料头
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3）选择锻造工序 ） 其它内容： 其它内容：
确定所用工夹具； 确定所用工夹具； 确定所用加热设备； 确定所用加热设备； 确定加热规范； 确定加热规范； 确定加热火次； 确定加热火次； 确定冷却规范； 确定冷却规范； 确定所用锻造设备； 确定所用锻造设备； 确定后续处理工序； 确定后续处理工序；
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8.自由锻的精度较模型锻的高。 自由锻的精度较模型锻的高。 自由锻的精度较模型锻的高
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4/19/2011 10:08 PM来自河南工业大学54
9.敷料和加工余量都是在零件图上增加出的 敷料和加工余量都是在零件图上增加出的 部分，但两者作用不同。 部分，但两者作用不同。
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2.制定模锻工艺规程 制定模锻工艺规程
（6）确定锻后工序 切边和冲孔 校正 表面清理 精压
切边、冲孔 切边、冲孔AVI
校正AVI 校正 精压AVI 精压
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胎模锻简介 胎模锻(loose forging)是在自由 胎模锻(loose tooling forging)是在自由 锻设备上使用胎模生产模锻件的方法。 锻设备上使用胎模生产模锻件的方法。 胎模锻一般采用自由锻方法制坯， 胎模锻一般采用自由锻方法制坯，然后在胎 模中最后成形。 模中最后成形。 胎模不固定在锻造设备上， 胎模不固定在锻造设备上，只有在用时才放 上去。 上去。 胎模锻AVI 胎模锻AVI
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自由锻造工序应用举例
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锻件图
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锻出头部
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拔长
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拔长及修整台阶
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拔长并留出台阶
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锻出凹挡及拔长端部并修整
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forging） 二、模锻 （die forging）
使坯料在锻模的模膛内受压变形，充满模膛， 使坯料在锻模的模膛内受压变形，充满模膛， 获得锻件的工艺方法。 获得锻件的工艺方法。
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try again right！ ！ 12.带轮、飞轮、手轮和垫块等受力不大、结 带轮、 带轮 飞轮、手轮和垫块等受力不大、 构复杂或以承压为主的零件， 构复杂或以承压为主的零件，通常采用模锻 件。
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模锻的优点： 模锻的优点：
1)生产率较高。 1)生产率较高。 生产率较高 2)锻件尺寸精确，加工余量小。 2)锻件尺寸精确，加工余量小。 锻件尺寸精确 3)可锻较复杂形状的锻件。 3)可锻较复杂形状的锻件。 可锻较复杂形状的锻件 4)减少切削加工量，节省材料。 4)减少切削加工量，节省材料。 减少切削加工量 5)操作简单， 5)操作简单，对工人技术要求低 操作简单 示例
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1.锤上模锻 1.锤上模锻
• 制坯模膛 拔长模膛 滚挤模膛 弯曲模膛 • 模锻模膛 预锻模膛 终锻模膛 • 切断模膛
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模锻的生产特点： 模锻的生产特点：
1）采用锻模提高生产效率。 采用锻模提高生产效率。 2）锻模上模膛的数量可多可少，由锻件的复杂 锻模上模膛的数量可多可少， 程度而定。简单时，可只有一个模膛；复杂时， 程度而定。简单时，可只有一个模膛；复杂时，一般 需通过“制坯----预锻----终锻”几个模膛完成， 需通过“制坯----预锻----终锻”几个模膛完成，每 ----预锻----终锻 个模膛完成一道工序。 个模膛完成一道工序。