10常用的锻造方法

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辅助工序：基本变形之前的预变形工序
压钳把
倒 棱
压痕
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精整工序：提高锻件精度的最终工序
校 正
滚 圆
平 整
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3.3.1.2 自由锻件结构工艺性
1.不能锻打锥体或斜面锻件
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模锻成型件的结构工艺性
截面相差 过大
为了使金属容易 充满模膛和减少 工序，零件外形 力求简单、平直 和对称，尽量避 过扁、过薄
免零件截面间差
别过大，或具有 薄壁、高筋、凸 起等结构。
模锻成型件的结构
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模锻件的结构工艺性
内壁斜度β应比外 壁斜度α大一级
上次课内容的回顾
塑性变形理论及假设 塑性变形机理：晶体内部产生滑移的结果，（位错运动）造 成晶体的塑性变形 金属变形过程中的组织与性能 获得细化的再结晶组织；气孔、缩松等被压合；形成纤维组织； 特点：各个方向上的力学性能不相同 冷变形及热变形 冷变形：只有加工硬化而无回复与再结晶现象 热变形：变形温度在再结晶温度以上，无任何加工硬化 影响塑性变形的因数
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错模
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折纹
由于操作不当或模槽设计不合理等原因，锻件表 面产生金属重叠称为折纹。由于折纹处之金属已经 氧化，因此一般无法修正。 凹坑
由于模槽中未吹除的氧化皮被压入锻件中，锻件 清理后氧化皮脱落即形成凹坑或麻点。
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3.3.3.1 模锻件图的制定
选择模锻件的分模面
分模面即是上下锻模在模锻件上的分界面。 制订模锻锻件图时，必须按以下原则确定分模面位置： 要保证模锻件能从模膛中取出，分模面应选在模锻件最大 尺寸的截面上。 按选定的分模面制成锻模后，应使上下两模沿分模面的模 膛轮廓一致，以便在安装锻模和生产中容易发现错模现象， 及时调整锻模位置。 最好把分模面选在模膛深度最浅的位置处。这样可使金属 很容易充满模膛，便于取出锻件，并有利于锻模的制造。 选定的分模面应使零件上所加的敷料最少。 最好使分模面为一个平面，使上下锻模的模膛深度基本一 致，差别不宜过大，以便于制造锻模。
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工艺性好
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3.3.2 模膛锻造成型工艺
3.3.2.1 胎模锻造成型工艺及应用
胎模锻造成型是在自由锻设备上，使用可移动的胎模 具生产锻件的锻造方法。
胎模成型与自由成型相比，具有较高的 生产率，锻件质量好，节省金属材料，降低 锻件成本。 与固定模膛成型相比，不需要专用锻造设 备，模具简单，容易制造。 锻件质量不如固定模膛成型的锻件高，工 人劳动强度大，胎模寿命短，生产率低。 胎模成型只适用于小批量生产，多用在 没有模锻设备的中小型工厂中。
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扣 模 结 构 示 意 图
（ａ）单扣模（ｂ）双扣模； 1－坯料； 2－扣模
弯 曲 模 结 构 示 意 图
（ａ）制坯弯曲模； （ｂ）成形弯曲模； 1－上扣模；2－坯料；3－下扣模
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3.3.2.2 固定模膛成型工艺的分类及设备
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模锻分模面
分模面在a-a时，已成 形的模锻件无法取出。 分模面在c-c时，上、 下两模沿分模面的模膛轮 廓不一致。 分模面在b-b时，分模 面不再模膛深度最浅的位 置上，零件中的孔不能锻 出，活块多，浪费金属。 分模面在d-d时最合理。
分 模 面 的 选 择 比 较 图
塑性和变形抗力
内因：化学成分的影响；金属组织的影响 外因：变形温度的影响；变形速度的影响；应力状态的影响
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3.3 常用的锻造方法
金属塑性成型方法
金属塑性成型方法主要分为无模自由成型(也称为自由锻)和模膛塑性成型(也 称为模锻)。
3.3.1 自由锻
自由锻造优点： 1.使用的工具简单、通用； 2.生产准备周期短，灵活性大，所以使用范围广， 特别适用于单件、小批量生产。 3.自由锻是大型件唯一的锻造方法。
基本工序
镦粗; 拔长;冲孔; 弯曲;错移; 切割; 芯轴拨长 ; 芯轴扩孔 ; 压钳把; 倒棱; 压痕; 校正 滚圆 平整
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自由锻 工序
辅助工序
精整工序
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基本工序：使坯料达到所需形状和尺寸要求的主变形工序
镦粗：使坯料横截面面积增大，高度减小的锻造工
序，若使坯料局部截面增大则为局部镦粗。
a-弯曲 模膛 拔长模膛 a-开式 b-闭式
滚压模膛 b-切断 模膛
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武汉理工大学金工学部 弯曲与切断模膛
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3.3.3 锤上模锻成型工艺设计
锤上模锻成型的工艺过程一般为：切断毛坯→加 热坯料→模锻→切除模锻件的飞边→校正锻件→锻件 热处理→表面清理→检验→成堆存放。
锤上模锻成型的工艺设计包括制定锻件图、 计算坯料尺寸、确定模锻工步(选择模膛)、选择设 备及安排修整工序等。其中最主要的是锻件图的制 定和模锻工步的确定。
1. 预锻模膛
锻模模膛及其功用
预锻模膛的作用：使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸，终锻时金属 容易充满终锻模膛。同时减少了终锻模膛的磨损，以延长锻模的使用寿命。
2. 终锻模膛
终锻模膛的作用是：使坯料最后变形到锻件所要求的形状和尺寸，因 此它 的形状应和锻件的形状相同。终锻模膛的尺寸应比锻件尺寸放大一个 收缩量。钢件收缩量取1.5%
拔长：使坯料横截面面积减小，长度增加的锻造工序。适用于锻制长
轴类工件。拔长时将坯料沿轴向送进连续锻压，一次变形量为： 3/4方坯边长或0.4－0.8砧宽 规则：拔长矩形坯料时，要不断将坯料翻转90°，以免偏心与弯曲； 拔长园形坯料时，最好使用V形垫铁。
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冲孔：用冲头在 坯料上冲出通孔或不通孔的锻造工序。 规则：孔径Ф <25㎜,不冲出。
实心冲头双面冲孔
1.坯料；2.冲垫；3.冲头；4.芯料
空心冲头冲孔
1.坯料；2.冲垫；3.冲头；4.芯料
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弯曲
将坯料弯成所规定外形的锻造工序，用于锻造各种弯曲件。坯料在弯曲时， 外侧金属被拉缩，园形截面可能变成椭园，方形截面可能变成梯形。
芯轴拔长
拔长套筒类空心锻件时，要使用一定锥度的芯棒，称为芯轴拔长。
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模锻成型件的结构工艺性
模锻零件必须具有一个合理的分模面，以保证模锻件易于从锻 模中取出、敷料最少、锻模容易制造。
在零件结构允许的条件下，设
计时尽量避免有深孔或多孔结构。
在可能条件下，应采用锻-焊 组合工艺，以减少敷料，简化模 锻工艺。
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3.3.2.4
制坯模膛
a-开式
b-闭式
拔长模膛——用来减小坯料某部分的 横截面积，以增加该部分的长度。 滚压模膛——用来减小坯料某部分的 横截面积，以增大另一部分的横截面积。 主要是使金属按模锻件形状来分布。 弯曲模膛——对于弯曲的 杆类模锻件，需用弯曲模膛来 弯曲坯料。 切断模膛——上模与下模 的角部组成的一对刀口，用来 切断金属。
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余块、机械加工余量和锻造工差
余块（敷料）：为了简化零件的形状和
结构，便于锻造增加的一部分金属
机械加工余量：为了保证机械加工最终
所需的尺寸而允许保留的多余金属
锻造工差：锻件名义上的允许变动量
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确定模锻件的机械加工余量及公差 机械加工余量一般为1～4 mm， 锻造公差一般取在±0.3～3 mm之间。
沿模膛四周有飞边槽，用以增加金属 从模膛中流出的阻力，促使金属充满 模膛，同时容纳多余的金属。 终锻后在孔内留下一薄层金属， 称为冲孔连皮。
带有冲孔连皮及飞边的模锻件 1-飞边；2-分模面；3-冲孔连皮4-锻件
预锻模膛和终锻模膛的区别是前者的圆角和斜度较大，没有飞边槽。
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工艺性差的结构
工艺性好的结构
工艺性差的结构
2.锻件应由简单 的几何体组成。
工艺性差的结构
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工艺性好的结构
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3.在自由锻锻件的设计上应避免 出现加强筋、凸台等结构。
工艺性差
工艺性好
பைடு நூலகம்
4.避免锻打横截面有 急剧变化或形状复件 的锻件。
工艺性差
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标注模锻斜度 当模膛宽度b小而深度h大时， 模锻斜度要取大些。内壁斜度要略大 于外壁斜度(a 2> a 1)。
内圆角半径R是外圆 角半径r的３－４倍
内壁斜度β应比外 壁斜度α大一级
标注模锻圆角半径 锻件上所有转角处 都应做成圆角。一般内 圆角半径（R）应大于 其外圆半径（r）。
留出冲孔连皮 锻件上直径小于25mm的孔，一般不锻出，或只压 出球形凹穴。大于25mm的通孔，也不能直接模锻出通 孔，而必须在孔内保留一层连皮。 冲孔连皮的厚度s与 孔径d有关，当d =30～80mm时，s =4～8mm。
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3.3.3.2 模锻工步的确定及模膛种类的选择
长轴类锻件 如台阶轴、曲轴、
连杆、弯曲摇臂等；一般为拔长、滚挤、 预锻、弯曲、预锻、终锻成型。
盘类模锻件 如齿轮、法兰盘
等。一般为镦粗、预锻、终锻成型。
长轴类锻件
模锻工步确定以后，再根 据已确定的工步选择相应的制 坯模膛和模锻模膛。
自由锻造缺点： 1.生产效率低，对操作工人的技艺要求高，工 人的劳动强度大； 2.锻件精度差，后续机械加工量大； 国外工业发达国家的中小型自由锻件在其锻件 总产量的比重只有20％～40％。
自由锻工序：基本工序；辅助工序
（在前）；精整工序（在后）
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3.3.1.1 自由锻工序分类
固定模膛成型工艺主要分为 锤上模膛成型工艺和压力机上模 膛成型工艺。 锤上模锻成型用于大批量锻 件生产。所用设备有蒸汽-空气锤、 无砧座锤、高速锤等。 压力机上模膛成型常用的设 备有曲柄压力机、摩擦压力机和 平锻机、模锻水压机等。
典型模锻件
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3.3.2.3
盘类锻件
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模锻成型件的结构工艺性
模锻零件必须具有一个合理的分模面，以保证模锻件易于 从锻模中取出、敷料最少、锻模容易制造。
零件上与锤击方向平行的非加工表面，应设计出模锻斜度。 非加工表面所形成的角都应按模锻圆角设计。
为了使金属容易充满模膛和减少工序，零件外形力求简单、 平直和对称，尽量避免零件截面间差别过大，或具有薄壁、 高筋、凸起等结构。 在零件结构允许的条件下，设计时尽量避免有深孔或多孔 结构。 在可能条件下，应采用锻-焊组合工艺，以减少敷料，简化 模锻工艺。
内圆角半径R是外圆 角半径r的３－４倍
零件上与锤击方向平行的非加工表面，应 设计出模锻斜度。非加工表面所形成的角 都应按模锻圆角设计。
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模锻件的缺陷
错模 锤头导轨的间隙过大、模具 缺少平衡导锁以及模具安装不 合理等原因都可能产生错模， 如右图所示。 欠压 即上、下模分模面未打靠， 也称“锻不足”。 局部充不满 由于坯料体积过小或坯料放 偏等原因致使锻件上的凸筋、 外圆角等部位因模槽未充满而 欠缺，这种缺陷一般无法修正。
适用：1）锻造高度小截面大的盘类工件
2）空心锻件冲孔前的端面平整； 3）增加杆类零件拔长时的锻造比； 4）破碎粗大碳化物，减少各向异性。
注意：1）为防止镦粗时产生弯曲，坯料高径比为：
1.5≤H/D≤2.5 2）每次的镦粗量应小于材料塑性允许范围。
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当镦粗的高径比 H / D ＞ 2.5～3 时:
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芯 轴 扩 孔
减小空心坯料的壁厚而增大其内、外径的锻造工序。
适用于环类零件
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切割
将坯料分开的锻造工序，如切头、切尾、劈缝及切割成所需要 的形状。
（ａ）切入； （ｂ）翻转切； （ｃ）切开； （ｄ）去毛刺
错移
将坯料的一部分相对于另 一部分产生位移（其轴线 仍保持平行）的锻造工序， 用以锻造曲轴、麻花钻等。