第七章 锻压成形工艺

闭式压力机（ 闭式压力机（图4）： 机身呈框架形，机 身前后敞开，刚性 好，精度高，工作 台面的尺寸较大， 适用于压制大型零 件，公称工作力多 为1600～60000千 牛。 冷挤压、热模锻和 双动拉深等重型压 力机都使用闭式机 身。
视频 热模锻压力机
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曲柄压力机的结构与传动原理如图7-18所示，吨位一 所示， 曲柄压力机的结构与传动原理如图 所示 般为200~1200kN；与锤上模锻比，具有下述特点： 般为 ；与锤上模锻比，具有下述特点： 优点： 优点： 1）锻造力是压力，坯料的变形速度较低，可锻造较低塑 压力， ）锻造力是压力 坯料的变形速度较低， 性合金； 性合金； 2）锻造时滑块的行程不变，每个变形工步在一次行程中 滑块的行程不变， ）锻造时滑块的行程不变 即可完成，便于实现机械化和自动化，具有很高生产率 很高生产率； 即可完成，便于实现机械化和自动化，具有很高生产率； 3）滑块运动精度高，并有锻件顶出装置，使模锻斜度、 ）滑块运动精度高，并有锻件顶出装置，使模锻斜度、 加工余量、锻造公差减小，锻件精度比锤上模锻高。 加工余量、锻造公差减小，锻件精度比锤上模锻高。 4）振动和噪声较小，劳动条件改善。 ）振动和噪声较小，劳动条件改善。 缺点： 缺点： 设备费用高，模具结构复杂； 1）设备费用高，模具结构复杂； 滑块行程和压力不能在锻造过程中调整，因此不能进行 2）滑块行程和压力不能在锻造过程中调整，因此不能进行 拔长、滚压等制坯。 拔长、滚压等制坯。
模锻工步确定以后， 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。 锻模膛。
2）修正工序
切边； 冲孔； 校正； 热处理； 清理。
三、模锻件结构工艺性
模锻件必须具有一个合理的分模面， 1. 模锻件必须具有一个合理的分模面，保证易于从锻模中 取出锻件，敷料消耗最少、锻模容易制造； 2. 为使金属容易充满模膛和减少工序，零件外形尽量简单、 零件外形尽量简单、 零件外形尽量简单 平直和对称，避免薄壁、高筋、凸起等结构； 平直和对称，避免薄壁、高筋、凸起等结构；
锻件的结构工艺性
避免锥体和斜面结构
几何体间的交接处 不应形成空间曲线
锻件的结构工艺性
截面变化大的锻件， 截面变化大的锻件， 采用组合连接
自由锻件上不应设计 出加强筋、凸台、 出加强筋、凸台、工字形截面
第四节 压力机上模锻
（一）摩擦压力机上模锻
图7-17 摩擦压力机传动图
• 摩擦压力机是将飞轮旋转所积蓄的能量转化成金属的 变形能进行锻造的，属锻锤类锻压设备。 变形能进行锻造的，属锻锤类锻压设备。其结构与传 动原理如图7-17所示。 所示。 动原理如图 所示
弯曲模膛——对于弯曲的杆类模锻件，需用弯曲模膛 对于弯曲的杆类模锻件， 弯曲模膛 对于弯曲的杆类模锻件 来弯曲坯料。 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 上模与下模的角部组成的一对刀口， 切断模膛 上模与下模的角部组成的一对刀口 来切断金属。 来切断金属。
图7-6 弯曲和切断模膛
模膛的种类
终锻模膛 模锻模膛 模膛 制坯模膛 预锻模膛 拔长模膛 滚压模膛 弯曲模膛 切断模膛
第一节 模膛锻造形成
• 一、胎膜锻造形成
胎模锻造成型是在自由锻设备上，使用可移动的胎模 胎模锻造成型是在自由锻设备上，使用可移动的胎模 是在自由锻设备上 生产锻件的锻造方法。 生产锻件的锻造方法。 胎膜不是固定在自由锻锤上，使用时放上去， 胎膜不是固定在自由锻锤上，使用时放上去，不用时 取下来。 取下来。 与自由成型相比，胎模成型具有较高的生产率， 与自由成型相比，胎模成型具有较高的生产率，锻件 质量好，节省金属材料，降低锻件成本。 质量好，节省金属材料，降低锻件成本。 与模锻相比，节约了设备投资，简化了模具制造。 与模锻相比，节约了设备投资，简化了模具制造。但 生产率和锻件质量比模锻低，劳动强度大，安全性差， 生产率和锻件质量比模锻低，劳动强度大，安全性差，模 具寿命短，生产率低。 具寿命短，生产率低。 胎模锻适用于小型锻件的中小小批量生产，多用在没 胎模锻适用于小型锻件的中小小批量生产， 小型锻件 有模锻设备的中小型工厂中。 有模锻设备的中小型工厂中。
5）确定冲孔连皮
d<25mm的孔，一般不铸出或压出球形凹坑； d>25mm的孔，不能直接模锻，须在孔内保留一层连皮 连皮； 连皮 连皮厚度：当d=30~80mm，δ=4~8mm。 粗实线表示锻件的形状；双点划线表示锻件的分模 绘图时：粗实线 粗实线 面和零件的轮廓形状。
二、 模锻工步的确定及模膛种类的选择
第七章 锻压成形工艺
锻造成形
自由锻 模膛锻
模型锻造 — 将加热到锻造温度的金属坯料放在 具有一定形状的模锻模膛内受压、变形，获得锻 件的方法。
特点：
1）生产率高；2）锻件的尺寸精度和表面质量高； 3）材料利用率高； 4）可锻造形状较复杂的零件； 5）模具成本高、设备昂贵； 6）锻件不能任意大。一般不得超过150kg。
胎模结构可分为以下几类，如图所示。 胎模结构可分为以下几类，如图所示。 • 1）摔模，用于锻造回转体锻件； ）摔模，用于锻造回转体锻件； • 2）扣模，用于平整侧面； ）扣模，用于平整侧面； • 3）套筒模，用于镦粗锻件； ）套筒模，用于镦粗锻件； • 4）合模，用于锻造比较复杂的锻件。 ）合模，用于锻造比较复杂的锻件。
摩擦压力机的工艺特点及应用范围
摩擦压力机带有顶料装置 可以用来锻造带长杆 顶料装置， ① 摩擦压力机带有顶料装置，可以用来锻造带长杆 类锻件，并可锻造小斜度或无斜度的锻件以及小余量 小斜度或无斜度的锻件以及小余量、 类锻件，并可锻造小斜度或无斜度的锻件以及小余量、无 余量的锻件，节省材料。 余量的锻件，节省材料。 摩擦压力机具有模锻锤和曲柄压力机 模锻锤和曲柄压力机双重工作特 ② 摩擦压力机具有模锻锤和曲柄压力机双重工作特 既具有模锻锤的冲击力， 性，既具有模锻锤的冲击力，又有曲柄压力机与锻件接触 时间较长、变形力较大的特点。因此，既能完成镦粗 完成镦粗、 时间较长、变形力较大的特点。因此，既能完成镦粗、挤 精锻、 压等成形工序，又可进行精锻 校正、切边等后续工序的 压等成形工序，又可进行精锻、校正、切边等后续工序的 操作。 操作。
图7-7 弯曲连杆多模膛模锻过程
第三节 锤上模锻工艺设计
一、 模锻件图绘制
绘制模锻件图时应考虑的几个问题：
1)选择模锻件的分模面 1)选择模锻件的分模面
①分模面应选在锻件的最大截面处；保证模锻件能从模 膛中取出 ②分模面的选择应使模膛浅而对称；上下两模沿分模面 的模膛轮廓一致 模膛轮廓一致，便于模锻制造。 模膛轮廓一致 ③分模面的选择应使锻件上所加敷料最少； ④分模面应最好是平直面。
二、制坯模膛 制坯模膛
拔长模膛——用来减小坯 用来减小坯 拔长模膛 料某部分的横截面积， 料某部分的横截面积，以增加 该部分的长度。 该部分的长度。分开式和闭式 两种。见图7-4 两种。见图 滚压模膛——用来减小坯 用来减小坯 滚压模膛 料某部分的横截面积， 料某部分的横截面积，以增大 另一部分的横截面积。 另一部分的横截面积。主要是 使金属按模锻件形状来分布。 使金属按模锻件形状来分布。 分开式和闭式两种。见图7-5 分开式和闭式两种。见图
2. 终锻模膛
终锻模膛的作用是： 终锻模膛的作用是：是使坯 料最后变形到锻件所要求的形状 和尺寸， 和尺寸，因此它的形状应和锻件 的形状相同。 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。 尺寸放大一个收缩量。钢件收 缩量取1.5% 缩量取 沿模膛四周有飞边槽， 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。 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。 终锻后在孔内留下一薄层金属，称为冲孔连皮。 冲孔连皮
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③ 摩擦压力机螺杆和滑块 螺杆和滑块间为非刚性连接，承受偏心 非刚性连接， 螺杆和滑块 非刚性连接 载荷的能力较差，通常只能进行单模膛模锻，当偏心载荷不 单模膛模锻， 单模膛模锻 大的情况下，也可布置两个模膛，但制坯需在其它设备上进 行。 ④ 摩擦压力机依靠摩擦带动滑块进行往复运动实现锻 压操作，传动效率及生产率较低，能耗较大。 传动效率及生产率较低， 传动效率及生产率较低 能耗较大。 ⑤ 打击速度低，可采用组合模具，降低生产成本，缩 组合模具， 组合模具 短生产周期； ⑥滑块行程不固定，故工艺性广泛。 工艺性广泛。 工艺性广泛 根据以上特点，摩擦压力机主要适用于中 、 小批量生 中 产中、小模锻件， 产中、小模锻件，特别适合模锻塑性较差的金属及合金如高 温合金和有色金属合金等。
a）摔模
b）扣模
c）开式套筒模
d）闭式套筒模
e）合模
图 胎模种类
二、固定模膛锻造成形
• • • • • 实质： 实质：是通过塑性变形迫使坯料在锻模模膛内 成形。 成形。 胎膜固定在自由锻锤上。 胎膜固定在自由锻锤上。 固定模膛成型工艺主要分为锤上模膛成型工艺 工艺主要分为锤上模膛 固定模膛成型工艺主要分为锤上模膛成型工艺 压力机上模膛成型工艺 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 用于大批量锻件生产。 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。 空气锤、 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 常用的设备有曲柄压力机、 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。 摩擦压力机和平锻机、模锻水压机等。
Hale Waihona Puke 2)确定加工余量、 2)确定加工余量、公差和敷料 确定加工余量
机械加工余量一般为：1~4mm 锻造公差一般取在±0.3～3 mm
3）设计模锻斜度
当模膛宽度b小而深度h大时， 模锻斜度要取大些。 外壁斜度：5~7
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内壁斜度：7~12