第三章锻压工艺基础知识(2013.3)详解
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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。
锻 压
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3. 1 锻压概述
• 锻压通常是指自由锻造、模型锻造和板料冲压。锻压是对坯料施加外 力，使其产生塑性变形、改变其尺寸、形状及改善性能，用以制造机 械零件、工件或毛坯的成型方法。它是锻造与冲压的统称。具有同样 特征的生产方法还有轧制、挤压和拉拔等，它们的产品多是原材料。 这些加工方法统称为压力加工。
• 锻压生产中用塑性和变形抗力表示金属材料的锻造性能，塑性变形时， 金属材料的塑性变形和变形抗力综合反映了进行锻压生产的难易程度， 塑性越高、变形抗力越低，生产中就可以用较小的变形功来获得较大 的塑性变形。
• 随着加热温度的升高，金属材料的塑性升高、变形抗力降低，其锻 造性能变好。但是，加热温度过高也可能使被加热坯料质量下降，甚 至造成废品。
面不可避免地要和炉气中的氧化性气体(如O2 C，O2 H,2O S, O2 等)发 生化学反应，铁元素的氧化反应使坯料生成氧化皮，这种现象称为氧 化。氧化皮在后续的锻压生产中从坯料上脱落下来，造成坯料体积损 失，并使得表面质量下降，一旦脱落的氧化皮压人锻件，还会造成锻 件裂纹。每次加热的氧化烧损量约为坯料体积的2%~3% 。
• 由于以上特点，锻压生产被广泛应用于机械制造的各个工业领域中。
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3. 2 金属的加热和锻件的冷却
• 3. 2. 1加热目的和锻造温度范围
• 锻压生产需要金属材料具有较好的塑性，故在锻压生产之前，尤其是 锻造之前对金属材料进行加热以提高其塑性和降低变形抗力，保证锻 压生产的顺利进行，加热是锻压生产重要的工序。
缓慢地冷却至较低温度后再出炉冷却。 • 通常，碳素结构钢和低合金结构钢的中、小型锻件用空冷，高合金钢
一般采用冷却速度较慢的坑冷或炉冷，以防止表面硬化及可能出现的 表面裂纹。
3. 1 锻压概述
• 锻压通常是指自由锻造、模型锻造和板料冲压。锻压是对坯料施加外 力，使其产生塑性变形、改变其尺寸、形状及改善性能，用以制造机 械零件、工件或毛坯的成型方法。它是锻造与冲压的统称。具有同样 特征的生产方法还有轧制、挤压和拉拔等，它们的产品多是原材料。 这些加工方法统称为压力加工。
• 锻压生产中用塑性和变形抗力表示金属材料的锻造性能，塑性变形时， 金属材料的塑性变形和变形抗力综合反映了进行锻压生产的难易程度， 塑性越高、变形抗力越低，生产中就可以用较小的变形功来获得较大 的塑性变形。
• 随着加热温度的升高，金属材料的塑性升高、变形抗力降低，其锻 造性能变好。但是，加热温度过高也可能使被加热坯料质量下降，甚 至造成废品。
面不可避免地要和炉气中的氧化性气体(如O2 C，O2 H,2O S, O2 等)发 生化学反应，铁元素的氧化反应使坯料生成氧化皮，这种现象称为氧 化。氧化皮在后续的锻压生产中从坯料上脱落下来，造成坯料体积损 失，并使得表面质量下降，一旦脱落的氧化皮压人锻件，还会造成锻 件裂纹。每次加热的氧化烧损量约为坯料体积的2%~3% 。
• 由于以上特点，锻压生产被广泛应用于机械制造的各个工业领域中。
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3. 2 金属的加热和锻件的冷却
• 3. 2. 1加热目的和锻造温度范围
• 锻压生产需要金属材料具有较好的塑性，故在锻压生产之前，尤其是 锻造之前对金属材料进行加热以提高其塑性和降低变形抗力，保证锻 压生产的顺利进行，加热是锻压生产重要的工序。
缓慢地冷却至较低温度后再出炉冷却。 • 通常，碳素结构钢和低合金结构钢的中、小型锻件用空冷，高合金钢
一般采用冷却速度较慢的坑冷或炉冷，以防止表面硬化及可能出现的 表面裂纹。
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。
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。
第三章 锻压
模锻空气锤
二、模锻
行程不能调节； 不能拔长和滚挤； 每个变形工步在
一次行程中完成。
螺旋压力机
二、模锻
平锻机
二、模锻
2．锻模及模膛
锻模——模锻时使坯料成形而获得模锻件的工具。
锻模分上模和下模两部分，分别紧固在锤头与砧 座上。锻模通常有多个模膛。模膛根据其作用不 同，分为制坯模膛和模锻模膛两大类。下图为连 杆弯形的多模膛锻模及模锻过程
第五步：修正外圆 边轻打边旋转锻件，使外圆消除鼓形，并达到Φ92±1mm。
第六步：修整平面
轻打（如端面不平还要边打边转动锻件），使锻件厚度 达到44±1mm。
§3－3 自由锻
自由锻——只用简单的通用性工具，或在锻 造设备的上、下砧间直接使坯料变形而获得所需 的几何形状及内部质量的锻件的锻造方法。
成形弯形
动画
6．切割
切割——把板材或型材等切成所需形状和尺寸 的坯料或工件的锻造工序。
单面切割 双面切割和四面切割 圆料切割
单面切割
双面切割和四面切割
双面切割——在坯料的两个相对面上先后切 割。
四面切割——先切割两相对面，再切割相邻 的两相对面。
双面和四面切割一般用于切割截面较大的坯 料。
一、 胎模锻 二、模锻
§3－4 模锻
模锻特点：
模锻件尺寸精度高、形状可以很复杂、质 量好、节省金属和生产率高等优点。在大批 量生产时，模锻件的成本较低。 模锻的不足之处是锻件质量较小，不宜锻 造大型锻件；模锻设备投资大，在小批量生 产时不经济；工艺灵活性不如自由锻。锻件 形状复杂； 应用： 中、小型锻件的成批和大量生产
（2）凸模与凹模之间应留有略大于板料厚度的间 隙；
（3）拉深前，应在板料上或凹模的工作部分刷涂 润滑剂；
锻造工艺基础知识
25
(四)鍛壓常見不良
流料痕
流
料 痕
如左圖箭頭所示:產品局
部產生流料痕.
原因分析:由於胚料各 部分變形量不一致,產 生的流料痕,經過陽極 後會有色差.（鋁合金 鍛壓難點問題）
26
（五）861C成型仿真報告
861C成型仿真報告
（六）ACER案例評估
ACER案例評估分析
锻造工艺基础知识
1
內容介紹
一、鍛壓知識介紹 二、鍛造工藝流程介紹 三、產品特征對鍛造成型的影響 四、鍛造常見不良及原因分析 五、861C仿真報告
六、ACER案例評估分析
2
一、鍛壓知識介紹
1.鍛壓分類: (固體材料的一部分或整體，經鍛壓成型的過程)
鍛壓工藝分為自由鍛與模鍛 自由鍛：沒有限制胚料的成型特征，一般用於 大型工件的粗成型，常用於汽車，船舶行業。 模鍛件的工藝性：
23
(四)鍛壓常見不良
鏟料
如左圖所示:產品產生嚴 重疊料現象.
原因分析:由於胚料尺 寸規格與模具型腔規格 不一致,導致胚料先接 觸模具部分多余的材料 被刮下而造成.
24
(四)鍛壓常見不良
起皺皮
起
皺
如左圖箭頭所示:產品產
生起皺現象.
原因分析:由於胚料與 模具不是同時接觸,材 料流動不同步,而造成 材料往有空隙處流動.
細小,鍛壓時材料很難完全充填飽滿。一般高徑比控制
在1.5:1以下較為合適。
22
(三)產品特征對鍛造成型的影響(續)
1
13.產品特征倒圓角
*如圖所示：產品特征
1類圓角是鍛造時材料不
2
能完全填充模腔而產生
自然圓角,一般為R0.15
～R0.20;
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
锻压成形技术基本知识
2、塑性变形使材料的致密性提高： 金属压力加工最原始的坯料是铸锭。其内部组织
很不均匀，晶粒粗大，且存在着许多其他缺陷：如气 孔、缩松、偏析、非金属夹杂物等。将这种铸锭经热 变形，粗大的铸状晶粒被打碎后，经过再结晶，就可 形成细晶粒，同时在热变形过程中还可以将气孔、缩 松等压合在一起，使金属的致密性提高。因而使金属 的强度提高1.５～2倍，塑韧性提高得更多。
（3）变形温度
1、合金成分对可锻造性的影响： 将一 了要这起解的种 ，金 。铸使 属锭金 塑经属 性热的 变变致 形形密 的，性 规粗提律大高 ，的。 对铸合状理晶选粒用被金打属碎材后料，和经压过力再加结工晶方，法就，可正形确成设细计晶压粒力，加同工时成在形热零变件形，过 分程析中和还控可制以锻将压气件孔质、量缩，松都等是压十合分在重
锻压工艺的基本概念
金属材料的塑性与塑性变形
概 述： 因此，与铸态金属相比，其性能得到了极大的改善。 金金属属材 材料料的的可塑锻性性与与塑影性响变塑因形素性变形是锻压加工的理论基础。了解金 （1）5） 确应定力始状锻态温度属与终锻塑温度性： 变形的规律，对合理选用金属材料和 若变形量过大，会压引起力金属加的破裂工。 方法，正确设计压力加工成形零件， 分析和控制锻压件质量，都是十分重要的。 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
金属材料的塑性与塑性变形
3、塑性变形后产生纤维组织： 分布在晶界上的非金属夹杂物，在变形过程中随
着晶粒的拉长也被拉成长形。当变形程度足够大时， 这些夹杂物被拉成线条状。 但是拉长的晶粒可经 再结晶又变成等轴细粒状，而这些夹杂物不能改变， 就以细长线条状保留下来，形成了所谓的纤维组织。 纤维组织的化学稳定性很高，只有经过锻压才能改变 其分布方向，用热处理是不能消除或改变纤维组织形 态的。 纤维组织使金属的力学性能具有明显的方向 性，即锻件在纵向上（平行纤维方向）塑性和韧性增 加，而在横向上（垂直纤维方向）塑性和韧性降低。 但强度在不同方向上的差别不大。
很不均匀，晶粒粗大，且存在着许多其他缺陷：如气 孔、缩松、偏析、非金属夹杂物等。将这种铸锭经热 变形，粗大的铸状晶粒被打碎后，经过再结晶，就可 形成细晶粒，同时在热变形过程中还可以将气孔、缩 松等压合在一起，使金属的致密性提高。因而使金属 的强度提高1.５～2倍，塑韧性提高得更多。
（3）变形温度
1、合金成分对可锻造性的影响： 将一 了要这起解的种 ，金 。铸使 属锭金 塑经属 性热的 变变致 形形密 的，性 规粗提律大高 ，的。 对铸合状理晶选粒用被金打属碎材后料，和经压过力再加结工晶方，法就，可正形确成设细计晶压粒力，加同工时成在形热零变件形，过 分程析中和还控可制以锻将压气件孔质、量缩，松都等是压十合分在重
锻压工艺的基本概念
金属材料的塑性与塑性变形
概 述： 因此，与铸态金属相比，其性能得到了极大的改善。 金金属属材 材料料的的可塑锻性性与与塑影性响变塑因形素性变形是锻压加工的理论基础。了解金 （1）5） 确应定力始状锻态温度属与终锻塑温度性： 变形的规律，对合理选用金属材料和 若变形量过大，会压引起力金属加的破裂工。 方法，正确设计压力加工成形零件， 分析和控制锻压件质量，都是十分重要的。 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
金属材料的塑性与塑性变形
3、塑性变形后产生纤维组织： 分布在晶界上的非金属夹杂物，在变形过程中随
着晶粒的拉长也被拉成长形。当变形程度足够大时， 这些夹杂物被拉成线条状。 但是拉长的晶粒可经 再结晶又变成等轴细粒状，而这些夹杂物不能改变， 就以细长线条状保留下来，形成了所谓的纤维组织。 纤维组织的化学稳定性很高，只有经过锻压才能改变 其分布方向，用热处理是不能消除或改变纤维组织形 态的。 纤维组织使金属的力学性能具有明显的方向 性，即锻件在纵向上（平行纤维方向）塑性和韧性增 加，而在横向上（垂直纤维方向）塑性和韧性降低。 但强度在不同方向上的差别不大。
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。
§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。
第三章 锻压
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
包括压钳口、倒棱、压肩等； 精整工序
m坯=m锻+m烧+m芯+m切 式中 m坯--坯料重量；
m锻--锻件重量； m烧--加热时坯料表面氧化烧损的重量
与所用加热设备类型等因素有关， 可参考相关资料；
m芯--冲孔时的芯料重量； m切--锻造中被切掉的金属重量。
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。
一般情况下，增加锻造比，对改善金属的组织和性能是有 利的。但是锻造比太大是无益的。
第二节 自由锻
自由锻是只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、 下砧间直接使坯料变形而获得所需的几何形状及内部质 量锻件的方法。
1、自由锻的分类、特点及应用
自由锻的适应性强，灵活性大，生产周期短，成本低。 缺点是锻件尺寸精度低，加工余量大，金属材料消耗多， 生产率低，劳动强度大、条件差，要求操作者的技术水 平较高。
比如在热轧钻头、齿轮、齿圈及冷轧丝杠时节省了切 削加工设备和材料的消耗。
(3)较高的生产率
比如在生产六角螺钉时采用模锻成形就比切削加工效率约 高50倍。
（4）锻压主要生产承受重载荷零件的毛坯，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。
3、锻压的基本生产方式
1) 轧制 使金属坯料在旋转轧辊的压力作用下，产生连续 塑性变形，改变其性能，获得所要求的截面形状的加工 方法。（视频）
基础，考虑了分模面的选择、加工总余量、公差、余块、模锻 斜度和圆角半径等绘制的。
第三章-锻压
生产效率很高，易实现机械化、自动化生产。 冲压制件尺寸精确，表面光洁，一般不再进行加工
或仅按需要补充进行机械加工即可使用。 适应范围广，从小型的仪表零件到大型的汽车横梁
等均能生产，并能制出形状较复杂的冲压制件。 冲压使用的模具精度高，制造复杂，成本高，所以
主要适用于大批量生产。
.
冲压的基本工序可分为分离工序和成形工序
分离工序示意
成形工序示意
.
三、 压力加工简介
压力加工——使毛坯材料产生塑性变形或分 离而无切屑的加工方法。除锻压外，常见的 压力加工有轧制、拉拔和挤压
其他常见压力加工方法
.
§3－2 金属的加热和锻件冷却
金属加热的目的：提高塑性，降低变形抗 力，并使内部组织均匀。
一、锻造温度范围 二、锻件的冷却方法
.
第四步：冲孔 采用双面冲孔冲出Φ28mm孔
.
第五步：修正外圆 边轻打边旋转锻件，使外圆消除鼓形，并达到Φ92±1mm。
.
第六步：修整平面 轻打（如端面不平还要边打边转动锻件），使锻件厚度 达到44±1mm。
.
§3－3 自由锻
自由锻——只用简单的通用性工具，或在锻 造设备的上、下砧间直接使坯料变形而获得所需 的几何形状及内部质量的锻件的锻造方法。
自由锻应用 —— 单件和小批量生产。
.
一、 加热炉
加热炉的加热方式主要有：火焰加热和电加热。目 前在一般中小型工厂中，较普遍采用的是以烟煤作燃料 的反射炉。
反. 射炉
二、自由锻设备
常用设备有空气锤和水压机。
空气锤
.
水压机
空气锤
.
三、自由锻方法
基本工序：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割等； 辅助工序：倒棱、压肩等； 精整工序：修整鼓形、平整端面、校直弯曲。
或仅按需要补充进行机械加工即可使用。 适应范围广，从小型的仪表零件到大型的汽车横梁
等均能生产，并能制出形状较复杂的冲压制件。 冲压使用的模具精度高，制造复杂，成本高，所以
主要适用于大批量生产。
.
冲压的基本工序可分为分离工序和成形工序
分离工序示意
成形工序示意
.
三、 压力加工简介
压力加工——使毛坯材料产生塑性变形或分 离而无切屑的加工方法。除锻压外，常见的 压力加工有轧制、拉拔和挤压
其他常见压力加工方法
.
§3－2 金属的加热和锻件冷却
金属加热的目的：提高塑性，降低变形抗 力，并使内部组织均匀。
一、锻造温度范围 二、锻件的冷却方法
.
第四步：冲孔 采用双面冲孔冲出Φ28mm孔
.
第五步：修正外圆 边轻打边旋转锻件，使外圆消除鼓形，并达到Φ92±1mm。
.
第六步：修整平面 轻打（如端面不平还要边打边转动锻件），使锻件厚度 达到44±1mm。
.
§3－3 自由锻
自由锻——只用简单的通用性工具，或在锻 造设备的上、下砧间直接使坯料变形而获得所需 的几何形状及内部质量的锻件的锻造方法。
自由锻应用 —— 单件和小批量生产。
.
一、 加热炉
加热炉的加热方式主要有：火焰加热和电加热。目 前在一般中小型工厂中，较普遍采用的是以烟煤作燃料 的反射炉。
反. 射炉
二、自由锻设备
常用设备有空气锤和水压机。
空气锤
.
水压机
空气锤
.
三、自由锻方法
基本工序：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割等； 辅助工序：倒棱、压肩等； 精整工序：修整鼓形、平整端面、校直弯曲。
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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特点：
优点： ① 生产率高； ② 锻件精度高，切削加工余量小，强度好； ③ 可获得形状复杂的锻件；
缺点： ①受设备吨位限制，锻件不能太大； ②锻模成本高，制造周期长；
结论：适用于形状较复杂的中小型锻件的批量生产
模锻
锻模：
锤头
——由上锻模和下锻模两部
分组成。
模垫
上锻模 下锻模 模座
模锻
锻模：
缺点： ①锻件尺寸精度低，加工余量大； ②金属材料消耗多； ③生产率低，劳动强度大、条件差; ④要求操作者的技术水平较高;
自由锻
1、自由锻的设备
主要有空气锤、蒸汽锤、水压机、液压机等。
空气锤 ——适用于小型锻件
蒸汽锤 ——适用于中、小型锻件
自由锻
水压机
大型水压机
——适用于大型锻件
自由锻
2、自由锻的工序
基本工序：使坯料变形，并逐步接近锻件最 终形状和尺寸的工序。如镦粗、 拔长、冲孔、弯曲等；
辅助工序：使坯料预先产生少量变形的工 序。如钢锭倒棱、分段压痕等；
整形工序：最终平整成形，消除表面不平、 歪扭的工序。如弯曲校直、端面 平整等；
自由锻
2、自由锻的工序
基本工序：
自由锻
2、自由锻的工序
§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
特点：
优点：适应性强，灵活性大，生产周期短， 成本低；
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。
（1）不能获得形状很复杂的制件； （2）有些加工方法(如自由锻)的尺寸精度、形状精度 和表面质量还不够高； （3）加工设备比较昂贵，制件的加工成本比铸件高；
锻压
锻压加工适用范围：
一般应用在制造强度高、可靠性好的汽车零 件毛坯。如；发动机的曲轴、凸轮轴、连杆， 底盘的驱动轴、十字轴、前车轴、后车轴，转 向系统的转向节、转向节臂； 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；
分类—— 根据锻件形状复杂程度和生产条件，锻模可分为：
• 锻模：单多膛膛锻锻模模
根据功用的不同，模膛可分为：
拔长模膛 • 制坯模膛： 滚压模膛
模 膛
弯曲模膛
切断模膛
•
模锻模膛：
预锻模膛 终锻模膛
锻 模
多膛锻模
切 边 模
单膛锻模
制 ①拔长
坯 工
②滚挤
步 ③弯曲
模 ④预锻
锻 工
步 ⑤终锻
切 断
工 ⑥切边
自由锻锻件表面一般只能由平面和圆柱面组成 ，对于横截面尺寸变化较大、形状复杂的锻件 ，可以分成几部分分别锻造，然后再进行机械 连接或焊接成整体。
自由锻
3、自由锻件结构工艺性
表：自由锻锻件的结构工艺性要求
工艺要求
不合理结构
合理结构
尽量避免锥 面或斜面结构
避免空间相贯 曲线
自由锻
Hale Waihona Puke 3、自由锻件结构工艺性步模锻
分类：
根据锻模结构，模锻分为：
• 开式模锻：模膛四周有 飞边槽，以促使金属充满型 腔；
飞边槽
• 闭式模锻：无飞边槽， 有利于金属塑性变形，但坯 料要求精确计算；
模锻
分类：
按使用设备不同，可以分为——
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
模锻
1、锤上模锻
——在专用的模锻空气锤 或模锻蒸汽锤的锻锤和模 垫上分别固定上下模，上 下模经锤击合拢，而获得 锻件的方法。
特点：
锤上模锻具有一般
模锻的优点，但冲击大、
震动大、噪声大、效率
蒸汽-空气模锻锤 （a）模锻锤外形 （b）模锻锤结构
低。一般仅用于中小吨
1—砧座；2—下模； 3—锤头；4—气 缸 5—活塞；6—锤杆 7—上模
表：自由锻锻件的结构工艺性要求
工艺要求
不合理结构
合理结构
避免加强筋 、凸台、工字 形结构
形状复杂的 锻件，可以分 成几部分分别 锻造，然后再 进行机械连接 或焊接成整体
§3.2 锻造方法
二、模锻（Die Forging）
——锻模上预先制出与锻件形状一致的模膛，使 坯料在模膛内受压或冲击而变形的锻造方法。
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
§3.1 概述
锻压 定义： ——通过外力的作用，使金属产生塑性变形， 获得具有一定形状、尺寸和力学性能的毛坯 或零件的加工方法。 生产方式：
锻压加工方法
轧 拉 挤 锻冲 制 拔 压 造压
锻压
生产方式：
位的锻锤。
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
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。
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。
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。
塑性：反映金属的变形能力，用伸长率
金属锻造性能
表示；
变形抗力：反映金属变形的难易程度，
金属组织 变形温度
化学成分
变形速度
用屈服强度或抗拉强度表示
注意： 1.塑性好，变形抗力不一定小；
应力状态
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。
自由锻
模锻
(a) (b) (c
板料冲压
挤压
轧制
拉拔
锻压
锻压的特点：
金属锻压成形加工具有的优点：
（1）改善了金属内部组织，提高金属的力学性能； （2）材料利用率高，工件强度提高，节省金属材料； （3）坯料表面光洁、精度高、刚度大； （4）易实现自动化，具有较高的生产率；
金属锻压成形加工存在的缺点：
优点： ① 生产率高； ② 锻件精度高，切削加工余量小，强度好； ③ 可获得形状复杂的锻件；
缺点： ①受设备吨位限制，锻件不能太大； ②锻模成本高，制造周期长；
结论：适用于形状较复杂的中小型锻件的批量生产
模锻
锻模：
锤头
——由上锻模和下锻模两部
分组成。
模垫
上锻模 下锻模 模座
模锻
锻模：
缺点： ①锻件尺寸精度低，加工余量大； ②金属材料消耗多； ③生产率低，劳动强度大、条件差; ④要求操作者的技术水平较高;
自由锻
1、自由锻的设备
主要有空气锤、蒸汽锤、水压机、液压机等。
空气锤 ——适用于小型锻件
蒸汽锤 ——适用于中、小型锻件
自由锻
水压机
大型水压机
——适用于大型锻件
自由锻
2、自由锻的工序
基本工序：使坯料变形，并逐步接近锻件最 终形状和尺寸的工序。如镦粗、 拔长、冲孔、弯曲等；
辅助工序：使坯料预先产生少量变形的工 序。如钢锭倒棱、分段压痕等；
整形工序：最终平整成形，消除表面不平、 歪扭的工序。如弯曲校直、端面 平整等；
自由锻
2、自由锻的工序
基本工序：
自由锻
2、自由锻的工序
§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
特点：
优点：适应性强，灵活性大，生产周期短， 成本低；
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。
（1）不能获得形状很复杂的制件； （2）有些加工方法(如自由锻)的尺寸精度、形状精度 和表面质量还不够高； （3）加工设备比较昂贵，制件的加工成本比铸件高；
锻压
锻压加工适用范围：
一般应用在制造强度高、可靠性好的汽车零 件毛坯。如；发动机的曲轴、凸轮轴、连杆， 底盘的驱动轴、十字轴、前车轴、后车轴，转 向系统的转向节、转向节臂； 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；
分类—— 根据锻件形状复杂程度和生产条件，锻模可分为：
• 锻模：单多膛膛锻锻模模
根据功用的不同，模膛可分为：
拔长模膛 • 制坯模膛： 滚压模膛
模 膛
弯曲模膛
切断模膛
•
模锻模膛：
预锻模膛 终锻模膛
锻 模
多膛锻模
切 边 模
单膛锻模
制 ①拔长
坯 工
②滚挤
步 ③弯曲
模 ④预锻
锻 工
步 ⑤终锻
切 断
工 ⑥切边
自由锻锻件表面一般只能由平面和圆柱面组成 ，对于横截面尺寸变化较大、形状复杂的锻件 ，可以分成几部分分别锻造，然后再进行机械 连接或焊接成整体。
自由锻
3、自由锻件结构工艺性
表：自由锻锻件的结构工艺性要求
工艺要求
不合理结构
合理结构
尽量避免锥 面或斜面结构
避免空间相贯 曲线
自由锻
Hale Waihona Puke 3、自由锻件结构工艺性步模锻
分类：
根据锻模结构，模锻分为：
• 开式模锻：模膛四周有 飞边槽，以促使金属充满型 腔；
飞边槽
• 闭式模锻：无飞边槽， 有利于金属塑性变形，但坯 料要求精确计算；
模锻
分类：
按使用设备不同，可以分为——
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
模锻
1、锤上模锻
——在专用的模锻空气锤 或模锻蒸汽锤的锻锤和模 垫上分别固定上下模，上 下模经锤击合拢，而获得 锻件的方法。
特点：
锤上模锻具有一般
模锻的优点，但冲击大、
震动大、噪声大、效率
蒸汽-空气模锻锤 （a）模锻锤外形 （b）模锻锤结构
低。一般仅用于中小吨
1—砧座；2—下模； 3—锤头；4—气 缸 5—活塞；6—锤杆 7—上模
表：自由锻锻件的结构工艺性要求
工艺要求
不合理结构
合理结构
避免加强筋 、凸台、工字 形结构
形状复杂的 锻件，可以分 成几部分分别 锻造，然后再 进行机械连接 或焊接成整体
§3.2 锻造方法
二、模锻（Die Forging）
——锻模上预先制出与锻件形状一致的模膛，使 坯料在模膛内受压或冲击而变形的锻造方法。
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
§3.1 概述
锻压 定义： ——通过外力的作用，使金属产生塑性变形， 获得具有一定形状、尺寸和力学性能的毛坯 或零件的加工方法。 生产方式：
锻压加工方法
轧 拉 挤 锻冲 制 拔 压 造压
锻压
生产方式：
位的锻锤。
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
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。
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。
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。
塑性：反映金属的变形能力，用伸长率
金属锻造性能
表示；
变形抗力：反映金属变形的难易程度，
金属组织 变形温度
化学成分
变形速度
用屈服强度或抗拉强度表示
注意： 1.塑性好，变形抗力不一定小；
应力状态
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。
自由锻
模锻
(a) (b) (c
板料冲压
挤压
轧制
拉拔
锻压
锻压的特点：
金属锻压成形加工具有的优点：
（1）改善了金属内部组织，提高金属的力学性能； （2）材料利用率高，工件强度提高，节省金属材料； （3）坯料表面光洁、精度高、刚度大； （4）易实现自动化，具有较高的生产率；
金属锻压成形加工存在的缺点：