锻压成形及锻件毛坯概述
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毛坯的制造方法
智能化制造
01
随着智能化技术的发展，毛坯制造将更加自动化和智能化，提
高生产效率和产品质量。
绿色制造
02
环保意识的提高，促使毛坯制造向绿色、低碳方向发展，减少
对环境的污染。
个性化定制
03
随着个性化消费需求的增加，毛坯制造将更加注重个性化定制，
满足消费者的多样化需求。
THANK YOU
新材料对毛坯制造的影响
毛坯制造工艺的变革
新材料的出现和应用，促使毛坯制造工艺不断改进和创新，以满 足更高的性能要求。
毛坯质量的提升
新材料的应用有助于提高毛坯的精度、表面质量和力学性能，从而 提高产品的整体性能。
降低生产成本
新材料的应用可以降低生产成本，提高生产效率，为企业带来更大 的经济效益。
新材料与毛坯制造技术的发展趋势
它通常作为机械加工的原材料， 需要进一步加工才能成为成品零 件或产品。
毛坯的种类
锻造毛坯
通过锻造工艺制成的毛坯，常 见有自由锻和模锻等。
热轧毛坯
通过热轧工艺制成的毛坯，常 见有板材和棒材等。
铸造毛坯
通过铸造工艺制成的毛坯，常 见有砂型铸造和金属型铸造等。
焊接毛坯
通过焊接工艺制成的毛坯，常 见有电弧焊和气体保护焊等。
05
毛坯制造的环境影响与可持续 发展
毛坯制造的环境影响
1 2 3
资源消耗
毛坯制造过程中需要大量原材料，如金属、木材 等，这些资源的开采和加工过程会消耗大量能源 并产生环境污染。
排放污染
毛坯制造过程中会产生废气、废水、废渣等污染 物，这些排放物如未经处理直接排放，会对环境 造成严重污染。
能源消耗
毛坯制造需要大量能源，如电力、燃料等，这些 能源的消耗会产生温室气体排放，加剧全球气候 变化。
第七章锻压成形工艺
2、滚压模膛
在坯料(pī liào)长度根本不变的前提下用它来减小坯料(pī liào)某局部的横截面积，以增 大另一局部的横截面积。
滚压模膛分为开式和闭式两种：
当模锻件沿轴线的横截面积相差不很大或对 拔长后的毛坯作修整时，采用开式滚压模膛。
当模锻件的截面相差较大(jiào dà)时，那么应采 用闭式滚压模膛。
是将毛坯弯成所需形状(xíngzhuàn)的工序
在进行弯曲变形前，先要将毛坯锻成所需形状，使体积合 理分配，ห้องสมุดไป่ตู้于(biànyú)获得合格产品。
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第九页，共五十九页。
5〕扭转(niǔzhuǎn)
将毛坯(máopī)一局部相对于另一局部绕其轴线旋转一定角度的工序。
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第十页，共五十九页。
6〕切割(qiēgē)
几何体间的交接处 不应形成(xíngchéng)空间曲线
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第十二页，共五十九页。
零件(línɡ jiàn)的自由锻结构工艺性
自由锻件上不应设计(shèjì)出加强筋、凸台、 工字形截面或空间曲线形外表
自由锻件横截面假设有急剧变化或形状
较复杂(fùzá)时，应设计成有几个简单件构
成的组合体，再焊接或机械连接方法 连接。
造。图7－8中的b-b面，就不适合作分模面。
32
第三十二页，共五十九页。
(4) 选定的分模面应使零件上所加的敷料最少。
压力机 以压力(yālì)代替锤锻时的冲 击力，适用于锻造大型锻件。
水压机 油压机
锻锤吨位 = 落下局部总重量 = 活塞+锤头+锤杆
压力机吨位 = 滑块运动到下始点时所产生的最大压力
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第四页，共五十九页。
二、自由锻工序
锻压概述
锻造温度： ＊ 锻造温度： 始锻温度：碳钢比AE线低200C° 始锻温度：碳钢比AE线低200C°左右 AE线低200C 终锻温度：800C°左右， 终锻温度：800C°左右，过低难于锻 若强行锻造，将导致锻件破裂报废。 造 ，若强行锻造，将导致锻件破裂报废。
⒉变形速度的影响 变形速度---单位时间的变形程度 变形速度--单位时间的变形程度 变形速度u ε—变形程度 ＊变形速度u =dε/dt ε 变形程度
● 冷变形和热变形 ＊ 冷变形 在再结晶温度以下的变形； 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。 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。 变形程度不宜过大，否则易裂。 ＊ 热变形 再结晶温度以上变形。 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 变形具有强化作用，再结晶具有强化消除作用。 形时无加工硬化痕迹。 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。 金属压力加工大多属热变形，具有再结晶组织。 热加工后组织性能变化： 热加工后组织性能变化： 粗大晶粒被击碎成细晶粒组织，改善了机械性能。 ⒈粗大晶粒被击碎成细晶粒组织，改善了机械性能。 铸态组织中的疏松、气孔经热塑变形后被压实或焊合。 ⒉铸态组织中的疏松、气孔经热塑变形后被压实或焊合。 晶粒被拉长，非金属杂物被击碎， ⒊晶粒被拉长，非金属杂物被击碎，沿被拉长的晶粒界 分布，形成纤维组织（流线）。 分布，形成纤维组织（流线）。
变形程度越大，纤维组织越明显。 变形程度越大，纤维组织越明显。 压力加工中常用锻造比y来表示变形程度。 压力加工中常用锻造比y来表示变形程度。 拔长时锻造比y 拔长时锻造比y拔=A0/A 镦粗时锻造比y 镦粗时锻造比y镦=H0/H 纤维组织很稳定，不能（难以）用热处理方法 纤维组织很稳定，不能（难以） 来消除。只有经过锻压来改变其方向、形状。 来消除。只有经过锻压来改变其方向、形状。
机械制造基础(02-1毛坯的成形)
金属毛坯的成形（典型模锻件）
金属毛坯的成形（锤上锻模）
金属毛坯的成形（零件的模锻过程）
金属毛坯的成形（冲压）
冲压：使板料经分离或成形而得到制件的加工方法。 特点： 1.操作简便，易于实现机械化和自动化，生产率高，成本 低。 2.冲压件精度高，表面质量好，互换性好，可直接使用。 3.冲压件质量轻，强度、刚度高，有利于减轻结构重量。 4.模具制造复杂，周期长、成本高。 5.对板材有要求，应具有良好的塑性，厚度小于8mm。
锻压加工：是利用金属的塑性变形以得到一定形状的制件 并可提高或改善制件力学性能或物理性能的加工方法，它 是锻造和冲压的总称。
金属毛坯的成形（锻造）
锻造：在加压设备及工（模）具的作用，使坯料或铸锭产 生局部或全部的塑性变形，以获得一定几何尺寸、形状和 质量的锻件的加工方法。 锻造的特点： 1.锻造能提高材料的致密度，细化晶粒，改善偏析，流线 合理分布，因此锻件的力学性能较高。 2.锻造难于锻出形状复杂，尤其是复杂内腔的锻件。
锻造分类：自由锻、模锻、胎模锻。
金属毛坯的成形（自由锻）
自由锻：只用简单的通用性锻造工具，或在锻造设备的 上下砧之间直接使坯料变形而获得锻件的锻造方法。
特点： 1.可以加工各种大小的锻件，对于大型锻件，自由锻是 唯一的生产方法。 2.生产准备时间短。 3.生产率低，劳动强度大。 4.锻件形状简单，精度低，加工余量大，适用于单件小 批量生产。
金属毛坯的成形（冲模）
冲模的分类： 1.简单模 2.连续模
3.复合模
金属毛坯的成形（焊接）
焊接：通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充 材料，使焊件达到原子间结合的一种加工方法。
特点： 1.加工范围广，可加工大型构件和复杂构件，以及良好 的密封性构件。 2.经济性好。 3.加热冷却不均匀，造成焊件接头处的组织性能不均匀， 并且焊件易产生内应力和变形。
锻件毛坯
锻件毛坯
锻件毛坯由于经锻造后可得到连续和均匀的金属纤维组织。
因此锻件的力学性能较好，常用于受力复杂的重要钢质零件。
其中自由锻件的精度和生产率较低，主要用于小批生产和大型锻件的制造。
模型锻造件的尺寸精度和生产率较高，主要用于产量较大的中小型锻件。
形状复杂的毛坯，一般采用铸造方法制造，薄壁零件不宜用砂型铸造。
一般用途的阶梯轴，如各段直径相差不大，可选用圆棒料；如各段直径相差较大，为减少材料消耗和机械加工的劳动量，则宜采用锻造毛坯，尺寸大的零件一般选择自由锻造，中小型零件可考虑选择模锻件。
锻造是在外力作用下使坯料改变形状、尺寸和改善机械性能而成为毛坯或零件的加工方法。
通常锻造要对金属坯料进行加热。
锻件毛坯就是用锻造的方法得到的零件毛坯。
毛坯的形状和尺寸的确定，除了将毛坯余量附在零件相应的加工表面上之外，有时还要考虑到毛坯的制造、机械加工及热处理等工艺因素的影响。
在这种情况下，毛坯的形状可能与工件的形状有所不同。
例如，为了加工时安装方便，有的铸件毛坯需要铸出必要的工艺凸台，工艺凸台在零件加工后一般应切去。
又如车床开合螺母外壳，它由两个零件合成一个铸件，待加工到一定阶段后再切开，以保证加工质量和加工方便。
锻件生产厂家当推山西永鑫生锻造。
其大量生产供应起重机车轮锻件，配套生产车轮、滑轮、链轮、活塞杆、缸体、轴类等。
山西永鑫生锻造热处理技术全国知名。
锻压成形
第八章锻压成形锻压是对坯料施加外力，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、工件或毛坯的成形加工方法，它是锻造与冲压的总称。
锻压能改善金属组织，提高力学性能，重要零件应采用锻件毛坯。
锻压不足之处是不能加工脆性材料（如铸铁）和形状毛坯。
第一节锻压成形工艺基础一、金属塑性变形的实质金属在外力作用下首先要产生弹性变形，当外力增大到内应力超过材料的屈服点时，就会产生塑性变形。
锻压成形加工需要利用塑性变形。
金属塑性变形是金属晶体每个晶粒内部的变形和晶粒间的相对移动、晶粒的转动的综合结果。
单晶体的塑性变形主要是通过滑移的形式实现。
即在切应力的作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿着一定的晶面产生滑移，如图8-1所示。
单晶体的滑移是通过晶体内的位错运动来实现的，而不是沿滑移而所有的原子同时作刚性移动的结果，所以滑移所需要的切应力比理论值低得多。
位错运动滑移机制的示意图见图8-2所示。
二、塑性变形对金属组织和性能的影响1、冷塑性变形后的组织变化金属在常温下经塑性变形，其显微组织出现晶粒伸长、破碎、晶粒扭曲等特征，并伴随着内应力的产生。
2、冷变形强化金属在塑性变形过程中，随着变形程度的增加，强度和硬度提高而塑性和韧性下降的现象称为冷变形强化（也称加工硬化）。
冷变形强化在生产中具有重要的意义，它是提高金属材料强度、硬度和耐磨性的重要手段之一。
但冷变形硬化后由于塑性和韧性进一步降低，给进一步变形带来困难，甚至导致开裂和断裂，冷变形的材料各向异性，还会引起材料的不均匀变形。
3、回复与再结晶冷变形强化是一种不稳定状态，具有恢复到稳定状态的趋势。
当金属温度提高到一定程度，原子热运动加剧，使不规则原子排列变为规则排列，消除晶格扭曲，内应力大为下降，但晶粒的形状、大小和金属的强度、塑性变形不大，这种现象称为回复。
当温度继续升高，金属原子活动具有足够热运动力时，则开始以碎晶或杂质为核心结晶出新的晶粒，从而消除了冷变形强化现象，这个过程称为再结晶。
锻压(1)
切口
三、成形工序
成形工序——使板料发生塑性变形，以获得规定形 状工件的工序，包括弯形和拉深。
1．弯形
弯形——将板料在弯矩作用下弯成具有一定曲率和 角度的制件的一种成形方法。
弯形
圆筒状制件的成形过程
2．拉深
拉深——又称拉延，是变形区在一拉一压的应力状 态作用下，使板料（或浅的空心坯）成形为空心件（深 的空心件）而厚度基本不变的加工方法。
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。
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
轧制 拉拔 挤压
其他常见压力加工方法
§2－2 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
自由锻简单、灵活 能制造形状复杂、尺寸准确锻件 适用于小批量生产中用自由锻成形困难、模锻又
不经济的复杂形状锻件的生产
2．胎模的类型
（1）制坯整形模
摔模
扣模
（2）成形模
套模
合模
（3）切边冲孔模
二、模锻
1．模锻设备
常用的横锻设备有模锻空气锤、螺旋压力机、平锻机 等。
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。
反复90°翻转法
沿螺旋线翻转法
3．心棒拔长和扩孔
心棒拔长——在空心毛坯中加心棒进行变形以减小空 心毛坯外径（即壁厚）而增加其长度的锻造工序。
扩孔——减小空心毛坯壁厚而增大其内径和外径的锻 造工序。
心棒拔长
冲头扩孔
心轴扩孔
4．冲孔
冲孔——在坯料上冲出透孔或不透孔的锻造工序。
三、成形工序
成形工序——使板料发生塑性变形，以获得规定形 状工件的工序，包括弯形和拉深。
1．弯形
弯形——将板料在弯矩作用下弯成具有一定曲率和 角度的制件的一种成形方法。
弯形
圆筒状制件的成形过程
2．拉深
拉深——又称拉延，是变形区在一拉一压的应力状 态作用下，使板料（或浅的空心坯）成形为空心件（深 的空心件）而厚度基本不变的加工方法。
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。
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
轧制 拉拔 挤压
其他常见压力加工方法
§2－2 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
自由锻简单、灵活 能制造形状复杂、尺寸准确锻件 适用于小批量生产中用自由锻成形困难、模锻又
不经济的复杂形状锻件的生产
2．胎模的类型
（1）制坯整形模
摔模
扣模
（2）成形模
套模
合模
（3）切边冲孔模
二、模锻
1．模锻设备
常用的横锻设备有模锻空气锤、螺旋压力机、平锻机 等。
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。
反复90°翻转法
沿螺旋线翻转法
3．心棒拔长和扩孔
心棒拔长——在空心毛坯中加心棒进行变形以减小空 心毛坯外径（即壁厚）而增加其长度的锻造工序。
扩孔——减小空心毛坯壁厚而增大其内径和外径的锻 造工序。
心棒拔长
冲头扩孔
心轴扩孔
4．冲孔
冲孔——在坯料上冲出透孔或不透孔的锻造工序。
机械制造基础第十章 锻压成形
锻造是对金属坯料施加外力（冲击力或静压力）的作用使之产 生塑性变形，获得所需形状、尺寸及性能的毛坯的制造方法。
一、影响锻造性能的主要因素
1．金属内在因素的影响 （1）化学成分 不同材料具有不同的塑性和变形抗力。纯金属的锻造性能比其合 金好。碳素钢随碳含量增加，锻造性能变差。合金钢中合金元素种 类和含量越多，锻造性能越差，特别是加入能提高高温强度的元素 （如钨、钼、钒、钛等）后，锻造性能更差。 （2）组织结构 纯金属与固溶体具有良好的可锻性，尤其是奥氏体，其塑性好， 变形抗力小，锻造性能好，所以钢材大多加热至奥氏体状态进行锻 造加工；化合物（如渗碳体等）因其高硬度和低塑性，锻造性能很 差。另外，金属中晶粒越细小，越均匀，其塑性越高，可锻性越好 。铸态组织中晶粒细小而均匀的组织的锻造性能比柱状组织及粗晶 粒组织好。
在上述的六种金属塑性加工方法中，轧制、挤压 和拉拔主要用于生产型材、板材、线材、带材等； 自由锻、模锻和板料冲压总称锻压，主要用于生产 毛坯或零件。
压力加工基本方式示意图
锻压加工的特点
(1)改善金属组织、提高力学性能
锻压的同时可消除铸造缺陷，均匀成分，使组织致密，并细 化晶粒。
可以形成并能控制金属的纤维组织方向，使其沿零件轮廓连 续分布，从而提高零件的力学性能。
一、锻造加热
3. 锻造加热缺陷及防止措施 （2）脱碳 减少坯料脱碳的措施是加热前在坯料的表面涂保护涂料；控制炉内气 氛中氧和氢的含量；采用快速加热，缩短高温阶段的加热时间，加热 好的坯料尽快出炉锻造等。 （3）过热 对过热所造成的粗晶粒组织，可用再次锻造或正火等热处理方法消除， 但会增加工序、降低生产效率并提高成本。故在锻造时要严格控制加 热温度和时间，防止出现过热现象。
一、影响锻造性能的主要因素
第二节+锻造成形2
3．胎模锻件结构工艺性 ．
胎模锻件的结构要素和金属的变形方式已接近普通 模锻工艺,故其结构工艺性与模锻件结构工艺基本相同。
六、锻压工艺的发展趋势 据预测，产品中锻件的比例将有所增长。例如飞 机的锻压件占85%，汽车的占60%-70%，农机的占70%， 电器仪表的占90%。随着锻压工艺的发展，锻压工艺不 仅能提供毛坯，而且能提供零件。 1．锻压工艺 ． ① 加强对锻压成形理论的研究，并使之与新工艺的开发 相结合。把计算机技术应用于锻压工艺设计，形成工 艺设计的专家系统，达到工艺方案的优化设计。 ② 发展精密模锻技术，研究开发成品锻件或准成品锻件 的生产技术，使锻件尽可能地接近实际零件形状。 ③ 发展边缘工艺或复合工艺，如旋转锻造、粉末锻造、 液态模锻、等温锻造等。 ④ 研究大钢锭冶炼和新锻造技术，以改善大锻件内部质 量。通过大型水压机的自动控制和测量技术的发展， 提高大锻件尺寸精度。
四、精密锻造（特种锻造） 精密锻造（特种锻造） 1．粉末锻造 ． 1）原理 ） 粉末锻造是粉末冶金成形方法和锻造相结合的一种金属 加工方法。它是将粉末预压成形后，在充满保护气体的炉子 中烧结制坯，再将坯料加热至锻造温度后模锻而成。
2）特点 ） ① 材料利用率高。 ② 机械性能好。 ③ 锻件公差小,表面质量高,可实现少、无切削加工。 ④ 生产率高。 ⑤ 锻造压力小。 ⑥ 可以加工热塑性差的材料。
③ 顶镦类锻件 采用顶镦工艺实现锻件成形。分为热顶镦和冷顶镦。 工艺过程：聚料——预成形——终成形。 ④ 复杂类锻件 根据锻件的形状特点选用前三类锻件所需工步和设计 方法进行。
2）锻件图的绘制 ） ① 确定分模位置（分模面）（上下模分界面） 保证锻件形状尽可能与零件相同、容易脱模。故锻件 的分模位置应选择在具有最大水平投影尺寸的位置上。 使锻模结构简单；防止上下模错移；便于锻模制造；便 于金属充满型腔；考虑锻件在工作中的承力情况。
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。
毛坯成型方法选择
毛坯成型是制造工业中的基础环节， 其质量直接影响最终产品的性能和品 质。
毛坯成型的重要性
毛坯成型是制造工业中的重要环节，其质量和精度对最终产品的性能和品质具有 决定性影响。
毛坯成型方法的合理选择和应用，能够提高生产效率、降低生产成本、提升产品 质量和竞争力。
毛坯成型方法的分类
根据成型工艺原理，毛坯成型方法可分为铸造、锻 造、粉末冶金、焊接等。
03
常见毛坯成型方法介绍
铸造法
总结词
通过将液态金属倒入模具中，冷却凝 固后获得毛坯的方法。
详细描述
铸造法是一种常见的毛坯成型方法， 适用于生产各种形状复杂的金属零件。 该方法具有成本低、适应性强的优点， 但毛坯精度较低，需要进行后续加工。
锻压法
总结词
通过施加外力使金属坯料变形，以获 得所需形状和尺寸的毛坯的方法。
航空发动机涡轮盘的毛坯成型方法应选择精密铸造或锻造 。
要点二
详细描述
精密铸造能够通过精确控制工艺参数，实现毛坯的高精度 和表面光洁度，满足航空发动机涡轮盘的高性能要求。锻 造则能够通过塑性变形提高材料的内部组织质量和机械性 能，同样适用于航空发动机涡轮盘的毛坯成型。综合考虑 ，可以根据实际需求和生产条件选择合适的毛坯成型方法 。
详细描述
切削加工法是一种常见的毛坯成型方法，适 用于各种材料和形状的零件。该方法具有加 工精度高、可加工复杂形状等优点，但生产 成本较高，且对环境有一定影响。
04
毛坯成型方法选择的原则与
步骤
选择原则
适用性原则
选用的毛坯成型方法应能满足零件的使用性能、加工要求和生产规模 等要求。
经济性原则
在满足适用性的前提下，应优先选择成本较低、生产效率高的毛坯成 型方法。
毛坯成型的重要性
毛坯成型是制造工业中的重要环节，其质量和精度对最终产品的性能和品质具有 决定性影响。
毛坯成型方法的合理选择和应用，能够提高生产效率、降低生产成本、提升产品 质量和竞争力。
毛坯成型方法的分类
根据成型工艺原理，毛坯成型方法可分为铸造、锻 造、粉末冶金、焊接等。
03
常见毛坯成型方法介绍
铸造法
总结词
通过将液态金属倒入模具中，冷却凝 固后获得毛坯的方法。
详细描述
铸造法是一种常见的毛坯成型方法， 适用于生产各种形状复杂的金属零件。 该方法具有成本低、适应性强的优点， 但毛坯精度较低，需要进行后续加工。
锻压法
总结词
通过施加外力使金属坯料变形，以获 得所需形状和尺寸的毛坯的方法。
航空发动机涡轮盘的毛坯成型方法应选择精密铸造或锻造 。
要点二
详细描述
精密铸造能够通过精确控制工艺参数，实现毛坯的高精度 和表面光洁度，满足航空发动机涡轮盘的高性能要求。锻 造则能够通过塑性变形提高材料的内部组织质量和机械性 能，同样适用于航空发动机涡轮盘的毛坯成型。综合考虑 ，可以根据实际需求和生产条件选择合适的毛坯成型方法 。
详细描述
切削加工法是一种常见的毛坯成型方法，适 用于各种材料和形状的零件。该方法具有加 工精度高、可加工复杂形状等优点，但生产 成本较高，且对环境有一定影响。
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毛坯成型方法选择的原则与
步骤
选择原则
适用性原则
选用的毛坯成型方法应能满足零件的使用性能、加工要求和生产规模 等要求。
经济性原则
在满足适用性的前提下，应优先选择成本较低、生产效率高的毛坯成 型方法。
机械制造-锻压成形
目录
51
3.3.2 冲压设备
冲压常用的设备有剪床和冲床等。剪床的作用是把板料切成一 定宽度的条料，为后续的冲压备料。冲床的作用是完成冲压的各道 工序，生产出合格的产品。
剪床
动画：剪床工作原理
目录
52
4. 其他成形工序简介
1）翻边 所谓翻边就是将零件的孔边缘或外边缘在模具作用下，翻成竖 立边缘的一种冲压工艺方法。
目录
44
4） 弯曲 将毛坯弯成所需形状的工序， 在进行弯曲变形前，先要将毛坯 锻成所需形状，使体积合理分配。 便于获得合格产品。
5） 扭转 将毛坯一部分相对于另一 部分绕其轴线旋转一定角度的 工序。
教学视频：弯曲
教学视频：扭转
目录
45
2)典型锻件的自由锻工艺示例
表3-2 自由锻工艺
锻 件 名 称 齿 轮 坯 锻 工 艺 类 别 自 由 件 锻 图 锻 造 温 度 范 围 1200～800℃ 设 备 材 45钢 料 图 料 加 热 火 次 1 65 Kg空气锤 坯
目录
39
3.1 金属的塑性变形及锻造性能
3.1.1 金属的塑性变形
1. 塑性变形 金属在外力作用下，内部产生应力 和应变。当应力小于屈服强度时，内部 只发生弹性应变；当应力超过屈服强度 时，迫使组成金属的晶粒内部产生滑移 或孪晶，同时晶粒间也产生滑移和转动， 因而形成了宏观的塑性变形。 1）弹性变形及破断 当金属受外力作用时，外力可分为 正应力和切应力，正应力使金属产生弹 性变形或破断。
目录
41
动画：几种常用锻压方法的应力状态
目录
42
综上所述，金属的锻造 性不仅取决于金属的本质，
还取决于变形的工艺条件。
因此，进行压力加工时，要 力求创造最有利的变形条件, 充分发挥金属的塑性，降低 变形抗力，使能量消耗最少, 用最经济的方法达到加工的 目的。
第10章_锻造成形分析
第一节 塑性成形理论基础
三、冷变形、热变形、温变形
1.冷变形 金属在回复温度以下进行的塑性 变形称为冷变形。变形过程中会出现加工硬化。 2.热变形 在再结晶温度以上进行的塑性变 形称为热变形。金属在热变形过程中既有加工硬 化又有再结晶，但加工硬化会被回复和再结晶完 全消除 3.温变形 即金属在高于回复温度和低于再 结晶温度范围内进行的塑性成形过程，温变形过 程中有加工硬化及回复现象，但无再结晶，硬化 只得到部分消除。
第一节 塑性成形理论基础
二、加工硬化、回复和再结晶
1.加工硬化(Process Induration) 金属在冷变形（低于再结晶温度）加工时，随 着变形量的增加，金属材料的强度、硬度提高，但 塑性、韧性下降，这种现象称为加工硬化。如图53所示。 2.回复(Revert)和再结晶(Recrystal) (1) 回复 将冷成形后的金属加热至一定温度 后，使原子回复到平衡位置，晶内残余应力大大减 小的现象，称为回复，如图5-4c所示。回复温度约 为(0.25-0.3)T熔（K）。 (2) 再结晶 塑性变形后金属被拉长了的晶粒 出现重新生核、结晶，变为等轴晶粒的现象，称为 再结晶，如图5-4d所示。再结晶温度一般为0.4T熔 (K)以上。
第二节 金属塑性成形方法
（一）自由锻基本工序 4 错移 错移是指将坯料的一部分相对于另一部分平移错开， 但仍保持轴线平行的锻造工序。
5 锻接
锻接是指将坯料在炉内加热至高温后用锤快击，使两 坯料在固相状态下结合的方法。
6 弯曲 弯曲是指采用一定的工模具将坯料弯成规定外形的锻 造工序。
第二节 金属塑性成形方法
第五章 塑性成形工艺
第十章 锻压成形
塑性成形 (Plasticity Forming) （锻压成形）是 金属材料成形方法之一。它是指对金属材料施加外力 作用，利用金属的塑性使其产生塑性变形，从而获得 具有一定的形状、尺寸、组织和性能的工件或毛坯的 加工方法，也称为塑性加工或压力加工。常见的塑性 成形方法有：锻造、冲压、挤压 (3) 、轧制、拉拔等 ( 图5-1)。
锻压成形及锻件毛坯概述
毛坯类型 材料利用率 生产周期 生产成本
主要适用范围
受力不大或承压为主的 主要用于制造各种金属 零件，或要求减震、耐 结构，部分用于制造零 件毛坯 磨的零件；球铁、铸钢、 铝、铜合金用于重载或 复杂载荷零件 机架、床身、底座、工 作台、导轨、变速箱、 泵体、阀体、带轮、轴 承座、曲轴、齿轮等
形状简单的零件
锻件的特点
锻造通常是在高温(再结晶温度以上)下进行的，因此也称热锻。锻造加工获得 的产品称为锻件，广义上的锻件还包含部分热轧、热挤的产品，比如环形锻件毛坯， 六角头螺栓毛坯等。
世界上最大的钛合金锻件— —中机身隔框
锻造铝合金轮毂
世界最大船用曲轴
1.材料成型方法概述 锻件由于是压力的作用下成形，可以将坯料中的疏松处压合，提高金属的致密 度；可以击碎高合金工具钢中的碳化物，并使其均匀地分布；可以使粗大的晶粒细 化并形成具有一定方向性的纤维组织（金属流线），因此锻件的机械性能明显比同 成分的铸件或机加工件高。
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国内大型模锻液压机
中国大飞机关键支撑装备——8 万吨航空模锻液压机，位于大型 运输机总装地和大型客机主要研 发生产地——西安阎良国家航空 产业基地 大飞机工程配套的大型模锻液压 机项目——苏州昆仑先进制造技 术装备有限公司正式落户周市 镇 ，压力10万吨。
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谢谢！
（2）毛坯的结构特征
形状复杂件，特别是有复杂内腔的毛坯，只能用铸造的方法获得。圆饼、 方块、套环、齿轮等形状简单的零件，可以采用自由锻工艺；外形较为复杂， 并且表面质量要求较高时，则要采用胎膜锻或模锻完成。
1.材料成型方法概述
C. 经济性原则
（1）生产批量较小时 生产批量较小时，毛坯生产的生产率不是主要问题，材料利用率的 矛盾也不太突出，这时应主要考虑的总是是减少设备、模具等方面的投资，即使用 价格比校便宜的设备和模具，以降低生产成本。如使用型材、砂型铸造件、自由锻 件、胎模锻件、焊接结构件等作为毛坯。
锻压成形
１. 避免锥体，斜面结构！
２. 避免相贯线结构
3. 避免凸台，加强肋，
工字形，椭圆形，或其它不规则截面及外形。
加强肋
× √ ×× × ×
４. 合理采用组合结构。
（横截面剧变、形状复杂时，与机械连接、焊接复合）。
自由锻件结构工艺性要求
下一页
自由锻件结构工艺性要求
（续）
敷料、余量与锻件图 敷料 为简化形状以便进行锻造而增加的这一部分金属
余量：提供切削加工用
锻件轮廓
零件轮廓
锻件尺寸、公差
零件尺寸
典型锻件图
2. 计算坯料质量和尺寸
1）坯料质量。 坯料质量为锻件质量与锻造时各种金属 损耗的质量之和。可用下式计算：
m坯 m锻 m烧 m芯 m切
式中 m坯 ——坯料质量；
2）可锻造各种重量的锻件，对大型锻件，它是唯一方法
3）由于自由锻的每次锻击坯料只产生局部变形，变形金属 的流动阻力也小，故同重量的锻件，自由锻比模锻所需的 设备吨位小。 缺点： 1）锻件的形状和尺寸靠锻工的操作技术来保证，故尺寸精 度低，加工余量大，金属材料消耗多； 2）锻件形状比较简单，生产率低，劳动强度大。故自由锻 只适用于单件或小批量生产。
a)挤压
b)拉拔
c)自由锻
不同变形方式时的应力状态
影响锻造性能的因素
材料因素 化学成分： 材料因素 纯金属优于合金 （1）化学成分： 钢中的含碳量越低，锻造性能越好 变形速度指单位时间内变形程度的 合金的含量（碳当量）越高，锻造性能越差 （2）金属组织 大小。加工硬化与热效应起相反的 金属组织： 工艺因素 影响作用。因此存在一个临界值。 单相优于双相 固溶体的锻造性能优于金属化合物 （1）变形温度 均匀细小等轴晶粒优于粗大柱状晶粒和网状二 （2）变形速度 次渗碳体 1.变形温度越高，塑性越好 （3）应力状态 2.再结晶温度以上，加工硬 化被再结晶软化消除 （4）其它 3.防止过热和过烧，所以要 控制加热温度
锻 压 成 形讲义
锻压成形1）了解锻压的生产主要过程及其工艺特点。
2）熟悉自由锻的基本工序及应用范围，了解胎模锻和模锻生产。
：锻压是锻造和冲压两者的合称。
锻造分为自由锻和模锻两类，都是制造受载大的重要零件所用的热加工方法;冲压则主要是指利用模具制造薄板零件的冷加工方法。
：(一) 锻压成形基础知识一、锻压成形原理锻压是在外力作用下使金属材料产生塑性变形，从而获得具有预期形状尺寸和机械性能的毛坯、型材、或零件的加工方法。
塑性变形（Plastic Deformation）的定义是物质-包括流体及固体在一定的条件下，在外力的作用下产生形变，当施加的外力撤除或消失后该物体不能恢复原状的一种物理现象。
简单来说又称为“永久变形”，指外力拆除之后不能回复的变形。
金属塑性变形的流动规律：金属的塑性变形是通过内部质点的流动实现的。
掌握金属变形的规律，才能合理制定工艺规程，正确使用锻造工艺，达到预期变形效果。
1，最小阻力定律定律内容：在塑性变形中，当金属质点有向几个方向移动的可能是，它首先向阻力最小的方向流动。
2，体积不变定律定律内容：V后=V前。
定律依据：金属塑性变形的过程实际是通过金属流动而使坯料体积进行再分配的过程，因而遵循体积不变定律。
应用在锻件尺寸计算所需原始材料的尺寸。
3，弹—塑性变形共存定律物体在产生塑性变形之前必须先产生弹性变形，在塑性变形阶段也伴随着弹性变形打产生，总变形量为弹性变形和塑性变形之和。
塑性变形是锻压成形的基础。
大多数钢和有色金属及合金都有一定的塑性，因此，它们均可在热态或常温下进行锻压成形。
金属锻压成形在机械制造、汽车、拖拉机、仪表、电子、造船、冶金及国防等工业中都有着广泛的应用。
以汽车为例，汽车上70％左右的零件是利用锻压加工成形的。
二、锻压成形的主要方法锻压成形的主要方式有以下几种。
1．锻造将金属坯料加热到高温状态后，，放在上下砧铁或模具间，并在外力作用下（冲击力或静压力）产生塑性变形的方法称为锻造(如图1)。
常见的毛坯种类
常见的毛坯种类
常见的毛坯种类有以下几种：
（一）铸件
对形状较複杂的毛坯，一般可用铸造方法制造。
目前大多数铸件採用砂型铸造，对尺寸精度要求较高的小型铸件，可採用特种铸造，如永久型铸造、精密铸造、压力铸造、熔模铸造成和离心铸造等。
各种铸造方法及工艺特点见表 3-9 。
（二）锻件
锻件毛坯由于经锻造后可得到连续和均匀的金属纤维组织。
因此锻件的力学效能较好，常用于受力複杂的重要钢质零件。
其中自由锻件的精度和生产率较低，主要用于小批生产和大型锻件的製造。
模型锻造件的尺寸精度和生产率较高，主要用于产量较大的中小型锻件。
其锻造方法及工艺特点见表 3-9 。
（三）型材
型材主要有板材、棒材、线材等。
常用截面形状有圆形、方形、六角形和特殊截面形状。
就其製造方法，又可分为热轧和冷拉两大类。
热轧型材尺寸较大，精度较低，用于一般的机械零件。
冷拉型材尺寸较小，精度较高，主要用于毛坯精度要求较高的中小型零件。
（四）焊接件
焊接件主要用于单件小批生产和大型零件及样机试製。
其优点是製造简单、生产週期短、节省材料、减轻重量。
但其抗振性较差，变形大，需经时效处理后才能进行机械加工。
（五）其它毛坯
其它毛坯包括冲压件，粉末冶金件，冷挤件，塑料压制件等。
第10章 零件毛坯成型概论10.3锻压
，用于制造机械零件或毛坯成形的方法。锻压包括锻造和冲压
锻造：一般是将轧制圆钢、方钢（中、小锻件）或钢锭（大锻件）加热到高 温状态后进行加工。
板料冲压：是在冲床上用冲模使金属或非金属板料产生分离或变形而获得制 件的加工方法。板料冲压通常在室温下进行，所以又叫冷冲压。（用于冲压 的材料必须具有良好的塑性，常用的有低碳钢、高塑性合金钢、铝和铝合金 、铜和铜合金等金属材料以及皮革、塑料、胶木等非金属材料。）
《机械工程材料与热处理 第2版》 机械工业出版社 张文灼 赵宇辉主编 ISBN 978-7-111-51930-0
2）自由锻常用工具
《机械工程材料与热处理 第2版》 机械工业出版社 张文灼 赵宇辉主编 ISBN 978-7-111-51930-0
3、自由锻工序 自由锻工序分为基本工序、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； 辅助工序 包括压钳口、倒棱、压肩等；
精整工序
是对已成形的锻件表面进行平整，清除毛刺、校直弯曲、 修整鼓形等。
《机械工程材料与热处理 第2版》 机械工业出版社 张文灼 赵宇辉主编 ISBN 978-7-111-51930-0
3、自由锻工序
镦粗 使毛坯高度减小、横断面积增大的锻造工序 应用：一般用来制造齿轮坯或盘饼类毛坯; 为拔长工序增大锻造比;为冲孔工 序作准备等
零件的形状应尽量简单和规则。
《机械工程材料与热处理 第2版》 机械工业出版社 张文灼 赵宇辉主编 ISBN 978-7-111-51930-0
绘制锻件图 计算坯料质量和尺寸 自由锻的工艺规程
选择锻造工序
选择锻造设备
选择坯料加热、锻件冷却和热 处理的方法
《机械工程材料与热处理 第2版》 机械工业出版社 张文灼 赵宇辉主编 ISBN 978-7-111-51930-0
要求毛胚与成形范文
要求毛胚与成形范文毛胚与成形是指房屋建筑过程中的两个重要阶段。
毛胚是指房屋的骨架结构，而成形是指对毛胚进行后续的装修和装饰，使其成为一个具有居住功能的空间。
毛胚与成形是房屋建筑不可或缺的过程，下面将对毛胚与成形进行详细的介绍。
毛胚阶段是指施工过程中所涉及到的主体建筑工程阶段，包括地基基础工程、主体结构、墙体和屋面等基本结构的建立。
在这个阶段，建筑师和工程师会根据设计图纸和规范要求，进行土方开挖、基础混凝土浇筑、主体结构搭建、内外墙体和屋面施工等工作。
毛胚工程的质量直接影响到房屋建筑的稳定性和耐久性，因此在施工过程中需要严格按照设计要求和施工规范进行操作。
成形阶段则是在毛胚完成后进行的装修和装饰工程。
包括内装修、外装修和附属设施的安装等工作。
内装修主要包括墙面砖贴、地面铺贴、天花板的装饰、门窗的安装以及室内设施的安装等；外装修主要包括外墙装饰、外窗的安装和外部设施的安装等。
同时还基于居住者的需求和喜好，进行室内的油漆刷涂、灯具安装、卫生间设备配置等个性化设计，使房屋变得温馨舒适。
在毛胚与成形之间的过程，需要施工单位与设计单位密切配合，确保整个过程的顺利进行。
对于毛胚的施工，需要严格按照设计图纸进行施工，并对每个工序进行质量把关，确保工程质量和安全。
而成形阶段，则需要根据居住者的需求和设计要求进行装修和装饰，使房屋成为一个舒适和美观的居住空间。
不仅如此，毛胚与成形也涉及到房屋建筑的节能环保方面。
在毛胚阶段，可以进行墙体的保温隔热处理，同时选择适合的窗户和门窗材料，提高房屋的保温性能。
在成形阶段，可以选用环保材料进行装修和装饰，减少有害气体的释放，并合理布置照明和通风设施，提高房屋的舒适性和室内环境质量。
综上所述，毛胚与成形是房屋建筑过程中的两个重要阶段。
毛胚阶段是建筑物的骨架结构建立过程，成形阶段则是对骨架进行逐步装修和装饰，使其成为一个能够居住的空间。
在这两个阶段中，需要施工单位和设计单位密切配合，确保施工质量和工期进度，同时也需要注重节能环保方面的考虑。
锻压概述
锻件成形靠模膛控制可锻出形状复杂尺寸准确更接近于成品的锻件且锻造流线比较完整有利于提高零件的力学性能和使用寿命
TSINGHUA UNIVERSITY
锻压概述
一、塑性成形概述
Plasticity Deformation
• 变形 Deformation ：施加外力使金属坯料 尺寸和形状发生变化。 • 塑性变形 Plasticity Deformation ：金属所 发生的不能自行恢复其原始形状与尺寸 的变形。 • 塑性 Plasticity ：金属产生塑性变形而不 破坏的能力。
TSINGHUA UNIVERSITY
1. 内在因素影响
• 化学成分的影响 • 金属组织的影响 2. 外在因素影响
• 变形应力状态的影响
TSINGHUA UNIVERSITY
• 变形温度的影响 • 变形速率的影响
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三、锻造方法
• 自由锻Open Die forging
– 概念：只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上下砧间对坯
料施加外力，使坯料产生变形而获得所需的几何形状及内部质 量的锻件。 TSINGHUA UNIVERSITY
– 特点：
• 金属坯料在抵铁间受压变形时，可朝各个方向自由流动，不 受限制。 • 工艺灵活，所用工具简单，设备和工具的通用性强，成本低。 • 自由锻锻件精度较低，加工余量较大，生产率低， • 其形状和尺寸主要由操作者的技术来控制。
• 选定锻造设备Equipment Choose
– 锻件的类型、材料、尺寸和质量 – 车间现有的设备条件。
• 确定锻造温度范围
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锻压概述
一、塑性成形概述
Plasticity Deformation
• 变形 Deformation ：施加外力使金属坯料 尺寸和形状发生变化。 • 塑性变形 Plasticity Deformation ：金属所 发生的不能自行恢复其原始形状与尺寸 的变形。 • 塑性 Plasticity ：金属产生塑性变形而不 破坏的能力。
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1. 内在因素影响
• 化学成分的影响 • 金属组织的影响 2. 外在因素影响
• 变形应力状态的影响
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• 变形温度的影响 • 变形速率的影响
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三、锻造方法
• 自由锻Open Die forging
– 概念：只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上下砧间对坯
料施加外力，使坯料产生变形而获得所需的几何形状及内部质 量的锻件。 TSINGHUA UNIVERSITY
– 特点：
• 金属坯料在抵铁间受压变形时，可朝各个方向自由流动，不 受限制。 • 工艺灵活，所用工具简单，设备和工具的通用性强，成本低。 • 自由锻锻件精度较低，加工余量较大，生产率低， • 其形状和尺寸主要由操作者的技术来控制。
• 选定锻造设备Equipment Choose
– 锻件的类型、材料、尺寸和质量 – 车间现有的设备条件。
• 确定锻造温度范围
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.材料成型方法概述
金属塑性成型：就是在外力的作用下，利用金属的塑性，使金属坯料产生塑 性变形，从而获得具有一定形状、尺寸和机械性能的毛坯或者零件的加工方 法，也称为金属的压力加工。
轧制
钢板、型钢
挤压
六角头螺栓
拉拔
钢丝
锻造
冲压
转子等锻件
汽车覆盖件
1.材料成型方法概述
锻件的特点
锻造通常是在高温(再结晶温度以上)下进行的，因此也称热锻。锻造加工获得 的产品称为锻件，广义上的锻件还包含部分热轧、热挤的产品，比如环形锻件毛坯， 六角头螺栓毛坯等。
世界上最大的钛合金锻件— —中机身隔框
锻造铝合金轮毂
世界最大船用曲轴
1.材料成型方法概述 锻件由于是压力的作用下成形，可以将坯料中的疏松处压合，提高金属的致密 度；可以击碎高合金工具钢中的碳化物，并使其均匀地分布；可以使粗大的晶粒细 化并形成具有一定方向性的纤维组织（金属流线），因此锻件的机械性能明显比同 成分的铸件或机加工件高。
1.材料成型方法概述
B.工艺性能原则
材料的工艺性能是指毛坯满足各种加工工艺要求的能力，毛坯的工艺性 能与其材料和结构特征有关
（1）毛坯的材料
材料的铸造性能：流动性好，收缩率低。 材料的锻造性能：塑性好，变形抗力低。高碳钢、高合金钢较差。 材料的焊接性能：低碳钢及碳当量＜0.4%的合金钢具有较好的焊接性。
（2）毛坯的结构特征
形状复杂件，特别是有复杂内腔的毛坯，只能用铸造的方法获得。圆饼、 方块、套环、齿轮等形状简单的零件，可以采用自由锻工艺；外形较为复杂， 并且表面质量要求较高时，则要采用胎膜锻或模锻完成。
1.材料成型方法概述
C. 经济性原则
（1）生产批量较小时 生产批量较小时，毛坯生产的生产率不是主要问题，材料利用率的 矛盾也不太突出，这时应主要考虑的总是是减少设备、模具等方面的投资，即使用 价格比校便宜的设备和模具，以降低生产成本。如使用型材、砂型铸造件、自由锻 件、胎模锻件、焊接结构件等作为毛坯。
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国内大型模锻液压机
中国大飞机关键支撑装备——8 万吨航空模锻液压机，位于大型 运输机总装地和大型客机主要研 发生产地——西安阎良国家航空 产业基地 大飞机工程配套的大型模锻液压 机项目——苏州昆仑先进制造技 术装备有限公司正式落户周市 镇 ，压力10万吨。
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毛坯类型 材料利用率 生产周期 生产成本
主要适用范围
受力不大或承压为主的 主要用于制造各种金属 零件，或要求减震、耐 结构，部分用于制造零 件毛坯 磨的零件；球铁、铸钢、 铝、铜合金用于重载或 复杂载荷零件 机架、床身、底座、工 作台、导轨、变速箱、 泵体、阀体、带轮、轴 承座、曲轴、齿轮等
形状简单的零件
用于以薄板成形的各种 零件
应用举例
锅炉、压力容器、化工 机床主轴、传动轴、 容器、管道、厂房、吊 曲轴、连杆、齿轮、 车构架、桥梁、车身、 凸轮、螺栓、弹簧、 锻模、冲模等 船体、飞机构件、机架、 立柱等
光轴、丝杠、螺栓、螺 汽车车身覆盖件、机表、 母、销子等 电器及仪器零件、油箱、 水箱各种薄金属件
1.材料成型方法概述
零件毛坯选择的基本原则
A. 使用性能原则
（1）结构形状和尺寸的要求
对于结构形状简单的中小型零件，可选择自由锻毛坯 对于结构形状复杂的中小型零件，应选择铸件毛坯 对于结构形状较为复杂，且抗冲击能力、抗疲劳强度要求较高的中小型零件， 宜选择模锻件毛坯
对于结构形状相当复杂且轮廓尺寸又较大的大型零件，宜选择组合毛坯
铸件 液态下成形 流动性好、收缩率低 焊接件 永久性连接 锻件 固态下塑性变形 轧材 同锻件 同锻件 冲压件 同锻件 同锻件 强度高、塑性好、液态 塑性好、变形抗力低 下化学稳定性好
毛坯类型 成形特点 对原材料工艺性 能要求 常用材料
灰铸铁、球墨铸铁、中 低碳钢、低合金钢、不 中碳钢、合金结构钢 碳钢、铝、铜合金 锈钢、铝合金等 晶粒粗大、疏松、杂质 焊缝区为铸态组织，熔 晶粒细小、致密、晶 排列无方向性 合区与过热区有粗大晶 粒呈方向性排列 粒 灰铸铁较差，球墨、可 接头的机械性能可达到 比相同成分的铸钢件 锻铸铁及铸钢较好 或接近母材 好 形状一般不受限制，可 尺寸、形状一般不受限 形状一般较铸件简单 相当复杂 制，结构较轻
1.材料成型方法概述
（2）力学性能的要求
在工作中承受冲击和交变载荷的零件，一般应选择锻造毛坯
（3）表面质量的要求
对于表面外观质量要求较高、尺寸较小的非铁金属件，宜选择金属 型铸造、压力铸造或精密模锻 对于尺寸较小的钢铁件，则宜选择熔模铸造或精密模锻
（4）其它方面的要求
对于具有特殊要求的零件，必须结合毛坯材料和生产方法来满足其要求
1.材料成型方法概述
锻件图的设计
a.以零件图为基础
1.材料成型方法概述
锻件图的设计
b.增加敷料
1.材料成型方法概述
锻件图的设计
c.加放余量
1.材料成型方法概述
锻件图的设计
d.锻件公差
2.公司自主锻造设备及锻造能力
•
加强筋、凸台无法通过自由锻造成形
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2.大锻件
2.大型锻造设备及大锻件
通常把10MN（1000T）以上锻造压机上锻造 成形的重大锻件成为大锻件，比如转子、大型曲轴 等。大锻件的主要原材料为钢锭，多采用静压力锻 造。成形过程通常需要大量的工装和辅助设备。
成形过程通常需要大量的工装 和辅助设备。
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表各 国 大 型 自 由 锻 液 压 机 分 布
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23
各国大型模锻液压机分布表
（2）生产批量较大时
生产批量较大时，提高生产率和材料的利用率，降低废品率，对降低毛坯的单件 生产成本将具有明显的经济意义。因此，应采用比较先进的毛坯制造方法来生产毛 坯。尽管此时的设备造价昂贵、投资费用高，但分摊到单个毛坯上的成本是较低的， 并由于工时消耗、材料消耗及后续加工费用的减少和毛坯废品率的降低，从而有效 地降低毛坯生产成本。
1.材料成型方法概述
Casting
Machining
Forging
锻件相对铸件和机加工零件，有更高的强度和韧性
1.材料成型方法概述
锻件的缺点
常用的自由锻件精度比较低； 胎模锻和模锻的模具费用较高； 与铸造生产相比，难以生产既有复杂外形又有复杂内腔的毛坯。
1.材料成型方法概述
锻件与其他毛坯类型的比较
低、中碳钢、合金结构 低碳钢及有色金属薄板 钢、铝、铜合金等 同锻件 拉深后沿拉深方向形成 流线组织，其余工序组 织基本不变 变形部分的强度硬度提 高、结构刚性好
金属组织特征
机械性能
接近锻件
结构特征
形状简单，横向尺寸变 结构轻巧，形状可较复 化小 杂
1.材料成型方法概述
锻件与其他毛坯类型的比较
铸件 高 长 较低 焊接件 较高 较短 较低 锻件 低 自由锻短、模锻长 自由锻较低，模锻批 量越大，成本越低 用于对机械性能，尤 其是强度和韧性要求 较高的传动零件和工 具、模具 轧材 较低 短 较低 冲压件 较高 长 批量越大，成本越低
材料成型及锻件毛坯概述
目 录
目 录
1. 材料成型方法概述 2. 大型锻造设备及大锻件
1.材料成型方法概述
1.材料成型方法概述
材料成型（材料加工）就是把不定形或初定形的原材料按一定 方法加工成形状、尺寸和性能满足要求的产品。 按材料的变化,金属材料成型分为以下三类： 体积和质量减小—— 切削成型（机械加工） 液态成型（铸造）、连接成型 （铆、焊） 塑性成型（锻压、轧制）
金属塑性成型：就是在外力的作用下，利用金属的塑性，使金属坯料产生塑 性变形，从而获得具有一定形状、尺寸和机械性能的毛坯或者零件的加工方 法，也称为金属的压力加工。
轧制
钢板、型钢
挤压
六角头螺栓
拉拔
钢丝
锻造
冲压
转子等锻件
汽车覆盖件
1.材料成型方法概述
锻件的特点
锻造通常是在高温(再结晶温度以上)下进行的，因此也称热锻。锻造加工获得 的产品称为锻件，广义上的锻件还包含部分热轧、热挤的产品，比如环形锻件毛坯， 六角头螺栓毛坯等。
世界上最大的钛合金锻件— —中机身隔框
锻造铝合金轮毂
世界最大船用曲轴
1.材料成型方法概述 锻件由于是压力的作用下成形，可以将坯料中的疏松处压合，提高金属的致密 度；可以击碎高合金工具钢中的碳化物，并使其均匀地分布；可以使粗大的晶粒细 化并形成具有一定方向性的纤维组织（金属流线），因此锻件的机械性能明显比同 成分的铸件或机加工件高。
1.材料成型方法概述
B.工艺性能原则
材料的工艺性能是指毛坯满足各种加工工艺要求的能力，毛坯的工艺性 能与其材料和结构特征有关
（1）毛坯的材料
材料的铸造性能：流动性好，收缩率低。 材料的锻造性能：塑性好，变形抗力低。高碳钢、高合金钢较差。 材料的焊接性能：低碳钢及碳当量＜0.4%的合金钢具有较好的焊接性。
（2）毛坯的结构特征
形状复杂件，特别是有复杂内腔的毛坯，只能用铸造的方法获得。圆饼、 方块、套环、齿轮等形状简单的零件，可以采用自由锻工艺；外形较为复杂， 并且表面质量要求较高时，则要采用胎膜锻或模锻完成。
1.材料成型方法概述
C. 经济性原则
（1）生产批量较小时 生产批量较小时，毛坯生产的生产率不是主要问题，材料利用率的 矛盾也不太突出，这时应主要考虑的总是是减少设备、模具等方面的投资，即使用 价格比校便宜的设备和模具，以降低生产成本。如使用型材、砂型铸造件、自由锻 件、胎模锻件、焊接结构件等作为毛坯。
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国内大型模锻液压机
中国大飞机关键支撑装备——8 万吨航空模锻液压机，位于大型 运输机总装地和大型客机主要研 发生产地——西安阎良国家航空 产业基地 大飞机工程配套的大型模锻液压 机项目——苏州昆仑先进制造技 术装备有限公司正式落户周市 镇 ，压力10万吨。
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毛坯类型 材料利用率 生产周期 生产成本
主要适用范围
受力不大或承压为主的 主要用于制造各种金属 零件，或要求减震、耐 结构，部分用于制造零 件毛坯 磨的零件；球铁、铸钢、 铝、铜合金用于重载或 复杂载荷零件 机架、床身、底座、工 作台、导轨、变速箱、 泵体、阀体、带轮、轴 承座、曲轴、齿轮等
形状简单的零件
用于以薄板成形的各种 零件
应用举例
锅炉、压力容器、化工 机床主轴、传动轴、 容器、管道、厂房、吊 曲轴、连杆、齿轮、 车构架、桥梁、车身、 凸轮、螺栓、弹簧、 锻模、冲模等 船体、飞机构件、机架、 立柱等
光轴、丝杠、螺栓、螺 汽车车身覆盖件、机表、 母、销子等 电器及仪器零件、油箱、 水箱各种薄金属件
1.材料成型方法概述
零件毛坯选择的基本原则
A. 使用性能原则
（1）结构形状和尺寸的要求
对于结构形状简单的中小型零件，可选择自由锻毛坯 对于结构形状复杂的中小型零件，应选择铸件毛坯 对于结构形状较为复杂，且抗冲击能力、抗疲劳强度要求较高的中小型零件， 宜选择模锻件毛坯
对于结构形状相当复杂且轮廓尺寸又较大的大型零件，宜选择组合毛坯
铸件 液态下成形 流动性好、收缩率低 焊接件 永久性连接 锻件 固态下塑性变形 轧材 同锻件 同锻件 冲压件 同锻件 同锻件 强度高、塑性好、液态 塑性好、变形抗力低 下化学稳定性好
毛坯类型 成形特点 对原材料工艺性 能要求 常用材料
灰铸铁、球墨铸铁、中 低碳钢、低合金钢、不 中碳钢、合金结构钢 碳钢、铝、铜合金 锈钢、铝合金等 晶粒粗大、疏松、杂质 焊缝区为铸态组织，熔 晶粒细小、致密、晶 排列无方向性 合区与过热区有粗大晶 粒呈方向性排列 粒 灰铸铁较差，球墨、可 接头的机械性能可达到 比相同成分的铸钢件 锻铸铁及铸钢较好 或接近母材 好 形状一般不受限制，可 尺寸、形状一般不受限 形状一般较铸件简单 相当复杂 制，结构较轻
1.材料成型方法概述
（2）力学性能的要求
在工作中承受冲击和交变载荷的零件，一般应选择锻造毛坯
（3）表面质量的要求
对于表面外观质量要求较高、尺寸较小的非铁金属件，宜选择金属 型铸造、压力铸造或精密模锻 对于尺寸较小的钢铁件，则宜选择熔模铸造或精密模锻
（4）其它方面的要求
对于具有特殊要求的零件，必须结合毛坯材料和生产方法来满足其要求
1.材料成型方法概述
锻件图的设计
a.以零件图为基础
1.材料成型方法概述
锻件图的设计
b.增加敷料
1.材料成型方法概述
锻件图的设计
c.加放余量
1.材料成型方法概述
锻件图的设计
d.锻件公差
2.公司自主锻造设备及锻造能力
•
加强筋、凸台无法通过自由锻造成形
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2.大锻件
2.大型锻造设备及大锻件
通常把10MN（1000T）以上锻造压机上锻造 成形的重大锻件成为大锻件，比如转子、大型曲轴 等。大锻件的主要原材料为钢锭，多采用静压力锻 造。成形过程通常需要大量的工装和辅助设备。
成形过程通常需要大量的工装 和辅助设备。
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表各 国 大 型 自 由 锻 液 压 机 分 布
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各国大型模锻液压机分布表
（2）生产批量较大时
生产批量较大时，提高生产率和材料的利用率，降低废品率，对降低毛坯的单件 生产成本将具有明显的经济意义。因此，应采用比较先进的毛坯制造方法来生产毛 坯。尽管此时的设备造价昂贵、投资费用高，但分摊到单个毛坯上的成本是较低的， 并由于工时消耗、材料消耗及后续加工费用的减少和毛坯废品率的降低，从而有效 地降低毛坯生产成本。
1.材料成型方法概述
Casting
Machining
Forging
锻件相对铸件和机加工零件，有更高的强度和韧性
1.材料成型方法概述
锻件的缺点
常用的自由锻件精度比较低； 胎模锻和模锻的模具费用较高； 与铸造生产相比，难以生产既有复杂外形又有复杂内腔的毛坯。
1.材料成型方法概述
锻件与其他毛坯类型的比较
低、中碳钢、合金结构 低碳钢及有色金属薄板 钢、铝、铜合金等 同锻件 拉深后沿拉深方向形成 流线组织，其余工序组 织基本不变 变形部分的强度硬度提 高、结构刚性好
金属组织特征
机械性能
接近锻件
结构特征
形状简单，横向尺寸变 结构轻巧，形状可较复 化小 杂
1.材料成型方法概述
锻件与其他毛坯类型的比较
铸件 高 长 较低 焊接件 较高 较短 较低 锻件 低 自由锻短、模锻长 自由锻较低，模锻批 量越大，成本越低 用于对机械性能，尤 其是强度和韧性要求 较高的传动零件和工 具、模具 轧材 较低 短 较低 冲压件 较高 长 批量越大，成本越低
材料成型及锻件毛坯概述
目 录
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1. 材料成型方法概述 2. 大型锻造设备及大锻件
1.材料成型方法概述
1.材料成型方法概述
材料成型（材料加工）就是把不定形或初定形的原材料按一定 方法加工成形状、尺寸和性能满足要求的产品。 按材料的变化,金属材料成型分为以下三类： 体积和质量减小—— 切削成型（机械加工） 液态成型（铸造）、连接成型 （铆、焊） 塑性成型（锻压、轧制）