锻造工艺过程及模具设计 第6章模锻工艺
自由锻造和模型锻造的工艺过程
自由锻造和模型锻造的工艺过程自由锻造和模型锻造的工艺过程2009-06-28 20:50第6章自由锻造和模型锻造的工艺过程采用通用工具或直接在锻造设备的上下砧之间进行的锻造，称为自由锻造，简称自由锻。
自由锻的工艺灵活，锻造时金屑坯料只有部分表面与工具或上下砧面接触，其余为自由表面，坯料在水平方向进行塑性变形时流动自由，因而要求设备功率比模锻小；锻件形状和尺寸全凭锻工掌握和控制，因此生产效率低，锻件复杂程度和精度较低。
随着锻造生产的发展，批量的增加，自由锻件必然被生产效率高、精度高、锻件形状复杂的模锻件所代替，但特大型锻件还必须靠自由锻生产，而且随着科学技术的发展，自由锻造的现代化，锻件的内部质量、精度与生产效率都将有很大的提高。
采用模具在锻造设备上进行的锻造称为模型锻造，简称模锻。
模锻时金属坯料表面与模具全面接触，坯料在进行塑性变形时流动不自由，受到模壁限制，因而要求设备功率大；锻件的尺寸和形状由终锻模膛控制，余量小，精度与效率都高，而且便于实现机械化和自动化。
自由锻造适合于单件、小批生产，模型锻造则适合于大批量的生产。
6．1 自由锻造6．1．1 自由锻造基本工序自由锻造的基本工序有拔长、镦粗、冲孔、扩孔、切断、弯第97页形、扭转和错移等。
(1)拔长是使锻件长度增长、横截面积减小的操作工序，主要用于锻造轴类锻件，如台阶轴、拉杆和连杆等。
①拔长的基本方法拔长时沿坯料的一面顺次锻打一遍后，坯料一般会发生翘曲，应将坯料翻转180°后轻击拉直，然后再翻转90°顺次锻打。
对塑性较差的高合金钢等锻件，应采用沿螺旋方向翻转90°的方法锻造，以保证锻造时变形均匀和温度均匀。
翻转方法如图6—1所示。
②拔长的操作要点a．拔长时坯料每次进给量不得小于单面压下量，否则容易产生折叠。
b．直径较大的坯料拔成较小的圆截面时，应先锻成方形截面，当拔长到接近锻件直径时，再倒棱滚圆。
如果用圆钢拔成方钢，圆钢的最小直径应在方钢边长的1．4倍以上，才能保证锻得出。
锻造工艺与模具设计-模锻成形工序分析
● 金属充满模膛后，多余金属由桥口流出，此 为第Ⅲ阶段。
13
一、开式模锻变形过程
●
第Ⅰ阶段：由开始模压到金属与模具侧壁接触为止
14
一、开式模锻变形过程
●
第Ⅱ阶段：第Ⅰ阶段结束到金属充满模膛为止
15
一、开式模锻变形过程
●
第Ⅲ阶段：金属充满模膛后，多余金属由桥口流出
16
二、开式模锻各阶段的应力应变分析
32
小飞边模锻
对某些形状的锻件，在模锻最后阶段，变形区集中 分布在分模面附近，远离分模面的部分不容易充满。
33
楔形飞边槽
主要依靠桥口斜面产生的水平分力阻止金属外 流，飞边部分金属消耗减少一倍；这种飞边与锻件 连接处较厚，切边较困难
34
扩张型飞边槽
在模锻的第一第二阶段，桥口部分对金属外流有一定阻力作用；而最 后阶段，对多余金属的外流无阻碍作用，可以较大程度的减小变形力，使 上下模压靠。
42
18
二、开式模锻各阶段的应力应变分析
●
第Ⅱ阶段
19
二、开式模锻各阶段的应力应变分析
第Ⅲ阶段： 主要是将多余金属排入飞边。此时流动界面已不存 在，变形仅发生在分模面附近的一个区域内，其它部位 则处于弹性状态；多于金属由桥口流出时阻力很大，使 变形抗力急剧增大
●
20
二、开式模锻各阶段的应力应变分析
6
控制金属的流动方向
各质点向着阻力最小方向移动， 因此依靠不同的工具，采取不同的加载方式在变形 体内建立不同的应力场实现对金属流动物体内方向的控 制
7
控制塑性变形区
主要靠利用不同工具在坯料内产生不同的应力状态， 使部分金属满足屈服准则，另一部分金属不满足屈服准 则，达到控制变形区的目的
锻造工艺过程及模具设计
锻造工艺过程及模具设计1. 引言锻造是一种通过对金属材料施加压力，使其产生塑性变形，从而得到所需形状和性能的工艺方法。
锻造工艺及模具设计在制造业中具有广泛的应用。
本文将介绍锻造的工艺过程和模具设计的基本原理和方法。
2. 锻造工艺过程2.1 热锻工艺热锻是指在高温下进行的锻造工艺。
其基本过程包括预热、装料、锻造和冷却四个步骤。
2.1.1 预热预热是将锻造原料加热至一定温度，以提高其塑性和降低锻造压力。
预热温度的选择取决于材料的类型和要求。
2.1.2 装料装料是将预热好的原料放置在锻造模具上，以准备进行下一步的锻造操作。
装料时需要考虑材料的定位和固定，确保锻造过程中的准确性和一致性。
2.1.3 锻造锻造是通过对装料施加压力，使其发生塑性变形，从而得到所需形状和性能的过程。
在锻造过程中，需要控制加压力、防止材料裂纹和变形等问题。
2.1.4 冷却冷却是将锻件从锻造中取出后，使其慢慢冷却，以缓解残余应力和提高材料的硬度和强度。
2.2 冷锻工艺冷锻是指在室温下进行的锻造工艺。
与热锻相比，冷锻可以更好地控制材料的性能和形状，并且不需要进行预热和冷却，节约能源。
2.2.1 材料的选择冷锻对材料的要求较高，一般选用具有良好塑性和变形能力的材料，如铝、铜等。
2.2.2 模具的设计冷锻模具的设计需要考虑以下几个方面：模具材料的选择、模具结构的设计、模具的可制造性和可维修性等。
3. 模具设计3.1 模具的分类模具按照其所用材料的不同可以分为金属模具、木模具和塑料模具等。
其中金属模具是最常用的一种，具有强度高、耐磨性好的特点。
3.2 模具结构的设计模具的结构设计包括上模、下模和侧模的设计。
上模是与锻件上表面接触的模具，下模是与锻件下表面接触的模具，侧模用于锻造中需要有孔的部位。
3.3 模具材料的选择模具材料的选择需要考虑模具的使用寿命、成本和性能要求等。
常用的模具材料有工具钢、合金钢和铸铁等。
3.4 模具的制造工艺模具制造工艺包括模具的加工和装配过程。
锻造工艺与模具设计-锤上模锻
带连皮的模锻件，不需绘出连皮的形状和尺寸。产品 图的主要轮廓线要用点划线在模锻件图上表示，便于表示 各部分的加工余量。
锻造工艺与模具设计-锤上模锻
6.3.6 锻件图和锻件技术条件
锻件图(冷)是在零件图基础上，加上余量、余块 或其它特殊留量后绘制的图，图中锻件外形用 粗实线表示，零件外形用双点划线表示。 锻件的公称尺寸与公差注在尺寸线的上面，而 零件的尺寸注在尺寸线的下面的括号内。
α大到一定值时，可自动脱模，但α太大将会增大 金属的消耗量和余量。
但是，为了便于出模，高度较小的锻件可采用较
大的斜度，这时，多消耗的金属量不大。如：
H<50mm，查到3°改为5°；H<30mm，查的3°
、5°一律改为7°。
锻造工艺与模具设计-锤上模锻
(2) 同一锻件上内模锻斜度要比外模锻斜度大。 （大小原则）原因在于锻件冷却时，外壁趋向离开模 壁，而内壁正相反。
锻造工艺与模具设计-锤上模锻
1、热锻件图设计
热锻件图是将冷锻件图的所有尺寸计入收缩 率而绘制的。钢锻件的收缩率取1.2%-1.5%； 钛合金锻件取0.5%-0.7%；铝合金锻件取 0.8%-1.0%；铜合金锻件取1.0%-1.3%；镁合 金锻件取0.8%左右。 加放收缩率时，对无坐标中心的圆角半径不 加放收缩率；对于细长的杆类锻件、薄的锻 件、冷却快或打击次数较多而终锻温度较低 的锻件，收缩率取小值；带大头的长杆类锻 件，可根据具体情况将较大的头部和较细杆 部取不同的收缩率。
状越复杂，见表6-2：
级别 代号 形状复杂系数值S 形状复杂程度
Ⅰ S1
0.63～1
简单
Ⅱ S2
0.32～0.63
一般
Ⅲ S3
0.16～0.32
第6章粉末锻造
• 多孔预成形坯的变形和致密的三种基本方式： – 单轴压缩 – 平面应变压缩 – 复压
粉末锻造过程的塑性理论－－单轴压缩
• 单轴压缩
d (1 1.92 )
d1
d (1 2 )
d1
(1
d )(1
)
d1
dD D(1 D2 )
• 目的：粉末预成形坯锻造成致密的零件。
• 粉末锻造的基本工艺过程：
• 技术关键问题： – 粉末原料的选择 – 预成形坯的设计 – 锻模的设计和使用寿命 – 锻造工艺条件 – 热处理
• 粉末锻造方法 – 粉末冷锻 – 锻造烧结 – 烧结锻造 – 粉末锻造
粉末锻造设备
粉末锻造产品
粉末锻造过程的塑性理论
• 预变形坯设计
粉末锻造过程的断裂
粉末锻造过程的变形机构
• 塑性变形和致密化的微观机构： – 孔隙变形 – 晶体塑性变形 – 颗粒间位移和变形
小结
教学要求： 1、 粉末锻造工艺 2、 粉末锻造过程的塑性理论 3、 粉末锻造过程的断裂 4、粉末锻造过程的变形机构
教学的重点：粉末锻造工艺。
第6章 粉末锻造
▪ 粉末锻造工艺 ▪ 粉末锻造过程的塑性理论 ▪ 粉末锻造过程的断裂 ▪ 粉末锻造过程的变形机构
教学要求、重点与难点
教学要求： 1、 粉末锻造工艺 2、 粉末锻造过程的塑性理论 3、 粉末锻造过程的断裂 4、 粉末锻造过程的变形机构
教学的重点：粉末锻造工艺。
粉末锻造工艺
• 粉末锻造（Powder Forging） ：将烧结的预成形坯件，加热后在闭式模中锻 造成零件的工艺，是将传统的粉末冶金和精密模锻结合起来的一种新工艺。
模锻工艺技术
模锻工艺技术工艺技术是指通过特定的工艺方法和工具，对材料或产品进行加工，使其具有特定的形状、性能和质量的技术。
模锻工艺技术是一种常见的金属加工方法，通过将金属材料置于压模中，施加压力使其产生塑性变形，从而得到所需的形状和尺寸。
模锻工艺技术主要分为冷锻和热锻两种。
冷锻是在室温下进行的，适用于一些低碳钢、合金钢和铝合金等材料的加工。
热锻则是在高温下进行的，通常用于处理高碳钢、合金钢和不锈钢等材料，以及那些需要形状复杂、尺寸精度高的零件。
模锻工艺技术的基本过程包括模具设计、材料预热、锻造成形和后续处理等步骤。
模具设计是确保锻造件形状和尺寸精确度的关键，需要考虑到材料的热膨胀、变形和收缩等因素。
材料预热是为了提高材料的塑性，减少应力和变形。
锻造成形时，通过施加压力，使材料适应模具的形状，同时使其塑性变形。
锻造后，通常需要进行一些后续处理，如热处理、机加工和表面处理，以提高锻件的强度、硬度和耐腐蚀性。
模锻工艺技术具有一些独特的优点。
首先，由于锻造过程中金属材料受到压力的作用，其内部结构得到了优化，使锻件的强度和韧性得到了提高。
其次，锻件的尺寸精度高，形状复杂度可以满足要求。
第三，模锻工艺可以利用工具设计灵活，适应不同的需要。
然而，模锻工艺技术也面临一些挑战。
首先，模锻工艺需要较大的设备和能源投入，对于小批量生产来说，成本较高。
其次，模锻工艺需要专业的知识和经验，操作要求较高。
第三，模锻工艺对于一些脆性材料来说可能不适用，容易产生裂纹和缺陷。
因此，在实际应用中，应根据具体情况选择是否采用模锻工艺技术。
如果需要大批量生产，对产品质量和性能有较高要求，且具备相应的设备和技术条件，那么模锻工艺技术将是一种很好的选择。
模锻工艺技术是一种重要的金属加工方法，具有广泛的应用领域。
下面将从优点、应用、发展趋势等方面对模锻工艺技术进行详细探讨。
首先，模锻工艺技术具有几个显著的优点。
首先，通过模锻可以得到高强度和高韧性的金属件，其内部金属流动有利于优化结构，使得锻件的力学性能得到提高。
模锻工艺流程
模锻工艺流程
《模锻工艺流程》
模锻是一种金属加工工艺，通常用于制作具有复杂形状和高强度要求的零件。
其工艺流程大致包括原料准备、预热、模具设计、成型、冷却和后处理等多个环节。
首先，原料准备是模锻工艺流程的第一步。
金属原料一般采用钢坯或其他金属材料，需要按照设计要求切割成适当大小的坯料。
接下来是预热环节，目的是让金属坯料达到适当的温度，提高其塑性和延展性，便于成型。
通常采用加热炉进行坯料的预热处理。
然后是模具设计。
根据零件的形状和要求，设计并制作适当的模具，以便将金属坯料加工成所需的形状。
成型是模锻工艺流程中最核心的环节。
加热后的金属坯料被放入模具中，受到模具的挤压和冲击力，使其形成零件的初步形状。
冷却环节是为了让成型后的金属零件迅速冷却，在固态下达到所需的硬度和强度。
通常采用水冷或风冷等方式进行冷却处理。
最后是后处理，包括去除表面氧化层、修磨和清洗等工序，使得成型后的零件达到最终的外观和精度要求。
总的来说，模锻工艺流程是一个复杂而又精细的制造过程，需要经验丰富的工匠和精密的设备来完成。
通过科学的工艺流程，可以生产出高强度、耐磨、精密的金属零件，广泛应用于汽车、机械、航空航天等领域。
锻造工艺过程及模具设计 ppt课件
17
2020/12/27
18
2.铸造
2020/12/27
19
2020/12/27
20
2020/12/27
21
2020/12/27
22
3.压铸
2020/12/27
23
2020/12/27
24
2020/12/27
25
4.注塑
2020/12/27
26
2020/12/27
27
2020/12/27
2020/12/27
8
2020/12/27
9
压铸和注塑的发展100多年的历史。
2020/12/27
10
从工艺的角度谈区别
1.锻造
2020/12/27
11
2020/12/27
12
2020/12/27
13
2020/12/27
14Biblioteka 2020/12/2715
2020/12/27
16
2020/12/27
除上述切割方法外，还有等离子切割法、电子束切割法、阳极切割法等。
2020/12/27
47
2.3 模锻时的润滑 ①锻造时为什么要润滑? ②润滑剂的分类? （传统的润滑剂、新型的
润滑剂）
2020/12/27
48
第二章 锻前加热
3.1 一般加热方法 金属材料锻前加热的目的：
是为了提高金属的塑性，降低变形抗力，以利于 锻造和获得良好的锻后组织。
2020/12/27
35
2020/12/27
36
2020/12/27
37
第一章 概述
1.2 锻造生产的发展过程 ① 模锻件的数量增加,自由锻造的数量减少; ② 材料利用率; ③ 模锻的流程; （备料………校正） ④ 20世纪锻造的基本发展情况?
模锻工艺与模具设计实用手册模锻工艺与模具设计实用手册
模锻工艺与模具设计实用手册模锻工艺与模具设计实用手册作者：编委会出版社：机械工业出版社出版日期：2009年10月出版开本：16开精装册数：全一卷光盘数：0定价：260元优惠价：180元进入20世纪，书籍已成为传播知识、科学技术和保存文化的主要工具。
随着科学技术日新月异地发展，传播知识信息手段，除了书籍、报刊外，其他工具也逐渐产生和发展起来。
但书籍的作用，是其他传播工具或手段所不能代替的。
在当代, 无论是中国，还是其他国家，书籍仍然是促进社会政治、经济、文化发展必不可少的重要传播工具。
详细介绍：第一章模锻成形原理第一节模锻变形力学金属学第二节金属的塑性第三节模锻基本形成方式第四节模锻变形流动的控制第二章模锻变形前工序第一节模锻原毛坯的制备第二节加热的目的、方法和质量第三节锻造加热规范第四节少无氧化加热第五节火焰加热炉与加热温度测量第三章模锻基本设备第一节锤类模锻设备第二节热模锻压力机第三节平锻机第四节螺旋压力机第五节模锻液压机第四章锤上模锻第一节锤上模锻概述第二节模锻件图设计第三节模锻模膛设计第四节制坯模膛设计第五节原毛坯计算与设备吨位第六节锤锻模结构设计第七节设计实例第五章其它设备上模锻第一节热模压力机上模锻第二节螺旋压力机上模锻第三节平锻机上模锻第六章模锻变形后工序第一节锻件冷却第二节切边和冲孔第三节模锻热处理第四节校正第五节精压第六节表面清理第七节模锻件质量检验第七章特殊金属模锻第一节不透钢的模锻第二节铝台金模锻第三节铜合金模锻第四节钛合金的模锻第五节高温合金的模锻第六节镁合金的模锻第八章特殊模锻第一节精密模锻第二节挤压第三节高速模锻第四节锟压锻第五节模轧第六节环形件辗压第七节径向锻造第八节粉末锻造第九节摆动辗压第十节液态模锻第十一节高温模锻第十二节超塑性模锻第九章模锻生产优化技术第一节模锻机械化与自动化第二节模锻成形过程模拟仿真第三节锻模cAD／CAM技术模锻工艺与模具设计实用手册模锻工艺与模具设计实用手册模锻工艺与模具设计实用手册模锻工艺与模具设计实用手册模锻工艺与模具设计实用手册模锻工艺与模具设计实用手册第一章模锻成形原理第一节模锻变形力学金属学第二节金属的塑性第三节模锻基本形成方式第四节模锻变形流动的控制第二章模锻变形前工序第一节模锻原毛坯的制备第二节加热的目的、方法和质量第三节锻造加热规范第四节少无氧化加热第五节火焰加热炉与加热温度测量第三章模锻基本设备第一节锤类模锻设备第二节热模锻压力机第三节平锻机第四节螺旋压力机第五节模锻液压机第四章锤上模锻第一节锤上模锻概述第二节模锻件图设计第三节模锻模膛设计第四节制坯模膛设计第五节原毛坯计算与设备吨位第六节锤锻模结构设计第七节设计实例第五章其它设备上模锻第一节热模压力机上模锻第二节螺旋压力机上模锻第三节平锻机上模锻第六章模锻变形后工序第一节锻件冷却第二节切边和冲孔第三节模锻热处理第四节校正第五节精压第六节表面清理第七节模锻件质量检验第七章特殊金属模锻第一节不透钢的模锻第二节铝台金模锻第三节铜合金模锻第四节钛合金的模锻第五节高温合金的模锻第六节镁合金的模锻第八章特殊模锻第一节精密模锻第二节挤压第三节高速模锻第四节锟压锻第五节模轧第六节环形件辗压第七节径向锻造第八节粉末锻造第九节摆动辗压第十节液态模锻第十一节高温模锻第十二节超塑性模锻第九章模锻生产优化技术第一节模锻机械化与自动化第二节模锻成形过程模拟仿真第三节锻模cAD／CAM技术作者：编委会出版社：机械工业出版社出版日期：2009年10月出版开本：16开精装册数：全一卷光盘数：0定价：260元优惠价：180元本店订购简单方便，可以选择货到付款、汇款发货、当地自取等方式全国货到付款，满200元免运费,更多请登陆文成图书。
模锻工艺流程
模锻工艺流程模锻工艺流程是指将金属材料加热至一定温度后，通过模具施加压力，使金属材料变形成需要的形状的工艺过程。
模锻工艺流程主要包括选材、加热、预锻、粗锻、精锻、冷却、整形、修磨等环节。
首先，在进行模锻工艺流程前需要选择合适的金属材料。
常用的金属材料有碳钢、合金钢、铝合金、钛合金等。
选材时需要考虑零件的使用环境和性能要求。
加热是模锻工艺流程的第一步，需要将金属材料加热至适当的温度。
加热温度一般根据材料的特性和形状确定。
加热可以采用电阻加热和感应加热两种方式。
加热后的金属材料变得柔软，容易形变。
加热后，进行预锻。
预锻是将金属材料放入模具中，施加一定的压力进行初步的变形，以减小下一步精锻的负荷。
预锻可以通过冲击挤压机、液压机等设备进行。
粗锻是模锻工艺流程的重要环节。
在模具中施加巨大的压力，使金属材料进一步变形。
粗锻过程中需要控制变形速度和变形量，以获得合适的形状和尺寸。
精锻是模锻工艺流程的关键环节。
在高温下，施加适当的压力，使金属材料再次变形，以获得更精确的形状和尺寸。
精锻需要进行多次调整和修正，以确保零件的质量。
经过锻造后，需要对零件进行冷却处理。
冷却的目的是改变金属材料的组织结构，增加材料的硬度和强度。
冷却可以采用自然冷却和水淬两种方式。
冷却后的零件需要进行整形和修磨。
整形是指对零件进行切割、打磨等工艺，使其外观更加精美。
修磨是利用研磨机、切割机等设备对零件进行修整，以提高精度。
最后，对模锻零件进行表面处理和检测。
表面处理可以采用镀锌、热喷涂等方式，以延长零件的使用寿命。
检测可以采用目视检测、测量仪器检测等方式，以确保零件的质量和尺寸。
总之，模锻工艺流程是将金属材料加热后通过模具施加压力，使其变形成需要的形状的工艺过程。
通过合理的工艺流程，可以制造出高质量和高精度的模锻零件。
锻造工艺过程
锻造工艺过程全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：锻造工艺是一种将金属加热至柔软状态后，通过压力加工、挤压或冲击等方式来改变金属的形态和力学性能的加工方法。
锻造工艺是金属加工工艺中最古老、最基本的方法之一，其在现代工业生产中仍然占有重要地位。
从最初简单的手工锻造到现代高度自动化的数控锻造，锻造工艺经历了多年的发展和进步，已经成为制造业中不可或缺的重要环节。
锻造工艺的基本过程包括原料预处理、加热、成型、冷却和后续处理等环节。
下面我们来详细介绍一下锻造工艺的整个过程。
原材料的选择和预处理是锻造工艺的第一步。
在进行锻造加工之前，必须对原料进行严格的筛选和检查，确保原料的质量和性能符合要求。
通常情况下，我们会选择具有良好可锻性和变形性的金属材料作为锻造原料，如碳素钢、合金钢、铝合金等。
在选择好原料后，需要对原料进行预处理，包括锻造前的切割、清洗和加热等工序。
接下来是加热阶段。
在锻造加工中，金属原料需要被加热至其变软和容易塑性变形的状态。
通常情况下，金属原料会被加热到适当的温度范围，以确保在锻造过程中材料保持足够的可塑性。
加热的方式主要有火焰加热、电阻加热和感应加热等方法。
然后是成型阶段。
在金属材料被加热至适当温度后，会被送入锻造机器中进行成型加工。
根据不同的锻造工艺和要求，成型过程有很多种方式，如自由锻造、模压锻造、冷锻、热锻等。
通过锻造机器的压力和模具的设计，金属原料会在加热后通过变形和压力塑造成所需形状和尺寸。
冷却是锻造工艺的下一个重要环节。
在成型完成后，金属件会被送入冷却设备中进行快速冷却，以稳定金属结构和提高金属性能。
冷却的方式一般采用水冷却或气冷却等方法，可以有效控制金属的晶粒大小和结构组织，从而提高材料的强度、硬度和韧性。
最后是后续处理。
在金属件经过锻造加工后，通常需要经过一些后续处理工序来进一步提高其性能和质量。
后续处理工序包括清洗、表面处理、热处理、精加工和检验等环节。
通过这些工序，可以使金属件表面更光滑、更均匀，同时通过热处理和精加工等方式提高其机械性能和耐磨性。
锻造工艺与模具设计第6章 锤 上 模 锻
图6-13
局部模膛采用负斜度
图6-14
变换锻造方位获取自然斜度
图6-15 几种常见几何体附加斜度后发生的改变(未做圆角) a)卧锻圆柱端面 b)台阶(无斜度) c)台阶/(附加斜度) d)组合形状(无斜度) e)组合形状(附加斜度)
图6-16
圆角半径对金属流动的影响(示意图) a)圆角偏小 b)圆角合适(较大) 1—折叠 2—纤维被分断 3—欠充满
6.3.1 分模面
1.分模面构造
2.分模面选用
1.分模面构造
(1)平面分模 就是以一个水平面将上、下模分开。
(2)对称曲面分模 形锻件等。 (3)非对称曲面分模 分模面由水平面和非对称分布的曲面(空 间曲面)组合而成，适用于铅垂面内存在非对称弯曲的锻件，也 适用于构造复杂的锻件(图6-3b)。 分模面由水平面和对称分布的曲面组合而成， 适用于铅垂面内存在对称弯曲的锻件(图6-3a)，也可用于立锻叉
图6-9 锻件的错差 a)纵向错差 b)横向错差 c)旋转错差
图6-10 几种锻件表面缺陷 a)残留飞边 b)飞边过切量 c)毛刺 c—残留飞边 x—凹陷 q—飞边过切量 w—拉缩 g—毛刺高度 s—毛刺宽度
2.影响余量与锻件公差的因素
(1)公称尺寸和锻件质量 锻件公称尺寸为零件尺寸与初选余量之和，若有 修订，则为零件尺寸与余量之和。 (2)锻件形状复杂程度 锻件形状复杂程度用复杂系数S表示，被定义为锻
件占据的体积Vd与外廓包容体积Vb之比，即S=Vd/Vb。
(3)材质系数 按锻造难易程度及造成锤锻模磨损速度，材质系数划分为两 类(表6-3)。 (4)零件切削精度与切削工艺过程 零件表面粗糙度Ra值小于1.6μm(先切削 后磨削)，零件切削过程中安排有中间热处理等情况下，应加大余量。 (5)分模面构造 平面及对称曲面分模较容易控制错差和残留飞边，而非对 称曲面分模的错差和残留飞边应宽一档。 (6)其他因素 加热条件、锻锤导向精度、模具材质等也会对余量与锻件公 差产生一定的影响。
锻造工艺过程及模具设计 第6章模锻工艺
3、模具预热温度愈低，变形金属性能愈不 均匀，变形不均匀愈严重。
4、“死区”形成的原因 主要是凹模模膛底部 摩擦的影响，愈靠近 凹模模膛侧壁处摩擦 阻力愈大，而孔口部 分阻力较小。“死区” 一般呈三角形（见右 图）
图6.22 正挤压时的“死区”
• ——“死区”金属在挤压过程中可能发生 的变形情况：
阶段的变形力比第1阶段增大2~3倍，但
△H2很小。 第3阶段上模的压下量为△H3。此时，
坯料基本上已成为不变形的刚体，只有
在极大的模锻力作用下才能使端部的金
属产生变形，形成纵向飞刺。飞刺越薄、
越高，模锻力F越大，模膛侧壁所受的压
力也越大。
图6.17表示了充满阶段作用于上 模和下模模膛侧壁正应力和的分布 情况。
图 6.10模具圆角半径对金属流动 的影响
2.飞边槽的影响
常见飞边槽型式如图6.11。它包括飞边槽桥部和 仓部。桥部的主要作用是阻止金属外流，迫使金属 充满模膛。较薄的飞边槽桥部，也有利于飞边在后 续工序中切除。飞边槽仓部的作用主要是容纳多余 金属，以免金属流到分模面上，影响上下模具打靠。
图 6.11飞边槽型式
确定位； 3.设备的打击能量或打击力可以控制； 4.设备上有顶出装置。
6.3.1闭式模锻的变形过程分析
闭式模锻过程可分三个阶段（见图6.16） 第1阶段上模的压下量为△H1，由上模与坯 料接触，坯料开始变形到坯料与模膛侧壁接 触为止，此阶段变形力增加相对较慢。
图6.16 闭式模锻变形过程简图
第2阶段上模的压下量为△H2，由第 1阶段结束到金属基本充满模膛为止，此
因此，对一个待加工的锻件，通过设计不 同的制坯工步如拔长、滚挤、弯曲、预锻等 （参见图6.2），可控制金属的变形方向，完 成对坯料的塑性加工。
第六章 其他压力机模锻
热模锻压机克服了模锻锤的几个主要缺点，工人劳动条件好，便于实 现机械化和自动化，生产效率、模具寿命和锻件尺寸精度等均较高。但也存 在上述的一些弱点。而且由于结构复杂，价格比模锻锤高好几倍，因此在应 用上也受到一定限制。 随着精密模锻的发展和自动化程度的提高，热模锻模锻压力机在锻造发 达地区的应用越来越广泛。
一、热模锻压力机的主要工 作特点和模锻的工艺特点
1. 热模锻压力机主要特点 （1）依靠曲柄的转动，使滑块作上下 往复运动，靠骤加载荷使金属变形； （2）机架为封闭力系，受力系统是封 闭的，变形力由框架承受，不往外 面传；
1—电动机 2—小带轮 3—大带轮（飞轮） 4—传动轴 5—小齿轮 6—大齿轮 7—离合器
8—偏心轴 9—连杆 10—滑块 11—楔形工作台 12— 下顶杆 13—楔铁 14—顶出机构
15—制动器 16—凸轮
（3）滑块的行程是固定的，滑块必须经过下死点才能回程，上、下 模打击的轻重快慢操作者无法调节； （4）承受偏载能力强，导向性能良好（除滑块在导向精确的导轨中 稳定运行外，锻模上采用精确的导向装置），有上、下顶出机构； （5）滑块的最大速度为0.1～0.5m/s。 2. 模锻工艺特点： （1）在模膛内金属的变形是在滑块的单次行程内完成的； （2）由于行程一定和有良好的导向装置，锻件的公差余量可以减少 （为锤的50～70﹪)； （3）由于有顶出装置，模锻斜度可以减少，而且某些长轴类锻件， 例如气阀，可以立起来模锻； （4）由于是骤加压力，模具可以采用镶块式结构； （5）由于是骤加压力，不能象模锻锤那样利用金属的流动惯性，故 充填模膛较为困难些，因此常常要用预锻模膛； （6）由于是骤加压力，从模膛清除氧化皮比较困难，影响锻件的表 面质量； （7）由于行程一定，故一般仅在其上进行压扁、弯曲、成形等工步。 而不便于进行拔长和滚压。因此，它只能完成断面变化不大 （≤10％～15％）的制坯工作。当遇到断面变化较大的锻件时， 制坯工作应放在其它设备（锤、辊锻机）上进行，或者两者协同 进行，对生产批量很大的情况，可以采用成形毛坯（包括型钢和 周期性毛坯）。
模具设计与制造—— 热锻工艺概述
内容简介：
在了解锻造工艺特点的基础上，本章介绍锻造原材料的 下料方法、锻前加热的目的与方法以及温度范围的确定，认 识一些基本的热锻设备。
学习目的与要求：
1．了解锻造用原材料及下料方法； 2．了解锻前加热的目的与方法。
第六章 锻造工艺概述
第一节 锻造工艺特点
一、锻造生产的重要性
锻造是塑性加工的重要分支，它是利用材料的塑性，对材 料施加外力使之发生塑性变形，从而得到所需形状、尺寸、 组织和性能的锻件。
第六章 锻造工艺概述
第二节 锻造用材料及下料方法－锯切法
锯床下料极为普遍，虽效率低，锯口损耗大，但下料长 度准确，锯割断面平整，是一种主要的下料方法。有圆盘锯、 带锯、弓形锯等。
圆盘锯是由电动机带动带齿的锯盘旋转并移动，将棒料 切断。
弓形锯是由电动机带动带齿的锯条作往复移动，将棒料 切断。
第六章 锻造工艺概述
加热时间：毛坯从开始加热至始锻温度时所需的时间。不包括毛 坯在始锻温度下的保温时间。
第六章 锻造工艺概述
第六节 少无氧化加热
通常称金属烧损量在0.5%以下的锻造加热为少氧化加热。 称金属烧损量在0.1%以下的锻造加热为无氧化加热。 少无氧化加热除了可减少金属氧化、脱碳外，还可显著提高
锻件表面质量和尺寸精度，减少模具磨损等；是实现精密锻造必 不可少的配套技术。
快速加热 利用介质保护加热
少无氧化火焰加热
第六章 锻造工艺概述
第六节 少无氧化加热－炉气
第六章 锻造工艺概述
第六节 少无氧化加热－快速加热
包括：火焰炉中的辐射快速加热和对流快速加热，感应电加热和 接触电加热等。
理论依据：采用技术上可能的加热速度加热金属时，坯料内部产 生的温度应力、留存的残余应力和组织应力叠加的结果，不足以 引起坯料产生裂纹。
锻造工艺学与模具设计
2.优势： • 生产率高 • 锻件的形状、尺寸稳定性好 • 最佳的综合力学性能
锻造工艺学与模具设计
主要内容
一、锻造加工金属零件的优势 二、锻造方法分类、锻造工艺的 作用及锻件应用范围（重点） 三、锻造业的历史沿革及发展 四、锻压技术面临的任务与挑战
锻造工艺学与模具设计
锻造方法分类
• 自由锻 • 定义：一般是指借助简单工具，如锤、砧 、型砧、摔子、冲子、垫铁等对铸锭或棒 材进行镦粗、拔长、弯曲、冲孔、扩孔等 方式生产零件毛坯。 • 设备
锻造工艺学与模具设计
2）感应加热 a. 工作原理 b. 分类 c. 特点
锻造工艺学与模具设计
2.2 金属加热时产生的变化
• 金属在加热过程中由于原子在晶格中相对位置的 强烈变化，以及原子的振动速度和电子运动的自 由行程的改变，还有周期介质的影响等因素，金 属将产生以下的变化： • 组织结构方面 • 力学性能方面 • 物理性能方面 • 化学变化方面
锻造工艺学与模具设计
绪论
主要内容
一、锻造加工金属零件的优势 二、锻造方法分类、锻造工艺的 作用及锻件应用范围 三、锻造业的历史沿革及发展 四、锻压技术面临的任务与挑战
锻造工艺学与模具设计
绪论
一、锻造加工金属零件的优势
1.定义 锻造是一种借助工具或模具在冲击或压力 作用下加工金属机械零件或零件毛坯的方法。
锻造工艺学与模具设计
二、冷折法 三、锯切法 四、砂轮片切割法 五、气割法 六、其它下料方法 1.电机械锯割法 2.电火花切割
锻造工艺学与模具设计
第二章 锻前加热
主要内容： 2.1 锻前加热的目的及方法 2.2 金属加热时产生的变化 2.3 金属锻造温度范围的确定 2.4 金属的加热规范 2.5 金属的少无氧化加热
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图6.4
开式模锻成形过程的金属流动
第6章 模锻成形工步分析
1、锻粗阶段： 锻粗阶段 锻粗阶段是开式模锻的第一阶段。 锻粗阶段是开式模锻的第一阶段。 是开式模锻的第一阶段 压下量△ 模锻力为P 见图6.5 6.5）。 压下量△H1，模锻力为P1（见图6.5）。 此时整个坯料都产生变形， 此时整个坯料都产生变形，在坯料内部 近似存在分流面。 近似存在分流面。分流面外的坯料金属 流向法兰部分， 流向法兰部分，分流面内的金属流向凸 台部分。 台部分
图6.14 飞边位置的设计
第6章 模锻成形工步分析
3.设备工作速度的影响 3.设备工作速度的影响 一般说来，设备工作速度高时， 一般说来，设备工作速度高时，金属变形 速度快，金属变形的惯性和变形热效应突出。 速度快，金属变形的惯性和变形热效应突出。 由于温度较高，氧化皮软化， 由于温度较高，氧化皮软化，摩擦系数有所 降低， 降低，这时的氧化皮在某种程度上具有润滑 剂的功能。 剂的功能。 模锻时正确利用这些因素， 模锻时正确利用这些因素，有助于使金属 充填模膛，得到外形复杂、尺寸精确的锻件。 充填模膛，得到外形复杂、尺寸精确的锻件
第6章 模锻成形工步分析
第6章 模锻成形工步分析
第6章 模锻成形工步分析
第6章 模锻成形工步分析
模锻：利用模具使坯料变形而获得锻件 模锻： 的锻造方法称为模锻。 的锻造方法称为模锻。 模锻成形工步的成形方法：开式模锻、 模锻成形工步的成形方法：开式模锻、 闭式模锻、挤压、顶镦。 闭式模锻、挤压、顶镦。
图6-8摩擦力对金属充填模膛的影响 摩擦力对金属充填模膛的影响
第6章 模锻成形工步分析
图6.9模壁斜度对金属充填模 模壁斜度对金属充填模 膛的影响
图 6.10模具圆角半径对金属流动 模具圆角半径对金属流动 的影响
第6章 模锻成形工步分析
2.飞边槽的影响 2.飞边槽的影响
常见飞边槽型式如图6.11。 常见飞边槽型式如图6.11。它包括飞边槽桥部和 6.11 仓部。桥部的主要作用是阻止金属外流， 仓部。桥部的主要作用是阻止金属外流，迫使金属 充满模膛。较薄的飞边槽桥部， 充满模膛。较薄的飞边槽桥部，也有利于飞边在后 续工序中切除。 续工序中切除。飞边槽仓部的作用主要是容纳多余 金属，以免金属流到分模面上，影响上下模具打靠。 金属，以免金属流到分模面上，影响上下模具打靠。
图 6.11飞边槽型式 飞边槽型式
6.12带阻力沟的飞边槽 带阻力沟的飞边
第6章 模锻成形工步分析
设计飞边槽， 设计飞边槽，主要是合理确定飞边槽桥 部宽度和高度。 部宽度和高度。 ——为了保证金属充满模膛，希望飞边桥 为了保证金属充满模膛， 为了保证金属充满模膛 部阻力大一些。但阻力过大， 部阻力大一些。但阻力过大，会使模锻 成形的变形功和变形力变大， 成形的变形功和变形力变大，对模锻锤 会造成因打击能量不足而上下模不能打 靠，对热模锻压力机则可能发生超载 闷车” 因此， “闷车”。因此，飞边槽要根据模膛充 填的难易程度设计。模膛易充满时， 填的难易程度设计。模膛易充满时，b/h 值取小些，反之，取大些。 值取小些，反之靠阶段： 打靠阶段：
是开式模锻的第三阶段。 打靠阶段是开式模锻的第三阶段。压下 模锻力为P 见图6.5）。此时金属 6.5）。 量△H3，模锻力为P3（见图6.5）。此时金属 已完全充满模膛，但上、下模面尚未打靠（锤 已完全充满模膛，但上、下模面尚未打靠（ 上模锻结束时要打靠），多余金属挤入飞边槽， ），多余金属挤入飞边槽 上模锻结束时要打靠），多余金属挤入飞边槽， 锻造变形力急剧上升， 锻造变形力急剧上升，变形区缩小为模锻件中 心部分区域。 心部分区域。
第6章 模锻成形工步分析
开式模锻成形过程锻造力——行程曲线 图6.5 开式模锻成形过程锻造力 行程曲线
第6章 模锻成形工步分析
— 研究锻件的成形问题，主要研究第二阶段。 研究锻件的成形问题，主要研究第二阶段。 —计算变形力可按第三阶段的变形区域考虑， 计算变形力可按第三阶段的变形区域考虑， 计算变形力可按第三阶段的变形区域考虑 希望第三阶段尽可能小。 6.7是某回转体锻件 希望第三阶段尽可能小。图6.7是某回转体锻件 模锻第二阶段子午面的网格变化情况。 模锻第二阶段子午面的网格变化情况。
第6章 模锻成形工步分析
二、控制金属的变形方向 ：
根据金属塑性成形理论， 根据金属塑性成形理论，塑性变形时金属 主要朝最大主应力的方向流动。 主要朝最大主应力的方向流动。在三向压应力 的情况下，金属主要朝最小阻力方向流动。 的情况下，金属主要朝最小阻力方向流动。 因此，对一个待加工的锻件， 因此，对一个待加工的锻件，通过设计不 同的制坯工步如拔长、滚挤、弯曲、预锻等 同的制坯工步如拔长、滚挤、弯曲、 参见图6.2），可控制金属的变形方向 6.2），可控制金属的变形方向， （参见图6.2），可控制金属的变形方向，完 成对坯料的塑性加工。 成对坯料的塑性加工。
第6章 模锻成形工步分析
四、提高金属的塑性
金属的塑性与应力状态有很大关系， 金属的塑性与应力状态有很大关系，压应力个数 越多，静水压力数值越大，材料的塑性越好。 越多，静水压力数值越大，材料的塑性越好。封闭的 模膛使金属在终锻最后阶段处于三向压应力状态， 模膛使金属在终锻最后阶段处于三向压应力状态，材 料的塑性好。 料的塑性好。
图6.6 锻件锻造时的金属流动平面和变形方向 (a) 变形平面 (b)锻件形状 (c) 变形方向 锻件形状
第6章 模锻成形工步分析
6.2.3开式模锻时影响金属成形的主要因素 6.2.3开式模锻时影响金属成形的主要因素
1.模膛尺寸和形状的影响 1.模膛尺寸和形状的影响 金属变形时在模膛内遇到的阻力与下列因素有关： 金属变形时在模膛内遇到的阻力与下列因素有关： （1）变形金属与模壁间的摩擦系数 ； 模壁斜度； （2）模壁斜度； 圆角半径R （3）圆角半径R ； （4）模膛的宽度和深度 ； （5）模具温度 。
第6章 模锻成形工步分析
2、充满模膛阶段： 充满模膛阶段： 充满模膛阶段是开式模锻的第二阶 压下量△ 模锻力为P 段。压下量△H2，模锻力为P2（见图 6.5）。这时下模膛已经充满， ）。这时下模膛已经充满 6.5）。这时下模膛已经充满，凸台部 分尚未充满，金属开始流入飞边槽。 分尚未充满，金属开始流入飞边槽。随 着桥部金属变薄， 着桥部金属变薄，金属流入飞边的阻力 增大，迫使金属流向凸台和角部， 增大，迫使金属流向凸台和角部，直到 完全充满模膛， 完全充满模膛，变形区仍然遍布整个坯 料。
（坯料）
图6.15 闭式模锻示意图
第6章 模锻成形工步分析
采用闭式模锻工艺过程的必要条件 是： 1.坯料体积准确 坯料体积准确； 1.坯料体积准确； 2.坯料形状合理并且能够在模膛内准 2.坯料形状合理并且能够在模膛内准 确定位； 确定位； 3.设备的打击能量或打击力可以控制 设备的打击能量或打击力可以控制； 3.设备的打击能量或打击力可以控制； 4.设备上有顶出装置 设备上有顶出装置。 4.设备上有顶出装置。
第6章 模锻成形工步分析 6.2 开式模锻
6.2.1概述： 6.2.1概述： 概述 锤上开式模锻时， 锤上开式模锻时，上模和下模间的 间隙不断变小，变形结束时， 间隙不断变小，变形结束时，上下模完 全打靠。 全打靠。从坯料开始接触模具到上下模 打靠，锻造坯料最大外廓始终敞开， 打靠，锻造坯料最大外廓始终敞开，即 飞边的仓部未完全充满。 飞边的仓部未完全充满。
图6.1 单模膛模锻示意图
第6章 模锻成形工步分析
6.1 模具对金属变形的影响
模具形状对金属变形影响很大， 模具形状对金属变形影响很大，为了使模 锻成形顺利进行，模锻设计时， 锻成形顺利进行，模锻设计时，必须注意如 下方面： 下方面：
控制锻件的形状和尺寸： 一、控制锻件的形状和尺寸：
为了保证锻件的形状和尺寸精度， 为了保证锻件的形状和尺寸精度，设计热锻 模具时应考虑锻件和模具的热收缩， 模具时应考虑锻件和模具的热收缩，设计精密模 锻件还需考虑模具的弹性变形。 锻件还需考虑模具的弹性变形。
6.3 闭式模锻
——闭式模锻即无飞边模锻 。主要优点是：锻件的几 闭式模锻即无飞边模锻 主要优点是： 何形状、尺寸精度和表面品质最大限度地接近产品， 何形状、尺寸精度和表面品质最大限度地接近产品， 省去了飞边。 省去了飞边。 与开式模锻相比， 与开式模锻相比，可以大大提高金属材料的利用 率。
Δ Δ Δ
第6章 模锻成形工步分析
锻造过程中形成横向飞 边，飞边既能帮助锻件充满 模膛， 模膛，也可放松对坯料体积 的要求。飞边是工艺废料， 的要求。飞边是工艺废料， 一般在后续工序中切除。 一般在后续工序中切除。开 式模锻示意图如右。 式模锻示意图如右
图6-3 开式模锻示意图
第6章 模锻成形工步分析
6.2.2开式模锻成形过程的分析 6.2.2开式模锻成形过程的分析
第6章 模锻成形工步分析
图6.2 多模膛模锻示意图
第6章 模锻成形工步分析
三、改变变形区的应力场
变形体内的应力场是在外力作用下产生的， 变形体内的应力场是在外力作用下产生的， 一般外力通过模具施加在坯料上， 一般外力通过模具施加在坯料上，坯料变形的 反作用力也由模具承受。合理的模具设计还应 反作用力也由模具承受。 使锻件变形时的流动阻力尽量小， 使锻件变形时的流动阻力尽量小，使模具所承 受的载荷分布均匀，降低峰值应力。 受的载荷分布均匀，降低峰值应力。
第6章 模锻成形工步分析
锤上锻造时，变形金属具有很高的变形速度， 锤上锻造时，变形金属具有很高的变形速度， 在模具停止运动瞬时， 在模具停止运动瞬时，变形金属仍可依靠变形惯 性继续充填模膛。 性继续充填模膛。 设备工作速度对金属充填模膛的影响见下表： 设备工作速度对金属充填模膛的影响见下表：
第6章 模锻成形工步分析