机械制造基础：07锻造

第三篇 金属塑性加工
第二章 锻造
定义： 在加压设备及工(模)具作用下，使坯料、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。 锻造保证金属零件具有较好的力学性能。 可分为自由锻和模锻。
第一节 锻造方法
一、自由锻 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
二、 模锻
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 3-16 所示。
图3-16 弯曲连杆锻造过程
二、 模锻
锤上模锻具有设备投资少，锻件质量较好，适应性强，可以实现多 种变形工步，锻制不同形状的锻件等优点。
状和尺寸的工序。主要包括镦粗、拔长、冲孔、切割、扭转、错 移等，最常用的是镦粗、拔长、冲孔。 (2)辅助工序：
指进行基本工序之前的预变形工序：压钳口、倒棱、压肩等。
一、自由锻
(3)精整工序 ： 指在完成基本工序之后，用以提高锻件尺寸及位置精度的工序。
3、锻件分类及基本工序方案 自由锻锻件大致可分为六类。其形状特征及主要变形工序如表
但振动大，噪声大，完成一个工步往往需要经过多次锤击，故难以实 现机械化和自动化，生产效率在模锻中相对较低。
二、 模锻
2.胎模锻 胎模锻是在自由锻设备上使用简单的非固定模具（胎模）生产模锻
件的一种工艺方法。 特点:
与自由锻相比，生产率和锻件精度较高，粗糙度低，节材。 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，模具寿命低。 胎模锻适用于小型锻件的中小批量生产。
1) 拔长模膛：减少坯料某部分横截面积，增加长度，如图3-11所示。
图3-11 拔长模锻
二、 模锻
2) 滚压模膛：在坯料长度基本不变的前提下, 减小坯料某部分的截面积, 增大另一部分的横截面积。滚压操作时需不断翻转坯料，但不作送进运动。
图3-12 滚压模膛
二、 模锻
3) 弯曲模膛：使坯料弯曲的模膛，如图3-13所示。 4) 切断模膛：在上模与下模有一对刃口，用来切断金属(图3-14）。
内部质量锻件的方法。由于坯料变形方向可自由流动，故称为自由锻。 自由锻的应用范围：锻件质量1kg到300t。 大型或特大型锻件的唯一成形方法。
1、自由锻设备 自由锻设备可分为锤锻和液压机两大类。
空气锤：它由电动机直接驱动，打击速度快，锤击能量小，适用于小型锻件； 其结构与原理如下图所示。
蒸汽—空气锤：利用蒸汽或压缩空气作为动力，适用于中小型锻件。构造及工作 原理如图所示。
于单件或小批量生产。
二、 模锻
二、模锻 模锻是利用锻模使坯料变形而获得锻件的锻造方法。
特点： （1) 有模膛引导金属的流动，锻件的形状可以比较复杂； （2）锻件内部的锻造流线比较完整，从而提高了零件的力学性能
和使用寿命。 （3）锻件表面光洁，尺寸精度高，生产效率高，节材； （4) 操作简单，易于实现机械化。
二、 模锻
（5)模锻是整体成形，摩擦阻力大，故模锻所需设备吨位大， 设备费用高；
（6）锻模加工工艺复杂，制造周期长，费用高。故只适用于中小 型锻件的成批或大批生产。
模锻广泛应用于国防工业和机械制造业，按质量计算，模锻件在飞 机上占85%，坦克占70%，汽车占80%，机车占60%。
二、 模锻
Байду номын сангаас
二、 模锻
按使用设备的不同，模锻可分为锤上模锻、曲柄压力机上模锻、摩 擦螺旋压力机上模锻、胎模锻等。 1. 锤上模锻
锤上模锻即在模锻锤上的模锻。 图3-9所示为常用的蒸汽-空气模锻锤。 蒸汽-空气模锻锤运动副之间的间隙小，运动精度高，可保证锻模的 合模准确性。模锻锤的吨位(落下部分的质量)为1～10t，可锻制150kg以 下的锻件。
图3-13 弯曲模膛
图3-14 切断模膛
二、 模锻
（2）模锻模膛： 1）预锻模膛：为改善金属流动条件，避免产生充填不满和折叠，使锻 件获得接近终锻形状的模膛。 2）终锻模膛：最后成形用模膛，有飞边槽。带冲孔连皮和飞边的锻件 如图3-15所示。
图3-14 带有连皮及飞边的模锻件 1-飞边；2-分模面；3-连皮；4-锻件
二、 模锻
图3-9 汽蒸- 空气模锻锤
二、 模锻
图3-10 锤上模锻用锻模
锻模如图3-10所示。上模2 和下模4分别用楔铁10、7固定在 锤头1和模垫5上，模垫用楔铁6 固定在砧座上。上模随锤头作上 下往复运动。9为模膛，8为分模 面, 3为飞边槽。
二、 模锻
模膛根据其功能不同可分为制坯模膛和模锻模膛两大类。 （1）制坯模膛：用于将形状复杂的模锻件初步锻成近似锻件的模膛。
3-1所示。
表3-1 件锻分类及所需锻造工序
续表3-1
一、自由锻
4、自由锻的特点 1）使用工具简单，不需要造价昂贵的模具； 2）可锻造各种重量的锻件，对于大型锻件，它是唯一方法； 3）锻件的形状和尺寸靠锻工的技能来保证，故尺寸精度低，加工
余量大，金属材料消耗多； 4）适合简单锻件加工，生产率低，劳动强度大。故自由锻只适用
1—工作缸 2—工作柱塞 3—上横梁 4—活动横梁 5—立柱 6—下横梁 7—回程缸 8—回程柱塞 9—回程横梁 10—拉杆 11—上砧 12—下砧
一、自由锻
2、自由锻工序 自由锻设备可分为基本工序、辅助工序和精准工序三大类。
（1)基本工序： 使金属毛坯实现主要的变形要求，达到或基本达到锻件所需形
1—工作气缸 2—落下部分 3—机架 4—砧座 5—操作手柄 6—滑阀 7—进气管 8—滑阀气缸 9—活塞 10—锤杆 11——排气管
一、自由锻
水压机： 以压力代替锤锻时的冲击力，适用于锻造大型锻件；其原理和结构
如图所示。 水压机可产生很大的作用力，能锻造质量达300t的锻件，是重型机
械厂锻造生产的主要设备。
二、 模锻
胎模种类很多，主要有扣模、筒模及合模三种。 1）扣模
扣模用来对坯料进行全部或局部扣形，以生产长杆非回转体锻件。 扣模也可以为合模锻造制坯，如图3-17所示。
图3-17 扣模
二、 模锻
2）筒模：主要用于锻造齿轮、法兰盘等盘类锻件。组合筒模( 图3-18c) 有由两个半模( 增加—个分模面) 的结构, 可锻出形状更复杂的胎模锻 件。如图3-18所示。