长轴类模锻件制坯工步确定
模锻工艺过程
锻压工艺及模具设计 机械学院
模锻工艺过程
(4)当圆饼类锻件H≤D时，应采取 径向分模；不宜采用轴向分模
(5)锻件形状较复杂部分应该尽量 安排在上模，因为在冲击力的 作用下，上模的充填性较好。
《冲压工艺与模具设计》
锻压工艺及模具设计
模锻工艺过程
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《冲压工艺与模具设计》
锻压工艺及模具设计
模锻工艺过程 摩擦压力机
《冲压工艺与模具设计》
锻压工艺及模具设计 机械学院
模锻工艺过程 锤上模锻工艺
1、模锻的变形工步和模锻模膛
弯曲连杆的多 模膛锻模
制坯工步，制坯模膛 （锻件初步成形） 模锻工步，模锻模膛 （锻件最终成形）
《冲压工艺与模具设计》
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模锻工艺过程
变形工步的确定
短轴类锻件：
可采用锻-焊组合工艺，简化模锻工艺。
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模锻工艺过程
模锻件结构工艺性
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模锻件图设计
模锻件图是模锻生产过程、模 锻工艺过程规范制订、锻模设 计、锻模检验及锻模制造的依 据。模锻件图是根据产品图设 计的，分为冷锻件图和热锻件 图两种。
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锻压工艺及模具设计
模锻工艺过程
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3．模锻斜度的选择
为了便于将成形后的锻件从模膛 中取出，在锻件上与分模面相垂直 的平面或曲面上必须加上一定斜度 的余料，这个斜度就是模锻斜度， 锻件外壁的斜度称为外模锻斜度。
《冲压工艺与模具设计》
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模锻工艺过程
确定曲臂制坯工步、坯料尺寸选择及设计终锻模膛钳口.
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长轴类锻件制坯工步选用图
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6.确定最终工艺方案
按模锻方法确定图应选用一 棒多锻，需切断工步,为了节 省原材料将一棒多锻调整为 调头模锻。
确定的最终工艺方案为闭式滚挤-弯曲
2. 绘制毛坯端面图
计算毛坯断面图
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3.计算毛坯截面图、直径图数据
依 据
根据展开长度，计算毛坯截面图及直径图数据，两 端断面1、12处取δ =1.0，其余取δ =0.7，计算数据如 表。
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60
70 80 90 100
30
35 40 45 50
10
10 10 10 20 3 6
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2
5
4 5
8 10
1.5 2.0
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确定曲臂制坯工步、坯料尺 寸选择及设计终锻模膛钳口
主讲教师：田芳 包头职业技术学院
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目
1 1
录
确定制坯工步 坯料尺寸选择 设计终锻模膛钳口
2
3
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模锻方法确定图
-预锻-终锻-调头闭式滚挤-弯曲-预锻-终锻-切断
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二、确定坯料尺寸
由锤上制坯的坯料截面积计算表查得，当有滚挤制坯 工步时： F坯=（1.05～1.2）F平 =（1.05～1.2）×827 =868～992mm2 取F坯=970 mm2
汽车制造工艺学 习题答案 作者 曾东建 贺曙新 徐雳 石美玉 第二章 汽车及其零件制造中常用制造工艺
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节
铸造工艺根底 锻造工艺根底 焊接根本工艺 冲压工艺根底 粉末冶金 塑料成型工艺根底 毛坯的选择
第一节 铸造工艺根底
一、概述
(一) 铸造的特点及分类
汽车用铸件的主要特点是壁薄、形状复杂、尺寸精度高、 质量轻、可靠性好、生产批量大等。铸件一般占汽车自重的 20%左右，仅次于钢材用量，居第二位。就材质而言，铸铁、 铸钢、铸铝、铸铜等应有尽有，仅铸铁就采用了灰铸铁、球 墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁及合金铸铁等。可以说，汽车 工业使各种铁造材质到达物尽其用的地步。就所采用的各种 工艺方法而言，一般习惯将铸造分成砂型铸造和特种铸造两 大类。
(二) 造型材料和造型方法
制造铸型用的材料称为造型材料，主要指型砂和芯砂。它 由砂、粘结剂和附加物等组成。
造型材料应具备可塑性、强度、耐火度、透气性和退让性。 砂型铸造的造型方法很多，可分为手工造型和机器造型两 大类。 手工造型是指全部用手工或手开工具完成的造型过程。手 工造型按照起模特点可分为整模造型、挖砂造型、分模造型、 活块造型、三箱造型等方法。 机器造型是指用机器完成全部或至少完成紧砂操作的造型 过程。
模锻锤
24
此外还有无砧座锤和高速锤等。蒸汽空气模锻锤的构造及工作原理与蒸汽空气 自由锻锤根本相似，其主要区别为：模锻锤的砧座较大，机架直接用带弹簧的螺栓 安装在砧座上，形成封闭结构；模锻锤的锤头与导轨间的间隙很小，并可调整，因 此锤头运动精确，保证上、下模能准确对准，从而获得形状和尺寸准确的模锻件。
液态金属完全靠重力充满整个铸型型腔，且直接形成铸型 的原材料主要为型砂，这种铸造方法称为砂型铸造。在汽车 铸件生产中，砂型铸造所生产的铸件占整个汽车铸件的90%以 上。凡不同于砂型铸造的所有铸造方法，统称为特种铸造。
第五节、制坯工步的选择及制坯工步模膛的设计
第五节、 制坯工步的选择及制坯工步模膛的设计1.1 圆饼类锻件制坯工步选择圆饼类(l ≈b ≈h 或l ≈b ＞h)锻件一般使用镦粗制坯，形状复杂的宜用成形镦粗制坯。
制坯的目的是为了避免终锻时产生折叠，还兼有除去氧化皮从而提高锻件表面质量和提高锻模寿命的作用。
为此确定盘形锻件中间坯料尺寸时，应选择恰当的d 和高度h ，否则会影响锻件成形效果，还可能出现充填不满或产生环状裂纹。
例如锻造套环类锻件，若制坯直径d 与锻件轮辐直径d 2的比值等于1，当锤击猛烈时，金属由中心向四周迅速外流，在冲头附近形成内凹，金属与轮缘模壁及模底接触后，便产生回流，结果在轮缘内侧转角处形成环状折纹（图6-37）。
当R 2减小或d 2/d 3减小，更能促使环状折纹的形成。
所以，对套环类锻件，中间坯料直径应为d=，即d 2＜d ＜d 3。
对于齿轮类锻件，中间坯料尺寸应视轮毂高度尺寸大小分两种情况确定：1. 轮毂较矮的锻件。
这类锻件主要是要防止轮毂和轮缘过渡区产生折叠。
因此，中间坯料直径d 应在轮辐外径D 2和轮缘外径D 1之间，即D 2＜d ＜D 1。
2. 轮毂较高的锻件。
当轮毂较高且又有较宽的轮缘和较深的内孔时，一方面要保证轮毂成形，另一方面又要防止产生折叠，中间坯料直径应在D 2＜d ＜范围内。
对于轮毂高且有内孔的锻件（图6-38），为保证锻件充填饱满，并便于坯料在终锻型槽中放平稳，宜用成形镦粗，中间坯料尺寸应符合下列条件：＞H 1 ≤D 1 ≤d 02.1 长轴类锻件制坯工步选择2.1.1 长轴类锻件的制坯工步长轴类（l ＞b ≥h ）锻件成形一般要采用拔长、滚挤、弯曲、卡压、成型等制坯工步，以及预锻、终锻和切断工步。
1. 直长轴线锻件，通常采用拔长、滚挤、卡压、成型等制坯工步。
2. 弯曲类锻件，制坯工步与直长轴线类锻件相同，但需增加一道弯曲工步。
3. 带枝芽的长轴件，这类锻件所用制坯工步大致与前两类锻件相同，但须增加一道成型制坯工步。
金属工艺学(热)压力加工
4. 胎模锻 是在自由锻设备上使用 胎膜生产模锻件的工艺 方法。 胎膜种类：扣模、筒模 和合模
第二节 锻造工艺规程的制订
一、绘制锻件图 考虑内容： 1 敷料、余量和公差 为了简化零件的形状和结构，便于锻造而增加的一部分金属， 称为敷料。 在零件的加工表面上为切削加工而增加的尺寸，称为余量。 锻件公差是锻件名义 尺寸的允许变动量。
（4）应避免深孔或多孔结构。 （5）模锻件的整体结构应力求简单。
作业： 111页 （2）、（3）、（5）、（9）、（11）
第二节 锻造工艺规程的制订
2 分模面 上下锻模在模锻件上的分界面。 确定原则： （1）应保证模锻件能从模膛中取出来。 （2）应保证制成锻模后，上下两模沿分模面的模膛轮廓一致。 （3）应选在使模膛深度最浅的位置上。 （4）应使零件上所加敷料最少。 （5）最好是一个平面。
第二节 锻造工艺规程的制订
第一节 锻造方法
1. 自由锻工序 分为基本工序、辅助工序和精整工序 （1）基本工序 使金属坯料实现主要的变形要求，达到或 基本达到锻件所需尺寸和形状的工序。 镦粗 使坯料高度减小、横截面积增大的工序 拔长 使坯料横截面积减小、长度增大的工序 冲孔 使坯料具有通孔或盲孔的工序 弯曲 使坯料轴线产生一定曲率的工序 扭转 使坯料的一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定 角度的工序 错移 使坯料的一部分相对于另一部分平移错开的工序 切割 是分割坯料或去除锻件余量的工序 （2）辅助工序 是指进行基本工序之前的预变形工序。 （3）精整工序 完成基本工序后，提高锻件尺寸及位置精 度的工序。
金属工艺学（热）
锻造工艺及模具技术期末考试综合复习
《锻造工艺及模具技术》考试复习绪论一、锻造加工金属零件的优势1. 锻造的定义锻造——借助工具或模具在冲击或压力作用下加工金属零件的方法2. 特点：生产率高，锻件形状尺寸稳定、加工余量少，能消除内部缺陷和提高综合力学性能。
3. 优势：锻件韧性高、金属纤维组织合理、性能与内在质量稳定。
二、锻造方法分类、作用、应用范围分类：自由锻、模锻、特种锻。
作用：提高生产率，降低成本，提高质量。
应用范围：汽车、飞机、重机等有质量与特殊性能要求的零件。
第一章锻造用材料锻造用材料：主要有碳素钢、合金钢、有色金属及其合金按加工状态分：钢锭（大型锻件），轧材、挤压棒材和锻坯（中小型锻件）1.1 锻造用钢锭与型材钢锭主要缺陷：偏析——成分与杂质分布不均匀现象夹杂——不溶于金属机体的非金属化合物（非金属夹杂物）气体——残留在钢锭内部或表皮下形成的气泡缩孔和疏松——钢液冷凝收缩形成的收缩空洞、晶间空隙和气体析出的孔隙溅疤——浇注时钢液冲击模底飞溅并附着在模壁上的溅珠，与钢锭不能凝固成一体形成的疤痕锻造工艺在很大程度上可以消除上述缺陷，提高其综合力学性能。
型材主要缺陷：表面缺陷——划痕、折叠、发状裂纹、结疤、粗晶环等内部缺陷——碳化物偏析、非金属夹杂、白点等上述表面缺陷应在锻前去除，内部缺陷则应避免。
第二章锻前加热2.1 锻前加热的目的及方法目的：提高金属塑性，降低变形抗力，增加可锻性，使金属易于流动成型，使锻件获得良好的锻后组织与力学性能。
方法：1. 燃料（火焰）加热利用固体（煤、焦炭）、液体（重油、柴油）或气体（煤气、天然气）等燃料燃烧产生的热能加热。
燃料在燃烧炉内通过高温炉汽对流（650゜C）、炉围辐射（650～1000゜C）、炉底传导（1000゜C以上）等方式使金属锻坯获得热量而被加热。
2. 电加热将电能转换成热能对锻坯加热。
加热方式：1）电阻加热（1）电阻炉：利用电流通过电热体产生热量加热（P14图2-1）（2）接触电加热：坯料接入电路利用自身电阻产生热量加热（P15图2-2）（3）盐浴炉加热：通过盐液导电产生热量加热（P15图2-3）2）感应加热感应器通入交变电流产生交变磁场，置于感应器中的锻坯内产生交变电势并形成交变涡流，进而通过锻坯的电阻产生的涡流发热和磁滞损失发热加热锻坯。
第7章模锻工艺
7.3 模锻件图设计
6.3.1 分模面
1 分模面位置的选择 （2）一半原则
尽可能将分模位置选在锻件侧 面中部，易于在生产过程中发 现上下模错移，也使锻件的余 块、机械加工余量最小。
分模位置居中便于发现错模
7.3 模锻件图设计
6.3.1 分模面
1 分模面位置的选择 （3）径向原则
当圆饼类锻件H≤D时，应采取径向分模，不宜采用轴向
7.3 模锻件图设计
6.3.2 余块、余量和锻件公差
公差按所代表的技术要素分为： 尺寸公差：长度、宽度、厚度、中心距、角度、模锻斜
度、圆弧半径和圆角半径等公差。 形状位置公差：直线度、平面度、深孔轴的同轴度、错移
量、剪切端变形量和杆部变形量等。 表面技术要素公差：深度、剪拉毛刺的尺寸、顶杆压痕深
度和表面粗糙度等。 各项公差都不应互相叠加。
7.3 模锻件图设计
6.3.2 余块、余量和锻件公差
锻件的精度可用锻成尺寸与锻件公称尺寸的偏差判定。 锻件图上的公称尺寸所允许的偏差范围称为尺寸公差， 简称公差。
7.3 模锻件图设计
6.3.2 余块、余量和锻件公差
正偏差﹥负偏差：锻件公差的非对称性
原因： •高度方向锻不足，水平方向型腔磨损和锻件错移等 都造成增大锻件尺寸。 •负公差是锻件的最低界限，不宜太大，否则影响实 际加工余量。
7.2 模锻工艺过程及模锻件分类
6.2.2 长轴类锻件
第二组：弯曲轴类锻件 主轴或分模线是弯曲的，或主轴和分模线皆为弯曲。 典型锻件:曲轴、吊钩、曲的杠杆等 除了可能要拔长制坯或拔长加滚挤制坯外，还要有弯 曲制坯或成型制坯。
7.2 模锻工艺过程及模锻件分类
6.2.2 长轴类锻件
第三组：枝芽类锻件 其主轴是直线或曲线均带有局部突出的分枝部分。 除了需拔长制坯或拔长加滚挤制坯外，还要有成型 制坯或预锻制坯。
第八章---锻模设计
圆角半径R’：
R’= R+c
式中 R —— 终锻模膛相应部位
上的圆角半径；
终 锻 模 膛 深
c—— 系数。 H<10mm，c=2； H=20~25mm，c=3； H=25～50mm，c=4； H>50mm，c=5。
4．带枝芽的锻件 为了便于金属流入枝芽处，简化预锻模膛的枝芽形
状，与枝芽连接处的圆角半径适当增大，必要时可在分 模面上设阻尼沟，加大预锻时金属流向飞边槽的横向阻 力，如图8-6所示。
⑵在设有预锻模膛时，偏心打击将不可避免，应把预锻模 膛和终锻模膛分设在锻模中心的两旁，并同时在键槽中 心线上，使a／b ≤ 1／2或a ≤ l／3L。
⑶制坯模膛的布置第一道制坯工步应当安排在吹风管的 对面，以避免氧化皮落在终锻模膛里。
弯曲模膛的位置要便于弯曲后可直接地把坯料送到 终锻模膛中，如图8-29a所示 。
第八章 锻模设计 第一节 终锻模膛设 终锻模膛用来完成锻件最终成形。 组成：模膛、飞边槽和钳口。
一、热锻件图 热锻件图的尺寸应比冷锻件图上的相应尺寸有所放
大。理论上加放收缩率后的尺寸L按下式计算：
L＝l（1＋δ）
式中：l —— 冷锻件尺寸； δ —— 终锻温度下金属的收缩率。
二、飞边槽 1．开式模锻中金属流动过程分析
拔长、滚挤、弯曲、卡压、成形等制坯工步和预锻 及终锻工步所组成。
（1）直长轴线锻件 一般采用拔长、滚挤、卡压、成形等制坯工步。得到
中间毛坯，长度与终锻模膛的长度相等，沿锻件轴线的每 一横截面积等于相应处锻件截面积与飞边截面积之和。
（2）弯曲轴线锻件（图8-13） 制坯工步与前面的大致相同，但增加了一道弯曲
的设计最为重要。
⑴终锻工步设计
锻模设计(含实例)
5
二、 模锻方法
单件模锻： 一个坯料锻一件，一般用于较大锻件的锻造。 调头模锻 ：锻制锻件重 2～3kg ，长度<350mm 。
调 头 模 锻
一 模 多 件
多 件 合 锻
一模多件 ：一锻模内一次2～3锻件，重量<0.5kg、长度<80mm
第二节
模锻模膛设计
一 开式模锻的变形特征
开式模锻：在锻件周围形成横向飞边的模锻； 闭式模锻：在锻件周围不形成横向飞边仅形成小的 纵向飞边的模锻
K 值越大，表明杆部锥度大，小头和杆部金属过剩； G 值越大，制坯难度加大。
(4) 根据繁重系数确定制坯工序的初步 方案
长轴类锻件可根据 计算出的繁重系数在右 示经验图表中查出制坯 工序的初步方案，再依 据生产试验修改确定。 图中： 不—表示无需制坯工序； 卡—需卡压制坯； 开—需开式滚挤制坯； 闭—需闭式滚挤制坯。
制坯使坯料变成易于终锻成形的毛坯。包括镦 粗、拔长、卡压、滚挤、弯曲和扭转等
一、 圆饼类锻件
采用镦粗制坯或成形镦粗制坯。
锻件
毛坯
轮毂较矮
轮毂较高
中间毛坯尺寸满足： 中间毛坯尺寸满足： （D1＋D2）/2＞D镦＞D2 D 1＞ D 镦＞ D 2
轮毂高，凸缘大 有内孔，采用成形镦粗 中间毛坯尺寸满足： H’1 ＞H1，D’1≤D1， d ’≤ d
东风汽车公司锻造厂用的热模锻压力机 吨位主要有1200、800、400、200MN（1MN =106 N）等。
2、平锻机吨位 经验公式： F = 57.5kA，kN。 式中 k —材料系数。 取 k = 1.0～1.3；
第六节
锻模结构设计
锻模有整体式、镶块式两种。模具块、镶块常用 5CrNiMo、4Cr5MoSiV(H11)、4Cr5MoSiV(H13) 等热作模具钢加工成。 整体模具块、镶块一般用楔铁和燕尾槽安装在模架上。
长轴类模锻件制坯工步确定.
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长轴类模锻件制坯工步确定
主讲教师：刘桂荣 包头职业技术学院
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目
1 1 2 3
录
绘制计算毛坯的截面图和直径图
制坯工步选择各种参数介绍
长轴类模锻件制坯工步概述
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根据计算毛坯的截面积可以得到计算毛坯直径：
d 计＝
4
F计
计算毛坯的直径图是以模锻件轴线对称轴，计算毛
坯的半径为纵坐标绘出的对称曲线。
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（4）计算毛坯图的组成
一张完整的计算毛坯图包 括三个部分，即模锻件的 主视图、截面图和直径图。
别代入图中查找，得出制
坯工步的初步方案。图中
“开滚”指开式滚挤制坯，
ห้องสมุดไป่ตู้
“闭滚”指闭式滚挤制坯。
长轴类锻件制坯工步选用图
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2.计算工艺过程繁重系数
制坯工步的基本任务是完成金属的轴向分配，该任务 的难易可用金属变形工艺过程繁重系数描述： （1）金属流入头部的繁重系数
；
（2）金属沿轴向变形的繁重系数 ； （3）计算毛坯的杆部斜率K ；
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d max d均
弯曲
成形
滚压
拔长
卡压
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拔长
使坯料某部分轴向长度增加，截面减小的 制坯工步。
14.2(机制)
如齿轮坯：镦粗——冲孔。
长轴类(轴类)锻件： 主要工序为 拔长。
如曲轴： 拔长——错移——扭转。
弯曲锻合。 四、选择锻造设备 五、确定锻造温度范围
六、填写锻造工艺卡
七、自由锻工艺示例 1、汽车半轴
2、齿轮坯
14.2.2模锻工艺规程程的制订
② 防止模膛过早开裂与压塌
r＝(1.5～12)mm R＝(2～3)r 五、确定模锻工步 1、 长轴类锻件
模锻时毛坯轴线方向（长度方向） 与锻击方向垂直，金属主要沿高度
方向流动，沿长度方向流动很少，
往往需制坯。 锻造工艺过程为： 制坯（如拔长、滚压、弯曲、成形） ——预锻——终 锻。 2、 盘类锻件 模锻时坯料轴线方向与打击方向相
同，金属沿高度、宽度 和长度方向
同时流动。
工艺过程： 制坯（镦粗、压扁） ——终锻 3、修整工序
① 切边和冲孔 ② 较正 ③ 热处理
④ 清理
六、轮坯模锻件图
14.2 锻造工艺规程的制订 14.2.1自由锻工艺规程的制订 一、绘制锻件图 锻件图是指在零件土基础上，
考虑锻造工艺特点而绘制成的
图样 1.锻件余量 2.锻件公差 偏差。 3.余块（敷料）──为简化锻件形状便于锻造而多留出 的那一部分金属。 锻件实际尺寸和公称尺寸所允许的
二、计算坯料的质量和尺寸
(绘制模锻件图)
一、分模面的选择 分模面即上下模在锻件 上的分界面。 1、便于锻件取出且分模面 为平面 2、 使上下模膛深度最浅 3、 上、下模膛沿分模面轮廓一致
4、 使锻件上加余块最少
二、确定余量、公差和余块
余量:0.5～5mm
公差:0.3～3mm
三、模锻斜度
便于取出锻件α2>α1
锻压基础知识
概述 锻压：借助外力的作用，使金属坯料产生塑性变形，从
而获得具有一定形状、尺寸和性能的锻压件。
金属坯料
塑性变形
锻压件
2
一 锻压加工方法
自由锻
模锻
板料冲压
自由锻、模锻：承受重载的机械零件，如机器主轴、 重要齿轮、连杆、炮管、枪管等；
3
挤压
拉拔
轧锻
轧制、挤压、拉拔：金属型材、板材、钢材、线材等；
(2)用钢锭作为锻造坯料 碳素结构钢，拔长锻造比 ≥3，镦粗锻造比≥2.5； 合金结构钢，锻造比为 3～4
(3) 铸 造 缺 陷 严 重 ， 碳 化 物 粗大的高合金钢钢锭 ：不 锈钢的锻造比选为4～6， 高速钢的锻造比选为5～ 12
(4)y太大，会增加各向异性
21
3 锻造流线
(1)锻造后金属组织具有方向性
2）锻模成本高。
为什么？
73
一 模锻设备
模锻设备 锻造力性质 锻件精度 生产率
模锻锤
冲击力
较低
较低
曲柄压力机 压力
较高
较高
平锻机
压力
较高
较高
摩擦压力机 冲击力-压力 较高
较低
74
(一) 模锻锤
可以镦粗、拔长、 滚挤、弯曲、成 形、预锻、终锻。
75
(二)锻模及锻模模膛
76
1 制坯模膛：使坯料预变形而达到合理分配，使其形 状基本接近锻件形状，以便更好地充满模锻模膛。 拔长模膛 滚压模膛 弯曲模膛 切断模膛
(5) 确定锻造温度范围 始锻温度低于AE线150～250℃,碳钢的终锻温度如图3-2所示
57
58
59
60
三 自由锻零件结构工艺性
锻造工艺学及模具设计复习思考题
锻造工艺学及模具设计复习思考题1)试阐述镇静钢锭的结构及其主要缺陷的产生部位。
2)钢锭常见缺陷有哪些它们产生的原因和危害性是什么3)常见的型材缺陷有哪些它们产生的原因和危害性是什么4)锻造用型材常采用哪些方法下料各自有何特点5)铸锭作为锻造坯料时如何下料6)试说明锻前加热的目的和方法。
7)氧化和脱碳有哪些共性和异性8)氧化和脱碳可产生哪些危害如何防止9)过烧和过热有哪些危害如何防止10)导致裂纹产生的内应力有几种清阐述它们相应的应力状态。
11)通常圆柱形坯料产生加热裂纹的危险位置在何处原因何在如何防止12)锻造温度范围的确定原则和基本方法是什么13)怎样确定碳钢的始锻和终锻温度它们受到哪些因素的影响14)为什么要制定合理的加热规范加热规范包括哪些内容其核心问题是什么15)两种不同概念的加热速度实质上反映了什么因素的影响16)选择加热速度的原则是什么提高加热速度的措施有哪些17)均热保温的目的是什么18)冷锭和热锭的加热规范各有什么特点为什么、19)少无氧化加热主要有哪几种方法其中火焰加热法的基本工作原理是什么20)金属断后冷却常见缺陷有哪些各自产生原因是什么21)为什么硬钢锻后冷却易产生表面纵向裂纹22)金属锻后冷却规范一般包括哪些内容23)锻件热处理的目的是什么24)中小锻件通常采用哪些热处理各自作用是什么25)通常大锻件采用哪些热处理各自作用是什么26)导致金属塑性变形不均匀性的原因是什么27)镦粗和拔长各有哪些用途28)镦粗工序主要存在哪些质量问题试分析它们产生的原因及其预防措施。
29)拔长工序主要存在哪些质量问题试分析它们产生的原因及其预防措施。
30)为什么采用平砧小压缩量拔长圆截面坯料时效率低且质量差应怎样解决31)空心件拔长时孔内壁和端面裂纹产生的原因是什么应采取哪些措施加以解决32)试阐述开式冲孔时金属变形和流动特点并画出相应的应力、应变图。
33)冲孔时易出现哪些质量问题应采取什么措施解决34)试阐述冲子扩孔时金属变形和流动特点并画出相应的应力、应变图。
锻造工艺过程复习题
锻造工艺复习题2.热锻与温锻对坯料温度的要求有何相同点和不同点？都要对金属进行加热是其相同点，热锻时的锻造温度高，锻造温度范围大，对温度要求不严格，温锻对坯料的温度的要求严格，因为它的锻造温度范围较低，较狭窄。
8.退火后钢坯料的性能发生了什么好的变化？答：退火后钢坯料晶粒细化，改善了钢的硬化性能，降低了硬度，一般为90～165HBs。
退火还能使钢的成份和组织均匀，消除前一工序中产生的内应力，对于保证冷锻件品质起着举足轻重的作用。
28.什么是锻造温度范围？确定锻造温度范围的原则是什么？答：锻造温度范围是指坯料开始锻造时的温度和结束锻造时的温度之间的温度区间。
确定锻造温度范围的原则是：1.在这种温度下锻造金属具有良好塑性和较低的变形抗力；2.能保证锻件内在质量；3.锻造温度范围尽可能宽。
29.铝合金的加热规范有哪些特点？答：铝合金的加热规范的特点是：a)锻造温度范围窄；b)模锻过程的时间无需加以限制；c)严格控制加热温度。
31.什么叫锻造比？它有什么作用？答：拔长的变形程度是以毛坯拔长前后的截面积之比——锻造比（简称锻比）表示。
锻比大小反映了锻造对锻件组织和力学性能的影响，表示锻件在锻造（拔长）成形时变形程度，是保证锻件品质的一个重要指标。
32.什么叫镦粗法则？答：镦粗法则就是在圆柱体镦粗时，被镦粗的毛坯要考虑高径比H/d大致为2.5～3.0。
当高径比H/d≥2.5时，往往要考虑预制坯，防止在成形过程中坯料弯曲失稳，或产生弯曲，形成折叠。
第二次作业4.锻造工艺规程卡上需填写哪些内容？答：锻造工艺规程卡上需填写工艺过程规程制定的所有内容。
它包括下料方法、工序、火次、加热设备、加热及冷却规范、锻造设备、锻件锻后处理等等。
6.什么叫单模膛模锻？答：单模膛模锻就是在一副模具上只有一个模膛；此模膛即为终锻模膛。
8.模锻时模具有什么作用？答：模锻时模具的作用有：（1）控制锻件的形状和尺寸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，设计精密模锻件还需考虑模具的弹性变形。
《锻造工艺学》作业
116、什么样的锻件是长轴类锻件？长轴类锻件大约分几种？它们各用什么方法制坯？答：
有长轴线的锻件是是长轴类锻件。
按外形、主轴线、分模线特征，长轴类锻件可分为：
（1）直长轴锻件
一般采用拔长制坯或滚挤制坯。
（2）弯曲轴锻件
除了需要拔长制坯或拔长加滚挤制坯外，还要有弯曲制坯或成型制坯。
（1）对于横截面形状复杂、分模面接近圆形或方形的锻件(例如薄辐齿轮)，必须正确设计预锻工步。
（2）对于截面相差很大的长毛坯，一般需要用其它设备制坯。
（3）最好使用电加热及其它少无氧化加热，或在热坯料送进压力机前有效清除氧化皮。
（4）热模锻压力机导向精度较高，工作方式和普通冲床相近。
111、摩擦压力机模锻有什么特点？
（1）备料工序包括原材料检验、切割坯料、清除坯料上的毛刺和表面缺陷、坯料检验等工序。
（2）模锻成形工序
包括制坯、预锻、终锻等工序。
（3）加热与冷却工序（4）来自锻件热处理工序（5）模锻件的表面清理与加工工序
清除模锻件表面的异物、污染层、氧化物和缺陷，或减少多余金属和提高模锻件精度。
（6）品质保证和品质检验条件
（2）确定锻造工艺过程
根据工艺过程技术分析结果，确定制造模锻件的锻造工艺过程。
（3）设计模锻工步
一般模锻件均需对成形工步和各工序进行详细计算和设计。
（4）确定工艺过程
形成完整的模锻工艺过程路线。
（5）编制工艺过程规程
编写加工和验收模锻件的指令性文件。
142、模锻工艺过程的总体设计要点是什么？
答：
模锻工艺过程的总体设计要点：
答：
左图的优点是能保证锻件和圆柱表面光滑，缺点是不易检查上下模的合模情况。
典型长轴类模锻件制坯工步选择(精)
滚挤
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3．带枝丫长轴件
原坯料
拔长
模锻件简图 成形 制坯工步简图 预锻
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4．带叉长轴件
原坯料
拔长
模锻件简图 预锻
滚挤
制坯工步简图
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典型长轴类模锻件制坯工步
主讲教师：刘桂荣 包头职业技术学院
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目
1 1 2
录
典型长轴类锻件 长轴类模锻件制坯工步示例
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一、典型长轴类锻件
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二、长轴类模锻件制坯工步示例
1．直长轴锻件
模锻件简图
原坯料
拔长 制坯工步简图
滚挤
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2．弯曲轴锻件
原坯料
拔长
模锻件简图
弯曲 制坯工步简图
模锻变形工步的确定及坯料尺寸的计算
制坯工步的作用是改变原毛坯的形状，合理 地分配坯料，以适应锻件横截面形状的要求，使 金属能较好地充满模锻模膛。每类锻件所需的制 坯工步是不同的。 主要模锻设备常用工步如下：
模锻锤模锻：拔长、滚压、卡压、成形、镦 粗、压扁、预锻、终锻等；
热模锻压力机模锻：镦粗、弯曲、卡压、压 扁、成形、预锻、终锻等。
3)轮毂高且有内孔和突缘的锻件，为便于坯料在 终锻模膛中定位，有利于轮毂处充满，需采用镦 粗一成形镦粗—终锻工步，如图7—49所示。
三、顶镦类锻件变形工步确定 顶镦类锻件通常可分为三组，见表7—2。
顶镦类锻件多在平锻机和螺旋压力机上模 锻，聚集(局部镦粗)是其模锻的基本工步。 顶镦类锻件的制坯主要依据顶镦规则选择。 平锻机上模锻与立式锻压设备上的一些局部镦粗 工步的根本区别是棒科并非自由放入型槽，而是 在局部夹紧的情况下使金属变形，所以它具有更 大的稳定性。 坯料尺寸和设备吨位选择主要是公式不讲了。
计算毛坯是根据平面变形假设进行计算并经修 正所得的具有圆形截面的中间坯料，其长度与锻 件相等，而横截面积应等于锻件上相应截面积与 飞边截面积之和。
式中 S计 ——计算毛坯截面积； S 锻 ——锻件截面积，对于冲孔连皮及叉形 锻件的内飞边应算在锻件内；
——充满系数，形状简单的锻件取0．3～
0．5，形状复杂的取0．6～0．8，常取0．7。
1)轮毂较矮的锻件(图7—47)，如齿轮、 十字轴等， 常采用镦粗制坯，终锻成形。为了防止轮幅和轮缘 间过渡区产生折迭，镦粗后坯料直径D镦应在D1＞D镦 ＞D2范围内。
2)轮毂较高的锻件(图7—48)，为保证轮毂成形和 防止产生折迭，镦粗后坯料直径D镦 应在(D1+D2)/2 ＞D镦＞D2范围内。
从计算毛坯截面图和直径上都能较直观地看出中 间坯料横截面积及及外形的变化情况，也说明了金属 沿长度上的分配情况。所以，计算毛坯图是长轴类锻 件选择制坯工步、设计制坯模锻模膛和确定坯料尺寸 的重要依据，在模锻工艺及模具设计中有着重要作用。 实际生产中遇到的锻件形状是千变万化的，其计 算毛坯也要较图7—37所示计算毛坯复杂，因此，设计 中应根据其形状特点进行简化。
《工程材料与热加工基础》第十章锻压生产
第一节 金属的锻造性能
一、金属的塑性变形概述 金属塑性变形的实质，对于单晶体是由于金属原子某晶面两侧受切应力
作用产生相对滑移，或晶体的部分晶格相对于某晶面沿一定方向发生切变， 即滑移理论和孪生理论。
二、热锻、冷锻、温锻、等温锻
从金属学的观点划分锻压加工的界限为再结晶温度。 1．热锻 在金属再结晶温度以上进行的锻造工艺称为热锻。在变形过程中 冷变形强化和再结晶同时存在，属于动态再结晶。 2．冷锻 在室温下进行的锻造工艺称为冷锻。冷锻可以避免金属加热出现 的缺陷，获得较高的精度和表面质量，并能提高工件的强度和硬度。但冷 锻变形抗力大，需用较大吨位的设备，多次变形时需增加再结晶退火和其 它辅助工序。目前冷锻主要局限于低碳钢、有色金属及其合金的薄件及小 件加工。 3．温锻 在高于室温和低于再结晶温度范围内进行的锻造工艺称为温锻。 与热锻相比，坯料氧化脱碳少，有利于提高工件的精度和表面质量；与冷 锻相比，变形抗力减小、塑性增加，一般不需要预先退火、表面处理和工 序间退火。温锻适用于变形抗力大、冷变形强化敏感的高碳钢、中高合金 钢、轴承钢、不锈钢等。 4．等温锻 在锻造全过程中，温度保持恒定不变的锻造方法称为等温锻。
避免锥形、楔形结构
三、自由锻零件结构工艺性
3、应避免圆柱面与圆柱面、圆柱面与棱柱面相交； 避免圆柱面与圆柱面、圆柱面与棱柱面相交
三、自由锻零件结构工艺性 4、零件上不允许有加强筋；
三、自由锻零件结构工艺性 5、对横截面尺寸相差很大或形状复杂的零件，应尽可能分别对其进 行锻造，然后用螺纹连接。
如下图：螺纹连接
（四）高合金钢的锻后冷却 由于高合金钢的导热性差，塑性低，终锻温度较高，如果冷却速度
快，会因热应力和组织应力使锻件出现裂纹。因此，终锻后应尽快采取 工艺措施保证锻件缓慢冷却。
模锻工艺
第7章
模锻工艺过程
4．联合模锻件 根据锻件的形状、 尺寸，采用其它设备 制坯、平锻机上成形； 或者平锻机上制坯、 其它设备成形；或采 用不同设备成形锻件 的不同部位。
第7章
模锻工艺过程
7.3 模锻件图设计
模锻件图是模锻生产过程、模锻工艺 过程规范制订、锻模设计、锻模检验及锻 模制造的依据。
模锻件图是根据产品图设计的，分为 冷锻件图和热锻件图两种。
第7章
模锻工艺过程
圆角半径的大小与模锻件各部分高度以及高度与宽 度的比值H/B有关，可按表7.4给出的公式进行计算：
表7.4 圆角半径计算表
H/B ≤2 >2~4 >4
r（mm） 0.05H+0.5 0.06H+0.5 0.07H+0.5
R（mm） 2.5r+0.5 3.0r+0.5 3.5r+0.5
第7章
模锻工艺过程
2．无杆部的 锻件 原材料直径尽 量按孔径选用； 多为长棒料、前 定料连续锻造； 主要工步为聚料、 冲孔、预锻、终 锻和穿孔 。
第7章
模锻工艺过程
3．管材镦粗
原材料直径按 锻件杆部的管子规格 选用，基本是单件、 后定料模锻；加热部 分略超过变形部分尺 寸；主要工步为聚料、 预锻和终锻。
第7章
模锻工艺过程
为保证锻件外圆角处的最小机加工余量， 可按下式对外圆角半径r进行校核，即在由 表7-4计算的值和下式的计算值中取大值：
r 余量＋
式中α——零件相应处的圆角半径或倒角 值。 注意同一锻件上选定的圆角半径规格应一 致，不宜过多。
第7章
模锻工艺过程
5．冲孔连皮
模锻时不能直接锻出零件上的通孔。所 锻成的盲孔内留有一定厚度的金属层，称为冲 孔连皮。 连皮的厚度s过薄易发生锻不足，易导致模 膛凸起部分打塌；过厚虽可避免或减轻上下锻 模刚性接触，但切除连皮困难。
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d 计＝
4
F计
计算毛坯的直径图是以模锻件轴线对称轴，计算毛
坯的半径为纵坐标绘出的对称曲线。
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（4）计算毛坯图的组成
一张完整的计算毛坯图包 括三个部分，即模锻件的 主视图、截面图和直径图。
别代入图中查找，得出制
坯工步的初步方案。图中
“开滚”指开式滚挤制坯，
“闭滚”指闭式滚挤制坯。
长轴类锻件制坯工步选用图
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弯曲
成形
滚压
拔长
卡压
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拔长
使坯料某部分轴向长度增加，截面减小的 制坯工步。
滚压
减小坯料某部分截面积以增大另一部分截 面积，使坯料体积分配符合锻件轴向分布。 使坯料局部高度略减小宽度增加，头部 得到少量聚料的制坯工步。
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一、绘制计算毛坯的截面图和直径图
1.长轴类模锻件成形特点
锻压方向和轴线垂直，金属沿轴线流动困难； 制坯工步根据锻件轴向横截面积变化的情况和锻 件的形状来确定的； 复杂的锻件要采用制坯模膛来改变坯料形状，合 理分配金属以适应锻件横截面和形状的要求。
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2.绘制计算毛坯的截面图和直径图
（1）计算毛坯 以模锻件图为依据，沿模锻件轴线作若干个横截 面，计算出每个横截面的面积，同时加上毛边处的金 属面积。
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F计＝F锻 2F毛
式中：F计 —计算毛坯的断面积； F锻 —模锻件的断面积；
—飞边充满系数，形状简单的模锻件取0.3~0.5， 形状复杂的取0.5~0.8；
根据生产经验把四个变形量指标和制坯工步的关系 绘制成长轴类锻件制坯工步选用图。可将系数α 、 β、K 和G分别代入图中查找，得出制坯工步的初步方案。 必须指出：制坯工步的选择并非易事，需要在工作 中不断完善并注意积累经验。
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将系数 α 、β、K和G分
F毛 —飞边槽的断面积
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（2）计算毛坯截面图概念
计算毛坯的截面图就是以模锻件轴线为横坐标，
计算毛坯的截面积为纵坐标绘出的曲线，该曲线下的
面积就是计算毛坯的体积。
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（3）计算毛坯直径图概念
卡压
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特
点
从改变坯料的截面积使金属轴向流动的能力来
看，拔长工步最好，滚压次之，卡压最小。从获得
中间坯料形状与计算坯料接近程度来看，滚压最好， 卡压次之，拔长最差。
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2.查表确定长轴类模锻件的制坯工步
L计 ＝ d均
d 拐－d min K L杆
式中：d max—计算毛坯的最大直径； d 均 —计算毛坯的平均直径；
d min —计算毛坯的最小直径；
d 拐 —计算毛坯的拐点处直径，由拐点处截面积来换算。
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Байду номын сангаас
3.繁重系数的意义
1 值越大， 表明金属 往头部流 动的金属 越多。 2
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长轴类模锻件制坯工步确定
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目
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绘制计算毛坯的截面图和直径图
制坯工步选择各种参数介绍
长轴类模锻件制坯工步概述
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二、制坯工步选择各种参数介绍
1.确定计算毛坯的头部及杆部
将平均截面积在截面图上用虚线绘出，平均直
径在图上也用虚线绘出。
凡是大于平均直径的部分称为头部，反之称为
杆部。
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2.计算工艺过程繁重系数
制坯工步的基本任务是完成金属的轴向分配，该任务 的难易可用金属变形工艺过程繁重系数描述： （1）金属流入头部的繁重系数
；
（2）金属沿轴向变形的繁重系数 ； （3）计算毛坯的杆部斜率K ；
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d max d均
值越大， 表明金属轴 向流动的距 离越长。
3 K 值越大， 表明杆部 锥度大， 杆部的金 属越过剩。
4 G越大，表 明金属的 变形量越 大，制坯 更困难。
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三、长轴类模锻件制坯工步概述
1.长轴类模锻件常用制坯工步
长轴类模锻件 常用制坯工步