自由锻造工艺课件
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教学课件：第四节-自由锻工艺规程的制订
教学课件：第四节-自由锻工艺规 程的制订
目录
• 引言 • 自由锻工艺概述 • 自由锻工艺规程的制订 • 自由锻工艺规程实例分析 • 总结与展望
01 引言
课程背景
01
锻造是一种重要的金属加工工艺 ，自由锻是其中的一种形式，它 能够制造出形状更为复杂的金属 零件。
02
自由锻工艺规程的制订是锻造过 程中的关键环节，它涉及到多个 方面的考虑和决策，如工艺流程 、设备选择、材料处理等。
经济性原则
在保证产品质量的前提 下，追求生产成本的最 低化，提高经济效益。
安全性原则
确保生产过程的安全， 预防事故的发生，保障
人员和设备安全。
环保性原则
工艺规程的制订应考虑 环境保护，减少对环境
的负面影响。
工艺规程的制订流程
设备与工具选择
根据产品特性和生 产需求，选择合适 的设备和工具。
工艺流程设计
实例二：某复杂结构的自由锻工艺规程
总结词：复杂结构
详细描述：该结构由多个部分组成，形状复杂，需要采用自由锻工艺进行加工。工艺规程涉及多道工序，包括分模、拔模、 预锻、终锻等，以确保各部分能够精确组合，满足设计要求。
实例三：某大型设备的自由锻工艺规程
总结词：大型设备
详细描述：该大型设备体积庞大，质量要求高，需要采用自由锻工艺进行加工。工艺规程包括大锻件 制造、加热、成形、热处理和精整等步骤，以确保设备的质量和性能达到标准。
自由锻工艺的应用范围
自由锻工艺适用于各种金属材料 的加工，如碳钢、合金钢、不锈
钢等。
自由锻工艺可以生产各种形状和 尺寸的锻件，如轴类、齿轮类、
法兰类等。
自由锻工艺在机械制造、石油化 工、航空航天等领域得到广泛应
目录
• 引言 • 自由锻工艺概述 • 自由锻工艺规程的制订 • 自由锻工艺规程实例分析 • 总结与展望
01 引言
课程背景
01
锻造是一种重要的金属加工工艺 ，自由锻是其中的一种形式，它 能够制造出形状更为复杂的金属 零件。
02
自由锻工艺规程的制订是锻造过 程中的关键环节，它涉及到多个 方面的考虑和决策，如工艺流程 、设备选择、材料处理等。
经济性原则
在保证产品质量的前提 下，追求生产成本的最 低化，提高经济效益。
安全性原则
确保生产过程的安全， 预防事故的发生，保障
人员和设备安全。
环保性原则
工艺规程的制订应考虑 环境保护，减少对环境
的负面影响。
工艺规程的制订流程
设备与工具选择
根据产品特性和生 产需求，选择合适 的设备和工具。
工艺流程设计
实例二：某复杂结构的自由锻工艺规程
总结词：复杂结构
详细描述：该结构由多个部分组成，形状复杂，需要采用自由锻工艺进行加工。工艺规程涉及多道工序，包括分模、拔模、 预锻、终锻等，以确保各部分能够精确组合，满足设计要求。
实例三：某大型设备的自由锻工艺规程
总结词：大型设备
详细描述：该大型设备体积庞大，质量要求高，需要采用自由锻工艺进行加工。工艺规程包括大锻件 制造、加热、成形、热处理和精整等步骤，以确保设备的质量和性能达到标准。
自由锻工艺的应用范围
自由锻工艺适用于各种金属材料 的加工，如碳钢、合金钢、不锈
钢等。
自由锻工艺可以生产各种形状和 尺寸的锻件，如轴类、齿轮类、
法兰类等。
自由锻工艺在机械制造、石油化 工、航空航天等领域得到广泛应
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第二章锻造锻造：利用冲击力或压力使金属在抵铁或模锻中变形，从而获得所需形状和尺寸的锻件的工艺方法。
第一节自由锻一、自由锻是利用冲击力或压力使金属在上下抵铁之间产生变形，从而获得所需形状和尺寸的锻件。
l自由锻特点：–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。
l应用–一般只适合于单件、小批量生产。
–可锻造1kg-300t的锻件，是生产大型和特大型锻件的唯一方法。
l自由锻设备：锻锤-冲击力，锻造中、小锻件。
液压机-压力，锻造大型锻件。
1、自由锻的工序u基本工序：实现主要变形，达到所需形状、尺寸的工序下料镦粗拔长冲孔弯曲切割扭转错移u辅助工序：基本工序之前的预变形工序倒棱压肩压痕u精整工序：基本工序之后提高尺寸、位置精度的工序2、自由锻工艺规程的制定u绘制锻件图u确定变形工艺u计算坯料质量及尺寸u选择锻造设备和工具u确定锻造温度范围和加热、冷却及热处理规范u提出锻件技术要求及验收要求u填写工艺卡等。
3、绘制锻件图锻件图是在零件图的基础上，考虑敷料、加工余量和锻造公差，并结合自由锻工艺特点而绘制成的。
u辅料：为简化零件的形状和结构、便于锻造而增加的一部分金属。
u加工余量：零件表面为切削加工而增加的尺寸。
u锻造公差：锻件名义尺寸的允许变动量。
4、确定变形工序u依据：锻件的形状特征、尺寸、技术要求以及自由锻变形工序特点。
u确定变形工步：确定基本工序、辅助工序、精整工序以及所用工具、工步顺序和尺寸。
5、计算坯料质量及尺寸–原材料：–坯：–锻件：G坯= G锻+ G损= G锻+ G烧+ G切（或G 芯）(1)盘类锻件：–镦粗方式–坯料的高径比应满足H 0/D 0=1.25～2.5–D 计=(0.8-1.0)V 坯1/3(2)轴类锻件：–拔长方式–坯料截面积应满足：F 坯≥y ·F max –采用圆截面坯料时, D 计≥y 1/2Dmax5、选定锻造设备锻件的类型、材料、尺寸和质量、车间现有的设备条件。
锻造工艺学(完整版)课件
确保原材料质量符合要求，减 少缺陷的产生。
控制锻造工艺参数
如温度、压力、时间等，以获 得最佳的锻造效果。
制定检验标准
对锻造产品进行严格的质量检 验，确保产品符合标准。
持续改进
根据质量反馈，不断优化锻造 工艺和质量控制措施。
质量检测方法
目视检测
通过肉眼或低倍放大镜观察产品表面和内部 质量。
无损检测
利用X射线、超声波等无损检测技术对产品 内部进行检测。
有色金属
复合材料
如铜、铝、锌等，具有良好的导热性和塑 性，适用于制造要求轻量化和美观的零件 。
由两种或多种材料组成，具有优异的性能 ，如高强度、高刚性和轻量化，适用于航 空、航天等高科技领域。
锻造工具
锻锤
是最常用的锻造工具之 一，通过敲击使材料变 形，达到锻造的目的。
压力机
通过施加压力使材料变 形，适用于大型和重型
提高材料利用率和降低成本
通过合理的锻造工艺，可以减少材料浪费，降低生产成本。
锻造工艺的历史与发展
古代锻造工艺
现代锻造工艺
人类早期的锻造工艺主要采用简单的 锤击和砧打方式，用于制作工具和武 器。
随着科技的不断进步，锻造工艺在材 料、设备、工艺控制等方面取得了重 大突破，广泛应用于航空、航天、汽 车、能源等领域。
分类
锻造工艺学根据不同的分类标准可以 分为多种类型，如按变形温度可分为 热锻、温锻和冷锻；按变形程度可分 为自由锻、模锻和精密锻造等。
锻造工艺的重要性
提高金属材料的力学性能
通过塑性变形消除金属内部的缺陷，提高其力学性能，如强度、 韧性等。
实现复杂形状零件的成形
锻造工艺能够将金属材料加工成具有复杂形状和尺寸要求的零件， 满足各种工程应用需求。
控制锻造工艺参数
如温度、压力、时间等，以获 得最佳的锻造效果。
制定检验标准
对锻造产品进行严格的质量检 验，确保产品符合标准。
持续改进
根据质量反馈，不断优化锻造 工艺和质量控制措施。
质量检测方法
目视检测
通过肉眼或低倍放大镜观察产品表面和内部 质量。
无损检测
利用X射线、超声波等无损检测技术对产品 内部进行检测。
有色金属
复合材料
如铜、铝、锌等，具有良好的导热性和塑 性，适用于制造要求轻量化和美观的零件 。
由两种或多种材料组成，具有优异的性能 ，如高强度、高刚性和轻量化，适用于航 空、航天等高科技领域。
锻造工具
锻锤
是最常用的锻造工具之 一，通过敲击使材料变 形，达到锻造的目的。
压力机
通过施加压力使材料变 形，适用于大型和重型
提高材料利用率和降低成本
通过合理的锻造工艺，可以减少材料浪费，降低生产成本。
锻造工艺的历史与发展
古代锻造工艺
现代锻造工艺
人类早期的锻造工艺主要采用简单的 锤击和砧打方式，用于制作工具和武 器。
随着科技的不断进步，锻造工艺在材 料、设备、工艺控制等方面取得了重 大突破，广泛应用于航空、航天、汽 车、能源等领域。
分类
锻造工艺学根据不同的分类标准可以 分为多种类型，如按变形温度可分为 热锻、温锻和冷锻；按变形程度可分 为自由锻、模锻和精密锻造等。
锻造工艺的重要性
提高金属材料的力学性能
通过塑性变形消除金属内部的缺陷，提高其力学性能，如强度、 韧性等。
实现复杂形状零件的成形
锻造工艺能够将金属材料加工成具有复杂形状和尺寸要求的零件， 满足各种工程应用需求。
机械基础 课件3 自由锻
1. 塑性变形的变形的基本方式
1. 塑性变形的基本方式
花纹板
型钢
丝杠
2. 锻造
锻造：自由锻和模锻
1）锻造的加热
钢的始锻温度一般应在铁碳相图的固相线以下150～250℃， 低、中碳钢加热温度一般在1150～1 250℃，终锻温度一般 在A1以上50～100℃。
作业1：
学习通：自由锻
课堂总结
1、塑性成型的基本方式 2、自由锻的特点、工序安排、自由锻锻件的设计注意 事项
2）冷却：
低、中碳钢和低合金钢的小型锻件采用空气冷却。
2. 锻造
3）加热缺陷
氧化烧损与表面脱碳：炉气中氧与钢表面层化合生成氧化皮，造 成金属损耗，且在高温下钢料表层的一部分碳会被烧失。
过热：温度太高，会产生氧化造成表面脱碳现象和晶粒粗大、力 学性能下降
过烧：温度太高，严重的还会晶界氧化、熔化反而降低了金属的 锻造性。
3. 自由锻
➢ 锻造流线
纤维组织形成示意图
热加工中粗大枝晶和各种 夹杂物沿变形方向伸长，使枝 晶间富集的杂质和非金属夹杂 物的走向逐渐与变形方向一致， 使之变成条带状、线状或片层 状，这种组织称为流线。使金 属的力学性能呈现各向异性。 在沿着纤维伸展方向上具有较 高的力学性能，而在垂直于纤 维伸展方向的性能较低。
3. 自由锻
➢ 锻造流线
3. 自由锻
➢ 锻造流线
4. 自由锻锻件设计
(1) 锻件上应避免有锥体或斜面的结构
4. 自由锻锻件设计
(2) 自由锻锻件上不应设计出加强筋、凸台、工字形截面或空 间曲线形表面。
4. 自由锻锻件设计
(3) 锻件由数个简单几何体构成时，几何体的交接处不应形成 空间曲线。
《自由锻工艺》PPT课件
复杂形状 由上述五类锻件的特征所组成的复杂锻件．
a
13
1） 饼块类锻件 如圆盘、叶轮、齿轮、锤头等，所采用的基本工序 为镦粗。随后的辅助工序及修整工序为：倒棱、滚
圆、平整。
a
14
2）空心类锻件 如各种圆环、齿圈、轴承环和各种圆筒、缸体、空 心轴等，所采用的基本工序为：镦粗、 冲孔、扩孔、或芯轴拔长 等。随后的辅助工序及修整工序为：倒棱、滚圆、校直等。
力状态有利于变形，因此变形程度较大。 III区：小变形区，该区域变形程a度介于区域I和区域II之间。23
3.高径比对镦粗变形的影响
高径比(H/D)对 镦粗变形的影响
H/D ≥3.0，镦粗坯料容易失稳，发生弯曲。 H/D =2.5～1.5，形成双鼓形。 H/D ＝1.5～0.5，形成单鼓形。 H/D <0.5 , 上下难变形区重合，难以锻造。
第三章 自由锻工艺
本章内容： 1.自由锻工序及锻件分类
2.自由锻造基本工序分析 3.自由锻工艺规程的制订
本章内容重点：自由锻工序
难点：锻造基本工序分析
自由锻工艺规程的a 制订
1
3－1 概述
自由锻的定义及其分类
定义直接利用工具或设备将热坯料进行塑性变形，形成 具有一定形状和尺寸锻件的工艺方法。
手工自由锻 分类
一、自由锻工序 自由锻工序分类
基本工序 主要的变形工序，能够较大的改变坯 料形状和尺寸的工序。如镦粗、拔长、 冲孔、芯轴拔长、弯曲、错移、扭转 等。
辅助工序 坯料进入基本工序前的各种预先变形 的工序。如钢锭倒棱、预压夹钳把、 阶梯轴分段压痕等 。
修整工序 用来精整锻件尺寸和形状使其完全达 到锻件图要求的工序。如镦粗后的鼓 形滚圆和截面滚圆、凸起、凹下及不 平和有压痕的平整、端面平整、拔长 后的弯a 曲校直和镦斜后的校直等。11
教学课件第三章自由锻造工艺
一般取： 相对送进量为： l0/h0 =0.5～0.8
绝对送进量为： l0=（0.4～0.8）B ；
送进量小，变形出现双鼓形，截面的上下变形大，中 心部位小，中心出现拉应力，产生中心拉裂缺陷。
送进量大，变形出现单鼓形，截面的中心变形大，能锻 透，但侧面和棱脚部位出现拉应力，可能产生拉裂缺陷。
b.压下量Δh
c拔长的作用
★由横截面积较大的坯料得到横截面 积较小而轴向较长的轴类锻件；
★作为辅助工序进行局部变形； ★ “反复镦拔”工序。
29
d拔长的类型 按砧铁类型分为： 平砧铁间拔长、型砧拔长、芯轴拔长 按坯料截面形状分为： 矩形截面坯料拔长、圆截面坯料拔长
平砧拔长
30
2 矩形截面毛坯拔长
1）所用砧铁类型：平砧 2）变形参数
高达25米、重4000多吨的“新一代钢铁巨人”、 “超级大力 士”。 全球只有3台。
晚香玉
第二节自由锻工序及锻件分类
一、自由锻工序 ★锻造工序
锻造过程中直接改变坯料形状和尺寸的工艺过程。 ★自由锻的工序分为：
基本工序、辅助工序、精整工序
自由锻件的成形都是这三类工序的组合
1 基本工序
使坯料实现主要的变形要求，达 到或基本达到锻件所需要形状和尺 寸的工序。
★ 锻锤是以冲击力使坯料变形的，设备规格以落下部分的 重量来表示。
★ 空气锤的吨位较小，只有0.5～10kN，用于锻100kg以 下的锻件；蒸汽—空气锤的吨位较大，可达10～50KN , 可锻1500kg以下的锻件。
2.液压机：油压机、水压机
液压机是以液体产生的静压力使坯料变形的，设备规格 以最大压力来表示。
例：圆环及圆筒的锻造工艺过程
3 轴杆类锻件
这类锻件为实心轴杆，轴向尺寸远远 大于横截面尺寸，可以是直轴或阶梯轴，如 传动轴、轧辊、立柱、拉杆等，也可以是矩 形、方形、工字形或其他形状截面的杆件如 连杆、摇杆、杠杆、推杆。
绝对送进量为： l0=（0.4～0.8）B ；
送进量小，变形出现双鼓形，截面的上下变形大，中 心部位小，中心出现拉应力，产生中心拉裂缺陷。
送进量大，变形出现单鼓形，截面的中心变形大，能锻 透，但侧面和棱脚部位出现拉应力，可能产生拉裂缺陷。
b.压下量Δh
c拔长的作用
★由横截面积较大的坯料得到横截面 积较小而轴向较长的轴类锻件；
★作为辅助工序进行局部变形； ★ “反复镦拔”工序。
29
d拔长的类型 按砧铁类型分为： 平砧铁间拔长、型砧拔长、芯轴拔长 按坯料截面形状分为： 矩形截面坯料拔长、圆截面坯料拔长
平砧拔长
30
2 矩形截面毛坯拔长
1）所用砧铁类型：平砧 2）变形参数
高达25米、重4000多吨的“新一代钢铁巨人”、 “超级大力 士”。 全球只有3台。
晚香玉
第二节自由锻工序及锻件分类
一、自由锻工序 ★锻造工序
锻造过程中直接改变坯料形状和尺寸的工艺过程。 ★自由锻的工序分为：
基本工序、辅助工序、精整工序
自由锻件的成形都是这三类工序的组合
1 基本工序
使坯料实现主要的变形要求，达 到或基本达到锻件所需要形状和尺 寸的工序。
★ 锻锤是以冲击力使坯料变形的，设备规格以落下部分的 重量来表示。
★ 空气锤的吨位较小，只有0.5～10kN，用于锻100kg以 下的锻件；蒸汽—空气锤的吨位较大，可达10～50KN , 可锻1500kg以下的锻件。
2.液压机：油压机、水压机
液压机是以液体产生的静压力使坯料变形的，设备规格 以最大压力来表示。
例：圆环及圆筒的锻造工艺过程
3 轴杆类锻件
这类锻件为实心轴杆，轴向尺寸远远 大于横截面尺寸，可以是直轴或阶梯轴，如 传动轴、轧辊、立柱、拉杆等，也可以是矩 形、方形、工字形或其他形状截面的杆件如 连杆、摇杆、杠杆、推杆。
塑性成形工艺与模具设计自由锻造工艺PPT课件
镦粗的变形程度镦粗的变形规律高径比对镦粗变形的影响第二节自由锻基本工序分析提高锻件变形均匀的措施变形不均匀对锻件的影响环孔斜度对流动的影响毛坯直径的选取送进量的影响综合考虑送进量对拔长效率和锻件质量的影响一般认为h00508砧子形状的影响第二节自由锻基本工序分析砧子形状的影响第二节自由锻基本工序分析拔长操作的方法三冲孔第二节自由锻基本工序分析三冲孔在垫环上冲孔四扩孔芯轴扩孔主要内容填写工艺卡片等
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第二节 自由锻基本工序分析
三、冲孔 1.实心冲孔
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第二节 自由锻基本工序分析
三、冲孔 2.空心冲子冲孔 3.在垫环上冲孔
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第二节 自由锻基本工序分析
四、扩孔 1. 冲子扩孔 2.芯轴扩孔
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第二节 自由锻基本工序分析
五、芯轴拔长
第一节自由锻工序分类
可分为基本工序、辅助工序和修整工序： 基本工序主要有： 镦粗、拔长、冲孔、芯轴扩孔、芯轴拔长、弯曲、 切割、错移、扭转、锻接
辅助工序：为了完成基本工序而使毛坯预先产生某一变形的工序。
修整工序：用来精整锻件尺寸和形状，消除锻件表面不平、歪曲等，使锻件达到锻 件图的要求。
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三、胎模锻造实例
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感谢您的欣赏！
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五、制定自由锻工艺规程卡
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第三节 自由锻工艺的制定
五、制定自由锻工艺规程卡
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第三节 自由锻工艺的制定
五、制定自由锻工艺规程卡
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第四节 胎模锻造
一、胎模锻造及工艺特点 在自由锻锤上采用活动模具成形锻件的方法称为胎模锻造，其主要工艺特点是：
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第二节 自由锻基本工序分析
三、冲孔 1.实心冲孔
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第二节 自由锻基本工序分析
三、冲孔 2.空心冲子冲孔 3.在垫环上冲孔
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第二节 自由锻基本工序分析
四、扩孔 1. 冲子扩孔 2.芯轴扩孔
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第二节 自由锻基本工序分析
五、芯轴拔长
第一节自由锻工序分类
可分为基本工序、辅助工序和修整工序： 基本工序主要有： 镦粗、拔长、冲孔、芯轴扩孔、芯轴拔长、弯曲、 切割、错移、扭转、锻接
辅助工序：为了完成基本工序而使毛坯预先产生某一变形的工序。
修整工序：用来精整锻件尺寸和形状，消除锻件表面不平、歪曲等，使锻件达到锻 件图的要求。
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三、胎模锻造实例
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感谢您的欣赏！
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五、制定自由锻工艺规程卡
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第三节 自由锻工艺的制定
五、制定自由锻工艺规程卡
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第三节 自由锻工艺的制定
五、制定自由锻工艺规程卡
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第四节 胎模锻造
一、胎模锻造及工艺特点 在自由锻锤上采用活动模具成形锻件的方法称为胎模锻造，其主要工艺特点是：
锻造锻造方法与工艺课件
(二)自由锻工序
锻造时，锻件的形状是通过各种变形工序将坯料逐步 锻成的。
自由锻的工序按其作用不同分为： 基本工序、辅助工序和精整工序三类。 1.基本工序
使坯料完成主要变形的工序称为基本工序，常用的 有镦粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲、切割、扭转、错移和 锻接等；
第3页，此课件共43页哦
2.辅助工序 为方便基本工序的操作，先对坯料进 行少量的变形，如压肩、压钳口、倒棱等；
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1)终锻模膛 由它可得锻件最终形状和尺寸，其结构特点 是： 沿模膛四周有飞边槽； 对通孔锻件锻后留有冲孔连皮。 2)预锻模膛 使坯料变形到接近锻件的形状和尺寸。 特点：无飞边槽。 (2)制坯模膛 此外还有：成形模膛；镦粗台及击扁面等。
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对复杂件预先的部分变形加工。有： 1）拔长模膛； 2）滚压模膛； 3）弯曲模膛； 4）切断模膛； 2.曲柄压力机上模锻 曲柄压力机传动示意 曲柄压力机上模锻特点： (1)产生静压力；
3.精整工序 为使锻件尺寸、表面合格，基本工序后 应用的工序,如校正、滚圆、表面平整等。
锻件分类及基本工序方案:
见下表自由锻常用设备按施力的性质分为：
锻锤(产生冲击力)和压力机(产生压力,详见下页 简介)
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水压机是以静压力作用在坯料上，工作时震 动小，易将锻件锻透，变形速度慢，有利于金属 的再结晶，可以提高锻件塑性，工作效率高。
第10页，此课件共43页哦
(2)压力机行程固定； (3)导向严细，自动顶件；
(4)锻模镶块组合简又省；
(5)清除氧化皮困难；
(6)效率高，锻件精，设备贵，宜大量生产。
3.摩擦压力机上模锻 看传动图
特点：参见教材P103自行总结(课后作业)
自由锻工艺PPT课件
-
5.空心类锻件
17
图4-5 195型单拐曲轴的全纤维锻造过程
6.弯曲类锻件
-
图4-7 弯曲类锻件的锻造过程
18
a) 20t吊钩的锻造过程 b)卡瓦的锻造过程
7.复杂形状类锻件
-
吊环螺钉 羊角吊钩
19
羊角锤头
-
4.3 自由锻基本工序分析
自由锻基本工序？
了解和掌握自由锻每种基本工序金属的流动 规律和变形分布，对合理选择成形工序，准 确分析锻件质量和制定锻件自由锻工艺规程 非常重要
D0/d ≥5，H0=H
44
D0/d ＜5，H0=(1.1~1.2)H
实心冲孔的优点？
(3)冲孔时易产生的缺陷及防止措施 冲孔时如果操作不当、坯料尺寸不合适、坯料温度
不均匀等，可能会使锻件形状“走样”，产生孔冲偏、 斜孔、裂纹等缺陷
-
D0/d ＞ 3
H0/D0 ≤1.5
H0/D0 ≤1.5
图4-51 冲孔缺陷示意图
自由锻视频
适用范围：1、中小型锻件的单件小批量生产； 2、大型锻件生产
优点：工具简单、通用性强、灵活性大 缺点：锻件精度低，加工余量大，劳动强度大，生产率低 2
-
中小型锻件，大型锻件。为模锻完成制坯工序。
3
-
4
-
16000吨水压机上， 重260吨的巨型钢锭4570毫米、 长3450毫米的核电筒节B 中国第二重型机械集团公司（以 下简称中国二重或二重）
图4-57 辗压扩孔工作原理图 1—环形坯料 2—芯辊 3—辗压辊
4—导向辊 5—信号辊 53
-
4.3.5 弯曲
将坯料弯曲成规定外形的锻造工序称为弯曲，这种方法可用于 锻造各种弯曲类锻件，如起重吊钩、弯曲轴杆等。
2-自由锻模锻工艺 热加工工艺课件热加工工艺课件锻压课件
2 两部分连接处不用弧面（采用截柱体）；
3 锻件上不得有加强筋和小凸台； 4 形状复杂件可分几个部分锻出。
§2-4 模锻
将金属坯料放在锻模的模膛内，在锻压力的作用下，迫 使金属料依模膛的形状而变形的一种锻造方法。
一 锻模和模膛
1 锻模：采用高强度金属制成，如5CrNiMo等模具钢。 组成：上模和下模。 分类：单模膛锻模、多模膛锻模。
四 模锻件的结构工艺性
具有合理的分模面、斜度和圆角半径，以便于从模膛中取出锻件； 非配合表面设计成不加工表面； 使模锻成形容易，减少工序：
零件力求简单、平直、对称； 截面差不要过大，Fmax/Fmin≤2 不宜过于扁薄； 应避免高的凸起和深凹。 避免小孔、多孔结构，避免窄沟、深槽结构；
4 -φ20
2 模膛：上下模接触时，其接触面上所形成的空腔。 模膛分类：制坯模膛和模锻模膛。
二 各类模膛的作用和结构
1 终锻模膛：锻件的最终成形（达到锻件所要求的形状和尺寸）。 模膛的形状同于锻件； 模膛尺寸比锻件大一个收缩量，钢件取1.5%； 模膛四周开设飞边槽； 作用：容纳多余金属，迫使金属充填模膛。 结构形式：飞边槽由飞边桥和飞边仓所组成。 终锻件带有飞边和冲孔连皮。
复杂件可设计成锻—焊结构。
2 预锻模膛 作用：使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸，提高终锻 模膛的寿命。
结构特点：形状近于锻件； 比终锻模膛略高、略窄、容积略大； 不带飞边槽； 比终锻模膛的圆角、斜度大。
3 制坯模膛： 作用：使坯料变形到基本接近于锻件的形状和尺寸，减轻模锻模膛的负荷。
种类：拔长模膛： 用来减少坯料的横截面积，以增加这部分的长度。 滚挤模膛： 减少某部分的横截面积，以增加另一部分的横截面积。 弯曲模膛： 使杆状坯料弯曲。 成形模膛： 局部转移金属，使坯料外形符合锻件水平投影的形状。
3 锻件上不得有加强筋和小凸台； 4 形状复杂件可分几个部分锻出。
§2-4 模锻
将金属坯料放在锻模的模膛内，在锻压力的作用下，迫 使金属料依模膛的形状而变形的一种锻造方法。
一 锻模和模膛
1 锻模：采用高强度金属制成，如5CrNiMo等模具钢。 组成：上模和下模。 分类：单模膛锻模、多模膛锻模。
四 模锻件的结构工艺性
具有合理的分模面、斜度和圆角半径，以便于从模膛中取出锻件； 非配合表面设计成不加工表面； 使模锻成形容易，减少工序：
零件力求简单、平直、对称； 截面差不要过大，Fmax/Fmin≤2 不宜过于扁薄； 应避免高的凸起和深凹。 避免小孔、多孔结构，避免窄沟、深槽结构；
4 -φ20
2 模膛：上下模接触时，其接触面上所形成的空腔。 模膛分类：制坯模膛和模锻模膛。
二 各类模膛的作用和结构
1 终锻模膛：锻件的最终成形（达到锻件所要求的形状和尺寸）。 模膛的形状同于锻件； 模膛尺寸比锻件大一个收缩量，钢件取1.5%； 模膛四周开设飞边槽； 作用：容纳多余金属，迫使金属充填模膛。 结构形式：飞边槽由飞边桥和飞边仓所组成。 终锻件带有飞边和冲孔连皮。
复杂件可设计成锻—焊结构。
2 预锻模膛 作用：使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸，提高终锻 模膛的寿命。
结构特点：形状近于锻件； 比终锻模膛略高、略窄、容积略大； 不带飞边槽； 比终锻模膛的圆角、斜度大。
3 制坯模膛： 作用：使坯料变形到基本接近于锻件的形状和尺寸，减轻模锻模膛的负荷。
种类：拔长模膛： 用来减少坯料的横截面积，以增加这部分的长度。 滚挤模膛： 减少某部分的横截面积，以增加另一部分的横截面积。 弯曲模膛： 使杆状坯料弯曲。 成形模膛： 局部转移金属，使坯料外形符合锻件水平投影的形状。
【精品课件】锻压工艺学-锻造-自由锻造PPT共77页
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功课件】锻压工艺学-锻造-自由锻造
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
自由锻工艺课件(PPT 38张)
1 . 2 5 H / D 2 . 5 0 0
从而可得 D0 = (0.8～1.0)
3
V坯
a0 = (0.75～0.9) 3 V 坯
Seite 18
⑵当头道工序为拔长时，原坯料直径应按锻件最大截面积S锻 , 并考虑锻比KL和修整量等要求来确定： S坯＝KL· S锻 即D0 = 1.13√KLS锻 再按国家材料规格，选取标准直径或标准边长，然后计算 坯料高度（下料长度）： 圆坯料 2 H = V / ( / 4 D) 0 0 坯 方坯料
Seite 23
四、锻造比的确定
锻造比是表示锻件变形程度的一种方法，也是保证锻 件质量的一个重要指标。应合理选择锻造比。 型材一般经过大变形的锻轧，组织性能均得到改善， 一般不须考虑锻造比。 钢锭的锻造必须考虑锻造比。 一般要求锻造比大于3。
Seite 24
典型锻件的锻造比见表
锻件名称 计算部位 锻造比 锻件名称 计算部位 锻造比
航空用大 型锻件
五、设备吨位的计算与选择
根据作用在坯料上力的性质，自由锻设备 分为锻锤和液压机两大类。
在使用锻锤进行锻造时，必须正确选择合适的设备
。用小的设备锻造太大的锻件，锻件内部锻不透，而且 生产率低。 反之，小型锻件用太大的设备进行锻造速度慢，打 击力不易控制，也是不适宜的。
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Seite 37
三、大型锻件变形工艺分析
生产大锻件必须根据对锻件组织性能的具体要 求。恰当地选用变形工艺。因此，有必要对大锻件 锻造中常用变形工艺的特点进行具体分析。
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• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
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基本锻造工序：拔长、弯曲
例：卡瓦的锻造过程
非洲菊
★自由锻实例
圆轴锻件锻造
盘套锻件锻造
叉杆锻件锻造
大型锻件锻造
42
全纤维自由锻造
第三节 自由锻基本工序分析
一、 镦粗
使坯料整体或一部分高度减小截面积增大的工序 锻造比为：Y镦=H0/H 镦粗比为：H0/D0
1 镦粗的作用
a 获得横截面较大而高度较小的锻件（饼块件）。 b 用作冲孔前的准备工序(增大坯料的横截面积以便
28
4 镦粗的质量问题及控制
质量问题： 侧表面产生纵向或45º裂纹；
侧表面出现鼓形； 上下端存留铸态组织； 高坯料镦粗易失稳弯曲；。 质量控制措施： a 采用润滑、预热工具
b 用侧凹形毛坯镦粗 c 使用软金属垫镦粗 d 叠料镦粗、套环内镦粗 f 反复镦粗拔长工艺
h 采用合适的锻造比及锻造力
侧凹镦粗，在侧凹面上产生径向压应力分 量，可以避免侧表面纵向开裂，并减小鼓型
4 曲轴类锻件
这类锻件为实心长轴，锻件不仅沿轴线 有截面形状和面积的变化，而且轴线有多 方向弯曲，包括各种形式的曲轴。
锻造基本工序：拔长、错移、扭转
例：三拐曲轴锻造过程
5 弯曲类锻件
这类锻件具有弯曲的轴线，一般为一 处弯曲或多处弯曲，沿弯曲轴线，截面可 以是等截面，也可以是变截面；弯曲可以 是对称和非对称弯曲。
影响变形不均匀的因素：摩擦力、坯料尺寸
1)摩擦力的影响
根据镦粗后网格的变形程度分为三个变形区
区域Ⅰ：难变形区； 区域Ⅱ：大变形区； 区域Ⅲ：小变形区，变形程度介于Ⅰ与Ⅱ之间。
平砧镦粗
平砧镦粗变形与应力状态分析
2) 坯料尺寸的影响
Ⅰ—难变形区 Ⅱ—大变形区 Ⅲ—小变形区 Ⅳ—均匀变形
不同高径比坯料镦粗时鼓型情况与变形分布
能生产最大锻件为600吨。主要用于核电筒体、反应器筒节、封 头板、大型轧辊等锻件。
高达25米、重4000多吨的“新一代钢铁巨人”、 “超级大力 士”。 全球只有3台。
晚香玉
第二节自由锻工序及锻件分类
一、自由锻工序 ★锻造工序
锻造过程中直接改变坯料形状和尺寸的工艺过程。 ★自由锻的工序分为：
基本工序、辅助工序、精整工序
c拔长的作用
★由横截面积较大的坯料得到横截面 积较小而轴向较长的轴类锻件；
★作为辅助工序进行局部变形； ★ “反复镦拔”工序。
29
d拔长的类型 按砧铁类型分为： 平砧铁间拔长、型砧拔长、芯轴拔长 按坯料截面形状分为： 矩形截面坯料拔长、圆截面坯料拔长
目录
平砧拔长
30
目录
2 矩形截面毛坯拔长
于冲孔)。 c “反复镦拔法”，镦粗与拔长相结合，可提高 锻造
比，同时击碎合金工具钢中的块状碳化物，并使 其分布均匀以提高锻件的使用性能。 d提高锻件的横向力学性能以减小力学性能的异向性。
2 镦粗主要方法 完全镦粗、局部镦粗和垫环镦粗
3 镦粗的变形流动特点（针对圆截面坯料平 砧镦粗讨论）
特点： 金属变形不均匀
1）所用砧铁类型：平砧 2）变形参数
软金属垫镦粗
叠料镦
套环内镦粗
二、拔长
• 1概述 • 2矩形截面坯料拔长 • 3圆形截面坯料的拔长 • 4空心件拔长 • 5拔长的操作要点
1概述 a定义 使坯料横截面减小而长度增加的锻造 基本工序。 拔长时的锻造比：Y拔＝F0/F
b 拔长变形实质
一系列镦粗工序的叠加组合,但受两端“刚端 ”的影响，不是镦粗的简单叠加。
及大型锻件的生产和新产品的试制、模锻件的制坯 等方面，是特大型锻件的唯一生产方法。
六、自由锻造的主要设备
1.锻锤: 空气锤、蒸汽—空气锤
★ 锻锤是以冲击力使坯料变形的，设备规格以落下分的 重量来表示。
★ 空气锤的吨位较小，只有0.5～10kN，用于锻100kg以 下的锻件；蒸汽—空气锤的吨位较大，可达10～50KN , 可锻1500kg以下的锻件。
辅助工序
预压钳把
钢锭倒棱
分段压痕
修整工序
鼓形滚圆
端面平整
弯曲校正
二、自由锻件分类
饼块类 、空心类、轴杆类、 曲轴类、弯曲类、复杂形状类
1 饼块类锻件
外形横向尺寸大于高度尺寸，或两者 相近，如圆盘、叶轮、齿轮、模块、锤头 等。
锻造基本工序：镦粗
例：齿轮的锻造过程
2 空心类锻件
这类锻件有中心通孔，一般为圆周 等壁厚锻件，轴向可有阶梯变化，如各 种圆环、齿圈、轴承环、各种圆筒、空 心轴等。
自由锻件的成形都是这三类工序的组合
1 基本工序
使坯料实现主要的变形要求，达 到或基本达到锻件所需要形状和尺 寸的工序。
主要有：镦粗、拔长、冲孔、 弯曲、扭转、错移、切割。
2辅助工序
基本工序之前的预变形工序，主要 有： 压钳口、倒棱、压肩等
3精整工序
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。
第三讲 自由锻造工艺
第一节 概述 第二节 自由锻工序及锻件分类 第三节 自由锻基本工序分析 第四节 自由锻工艺规程的制定 第五节 胎模锻
第一节 概述
一、自由 锻 概念 只采用通用工具或直接在锻造设备的上、下砥铁间使
坯料自由变形，获得锻件毛坯的塑性成形方法称为自由 锻。 二、自由锻分类 1 手工自由锻
2.液压机：油压机、水压机
液压机是以液体产生的静压力使坯料变形的，设备规格 以最大压力来表示。
水压机的压力大，可达5000～15000kN，是锻造大型锻 件的主要设备。
空气锤
单柱蒸汽—空气锤
双柱蒸汽—空气锤
10T桥式电液锤
10T电液锤-15T操作机械手
8000吨自由锻油压机
１５０００吨自由锻水压机
生产中小型锻件 2 机器自由锻
包括锻锤自由锻和水压机自由锻， 用于大型或较大型的锻件生产。
三、自由锻用材
轧材（中小型锻件）或钢锭（大型锻件）。
四、自由锻特点
优点：工具简单、通用性强、工艺灵活、生产准备周期短。 缺点：锻件的精度较低，加工余量大，劳动强度大，生产
率低。
五、自由锻的应用 自由锻主要应用于单件、小批量生产，修配以
锻造基本工序：镦粗、冲孔、 扩孔或芯轴拔长
例：圆环及圆筒的锻造工艺过程
3 轴杆类锻件
这类锻件为实心轴杆，轴向尺寸远远 大于横截面尺寸，可以是直轴或阶梯轴，如 传动轴、轧辊、立柱、拉杆等，也可以是矩 形、方形、工字形或其他形状截面的杆件如 连杆、摇杆、杠杆、推杆。
锻造基本工序：拔长，或镦粗+拔长
例：传动轴的锻造过程
例：卡瓦的锻造过程
非洲菊
★自由锻实例
圆轴锻件锻造
盘套锻件锻造
叉杆锻件锻造
大型锻件锻造
42
全纤维自由锻造
第三节 自由锻基本工序分析
一、 镦粗
使坯料整体或一部分高度减小截面积增大的工序 锻造比为：Y镦=H0/H 镦粗比为：H0/D0
1 镦粗的作用
a 获得横截面较大而高度较小的锻件（饼块件）。 b 用作冲孔前的准备工序(增大坯料的横截面积以便
28
4 镦粗的质量问题及控制
质量问题： 侧表面产生纵向或45º裂纹；
侧表面出现鼓形； 上下端存留铸态组织； 高坯料镦粗易失稳弯曲；。 质量控制措施： a 采用润滑、预热工具
b 用侧凹形毛坯镦粗 c 使用软金属垫镦粗 d 叠料镦粗、套环内镦粗 f 反复镦粗拔长工艺
h 采用合适的锻造比及锻造力
侧凹镦粗，在侧凹面上产生径向压应力分 量，可以避免侧表面纵向开裂，并减小鼓型
4 曲轴类锻件
这类锻件为实心长轴，锻件不仅沿轴线 有截面形状和面积的变化，而且轴线有多 方向弯曲，包括各种形式的曲轴。
锻造基本工序：拔长、错移、扭转
例：三拐曲轴锻造过程
5 弯曲类锻件
这类锻件具有弯曲的轴线，一般为一 处弯曲或多处弯曲，沿弯曲轴线，截面可 以是等截面，也可以是变截面；弯曲可以 是对称和非对称弯曲。
影响变形不均匀的因素：摩擦力、坯料尺寸
1)摩擦力的影响
根据镦粗后网格的变形程度分为三个变形区
区域Ⅰ：难变形区； 区域Ⅱ：大变形区； 区域Ⅲ：小变形区，变形程度介于Ⅰ与Ⅱ之间。
平砧镦粗
平砧镦粗变形与应力状态分析
2) 坯料尺寸的影响
Ⅰ—难变形区 Ⅱ—大变形区 Ⅲ—小变形区 Ⅳ—均匀变形
不同高径比坯料镦粗时鼓型情况与变形分布
能生产最大锻件为600吨。主要用于核电筒体、反应器筒节、封 头板、大型轧辊等锻件。
高达25米、重4000多吨的“新一代钢铁巨人”、 “超级大力 士”。 全球只有3台。
晚香玉
第二节自由锻工序及锻件分类
一、自由锻工序 ★锻造工序
锻造过程中直接改变坯料形状和尺寸的工艺过程。 ★自由锻的工序分为：
基本工序、辅助工序、精整工序
c拔长的作用
★由横截面积较大的坯料得到横截面 积较小而轴向较长的轴类锻件；
★作为辅助工序进行局部变形； ★ “反复镦拔”工序。
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d拔长的类型 按砧铁类型分为： 平砧铁间拔长、型砧拔长、芯轴拔长 按坯料截面形状分为： 矩形截面坯料拔长、圆截面坯料拔长
目录
平砧拔长
30
目录
2 矩形截面毛坯拔长
于冲孔)。 c “反复镦拔法”，镦粗与拔长相结合，可提高 锻造
比，同时击碎合金工具钢中的块状碳化物，并使 其分布均匀以提高锻件的使用性能。 d提高锻件的横向力学性能以减小力学性能的异向性。
2 镦粗主要方法 完全镦粗、局部镦粗和垫环镦粗
3 镦粗的变形流动特点（针对圆截面坯料平 砧镦粗讨论）
特点： 金属变形不均匀
1）所用砧铁类型：平砧 2）变形参数
软金属垫镦粗
叠料镦
套环内镦粗
二、拔长
• 1概述 • 2矩形截面坯料拔长 • 3圆形截面坯料的拔长 • 4空心件拔长 • 5拔长的操作要点
1概述 a定义 使坯料横截面减小而长度增加的锻造 基本工序。 拔长时的锻造比：Y拔＝F0/F
b 拔长变形实质
一系列镦粗工序的叠加组合,但受两端“刚端 ”的影响，不是镦粗的简单叠加。
及大型锻件的生产和新产品的试制、模锻件的制坯 等方面，是特大型锻件的唯一生产方法。
六、自由锻造的主要设备
1.锻锤: 空气锤、蒸汽—空气锤
★ 锻锤是以冲击力使坯料变形的，设备规格以落下分的 重量来表示。
★ 空气锤的吨位较小，只有0.5～10kN，用于锻100kg以 下的锻件；蒸汽—空气锤的吨位较大，可达10～50KN , 可锻1500kg以下的锻件。
辅助工序
预压钳把
钢锭倒棱
分段压痕
修整工序
鼓形滚圆
端面平整
弯曲校正
二、自由锻件分类
饼块类 、空心类、轴杆类、 曲轴类、弯曲类、复杂形状类
1 饼块类锻件
外形横向尺寸大于高度尺寸，或两者 相近，如圆盘、叶轮、齿轮、模块、锤头 等。
锻造基本工序：镦粗
例：齿轮的锻造过程
2 空心类锻件
这类锻件有中心通孔，一般为圆周 等壁厚锻件，轴向可有阶梯变化，如各 种圆环、齿圈、轴承环、各种圆筒、空 心轴等。
自由锻件的成形都是这三类工序的组合
1 基本工序
使坯料实现主要的变形要求，达 到或基本达到锻件所需要形状和尺 寸的工序。
主要有：镦粗、拔长、冲孔、 弯曲、扭转、错移、切割。
2辅助工序
基本工序之前的预变形工序，主要 有： 压钳口、倒棱、压肩等
3精整工序
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。
第三讲 自由锻造工艺
第一节 概述 第二节 自由锻工序及锻件分类 第三节 自由锻基本工序分析 第四节 自由锻工艺规程的制定 第五节 胎模锻
第一节 概述
一、自由 锻 概念 只采用通用工具或直接在锻造设备的上、下砥铁间使
坯料自由变形，获得锻件毛坯的塑性成形方法称为自由 锻。 二、自由锻分类 1 手工自由锻
2.液压机：油压机、水压机
液压机是以液体产生的静压力使坯料变形的，设备规格 以最大压力来表示。
水压机的压力大，可达5000～15000kN，是锻造大型锻 件的主要设备。
空气锤
单柱蒸汽—空气锤
双柱蒸汽—空气锤
10T桥式电液锤
10T电液锤-15T操作机械手
8000吨自由锻油压机
１５０００吨自由锻水压机
生产中小型锻件 2 机器自由锻
包括锻锤自由锻和水压机自由锻， 用于大型或较大型的锻件生产。
三、自由锻用材
轧材（中小型锻件）或钢锭（大型锻件）。
四、自由锻特点
优点：工具简单、通用性强、工艺灵活、生产准备周期短。 缺点：锻件的精度较低，加工余量大，劳动强度大，生产
率低。
五、自由锻的应用 自由锻主要应用于单件、小批量生产，修配以
锻造基本工序：镦粗、冲孔、 扩孔或芯轴拔长
例：圆环及圆筒的锻造工艺过程
3 轴杆类锻件
这类锻件为实心轴杆，轴向尺寸远远 大于横截面尺寸，可以是直轴或阶梯轴，如 传动轴、轧辊、立柱、拉杆等，也可以是矩 形、方形、工字形或其他形状截面的杆件如 连杆、摇杆、杠杆、推杆。
锻造基本工序：拔长，或镦粗+拔长
例：传动轴的锻造过程