第3章-锻压工艺基础知识
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锻造工艺过程及模具设计第3章锻造的加热
白点呈纯脆性。
3.6.2 锻件的冷却规范
1．空冷 ：在空气中冷却，速度较快 。
2．坑（箱）冷：锻件锻后放到地坑 或铁箱中封闭冷却，或埋入坑中砂 子、石灰或炉渣内冷却。
3．炉冷：锻件锻后直接装入炉中按 一定的冷却规范缓慢冷却。
3.7 中小钢锻件的热处理
3.7.1 退火 退火是将钢加热到一定的温度，保温
1）反应是可逆反应，向右：氧化反应，向左：
还原反应。 2）加热时，与空气消耗系数有关。
空气消耗系数：又称空气过剩系数，是燃料燃 烧实际供给的空气量与理论计算空气量之比。 3）空气充足时，炉气呈氧化性，空气不足时， 炉 气呈还原性。 4）控制反应前后的生成物与反应物的浓度比。
炉气和被加热钢材的平衡图如下：
• 电热体材料：铁铬铝合金 镍铬合金 碳化硅元件 二硅化钼
图3.1 电阻炉原理图 1－电热体 2－坯料 3－变压器
●盐浴炉加热原理： 电流通过炉内电极产生
的热量把导电介质——盐熔 融，通过高温介质的对流与 传导将埋入介质中的金属加 热。 ●盐浴炉的分类：按照热源的 位置分外热式和内热式。 ●盐浴炉加热的优点：
、
辐射加热坯料。
燃料来源方便、加热炉修造容易、
加热费低、适应性强。
缺点：：劳动条件差，加热速度慢， 质量低、热效率低。
应用范围：大、中、小型坯料。
2 电加热 利用电能转换热能来加热坯料。
1）电阻加热 电阻加热与火焰加热原理相同，根据
发热元件的不同分为： 电阻炉加热、 盐浴炉加热、接触电
加热
• 电阻炉加热原理：利用电 流通过炉内的电热体产生 的能量，加热炉内的金属 坯料。原理如图3.1。
升温快、加热均匀，可 以实现 金属坯料整体或局 部的无氧化加热。 ●盐浴炉加热的缺点：
3.6.2 锻件的冷却规范
1．空冷 ：在空气中冷却，速度较快 。
2．坑（箱）冷：锻件锻后放到地坑 或铁箱中封闭冷却，或埋入坑中砂 子、石灰或炉渣内冷却。
3．炉冷：锻件锻后直接装入炉中按 一定的冷却规范缓慢冷却。
3.7 中小钢锻件的热处理
3.7.1 退火 退火是将钢加热到一定的温度，保温
1）反应是可逆反应，向右：氧化反应，向左：
还原反应。 2）加热时，与空气消耗系数有关。
空气消耗系数：又称空气过剩系数，是燃料燃 烧实际供给的空气量与理论计算空气量之比。 3）空气充足时，炉气呈氧化性，空气不足时， 炉 气呈还原性。 4）控制反应前后的生成物与反应物的浓度比。
炉气和被加热钢材的平衡图如下：
• 电热体材料：铁铬铝合金 镍铬合金 碳化硅元件 二硅化钼
图3.1 电阻炉原理图 1－电热体 2－坯料 3－变压器
●盐浴炉加热原理： 电流通过炉内电极产生
的热量把导电介质——盐熔 融，通过高温介质的对流与 传导将埋入介质中的金属加 热。 ●盐浴炉的分类：按照热源的 位置分外热式和内热式。 ●盐浴炉加热的优点：
、
辐射加热坯料。
燃料来源方便、加热炉修造容易、
加热费低、适应性强。
缺点：：劳动条件差，加热速度慢， 质量低、热效率低。
应用范围：大、中、小型坯料。
2 电加热 利用电能转换热能来加热坯料。
1）电阻加热 电阻加热与火焰加热原理相同，根据
发热元件的不同分为： 电阻炉加热、 盐浴炉加热、接触电
加热
• 电阻炉加热原理：利用电 流通过炉内的电热体产生 的能量，加热炉内的金属 坯料。原理如图3.1。
升温快、加热均匀，可 以实现 金属坯料整体或局 部的无氧化加热。 ●盐浴炉加热的缺点：
锻压技术基础知识
退火 退火 退火
成型.2 滾光
成型.6
鍛壓成型具體實例展示 下料
退火
滾光
成型.1
退火
成型.3
退火
成型.4
退火
成型.2
退火
成型.5
鍛壓成型具體實例展示 粗切毛邊
退火
滾光
成型.6
退火
精切毛邊
滾光
成型.7
成品
鍛壓成型的未來發展方向
1.向精密成型即凈形鍛壓方向發展,直接成型零件,後 工序不用再加工.
2.向採用CAD/CAM模擬仿真鍛壓過程發展,可大大縮短 開發周期及開發成本.
為保証鍛件成品有良好的力學性能和切削性能，可通過鍛后熱處理 (退火）來消除加工硬化現象并消除內應力。
金屬塑性變形的基本定律
剪（切）應力定律 金屬材料在外力作用下，為平衡來自各方的外力， 在金屬內部便產生了作用在滑移方向的剪切力。只 有當金屬內部的剪應力達到臨界值時，才發生塑性 變形，臨界剪應力的大小決定于金屬的種類和變形 條件。
如机器中的主轴、齿轮等，但不能获得形状复杂的毛 坯或零件。
锻压的特点
5) 採用等溫鍛壓及超塑性鍛造工藝，可加工生產普通加工工藝難以成 型、產品性能要求極高、形狀特別復雜的航空航天及軍工產品；
6) 應用范圍廣泛:已普遍應用於機械、機器制造、交通運輸、冶金、 航天、航空、軍工等國民生產領域，成為一種非常重要的生產加工 技術；
最小阻力定律
當變形物體的質點能在不同方向上移動時，變形物體的每一質點總是沿 阻力最小方向移動，這就是最小阻力定律。 最小阻力定律在鍛造生產中具有重要意義。根據定律就可以在許多復雜 情況下確定金屬變形時各質點的移動方向，進而控制金屬坯料變形的流 動途徑，以利于金屬坯料的鍛造成型，從而達到降低變形能量消耗，提 高生產效率的目的。
第三章锻压工艺基础知识(2013.3)详解
特点：
优点： ① 生产率高； ② 锻件精度高，切削加工余量小，强度好； ③ 可获得形状复杂的锻件；
缺点： ①受设备吨位限制，锻件不能太大； ②锻模成本高，制造周期长；
结论：适用于形状较复杂的中小型锻件的批量生产
模锻
锻模：
锤头
——由上锻模和下锻模两部
分组成。
模垫
上锻模 下锻模 模座
模锻
锻模：
缺点： ①锻件尺寸精度低，加工余量大； ②金属材料消耗多； ③生产率低，劳动强度大、条件差; ④要求操作者的技术水平较高;
自由锻
1、自由锻的设备
主要有空气锤、蒸汽锤、水压机、液压机等。
空气锤 ——适用于小型锻件
蒸汽锤 ——适用于中、小型锻件
自由锻
水压机
大型水压机
——适用于大型锻件
自由锻
2、自由锻的工序
基本工序：使坯料变形，并逐步接近锻件最 终形状和尺寸的工序。如镦粗、 拔长、冲孔、弯曲等；
辅助工序：使坯料预先产生少量变形的工 序。如钢锭倒棱、分段压痕等；
整形工序：最终平整成形，消除表面不平、 歪扭的工序。如弯曲校直、端面 平整等；
自由锻
2、自由锻的工序
基本工序：
自由锻
2、自由锻的工序
§3.2 锻造方法
一、自由锻（Open Die Forging）
——金属坯料在上、下砥铁平面间变形是自由 流动的。
分类：
手工锻造：适用于单件、要求不高的小型 锻件；
机器锻造：适用于小批量生产大型锻件；
自由锻是制造大型锻件的唯一方法！
自由锻
特点：
优点：适应性强，灵活性大，生产周期短， 成本低；
基本工序：
自由锻
2、自由锻的工序
优点： ① 生产率高； ② 锻件精度高，切削加工余量小，强度好； ③ 可获得形状复杂的锻件；
缺点： ①受设备吨位限制，锻件不能太大； ②锻模成本高，制造周期长；
结论：适用于形状较复杂的中小型锻件的批量生产
模锻
锻模：
锤头
——由上锻模和下锻模两部
分组成。
模垫
上锻模 下锻模 模座
模锻
锻模：
缺点： ①锻件尺寸精度低，加工余量大； ②金属材料消耗多； ③生产率低，劳动强度大、条件差; ④要求操作者的技术水平较高;
自由锻
1、自由锻的设备
主要有空气锤、蒸汽锤、水压机、液压机等。
空气锤 ——适用于小型锻件
蒸汽锤 ——适用于中、小型锻件
自由锻
水压机
大型水压机
——适用于大型锻件
自由锻
2、自由锻的工序
基本工序：使坯料变形，并逐步接近锻件最 终形状和尺寸的工序。如镦粗、 拔长、冲孔、弯曲等；
辅助工序：使坯料预先产生少量变形的工 序。如钢锭倒棱、分段压痕等；
整形工序：最终平整成形，消除表面不平、 歪扭的工序。如弯曲校直、端面 平整等；
自由锻
2、自由锻的工序
基本工序：
自由锻
2、自由锻的工序
§3.2 锻造方法
一、自由锻（Open Die Forging）
——金属坯料在上、下砥铁平面间变形是自由 流动的。
分类：
手工锻造：适用于单件、要求不高的小型 锻件；
机器锻造：适用于小批量生产大型锻件；
自由锻是制造大型锻件的唯一方法！
自由锻
特点：
优点：适应性强，灵活性大，生产周期短， 成本低；
基本工序：
自由锻
2、自由锻的工序
锻压工艺讲解课件
锻造工艺参数
控制锻造工艺参数，如变形程度、锻造速度等， 保证产品质量。
冷却
冷却目的
将锻件快速冷却至室温，提高其 硬度和强度。
冷却方式
采用适当的冷却方式，如空冷、水 冷等，根据材料和产品要求选择。
冷却工艺参数
控制冷却工艺参数，如冷却速度、 时间等，确保锻件组织和性能符合 要求。
热处理
热处理目的
01
3
模锻锤的模具设计和制造较为复杂，且对原材料 的质量要求较高。
液压机
液压机是一种以液体压力为动力 源的锻压设备，通过液压系统将 油泵产生的压力传递到工作缸， 实现对金属坯料的加压和变形。
液压机具有较大的压力和较小的 冲击力，适用于精密、复杂和大
型锻件的加工。
液压机的结构较为复杂，制造成 本和维护成本较高。
核电、火电等领域的压 力容器和管道。
刀具、模具等精密零件 的制造。
锻压工艺的优缺点
优点 可制造出形状复杂、精度高的零件。
可提高金属的力学性能和耐腐蚀性能。
锻压工艺的优缺点
•Байду номын сангаас可实现批量生产，降低生产成本。
锻压工艺的优缺点
缺点 生产周期较长，不适合小批量生产。
需要大量的能源和原材料。 对设备和工艺要求较高，需要专业技术人员操作。
06
锻压工艺发展趋势与未来展望
锻压工艺发展趋势
高效化
随着科技的发展，锻压工艺正朝着高效化方向发 展。通过改进工艺流程、提高设备性能和优化生 产管理，实现更快速、高效的生产，提高生产效 率和产品质量。
绿色化
随着环保意识的提高，锻压工艺正朝着绿色化方 向发展。通过采用环保材料、优化工艺流程、降 低能耗和减少废弃物排放等措施，实现锻压生产 的环保和可持续发展。
控制锻造工艺参数，如变形程度、锻造速度等， 保证产品质量。
冷却
冷却目的
将锻件快速冷却至室温，提高其 硬度和强度。
冷却方式
采用适当的冷却方式，如空冷、水 冷等，根据材料和产品要求选择。
冷却工艺参数
控制冷却工艺参数，如冷却速度、 时间等，确保锻件组织和性能符合 要求。
热处理
热处理目的
01
3
模锻锤的模具设计和制造较为复杂，且对原材料 的质量要求较高。
液压机
液压机是一种以液体压力为动力 源的锻压设备，通过液压系统将 油泵产生的压力传递到工作缸， 实现对金属坯料的加压和变形。
液压机具有较大的压力和较小的 冲击力，适用于精密、复杂和大
型锻件的加工。
液压机的结构较为复杂，制造成 本和维护成本较高。
核电、火电等领域的压 力容器和管道。
刀具、模具等精密零件 的制造。
锻压工艺的优缺点
优点 可制造出形状复杂、精度高的零件。
可提高金属的力学性能和耐腐蚀性能。
锻压工艺的优缺点
•Байду номын сангаас可实现批量生产，降低生产成本。
锻压工艺的优缺点
缺点 生产周期较长，不适合小批量生产。
需要大量的能源和原材料。 对设备和工艺要求较高，需要专业技术人员操作。
06
锻压工艺发展趋势与未来展望
锻压工艺发展趋势
高效化
随着科技的发展，锻压工艺正朝着高效化方向发 展。通过改进工艺流程、提高设备性能和优化生 产管理，实现更快速、高效的生产，提高生产效 率和产品质量。
绿色化
随着环保意识的提高，锻压工艺正朝着绿色化方 向发展。通过采用环保材料、优化工艺流程、降 低能耗和减少废弃物排放等措施，实现锻压生产 的环保和可持续发展。
金工实习-锻压
3、列出镦粗是产生的不正确打法，并简述对产生的缺陷进行校正的方法。
答：镦粗易产生弯曲、镦歪、双鼓或折叠、内部裂纹等缺陷。
应注意：1、坯料的原始高度H与D（边长）之比（高径比）应在2.5～3的范围之内，过大会产生弯曲，过小会产生双折或折叠。
2、坯料两端面应平整并与轴线垂直，以防镦歪。
3、坯料表面要光洁，不得有裂纹或凹坑，以免产生裂纹或夹层。
（3）、T10A优质碳素工具钢，硬度高，适用于做工具，770～1150℃，红→深黄→淡黄。
5、手工锻打时应掌握那些要领？应注意哪些安全？
答：1、锤工：做到“稳、准、狠”；
2、钳工：对工件要夹牢、放平；
3、加热在允许的范围内可以高一点。
6、记录你所用工具的名称，并分析其作用。
各类钳子：夹持工件
4、要有足够的打击力而不至于产生双鼓或折叠。
4、说明机锻羊角榔头各分解工序所产生的工具和主要操作要领。
答：1、拔长、镦粗：用方块钳，严格控制好拔长和镦粗比，90°翻转；
2、冲孔（冲子）：冲子要垂直于工件；
3、压肩（压块）。
5、何为胎模锻造？胎模锻造与自由锻造比较有何特点？
答：胎模锻：用简单的模具在自由锻造设备上来生产锻件的工艺；
第三章 锻压
一、锻压概况
（一）、目的和要求
1、了解锻造实习的意义、内容、安排、要求和安全技术。
2、了解锻造生产的种类、生产工艺过程、特点和应用，熟悉锻造场地。
3、了解加热的目的和方法、加热设备、操作方法、碳钢的锻造温度范围，以及锻件的冷却方法。
答：将金属加热后固定在专用设备的模具的型腔内，在冲击力或静压力作用下迫使金属在型腔内整体变形，从而获得工件的方法。
锻压工艺及设备-考试复习资料-打印
13
17
(2) 金属组织。同一成分的合金，当组织结构不同时，其锻造 性能也不同。单一固溶体组织的锻造性能好于化合物组织。 2）工艺条件 (1)变形温度。温度越高，原子活动能 力越大，滑移所需的应力越小，因而变形 抗力降低、塑性增加，所以加热有助于提 高锻造性能。但加热不当会产生氧化、脱 碳、过热等缺陷，甚至造成过烧使产品报 废。所以金属的变形必须严格控制在规定 的温度范围内，见动画7。碳钢的锻造温度 范围可依据相图来确定。常用金属的锻造 温度范围见表1。
22
28
(5)镦粗缺陷。只适用于高度较小的盘类零件的毛坯锻造，即 h0/d0≤2.5。若长或高（h0）径（d0）比太大，镦粗易弯曲或形成双 鼓形（见动画11） 。
动画11 镦粗缺陷
23
29
2）拔长 使坯料横截面减小而长度增加的锻造工序称为拔长（见视频8）。 拔长主要用于轴杆类锻件成形，其作用是改善锻件内部质量。 (1)拔长的种类。有平砥铁拔长（见动画12）、芯轴拔长（见动 画13 ）、芯轴扩孔等（见动画14 ）。
8
10
2）加工硬化对金属组织性能的影响 (1)压力加工过程中，加工硬化增大了材料继续变形的阻力。 (2)通过加工硬化可以提 高金属的强度、硬度和耐磨 性。 (3)加工硬化是一种不稳 定的现象，具有自发地回复 到稳定状态的倾向。 冷变形与加工硬化见视 频2。
教学视频2 冷变形与加工硬化
9
11
3.回复 将已产生加工硬化的金属加热到绝对 温度Ｔ回 ＝（0.25～0.3）Ｔ熔 以上，使原子 回复到正常排列位臵，消除了晶格扭曲， 降低了内应力，从而部分消除加工硬化。 这种使金属强度、硬度略有下降，塑性、 韧性略有上升的现象称为回复，见动画6。 4.再结晶 若将硬化金属加热到绝对温度 Ｔ 再 ＝ 0.4 Ｔ 熔 以上，原来被拉长的晶粒将以碎晶 或杂质为核心重新生核、结晶，变为细小 的等轴晶粒，从而完全消除加工硬化 ,这种 现象称为再结晶（见视频3 ） 。
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(2) 金属组织。同一成分的合金，当组织结构不同时，其锻造 性能也不同。单一固溶体组织的锻造性能好于化合物组织。 2）工艺条件 (1)变形温度。温度越高，原子活动能 力越大，滑移所需的应力越小，因而变形 抗力降低、塑性增加，所以加热有助于提 高锻造性能。但加热不当会产生氧化、脱 碳、过热等缺陷，甚至造成过烧使产品报 废。所以金属的变形必须严格控制在规定 的温度范围内，见动画7。碳钢的锻造温度 范围可依据相图来确定。常用金属的锻造 温度范围见表1。
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(5)镦粗缺陷。只适用于高度较小的盘类零件的毛坯锻造，即 h0/d0≤2.5。若长或高（h0）径（d0）比太大，镦粗易弯曲或形成双 鼓形（见动画11） 。
动画11 镦粗缺陷
23
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2）拔长 使坯料横截面减小而长度增加的锻造工序称为拔长（见视频8）。 拔长主要用于轴杆类锻件成形，其作用是改善锻件内部质量。 (1)拔长的种类。有平砥铁拔长（见动画12）、芯轴拔长（见动 画13 ）、芯轴扩孔等（见动画14 ）。
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2）加工硬化对金属组织性能的影响 (1)压力加工过程中，加工硬化增大了材料继续变形的阻力。 (2)通过加工硬化可以提 高金属的强度、硬度和耐磨 性。 (3)加工硬化是一种不稳 定的现象，具有自发地回复 到稳定状态的倾向。 冷变形与加工硬化见视 频2。
教学视频2 冷变形与加工硬化
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3.回复 将已产生加工硬化的金属加热到绝对 温度Ｔ回 ＝（0.25～0.3）Ｔ熔 以上，使原子 回复到正常排列位臵，消除了晶格扭曲， 降低了内应力，从而部分消除加工硬化。 这种使金属强度、硬度略有下降，塑性、 韧性略有上升的现象称为回复，见动画6。 4.再结晶 若将硬化金属加热到绝对温度 Ｔ 再 ＝ 0.4 Ｔ 熔 以上，原来被拉长的晶粒将以碎晶 或杂质为核心重新生核、结晶，变为细小 的等轴晶粒，从而完全消除加工硬化 ,这种 现象称为再结晶（见视频3 ） 。
材料成型技术-第三章锻压
自动化生产
自动化锻压设备的应用，实现生 产线的智能化和高效化。
环保锻造
注重环境保护，推动绿色、可持 续发展的锻压数选择
根据锻造材料、形状和尺寸等要求，选择适当的锻 造温度、锻造速度和锻造力量。
工艺参数优化
通过工艺参数的优化，提高锻件的质量和产量，降 低成本和能源消耗。
锻压工艺的发展与前景
技术创新
不断引入新材料、新工艺和新设 备，提高锻压工艺的效率、精度 和灵活性。
原理
锻压利用力量，让金属原料在受压和冲击的作用下 发生塑性变形，从而改变其形状和结构。
锻压的基本过程和设备
1
加热与预变形准备
将金属原料加热至适当温度，并进行预变形，为后续锻压过程做好准备。
2
锻造操作
通过锻压设备施加力量，使金属原料发生塑性变形，达到所需形状。
3
冷却与处理
对锻造后的金属进行冷却和处理，以提高锻件的性能和质量。
锻件在汽车制造中广泛应用，如发动机传动轴、悬挂系统和转向零件等。
3 能源行业
用于制造发电设备、石油钻机和核能设备等。
锻件质量控制与检测技术
1
质量控制
通过严格的质量控制体系和工艺流程，
检测技术
2
确保锻件的尺寸精度、力学性能和工艺 性能。
采用非破坏性检测和破坏性检测技术，
如超声波检测、渗透检测和金相检测等，
锻压的分类和特点
分类
按照荷载形式可分为自由锻造、模锻和精锻； 按照锻件形状可分为平面锻压、轴对称锻压和 非轴对称锻压。
特点
锻压具有高强度、高精度、高质量的特点，可 制造出各种复杂形状和大尺寸的金属零件。
锻压在工业生产中的应用
1 航空航天业
锻造工艺学3
Seite 30
⒈ 过烧的危害 钢断面呈浅灰兰色，无金属光泽；表面粗 糙；晶粒粗大类似豆腐渣状；一锻即裂。
严重过烧的钢，只能报废回炉重新冶炼。
局部过烧的钢，当制造不太重要的零件时，可以将过烧部 分切去，其余部分还可使用。 ⒉ 防止措施 严格控制加热温度，特别要控制高温停留时 间及出炉温度。
Seite 31
Seite 28
⒉ 防止措施
①严格控制金属加热温度，缩短高温保温时间；
②锻造时应保证足够大的变形量。
Seite 29
四、过烧(burning) 当坯料加热到接近其熔化温度，并在此温 度下保留时间过长时，将出现过烧现象。 金属过烧后，①晶粒粗大，②晶界熔化， ③形成氧化物，④出现裂纹。
部分钢的过烧温度见表3-2。
Seite 15
氧化过程实质是扩散过程。即炉气中氧以原子状态吸附到
钢料表层后向内扩散，而钢料表层中的铁则以离子状态由
内部向表面扩散，扩散的结果使钢的表层变成为氧化铁。
由于氧化皮的熔融和氧化皮与铁的膨胀系数不同，因此在
氧化物层内产生很大的内应力。会发生氧化皮的机械分离 ，从而加速金属的氧化。
Seite 16
①电阻炉加热：利用电流通过炉内的电热体产生的热量进行
加热。该法受电热体的使用温度的限制，热效率较低。在电阻 炉内辐射传热是加热金属的主要方式。
Seite 9
②接触电加热：是以低压大电流直接通过金属坯料，由金属
坯料自身的电阻在通电时产生的热量而加热。常采用低电压
大电流的方法。
其优点是：加热速度快、金属烧损少、加热范围不受限制、
⒉ 氧化的影响因素
主要有：炉气性质、加热温度、加热时间、化学成分。
①炉气性质 火焰加热的炉气通常由氧化性气体（O2
⒈ 过烧的危害 钢断面呈浅灰兰色，无金属光泽；表面粗 糙；晶粒粗大类似豆腐渣状；一锻即裂。
严重过烧的钢，只能报废回炉重新冶炼。
局部过烧的钢，当制造不太重要的零件时，可以将过烧部 分切去，其余部分还可使用。 ⒉ 防止措施 严格控制加热温度，特别要控制高温停留时 间及出炉温度。
Seite 31
Seite 28
⒉ 防止措施
①严格控制金属加热温度，缩短高温保温时间；
②锻造时应保证足够大的变形量。
Seite 29
四、过烧(burning) 当坯料加热到接近其熔化温度，并在此温 度下保留时间过长时，将出现过烧现象。 金属过烧后，①晶粒粗大，②晶界熔化， ③形成氧化物，④出现裂纹。
部分钢的过烧温度见表3-2。
Seite 15
氧化过程实质是扩散过程。即炉气中氧以原子状态吸附到
钢料表层后向内扩散，而钢料表层中的铁则以离子状态由
内部向表面扩散，扩散的结果使钢的表层变成为氧化铁。
由于氧化皮的熔融和氧化皮与铁的膨胀系数不同，因此在
氧化物层内产生很大的内应力。会发生氧化皮的机械分离 ，从而加速金属的氧化。
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①电阻炉加热：利用电流通过炉内的电热体产生的热量进行
加热。该法受电热体的使用温度的限制，热效率较低。在电阻 炉内辐射传热是加热金属的主要方式。
Seite 9
②接触电加热：是以低压大电流直接通过金属坯料，由金属
坯料自身的电阻在通电时产生的热量而加热。常采用低电压
大电流的方法。
其优点是：加热速度快、金属烧损少、加热范围不受限制、
⒉ 氧化的影响因素
主要有：炉气性质、加热温度、加热时间、化学成分。
①炉气性质 火焰加热的炉气通常由氧化性气体（O2
机械制造基础 第三章 锻压工艺及应用
3.3 自由锻
3.3.1概述
自由锻指将金属坯料放在锻造设备的上下抵铁之间，施加冲击力或 压力，使之产生自由变形而获得所需形状的成形方法。坯料在锻 造过程中，除与上下抵铁或其它辅助工具接触的部分表面外，都 是自由表面，变形不受限制，锻件的形状和尺寸靠锻工的技术来 保证，所用设备与工具通用性强。 自由锻主要用于单件、小批生产，也是生产大型锻件的唯一方法。
机械制造基础
3.3.3. 自由锻工序
根据作用与变形要求的不同，可分为基本工序、辅助工序和精整工序。
1.基本工序：改变坯料的形状和尺寸以达到锻件基本成形的工序， 包括镦粗（动画演示）、拔长（动画演示）、冲孔（动画演示）、 弯曲（动画演示）、切割、扭转、错移（动画演示）等。最常用 的是镦粗、拔长、冲孔。 2.辅助工序：为了方便基本工序的操作，而使坯料预先产生某些局 部变形的工序。如压钳口、倒棱和切肩。 3.精整工序：修整锻件的最后尺寸和形状，消除表面的不平和歪扭， 使锻件达到图纸要求的工序。如修整鼓形、平整端面、校直弯曲。
机械制造基础
3.4.5 其他模锻设备
1.螺旋压力机 一般适用于中、小批量生产的各种形状复杂的模锻件，尤其是适用 于锻造轴对称性的锻件。 2.液压机 是一种用液体压力来传递能量的锻压设备。 3.精压机 精密模锻是在普通锻压设备上，装置具有模腔形状复杂（近于产 品零件形状）、尺寸精度高的锻模，直接锻造出所要求的产品零 件，如图3-22所示的差速器行星锥齿轮。 4.楔横轧机 主要用来生产大批量的轴类锻件或预制毛坯。
3）弯曲模膛。使坯料弯曲的模膛，如图3-15-c所示。 4）切断模膛。如图3-15d所示。
（2）模锻模膛
1）预锻模膛。为改善金属流动条件，使锻件最终成形前获得接近终锻形状的模膛。 2）终锻模膛。模锻时最后成形用模膛，需有飞边槽。带冲孔连皮和飞边的锻件如图3-16 所示。 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3-17所示。
第三章 锻压工艺基础知识(2013.3)
模锻
锻模： ——由上锻模和下锻模两部 分组成。
锤头 上锻模
模垫
下锻模
模座
模锻
锻模：
分类—— 根据锻件形状复杂程度和生产条件，锻模可分为： 单膛锻模 • 锻模： 多膛锻模 根据功用的不同，模膛可分为：
拔长模膛 • 制坯模膛： 滚压模膛 弯曲模膛 切断模膛
预锻模膛 • 模锻模膛： 终锻模膛
锻造方法：
自由锻：金属坯料在上、下 砥铁间受到压力产生塑性变 形的加工方法。 模锻：金属坯料放在锻模 模膛内，在压力作用下， 使金属在模膛内变形的加 工方法。
§3.2 锻造方法
一、自由锻（Open Die Forging）
——金属坯料在上、下砥铁平面间变形是自由 流动的。
分类：
手工锻造：适用于单件、要求不高的小型 锻件； 机器锻造：适用于小批量生产大型锻件； 自由锻是制造大型锻件的唯一方法！
自由锻
2、自由锻的工序 基本工序：
自由锻
2、自由锻的工序 基本工序：
自由锻
2、自由锻的工序 基本工序：
自由锻
2、自由锻的工序 辅助工序：压钳口、倒棱、压痕等；
平整工序：校直、滚圆、平整等；
自由锻
2、自由锻的工序
压棱边
压钳口
自由锻
3、自由锻件结构工艺性
——自由锻由于受到锻造设备、工具及工艺特点 的限制，在自由锻零件设计时，除满足使用性 能外，还应具有良好的结构工艺性，即形状应 尽量简单、对称。
化学成分 应力状态
1.塑性好，变形抗力不一定小； 2.变形抗力小，塑性不一定好；
塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好。
第三章 锻压工艺基础知识 §3.1 概述
第3章-锻压工艺基础知识
经过多次锻压才能成形。
对于多膛锻模，最后使锻件成型的是终锻模膛； 此前的是制坯模膛和预制模膛
锻件—弯曲连杆
拔长模膛 滚压模膛
终锻模膛
预锻模膛 弯曲模膛
多膛锻模
锻造成型过程
2.模锻件结构工艺性要求
1) 2) 3) 4) 5) 6) 锻件应有一个合理的分模面； 锻件外形力求简单、对称、平直； 尽量避免多孔、深孔、窄沟、深槽等结构； 与分模面垂直的表面上应尽可能避免有凹槽和孔； 锻件上的孔不可过深； 对复杂形状零件用模锻制坯较困难时，可采用锻-焊 或锻造-螺钉联接等组合结构。
第三章 锻压工艺基础知识 3.1 概 述
锻压也是获得零件或零件毛坯的重要工艺方法之一
锻压的优缺点
坯料或零件具有力学性能好、表面光洁、精度高、 刚度大等特点，可做到少切削或无切削； 除自由锻外，其他锻压加工容易实现机械化、自 动化，具有较高的生产率； 工件的形状不能太复杂；而且锻压设备和模具等 投资较大
模锻件的形状
按使用设备不同，模锻可分为锤上模锻、胎模锻、 热模锻，曲柄压力机上模锻、摩擦压力机上模锻、 平锻机上模锻以及其他专用设备上模锻等。
下面主要介绍目前常用的锤上模锻，其它模锻方 法对锻件和锻模的要求于锤上模锻类似。
1.锤上模锻
在模锻锤上进行的模锻即锤上模锻
锤上模锻通用性强、设备费用较低并能独立完成各种类 型锻件的锻造。
纤维组织形成的纤维化程度取决于钢锭在锻造时 的变形程度，变形程度大，纤维组织越明显。 常用锻造比YD表示变形程度
YDB
F0 L F L0
、
YDD
F H0 F0 H
YDB , YDD分别为拔长和镦粗时的锻造比。
以钢锭为坯料进行锻造时，锻造比可取2～6； 以型钢作为坯料进行锻造时，锻造比取1.3～1.5。
对于多膛锻模，最后使锻件成型的是终锻模膛； 此前的是制坯模膛和预制模膛
锻件—弯曲连杆
拔长模膛 滚压模膛
终锻模膛
预锻模膛 弯曲模膛
多膛锻模
锻造成型过程
2.模锻件结构工艺性要求
1) 2) 3) 4) 5) 6) 锻件应有一个合理的分模面； 锻件外形力求简单、对称、平直； 尽量避免多孔、深孔、窄沟、深槽等结构； 与分模面垂直的表面上应尽可能避免有凹槽和孔； 锻件上的孔不可过深； 对复杂形状零件用模锻制坯较困难时，可采用锻-焊 或锻造-螺钉联接等组合结构。
第三章 锻压工艺基础知识 3.1 概 述
锻压也是获得零件或零件毛坯的重要工艺方法之一
锻压的优缺点
坯料或零件具有力学性能好、表面光洁、精度高、 刚度大等特点，可做到少切削或无切削； 除自由锻外，其他锻压加工容易实现机械化、自 动化，具有较高的生产率； 工件的形状不能太复杂；而且锻压设备和模具等 投资较大
模锻件的形状
按使用设备不同，模锻可分为锤上模锻、胎模锻、 热模锻，曲柄压力机上模锻、摩擦压力机上模锻、 平锻机上模锻以及其他专用设备上模锻等。
下面主要介绍目前常用的锤上模锻，其它模锻方 法对锻件和锻模的要求于锤上模锻类似。
1.锤上模锻
在模锻锤上进行的模锻即锤上模锻
锤上模锻通用性强、设备费用较低并能独立完成各种类 型锻件的锻造。
纤维组织形成的纤维化程度取决于钢锭在锻造时 的变形程度，变形程度大，纤维组织越明显。 常用锻造比YD表示变形程度
YDB
F0 L F L0
、
YDD
F H0 F0 H
YDB , YDD分别为拔长和镦粗时的锻造比。
以钢锭为坯料进行锻造时，锻造比可取2～6； 以型钢作为坯料进行锻造时，锻造比取1.3～1.5。
机械制造基础第3章锻造
3.1.3锻压生产的发展趋势
锻压生产虽然生产效率高，锻件综合性能高，节约原材料；但其生产周 期较长，成本较高，处于不利的竞争地位。锻压生产要跟上当代科学技术的 发展，需要不断改进技术、采用新工艺和新技术，进一步提高锻件的性能指 标；同时缩短生产周期、降低成本。
整理课件
3.2锻压工艺基础
3.2.1金属的塑性变形
塑性变形的实质是在外力的作用下金属内部的原子沿一定的晶面和 晶向产生了滑移的结果。
在一般情况下，实际金属都是多晶体。多晶体的变形是与其 中各个晶粒的变形行为有关的。为了便于研究，有必要先通过单 晶体的塑性变形来掌握金属塑性变形的基本规律。
整理课件
1）单晶体的塑性变形
实验表明，晶体只有在切应力作用下才会发生塑性变形。 室温下，单晶体的塑性变形主要是通过滑移和孪生进
但是锻压生产也存在以 下缺点：不能直接锻制成形 状较复杂的零件；锻件的尺 寸精度不够高；锻压生产所 需的重型的机器设备和复杂 的工模具，对于厂房基础要 求较高，初次投资费用高。
铸造、锻造、机械加工三种金属加工方法所 得到的零件低倍宏观流线示意图产根据使用工具和生产工艺的不同而分为自由锻、模锻和特种锻 造。锻造工艺在锻件生产中起着重大作用。工艺流程不同，得到的锻件质量 有很大的差别，使用的设备类型、吨位也相去甚远。锻件的应用范围很广， 几乎所有运动的重大受力构件都是由锻压成形的。锻压在机器制造业中有着 不可替代的作用，一个国家的锻造水平，可反映出这个国家机器制造业的水 平。随着科学技术的发展，工业化程度的日益提高，需求锻件的数量逐年增 长。据预测，飞机上采用的锻压（包括板料成形）零件将占85%，汽车将占 60～70%，农机、拖拉机将占70%。
整理课件
2）回复
经塑性变形后的工件，在退火加热温度不太高时，冷变形金属的显微 组织无明显的变化，只能使内应力明显降低和消除，金属的力学性能 没有显著变化，即强度、硬度下降很少，塑性提高不多，这一过程称 为回复。
锻压生产虽然生产效率高，锻件综合性能高，节约原材料；但其生产周 期较长，成本较高，处于不利的竞争地位。锻压生产要跟上当代科学技术的 发展，需要不断改进技术、采用新工艺和新技术，进一步提高锻件的性能指 标；同时缩短生产周期、降低成本。
整理课件
3.2锻压工艺基础
3.2.1金属的塑性变形
塑性变形的实质是在外力的作用下金属内部的原子沿一定的晶面和 晶向产生了滑移的结果。
在一般情况下，实际金属都是多晶体。多晶体的变形是与其 中各个晶粒的变形行为有关的。为了便于研究，有必要先通过单 晶体的塑性变形来掌握金属塑性变形的基本规律。
整理课件
1）单晶体的塑性变形
实验表明，晶体只有在切应力作用下才会发生塑性变形。 室温下，单晶体的塑性变形主要是通过滑移和孪生进
但是锻压生产也存在以 下缺点：不能直接锻制成形 状较复杂的零件；锻件的尺 寸精度不够高；锻压生产所 需的重型的机器设备和复杂 的工模具，对于厂房基础要 求较高，初次投资费用高。
铸造、锻造、机械加工三种金属加工方法所 得到的零件低倍宏观流线示意图产根据使用工具和生产工艺的不同而分为自由锻、模锻和特种锻 造。锻造工艺在锻件生产中起着重大作用。工艺流程不同，得到的锻件质量 有很大的差别，使用的设备类型、吨位也相去甚远。锻件的应用范围很广， 几乎所有运动的重大受力构件都是由锻压成形的。锻压在机器制造业中有着 不可替代的作用，一个国家的锻造水平，可反映出这个国家机器制造业的水 平。随着科学技术的发展，工业化程度的日益提高，需求锻件的数量逐年增 长。据预测，飞机上采用的锻压（包括板料成形）零件将占85%，汽车将占 60～70%，农机、拖拉机将占70%。
整理课件
2）回复
经塑性变形后的工件，在退火加热温度不太高时，冷变形金属的显微 组织无明显的变化，只能使内应力明显降低和消除，金属的力学性能 没有显著变化，即强度、硬度下降很少，塑性提高不多，这一过程称 为回复。
锻压基础知识
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
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
第三章-锻压PPT课件
2021/5/21
3
锻压加工方法
自由锻
模锻
板 料 冲 压
挤压
2021/5/21
拉拔
轧锻
4
一、 锻造
锻造——在加压设备及工（模）具的作用下，使 金属坯料或铸锭产生局部或全部的塑性变形，以 获得一定几何形状、尺寸和质量的锻件的加工方 法。
锻件——金属材料经过锻造变形而得到的工件或 毛坯。
锻造概述
2021/5/21
扩孔——减小空心毛坯壁厚而增大其内径和外径的锻 造工序。
2021/5/21
37
心棒拔长
2021/5/21
38
冲头扩孔
2021/5/21
心轴扩孔
39
4．冲孔
冲孔——在坯料上冲出透孔或不透孔的锻造工序。
双面冲孔 单面冲孔
2021/5/21
冲孔连皮
40
双面冲孔
2021/5/21
41
单面冲孔
2021/5/21
2021/5/21
18
二、锻件的冷却方法
2．冷却方式
坑冷：将热态锻件放在地坑（或铁箱）中缓慢冷却 冷却速度较堆冷低，适用于低合金钢及截面尺寸较大的 锻件。
灰砂冷：将热态锻件埋入炉渣、灰或砂中缓慢冷却 冷却速度低于坑冷，适用于低合金钢及截面尺寸较大的
锻件。
炉冷：锻后锻件放入炉中缓慢冷却
冷却速度低于灰砂冷，适用于高合金钢及大型锻件。
22
第三步：局部镦粗 用漏盘进行局部镦粗，控制镦粗后的高度为45mm。
2021/5/21
23
第四步：冲孔 采用双面冲孔冲出Φ28mm孔
2021/5/21
24
第五步：修正外圆 边轻打边旋转锻件，使外圆消除鼓形，并达到Φ92±1mm。
§3锻压工艺基础知识
第三章锻压工艺基础知识
第一节概述
一、锻压的生产方式
了解
二、锻压的特点
正确理解
三、锻压加工的使用范围
清楚锻压的特点及其应用范围
第二节锻压基础知识
一、可锻性及影响因素
掌握；什么是可锻性？影响可锻性的因素有哪些？p36～37
二、纤维组织与锻造比
什么是纤维组织？怎样改变纤维组织的方向和分布？p38
应使最大正应力方向与纤维组织方向重合、最大切应力方向与纤维组织方向垂直。
第三节锻造方法
一、自由锻
了解自由锻造的工序，正确理解自由锻工艺规程编制的内容
二、模锻
正确理解锤上模锻、胎模锻、热模锻曲柄压力机上模锻、摩擦压力机上模锻、平锻机上模锻等模锻方法和特点等。
掌握模锻件结构工艺性要求p48～49
第四节冲压
一、冲压基本工序
正确理解各工序变形过程，特点等。
要掌握各基本工序中特点、对结构设计的一些要求等，
例如：
冲裁件的断面有明显的三个区(四个部分)——p54；
冲孔时，孔的尺寸取决于凸模尺寸。
落料时，落料件的尺寸取决于凹模的尺寸——p54。
弯曲变形时坯料内侧受压缩、外侧受拉伸——p54
最小弯曲半径；轧材、板材具有各向异性，应尽量使坯料的纤维方向与弯曲线垂直——p55。
二、冲压件的结构工艺性
掌握p57～58
三、冲模
根据工序的复合程度，冲模可分为简单模、复合模、连续模。
了解各种冲模的结构及特点。
第五节锻压新工艺
自行阅读
第六节各种锻压方法的比较
了解。
锻造基础知识
锻造基础知识目录一、锻造概述 (2)1. 锻造定义与分类 (2)2. 锻造的历史与发展 (3)3. 锻造在制造业中的地位 (5)二、锻造基础知识 (6)1. 锻造材料的基础知识 (7)1.1 金属材料的性能特点 (8)1.2 常用金属材料及其选用原则 (9)1.3 非金属材料在锻造中的应用 (10)2. 锻造工艺的基础知识 (12)2.1 锻造工艺的分类与特点 (13)2.2 锻造工艺的基本流程 (14)2.3 锻造工艺参数的选择与调整 (15)三、锻造设备与技术 (16)1. 锻造设备介绍 (17)1.1 空气锤与机械压力机 (18)1.2 摩擦压力机与液压机 (19)1.3 其他辅助设备 (20)2. 锻造技术要点 (21)2.1 加热技术与控制 (22)2.2 成型技术与控制 (24)2.3 检测技术与质量控制 (25)四、锻造工艺实践 (27)1. 锻造前的准备工作 (28)1.1 原材料的准备与验收 (30)1.2 模具的设计与制备 (31)1.3 安全防护与环境保护措施 (32)2. 锻造过程的质量控制与安全管理 (33)2.1 质量检测与评估方法 (35)2.2 安全操作规程与应急预案制定 (36)五、锻造的发展趋势与挑战 (37)1. 新材料在锻造中的应用与发展趋势 (38)2. 新技术在锻造中的应用与发展趋势3 (40)一、锻造概述锻造是将金属加热至塑性状态，通过外力施加，使其变形以改变形状、尺寸和机械性能的技术工艺之一。
它起源于古代，凭借自身独特的加工方法和良好的性能，在金属制造中占据着重要的地位。
锻造的过程一般包括：加热、塑形、冷却三个主要步骤。
加热使金属达到塑性状态，以便变形；塑形则通过锤、压机等工具进行塑变以获得所期望的形状；冷却阶段控制金属冷却速度，以获得特定的组织结构和机械性能。
锻造可以采用各种手法，如锻打、 upsetting、拉伸、冲压等，以满足不同形状和产品的加工需求。
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操作方便，容易实现机械化，锻件成本低，生产效率高； 可锻出形状较复杂的锻件； 锻件尺寸精确、加工余量小，节省材料； 锻件内部纤维组织合理，故强度较高，使用寿命长； 锻件不能太大(一般都小于150kg)； 锻模需用价格昂贵的材料，制造周期长，费用高。
模锻适用于批量生产形状较复杂的中、小型锻件
冲模精度要求较高、制造复杂、成本高, 只适合于大批量生产。
冲压常用金属材料有：低碳钢、高塑性的合金钢、 铜和铝等非铁合金的板材、条材等。 冷冲压一般板材厚度小于6mm。 一、冲压基本工序 冲压的基本工序有分离工序和变形工序两大类。 使坯料的一部分与另一部分分离的工序称为基本 工序，包括落料、冲孔、切断、修整等。 使坯料的一部分相对另一部分产生位移而不断裂 的工序称为变形工序，包括弯曲、拉深、翻边等。
3.3 锻造方法
常用的锻造方法有自由锻和模锻两种 一、自由锻 自由锻是利用冲击力或压力使金属坯料在上、下砥 铁(或砧铁)之间产生变形，以获得所需形状及尺寸锻 件的方法。金属坯料在上、下砥铁平面间变形是自由 流动的，故称为自由锻。
自由锻工艺灵活、设备通用性好、工具简单、适应性强； 自由锻是生产大型锻件唯一的锻造方法； 自由锻生产率较低、工人劳动强度大； 锻件精度低、加工量较大。
辊锻是使坯料通过装在一对轧辊上的扇形模块时，受压产生 变形的生产方法。 环形件的轧制是将环形坯料放置在两高速旋转的成形轧辊中 加压，使环形件的截面积缩小、直径增大的一种加工方法。 齿轮轧制是一种少、无切削的齿轮加工新工艺。
精密模锻是在通用的模锻设备上锻制出高精度锻件的模锻工艺。
精密模锻可锻出带齿形的圆柱齿轮、锥齿轮、叶片等零件， 锻件精度可达ITl2～ITl5，Ra值为3.2～1.6。
自由锻分手工锻造和机器锻造两种
自由锻锻件的结构工艺性
锻件形状不宜过分复杂 对自由锻件的结构工艺性的要求是： 在满足使用要求的前提下，其形状应尽量简单、对称。
具体要求列于表3-5
自由锻锻件
二、模锻
模锻是将加热后的坯料，放置在锻模模膛内，在冲击 力或压力作用下，使坯料在模膛内产生塑性变形，以 获得锻件的方法。 模锻与自由锻相比具有以下优缺点：
一、纤维组织与锻造比
纤维组织是指金属内的非金属杂物的分布如同纤维 纤维组织的存在使金属的力学性能呈现各向异性， 顺纤维方向较垂直纤维方向具有较高的力学性能， 特别是塑性和韧性。 在零件设计时，应使零件所受的最大正应力方向与 纤维组织方向重合、最大切应力方向与纤维组织方 向垂直，并使纤维分布与零件轮廓相符合
锻压可分为：轧制、拉拔、挤压、锻造和冲压
一、锻压的生产方式
锻压可分为轧制、拉拔、挤压、锻造和冲压
锻造分自由锻和模锻工件需加热
板料冲压-
工件不需加热
3.2 锻压基础
一、可锻性及其影响因素 可锻性：指金属经受锻压成形的难易程度 可锻性是金属的一种工艺性能 可锻性以金属的塑性和变形抗力来综合衡量 塑性一般用伸长率来表示； 变形抗力是指变形时金属抵抗工具作用的力。 变形抗力用金属的屈服强度或抗拉强度来表示 影响金属可锻性的因素： 化学成分、组织结构、变形温度 、 变形速度、应力状态
3.6 各种锻压方法的比较
前述几种锻造方法各有特点和应用范围。选择锻造方法时， 要依据零件的形状和尺寸、精度、表面粗糙度、金属种类、 金属的可锻性以及生产批量等进行具体的分析，然后加以确 定，必要时须进行经济核算。 表3-6及表3-7列出各种锻造方法的综合比较，供选用锻造 方法时参考。
复习思考题
3-1 何谓锻压？锻压与铸造、焊接相比有何特点？适于生产何种零件？ 3-5 何谓模锻？模锻有何优缺点？适用于生产哪种类型的锻件？ 3-7模锻锻模上做出斜度和飞边槽的作用是什么？锻模上为什么要做出内、 外圆角？ 3-13 何谓冲压？与锻造相比有哪些异同？适用于哪些材料、哪类零件的 加工？ 3-15 冲裁模有何特点？冲裁模的间隙如何考虑？它对冲裁质量和模具寿 命有何影响? 3-16 弯曲时对最小曲率半径和弯曲件的回弹有何要求?如考虑不周会出现 什么问题？ 3-17 拉深模和冲裁模的结构有何不同？为什么？ 3-19 冲模有几种？各适用于生产何类零件？ 3-20 零件挤压有几类？挤压生产有什么特点？ 模锻件结构工艺性要求 冲压件的结构工艺性
3.5 锻压新工艺
随着现代工业的不断发展，锻压也有很大发展，出现许多新 工艺和新技术，例如，零件的挤压、辊轧、径向锻造、精密模 锻、摆动辗压、粉末热锻、超塑成形等。 挤压主要应用于生产各种轴对称形状的小型零件
轧制主要用以生产型材、管材、板材及异型钢材等原材料。
近年来，成功地用来制造各种零件，应用逐渐广泛。 零件轧制工艺主要有辊锻、环形件轧制、热轧齿轮等。
3) 冲孔尺寸不能过小。
2．弯曲件的结构工艺性
1) 弯曲件的圆角半径不要小于最小弯曲半径，也不宜过大。 圆角半径过大，受回弹影响，弯曲角度和圆角半径精度均不易 保证。 2) 弯曲件的形状应尽量对称，弯曲半径应左右对称，以保 证板料不会因摩擦阻力不匀而产生滑动。如工件不对称时，为 防止板料偏移，在模具结构设计时，可考虑增设压紧装置或定 位工艺孔。 3) 弯曲边不要过短．应使弯曲边平直部分的高度H＞2S 4) 弯曲带孔件时，要注意避免孔的变形。 5) 弯曲件的精度一般不应超过IT9～IT10。
第三章 锻压工艺基础知识 3.1 概 述
锻压也是获得零件或零件毛坯的重要工艺方法之一
锻压的优缺点
坯料或零件具有力学性能好、表面光洁、精度高、 刚度大等特点，可做到少切削或无切削； 除自由锻外，其他锻压加工容易实现机械化、自 动化，具有较高的生产率； 工件的形状不能太复杂；而且锻压设备和模具等 投资较大
3. 胎模锻、热模锻，曲柄压力机上模锻、摩擦压力 机上模锻和平锻机上模锻
3.4 冲 压
冲压是塑性成形的基本方法之一。它是利用冲压设备和模具 对板料加压，使板料产生分离或变形，用以制造薄壁零件或毛 坯的加工万法。应用十分广泛。
冲压的主要优点
1) 能生产形状复杂的零件，废料较少。 2) 冲压件尺寸精度高、表面粗糙度值小，一般不经机械加工 即可使用。 3) 在材料消耗少的情况下，可获得质量轻、刚度和强度较高 的零件。 4) 操作简便、生产率高，便于实现机械化、自动化。
冲裁
典型的冲裁件及其排样方法示意
弯曲及典型的弯曲件
拉深
翻边
扭转
收口
成型
胀形
其它常用的冲压变形工艺
旋压
二、冲压件的结构工艺性
进行冲压件的结构设计时，不仅要保证其使用要求， 还要尽量满足冲压工艺性的要求。 1．冲裁件的结构工艺性
1) 冲裁件的外形和内孔形状应尽量简单、对称，最好是 规则的几何形状或由规则几何形状组成。避免狭槽、长的悬 臂，且其宽度b应大于料厚S的2倍，即b＞2S。 2) 冲裁件直线相接处均要以圆角过渡，一般圆角半径R＞ 0.5S，否则会显著降低模具寿命。
经过多次锻压才能成形。
对于多膛锻模，最后使锻件成型的是终锻模膛； 此前的是制坯模膛和预制模膛
锻件—弯曲连杆
拔长模膛 滚压模膛
终锻模膛
预锻模膛 弯曲模膛
多膛锻模
锻造成型过程
2.模锻件结构工艺性要求
1) 2) 3) 4) 5) 6) 锻件应有一个合理的分模面； 锻件外形力求简单、对称、平直； 尽量避免多孔、深孔、窄沟、深槽等结构； 与分模面垂直的表面上应尽可能避免有凹槽和孔； 锻件上的孔不可过深； 对复杂形状零件用模锻制坯较困难时，可采用锻-焊 或锻造-螺钉联接等组合结构。
锤上模锻常用设备为蒸汽-空气模锻锤
模锻锤
典型锻件
锤头 上模 有飞边槽
闭式锻模
模膛 下模
开式锻模
模垫Βιβλιοθήκη 没有飞边槽模膛可理解为锻件的实物镜像
模锻的模膛有预锻模膛和终锻模膛两种
根据锻件形状复杂程度和生产条件，锻模可分：
单膛锻模和多膛锻模
单膛锻模——一副锻模上只有一个模膛（终锻模膛 ），
坯料可直接成形。 多膛锻模 ——一副锻模上二个以上模膛，坯料需依次
三、冲模
冲模是冲压必要的专用工具，冲模的结构与质量对冲压生产
极为重要。根据工序的复合程度，冲模可分为简单模、复合模
和连续模三种。 在冲床一次行程中只能完成一道工序的冲模称为简单模。 在滑块一次冲程中，在同一冲模的不同部位上同时完成两 道或数道工序的冲模称连续模。 在滑块一次冲程中，在冲模同一部位上同时完成两道或数 道工序的冲模称复合模 。
3. 拉深件的结构工艺性
1) 拉深件的形状力求简单，避免圆锥形、球面形和空间复 杂曲面形等，力求使坯料在拉深过程中只是单向变形。 2) 应使拉深件高度尽可能减低，过高、过深的拉深件易出 现废品，需要多次拉深。 3) 对于半敞开或不对称的拉深件可采用合冲工艺，即将两 个或几个零件合并成对称形状，一起冲压，然后切开，以减少 工序、节约材料、易于变形和保证质量。 4) 对带凸缘拉深件的凸缘宽度要适当。 5) 拉深圆筒形件时，底与壁间的圆角半径应满足≥S，凸缘 与壁间的圆角半径要满足≥2S。 6) 拉深件的精度不能要求过高，其高度精度应不高于 IT16～IT17，直径精度应不高于IT12～IT16。
模锻件的形状
按使用设备不同，模锻可分为锤上模锻、胎模锻、 热模锻，曲柄压力机上模锻、摩擦压力机上模锻、 平锻机上模锻以及其他专用设备上模锻等。
下面主要介绍目前常用的锤上模锻，其它模锻方 法对锻件和锻模的要求于锤上模锻类似。
1.锤上模锻
在模锻锤上进行的模锻即锤上模锻
锤上模锻通用性强、设备费用较低并能独立完成各种类 型锻件的锻造。
纤维组织形成的纤维化程度取决于钢锭在锻造时 的变形程度，变形程度大，纤维组织越明显。 常用锻造比YD表示变形程度
YDB
F0 L F L0
、
YDD
F H0 F0 H
YDB , YDD分别为拔长和镦粗时的锻造比。
模锻适用于批量生产形状较复杂的中、小型锻件
冲模精度要求较高、制造复杂、成本高, 只适合于大批量生产。
冲压常用金属材料有：低碳钢、高塑性的合金钢、 铜和铝等非铁合金的板材、条材等。 冷冲压一般板材厚度小于6mm。 一、冲压基本工序 冲压的基本工序有分离工序和变形工序两大类。 使坯料的一部分与另一部分分离的工序称为基本 工序，包括落料、冲孔、切断、修整等。 使坯料的一部分相对另一部分产生位移而不断裂 的工序称为变形工序，包括弯曲、拉深、翻边等。
3.3 锻造方法
常用的锻造方法有自由锻和模锻两种 一、自由锻 自由锻是利用冲击力或压力使金属坯料在上、下砥 铁(或砧铁)之间产生变形，以获得所需形状及尺寸锻 件的方法。金属坯料在上、下砥铁平面间变形是自由 流动的，故称为自由锻。
自由锻工艺灵活、设备通用性好、工具简单、适应性强； 自由锻是生产大型锻件唯一的锻造方法； 自由锻生产率较低、工人劳动强度大； 锻件精度低、加工量较大。
辊锻是使坯料通过装在一对轧辊上的扇形模块时，受压产生 变形的生产方法。 环形件的轧制是将环形坯料放置在两高速旋转的成形轧辊中 加压，使环形件的截面积缩小、直径增大的一种加工方法。 齿轮轧制是一种少、无切削的齿轮加工新工艺。
精密模锻是在通用的模锻设备上锻制出高精度锻件的模锻工艺。
精密模锻可锻出带齿形的圆柱齿轮、锥齿轮、叶片等零件， 锻件精度可达ITl2～ITl5，Ra值为3.2～1.6。
自由锻分手工锻造和机器锻造两种
自由锻锻件的结构工艺性
锻件形状不宜过分复杂 对自由锻件的结构工艺性的要求是： 在满足使用要求的前提下，其形状应尽量简单、对称。
具体要求列于表3-5
自由锻锻件
二、模锻
模锻是将加热后的坯料，放置在锻模模膛内，在冲击 力或压力作用下，使坯料在模膛内产生塑性变形，以 获得锻件的方法。 模锻与自由锻相比具有以下优缺点：
一、纤维组织与锻造比
纤维组织是指金属内的非金属杂物的分布如同纤维 纤维组织的存在使金属的力学性能呈现各向异性， 顺纤维方向较垂直纤维方向具有较高的力学性能， 特别是塑性和韧性。 在零件设计时，应使零件所受的最大正应力方向与 纤维组织方向重合、最大切应力方向与纤维组织方 向垂直，并使纤维分布与零件轮廓相符合
锻压可分为：轧制、拉拔、挤压、锻造和冲压
一、锻压的生产方式
锻压可分为轧制、拉拔、挤压、锻造和冲压
锻造分自由锻和模锻工件需加热
板料冲压-
工件不需加热
3.2 锻压基础
一、可锻性及其影响因素 可锻性：指金属经受锻压成形的难易程度 可锻性是金属的一种工艺性能 可锻性以金属的塑性和变形抗力来综合衡量 塑性一般用伸长率来表示； 变形抗力是指变形时金属抵抗工具作用的力。 变形抗力用金属的屈服强度或抗拉强度来表示 影响金属可锻性的因素： 化学成分、组织结构、变形温度 、 变形速度、应力状态
3.6 各种锻压方法的比较
前述几种锻造方法各有特点和应用范围。选择锻造方法时， 要依据零件的形状和尺寸、精度、表面粗糙度、金属种类、 金属的可锻性以及生产批量等进行具体的分析，然后加以确 定，必要时须进行经济核算。 表3-6及表3-7列出各种锻造方法的综合比较，供选用锻造 方法时参考。
复习思考题
3-1 何谓锻压？锻压与铸造、焊接相比有何特点？适于生产何种零件？ 3-5 何谓模锻？模锻有何优缺点？适用于生产哪种类型的锻件？ 3-7模锻锻模上做出斜度和飞边槽的作用是什么？锻模上为什么要做出内、 外圆角？ 3-13 何谓冲压？与锻造相比有哪些异同？适用于哪些材料、哪类零件的 加工？ 3-15 冲裁模有何特点？冲裁模的间隙如何考虑？它对冲裁质量和模具寿 命有何影响? 3-16 弯曲时对最小曲率半径和弯曲件的回弹有何要求?如考虑不周会出现 什么问题？ 3-17 拉深模和冲裁模的结构有何不同？为什么？ 3-19 冲模有几种？各适用于生产何类零件？ 3-20 零件挤压有几类？挤压生产有什么特点？ 模锻件结构工艺性要求 冲压件的结构工艺性
3.5 锻压新工艺
随着现代工业的不断发展，锻压也有很大发展，出现许多新 工艺和新技术，例如，零件的挤压、辊轧、径向锻造、精密模 锻、摆动辗压、粉末热锻、超塑成形等。 挤压主要应用于生产各种轴对称形状的小型零件
轧制主要用以生产型材、管材、板材及异型钢材等原材料。
近年来，成功地用来制造各种零件，应用逐渐广泛。 零件轧制工艺主要有辊锻、环形件轧制、热轧齿轮等。
3) 冲孔尺寸不能过小。
2．弯曲件的结构工艺性
1) 弯曲件的圆角半径不要小于最小弯曲半径，也不宜过大。 圆角半径过大，受回弹影响，弯曲角度和圆角半径精度均不易 保证。 2) 弯曲件的形状应尽量对称，弯曲半径应左右对称，以保 证板料不会因摩擦阻力不匀而产生滑动。如工件不对称时，为 防止板料偏移，在模具结构设计时，可考虑增设压紧装置或定 位工艺孔。 3) 弯曲边不要过短．应使弯曲边平直部分的高度H＞2S 4) 弯曲带孔件时，要注意避免孔的变形。 5) 弯曲件的精度一般不应超过IT9～IT10。
第三章 锻压工艺基础知识 3.1 概 述
锻压也是获得零件或零件毛坯的重要工艺方法之一
锻压的优缺点
坯料或零件具有力学性能好、表面光洁、精度高、 刚度大等特点，可做到少切削或无切削； 除自由锻外，其他锻压加工容易实现机械化、自 动化，具有较高的生产率； 工件的形状不能太复杂；而且锻压设备和模具等 投资较大
3. 胎模锻、热模锻，曲柄压力机上模锻、摩擦压力 机上模锻和平锻机上模锻
3.4 冲 压
冲压是塑性成形的基本方法之一。它是利用冲压设备和模具 对板料加压，使板料产生分离或变形，用以制造薄壁零件或毛 坯的加工万法。应用十分广泛。
冲压的主要优点
1) 能生产形状复杂的零件，废料较少。 2) 冲压件尺寸精度高、表面粗糙度值小，一般不经机械加工 即可使用。 3) 在材料消耗少的情况下，可获得质量轻、刚度和强度较高 的零件。 4) 操作简便、生产率高，便于实现机械化、自动化。
冲裁
典型的冲裁件及其排样方法示意
弯曲及典型的弯曲件
拉深
翻边
扭转
收口
成型
胀形
其它常用的冲压变形工艺
旋压
二、冲压件的结构工艺性
进行冲压件的结构设计时，不仅要保证其使用要求， 还要尽量满足冲压工艺性的要求。 1．冲裁件的结构工艺性
1) 冲裁件的外形和内孔形状应尽量简单、对称，最好是 规则的几何形状或由规则几何形状组成。避免狭槽、长的悬 臂，且其宽度b应大于料厚S的2倍，即b＞2S。 2) 冲裁件直线相接处均要以圆角过渡，一般圆角半径R＞ 0.5S，否则会显著降低模具寿命。
经过多次锻压才能成形。
对于多膛锻模，最后使锻件成型的是终锻模膛； 此前的是制坯模膛和预制模膛
锻件—弯曲连杆
拔长模膛 滚压模膛
终锻模膛
预锻模膛 弯曲模膛
多膛锻模
锻造成型过程
2.模锻件结构工艺性要求
1) 2) 3) 4) 5) 6) 锻件应有一个合理的分模面； 锻件外形力求简单、对称、平直； 尽量避免多孔、深孔、窄沟、深槽等结构； 与分模面垂直的表面上应尽可能避免有凹槽和孔； 锻件上的孔不可过深； 对复杂形状零件用模锻制坯较困难时，可采用锻-焊 或锻造-螺钉联接等组合结构。
锤上模锻常用设备为蒸汽-空气模锻锤
模锻锤
典型锻件
锤头 上模 有飞边槽
闭式锻模
模膛 下模
开式锻模
模垫Βιβλιοθήκη 没有飞边槽模膛可理解为锻件的实物镜像
模锻的模膛有预锻模膛和终锻模膛两种
根据锻件形状复杂程度和生产条件，锻模可分：
单膛锻模和多膛锻模
单膛锻模——一副锻模上只有一个模膛（终锻模膛 ），
坯料可直接成形。 多膛锻模 ——一副锻模上二个以上模膛，坯料需依次
三、冲模
冲模是冲压必要的专用工具，冲模的结构与质量对冲压生产
极为重要。根据工序的复合程度，冲模可分为简单模、复合模
和连续模三种。 在冲床一次行程中只能完成一道工序的冲模称为简单模。 在滑块一次冲程中，在同一冲模的不同部位上同时完成两 道或数道工序的冲模称连续模。 在滑块一次冲程中，在冲模同一部位上同时完成两道或数 道工序的冲模称复合模 。
3. 拉深件的结构工艺性
1) 拉深件的形状力求简单，避免圆锥形、球面形和空间复 杂曲面形等，力求使坯料在拉深过程中只是单向变形。 2) 应使拉深件高度尽可能减低，过高、过深的拉深件易出 现废品，需要多次拉深。 3) 对于半敞开或不对称的拉深件可采用合冲工艺，即将两 个或几个零件合并成对称形状，一起冲压，然后切开，以减少 工序、节约材料、易于变形和保证质量。 4) 对带凸缘拉深件的凸缘宽度要适当。 5) 拉深圆筒形件时，底与壁间的圆角半径应满足≥S，凸缘 与壁间的圆角半径要满足≥2S。 6) 拉深件的精度不能要求过高，其高度精度应不高于 IT16～IT17，直径精度应不高于IT12～IT16。
模锻件的形状
按使用设备不同，模锻可分为锤上模锻、胎模锻、 热模锻，曲柄压力机上模锻、摩擦压力机上模锻、 平锻机上模锻以及其他专用设备上模锻等。
下面主要介绍目前常用的锤上模锻，其它模锻方 法对锻件和锻模的要求于锤上模锻类似。
1.锤上模锻
在模锻锤上进行的模锻即锤上模锻
锤上模锻通用性强、设备费用较低并能独立完成各种类 型锻件的锻造。
纤维组织形成的纤维化程度取决于钢锭在锻造时 的变形程度，变形程度大，纤维组织越明显。 常用锻造比YD表示变形程度
YDB
F0 L F L0
、
YDD
F H0 F0 H
YDB , YDD分别为拔长和镦粗时的锻造比。