第2章锻压工艺02

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4. 均能自由变形流动，不受外部的限制，故无法精确控制变形的发展。
锻件的成形主要取决于工人采用的操作方法和技能
2. 自由锻分类： 手工锻造和机器锻造两种。手工锻造只能生产小型锻件，生产 率也较低。机器锻造是自由锻的主要方法。
2.3.1 自由锻
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3.自由锻的特点： 工具简单、通用性强，生产准备周期短。自由锻件的质量范围可由不及一千克到二、 三百吨，对于大型锻件，自由锻是唯一的加工方法，这使得自由锻在重型机械制造中 具有特别重要的作用，例如水轮机主轴、多拐曲轴、大型连杆、重要的齿轮等零件在 工作时都承受很大的载荷，要求具有较高的力学性能，常采用自由锻方法生产毛坯。
模锻设备：胎膜锻、锤上模锻、曲柄压力机模锻、平模机上模锻、摩擦压 力机上模锻
2.3.2 模锻
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一 、锤上模锻
定义：锤上模锻是将上模固定在锤头上，下模紧固在模垫上，通过随锤头作上下往 复运动的上模，对置于下模中的金属坯料施以直接锻击，来获取锻件的锻造方法。 锤上模锻设备 ：蒸汽-空气模锻锤、无砧座锤和高速锤等。
镦粗（或拔长－镦粗），冲孔，在芯轴上拔长等
镦粗（或拔长－镦粗），冲孔，在芯轴上扩孔等
拔长，弯曲等
表：锻件分类及所需锻造工序
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四、自由锻件的结构工艺性
自由锻件的设计原则是：在满足使用性能的前提下，锻件的形状应尽量简单，易于锻造。 1．尽量避免锥体或斜面 结构 锻造具有锥体或斜面结构 的锻件，需制造专用工具 ，锻件成形也比较困难， 从而使工艺过程复杂，不 便于操作，影响设备使用 效率，应尽量避免
机械制造工艺基础
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2.3 塑性成形方法及工艺
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锻造工艺主要分为无模自由成形（自由锻）和模膛塑性成形（模锻）
2.3.1 自由锻
一、概述
1. 定义：用冲击力或压力使金属在锻造设备的上、下砧板（或砥铁）间产生塑性变
2.
形，从而获得所需几何形状和尺寸的锻件的方法。
3. 自由锻造时，除与上、下砧铁接触的金属部分受到约束外，金属坯料朝其它各个方
（二）辅助工序 为使基本工序操作方便而进行的预变形工序称为辅助工序（压钳口、切肩等） （三）修整工序 用以减少锻件表面缺陷而进行的工序（如校正、滚圆、平整等）(零件的锻造过程
2.3.1 自由锻
（见 摇杆轴自由锻造） （见 齿轮坯锻造过程）
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2.3.1 自由锻
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三、自由锻锻造工序选择
2. 几何体间的交接处 不应形成空间曲线
2.3.5 自由锻件的结构工艺性
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3.自由锻件上不应设计出加强 筋、凸台、工字形截面
4. 截面变化大的锻件， 采用组合连接
2.3.2 模锻
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定义：在模锻设备上，利用高强度锻模，使金属坯料在模膛内受压产生塑性变形，
而获得所需形状、尺寸以及内部质量锻件的加工方法称为模锻。在变形过程中由于 模膛对金属坯料流动的限制，因而锻造终了时可获得与模膛形状相符的模锻件。
由于自由锻件的形状与尺寸主要靠人工操作来控制，所以锻件的精度较低，加工余 量大，劳动强度大，生产率低。自由锻主要应用于单件、小批量生产，修配以及大 型锻件的生产和新产品的试制等。
4. 自由锻的主要设备：锻锤和液压机两大类
2.3.1 自由锻
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二、自由锻工序 自由锻工序：基本工序、辅助工序和修整工序。 （一）基本工序
使用V型砧铁进行拔长。在锻造过程中要将坯料绕轴线不断翻转。
图2-9 使用V型砧铁拔长圆坯料
2.3.1 自由锻
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３．（冲一孔）基本工序
利用冲头在工件上冲出通孔或盲孔的操作过程。常用于锻造齿轮、套筒和圆 环等空心锻件，对于直径小于25mm的孔一般不锻出，而是采用钻削的方法进 行加工。
在薄坯料上冲通孔时，可用冲头一次冲出。若坯料较厚时，可先在坯料的 一边冲到孔深的2／3深度后，拔出冲头，翻转工件，从反面冲通，以避免 在孔的周围冲出毛刺，
（模锻实例视频） （相比自由锻） 优点：锻件形状和精度由模膛保证；锻件尺寸精确，表面 光洁；可锻出形状复杂的锻件，加工余量少，生产率高；适用大批量生产
不足：模锻生产受模锻设备吨位限制，模锻件的质量一般在150kg以下；模锻设备
投资较大，模具费用较昂贵，工艺灵活性较差，生产准备周期较长；因此，模锻适 合于小型锻件的大批大量生产，不适合单件小批量生产以及中、大型锻件的生产。
镦粗时，坯料不能过长，高度与直径之比应小于 2.5，以免镦弯，或出现细腰、夹层等现象。坯 料镦粗的部位必须均匀加热，以防止出现变形不 均匀。 (见镦粗）
2.3.1 自由锻
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（一）基本工序
２．拔长
拔长是沿垂直于工件的轴向进行锻打，以使其截面积减小，而长度增加的
操作过程 对于圆形坯料，一般先锻打成方形后再进行拔长，最后锻成所需形状，或
自由锻锻造工序的选取应根据工序特点和锻件形状来确定。一般而言，盘类零 件多采用镦粗（或拔长－镦粗）和冲孔等工序；轴类零件多采用拔长，切肩和锻台 阶等工序。一般锻件的分类及采用的工序见下表
锻件类别 盘类零件 轴类零件 筒类零件 环类零件 弯曲类零件
图例
锻造工序
镦粗（或拔长－镦粗），冲孔等
拔长（或镦粗－拔长），切肩，锻台阶等
使金属坯料产生一定程度的塑性变形，以得到所需形状、尺寸或改善材质性能的工 艺过程。它是锻件成形过程中必需的变形工序，如镦粗、拔长、弯曲、冲孔、切割 、扭转和错移等。实际生产中最常用的是镦粗、拔长和冲孔三个工序。
１．镦粗 沿工件轴向进行锻打，使其长度减小，横截面积增大的操作过程。
镦粗可分为全镦粗和局部镦粗两种形式
(1)拔长模膛
它是用来减少毛坯某部分的横截面积， 以增加该部分的长度。拔长模膛分为开式 和闭式两种(图2-13) （动画拔长模膛）
1. 锤上模锻的锻模结构
锤上模锻用的锻模由带燕尾的上模2和下模4两部分组成，上下模通过燕尾和楔铁 分别紧固在锤头和模垫上，上、下模合在一起在内部形成完整的模膛。
2.3.2 模锻
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模膛根据其功用不同可分为和制坯模膛和模锻模膛两大类
1）制坯模膛
对于形状复杂的锻件，为了使毛坯形状基本符合锻件形状，以便使金属 能合理分布和很好地充满模膛，就必须预先在制坯模膛内制坯。