常用的塑性成形方法

差为a=10士4，b＝9士3，c=13土 5（a:外径尺 寸增加余量，b：厚度方向增加余量，c：内径
方向增加尺寸） 。于是便可绘制锻件图，如图 3.2.3所示。
表3.2.2 带孔圆盘类锻件机械加工余量与锻造公差 （见下页）
图 3.2.3 齿轮锻件图
2）计算坯料的质量和尺寸 坯料质量： m坯料= m锻+ m型芯+ m烧损
应用：适合于大批量生产条 件下锻制中、小型锻件。
曲柄压力机传动原理示意
2）摩擦压力机上模锻
摩擦压力机的工作原理见 右图。 特点：①适应性强。 ②适合于再结晶速度慢的
低塑性金属的模锻。 ③模具设计和制造简化、
节约材料、降低成本。 ④摩擦压力机一般只能进
行单膛锻模进行模锻。 应用：适合于中小型锻件的
小批或中批生产，如铆 钉、螺钉、螺母、配汽 阀、齿轮、三通阀等。
（1）锤上模锻
锤上模锻 所用设备为模 锻锤，由它产 生的冲击力使 金属变形。如 图3.2.10所示。 模锻锤的吨位 （落下部分的 重量）为l～ 16t 。
图3.2.10 模锻锤
锻模如图3.2.11所
10
1
示。上模和下模分别用楔
铁固定在锤头和模垫上，
9
2
模垫用楔铁固定在砧座上。
8
3
上模随锤头作上下往复运
4
动。8为分模面，3为飞边 槽，9为模膛，根据模膛
67
5
的功用的不同，模膛分模
锻模膛和制坯模膛两种。
1）模锻模膛
模锻模膛分终锻模膛和
图3.2.11 锤上模锻用锻模
预锻模膛两种。
1-锤头１;－2锤-上 头 模２;－3-上飞模 边槽３;－4飞-连下槽模;5-模 6,7-楔４铁－下;8模-分模５－面模垫;9-模６膛、７;－10锲-铁楔铁
多膛锻模是在一副锻模 上具有两个以上模膛的锻模。 如弯曲连杆模锻件的锻模即 为多膛锻模，如图3.2.17 所 示。
锤上模锻的特点：设备投
资较少，锻件质量较好，适应性 强，可以实现多种变形工步，可 锻制不同形状的锻件，但其震动 大、噪声大，完成一个变形工步 需要经过多次锤击，难以实现机 械化和自动化，生产率在模锻中
８－分模面 ９－模膛 １０－锲铁
①终锻模膛
作用：使坯料最后变形到锻件 所要求的形状和尺寸因此它 的形状应和锻件的形状相同。
特点：
1）终锻模膛的尺寸应比锻件 尺寸放大一个收缩量。钢件 收缩率取1.5％；
2）沿模膛四周有飞边槽——
①增加金属从模膛中流出的阻 力，促使金属更好地充满模 膛；
②容纳多余的金属。
自由锻的特点及应用：①工具简 单，成本低；②周期短，应用广泛； ③适应性强；④自由锻是大型锻件 的唯一加工方法；但其锻件的精度 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，大型锻件的生产，修配， 新产品的试制等。
图3.2. 1 自由锻图
2.自由锻件的生产与检验
右图为齿轮自 由锻零件图，材料 为45钢，生产数量 20件，由于生产批 量小，应采取自由 锻。齿轮自由锻造 整个过程包括确定 其结构工艺性、工 艺规程制订和自由 锻锻件的检验等。
图 3.2.2 齿轮零件图
（1）自由锻件的结构工艺性
自由锻零件的结构工艺性具体要求见表3.2.1。
表3.2.1 自由锻零件的结构工艺性
本齿 轮的结构 工艺性较 好，满足 自由锻件 的设计， 适合自由 锻成形。
（2）制订自由锻件的工艺规程
自由锻工艺规程的主要内容包括：根据零件图绘 制锻件图、计算坯料的质量和尺寸、确定锻造工序、 选择锻造设备、确定坯料加热规范和填写工艺卡片 等。
3.2 常用的塑性成形方法
常用的塑性成形方法有：自由锻、模 型锻造、板料冲压、轧制、挤压、拉拔等。
3.2.1 自由锻及锻造件的生产与检验 3.2.2 模锻 3.2.3 板料冲压
3.2.1 自由锻件的生产与检验
1.自由锻简介
自由锻造是利用冲击力或压力， 使金属在上、下砧铁之间产生塑性 变形，从而获得所需形状、尺寸以 及内部质量的锻件的一种加工方法。 自由锻造分为手工和机器锻造两种。 机器锻造是自由锻的主要方法。
查表得45钢的始锻温度为 1200℃, 终锻温度为800℃， 采用煤气炉三段式加热， 锻造，锻后先空冷至700℃， 再缓冷。
锻后正火或退火。
6）填写工艺卡片
图3.2.8 碳钢的锻造温度范围
表3.2.5为齿轮自由锻件的锻造工艺卡示例。
（3）自由锻锻件的检验
包括外形、尺寸和性能检验等
1）自由锻件的外形、尺寸检验：可参见锻件图进 行检验。
2）锻件的性能检验：一般大部分性能指标不必检 测，只对其锻造后的硬度进行检测，以便为后续加工 提供依据。
齿轮锻件的硬度检测，常用洛氏硬度检测。 图3.2.9为洛氏硬度计机构示意图。其操作方法如 下：详见教材142～143页。 3)检查拔模斜度、圆角半径、尺寸公差等。利用相 关 的仪器设备检测该锻件的上述参数。
拔长、压肩、 滚圆
拔长、压肩、 修整、冲孔
圆筒、套筒等
主轴、转动轴 等
连杆等
曲轴类零件 弯曲类零件
拔长、错移、压 肩、扭转、滚圆
拔长、弯曲
曲轴、偏心轴 等
吊钩、轴瓦该、 弯杆等
此齿轮自由锻工序为镦粗、垫环局部镦粗、冲孔、扩 孔、修整等，其工艺过程如图3.2.7所示。
a）下料
b)镦粗
c)垫环局部镦粗
Φ30的孔都是自由锻难以锻出的，应加余块。
图 3.2.2 齿轮零件图
②加工余量 零件表面要留加工余量。
余量大小与零件形状、尺寸等因素有关，数 值可查有关国家标准。
③锻件公差 是锻件名义尺寸的允许变动量。
公差的数值可查有关国家标准，通常为加工 余量的1／4～l／3。
查表3.2.2（带孔圆盘类锻件机械加工余量 与锻造公差JB4249-86）得锻件的加工余量和公
2）制坯模膛
对于形状复杂的模锻件，为了使坯料形状基 本接近模锻件形状，使金属能合理分布和很好地 充满模锻模膛，就必须预先在制坯模膛内制坯。 制坯模膛有以下几种：
①拔长模膛 拔长模膛
是用来减小坯料某部分的横 截面积进而增加该部分的长 度 （ 如 图 3.2.14 所 示 ） 。 一 般情况下，把它设置在锻模 的边缘处。生产中进行拨长 操作时，坯料除向前送进外 并需不断翻转。
摩擦压力机传动原理示意
3）平锻机上模锻
平锻机的主要结构与曲 柄压力机相同，只不过其滑 块水平运动，故被称为平锻 机。
m锻=V锻·ρ=π/4(32×0.27+2.112×0.34-1.322×0.61) ×7.85 =2.26×7.85 =17.8kg
冲孔芯料质量：取d＝60mm，H=65mm m型芯=（1.18~1.57）d2·H=（1.18~1.57）×602×65≈0.3kg
烧损质量：查表3.2.3得煤气炉加热时，烧损率δ应取0.023，但因该锻件需经2~3次 扩孔，至少需加热２次，故查表3.2.4，取 δ=0.035
②可以锻造形状较复杂的锻件； ③锻件内部流线分布合理； ④操作方便，劳动强度低，生产率高。 但锻件质量不能太大，一般在150kg以下，且锻 模制造成本很高，不适合于单件小批量生产。 应用：广泛应用于机械制造业和国防工业中，适合于 中小型锻件的大批量生产。
2.常用的模锻方法
模锻按使用的设备不同分为：锤上模锻、 压力机上模锻、胎模锻等。
镦粗
拔长
为达到规定的锻造比和改变金属内部组织结构，拔长常与镦粗 交替反复使用。
冲孔是在坯料上冲出通孔或盲 孔的工序。对圆环类锻件，冲孔后 还应进行扩孔工作。
弯曲是使坯料轴线产生 一定曲率的工序。
冲孔 扭转
弯曲
扭转是使坯料的 一部分相对于另一部 分绕其轴线旋转一定 角度的工序。
错移是使坯料 的一部分相对于另 一部分平移错开， 但仍保持轴心平行 的工序。它是生产 曲拐或曲轴类锻件 所必须的工序。
3）对于具有通孔的锻件，终锻 后在孔内有一薄金属，称为 冲孔连皮，如图3.2.13。
图3.2.12 模膛
图3.2.13 带有冲孔连皮及飞边的模锻件
②预锻模膛
作用：使坯料变形到接近于锻件的形状和尺 寸；减少终锻模膛的磨损，以延长锻模的使用寿 命。
预锻模膛与终锻模膛的主要区别是前者的圆 角和斜度较大，没有飞边槽。对于形状或批量不 够大的模锻件也可以不设预锻模膛。
m烧损=17.8×0.035=0.6kg 所以，坯料质量：m坯料= m锻+ m型芯+ m烧损=18.7kg
坯料的计算直径：因采用镦粗成形，得： D＝1.20dm=120m 查表3.2.5得标准热轧圆钢直径，确定选取坯料直径D＝120mm。
坯料长度： L=V坯/A坯=210mm
从而确定坯料尺寸为Φ120×210mm。
④切断模膛 是在上模和下模的角部组成的一对 刃口， 用来切断金属，如 图 ，单件锻造时，用它从坯料 上切下锻件或从锻件上切下钳口。多件锻造时，用 它来分离成单个锻件。
图 3.2.16弯曲与切断模膛
根据模锻件的复杂程度不同， 可将锻模设计成单膛锻模或 多膛锻模。单膛锻模是在一 副锻模上只具有终锻模膛一 个模膛。
相对较低。
图 3.2.17 弯曲连杆多膛锻模
（2）压力机上模锻
1）曲柄压力机上模锻
曲柄压力机传动原理见图。 曲柄压力机的吨位一般为 2000～120000kN。
特点：震动小、噪声小， 劳动条件好；效率高；锻件精 度高；锻模制造简单，更换容 易，成本低；但坯料表面上的 氧化皮不易被清除，影响锻件 质量，且不宜进行拨长和滚压 工步。
②滚压模膛 在坯料长
度基本不变的前提下用它来 减小坯料某部分的横截面积， 以增大另一部分的横截面积。 滚压模膛分开式和闭式两种， 如 图 3.2.15 所 示 。 滚 压 操 作 时需不断翻转坯料，但不作 送进运动。