《锻压成形工艺》PPT课件
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金属材料成形与加工_锻压工艺之板料成形ppt课件
考虑到板材方向性，可取 － r14r02r45r90
42
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2.3拉伸试验
（7）板平面方向性系数 r
r 大，板材方向性强，引起塑性变形分布不均， 拉深件出现突耳，因此，r 大对冲压成形不利。r
可用下式表示：
rrr902r45 2
r 值 大， r 亦大，而r 值大利于拉深变形，r
大不利于拉深变形，故选材时，对 r 值的影响要综合 考虑。
试验在拉伸试验机上进行，可得拉伸力与行程（试件伸长）的
拉伸曲线。由式 F(W0t0) l l ，可得到名义应力与延伸率表
示的拉伸曲线：
38
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2.3拉伸试验
由拉伸曲线得到的几个重要的参数： 1） s 屈服极限，开始发生塑性变形； 2） b 强度极限，开始产生不均匀变形，即塑性拉伸失稳。
3） s /b 屈强比，屈强比小，进行冲压变形的范围大，几乎对所有冲压 变形都有利。
Cn
式中，C ——与材料性能有关的系数，MPa； n ——硬化指数。
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2.1 金属材料的塑性与变形抗力
变形抗力的大小取决于该材料在一定变形温度、变形速度和变形 程度下的真实应力、塑性加工时的应力状态、接触摩擦及相对尺 寸因素等。
化学成分及组织对变形抗力的影响 变形温度对变形抗力的影响 变形速度对变形抗力的影响 变形程度对变形抗力的影响 应力状态对变形抗力的影响
5）n 值（硬化指数） 大多数金属的硬化规律可用下式表示： cn ， n值表示塑性变形材料硬化的强度。n大，可使伸长类变形均匀化，
具有扩展变形区、减小毛坯局部变薄和增大极限变形程度等作用。考 虑到板材方向性，可取：
n14(n2n45n90)
40
《锻压成形工艺》课件
其迅速达到高温状态。
模具与工具
锻造模具
用于使金属在模具内塑性 变形，形成所需的形状和 尺寸。
切削工具
用于对金属进行切削加工 ，使其达到所需的精度和 表面粗糙度。
量具和夹具
用于测量和固定金属，保 证加工精度和稳定性。
06
锻压成形工艺实例分析
自由锻造实例
总结词
自由锻造是一种不受模具限制的锻造方法，主要依靠锻锤的冲击力使 金属变形。
模锻实例
总结词
详细描述
模锻是一种在模具中进行的锻造方法，通 过模具的限制使金属变形，以获得所需的 形状和尺寸。
模锻实例包括汽车曲轴、连杆、齿轮等， 这些零件在生产过程中需要经过模锻，以 获得精确的形状和尺寸。
总结词
详细描述
模锻的优点在于生产效率高，精度高，适 用于大批量生产，但模具成本较高。
模锻的实例包括汽车曲轴、连杆、齿轮等 ，这些零件在生产过程中需要经过模锻， 以获得精确的形状和尺寸。
详细描述
自由锻造实例包括大型锻件、轴类锻件、饼类锻件等，这些锻件在生 产过程中需要经过多次自由锻造，以获得所需的形状和性能。
总结词
自由锻造的优点在于灵活性高，适用于单件和小批量生产，但生产效 率较低，劳动强度较大。
详细描述
自由锻造的实例包括大型锻件、轴类锻件、饼类锻件等，这些锻件在 生产过程中需要经过多次自由锻造，以获得所需的形状和性能。
应力状态与温度场
总结词
影响材料流动和成形过程稳定性
详细描述
应力状态与温度场是影响锻压成形工艺的重要因素。在 锻压过程中，应力状态与温度场的变化相互影响，共同 决定了材料的流动和成形过程的稳定性。合理的应力状 态可以促进材料的塑性变形和流动，提高成形质量；而 稳定的温度场则可以保证材料在变形过程中保持稳定的 物理性能，防止因温度波动引起的缺陷。因此，合理控 制应力状态与温度场是实现高质量锻压成形的重要手段 。
模具与工具
锻造模具
用于使金属在模具内塑性 变形，形成所需的形状和 尺寸。
切削工具
用于对金属进行切削加工 ，使其达到所需的精度和 表面粗糙度。
量具和夹具
用于测量和固定金属，保 证加工精度和稳定性。
06
锻压成形工艺实例分析
自由锻造实例
总结词
自由锻造是一种不受模具限制的锻造方法，主要依靠锻锤的冲击力使 金属变形。
模锻实例
总结词
详细描述
模锻是一种在模具中进行的锻造方法，通 过模具的限制使金属变形，以获得所需的 形状和尺寸。
模锻实例包括汽车曲轴、连杆、齿轮等， 这些零件在生产过程中需要经过模锻，以 获得精确的形状和尺寸。
总结词
详细描述
模锻的优点在于生产效率高，精度高，适 用于大批量生产，但模具成本较高。
模锻的实例包括汽车曲轴、连杆、齿轮等 ，这些零件在生产过程中需要经过模锻， 以获得精确的形状和尺寸。
详细描述
自由锻造实例包括大型锻件、轴类锻件、饼类锻件等，这些锻件在生 产过程中需要经过多次自由锻造，以获得所需的形状和性能。
总结词
自由锻造的优点在于灵活性高，适用于单件和小批量生产，但生产效 率较低，劳动强度较大。
详细描述
自由锻造的实例包括大型锻件、轴类锻件、饼类锻件等，这些锻件在 生产过程中需要经过多次自由锻造，以获得所需的形状和性能。
应力状态与温度场
总结词
影响材料流动和成形过程稳定性
详细描述
应力状态与温度场是影响锻压成形工艺的重要因素。在 锻压过程中，应力状态与温度场的变化相互影响，共同 决定了材料的流动和成形过程的稳定性。合理的应力状 态可以促进材料的塑性变形和流动，提高成形质量；而 稳定的温度场则可以保证材料在变形过程中保持稳定的 物理性能，防止因温度波动引起的缺陷。因此，合理控 制应力状态与温度场是实现高质量锻压成形的重要手段 。
机械制造基础 第二篇 锻压成形 第二讲 模锻幻灯片PPT
§2–3 模 锻 一、模锻：是使金属坯料在冲击力或压力作用下，
在锻模模膛内变形，从而获得锻件的工艺方法 二、模锻与自由锻相比，有如下优点：
1. 生产率高 2. 锻件尺寸精度高 3. 可以生产形状较复杂的锻件,敷料少 4. 可以减少机加余量,节约金属本钱
1
• 三、模锻与自由锻相比，有如下缺点
• 1. 模锻设备受吨位限制,锻件质量一 般在150kg以下
② 预锻模膛： 作用：使坯料变形到接近于锻件的形状和尺
寸，与终锻模膛的区别是：圆角和斜 4
度较大、没有飞边槽
2、 制坯模膛 ① 拔长模膛
5
② 滚压模膛
6
③ 弯曲模膛
④ 切断模膛
7
• 根据模锻件复杂程度不同,所需变形 的模膛数量不等,可将锻模设计成单 膛锻模和多膛锻模
• 1)单膛锻模:在一幅锻模上只有终 锻模膛一个 模膛
对于冲裁件断面质量要求较高时,可以将表中数 值减小1／3 ⑷ 经历公式计算： c=mt 式中 c—凸凹模的单边间隙 t—板料厚度 m—与板料性能及厚度有关的系数
23
• 实用中，板料较薄时， m可选如下数据： 低碳钢、纯铁： m =0.06~0.09 铜、铝合金: m =0.06~0.1 高碳钢: m = 0.08~0.12
35
〔四〕成形 是利用局部变形使坯料或半成品改变形状的工序
说明: 用橡皮是为了使变形外表光滑 36
五、应考虑采用锻造—焊接或锻造—机械联接组合 工艺
15
§2–4 板 料 冲 压
• 一、定义 • 板料冲压是利用冲模使板料产生别离或变形，
从而获得一定形状、尺寸和性能的零件或毛坯的加 工方法 • 一般为冷冲压,当板料 • 厚度>8mm或材料塑性 压板 • 较差时才用热冲压
在锻模模膛内变形，从而获得锻件的工艺方法 二、模锻与自由锻相比，有如下优点：
1. 生产率高 2. 锻件尺寸精度高 3. 可以生产形状较复杂的锻件,敷料少 4. 可以减少机加余量,节约金属本钱
1
• 三、模锻与自由锻相比，有如下缺点
• 1. 模锻设备受吨位限制,锻件质量一 般在150kg以下
② 预锻模膛： 作用：使坯料变形到接近于锻件的形状和尺
寸，与终锻模膛的区别是：圆角和斜 4
度较大、没有飞边槽
2、 制坯模膛 ① 拔长模膛
5
② 滚压模膛
6
③ 弯曲模膛
④ 切断模膛
7
• 根据模锻件复杂程度不同,所需变形 的模膛数量不等,可将锻模设计成单 膛锻模和多膛锻模
• 1)单膛锻模:在一幅锻模上只有终 锻模膛一个 模膛
对于冲裁件断面质量要求较高时,可以将表中数 值减小1／3 ⑷ 经历公式计算： c=mt 式中 c—凸凹模的单边间隙 t—板料厚度 m—与板料性能及厚度有关的系数
23
• 实用中，板料较薄时， m可选如下数据： 低碳钢、纯铁： m =0.06~0.09 铜、铝合金: m =0.06~0.1 高碳钢: m = 0.08~0.12
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〔四〕成形 是利用局部变形使坯料或半成品改变形状的工序
说明: 用橡皮是为了使变形外表光滑 36
五、应考虑采用锻造—焊接或锻造—机械联接组合 工艺
15
§2–4 板 料 冲 压
• 一、定义 • 板料冲压是利用冲模使板料产生别离或变形，
从而获得一定形状、尺寸和性能的零件或毛坯的加 工方法 • 一般为冷冲压,当板料 • 厚度>8mm或材料塑性 压板 • 较差时才用热冲压
材料成形工艺基础最新精品课件第六章常用锻压成形工艺
（图6-18） 轴类
盘类
圆轴
锻造
1.mp
g
图6-17 长轴类锻件
图6-18 盘类锻件
长轴类锻件有直长轴锻件、弯曲轴锻件和叉形件等。根据形 状需要，直长轴锻件的模锻工步一般为拔长、滚压、预锻和终锻 成型。弯曲锻件和叉形件还需采用弯曲工步。对于形状复杂的锻 件，还需选用预锻工步，最后在终锻模膛中模锻成型。如锻造弯 曲连杆模锻件，坯料经过拔长、滚压、弯曲等三个工步，形状接 近于锻件，然后经预锻及终锻两个模膛制成带有飞边的锻件。
5) 最好使分模面为一个平面，使上下锻模的模膛深度基本一致，差 别不宜过大，以便于制造锻模。
按上述原则综合分析，图6-13中的d-d面是最合理的分模面。
（2）确定加工余量、锻造公差和加工余快 模锻时金属坯料是在锻模中成形的， 因此模锻件的尺寸较精确，加工余量一般为1~4mm，锻造公差一般取在 ±0.3~3mm之间。
（3）冲孔 是在坯料上冲出通孔或盲孔的工序。对圆环类锻件， 冲孔后还需进行扩孔。
（4）弯曲 是使坯料轴线产生一定弯曲的工序。 （5）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。 （6）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。是生产曲拐或曲轴类锻件必须的工序。 （7）切割 是分割坯料或去除锻件余量的工序。
图6-4 避免曲面交接
3. 尽量避免加强筋和凸台 因为这些结构需采用特殊工具或特殊工艺措施来生产，从而导致
生产率降低，生产成本提高，将这类结构锻件改成简单结构，这样可 使其加工工艺性变好，提高其经济效益。如图6-5所示。
图6-5 盘类锻件结构
4. 组合锻件 锻件横截面积有急剧变化或形状较复杂时，应设计成几个容易锻
机械制造技术课件：锻压成形
工具,直接使坯料变形而获得 所需的几何形状及内部质量的 锻件的方法。
锻压成形
3.应力状态 金属在锻压加工时,由于采用的方式不同,金属受力时产 生的应力状态也不同,因此 其可锻性也有一定的区别,其变形 方式主要有挤压和拉拔。挤压时金属三个方向承受压应 力, 如图5－5(a)所示。在压应力的作用下,金属呈现出很高的塑 性,因为压应力有助于恢 复晶界联系,压合内部的孔洞缺陷,可 阻碍裂缝形成和扩展。但压应力将增大金属的摩擦, 提高金 属的变形抗力,锻压加工时需要的加工设备吨位大。
锻压成形
图5－6 碳钢的锻造温度范围
锻压成形
1)始锻温度的确定 在不出现过热、过烧等加热缺陷的前提下, 尽量提高始 锻温度,使金属具有良好的可锻性。 始锻温度一般控制在固 相线以下150~250℃。
锻压成形
2)终锻温度的确定 终锻温度过高,停止锻造后金属的晶粒还会 继续长大,锻 件的力学性能随着下降;终锻温度 过低,金属再结晶进行的不 充分,加工硬化现象 严重,内应力增大,甚至导致锻件产生裂纹。 钢 中碳的质量分数不同,其终锻温度也不同,如亚 共析钢的终 锻温度一般控制在GS 线以下的两相 区(A+F),而过共析钢如 在 ES 线以上停止锻 造,冷却至室温时锻件会出现网状的二 次渗碳 体,因此其终锻温度控制在 PSK 线以上 50~ 70℃,以 便通过反复锻打击碎网状的二次渗碳 体。常用金属材料的 锻造温度范围见表5－2。
锻压成形
锻压成形
2.金属加热易产生的缺陷 1)氧化、脱碳 钢加热到一定温度范围后,表层的铁和炉气中的氧化性 气体(O2、CO2、H2O、SO2)发 生化学反应,将使钢的表层形 成氧化皮(铁的氧化物 Fe3O4、FeO、Fe2O3),这种现象称为 氧 化。大锻件表层脱落下来的氧化皮厚度达7~8mm,钢在加热 过程中因生成氧化皮而造 成的损失,称为烧损。每次加热时 的烧损量可达金属质量的1%~3%。氧化皮的硬度很高,可能 被压入金属表层,影响锻件质量和模具的寿命。因此,要尽量 缩短加热时间或在 还原性炉气中加热。
锻压成形
3.应力状态 金属在锻压加工时,由于采用的方式不同,金属受力时产 生的应力状态也不同,因此 其可锻性也有一定的区别,其变形 方式主要有挤压和拉拔。挤压时金属三个方向承受压应 力, 如图5－5(a)所示。在压应力的作用下,金属呈现出很高的塑 性,因为压应力有助于恢 复晶界联系,压合内部的孔洞缺陷,可 阻碍裂缝形成和扩展。但压应力将增大金属的摩擦, 提高金 属的变形抗力,锻压加工时需要的加工设备吨位大。
锻压成形
图5－6 碳钢的锻造温度范围
锻压成形
1)始锻温度的确定 在不出现过热、过烧等加热缺陷的前提下, 尽量提高始 锻温度,使金属具有良好的可锻性。 始锻温度一般控制在固 相线以下150~250℃。
锻压成形
2)终锻温度的确定 终锻温度过高,停止锻造后金属的晶粒还会 继续长大,锻 件的力学性能随着下降;终锻温度 过低,金属再结晶进行的不 充分,加工硬化现象 严重,内应力增大,甚至导致锻件产生裂纹。 钢 中碳的质量分数不同,其终锻温度也不同,如亚 共析钢的终 锻温度一般控制在GS 线以下的两相 区(A+F),而过共析钢如 在 ES 线以上停止锻 造,冷却至室温时锻件会出现网状的二 次渗碳 体,因此其终锻温度控制在 PSK 线以上 50~ 70℃,以 便通过反复锻打击碎网状的二次渗碳 体。常用金属材料的 锻造温度范围见表5－2。
锻压成形
锻压成形
2.金属加热易产生的缺陷 1)氧化、脱碳 钢加热到一定温度范围后,表层的铁和炉气中的氧化性 气体(O2、CO2、H2O、SO2)发 生化学反应,将使钢的表层形 成氧化皮(铁的氧化物 Fe3O4、FeO、Fe2O3),这种现象称为 氧 化。大锻件表层脱落下来的氧化皮厚度达7~8mm,钢在加热 过程中因生成氧化皮而造 成的损失,称为烧损。每次加热时 的烧损量可达金属质量的1%~3%。氧化皮的硬度很高,可能 被压入金属表层,影响锻件质量和模具的寿命。因此,要尽量 缩短加热时间或在 还原性炉气中加热。
《锻压成型》课件
《锻压成型》课件
目录
• 锻压成型简介 • 锻压成型原理 • 锻压成型工艺 • 锻压成型设备 • 锻压成型的应用与案例
01
锻压成型简介
定义与特点
定义
锻压成型是一种金属加工工艺，通过 施加外力使金属坯料变形，达到所需 的形状和尺寸。
特点
锻压成型能够生产出高强度、高韧性 的金属制品，具有优异的机械性能和 耐腐蚀性。同时，锻压成型的产品外 观美观，使用寿命长。
冲压工艺是指利用压力机将金 属板料在模具之间进行冲压， 从而获得所需形状和尺寸的零 件的一种加工方法。
冲压工艺的特点是加工精度高 ，生产效率高，适用于大批量 生产。
冲压工艺的基本工序包括冲孔 、落料、弯曲、拉伸等，可以 根据不同的需求进行组合。
挤压工艺
挤压工艺是指将金属坯料放入挤压筒 中，在压力的作用下使金属从模具孔 中流出，从而获得所需形状和尺寸的 零件的一种加工方法。
强度的要求。
机身结构件
如机翼、机身等，通过锻压工艺 能够实现轻量化和高强度的要求
。
紧固件和连接件
如螺栓、铆钉等，在航空航天领 域中，锻压成型能够提供高强度
和可靠性的紧固件和连接件。
家用电器制造业中的应用
电机零件
锻压技术用于制造家用电器中的电机转子、定子 和外壳等零件。
压力容器
如压力锅、气瓶等，锻压成型能够提供高强度和 安全可靠的压力容器。
优点。
液压机是一种利用液体压力传 递来使金属变形的设备，具有 压力稳定、变形力可调的优点
。
模锻设备
模锻设备是指利用模具对金属坯料进 行模锻成形的设备。
锤上模锻是一种利用锻锤的冲击力使 金属在模具中变形的设备，具有加工 范围广、生产效率高的优点。
目录
• 锻压成型简介 • 锻压成型原理 • 锻压成型工艺 • 锻压成型设备 • 锻压成型的应用与案例
01
锻压成型简介
定义与特点
定义
锻压成型是一种金属加工工艺，通过 施加外力使金属坯料变形，达到所需 的形状和尺寸。
特点
锻压成型能够生产出高强度、高韧性 的金属制品，具有优异的机械性能和 耐腐蚀性。同时，锻压成型的产品外 观美观，使用寿命长。
冲压工艺是指利用压力机将金 属板料在模具之间进行冲压， 从而获得所需形状和尺寸的零 件的一种加工方法。
冲压工艺的特点是加工精度高 ，生产效率高，适用于大批量 生产。
冲压工艺的基本工序包括冲孔 、落料、弯曲、拉伸等，可以 根据不同的需求进行组合。
挤压工艺
挤压工艺是指将金属坯料放入挤压筒 中，在压力的作用下使金属从模具孔 中流出，从而获得所需形状和尺寸的 零件的一种加工方法。
强度的要求。
机身结构件
如机翼、机身等，通过锻压工艺 能够实现轻量化和高强度的要求
。
紧固件和连接件
如螺栓、铆钉等，在航空航天领 域中，锻压成型能够提供高强度
和可靠性的紧固件和连接件。
家用电器制造业中的应用
电机零件
锻压技术用于制造家用电器中的电机转子、定子 和外壳等零件。
压力容器
如压力锅、气瓶等，锻压成型能够提供高强度和 安全可靠的压力容器。
优点。
液压机是一种利用液体压力传 递来使金属变形的设备，具有 压力稳定、变形力可调的优点
。
模锻设备
模锻设备是指利用模具对金属坯料进 行模锻成形的设备。
锤上模锻是一种利用锻锤的冲击力使 金属在模具中变形的设备，具有加工 范围广、生产效率高的优点。
锻造成形学习.pptx
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●塑性变形 内应力超过金属的屈服点后，外力停止作用后，金属的 变形并不完全消失。
●滑移面 在切向应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分，沿 着一定的晶面产生相对滑移，该面称为滑移面。
●位错运动引起塑性变形 近代物理学证明，晶体不是在滑移面上，原子并不是整体 的刚性运动而是以位错引起金属塑性变形。 位错：沿滑移面旧原子对破坏，新原子对形成，图3-2
第29页/共54页
⒊模锻斜度 ＊ 模锻件上平行于锤击方向（垂直于分模面）的表
面必须有斜度，以便取出锻件。 模锻斜度与模镗深度和宽度有关。 内侧斜度比外侧稍大些。图3-27 模锻斜度 ⒋模锻圆角半径 ＊ 所有交角均做成圆角，可以易于充满模膛，避免 尖角处产生裂纹，减缓锻件外尖角处的磨损。 ＊ 锻件内圆角R，锻件外圆角r见图。图3-28 圆角半径 ＊ 圆角半径为1，1.5，2，3，4，5，6，8，10，12，15，20等标准 值。 ⒌冲孔连皮 ＊ 孔径大于25mm,该孔应锻出；孔径为25~80时,冲孔连皮厚度取 4~8mm。 ＊ 孔径小于25mm或孔深大于冲头直径3倍时,只压出凹穴。图3-29
一般采用自由锻方法制坯，然后在胎模中成型。 ⑴扣模 图3-22 ⑵筒模 图3-23 ⑶合膜 图3-24
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锻造工艺规程的制订
一、绘制锻件图 绘制锻件图是以零件图为量及公差 ＊ 敷料：为简化零件的形状和结构，便于
锻造而增加的一部分金属为敷料。 ＊ 余量：零件表面为切削加工而增加的尺
寸称余量。 ＊ 锻件公差：是锻件名义尺寸的允许变动
量。查表而定。 ＊ 自由锻锻件图：图2-25 ⒉分模面 ＊ 分模面：上下模锻在模锻件上的分界面，关
系到锻件成型，锻件出模，材料利 用率，锻模加工等一系列问题。 ＊ 选分模面原则： 1)应保证模锻件能从模腔中取出来。图3-26a-a 2)应使上、下两模沿分模面的模腔轮廓一致。
●塑性变形 内应力超过金属的屈服点后，外力停止作用后，金属的 变形并不完全消失。
●滑移面 在切向应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分，沿 着一定的晶面产生相对滑移，该面称为滑移面。
●位错运动引起塑性变形 近代物理学证明，晶体不是在滑移面上，原子并不是整体 的刚性运动而是以位错引起金属塑性变形。 位错：沿滑移面旧原子对破坏，新原子对形成，图3-2
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⒊模锻斜度 ＊ 模锻件上平行于锤击方向（垂直于分模面）的表
面必须有斜度，以便取出锻件。 模锻斜度与模镗深度和宽度有关。 内侧斜度比外侧稍大些。图3-27 模锻斜度 ⒋模锻圆角半径 ＊ 所有交角均做成圆角，可以易于充满模膛，避免 尖角处产生裂纹，减缓锻件外尖角处的磨损。 ＊ 锻件内圆角R，锻件外圆角r见图。图3-28 圆角半径 ＊ 圆角半径为1，1.5，2，3，4，5，6，8，10，12，15，20等标准 值。 ⒌冲孔连皮 ＊ 孔径大于25mm,该孔应锻出；孔径为25~80时,冲孔连皮厚度取 4~8mm。 ＊ 孔径小于25mm或孔深大于冲头直径3倍时,只压出凹穴。图3-29
一般采用自由锻方法制坯，然后在胎模中成型。 ⑴扣模 图3-22 ⑵筒模 图3-23 ⑶合膜 图3-24
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锻造工艺规程的制订
一、绘制锻件图 绘制锻件图是以零件图为量及公差 ＊ 敷料：为简化零件的形状和结构，便于
锻造而增加的一部分金属为敷料。 ＊ 余量：零件表面为切削加工而增加的尺
寸称余量。 ＊ 锻件公差：是锻件名义尺寸的允许变动
量。查表而定。 ＊ 自由锻锻件图：图2-25 ⒉分模面 ＊ 分模面：上下模锻在模锻件上的分界面，关
系到锻件成型，锻件出模，材料利 用率，锻模加工等一系列问题。 ＊ 选分模面原则： 1)应保证模锻件能从模腔中取出来。图3-26a-a 2)应使上、下两模沿分模面的模腔轮廓一致。
锻压成形工艺课件.pptx
三向受压时金属的塑性最好，出现拉应力则使塑性降低。 因为压应力阻碍了微裂纹的产生和发展，而金属处于拉应 力状态时，内部缺陷处会产生应力集小，使缺陷易于扩展 和导致金属的破坏。因此，选择变形方法时，对于塑性好 的金属，变形时出现拉应力是有利的，可减少变形时的能 量消耗。而对于塑性差的金属材料，应避免在拉应力状态 下变形，尽量采用三向压应力下变形。
变形速 度与锻造 性能的关 系如图。
C.应力状态：变形方法不同，在金属中产生的应力状态也 不同，即使同一种变形方式，金属内内部不同位置的应力 状态也可能不同。
金属在挤压时三向受压(图11~4(a))，，表现出较高的塑 性和较大的变形抗力；拉拔时两向受压、一向受拉(图ll— 4(b)),表现出较低的塑性和较小的变形抗力；平砧墩粗时(图 11 ~ 4(c) ），坯料内部处于三向压应力状态，但侧表面层 在水平方向却处于拉应力状态，因而在工件侧表面容易产 生垂直方向的裂纹。
三、自由锻的基本工序 基本工序有镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割等。
四、自由锻工艺规程的制订
1、绘制锻件图（在零件图基础上考虑加工余量、 锻件公差、余块）其中余块是指为了简化锻件形状、便
于锻造而增加的一部分金属。 2、选择自由锻工序依据是锻件的形状、尺寸、技术要求和 生产数量。 3、计算坯料质量和尺寸 4、选择锻造设备根据坯料的种类、质量以及锻造基本工序、 设备的锻造能力并结合实际来确定 5、确定锻造温度范围
压力加工与铸造相比，成本较高，成形较困难，由于是在固态 下成形，无法获得截面形状 (特别是内脏)复杂的产品。
§11-1 压力加工理论基础
§11-1-1 金属的纤维组织及锻造比 锻造比：通常用拔长时的变形程度来衡量。
纤维组织：热加工使得材料内部的各种可变形的夹杂物 沿塑性变形方向拉长所形成的流线组织。
《锻压成形工艺》课件
锻模
锻模是用于在锻压成形过程中对 金属进行塑性变形的重要工具。
锻压成形工艺的工艺流程
1
准备
准备锻造原料、设备、工艺参数和工作环境。
2
装配
安装和调整锻模，并将原料放置到合适的位置。
3
加热
将原料加热至适当温度，以提高塑性和降低变形力。
4
锻造
施加压力和变形力，使原料变形为所需形状。
锻压成形中的常见问题和解决方法
《锻压成形工艺》PPT课 件
本课程将介绍锻压成形工艺，包括定义和概述、分类和应用领域、基本原理 和工艺特点、常用设备和工具、工艺流程、常见问题和解决方法，以及发展 趋势和前景。
定义和概述
锻压成形工艺是一种通过施加压力和变形力来改变材料形状的制造过程。它可以用于加工各种金属和合金，并 广泛应用于汽车、航空航天、能源等领域。
ห้องสมุดไป่ตู้
分类和应用领域
热锻和冷锻
热锻适用于高温下的金属成形，冷锻适用于室 温下的金属成形。
航空航天
航空航天行业使用锻压成形来制造高强度和轻 量化的航空器零件。
汽车制造
锻压成形广泛应用于汽车制造中的发动机、车 身和底盘部件的生产。
能源
能源领域使用锻压成形来生产燃气轮机、风力 发电设备等关键部件。
基本原理和工艺特点
1 热裂纹
通过改变加热温度和降低冷却速度等方式来 避免热裂纹的产生。
2 异物夹杂
优化原料预处理和清洁工艺，避免异物夹杂 的发生。
锻压成形工艺的发展趋势和前 景
随着科技的进步和工艺的改进，锻压成形工艺将朝着更高效、更环保、更智 能化和更灵活的方向发展。同时，新材料和新工艺的应用将进一步推动锻压 成形工艺的发展。
《锻压成型》PPT课件 (2)
锻造Forging：在加压设备及工（模）具的作用下，使坯料 或铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得一定的几何形 状、尺寸和质量的锻件的加工方法。工（模）具一般作直 线运动。
第十一章 锻压成型（P207）
塑性变形是锻压成型 的基础，塑性变形及随后的 加热对金属材料组织和性能 有显著的影响。了解塑性变 形的本质,塑性变形及加热 时组织的变化，有助于发挥 金属的性能潜力，正确确定 加工工艺。
原子穿过 晶界扩散
晶界迁 移方向
黄铜再结晶和晶粒长大各个阶段的金相照片
钛合金六方相中的形变孪晶
奥氏体不锈钢中退火孪晶
二、多晶体金属的塑性变形
➢ 单个晶粒变形与单晶体相似, 多晶体变形比单晶体复杂。
（一）晶界及晶粒位向差的影响
1、晶界的影响
➢ 当位错运动到晶界附近时， 受到晶界的阻碍而堆积起 来,称位错的塞积。要使 变形继续进行, 则必须增 加外力, 从而使金属的变 形抗力提高。
➢ 由于晶粒的转动，当塑性变形达
到一定程度时，会使绝大部分晶
粒的某一位向与变形方向趋于一
致，这种现象称织构或择优取向。
无
有
各向异性导致的铜板 “制耳”
➢ 形变织构使金属呈现
丝织构
板织构
各向异性，在深冲零
件时，易产生
形变织构示意图
“制耳”现象，使零件边缘不齐，厚薄不匀。但织构可提高
硅钢片的导磁率。
轧制铝板的“制耳”现象
580ºC保温8秒后的组织 580ºC保温15分后的组织
（3）再结晶后的晶粒长大
➢ 再结晶完成后，若继续升高加 热温度或延长保温时间，将发 生晶粒长大，这是一个自发的 过程。
的黄 长铜 大再
结 晶 后 晶 粒
700ºC保温10分后的组织
第十一章 锻压成型（P207）
塑性变形是锻压成型 的基础，塑性变形及随后的 加热对金属材料组织和性能 有显著的影响。了解塑性变 形的本质,塑性变形及加热 时组织的变化，有助于发挥 金属的性能潜力，正确确定 加工工艺。
原子穿过 晶界扩散
晶界迁 移方向
黄铜再结晶和晶粒长大各个阶段的金相照片
钛合金六方相中的形变孪晶
奥氏体不锈钢中退火孪晶
二、多晶体金属的塑性变形
➢ 单个晶粒变形与单晶体相似, 多晶体变形比单晶体复杂。
（一）晶界及晶粒位向差的影响
1、晶界的影响
➢ 当位错运动到晶界附近时， 受到晶界的阻碍而堆积起 来,称位错的塞积。要使 变形继续进行, 则必须增 加外力, 从而使金属的变 形抗力提高。
➢ 由于晶粒的转动，当塑性变形达
到一定程度时，会使绝大部分晶
粒的某一位向与变形方向趋于一
致，这种现象称织构或择优取向。
无
有
各向异性导致的铜板 “制耳”
➢ 形变织构使金属呈现
丝织构
板织构
各向异性，在深冲零
件时，易产生
形变织构示意图
“制耳”现象，使零件边缘不齐，厚薄不匀。但织构可提高
硅钢片的导磁率。
轧制铝板的“制耳”现象
580ºC保温8秒后的组织 580ºC保温15分后的组织
（3）再结晶后的晶粒长大
➢ 再结晶完成后，若继续升高加 热温度或延长保温时间，将发 生晶粒长大，这是一个自发的 过程。
的黄 长铜 大再
结 晶 后 晶 粒
700ºC保温10分后的组织
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图7.6 镦粗
图7.7 拔长
为方便下料和避免镦弯，高度和直径之比应小于2.5。
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。
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冲孔是在坯料上冲出通孔或 弯曲是使坯料产生所 盲孔的工序。对圆环类锻件，冲 需角度和外形的工序。
孔后还应进行扩孔工作。
图7.8 冲孔
图7.10 扭转
图7.9 弯曲
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自由锻
自由锻工艺的制定
自由锻工艺规程
3、选择锻造 工序
盘类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲 孔轴类件:拔长（镦粗、拔长）、切肩、锻台阶
筒类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔、芯轴上拔长
环类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔、芯轴上扩孔
弯曲类件:拔长（镦粗、拔长）、弯曲
曲轴类件:拔长（镦粗、拔长）、错移、锻台阶、扭转
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自由锻
自由锻工艺的制定
自由锻工艺规程
4、确定始锻 和终锻温度
利用Fe-C合金相图确定 始锻温度一般在固相线以下150℃ 终锻温度一般在800℃左右
23
§7.2 模 锻
1. 模锻是使金属坯料在冲击力或压力作用下，在锻模 模膛内变形从而获得锻件的压力加工方法。
图7.16 典 型 模 锻 件 24
a）下料
b)镦粗
c)垫环局部镦粗
d)冲孔
e)冲子扩孔
f)修整
图7.15 齿轮锻造工艺过程 16
四、自由锻工艺的制定
锻件图：在零件图的基础上，考虑敷料、加工余量
、锻造公差等因素后绘制的工艺图。
自由锻 自由锻工艺规程
1、绘制锻件 图
零件图
17
自由锻
自由锻工艺的制定
自由锻工艺规程
1、绘制锻件图
⑴增加敷料
敷料
18
自由锻
自由锻工艺的制定
自由锻工艺规程
1、绘制锻件图
⑵锻件余量锻件余量 Nhomakorabea19
自由锻
自由锻工艺的制定
自由锻工艺规程
1、绘制锻件图
⑶锻件公差
120±3 ( 110) 142+-34 ( 130) 230±4 ( 190)
280±2 (240)
350±12 （310）
760±12 (680)
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自由锻
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。
10
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。
图7.11 错移
实际生产中最常用的是镦粗、拔长、冲孔三个基本工序。
11
辅助工序
指进行基本工序之前的预变形工序。如压肩、 压钳口等。
2.模锻的特点及应用
特点： ⑴ 锻件的尺寸和精度比较高，加工余量较小，材 料利用率高； ⑵ 可以锻造形状较复杂的锻件； ⑶ 劳动强度低，生产率较高； ⑷ 操作简单，易于实现机械化和自动化。 应用：适合于中小型锻件的大批量生产。
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3.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。
《材料成形工艺基础》授课教案
任课教师: 李振纲
1
第七章 锻造成形工艺 §7.1 自由锻
➢ 概念：利用冲击力或压力使金属在上、下砥铁之间 产生塑性变形，从而获得所需锻件的锻造方法。
一、特点及应用 ➢ 特点： a.不用专用模具，设备及工具简单，适应性强； b.锻件尺寸精度低，加工余量大，形状简单； c.自由锻是大型锻件的唯一锻造方法。
➢ 锤上模锻
锤上模锻
所用设备为蒸汽
－空气锤和高速
锤等，由它产生
的冲击力使金属
变形。
模锻锤的吨
位（落下部分的
重量）为l～16t 。
图7.17 蒸汽－空气锤 26
4.锻模模膛 锤上模锻
锻模结构
６、７－楔铁 ８－分模面 ９－模膛 １０－楔铁
１－锤头 ２－上模 ３－飞边槽 ４－下模 ５－模垫
图7.18 锤模结构示意图
➢ 应用：单件、小批量生产；大型锻件的生产、修 配；新产品的试制等。
2
图7.1 自由锻示意图
图7.2 自由锻
3
二、自由锻的方法
1.手工自由锻：由人工使金属产生塑性变形。 2.机器自由锻：由机器设备使金属产生塑性变形。 ⑴ 锻锤自由锻：利用冲击力使坯料产生变形。 ➢ 常用设备：空气锤，小型锻件150公斤以下；
蒸汽－空气锤，中型锻件小于1500公斤。 ➢ 吨位表示方法：落下部分的重量。 ⑵ 液压机自由锻：利用静压力使坯料变形。 ➢ 常用设备：水压机，适用于大型锻件。 ➢ 吨位表示方法：工作液体产生的压力。
4
图7.3 空气锤 5
图7.4 万吨水压机
6
图7.5 工作中的水压机
7
三、自由锻工序
1.基本工序：用来改变坯料的形状和尺寸的工序。 ➢ 包括：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错移等。
图7.12 压肩
阶梯轴
压钳口
12
修整工序
指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。如校正、滚圆、平整等。
图7.13 滚圆
13
锻件类型 盘类圆环 类锻件 筒类零件 轴类零件 杆类零件
曲轴类零件 弯曲类零件
自由锻锻件分类及锻造工序
图例
锻造工序
实例
镦粗、冲孔、 扩孔、定径
镦粗、冲孔、 芯轴拔长、
自由锻工艺的制定
2、坯料质量 自由锻工艺规程 及尺寸计算
重量：G坯料=G锻件+G烧损+G料头
尺镦寸粗：规根则据：坯为料方重便量下和料锻操造作比和确避定免。镦弯，坯料 例的如高：径比必须满足： 铸轧锭 制作 型坯 材料 作1.拔 坯25长料≤：H：坯Y料拔Y／拔长长=D=F坯0F料/0F/≤>F2>2.1.5.53~3~1.5
2.辅助工序：为基本工序操作方便而进行的预变形 工序。
➢包括：压钳把、压肩等。 3.修整工序：用来减少锻件表面缺陷的工序。 ➢ 包括：校正、滚圆、平整等。
8
镦粗是使坯料高度减小，
横截面积增大的工序。适用
拔长是使坯料横截面积
于齿轮坯、圆盘形类锻件的 减小，长度增加的工序。适
生产。
用于轴类、杆类锻件的生产。
滚圆
拔长、压肩、 滚圆
拔长、压肩、 修整、冲孔
拔长、错移、 压肩、扭转、 滚圆
拔长、弯曲
齿轮、法兰、 套筒、圆环
圆筒、套筒等
主轴、转动轴 等
连杆等
曲轴、偏心轴 等
吊钩、弯杆等
14
自由锻工序实例
图7.14 齿轮锻件图
15
此齿轮自由锻工序为镦粗、垫环局部镦粗、冲孔、扩孔、 修整等，其工艺过程下图所示。
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锤上模锻 锻模结构
图7.19 模膛示意图
28
锤上模锻
模膛
锻模结构
模锻模膛
制坯模膛
终锻模膛 预锻模膛
拔长模膛 滚压模膛 弯曲模膛 切断模膛
29
锤上模锻 锻模结构
终锻模膛
1-飞边槽；2－分模面；3－冲孔连皮；4－模锻件
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锤上模锻 锻模结构 预锻模膛