金属塑性成形工艺技术(ppt 40页)

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L0= VF坯 0=31..104310..2427260mm
即坯料尺寸为φ80×260 。
3.3.2 锤模锻工艺设计
主要内容: 1、绘制模锻件图; 2、计算坯料的重量和尺寸; 3、确定模锻工步; 4、选择锻压设备; 5、设计锻模模膛; 6、确定锻造温度范围、加热和冷却规范。
1.绘制模锻件图
始锻温度:1200℃,终锻温度:800℃
(2)加热:箱式加热炉(煤、油或电能)
可将冷的坯料直接送入高温的加热炉中,提高生产率。
(3)冷却:
空冷: WC≤0.5%的碳钢 及WC≤0.3%的低合金钢中、小锻件一般采用空冷。
6.选择锻造设备
(1)选择依据:锻件重量、类型和尺寸。
设备吨位大小要适当,既不能造成能量的过分浪费, 又要保证锻件能充分锻透。
D01=(0.8~1)3 V 1 =(63 ~ 79)mm
杆部拔长段 D02= 1.3~1.5Dmax = (1.14 ~1.22)×70
=(80 ~86) mm 最终取D0=80 mm V锻=3.14×(0.552×0.5+0.352×1+0.252×2.1)=1.27 dm3
m锻=V锻×ρ,m烧损= m锻=3%m锻,m料损忽略不计 m坯=1.03 m锻=1.03×V锻×ρ
③应避免肋的设置过密或高宽比过大,以利 于金属充填模腔。
④应避免腹板过薄,以减小变形抗力及利于 金属充填模腔。
⑤应尽量避免深孔或多孔结构。以利于制模 和减少余块。 ⑥形状复杂件宜采用锻-焊、锻-螺纹联接等 组合结构,以简化模具和减少余块。
避免横截面 面积相差过大
避免薄壁、高肋 及直径过大的凸缘
7.模锻工艺设计示例
3.3.3 冲压工艺设计(自学)
冲压工艺设计包括冲裁、弯曲、拉深等工序中的工 艺设计以及冲压工序选择、模具选择等。
1.冲裁工艺设计 (1)落料模刃口尺寸:
落料件尺寸取决于凹模刃口尺寸, 且随着凹模磨损刃口尺寸会增大;
(2)冲孔模刃口尺寸: 由于制件孔的尺寸取决于凸模刃口尺寸, 且随着凸模磨损刃口尺寸会减少。
当锻造的第一工序为拔长时:
D0≥ Y Dmax
D0 — 毛坯直径(mm); V0 — 坯料的体积(mm3); Dmax— 拔长后锻件的最大直径(mm); Y — 锻造比。
根据算出的坯料重量可算出坯料的体积,
坯料的尺寸则取决于第一工序的性质。
若是镦粗,则坯料的高径比不应超过2.5(以 免镦弯),但要大于1.25(使下料方便);
解:①绘锻件图:根据锻件总长度340,最大直 径100查表知,a=10±4绘出锻件图如下。
110± 4 (100)
70±4 (60)
50± 4
(40)
50±8 (30)
150±8 (130)
360±8 (340)
AUTS
②变形工序:头部镦粗→杆部分段拔长 ③计算坯料:
头部镦粗段 V1=3.14×0.552×0.5=0.475 dm3
到的一般精度, 以减少制模成本和工序数。
1)冲裁件的形状和尺寸
落料件的外形和冲孔件的孔形 均应简单、对称,
落料件形状还应使排样时废料较少。 冲裁件的各边交接处应采用圆弧过渡,
以防止模具相应部位易于磨损或产生应力集中。 冲裁件孔径和孔边距不得过小,
以防止凸模刚性不足或孔边冲裂
弯曲件的形状:弯曲件的形状应力求简单、 对称,尽量采用V形、Z形等简单、对称的 形状,以利于制模和减少弯曲次数。
例:齿轮零件,材料为45钢,中批量生产。 试编制模锻工艺规程。
(1)零件结构分析:零件结构合理。
(2)绘制锻件图:该零件孔内应有连皮, 参考有关标准和资料,选定机械加工余量、 锻件公差、模锻斜度、模锻圆角等参数值, 绘出锻件图。
(3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ确定变形工步:该锻件系盘类件,应 采用镦粗-终锻工步。
(4)选择修整工序:需安排切边、冲连皮、 校正、热处理(正火或退火)、清理等修 整工序。
模锻件图=零件图+分模面+加工余量+模锻斜度
+冲孔连皮+余块+圆角+公差 ★分模面(上、下模的分界面) 选择原则:
A. 应选在锻件最大截面处,以利锻件脱模; B. 尽量选用平面,以简化模具结构、方便制造; C. 应选在上、下模膛轮廓相同的位置上,以便
于及时发现错模; D. 选在模膛深度最浅且上、下模深度基本一致
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确定新制凸模、凹模尺寸的基本原则为: 落料→以凹模为基准,凹模尺寸接近于落料件的最 尺寸,凸模比凹模缩小一个最小间隙值; 冲孔→以凸模为基准,凸模尺寸接近于冲孔件的最 大尺寸,凹模比凸模放大一个最小间隙值。
AUTS
2.弯曲工艺设计 (1)凸模圆角半径rp:
一般情况下,凸模圆角半径取等于或略小于工件内 侧圆角半径r。当工件圆角半径较大时且精度较高时, 应进行回弹计算。
落料 凸模





冲孔 凸模




凸凹模
连续模
复合模
AUTS
(2)模具结构的选择: 考虑冲压件的形状、尺寸、精度及生产批量等。 1)简易模:用于新品种试制或小批量生产 ①镶块式模; ②柔性模; ③低熔点合金模。 2)高精度冲模:用于精密冲压件。
(1)冲压件材料: 应尽量选用价格较低的材料, 并充分利用边角余料,以降低材料费。 (2)冲压件的精度和表面质量: 冲压件的精度要求不应超过冲压工艺所能达
②各表面交接处应避免弧线或曲线, 尽量采用直线或圆,以利于锻制。
③应避免肋板或凸台, 以利于减少余块和简化锻造工艺。
④大件和形状复杂的锻件, 可采用锻-焊、锻-螺纹联接等组合结构, 以利于锻造和机械加工。
8.自由锻工艺设计示例
例:试绘出图示齿轮轴的自由锻件图,并选 择锻造工序和计算坯料尺寸。
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(2)确定方法:理论计算法和查表法。
目前生产中比较实用的是查表法,可根据锻件大小 和形状查表选择锻锤的吨位。
工艺设计还包括选用工夹具、确定加热设备、制 定加热及冷却规范、热处理工艺等内容,最终需将 设计结果填写在工艺卡片上。
7.零件结构的自由锻工艺性
①应避免锥形、楔形, 尽量采用圆柱面或平行平面,以利于锻造。
孔的位置:拉深件上的孔应避开转角处,以 防止孔变形或利于冲孔。
形状复杂件和大件 可采用冲-焊、冲-铆接、
冲-螺纹联接等组合工艺。 形状复杂件还可采用切口工艺。 优缺点: 以简化模具结构和冲压工艺,省工省料; 但制件的结构刚性较差。
若是拔长,则按锻件的最大截面(最小变形) 处满足锻造比要求来选择坯料尺寸。 最后所确定的坯料直径或边长应为标准值(市 场可买到),再按体积计算坯料的长度,即:
L0=V0/F0 = 4 V0/D02 采用钢锭为坯料的大型锻件,则根据算出的 坯料重量选取标准钢锭。
5.确定锻造温度范围及加热冷却规范 (1)锻造温度范围:对于45号钢
3.3金属塑性成形工艺设计
3.3.1自由锻工艺设计 主要内容: ①绘制锻件图; ②确定变形工序; ③计算坯料的重量和尺寸;
1.绘制锻件图
锻件图=零件图 + 余块
+ 加工余量 + 锻造公差
绘制方法:一般用粗实线画出锻件最终轮 廓,用双点划线画出零件的主要轮廓形状 。在尺寸线上方或左面标注锻件的尺寸与 公差;在尺寸线下方或右面用圆括号标出 零件尺寸。
连续模---在冲床一次行程中,在模具不同工 (级进模) 上同时完成多道冲压工序的冲模。
特点:结构简单,生产效率高,
复合模---在冲床的一次行程中,在模具的同一 工位上同时完成多道冲压工序的冲模。
特点:生产效率高但模具结构复杂,通常用于冲孔与 落料、落料与拉深等少量工序的复合,
适合大批量生产高精度的冲压件。
★模锻斜度:垂直于分型面的表面上加。
外壁斜度5º或7º,内壁斜度7º或10º
★圆角半径:所有转角都应为圆角。
内圆角r =1 ~ 4mm,外圆角R =(3 ~ 4)r
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齿轮锻件图
A U TS
2.确定模锻工步
盘类(齿轮、法兰等):
镦粗制坯+(预锻)+终锻 轴类(曲轴、连杆等):
拔 or 滚 or 弯 制 坯 + 预 锻 + 终
AUTS
m0=(md+mc+mq)(1+δ) 式中 m0 —— 毛坯重量(kg)
md ——锻件重量(kg) mc —— 冲孔芯料重量(kg) mq —— 切除料头重量(kg) δ—— 烧损率,燃料加热一般取2%~3%,
电加热取0.5%~1%。
当锻造的第一工序为镦粗时:
V 则坯料直径:D0≥0.8 3 0
防止撕裂:仅有局部弯曲的工件,应在交接 处冲孔、以避免产生应力集中而撕裂。
3)拉深件的形状和尺寸
拉深件形状:拉深件形状应力求简单、对称, 尽量采用回转体,尤其是圆筒形,并尽量 减少拉深件深度,以利于制模和减少拉深 次数。
拉深件转角:拉深件各转角的圆角半径不宜 过小,以免增加拉深次数和整形工序。
弯曲半径:弯曲件的弯曲半径不应小于最 小弯曲半径,以防止弯曲处开裂:但也不 宜过大,以免因回弹量过大而使制件精度 降低。
弯曲边高度h:弯曲件的弯曲边不应过短, 以利于弯曲成形:不允许增加弯曲边高度h 时,可在弯曲后再切短或先预压工艺槽后 再弯曲。
防止孔变形:带孔工件弯曲时,孔的位置应 避开变形区,或在孔附近预冲工艺孔、槽, 以免弯曲时孔变形。
(3)毛坯直径计算:毛坯直径通常是根据拉深件与 坯料表面积相等的原则计算得出的。
(4)拉深次数确定:当拉深件的拉深系数小于极限 拉深系数时,须采用多次拉深工艺。
4.冲压工序选择
(1)工序类型的选择: 主要根据冲压件的形状、尺寸等确定。查表 (2)工序顺序: 主要根据零件的结构形状和模具类型确定。 带孔平板件采用单工序模时一般先落料后冲孔, 采用连续模时则须先冲孔后落料。 带空的弯曲件或拉深件应先弯曲或拉深后再冲孔, 以防孔变形。 形状复杂的弯曲件一般先弯两端和两侧, 后弯中间部分。
的位置,以便于金属充满模膛。
AUTS
例1:
★加工余量和公差:只在锻后需机加工之处添加。 ★余块(为简化形状而增加的料块):窄槽、齿形、小
孔(孔径小于25mm)、深孔(深度大于3倍直径)、 横向孔以及其它妨碍出模的凹部均不锻出。
★冲孔连皮(为避免上、下冲头对撞损坏模具而在模锻 通孔时留下的金属层): 连皮厚度一般为4~8 mm, 锻后再由冲孔切边模切除。
例:如图所示的轴,批量为10件/月,材料为45号钢。
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2.确定变形工序 锻造变形工序应依据锻件的形状、尺寸、
技术要求、生产批量和生产条件等综合考虑 。
一般来说,盘类锻件以镦粗为主,轴杆类 锻件以拔长为主,空心件肯定要冲孔(大孔还 需要进一步扩孔),弯杆少不了弯曲。各类自 由锻件的基本变形工序方案见表3-8。
(2)弯曲件毛坯长度计算:
弯曲件毛坯长度为弯曲件的直线部分和弯曲部分的 中性层长度之和。
3.拉深工艺设计
(1)拉深间隙Z:即拉深模具中凸模和凹模之间的 单边径向间隙。
(2)凸、凹模直径:当要求拉深件外形正确时,凹 模直径应等于拉深件外径,凸模直径为凹模直径 减去间隙值。当要求拉深件内形正确时,凸模直 径应等于拉深件内径,凹模直径等于凸模直径加 间隙值。
3.计算坯料尺锻寸:根据锻件质量和加热、
锻造过程中的损耗计算。(略)
4.选定模锻锤吨位:根据锻件质量查表确定。 5.确定锻造温度范围、加热和冷却规范。
7.零件结构的模锻工艺性
①应有合理的分模面,保证锻件从模膛中取 出又利于金属填充、减少余块和易于制模。
②与分模面垂直的非加工面应有结构斜度, 以利于从模膛中取出锻件。
5.模具选择
(1)模具类型的选择: 按照冲模完成的工序性质可分为 冲孔模、落料模、弯曲模、拉深模等, 按其工序的组合程度可分为: 单工序模、复合模和连续模三类。 考虑因素: 冲压件的形状、尺寸、精度要求和生产批量等。
单工序模---只能完成一道冲压工序的冲模。 (简单模)
特点:结构简单、制造容易,但生产效率低, 适于生产小批量、低精度的冲压件。
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