金属工艺第三章压力加工资料课件

上次课内容的回顾砂型铸造工艺对砂型铸造工艺对铸件结构的要求铸件结构的要求铸件的外形设计铸件的内腔设计原则：外形设计应便于起模,简化造型工艺1.铸件的外形应力求简化，造型时便于起模2.铸件的外形应尽可能使铸件的分型面数目最少。3.在铸件上设计结构斜度合金铸造性能合金铸造性能对铸件结构工对铸件结构工艺性的要求艺性的要求壁厚的设计壁厚的设计铸件壁与壁铸件壁与壁连接的设计连接的设计铸件的结构圆角；铸件的结构圆角；避免铸件壁的锐角连接；避免铸件壁的锐角连接；厚壁与薄壁厚壁与薄壁间的连接要间的连接要逐步过渡；逐步过渡；合理设计铸件壁厚合理设计铸件壁厚1.对于较长易挠曲的梁形铸件，对于较长易挠曲的梁形铸件，应将其截面设计成对称截面应将其截面设计成对称截面。2.铸件上易产生变形或裂纹的部铸件上易产生变形或裂纹的部位，设计加强筋结构，防止变形。位，设计加强筋结构，防止变形。其它其它第三章 压力加工主要内容：主要内容：3.1金属的塑性变形金属的塑性变形3.2自由锻自由锻3.3模锻模锻3.4板料冲压板料冲压3.5近净成形压力加工近净成形压力加工3.6快速模具制造技术快速模具制造技术本章重点本章重点：1.了解金属塑性成型的理论了解金属塑性成型的理论基础基础2.掌握金属的塑性成型方法掌握金属的塑性成型方法及工艺及工艺3.掌握薄板冲压成形工艺，掌握薄板冲压成形工艺，包括各种成形模具结构、基包括各种成形模具结构、基本工序和典型零件的工艺制本工序和典型零件的工艺制定。定。概述金属塑性成型：金属塑性成型：利用金属在外力作用下所产生的利用金属在外力作用下所产生的塑塑性变形性变形，来获得具有一定形状、尺寸和力学性能的，来获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原原材料、毛坯或零件材料、毛坯或零件的生产方法，也称为的生产方法，也称为压力加工压力加工。常见的塑性成形方法常见的塑性成形方法：锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔等。锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔等。轧板轧板轧棒轧棒挤压挤压挤压产品挤压产品拉拔拉拔拉拔产品拉拔产品锻造锻造特点：特点：改善金属组织，提高力学性能改善金属组织，提高力学性能材料的利用率高材料的利用率高较高的生产率较高的生产率毛坯或零件的精度高毛坯或零件的精度高压力加工所用的金属材料应具有良好的塑性压力加工所用的金属材料应具有良好的塑性不适合成形复杂的零件不适合成形复杂的零件金属塑性变形的规律金属塑性变形的规律（1）塑性变形前后体积不变的假设）塑性变形前后体积不变的假设变形前物体的体积等于变形变形后的体积变形前物体的体积等于变形变形后的体积（2）最小阻力定律）最小阻力定律如果金属颗粒在几个方向上都可移动，那么金属颗粒就沿着阻力最小的方向移动，这就叫做最小阻力定律。圆形、方形、矩形截面上各质点在镦粗时的流动方向。3.13.1金属的塑性变形金属的塑性变形金属的塑性变形是进行金属压力加工的理论依据。金属的塑性变形是进行金属压力加工的理论依据。3.1.13.1.1金属塑性变形机理金属塑性变形机理外力外力作用作用弹性变形弹性变形塑性变性塑性变性金属塑性变形的实质是：晶体内部产生滑移的结果a)未变形未变形d)塑性变形塑性变形单晶体滑移变形示意图单晶体滑移变形示意图b)弹性变形弹性变形c)弹塑性变形弹塑性变形一一.单晶体的塑性变形方式：单晶体的塑性变形方式：单晶体塑性变形的实质是：晶体内部产生滑移的结果滑移：在切应力的作用下，晶体的一部分相对另一部分沿着一定的晶面产生相对滑动。位错引起滑移变形示意图位错引起滑移变形示意图d)塑性变形塑性变形c)弹塑性变形弹塑性变形b)弹性变形弹性变形a)未变形未变形二.多晶体的塑性变形多晶体塑性变形的特征多晶体塑性变形的特征:扭转扭转+滑移滑移多晶体塑性变形示意图多晶体塑性变形示意图1.晶界晶界对塑性变形的影响对塑性变形的影响变形主要在晶内进行变形主要在晶内进行,而在晶界受阻。而在晶界受阻。2.晶粒位向晶粒位向对塑性变形的影响对塑性变形的影响多晶体不同位向的晶粒按不同的先后顺序变形多晶体不同位向的晶粒按不同的先后顺序变形,多晶粒变多晶粒变形的大小也不相同。多晶体的塑性变形中，除晶粒内部的形的大小也不相同。多晶体的塑性变形中，除晶粒内部的滑移和转动外，晶粒之间也产生滑移和转动，即晶间变形。滑移和转动外，晶粒之间也产生滑移和转动，即晶间变形。3.多晶体塑性变形的特点：1）变形的不均匀多晶体的各晶粒间有不同的位向并受晶界的牵制，先后不一，变形大小不同，这种变形的不均匀性导致晶粒内和晶粒单产生内应力。2）变形抗力比单晶体大由于各晶粒位向不同，晶界对变形的牵制，多晶体的塑性变形阻力较大。3）纤维组织和各向异性多晶体塑性变形后，晶粒沿变形方向拉长并向外力方向转动，当变形程度很大（75%），多晶体晶粒将显著地沿同一方向拉长，形成纤维组织。此时，金属的性能出现各向异性。3.1.2塑性变形对组织和性能的影响塑性变形对组织和性能的影响金属在常温下经塑性变形，内部组织和性能将发生一系列重大变化：晶粒沿变形方向伸长，性能趋向各向异性；晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化；产生内应力。产生纤维组织产生纤维组织形成纤维状组织：晶粒沿变形方向拉长或成纤维状。纤维组织的出现是金属材料由原来的各向同性变形成各向异性。沿着纤维方向的强度大于垂直纤维方向。纯铁在塑性变形后的组织变化纯铁在塑性变形后的组织变化a)正火态正火态b)变形变形40%c)变形变形80%金属发生冷塑性变形时，随变形程度增加，强度、硬度上升，塑性、韧性下降的现象称为加工硬化，又称冷变形强化。产生原因：随变形量位错密度位错在运动中相遇、缠结位错运动阻力变形抗力强度、硬度。加工硬化加工硬化作用：a.难以继续变形，需退火软化b.强化手段之一。（如形变铝合金）c.抵抗局部过载d.许多冷成型加工的保证。（如冷拉、冷轧）产生内应力产生内应力定义：外力去处后，残留且平衡于金属内部的应力。定义：外力去处后，残留且平衡于金属内部的应力。产生原因：各部分及各晶粒之间产生原因：各部分及各晶粒之间变形不均匀变形不均匀和和晶格畸变晶格畸变所产生所产生的。的。另外，内应力的存在还会另外，内应力的存在还会降低降低材料的抗腐材料的抗腐蚀性等蚀性等，即应力，即应力腐蚀。主要表面在处于应力状态的金属腐蚀速度快。变形的钢腐蚀。主要表面在处于应力状态的金属腐蚀速度快。变形的钢丝易生锈就是此理丝易生锈就是此理内应力分为三类：内应力分为三类：第一类指由于金属表面与心部变形量不同而形成的平第一类指由于金属表面与心部变形量不同而形成的平衡于表面与心部之间的宏观内应力（通常衡于表面与心部之间的宏观内应力（通常0.1%）第二类指第二类指晶粒之间或晶内不同区域晶粒之间或晶内不同区域的变形不均匀而形成的变形不均匀而形成的微观内应力（的微观内应力（12%之间）；之间）；第三类指由晶格缺陷引起的第三类指由晶格缺陷引起的晶格畸变晶格畸变内应力。内应力。第一类、二类内应力虽然占的比例不大，但是在一般情况下第一类、二类内应力虽然占的比例不大，但是在一般情况下都会降低材料的性能，而且还会因应力松驰或重新分布而引起材都会降低材料的性能，而且还会因应力松驰或重新分布而引起材料的变形。料的变形。3.1.33.1.3回复、再结晶回复、再结晶将冷成形后的金属加热至将冷成形后的金属加热至一定温度一定温度后，使原子回复到后，使原子回复到平衡位置，晶内残余应力大大减小的现象，称为回复。平衡位置，晶内残余应力大大减小的现象，称为回复。特点：特点：使晶格畸变减轻或消除，但晶粒的大小和形状并无改变。使晶格畸变减轻或消除，但晶粒的大小和形状并无改变。消除了晶格扭曲及大部分内应力。力学性能变化不大，消除了晶格扭曲及大部分内应力。力学性能变化不大，强度、硬度稍有降低；塑性略有提高；内应力大大降低。强度、硬度稍有降低；塑性略有提高；内应力大大降低。回复处理回复处理:低温退火或去应力退火。低温退火或去应力退火。T回回=(0.250.3)T熔熔（K）二、再结晶（不是相变）塑性变形后金属被拉长了的晶粒出现重新生核、结晶，变为塑性变形后金属被拉长了的晶粒出现重新生核、结晶，变为等轴晶粒的现象，称为再结晶。等轴晶粒的现象，称为再结晶。再结晶温度一般为再结晶温度一般为0.4T熔熔(K)以上以上（T回回=0.4T熔熔）特点：特点：再结晶通过形核、长大的方式进行，得到细小均匀等轴晶再结晶通过形核、长大的方式进行，得到细小均匀等轴晶粒。粒。完全消除了残余应力和加工硬化现象，塑性提高。再结晶完全消除了残余应力和加工硬化现象，塑性提高。再结晶退火。退火。晶粒长大：晶粒长大：如温度继续升高或保温时间延长，晶粒会长大，使塑性、韧性明如温度继续升高或保温时间延长，晶粒会长大，使塑性、韧性明显下降。显下降。金属回复与再结晶过程组织金属回复与再结晶过程组织(a)塑性变形后的组织塑性变形后的组织(b)回复后的组织回复后的组织(C)再结晶组织再结晶组织形变强化金属的回复和再结晶示意图形变强化金属的回复和再结晶示意图3.1.43.1.4金属的热加工金属的热加工由于金属在不同温度下变形后的组织和性能不同，由于金属在不同温度下变形后的组织和性能不同，因此在塑性加工中有因此在塑性加工中有冷变形冷变形与与热变形热变形之分。之分。冷变形冷变形：再结晶温度：再结晶温度以下以下的变形。其特征是存在的变形。其特征是存在加加工硬化工硬化现象，可使金属获得较高的硬度和精度，提高产现象，可使金属获得较高的硬度和精度，提高产品性能，但变形程度不宜过大。品性能，但变形程度不宜过大。热变形热变形：再结晶温度：再结晶温度以上以上的变形。其特征是的变形。其特征是加工硬加工硬化和再结晶化和再结晶过程同时存在，没有加工硬化痕迹。能以较过程同时存在，没有加工硬化痕迹。能以较小的功完成较大的变形，同时获得力学性能较高的再结小的功完成较大的变形，同时获得力学性能较高的再结晶组织。晶组织。再结晶温度再结晶温度 T再再=0.4T熔熔纤维组织的明显程度与金属的变形程度有关，变形程度越纤维组织的明显程度与金属的变形程度有关，变形程度越大，纤维组织越明显。工程常用锻造比大，纤维组织越明显。工程常用锻造比Y Y表示变形程度。表示变形程度。拔长锻造比：拔长锻造比：镦粗锻造比镦粗锻造比：纤维组织的形成使金属在性能上具有方向性。纤维组织的形成使金属在性能上具有方向性。纤维组织的稳定性很高，纤维组织不能热处理消除，只能纤维组织的稳定性很高，纤维组织不能热处理消除，只能通过锻压改变其形状和方向。通过锻压改变其形状和方向。如图如图a a所示的曲轴，纤维组织分布合理。而如图所示的曲轴，纤维组织分布合理。而如图b b所示是用所示是用切削加工出拐颈，纤维组织被切断，使用时容易沿轴肩断切削加工出拐颈，纤维组织被切断，使用时容易沿轴肩断裂。裂。曲轴中的纤维组织分布曲轴中的纤维组织分布a)锻造的拐颈锻造的拐颈b)切削的拐颈切削的拐颈3.1.53.1.5金属的可锻性金属的可锻性可锻性常用金属材料在经受压力加工产生塑性变形的工艺性能来表示。可锻性的优劣是 以金属的塑性和变形抗力来综合评定的。塑性是指金属材料在外力作用下产生永久变形，而不破坏其完整性的能力。变形抗力是指金属对变形的抵抗力。金属的可锻性取决于材料的性质(内因)和加工条件(外因)。1.1.材料材料性质的影响性质的影响(内因内因)化学成分的影响纯金属的可锻性比合金的可锻性好。钢中合金元素含量越多，合金成分越复杂，其塑性越差，变形抗力越大。例如纯铁、低碳钢和高合金钢，它们的可锻性是依次下降的。金属组织的影响纯金属及固溶体(如奥氏体)的可锻性好。而碳化物(如渗碳体)的可锻性差。铸态柱状组织和粗晶粒结构不如晶粒细小而又均匀的组织的可锻性好2.2.加工加工条件的影响条件的影响(外因外因)1）变形温度的影响在一定的变形温度范围内，随着温度升高，原子动能升高，从而塑性提高，变形抗力减小，有效改善了可锻性。若加热温度过高，晶粒急剧长大，金属力学性能降低，这种现象称为“过热”。若加热温度更高接近熔点，晶界氧化破坏了晶粒间的结合，使金属失去塑性，坯料报废，这一现象称为“过烧”。金属锻造加热时允许的最高温度称为始锻温度。不能再锻，否则引起加工硬化甚至开裂，此时停止锻造的温度称终锻温度。碳素结构钢，加热温度超过碳素结构钢，加热温度超过A3线，组织为单一线，组织为单一A，适宜，适宜塑性加工塑性加工锻造温度范围的确定：锻造温度范围的确定：始锻温度：固相线以下始锻温度：固相线以下200左右左右终锻温度：终锻温度：A1线以上线以上800750之间之间 2 2）变形速度的影响变形速度的影响一方面由于变形速度的增大，回复和再结晶不能及时克服加工硬化现 象，金属则表现出塑性下降、变形抗 力增大，可锻性变坏。另一方面，金属在变形过程中，消耗于塑性变形的能量有一部分 转化为热能，使金属温度升高(称为热效应现象)。变形速度越大，热效应现象越明显，使金属的塑 性提高、变形抗力下降(图中a点以后)，可锻性变好。3）应力状态的影响）应力状态的影响挤压时为三向受压状态。拉拔时为两向受压一向受拉的状态。压应力的数量愈多，则其塑性愈好，变形抗力增大；拉应力的数量愈多，则其塑性愈差。1.纤维组织是怎样形成的?它对金属的力学性能有何影响?2.试分析用棒料切削加工成形和用棒料冷镦成形制造六角螺栓的力学性能有何不同?思考题思考题上次课内容的回顾塑性变形理论及假设塑性变形机理：晶体内部产生滑移的结果，（位错运动）造成晶体的塑性变形金属变形过程中的组织与性能获得细化的再结晶组织；气孔、缩松等被压合；形成纤维组织；特点：各个方向上的力学性能不相同冷变形及热变形冷变形：只有加工硬化而无回复与再结晶现象热变形：变形温度在再结晶温度以上，无任何加工硬化影响塑性变形的因数塑性和变形抗力内因：化学成分的影响；金属组织的影响外因：变形温度的影响；变形速度的影响；应力状态的影响锻造锻造3.23.2自由锻自由锻3.33.3模锻模锻重点内容：1.初步掌握自由锻和模锻的基本工序、特点及应用。2.能够根据自由锻和模锻设备、工具及工艺特点，合理地设计自由锻和模锻件结构。定义:只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下砧间直接使坯料变形而获得所需的锻件，这种方法称为自由 锻。锻造坯料准备1锻造用坯料：镦粗时，为避免锻弯，坯料的高径（H0/D0）不得 超过2.5，为了下料方便，坯料高径比还应该大于1.25。2坯料的加热:(1)加热目的:坯料加热的目的是提高金属的塑性，降低变形力，以改善金属的锻造性能，使之易于流动成形并获得良好的锻后组织。（2）锻造温度:金属坯料是在一定的温度范围内进行锻造的。3.23.2自由锻自由锻自由锻的特点自由锻的特点（1）坯坯料料变变形形时时，只只有有部部分分表表面面受受到到限限制制，其其余余可自由流动；可自由流动；（2）所所用用设设备备及及工工具具简简单单，适适应应性性强强，锻锻件件重重量不受限制；量不受限制；（3）由由人人工工控控制制锻锻件件的的形形状状和和尺尺寸寸，锻锻件件的的精精度低，生产率低；度低，生产率低；（4）适适用用于于单单件件小小批批生生产产，也也是是大大型型锻锻件件的的唯唯一锻造方法。一锻造方法。自由锻的方法自由锻的方法（1）手工锻造）手工锻造（2）机器锻造）机器锻造 a）锻锤自由锻）锻锤自由锻 利用冲击力使坯料产生塑性变形利用冲击力使坯料产生塑性变形 常用设备有：常用设备有：空气锤，锻件重量范围是空气锤，锻件重量范围是50-1000公斤；公斤；蒸汽蒸汽-空气锤，锻件重量范围是空气锤，锻件重量范围是20-1500公斤。公斤。b）液压机自由锻）液压机自由锻 利用静压力使坯料变形利用静压力使坯料变形 常用设备是水压机（能加工常用设备是水压机（能加工300t质量的锻件，是重型质量的锻件，是重型机械厂锻造生产的主要设备）。机械厂锻造生产的主要设备）。空气锤空气锤双柱拱式蒸双柱拱式蒸汽汽-空气锤空气锤 水压机水压机自由锻的工序自由锻的工序 工序基本工序，辅助工序和修整工序基本工序：用来改变坯料的形状和尺寸的主要工序，主要包括：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错移、切割。1.镦粗：镦粗：使坯料高度减小，横断面积增大的锻造工序称为使坯料高度减小，横断面积增大的锻造工序称为镦粗。镦粗。a)平砧间镦粗平砧间镦粗 b)局部锻粗局部锻粗2.拔长：使坯料横断面积减小、长度增加的锻造工序称为拔长。3.冲孔：在坯料上冲出通孔或盲孔的锻造工序称为冲孔。1）双面冲孔法。用冲头在坯料上冲至2/33/4深度时，取出冲头，翻转坯料，再用冲头从反面对准位置，冲出孔来。2）单面冲孔法。厚度小的坯料可采用单面冲孔法。冲孔时，坯料置于垫环上，一略带锥度的冲头大端对准冲孔位置，用锤击方法打入坯料，直至孔穿透为止。单面冲孔单面冲孔 4.弯曲：采用一定的工模具将坯料弯成所规定的外形的锻造工序，称为弯曲。5.切割是指将坯料分成几部分或部分地割开，或从坯料的外部割掉一部分，或从内部割出一部分的锻造工序6.扭转是将毛料的一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定角度的锻造工序。该工序多用于锻造多拐曲轴和校正某些锻件。小型坯料扭转角度不大时，可用锤击方法。7.错移是指将坯料的一部分相对另一部分平行错开一段距离，但仍保持轴心平行的的锻造工序，常用于锻造曲轴零件。错移时，先对坯料进局部切割，然后在切口两侧分别施加大小相等、方法相反且垂直于轴线的冲击力或压力，使坯料实现错移。辅助工序：为为了了完完成成基基本本工工序序而而进进行行的的预预先先变变形形工工序序（基基本本工序前），主要包括：压钳口、倒棱、压肩等。工序前），主要包括：压钳口、倒棱、压肩等。精整工序：用来提高锻件尺寸及位置精度的工序（基本工序用来提高锻件尺寸及位置精度的工序（基本工序后），主要包括：校正、滚圆、平整等。后），主要包括：校正、滚圆、平整等。3.2.23.2.2自由锻工艺规程的制定自由锻工艺规程的制定制定工艺规程、编写工艺卡片是进行自由锻生产必不可少的技术准备工作，是组织生产、规范操作和检查产品质量的依据。制定工艺规程，必须结合生产条件、设备能力的技术水平等实际情况，力求技术上先进、经济上合理、操作上安全，以达到正确指导生产的目的。自由锻工艺规程主要包括以下内容：设计锻件图、确定坯料质量和尺寸、确定变形工艺过程和锻造比、选择锻造设备等主要内容（1）绘制锻件图 自由锻件的锻件图是在零件图的基础上考虑了加工余量、锻造公差、工艺余块等之后绘制的图。绘制自由锻件的锻件图可按以下步骤进行:1.简化锻件形状 为了简化锻造工艺，零件上的小孔、凹档、台阶等部分，可加上余块而不予锻出。是否加余块要根据零件的形状、尺寸、锻造技术水平和经济效果来确定。（1）余块为了简化锻件外形以符合锻造工艺过程需要，零件上较小的孔、狭窄的凹槽、直径差较小而长度不大的台阶等难于锻造的地方，通常填满金属，这部分附加的金属叫做锻造余块。（2 2）.加工余量加工余量一般锻件的尺寸精度和表面粗糙度达不到零件图的要求，锻件表面应留有供机械加工用的金属层，这层金属称为机械加工余量(简称余量)。余量大小的确定与零件的形状尺寸、加工精度、表面品质要求、锻造加热品质、设备工具精度和操作技术水平等有关。对于非加工面则无须加余量。零件公称尺寸加上余量，即为锻件公称尺寸。（3 3）.锻件公差锻件公差锻造生产中，由于各种因素的影响，如终锻温度的差异，锻压设备、工具的精度和工人操作技术水平的差异，锻件实际尺寸不可能达到公称尺寸，允许有一定的偏差。这种偏差称为锻造公差。锻件尺寸大于其公称尺寸的部分称为上偏差(正偏差)，小于其公称尺寸的部分称为下偏差(负偏差)。锻件上各部位不论是否机械加工，都应注明锻造公差。通常锻造公差约为余量的1/41/3。锻件的余量和公差具体数值可查阅有关手册，或按工厂标准确定。在特殊情况下也可与机加工技术人员商定。锻件各种尺寸和余量公差关系锻件各种尺寸和余量公差关系（4 4）绘制锻件图）绘制锻件图在余量、公差和各种余块确定后，便可绘制锻件图。锻件图中，锻件形状用粗实线描绘。为了便于了解零件的形状和检验锻后的实际余量，在锻件图内，用假想线(双点划线)画出零件形状。锻件尺寸和公差标注在尺寸线上面，零件的公称尺寸要加上括号，标注在相应尺寸线下面。典型锻件图典型锻件图1.余块余块2.余量余量2.坯料重量和尺寸的确定自由锻用原材料有两种：一种是钢材、钢坯，多用于中小型锻件；另一种是钢锭，主要用于大中型锻件。(1).1).毛坯质量的计算毛坯质量的计算毛坯质量G坯为锻件质量与锻造时各种金属损耗质量之和：式中式中G锻锻锻件质量锻件质量(kg)。锻件质量按锻件的公称尺寸。锻件质量按锻件的公称尺寸计算；计算；G损损各种金属损耗质量各种金属损耗质量(kg)，包括钢料加热烧，包括钢料加热烧损损G烧、冲孔心料损失烧、冲孔心料损失G心、端部切头损失心、端部切头损失G切。切。用钢锭锻造时，还应考虑冒口质量和锭底质量。用钢锭锻造时，还应考虑冒口质量和锭底质量。钢料加热烧损钢料加热烧损G烧，即为烧损率。一般以坯料质量的百分烧，即为烧损率。一般以坯料质量的百分比表示。其数值与所选用的加热设备类型有关，比表示。其数值与所选用的加热设备类型有关，冲孔心料损失G心(kg)，取决于冲孔方式、冲孔直径d(dm)和坯料高度H0(dm)。在数值上可按以下公式计算：实心冲子冲孔：实心冲子冲孔：空心冲子冲孔：空心冲子冲孔：垫环冲孔垫环冲孔:端部的切头损失G切(kg)为坯料拔长后端部不平整而应切除的料头质量，与切除部位的直径D(dm)或截面宽度B(dm)和高度H(dm)有关，可按下式计算圆形截面：圆形截面：矩形截面矩形截面：l在采用钢锭锻造时，为保证锻件品质，必须切除钢锭的冒口和锭底。l切除的质量以占钢锭质量的百分比表示。(2).坯料尺寸的确定坯料尺寸与锻件形工序有关，采用的锻造工序不同，计算坯料尺寸的方法也不同。1）当头道工序采用镦粗方法制造时，为避免产生弯曲，坯料的高径比应小于或等于2.5；但坯料过短会使坯料的剪切下料操作困难。为便于剪切下料，高径比应等于或大于1.25，即 1.25H0/D02.5将H0(1.252.5)D0代入到：得到坯料直径D0(或边长a0)：(3)锻造比的确定锻造比的确定锻造比(简称锻比)是表示锻件变形程度的一种方法，也是保证锻件品质的一个重要指标。锻比的大小能反映锻造对锻件组织和力学性能的影响。一般规律是，随着锻比增大，由于内部孔隙的焊合，铸态树枝晶被打碎，锻件的纵向和横向力学性能均得到明显提高；当锻比超过一定数值时，由于形成纤维组织，其横向力学性能(塑性、韧性)急剧下降，导致锻件出现各向异性。用钢材锻制锻件(莱氏体钢锻件除外)，由于钢材经过了大变形的锻造或轧制，其组织与性能均已得到改善，一般不必考虑锻比。用钢锭(包括有色金属铸锭)锻制大型锻件时，就必须考虑锻比。锻比一般取 24。合金结构钢比碳素结构钢铸造缺陷严重，锻比应大些，重要受力件的锻比要大于一般锻件的锻比，可达 68。由于各锻造变形工序变形特点不同，则各工序锻比和变形过程总锻比的计算方法也不尽相同，可参照表 计算。3.确定锻造工序确定锻造工序自由锻造工序是根据工序 特点和锻件类型来确定。按外形特征及其成形方法，为6类：盘类、空心类、轴杆类、曲轴类、弯曲类、复杂形状类。（1）.盘类锻件 外形特征为横向尺寸大于高度尺寸，或两者相近，如圆盘、叶轮、齿轮、模块、锤头等。所用基本工序为镦粗。随后的辅助工序和修整工序为倒棱、滚圆、平整等。盘类锻件的自由锻过程盘类锻件的自由锻过程（2）空心类锻件）空心类锻件外形特征有中心通孔，一般为圆周等壁厚中空锻件，轴向可有阶梯变化。如圆环、齿圈和各种圆筒(异形筒)、缸体、空心轴等。空心类锻件的自由锻过程空心类锻件的自由锻过程所采用的基本工序为镦粗、冲孔、扩孔和轴拔长，辅助工序和修整工序为倒棱、滚圆、校正等。3.3.轴杆类锻件轴杆类锻件外形特征为轴向尺寸远远大于横向尺寸的实轴轴杆，可以是直轴或阶梯轴，如传动轴、车轴、轧辊、立柱、拉杆等，也可以是矩形、方形、工字形或其他形状截面的杆件，如连杆、摇杆、杠杆、推杆等。轴类锻件的自由锻过程轴类锻件的自由锻过程基本工序是拔长，或镦粗加拔长；辅助工序 和修整工序为倒棱、滚圆和校直。4.4.曲轴类锻件曲轴类锻件外形特征不仅沿轴线有截面形状和面积变化，而且轴线有多方向弯曲的实心长轴，包括各种形式的曲轴，如单拐曲轴和多拐曲轴等曲轴类锻件的锻造过程曲轴类锻件的锻造过程锻造曲轴类锻件的基本工序是拔长、错移和扭转；辅助工序和修整工序为分段压痕、局部倒棱、滚圆、校正等。5.5.弯曲类锻件弯曲类锻件外形特征是轴线有一处或多处弯曲，沿弯曲轴线，截面可以是等截面，也可以是变截面。弯曲可以是对称弯曲和非对称弯曲。弯曲类锻件的锻造过程弯曲类锻件的锻造过程锻造弯曲锻件的基本工序是拔长、弯曲；辅助工序和修整工序是分段压痕、滚圆和平整。(1)下料(120kg)(2)压槽卡出两端(3)拔出中间部分(4)弯曲左端圆弧(5)弯曲右端圆弧(6)弯曲中间圆弧6.6.复杂形状类锻件复杂形状类锻件复杂形状类锻件:外形特征除了上述五类锻件以外的其他形状锻件，也可以是由上述5类锻件特征所组成的复杂锻件，如阀体、叉杆、吊环体、十字轴等。复杂形状类:由于这类锻件锻造难度较大，所用辅助工序较多，因此，在锻造时应合理选择锻造工序，保证锻件顺利成形。制定自由锻工艺过程规程举例制定自由锻工艺过程规程举例以齿轮零件为例，制定自由锻工艺过程规程。该零件材料为 45钢，生产批量小，采取自由锻锻造齿轮坯图图1齿轮零件图齿轮零件图1.1.设计、绘制锻件图设计、绘制锻件图 自由锻工艺过程不可能锻出零件的齿形和圆周上的狭窄凹槽，应加上余块，简化锻件外形。根据 JB4249.61986圆环类自由锻件机械加工余量和公差标准查得：锻件水平方向的双边余量和公差为 a(125)mm，锻件高度方向双边余量和公差为 b(72)mm，内孔双边余量和公差为(166)mm。绘制齿轮的锻件图，如图 所示。图图2齿轮锻件图2.2.确定变形工序及工序尺寸确定变形工序及工序尺寸 由锻件图知D=292mm,凸肩部分D肩=198mm，d=104mm,H=57mm.凸肩部分高度H肩=30mm,得到D肩/d=1.9,H/d=0.548。根据锻件形状特点，各工步坯料尺寸如下：变形工序为：镦粗冲孔冲子扩孔根据锻件形状特点，各工序坯料尺寸确定如下：(1)镦粗由于锻件带有单面凸肩，需采用垫环镦粗，如图所示，需确定垫环尺寸图图3齿轮锻造工艺过程齿轮锻造工艺过程1下料；下料；2镦粗；镦粗；3垫环局部镦粗；垫环局部镦粗；4冲孔；冲孔；5冲冲子扩孔；子扩孔；6修整修整（1）镦粗由于锻件带有单面凸肩，需用垫环镦粗，如图2，则应确定垫环尺寸。垫环孔腔体积V垫应比锻件凸肩体积V肩大10%15%，取13%，由式V肩=（D肩-d）.H肩/4，计算得V肩=668876.5mm.于是：V垫=1.13668876.5=755830.4mm因冲孔时会使坯料产生拉缩，所以H垫应比锻件凸肩高度H肩增大15%35%，取20%为宜。H垫=1.2H肩=1.230=36mm垫环内径d垫根据体积不变原则得：d垫=1.13（V垫/H垫）=163.7mm垫环内壁应有斜度（7），上孔直径定为164mm，下端孔定位为155mm.为除去氧化皮，在垫环镦粗之前应进行自由镦粗，工艺过程如图3所示。自由镦粗后坯料的直径应略小于垫环内径，而经垫环镦粗后上端法兰部分应比锻件最大直径略小。为除去氧化皮，在垫环镦粗之前应进行自由镦粗，工艺过程如图3所示。自由镦粗后坯料的直径应略小于垫环内径，而经垫环镦粗后上端法兰部分应比锻件最大直径略小。（2）冲孔冲孔时应注意两个问题，1、冲孔芯料损失小2、扩孔次数不能太多。冲孔直径d冲应小于D/3,即d冲D/3=198/3=66mm.实际选用d冲=60mm。（3）扩孔总扩孔量为锻件孔径减去冲孔直径，即10460=44mm.按课本表34每次扩孔量为2530mm，分配各次扩孔量，各次扩孔为20mm,24mm。（4）修整锻件按锻件图2进行最后修整。原坯料体积V0包括锻件体积V锻和冲孔芯料体积V芯，以及加热过程的烧损体积，即V0=（V锻+V芯）（1+）锻件体积按锻件图公称尺寸计算：V锻=2247602.2mm。冲孔芯料体积：冲孔芯料厚度与毛坯厚度有关，因冲孔毛坯高度H孔坯=1.05H锻=1.0557=59.85mm,H芯=（0.150.2）H孔坯，此处取0.2。则H芯=0.259.85=11.97mm。于是V芯=（d冲H芯）/4=33844.4mm烧损率取3.5%。则V0=2361297mm由于第一道工步为镦粗，为防坯料失稳，则按一下公式计算坯料直径D0=（0.81.0）V0=107133mm。取D0=120mmH0=V0/(D0/4)=208.8mm取210mm3.3.计算坯料尺寸计算坯料尺寸 3.2.33.2.3自由锻锻件结构工艺性自由锻锻件结构工艺性设计选用自由锻加工零件时，应在保证使用要求的性能、结构的条件下，应充分考虑自由锻设备和工艺特点。只有这样，才能使所设计的零件具有较好的自由锻工艺性。因此合理的结构设计，可达到锻造方便、节约金属、保证质量及提高生产率的效果1.尽量避免锻件上的斜面、锥体等复杂形面。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。2.锻件体应由简单几何体构成且其交线为简单曲线、避免复杂曲线，如相贯线等。图a所示的圆柱面与圆柱面相交，锻件成形十分困难。改成图b所示的平面相交，消除了空间曲线，使锻造成形容易。3.锻件上不应设计筋条（板）、凸台、工字形、椭圆形或其它非规则截面及外形等。图a所示的锻件结构，难以用自由锻获得，若采用特殊工具或特殊工艺来生产，会降低生产率，增加产品成本。4.锻件的截面有急剧变化或形状复杂时，应设计成由几个简单体构成的组合体3.3模锻模锻模锻模锻：坯料在模膛内受冲击力或压力产生变形，：坯料在模膛内受冲击力或压力产生变形，得到所需形状的锻造方法。得到所需形状的锻造方法。按使用设备的不同，分为锤上模锻、曲柄压力机按使用设备的不同，分为锤上模锻、曲柄压力机上模锻、摩擦压力机上模锻、胎模锻等。上模锻、摩擦压力机上模锻、胎模锻等。与自由锻相比，与自由锻相比，模锻的特点模锻的特点：生产率较高生产率较高锻件尺寸精确，加工余量小锻件尺寸精确，加工余量小可锻出形状复杂锻件可锻出形状复杂锻件材料利用率高材料利用率高1.1.锤上模锻锤上模锻锤上模锻是我国目前应用最多锤上模锻是我国目前应用最多的一种模锻方法。其设备统称的一种模锻方法。其设备统称为为模锻锤模锻锤。模锻锤的吨位（落。模锻锤的吨位（落下部分的重量）为下部分的重量）为116吨，可吨，可锻制锻制150Kg以下的锻件。以下的锻件。锤上模锻用的上、下锻模分别锤上模锻用的上、下锻模分别放置在锤头与砧座之上。砧座放置在锤头与砧座之上。砧座与锤身连成一个整体，锤头与与锤身连成一个整体，锤头与导轨之间的配合也比自由锻锤导轨之间的配合也比自由锻锤精密，因而锤头的运动精度较精密，因而锤头的运动精度较高，使上模和下模准确对位，高，使上模和下模准确对位，可以获得形状和尺寸比较精确可以获得形状和尺寸比较精确的锻件。的锻件。模具是模锻生产中最重要的要素。模具型腔模具是模锻生产中最重要的要素。模具型腔(又称模膛又称模膛)直直接决定了最终锻件的形状尺寸。而锻件的形状尺寸又是由接决定了最终锻件的形状尺寸。而锻件的形状尺寸又是由零件尺寸推算出来的，因此，模膛的设计通常是按零件、零件尺寸推算出来的，因此，模膛的设计通常是按零件、锻件、模膛顺序逐步计算得到的。下面以锤上模锻模具为锻件、模膛顺序逐步计算得到的。下面以锤上模锻模具为例介绍模具设计。例介绍模具设计。锤上模锻用的锻模结构锤上模锻用的锻模结构模膛设计模膛设计模膛根据其功用的不同可分为模锻模膛和制坯模膛两大类。1）.模锻模膛分为终锻模膛和预锻模膛两种。（1）终锻模膛：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。考虑到冷却时要收缩，终端模膛应比锻件尺寸放大一个收缩量（1.5%）。模膛四周留有飞边槽，用以增加金属从模膛中流出的阻力，促使金属充满模膛，同时容纳多余的金属。带有冲孔连带有冲孔连皮和飞边的皮和飞边的模锻件模锻件 具有通孔的锻件，终锻后在孔内留下一薄层金属，称为冲孔连皮。（2）预锻模膛）预锻模膛预锻模膛的作用是：使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸，终锻时金属容易充满终锻 模膛。同时减少了终锻模膛的磨损，以延长锻 模的使用寿命。预锻模膛和终锻模膛的区别是前者的圆角和斜度较大，高度较后者高，宽度较后者窄，没有飞边槽。2）制坯模膛）制坯模膛对于形状复杂的模锻件，为了使坯料能合理分布和对于形状复杂的模锻件，为了使坯料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。很好地充满模膛，就必须预先在制坯模膛内制坯。拔长模膛用来减小坯料某部分的横截面积，以增加该部分的长度。滚压模膛用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。主要是使金属按模锻件形状来分布。弯曲模膛对于弯曲的杆类模锻件，需用弯曲模膛来 弯曲坯料。切断模膛上模与下模的角部组成的一对刀口，用来切断金属。锻模可设计成单膛锻模或多膛锻模锻模可设计成单膛锻模或多膛锻模 弯连杆的模锻过程及所用锻模弯连杆的模锻过程及所用锻模 制坯制坯工步工步模锻模锻工步工步切断切断工步工步2.2.模锻工艺规程的制定模锻工艺规程的制定模锻工艺规程包括模锻工艺规程包括：主要内容：6项u绘制模锻件图；u计算坯料的重量和尺寸；u确定模锻工步；u选择锻压设备；u设计锻模模膛；u确定锻造温度范围、加热和冷却规范。（1 1）绘制模锻件图）绘制模锻件图 模锻件图零件图模锻件图零件图+分模面分模面+加工余量加工余量+模锻斜度模锻斜度 +冲孔连皮冲孔连皮+余块余块+圆角圆角+公差公差1 1）确定）确定分模面分模面分分模模面面：分分模模面面即即上上、下下模模或或凸凸、凹凹模模的的分分界界面面。分分模模面面可以是平面，也可以是曲面。可以是平面，也可以是曲面。选择原则：选择原则：A.A.应选在锻件最大截面处，以利锻件脱模应选在锻件最大截面处，以利锻件脱模;B.B.尽量选用平面，以简化模具结构、方便制造尽量选用平面，以简化模具结构、方便制造;C.C.应应选选在在上上、下下模模膛膛轮轮廓廓相相同同的的位位置置上上，以以便便于于及及时时发发现现错模；错模；D.D.选选在在模模膛膛深深度度最最浅浅且且上上、下下模模深深度度基基本本一一致致的的位位置置，以以便于金属充满模膛。便于金属充满模膛。E.E.应使锻件余块最小应使锻件余块最小。模锻分模面分模面的选择比较（2 2）模锻件的机械加工余量及公差机械加工余量一般为14 mm，锻造公差一般取在0.33 mm之间。（3）模锻斜度模锻件的侧面，即平行于锤击方向的表面必须具有一定的斜度（50150），模锻斜度不包括在加工余量之内，一般应取5、7、10、12等标准值。当模膛宽度b小而深度h大时，模锻斜度要取大些。内壁斜度要略大于 外壁斜度(a 2 a 1)。外壁斜度5或7，内壁斜度7或10（4）模锻圆角半径锻件上两个面的相交处均应以圆角过渡，其作用是减少坯料流入模槽的摩擦阻力，使坯料易于充满模膛，避免锻件被撕裂或纤维组织被拉断，减少模槽凹角处的应力集中，提高模具使用寿命等。内圆角r=1 4mm，外圆角R=(3 4)r（5)5)留留出冲孔连皮出冲孔连皮锻件上直径小于25mm的孔，一般不锻出，或只压出球形凹穴。大于25mm的通孔，也不能直接模锻出通孔，而必须在孔内保留一层连皮。冲孔连皮的厚度s与孔径d有关，当d=3080mm时，s=48mm。（2 2）确定模锻工步）确定模锻工步模锻工步主要根据模锻件形状和尺寸来确定。模锻件按形状分为以下两类：长轴类锻件 模锻件的长度与宽度(或直径)之比较大，锻造时锤击方向垂直于锻件轴线。终锻时金属沿高度与宽度方向流动，长度方向流动不显著。长轴类锻件常选用拔长、滚压、弯曲、预锻和终锻等工步。短轴类锻件 模锻件在分模面上的投影为圆形或长度与宽度相近。锻造时锤击方向与坯料轴线相同。终锻时金属沿高度（轴向）、宽度及长度方向均产生流动。常选用镦粗、终锻等工步。形状复杂有深孔或高筋的锻件则要采用镦粗、预锻和终锻等工步。形状简单的锻件也可直接终锻成形。（3 3）计算坯料尺寸）计算坯料尺寸根据锻件质量和加热、锻造过程中的损耗计算。其步骤与自由根据锻件质量和加热、锻造过程中的损耗计算。其步骤与自由锻件相似。锻件相似。短轴类锻件坯料体积按下式计算短轴类锻件坯料体积按下式计算:V0=(V锻锻+V连连+V飞飞)(1+K1)V连连冲孔连皮的体积冲孔连皮的体积.K1烧损系数烧损系数,2%-4%短轴类锻件的坯料直径短轴类锻件的坯料直径(D0)可下式计算可下式计算:m坯料高径比坯料高径比,取取1.8-2.2长轴类锻件可根据锻件的最大截面长轴类锻件可根据锻件的最大截面(Fmax值值)计算坯料直径计算坯料直径:K模膛系数模膛系数,不制坯或有拔长工步时不制坯或有拔长工步时,K=1.有滚挤工步有滚挤工步,K=0.7-0.85计算方法与自由算方法与自由锻相同。坯料重量相同。坯料重量为锻件、件、飞边、连皮、钳口料头和氧化皮重量的总和，一般飞边是锻件皮、钳口料头和氧化皮重量的总和，一般飞边是锻件重量的重量的2-2.52-2.5；氧化皮是锻件、飞边、连皮等重量总；氧化皮是锻件、飞边、连皮等重量总和的和的2.52.5-4-4。（6 6）修整工序）修整工序:即模锻件成形后提高精度和表面质量的工序。切边：即带飞边的模锻件终锻后切除飞边的工序。冲连皮：即带孔的锻件经终锻后，冲除孔内连皮的工序。校正：即为消除锻件在锻后产生的弯曲、扭转等变形，使之符合锻件图技术要求的工序。分为热校和冷校。热处理和清理：模锻件经过修整后，一般还需通过热处理和清理。采用正火或退火，细化晶粒；清理表面缺陷或氧化皮。精压 精度高和表面粗糙度值小的锻件，清理后还应在压力机上进行精压。3.3.模锻成型件的结构工艺性模锻成型件的结构工艺性模锻零件必须具有一个合理的分模面，以保证模锻件易于从锻模中取出、敷料最少、锻模容易制造。零件上与锤击方向平行的非加工表面，应设计出模锻斜度。非加工表面所形成的角都应按模锻圆角设计。为了使金属容易充满模膛和减少工序，零件外形力求简单、平直和对称，尽量避免零件截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、凸起等结构。在零件结构允许的条件下，设计时尽量避免有深孔或多孔结构。在可能条件下，应采用锻-焊组合工艺，以减少敷料，简化模 锻工艺。3.3.2压力机上模锻压力机上模锻常用的模锻压力机为曲柄压力机、摩擦压力机和平锻机。1.曲柄压力机上模锻曲柄压力机上模锻右图所示为连杆式热模锻压力机。电动机3的运动经带轮2和1及传动轴4传至一对齿轮6和7，再经过离合器8传至偏心轴(曲轴)9，然后通过连杆10带动滑块ll沿导轨15作上下往复运动。上、下锻模分别安装在滑块11的下端和工作台12上。(1)锻造时滑块的行程不变，每个变形工步在滑块的运动下成形，便于实现机械化和自动化，具有很高的生产率。(2)滑块运动精度高，并有锻件顶出装置，使锻件的模锻斜度、加工余量和锻造公差减小，因而锻件精度比锤上模锻件高。(3)作用于坯料上的锻造力是静压力而不是冲击力，坯料的变形速度较低，这对于低塑性材料的锻造有利。(4)工作时的振动和噪声小，劳动条件得到改善。这种模锻方法的主要缺点是设备结构复杂，价格高，模具结构也比一般锤上锻模复杂，同时，由于滑块行程不能在锻造过程中调节因而不能进行拔长、滚挤等需要多次打击才能完成的工步的操作。特点：特点：2 2平锻机上模锻平锻机上模锻相当于卧式的曲柄压力机相当于卧式的曲柄压力机,沿水平方向对坯料施加锻压力沿水平方向对坯料施加锻压力 平锻机上模锻的过程如图所示。首先将棒形坯料放入固定凹模的模槽内，并由挡板定位；在冲头前进的过程中，活动凹模迅速将坯料夹紧，同时挡板退出；冲头(凸模)对坯料施加锻压力，使其充满模腔；回程时冲头退出，活动凹模松开，坯料从凹模中取出或进入下一个模膛，同时挡板又进入工作位置，为下一个坯料的锻压做好准备。平锻机上模锻在工艺上特点：(1)坯料都是棒料或管材并且只进行一端局部加热和局部变形加工，因此可以完成在立式锻压设备上不能锻造的某些长杆类锻件，也可用长棒料连续镀造多个锻件。(2)锻模有两个分模面，锻件出模方便，可以锻出在其他设备亡难以完成的在不同方向上有凸台或凹槽的锻件。(3)需配备对棒料局部加热的专用加热炉。适于在平锻机上锻造的锻件是适于在平锻机上锻造的锻件是有头的杆类锻件和有孔有头的杆类锻件和有孔(通孔通孔或盲孔或盲孔)的锻件，也可进行管的锻件，也可进行管件的局部镦或胀形件的局部镦或胀形.3 3摩擦压力机上模锻摩擦压力机上模锻摩擦压力机是靠飞轮旋转所积蓄的能量转化成金属的变形能进行锻造的。摩擦压力机的结构和工作原理如图所示。电动机1启动后，通过带传动系统2驱动摩擦盘3旋转；使左侧摩擦盘3与飞轮4接触，靠摩擦力作用使飞轮旋转：由于螺母6固定在机架上故螺杆5旋转时带动飞轮及滑块7向下运动；当滑块向下运动一定距离后，及时将手柄扳平，飞轮与摩擦盘脱离接触，落下部分靠自身能手柄扳平，飞轮与摩擦盘脱离接触，落下部分靠自身能量继续下落并进行锻压；然后将手柄提起，使右侧圆盘量继续下落并进行锻压；然后将手柄提起，使右侧圆盘与飞轮接触，飞轮作反向旋转，使滑块升起；将手柄松与飞轮接触，飞轮作反向旋转，使滑块升起；将手柄松开，即完成一个工作循环。在批量生产时，将限位挡铁开，即完成一个工作循环。在批量生产时，将限位挡铁9调整到适当位置，即可准确控制压下力的大小及滑块调整到适当位置，即可准确控制压下力的大小及滑块的行程范围的行程范围.(1)滑块行程和打击能量都可自由调节，坯料在一个模腔内可以多次打击，因而摩擦压力机属于锻锤类设备。其工艺性能广泛，既可完成微租、成形、弯曲、预锻、终锻等成形工序，也可进行校正、稍整、切边、冲孔等后续工序的操作。(2)滑块行程速度略高于热模锻压力机，比模锻锤低得多，锻压力仍接近于静压力性质。同时，由于飞轮的惯性大，其锻击频率低，因而生产率较低。(3)金属在两次锻击之间可以充分进行再结晶，适合于再结晶速度较低的一些合金钢和有色金属的锻造。(4)螺杆与滑块之间为非刚性连接，承受偏心载荷能力差，适合单模膛锻造。(5)摩擦传动的效率低只有1015%，设备吨位受限制，多为中小型设备。摩擦压力机上模锻特点摩擦压力机上模锻特点3.3.33.3.3胎模锻胎模锻胎模锻胎模锻在自由锻设备上使用可移动模具生产模锻件的一种锻造方法，称为胎模锻1.1.胎模锻的特点和应用胎模锻的特点和应用与自由锻相比的优点：与自由锻相比的优点：1 1）成形质量高。）成形质量高。2 2）生产效率高。）生产效率高。3 3）能比较复杂的锻件。）能比较复杂的锻件。4 4）省时，省材。）省时，省材。适用于中、小批量的锻件生产适用于中、小批量的锻件生产。2 2、胎模类型、胎模类型常用的胎模有常用的胎模有扣模扣模、垫模、垫模、套模套模、合模合模、弯曲模、跳模、弯曲模、跳模、摔模等。常用三类摔模等。常用三类:(1)(1)扣模扣模 扣模由上、下扣组成或上扣由上砧代替。锻造时锻件扣模由上、下扣组成或上扣由上砧代替。锻造时锻件不转动，初锻成形后锻件翻转不转动，初锻成形后锻件翻转9090在锤砧上平整侧面。扣在锤砧上平整侧面。扣模常用来生产长杆非回转体锻件的全部或局部扣形，也可模常用来生产长杆非回转体锻件的全部或局部扣形，也可用来为合模制坯。用来为合模制坯。(2)(2)套筒模套筒模(套模套模)分开式和闭式分开式和闭式开式套模只有下模，上模用上砧代替。主要用于回转体锻件(如法兰盘、齿轮)的最终成形或制坯。当用于最终成形时，锻件的端面必须是平面。闭式套模由模套(模筒)、上模垫及下模垫组成，下模垫也可由下砧代替。主要用于端面有凸台或凹坑的回转体类锻件的制坯和最终成形，有时也用于非回转体类锻件。(3)(3)合模合模 合模由上、下模组成，为使上、下模吻合和不使锻件产生错移，常用导柱和导销定位，合模适于各类锻件的终锻成形，尤其是非回转体类复杂形状的接件(如连杆、叉形等锻件)下图为法兰盘胎模锻造过程。锻造时，先把下模放在下砥铁上，再把加热的坯料放在模膛内，然后合上上模，用锻锤锻打上模背部。待上、下模接触，坯料便在模膛内锻成锻件。胎模锻时，锻件上的孔也不能冲通，留有冲孔连皮；锻件的周围亦有一薄层金属，称为毛边。因此，胎模锻后也要进行冲孔和切边，以去除 连皮和毛边。a)用胎模锻出的锻件b)用切边模切边c)冲掉连皮d)锻件上次内容回顾自由锻的工序基本工序基本工序辅助工序辅助工序精整工序精整工序锻件图的绘制锻件图的绘制模模锻锻件件图图零零件件图图+分分模模面面+加加工工余余量量+模模锻锻斜斜度度+冲冲孔孔连皮连皮+余块余块+圆角圆角+公差公差自由锻锻件图零件图自由锻锻件图零件图+加工余量加工余量+余块余块3.43.4板料冲压板料冲压主要内容3.4.1分离工序3.4.2成形工序3.4.3冲模重点内容：1.初步掌握分离工序和变形工序的种类、特点及应用。2.根据各种工序的特点，合理地选择冲压工艺参数，正确设计冲压件结构；3.了解常用冲压模具的结构、特点及工作原理。利用冲模使板料产生分离或变形的加工方法。板料冲压常用的设备是剪床和冲床。其中剪床用于下料，将板料剪成一定宽度的条料，以供冲压之用。因多数冲压件不需加热，故又称为薄板冲压或冷冲压。当板料大于810mm时，应采用热冲压。冲压所用的原料必须具有足够的塑性，常用的有低碳钢、高塑性合金钢、铜合金、铝合金等。板料冲压的特点板料冲压的特点（1 1）零件形状复杂，废料少。）零件形状复杂，废料少。（2 2）产品精度高，互换性好。）产品精度高，互换性好。（3 3）产品质量小，材料消耗少，强度、刚度高。）产品质量小，材料消耗少，强度、刚度高。（4 4）操作简单，生产率高，成本低。）操作简单，生产率高，成本低。（5 5）冲模制造复杂，周期长，大批量生产）冲模制造复杂，周期长，大批量生产（6 6）板料必须具有一定塑性，且厚度受到一定限制）板料必须具有一定塑性，且厚度受到一定限制板料冲压的基本工序可分为分离工序和成形工序3.4.13.4.1分离工序分离工序分离工序是使坯料的一部分与另一部分相互分离的工序。如落料、冲孔、切断、精冲等。板料板料沿封闭轮廓分离的工序。沿封闭轮廓分离的工序。落料落料是被分离的部分为是被分离的部分为成品成品，而周边是，而周边是废料废料；冲孔冲孔是被分离的部分为是被分离的部分为废料废料，而周边是，而周边是成品成品;1.冲裁冲裁1.1.冲裁变形过程冲裁变形过程弹性变形阶段 塑性变形阶段断裂分离阶段落料和冲孔时金属板料的分离过程示意图落料和冲孔时金属板料的分离过程示意图弹性变形阶段：冲头接触板料后，继续向下运动的初弹性变形阶段：冲头接触板料后，继续向下运动的初始阶段，始阶段，使板料产生使板料产生弹性收缩、拉伸、弯曲等变形弹性收缩、拉伸、弯曲等变形。应。应力迅速增大。凸模下材料略有弯曲，凹模上的材料则上力迅速增大。凸模下材料略有弯曲，凹模上的材料则上翘。间隙翘。间隙弯曲、上翘弯曲、上翘 冲头继续运动，板料中应力值达到屈服极限塑性变形，变形达到一定阶段时，位于凹、凸模刃口处的材料硬化加剧出现微裂纹；塑性变形阶段阶段结束。（3）断裂分离阶段）断裂分离阶段冲头继续压入，已形成的上、下微裂纹扩大并向内延伸，上、下裂纹相遇重合时，材料被剪断分离(2)塑性变形阶段：塑性变形阶段：冲裁件断裂面有明显的区域特征光亮带：冲头挤压切入所形成的光滑表面，断面质量最佳剪裂带：是材料在剪断分离时所形成的断裂带，表面粗糙冲冲裁裁时时金金属属板板料料的的分分离离过过程程示示意意图图冲裁件断面质量及其影响因素冲裁件断面质量及其影响因素塌角a：它是在冲裁过程中刃口附近的材料被牵连拉入变形（弯曲和拉伸）的结果。光面b：它是在塑性变形过程中凸模（或凹模）挤压切入材料，使其受到剪切应力和挤压应力的作用而形成的。毛面（断裂带）c：它是由于刃口处的微裂纹在拉应力作用下不断扩展断裂而形成的。毛刺d：冲裁毛刺是在刃口附近的侧面上材料出现微裂纹时形成的。要提高冲裁件的质量，就要增大光面的宽