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第十一章 锻压,内燃机连杆,曲轴,汽车前桥,第一节 概述,一、锻压成形（塑性成形）：是利用固态金属材料在外力作用下产生塑性变形的特点，对坯料施加外力，使之获得所需形状、尺寸及力学性能的毛坯或零件的加工方法。 锻压=锻造+冲压,常用的锻压加工方法,常用的锻压加工方法有：1）轧制 2）挤压 3）拉拔 4）自由锻，5）模锻，6）板料冲压。 塑性成形主要用于主轴、曲轴、连杆、齿轮、叶轮、炮筒、枪管、吊钩、飞机和汽车零件等力学性能要求高的重要零部件。,将金属材料通过一对轧辊间的缝隙，在压力作用下，产生塑性变形的加工方法。 材料：金属锭 产品：型材、板材、 管材。,轧制：,挤压：,挤压：将金属坯料置于挤压模腔中，压力机使金属坯料模腔内三向受压情况下从孔隙中挤出而成型的加工方法。 材料：低碳钢、非铁金属及合金、 产品：复杂截面的型材或零件。,正挤压：坯料从模孔中流出部分的运动方向与凸模运动方向相同的挤压方法。 反挤压：坯料的一部分沿着凸与凹模之间的间隙流出，其流动方向与凸模运动方向相反的挤压方法。 复合挤压：一部分金属的挤出方向与加压方向相同，另一部分金属的挤出方向与加压方向相反，是正挤和反挤的复合（同时兼有正挤、反挤时金属流动特征的挤压方法）,拉拔：,坯料在牵引力作用下拉过拉拔模的模孔而成型的加工方法。 低碳钢、非铁金属及合金 产品：细线材、薄壁异型管、特殊截面型材,自由锻：,是利用冲击力或压力使金属在上、下砧面间成型的加工方法。 凡承受复杂应力、工作环境恶劣的重要零件通常都采用锻造毛坯经切削加工制成。如重要的齿轮、轴等。,模锻,在专用模锻设备上利用模具使毛坯成型而获得锻件的锻造方法。此方法生产的锻件尺寸精确，加工余量较小，结构也比较复杂生产率高 。,板料冲压,板料冲压是利用冲模，使板料产生分离或变形的加工方法。因多数情况下板料无须加热，故称冷冲压，又简称冷冲或冲压。,塑性成形加工的优点,1、改善金属的组织，提高金属的力学性能； 2、节约金属材料和切削加工工时，提高金属材料的利用率和经济效益； 3、具有较高的劳动生产率。,塑性成形加工的缺点,1、锻件的结构工艺性要求较高，内腔复杂零件难以锻造； 2、锻造毛坯的尺寸精度不高，一般需切削加工； 3、需重型机器设备和较复杂模具，设备费用与周期长； 4、生产现场劳动条件较差。,二、金属的塑性变形：,1、金属塑性变形的实质：金属在切应力作用下，金属晶体内部产生大量位错运动的宏观表现。,2、金属塑性变形的基本过程：,3、金属塑性变形的种类： （1）冷变形：指坯料低于再结晶温度状态下进行的塑性变形。如冷冲压、冷弯、冷挤、冷镦、冷轧和冷拔。 （2）热变形：指坯料高于再结晶温度状态下进行的塑性变形。如锻造、热挤和轧制等。,4、冷、热加工的划分： 冷、热加工的区分温度为再结晶温度 例如：W的再结晶温度为1200，所以只要W在低于1200的温度下加工都是冷加工,三、冷变形对金属组织及性能的影响,1、形成纤维组织： 纤维组织-金属流线-各向异性 2、产生加工硬化：（形变强化、冷作硬化） 利：是金属材料重要的强化手段，提高构件的安全性。 弊：使继续变形造成困难。,链条板的轧制,材料为Q345（16Mn) 钢 的自行车链条经过五次轧制，厚度由3.5mm压缩到1.2mm，总变形量为65%，硬度从150HBS提高到275HBS；抗拉强度从510MPa提高到980MPa；使承载能力提高了将近一倍。,弹簧钢丝的强化,65Mn弹簧钢丝经冷拉后，抗拉强度可达20003000MPa,，比一般钢材的强度提高46倍。,高锰钢的加工硬化,高锰钢的加工硬化,高锰钢（ZGMn13)属于奥氏体钢，热处理不能强化，它的主要强化手段就是加工硬化。 当高锰钢受到激烈摩擦或剧烈冲击时，其表面部分就会产生微量塑性变形，随之产生强烈的加工硬化，使其硬度和强度快速提高，从而能够作为耐磨钢使用。,金属发生塑性变形时， 随变形度的增大， 金属的强度和硬度显著提高， 塑性和韧性明显下降，这种现象称为加工硬化， 也叫形变强化或冷作硬化。 金属发生塑性变形时, 位错密度增加, 位错间的交互作用增强, 相互缠结, 造成位错运动阻力的增大, 引起塑性变形抗力提高。另一方面由于晶粒破碎细化, 使强度得以提高。,3、回复与再结晶：,对冷变形组织进行加热，变形金属将发生回复、再结晶和晶粒长大三阶段变化。 （1）回复：加工硬化组织是一中不稳定组织，具有自发的向稳定组织转变的趋势这种现象。回复温度较低，对于纯金属，可用下式计算： T回（0.250.30）T熔 a、室温时 b、加热后,（2）再结晶：冷变形金属被加热到适当温度时，破碎、被伸长以及压扁的变型晶粒将向均匀细小的等轴晶粒转化的过程。 作用：金属的强度、硬度明显的下降，塑性、韧性显著提高。 再结晶温度：再结晶的最低温度来表示。 （3）晶粒长大：变形晶粒完全消失、再结晶晶粒彼此接触，继续延长加热时间或提高温度晶粒会明显长大，成为粗晶组织，使金属力学性能下降。,四、热变形对金属性能的影响：,1、使铸件中的组织缺陷得到明显改善。 2、产生各向异性。,五、金属的锻造性能：,定义：指金属材料在压力加工时，变形难 易程度的的性能。 通常用金属的塑性和变形抗力来衡量。 塑性越好，变形抗力越小，可锻性越 好。,1、金属的本质： （1）金属的化学成分； （2）金属的组织状态，单一固溶体组成的合金，塑性好，锻造性能好； 2、金属的变形条件： （1）变形温度：温度升高，塑性上升，易于锻造； （2）变形速度：指金属在锻压加工过程中单位时间内的相对变形量。 （3）变形程度：锻造比,影响金属锻造性能的因素,锻造比：是锻造生产中代表金属变形大小的一个参数 镦粗锻造比为： 拔长锻造比为：,3、锻造比,A0、H0分别为变形前坏料的横截面积和高度； A、H。分别为变形后坏料的横截面积和高度。,A0、L0分别为变形前坏料的横截面积和长度； A、L分别为变形后坏料的横截面积和长度。,a、拔长锻造比： 一般取Y=2.5-3 b、镦粗锻造比： 一般取Y=2-2.5,本课小结：,一、主要内容： 1、锻压定义： 2、金属的塑性变形： 3、冷变形对金属性能的影响： 4、热变形对金属性能的影响： 5、金属的锻造性能：,二、重点与难点：,1、重点：金属的锻造性能 2、难点：回复与再结晶,等轴晶：,晶粒在各方向上尺寸相差较小的 晶粒叫等轴晶。,常温下组织为奥氏体的钢是奥氏钢。奥氏体钢无磁组织结构，有良好的冷加工性能。耐腐蚀性能优于430和其它马氏体钢，耐热性能较好。如：1Cr18Ni9Ti。 形成原因：碳钢中有三个基本相，即铁素体、奥氏体和渗碳体。合金元素加入钢中时，可以溶于此三相中形成合金铁素体、合金奥氏体及合金渗碳体。当钢中加入镍、锰、碳、氮等元素时，这些元素可使A1和A3温度降低，使铁碳相图中S点、E点向左下方移动，从而使奥氏体区域扩大。其中与Fe无限互溶的元素镍或锰的含量较多时，可使奥氏体区域扩展到室温，因此在室温下钢组织仍以奥氏体单相存在。,对，不是所有金属都可以热处理 热处理最基本的原理是利用原子随温度改变活动能力，而在原子活动过程中关系到新相形成（例如热处理马氏体、渗氮、渗碳）和去除内应力（例如去应力退火）。 第一种热处理发生相变，一般相变的产生相和原来相在硬度和韧性相反，而这当中热处理是要根据所需材料性能进行选择。没有相变的金属就不能进行这种热处理。 第二种热处理是因为铸造件和浇注（钢）锭的凝固过程会产生3种内应力（宏观内应力、微观内应力和晶格畸变），而将金属加热一段时间让原子足够时间移动来消除内应力。这种热处理有时候成本和花费时间较多，对工作应力要求低的材料都不进行这种热处理。 另外热加工的工件表面有氧化层（一般就是看上去很黑），热加工后的工件一般都要再进行表面加工，如果你的工件没有加工余量，也不能进行热处理,一般来说，能进行热处理强化的材料必须满足：有固态相变；经冷加工使组织结构处于热力学不稳定状态；表面能被活性介质的原子渗入从而改变表面化学成分。在固态下不发生相变的纯金属或合金则不能用热处理方法强化。钢能进行热处理强化，是由于钢在固态下具有相变，比如由珠光体转变为奥氏体，再转变为马氏体。那些通过热处理不能发生相变的金属材料则不需要机械热处理；比如奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢。有色金属材料一般也不需要进行热处理，但其中有一些是可以进行热处理的，比如铝合金里的合金元素，二元铝硅、铝锰、铝镁、铝锌通常都不采用时效强化处理。而有些二元合金，如铝铜合金，及三元合金或多元合金，如铝镁硅、铝铜镁硅合金等，它们在热处理过程中有溶解度和固态相变，则可通过热处理进行强化。,1、冷变形强化（加工硬化）（P76）,指金属在低温下进行塑性变形时，金属的强度和硬度升高，塑性和韧性下降的现象。如P76图2-8所示； 冷变形强化的原因是：在塑性变形过程中，在滑移面上产生了许多晶格方向混乱的微小碎晶，滑移面附近的晶格也产生了畸变，增加了继续滑移的阻力，使继续变形困难。如图2-9所示。 对某些不能通过热处理来强化的金属，可用低温变形来提高金属强度。如变形铝合金、奥氏体不锈钢。 但在塑性加工中，冷变形强化使塑性变形困难，故采用加热的方法使金属再结晶，而获得好的塑性。,2、回复和再结晶 （1）回复（P77）,指当温度升高时，金属原子获得热能，使冷变形时处于高位能的原子回复到正常排列，消除由于变形而产生的晶格扭曲的过程，可使内应力减少。 回复温度较低，对于纯金属，可用下式计算： T回（0.250.30）T熔 回复作用不改变晶粒的形状及晶粒变形时所构成的方向性，也不能使晶粒内部的破坏现象及晶界间物质的破坏现象得到恢复，只是逐渐消除晶格的扭曲程度。故回复作用可以降低内应力，但机械性能变化不大，强度稍降低，塑性稍提高。如图29所示。,2、回复和再结晶 （2）再结晶（P77）,指当温度升高到一定程度时，金属原子获得更高的热能，通过金属原子的扩散，使冷变形强化的结晶构造进行改变，成长出许多正常晶格的新晶粒，新晶粒代替原变形晶粒的过程即为再结晶。如图2-10所示。 再结晶使内应力全部消除，强度降低，塑性增加。如图2-11所示。 再结晶的最低温度称为再结晶温度，一般为： T再（0.350.4）T熔 利用金属再结晶过程可以消除变形后的冷变形强化，以利于后续的冷变形加工。,冷变形和热变形（P78）,（1）冷变形：指金属在其再结晶温度以下进行 塑性变形。如冷冲压、冷弯、冷挤、冷镦、冷轧和冷拔。有加工硬化现象。 （2）热变形：指金属在其再结晶温度以上进行塑性变形。如锻造、热挤和轧制等 ；能消除冷变形强化的痕迹，保持较低的塑性变形抗力和良好的塑性。,3、锻造比和锻造流线 （亦称纤维组织）（P78）,（2）锻造流线的形成： 在金属铸锭中含有夹杂物多分布在晶界上，在金属塑性变形时，晶粒沿变形方向伸长，塑性夹杂物也随着变形一起被拉长，呈带状分布；脆性夹杂物被打碎呈碎粒状或链状分布；通过再结晶过程，晶粒细化，而夹杂物却依然呈条状和链状被保留下来，形成锻造流线。如图9-12所示。锻造流线使金属的机械性能呈现各向异性，平行于纤维方向塑性和韧性增加，垂直于纤维方向则下降。,一般情况下，增加锻造比，可使金属组织细密化，提高锻件的力学性能，但当锻造比过大，力学性能不再升高，而增加各向异性。锻造比越大，锻造流线越明显，其力学性能的方向性越明显；如图214所示。 锻造流线的稳定性很高，而且用热处理不能消除。故在设计和制造易受冲击载荷的零件时：必须考虑锻造流线的方向，使最大正应力与流线方向一致，切应力或冲击应力与流线方向垂直；使锻造流线的分布与零件的外形轮廓相符合，而不被切断。如图所示的拖钩，如图2-15所示的齿轮。,锻造比对金属的组织和性能的影响（P79）,三、金属的塑性成形性能（P80）,金属的锻造性能是用来衡量金属材料利用锻压加工方法成形的难易程度，是金属的工艺性能指标之一。 常用金属的塑性（Plasticity）和变形抗力（Resistance of Deformation）两个因素来综合衡量，塑性越好，变形抗力越小，则锻造性能越好。影响金属锻造性能的因素有：金属的本质和金属的变形条件。,影响金属锻造性能的因素（P81）,1、金属的本质： （1）金属的化学成分； （2）金属的组织状态，单一固溶体组成的合金，塑性好，锻造性能好； 2、金属的变形条件： （1）变形温度：温度升高，塑性上升，易于锻造； （2）变形速度：指金属在锻压加工过程中单位时间内的相对变形量。 如图214所示。 （3）变形时的应力状态：不同压力加工方法，金属内部的应力状态是不同的；如图219所示。,第四节 模锻（Die Forging）（P93）,模锻是将加热好的坯料放在锻模模膛内，在锻压力的作用下迫使坯料变形而获得锻件的一种加工方法。 坯料变形时，金属的流动受到模膛的限制和引导，从而获得与模膛形状一致的锻件。 模锻生产录像演示,模锻的优点（P94）,与自由锻相比，模锻的优点是： 1、由于有模膛引导金属的流动，锻件的形状可以比较复杂； 2、锻件内部的锻造流线比较完整，从而提高了零件的机械性能和使用寿命。 3、锻件表面光洁，尺寸精度高，节约材料和切削加工工时。 4、生产率较高； 5、操作简单，易于实现机械化； 6、生产批量越大成本越低。,模锻的缺点（P95）,1、模锻是整体成形，摩擦阻力大，故模锻所需设备吨位大，设备费用高； 2、锻模加工工艺复杂，制造周期长，费用高。故只适用于中小型锻件的成批或大批生产。典型模锻件如图所示。 模锻广泛应用于国防工业和机械制造业，按质量计算模锻件在飞机上占85%，坦克占70%，汽车占80%，机车占60%。,二、锤上模锻（P94）,锤上模锻即在模锻锤上的模锻，模锻锤的构造如图226所示，模锻过程如图2-25所示，由带有燕尾的上模和下模组成。运动过程动画演示。 是我国目前模锻生产中应用最多的一种锻造方法，但工作时振动和噪音大，生产率低，一个变形工步要经过多次锤击。,曲柄压力机上模锻（P102）,曲柄压力机的结构与传动原理如图2-32所示，吨位一般为2001200kN；与锤上模锻比，具有下述优点： 1）锻造力是压力，坯料的变形速度较低，可锻造较低塑性合金； 2）锻造时滑块的行程不变，每个变形工步在一次行程中即可完成，便于实现机械化和自动化，具有很高生产率； 3）滑块运动精度高，并有锻件顶出装置，使模锻斜度、加工余量、锻造公差减小，锻件精度比锤上模锻高。 4）振动和噪音较小，劳动条件改善。,曲柄压力机上模锻的缺点（P103）,1）设备费用高，模具结构复杂； 2）滑块行程和压力不能在锻造过程中调整，因此不能进行拔长、滚压等制坯。,热模锻曲柄压力机生产过程演示,平锻机上模锻（P104）,平锻机相当于卧式的曲柄压力机，他沿水平方向对坯料施加锻造压力。结构和原理如图233所示。其特点是： 1）坯料都是棒料或管材，并且只进行局部（一端）加热和局部变形加工，因此可锻造立式锻压设备上不能锻造的某些长杆类锻件。平锻机上锻件如图235所示。 2）锻模有两个分模面，锻件出模方便，可以锻出在其它设备上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。 4）是高效率、高质量、容易实现机械化的锻造方法，但设备结构复杂，价格贵，适用于大批量生产。,平锻机上模锻生产演示,摩擦压力机上模锻（P106）,摩擦压力机是将飞轮旋转所积蓄的能量转化成金属的变形能进行锻造的，属锻锤类锻压设备。其结构与传动原理如P99图2-36所示。 摩擦压力机上模锻的特点如下： 1）滑块运动速度低，适合锻造再结晶速度较低的塑性材料，如铜合金； 2）承受偏心载荷能力差，仅适合单膛模锻； 3）由于采用磨擦传动，磨擦压力机的传动效率低，打击速度低，只适用于小型锻件的批量生产。,三、胎模锻（P99）,胎模锻是在自由锻设备上使用简单的非固定模具（胎模）生产模锻件的一种工艺方法。其特点是，与自由锻相比，生产率和锻件精度较高，粗糙度低，节约金属材料。与模锻相比，节约了设备投资，简化了模具制造。但生产率和锻件质量比模锻低，劳动强度大，安全性差，模具寿命低。适用于小型锻件的中小批量生产。 胎模结构可分为以下几类：如图所示。 1）摔模，用于锻造回转体锻件； 2）扣模，用于平整侧面； 3）套筒模，用于镦粗锻件； 4）合模，用锻造比较复杂锻件。,胎模锻生产演示,第二节 自由锻,自由锻指将金属坯料放在锻造设备的上、下砧铁之间，施加冲击力或压力，使之产生自由变形而获得所需形状的成形方法。 坯料在锻造过程中，除与上、下砧铁或其它辅助工具接触的部分表面外，都是自由表面，变形不受限制，锻件的形状和尺寸靠锻工的技术来保证，所用设备与工具通用性强。 主要用于单件、小批生产，也是生产大型锻件的唯一方法。,自由锻的优点,1、自由锻使用工具简单，不需要造价昂贵的模具； 2、可锻造各种重量的锻件，对大型锻件，它是唯一方法； 3、由于自由锻的每次锻击坯料只产生局部变形，变形金属的流动阻力也小，故同重量的锻件，自由锻比模锻所需的设备吨位小。,自由锻的缺点,1、锻件的形状和尺寸靠锻工的操作技术来保 证，故尺寸精度低，加工余量大，金属材料消耗多； 2、锻件形状比较简单，生产率低，劳动强度大。故自由锻只是用于单件或小批量生产。,自由锻设备,1、空气锤：它由电动机直接驱动，打击速度快，锤击能量小，适用于小型锻件；其结构与原理如图所示。用18CrMnTi钢制空气锤锤头 2、蒸汽空气锤：利用蒸汽或压缩空气作为动力，构造及工作原理如图2-22所示，适用于中小型锻件。 3、水压机：以压力代替锤锻时的冲击力，适用于锻造大型锻件；其工作过程包括空程、工作行程、回程、悬空。其原理和结构如图2-23所示。 水压机生产录像,自由锻的工序,1）基本工序：改变坯料的形状和尺寸以达到锻件基本成形的工序；包括镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转、错移等。最常用的是： 镦粗 拔长 冲孔 2）辅助工序：为了方便基本工序的操作，而使坯料预先产生某些局部变形的工序。如压肩、倒棱。 3）精整工序：修整锻件的最后尺寸和形状，消除表面的不平和歪扭，使锻件达到图纸要求的工序。如修整鼓形，平整端面、校直弯曲。,一、锤上自由锻工艺规程的制定,自由锻的工艺规程包括： 1、绘制锻件图； 2、计算坯料的重量和尺寸； 3、确定变形工步； 4、选定设备和工具，确定锻造温度范围和加热、冷却及热处理的方法和规范等； 5、填写工艺卡片。,1、绘制锻件图,锻件图是根据零件图，并考虑加工余量，锻造公差和余块等绘制而成。它是计算坯料、确定变形工艺、设计工具和检验锻件的依据。 加工余量，锻造公差和余块及典型锻件图的画法如图234所示。 粗实线表示锻件的形状，有时还用双点划线表示零件的基本形状，并将零件尺寸注在锻件相应尺寸下面的括号内。,2、确定变形工步,确定变形工步的依据是锻件的形状特征、尺寸、技术要求、生产批量的生产条件等。 确定变形工步包括确定成形所必须的基本工序、辅助工序和精整工序的工步，以及完成这些工步所使用的工具，确定工步顺序和工步尺寸等。 各类自由锻件基本的变形工步方案见P85表24。,3、计算坯料重量和尺寸,锻造用坯料有两类，一类是钢材和钢坯，用于中小型锻件；另一类是钢锭，用于大中型锻件。计算步骤如下： 1）计算坯料的重量：,G坯G锻G损 G锻G烧G芯G切,G坯坯料质量 G锻锻件质量 G烧坯料加热时因氧化而烧损质量，常取锻件的2.5% G芯冲孔时的芯料质量 G切锻造中被切掉部分的质量,2）计算坯料尺寸： 首先根据坯料质量计算出坯料体积，然后考虑锻造比和变形方式等因素确定坯料截面尺寸，最后计算出长度尺寸或钢锭尺寸。例如： 饼块类和空心类锻件，通常采用镦粗法锻造：此时有： 算出坯料的计算直径后，再参照P87表2-6，确定实际直径D0。,3、计算坯料重量和尺寸,D计（0.81.0） V坯,3,选定锻造设备的依据是锻件的材料、尺寸和重量，同时要适当考虑车间两用现有的设备条件。 对于低碳钢、中碳钢和普通低合金钢锤上自由锻，可按P87表27选定锻锤设备。 确定加热火次、确定工夹具、加热设备、加热及冷却规范、热处理及锻件的后继热处理等。,4、选择锻造设备,现以P89图217所示齿轮为例，制定其毛坯自由锻工艺如下： 1）绘制锻件图：齿轮锻件图如P89图218所示； 2）确定变形工步：此锻件的主要变形工步应是镦粗和冲孔。因锻件带有凸肩还应采用垫环局部镦粗，工艺过程如P90图219所示； 3）计算坯料的重量和尺寸；根据有关公式计算，最后确定坯料尺寸为120210mm； 4）选定设备吨位为0.5吨自由锻锤； 5）填写工艺卡片，齿轮坯锻造工艺卡如表所示。,二、自由锻工艺规程举例 1、齿轮的自由锻工艺（P88）,2、阶梯轴的自由锻工艺如P90表29所示； 3、压盖的自由锻工艺如P91表210所示。,三、自由锻典型工艺实例（P90）,由于锻件是在固态下成形，锻件所能达到的复杂程度远不如铸件。 对自由锻零件结构工艺性总的要求是在满足使用要求的前提下，零件形状应尽量简单和规则，具体要求见P92表211。,三、自由锻零件的结构工艺性（P92）,第7、8题,作业（P139）,锤上模锻工艺（P94）,模锻的实质是将加热的金属置于锻模模膛内，通过锻压设备施以压力使这变形而获得一定形状和尺寸的锻件的加工方法。 制定锤上模锻工艺除考虑坯料的变形过程外，还要进行锻模及模腔的设计。 与自由锻比较有以下一些特点： 1、生产率高、尺寸精度高、余量少、力学性能好且可以锻造形状较为复杂的锻件； 2、设备吨位大、锻模材料贵且加工困难、生产周期长。,模锻的变形工步和模锻模膛（P95）,模锻的变形工步分为制坯工步和模锻工步。制坯工步实现坯料的初步成形，模锻工步完成锻件的最终成形。 P95图222为弯曲连杆的模锻过程，其中的拨长、滚挤和弯曲等变形属制坯工步，预锻和终锻属模锻工步。生产过程演示 各变形工步及相应的模膛见P96表212。,3、模锻件图的制定（P95）,锻件图是生产和检验锻件及设计锻模的依据。制订锻件图时应考虑如下问题： （1）选定分模面：分模面即是上下锻模在模锻件上的分界面，其位置影响锻件成形、锻件出模、模具加工、工步安排、金属材料消耗和锻件质量。 选定的原则有：1）锻件从模膛中能顺利取出；2）金属易于充满模膛（模膛深度最浅）；3）简化模具制造；4）能用时发现错模；5）减少余块。 选定分模面举例,3、模锻件图的制定（P98）,2、确定加工余量、锻造公差：比自由锻要小得多，参照有关标准确定。 3、模锻斜度：为便于金属充满模膛及从模膛中取出锻件，锻件上与分模面垂直的锻件表面附加的斜度。 4、圆角半径：锻件上所有面与面的相交处，都必须采取圆角过渡。使锻造时金属易于充填模膛，避免裂纹，减轻锻模磨损。 5、冲孔连皮：锤上模锻不能直接锻出通孔，孔内必须留有一定厚度的金属层，称为冲孔连皮。其厚度一般为48mm。,最后绘制锻件图，P99图226为齿轮坯的模锻件图。,4、变形工步的确定（P99）,1、短轴类锻件：是在分模面上的投影为圆形或长宽尺寸相近的零件，终锻时，金属沿高度、宽度及长度方向均发生流动，这类锻件的变形工步通常是镦粗制坯和终锻成形。P99图227所示为高毂锻件的变形工艺实例。 2、长轴类锻件：长度明显大于其宽度和高度的零件，终锻时金属沿高度和宽度方向流动，长度方向流动不显著，这类锻件需采用拔长、滚挤、弯曲、预锻、终锻等工步。P100图228和图229为长轴类锻件的变形工艺实例。,5、坯料尺寸的计算（P100）,1）短轴类锻件坯料的体积可按下式计算： V坯（V锻V连V飞）（1K1） 短轴类锻件的坯料直径按正式下式计算： D计1.08 V坯/m 式中：K1烧损系数；m坯料的高径比H/D，取1.82.2 2）长轴类锻件： D计1.13 KFmax 式中：K模膛系数，一般为0.71.0,3,3,5、锻锤吨位的确定（P101）,锻锤吨位可根据锻件重量参照P101表214或设计手册确定。,7、模锻件的精整（P101）,终锻并不是模锻过程的终结，只是完成了锻件最主要的成形过程，尚需一系列精整工序，才能得到合格的锻件。 1、切边和冲孔：切边是切除锻件分模面四周的飞边，冲孔是冲除冲孔连皮；如P101图230所示。 2、校正：在切边、冲孔及其它工序和运转中都可能引起锻件的变形，因此在切边和冲孔后锻件大多还要进行校正。 3、精压：精压是提高锻件精度和降低表面粗糙度的一种加工方法，可大大减少机械加工工时，提高生产效率。精压在精压机上进行，分平面精压和整体精压两种。如P120图248所示。,模锻完整生产过程演示,8、模锻零件的结构工艺性（P101）,设计模锻件时，应根据模锻特点和工艺要求，使零件结构符合下列原则： 1、模锻件应具备合理的分模面； 2、锻件上与锤击方向平行的非加工面应有结构斜度，连接面应有圆角。 3、零件外形应力求简单，尤其应避免高肋、薄壁、凸起等不利于成形的结构。P102图249所示为结构不合理的模锻件。 4、应避免窄沟、深槽、深孔及多孔结构；以利于充填和模具制造。,作业（P139）,第14、15（a)、（d）、（e）题。,坯料的加热（P88）,一、坯料的加热 1、加热的目的：是改善金属的锻造性能，即提高塑性，降低变形抗力。 2、常见的加热缺陷有：氧化、脱碳、裂纹、过热和过烧。 3、过热：加热温度过高或保温时间过长，使晶粒剧烈长大的现象。 4、过烧：当坯料加热温度接近熔化温度时，其晶间的低熔点物质开始熔化，同时在晶界上形成氧化层，破坏了晶粒间的联系，使金属失出锻造性能，这种现象称为过烧。,锻造温度范围的确定（P88）,5、锻造温度范围： 是指始锻温度与终锻温度间的温度范围，以合金状态图为依据。对始锻温度，原则是在不出现过热和过烧的前提下，尽量提高始锻温度，碳钢在AE线下150250。终锻温度即停止锻造的温度，对于锻件质量有很大影响，太高，停锻后晶粒会重新长大，降低锻件机械性能；太低，再结晶困难，冷变形强化现象严重，变形抗力太大，甚至产生锻造裂纹，也易损坏设备和工具。碳钢在加热时奥氏体晶粒长大示意图如图250所示，锻造温度见P88图216所示。,锻件的冷却,锻件的冷却也是锻造生产中不可忽视的环节，冷却不当，会造成表面硬度太高，严重时会产生变形和开裂。 常见的冷却方法有：空冷、坑冷和炉冷。钢中的碳及合金元素越高，锻件尺寸越大，形状越复杂，冷却速度要求越慢。 中、小型碳素结构钢及普通低合金钢锻件，通常采用空冷；大型锻件、高碳钢和成分复杂的合金钢锻件，则采用坑冷或炉冷。,锻件的热处理,锻后热处理的目的：是调整硬度，便于切削加工；消除内应力，防止切削加工时变形；细化晶粒等。 常用热处理方法： 1、一般结构钢锻件采用退火、正火处理； 2、工具钢锻件则采用正火球化退火，以消除网状碳 化物，获得球化体组织； 3、对于切削加工中不再进行最终热处理的中碳钢或合 金结构钢锻件，可进行调质处理。,作业（P139）,第10、11题。,第五节 板料冲压（P106）,本节为自学内容，不作为考试范围。 板料