第二节锻造成形

第二节锻造成形第一页，共二十八页，2022年，8月28日负载大，工作条件恶劣的关键零件，如汽轮发电机组的转子、主轴、叶轮和护环，大量生产的汽车、拖拉机中的曲轴、连杆、齿轮和转向节，大型水压机的立柱、高压缸和冷、热轧辊等，都是锻压加工而成的。各种刀具、模具、家具、手工工具、紧固件和轴承环等也大都采用锻压加工。先进工业国家模锻件占锻件总产量的比例已达70%-80%。第二页，共二十八页，2022年，8月28日锻造是在一定的温度条件下,用工具或模具对坯料施加外力,使其金属发生塑性流动,从而使坯料发生体积的转移和形状的变化,获得所需锻件的一种成形方法。基本特点：锻造是利用金属的塑性流动来成形的，在成形过程中不仅坯料的质量不变（不计烧损及切头等损失），而且体积也不变；只是发生体积转移、形状改变，材料内部组织、性能改变。锻造属于二次塑性成形，变形方式为体积成形。分类：按所用工具及模具安置情况不同，可分为以下几类：锻造工艺:第三页，共二十八页，2022年，8月28日一、自由锻自由锻是在锻锤或压力机上,使用简单或通用的工具使坯料变形,获得所需几何形状和内部质量的锻件的成形方法。分类：①手工锻造②锤上自由锻造③液压机上自由锻造锤上自由锻造适用于生产中、小型自由锻件，液压机

上的锻造适用于生产大型自由锻件。第四页，共二十八页，2022年，8月28日特点：①所用设备和工具通用性大，成本低。②大、小锻件均适用，特别适用于大型锻件的生产。③只能锻形状简单的锻件。④适合小批、单件生产。第五页，共二十八页，2022年，8月28日4．模锻工艺及锻件图绘制1）模锻工艺分析

模锻工艺方法与锻

件外形紧密相关。形状

相似的锻件。其模锻工

艺及锻模结构基本相同。A锻件类型

①长轴类锻件。②短轴类（圆饼类）。③顶镦类及复合类型锻件。第六页，共二十八页，2022年，8月28日B工艺分析①长轴类锻件

模锻时毛坯轴线方向（长度方向）与锻击方向垂直，

金属主要沿高度方向流动，沿长度方向流动很少，往往

需制坯。锻造工艺过程为：制坯（如拔长、滚压、弯曲、成形）——预锻——终

锻。②短轴类锻件

模锻时坯料轴线方向与打击方向相同，金属沿高度、

宽度和长度方向同时流动。工艺过程：制坯（镦粗、压扁）——终锻。第七页，共二十八页，2022年，8月28日③顶镦类锻件采用顶镦工艺实现锻件成形。分为热顶镦和冷顶镦。工艺过程：聚料——预成形——终成形。根据锻件的形状特点选用前三类锻件所需工步和设计

方法进行。④复杂类锻件第八页，共二十八页，2022年，8月28日2）锻件图的绘制①确定分模位置（分模面）（上下模分界面）保证锻件形状尽可能与零件相同、容易脱模。故锻件

的分模位置应选择在具有最大水平投影尺寸的位置上。使锻模结构简单；防止上下模错移；便于锻模制造；便

于金属充满型腔；考虑锻件在工作中的承力情况。第九页，共二十八页，2022年，8月28日②确定敷料(余块)、加工余量和锻件公差③模锻斜度和园角④确定冲孔连皮

锻件在模锻时不能锻出

透孔,只能锻出盲孔,即中间有

一层金属,称为冲孔连皮。第十页，共二十八页，2022年，8月28日三、胎模锻胎模锻是在自由锻造设备上使用可移动的锻模(胎模)

生产模锻件的一种工艺方法。１．工艺过程及特点1）工艺过程:①设计锻件图②制订锻造工艺③设计胎模和选择设备等

胎模锻一般工艺采用：自由锻制坯→胎模中终锻成形。第十一页，共二十八页，2022年，8月28日2）特点与自由锻比较:与模锻比较：①锻件较自由锻件复杂,尺寸精度更高,机加工余量较少,材料利

用率高。②生产率高15倍③机械性能更好(胎模内应力状态较好)①工艺灵活②模具结构更简单③设备简单,经济。④更换模快,生产周期缩短,成本降低。第十二页，共二十八页，2022年，8月28日2．胎模锻对模具的要求①能获得优质锻件。②保证强度的前提下,胎模重量尽量减轻。③合理选用模具材料,便于制模简单,降低模具成本。④操作方便,生产效率高。1)常用胎模的结构与用途2)胎模锻对模具的要求第十三页，共二十八页，2022年，8月28日３．胎模锻的应用实例①变速杆锻件胎模锻工艺过程：②填料盖锻件胎模锻工艺过程：第十四页，共二十八页，2022年，8月28日四、精密锻造（特种锻造）1．粉末锻造1）原理粉末锻造是粉末冶金成形方法和锻造相结合的一种金属加工方法。它是将粉末预压成形后，在充满保护气体的炉子中烧结制坯，再将坯料加热至锻造温度后模锻而成。第十五页，共二十八页，2022年，8月28日2）特点①材料利用率高。②机械性能好。③锻件公差小,表面质量高,可实现少、无切削加工。④生产率高。⑤锻造压力小。⑥可以加工热塑性差的材料。第十六页，共二十八页，2022年，8月28日3）应用主要用于锻造

差速器齿轮、连杆、

衬套等零件。第十七页，共二十八页，2022年，8月28日2．液态模锻1）原理液态模锻是将一定量的液态金属浇入金属下模内，用金属上模加压，使液态金属充满型腔并在压力下结晶、凝固和产生塑性变形，从而获得组织致密、性能优良的锻件。第十八页，共二十八页，2022年，8月28日2）特点①锻件性能良好。②锻件精度高，表面质量好。③材料利用率高。④锻造压力小。⑤可以加工脆性材料。液态模锻适用于批量大、形状复杂、壁厚大而要求强度

高、致密性好的中小型零件的锻造。3）应用第十九页，共二十八页，2022年，8月28日3．超塑性模锻1）原理首先将合金在接近正常再结晶温度下进行热变形（挤压、轧制、锻造等），以获得超细晶粒，然后在超塑性变形温度下，在预热的模具中模锻成形。最后对锻件进行热处理，以恢复合金的高强度。第二十页，共二十八页，2022年，8月28日①显著提高金属的塑性。②极大地降低金属的变形抗力。③锻件尺寸精确，加工余量极少。④锻件性能好，无各向异性。2）特点3）应用主要用于高强度、低塑性合金的模锻成形。第二十一页，共二十八页，2022年，8月28日4．旋转锻造（径向锻造）1）原理在坯料周围，用几个锤头沿径向几个方向对准坯料进行对称高速锤击，使坯料直径减小，长度增加的锻造工艺。第二十二页，共二十八页，2022年，8月28日2）特点①旋转锻造兼有脉冲锻造和多向锻打的特点，因而金属变形

时摩擦阻力降低，金属是二向受压变形，可锻造低塑性、

高强度的金属和合金钢。②锻件精度较高，锻件质量好，材料消耗降低，加工量减少。③旋转锻造的生产率较高。④旋转锻造锤头简单，调整时间短，适合各种生产批量的生

产。3）应用常用来锻造机床、汽车、飞机和其它机械上的阶梯轴、

锥度轴和空心轴，也可以用于各种气瓶、炮弹壳的缩口，

火箭上喷管的缩颈加工。第二十三页，共二十八页，2022年，8月28日五、锻件结构工艺性1．自由锻件结构工艺性

自由锻锻结构要尽

量简单。第二十四页，共二十八页，2022年，8月28日2．模锻件结构工艺性模锻件的形状可比自由锻复杂,但为了使金属易于充满模膛,减少变形工序和提高模具寿命,模锻件外形的设计仍应力求简单、平直和对称,尽量避免锻件的截面差别过大,或具有过薄的壁,过高的筋和凸起等结构。第二十五页，共二十八页，2022年，8月28日3．胎模锻件结构工艺性胎模锻件的结构要素和金属的变形方式已接近普通

模锻工艺,故其结构工艺性与模锻件结构工艺基本相同。第二十六页，共二十八页，2022年，8月28日六、锻压工艺的发展趋势据预测，产品中锻件的比例将有所增长。例如飞

机的锻压件占85%，汽车的占60%-70%，农机的占70%，电器仪表的占90%。随着锻压工艺的发展，锻压工艺不仅能提供毛坯，而且能提供零件。1．锻压工艺①加强对锻压成形理论的研究，并使之与新工艺的开发

相结合。把计算机技术应用于锻压工艺设计，形成工

艺设计的专家系统，达到工艺方案的优化设计。②发展精密模锻技术，研究开发成品锻件或准成品锻件

的生产技术，使锻件尽可能地接近实际零件形状。③发展边缘工艺或复合工艺，如旋转锻造、粉末锻造、

液态模锻、等温锻造等。④研究大钢锭冶炼和新锻造技术，以改善大锻件内部质

量。通过大型水压机的自动控制和测量技术的发展，

提高大锻件尺寸精度。第二十七页，共二十八页，2022年，8月28日2．锻压设备①发展高效、高精度、多工位成形设备，把计算机数控技术、

机器人技术、光电技术等综合应用到锻压设备中，以提高其

可靠性和各种参数的监控。②发展柔性锻压加工系统，以满足多品种、中小批量生产，缩

短产品换型的周期。③开发改造旧锻压设备的新技术，以提高旧设备的生