金属塑性成形工艺设计

金属塑性成形工艺设计第1页，共44页，2023年，2月20日，星期四自由锻工艺规则的制定模锻工艺规程的制定冲压工艺规程的制定2.4金属塑性成形工艺设计第2页，共44页，2023年，2月20日，星期四第一章自由锻工艺规程(TechnologicalFlow)P941、根据零件图绘制锻件图；2、确定坯料的质量和尺寸；3、选择锻造工序，决定变形工艺过程；4、选择锻造设备，确定设备能力；5、确定锻造温度范围、冷却方式和热处理规范；

6、规定锻件的技术要求和检验要求；7、编制劳动组织和确定锻造工时定额。自由锻造工艺规程是指导锻造生产的依据,也是生产管理和质量检验的依据。第3页，共44页，2023年，2月20日，星期四1．绘制锻件图：在零件图上表示出2．确定变形工步(StepsofForming)圆盘类镦粗和冲孔;轴类拔长、切肩和锻台阶(1）锻件必需基本、辅助和精整工序；(2）确定所需工具；(3）各工步顺序和所达尺寸要求。(1)敷料（余块）；(2)尺寸公差；(3)机加工余量。第4页，共44页，2023年，2月20日，星期四自由锻件图：机加工余量、余块及公差表示方法第5页，共44页，2023年，2月20日，星期四第6页，共44页，2023年，2月20日，星期四自由锻变形方式第7页，共44页，2023年，2月20日，星期四

3．坯料重量和尺寸计算(1）重量：

G坯=G锻+G锻损=G锻+G锻烧+G锻芯+G锻切(2）尺寸：镦粗件坯料1.25D（A）≤H≤2.5D（A）；H<0.75H形拔长锻造比：y钢锭≥2.5-3.0；y钢型材≥1.3-1.54．选定设备据锻件大小和材料定。锻件大,锻锤也大,大型锻件只能采用水压机锻压。5.确定锻造温度范围：始锻温度固相线-100~200℃，终锻温度：再结晶温度+50~100℃6.锻造工艺卡片：零件图、材质、锻造工序说明、热处理参数第8页，共44页，2023年，2月20日，星期四A齿轮坯锻件图第9页，共44页，2023年，2月20日，星期四第10页，共44页，2023年，2月20日，星期四齿轮坯自由锻工艺过程第11页，共44页，2023年，2月20日，星期四第12页，共44页，2023年，2月20日，星期四轴类零件，制定自由锻工艺规程。该零件使用材料为45钢，采用自由锻制坯

B长轴类坯锻件图第13页，共44页，2023年，2月20日，星期四1绘制锻件图，根据零件图并考虑余量和公差绘出锻件图

ⅠⅡⅢⅣⅤ第14页，共44页，2023年，2月20日，星期四2制定变形工艺最大轴径D2=296mm，轴向长度L=1425mm

第15页，共44页，2023年，2月20日，星期四第16页，共44页，2023年，2月20日，星期四第17页，共44页，2023年，2月20日，星期四第18页，共44页，2023年，2月20日，星期四第19页，共44页，2023年，2月20日，星期四第二章模锻工艺规程P971、设计模锻件图2、计算坯料尺寸3、确定变形工步4、设计锻模5、选择模锻设备6、确定加热规范7、模锻后续工序

第20页，共44页，2023年，2月20日，星期四2.1制定模锻件图1选择分模面原则(1）锻件易取出：最大水平投影截面；(3）坯料易充满：最浅处，上下模膛等高(2）分模面上下轮廓一致：以防错模；(4）敷料最小：节约金属；(5）最好为平面：便于制模。确定模锻件分模位置的面叫作分模面DiePartingArea

第21页，共44页，2023年，2月20日，星期四2确定加工余量、尺寸公差和余块

（1）加工余量：0.4-5mm（2）公差：0.3-3mm（3）敷料：30-80mm孔，冲孔连皮：0.3-3mm3确定模锻斜度αDraftAngle,圆角半径rFilletRadius(1)α~

5-15°，内壁较大，大模膛取大值。(2）外圆角：使金属易于充满模膛

r外=加工余量+零件圆角半径；(3）内圆角：使金属易于充满模膛

r内=（2-3）r外且大模膛取大值。第22页，共44页，2023年，2月20日，星期四4冲孔连皮

冲孔连皮punchingRecess：通孔难以锻出孔径d=30～80mm时，厚度S=4～8mm。当孔径d<25mm或冲孔深度h>3d时,只在冲孔处压出凹穴。平底连皮最常用的一种(图1a)。用于O．4d<h<d的小浅孔。连皮厚度s按下式确定

式中d为锻件内孔直径；h为锻件内孔深度。

R1=R+0.1h+2式中R为一般内圆角半径。第23页，共44页，2023年，2月20日，星期四齿轮坯模锻件：技术要求1.高度公差：+1.5-0.752.未注圆角半径R=2.53.尺寸按交点注4.热处理硬度HBS228

第24页，共44页，2023年，2月20日，星期四2.2确定坯料尺寸

V坯=(V锻+V飞+V连)(1+K)1)盘类锻件Brachyaxis：一般镦粗制坯和终锻成形。D计＝1.08(V坯/m)1/3m—坯料的高径比

2)轴类锻件MacroAxis：一般拔长、滚挤制坯。D坯＝1.13(K•Fmax)1/3k—模膛系数：不制坯或有拔长工步时,k=1；有滚挤工步时，k=0.7~0.85。

第25页，共44页，2023年，2月20日，星期四2.3确定变形工步第26页，共44页，2023年，2月20日，星期四2.4锻模的模膛设计2）特点：(1）预锻模膛—圆角和斜度比终锻模膛大；(2）终锻模膛—四周有飞边槽；(3）制坯模膛—使形状复杂锻件逐步成型，变形均匀，且易充满模膛。1）模膛分类：（1）模锻模膛：预锻和终锻模膛；（2）制坯模膛：弯曲、延伸、滚压和切断。第27页，共44页，2023年，2月20日，星期四2.5锻造设备的选择结合模锻件的大小、质量、形状复杂程度、所选择的基本工序和工厂的实际条件。第28页，共44页，2023年，2月20日，星期四2.6锻造温度范围的确定碳钢锻造温度范围始锻温度：在不出现过热与过烧前提下尽量提高。终锻温度：太高在停锻后晶粒会长大；太低变形抗力太大。第29页，共44页，2023年，2月20日，星期四2.7锻后工序

模锻工艺过程：下料Cropping

加热Heating

制坯Preforming

模锻DieForging

精整Sizing

热处理Heattreating

成品检测Inspection校正Sizing热处理HeatTreatment清理Cleaning精压Coining：提高锻件精度和降低表面粗糙度平面精压：用来获得模锻件某些平行平面的精确尺寸。体积精压：用以提高模锻件所有尺寸的精度和表面质量。精压后模锻件的尺寸精度公差可达±0.10~0.25mm，表面粗糙度Ra值为1.25~0.63μm。一般不再进行切削加工。

第30页，共44页，2023年，2月20日，星期四材料成形工艺基础

主讲张小立

2金属塑性成形工艺2.4金属塑性成形工艺设计2.5金属塑性成形件结构设计第31页，共44页，2023年，2月20日，星期四第一章零件自由锻结构设计:P103

(TechnologyofStructureofWork-piece)1避免锥面与斜面出现；2避免圆柱面与圆柱面相交；3避免不规则截面和外形；4避免筋板和凸台；5截面急剧变化应分段锻造。第32页，共44页，2023年，2月20日，星期四1避免锥面与斜面出现第33页，共44页，2023年，2月20日，星期四2避免圆柱面与圆柱面相交第34页，共44页，2023年，2月20日，星期四3避免不规则截面和外形第35页，共44页，2023年，2月20日，星期四4避免筋板和凸台第36页，共44页，2023年，2月20日，星期四第二章

模锻件结构工艺性P1041分模面合理（易取出、充满、余块少、制模）2合理设计加工表面和非加工表面3设计斜度和模锻圆角；4锻件形状简单、平直和对称，避免薄片、高筋和高台；窄、深沟、槽和深孔、多孔5形状复杂件考虑组合件。第37页，共44页，2023年，2月20日，星期四确定加工余量及公差Allowance，ForgingTolerance依据：零件的形状尺寸和锻件的精度等级，或锻锤的吨位第38页，共44页，2023年，2月20日，星期四结构不合理的模锻零件第39页，共44页，2023年，2月20日，星期四第三章

冲压件结构工艺性1.冲压方法对结构工艺性的要求1）对冲裁件的要求①冲裁件的形状应力求简单、对称，有利于材料的合理利用；②应避免细长槽和细长臂结构；

第40页，共44页，2023年，2月20日，星期四冲裁件最小圆角半径④冲裁件孔的尺寸③冲裁件的内外转角处，应尽量避免尖角。第41页，共44页，2023年，2月20日，星期四2）对弯曲件的要求①弯曲件的形状应力求简单、对称，并考虑材料纤维方向；②弯曲半径不能小于材料允许的最小弯曲半径；

③弯曲高度H>2t。