《特种塑性成型》课件-4.液锻

1.液态模锻的原理及特点目

录液态模锻的基本原理1液态模锻的主要特点2液态模锻是在压力铸造基础上演变的产物。（一）液态模锻的发展由来在高压高速下的充填方式因浇道比制件凝固早，金属型铸造利用重力或冒口的补缩作用，在压力铸造中很难实现，压力不能通过浇道对熔体持续补缩，直至凝固结束。一、液态模锻的基本原理壁厚大于6mm/壁厚相差悬殊的制件很难获得合格的产品压铸件不能进行热处理一、液态模锻的基本原理（二）液态模锻的工艺原理物理化学-力学a）

熔化b）浇注c）加压d）顶出液态模锻模锻成形加工对象：液态金属加工对象：已加热的固态金属一、液态模锻的基本原理（一）液态模锻适用的材料范围较宽。普通铸造合金变形合金复合材料（二）材料利用率高、成形工序减少、成本低。（三）材料力学性能好。（四）成品率高、精度高、质量好。（五）模具结构简单，费用低，所需设备吨位小，投资少。二、液态模锻的主要特点（六）液态模锻工艺也适用于非轴对称、壁厚不均匀、形状复杂等零件的加工成形。小结2液态模锻的主要特点1液态模锻的基本原理液态模锻区分液态模锻与压力铸造液态模锻的原理及特点2.液锻件的结构工艺性目

录液锻件的形状1液锻件的精度2液锻件的表面粗糙度3液锻件的结构工艺性液锻件的形状、尺寸精度及所要求的表面粗糙度对液锻工艺的适应性。一、液锻件的形状液锻件应满足的要求（一）液锻件的形状最好是轴对称旋转体，如图4.2.1所示。其次是轴对称非旋转体，如图4.2.2所示。图4.2.1轴对称旋转体图4.2.2轴对称非旋转体图4.2.3非轴对称件避免（二）锻件的形状应有利于脱模。（三）与脱模方向一致的非加工表面要有结构斜度。图4.2.4难脱模锻件必须用活动型芯脱模模具结构复杂生产率很低受力分布不均匀图4.2.5带结构斜度的连杆有打料机构无打料机构结构斜度：0.5°-1°结构斜度：5°-7°一、液锻件的形状（四）液锻工艺所能生产的最小壁厚与液锻方式有关。（五）液锻件的壁厚应尽量均匀。充型通畅受力分布均匀（六）尽量避免有深而细的内孔，如图4.2.6,液锻时若形成深而细的内孔，则其型芯工作条件将十分恶劣。图4.2.6有深而细孔的工件升温快强度低刚性差易与合金液粘焊一、液锻件的形状（七）液锻件的圆角，如图4.2.7所示。图4.2.7液锻件的圆角液锻件的内表面交接处不允许成尖角在凝固或液锻过程中，由于应力集中，在尖角处会开裂。若产品要求必须有尖角可预留加工余量以形成圆角。一、液锻件的形状（七）液锻件的圆角，如图4.2.7所示。液锻件的外表面交接处不允许成尖角模具在热处理或液锻时也会在尖角处开裂。若产品要求在该处必须有尖角模具设计时，在该处应设计成组合(镶块)式。图4.2.7液锻件的圆角液锻件的精度应尽量与液锻工艺所能达到的精度相适应。精度应尽可能低留出适当的加工余量要求不严部分互相配合/要求严格部位二、液锻件的精度液锻工艺的特点精度不同不同的液锻方式液锻件的不同部位液锻件的径向尺寸取决于材质刚度加工精度模具的安装调整精度有色金属径向尺寸精度：IT10～1T13二、液锻件的精度模具液锻件的轴向精度影响因素合金液定量的准确程度合金液收缩率大小液锻件的轴向精度IT13～IT16→间接液锻方式时，液锻件的尺寸精度取决于模具的加工和安装调整精度各个方向尺寸精度IT10～IT13→二、液锻件的精度此外，液锻件的精度还受到合金液成分、脱模温度、液锻力等因素的影响。液锻产品的精度比液锻模的精度要低得多液锻件的表面粗糙度与模具型腔的表面状况、涂料质量及液锻力大小有关。模具型腔表面光洁，则液锻件的表面也光洁；涂料质量好，涂刷均匀，则合金液充型通畅，不易粘模，所获得的液锻件表面就较光洁；液锻力足够大，使液锻件与模壁紧密接触，不产生表面微缩，其表面就光洁。否则，若出现表面微缩，其表面就变得粗糙。一般情况下，有色金属液锻件的表面粗糙度为Ra0.8～3.2μm。模具型腔表面光洁★液锻件的表面光洁。三、液锻件的表面粗糙度液锻件的表面粗糙度与模具型腔的表面状况、涂料质量及液锻力大小有关。涂料质量好，涂刷均匀★合金液充型通畅，不易粘模，所获得的液锻件表面就较光洁。液锻力足够大★液锻件与模壁紧密接触，不产生表面微缩，其表面光洁；★若出现表面微缩，其表面变得粗糙。一般情况下，有色金属液锻件的表面粗糙度：Ra0.8～3.2μm。液态模锻液态模锻的结构工艺性小结2液锻件的精度设计1液锻件的形状设计液态模锻是工业生产中非常重要的一种金属锻造方式。3液锻件的表面粗糙度设计3.1液锻模设计-液锻件图设计1目

录液锻件位置1分型面2余量和公差的选择3基本液锻件图液锻件图制模用液锻件图★验收液锻件、编制液锻工艺、设计和制造模具的依据；★后续工序(热处理、机械加工)在设计工、夹、量具时的依据。作为验收液锻件、设计检测量具和设计热处理、机械加工等工序的夹具的依据。为了验收和制造模具的需要，考虑了合金的热胀冷缩变化及液锻压下量。液锻件图设计设计液锻件图需考虑因素合金收缩率液锻压下量液锻件位置分型面余量和公差脱模斜度圆角半径液锻件结构分析技术条件★定义：液锻件在液锻模中所处的位置。液锻件的形状和结构决定于液锻件位置液锻件位置设计原则：一、液锻件位置（一）液锻件位置应使模具的结构简单且便于脱模。（二）有利于传递压力。（三）便于充型和排气。（四）有助于减少液锻力。（五）有助于减少模具高度、液锻行程、脱模行程和脱模力。（六）精度要求高而又不需要加工的表面应放在侧面方向。不可能同时满足★分型面：组成液锻模的各模块在液锻件上的分界面。液锻方式、液锻件的结构、形状和尺寸决定于模块的数量及分型面的位置二、分型面分型面设计原则：（一）液锻件应能方便地从模具中。图4.3.1分型面应能方便液锻件从模具中取出二、分型面（二）选择分型面时，应尽量避免产生难清理的横向毛刺。图4.3.2分型面应避免毛刺和保证精度分型面处易产生毛刺；上、下模块在不同的模块内成形；液锻件的上、下两部分会产生错移。（三）分型面应尽量选择在合金液的流动的末端。二、分型面图4.3.3分型面便于型腔内的气体排出为了便于型腔内的气体能从分型面处的排气槽排出。目的（四）分型面应便于模具加工、安装、调试、维修及清理。（五）操作方便、安全可靠，防止合金液从分型面处喷出伤人。三、余量和公差的选择静态尺寸（J）液锻件尺寸动态尺寸（D）液锻件的精度是比较高的，在一定的条件下也比较稳定。液锻件的不同位置尺寸精度不同液锻件的精度，目前尚未制订统一的标准。三、余量和公差的选择液锻件的加工余量选择原则：（一）尽可能将加工余量减到最小。节省机械加工工时和节约金属材料。目的外层液锻过程明显晶粒细小性能较好尽可能不要加工J类尺寸尽量不加工；D类尺寸加工余量为0.2～0.8mm。（二）避免在液锻件厚度上进行两面加工。小结2分型面1液锻件图液锻件位置3余量和公差的选择原则3.2液锻模设计-液锻件图设计2目

录脱模斜度4圆角半径5液锻件的结构分析6★验收液锻件、编制液锻工艺、设计和制造模具的依据。

★后续工序(热处理、机械加工)在设计工、夹、量具时的依据。液锻件图液锻件图设计（二）四、脱模斜度液锻件位置设计液锻件图需考虑内容分型面余量和公差脱模斜度圆角半径液锻件的结构分析及技术条件与其相应的液锻件上的斜度，称为脱模斜度。脱模斜度的作用：（一）减少液锻件与模具间的摩擦，以便容易取出液锻件。（二）保证液锻件表面不被拉伤，保证液锻件表面光洁。（三）减少模具磨损，以延长模具寿命。外脱模斜度按脱模斜度所处的位置分类内脱模斜度对脱模阻碍较小可以取得较小对脱模阻碍较大应取较大值四、脱模斜度五、圆角半径液锻件上圆角的作用：（一）在合金液充型时，引导合金液流动，避免产生涡流，从而改善液锻件的组织和表面质量。（二）避免因热应力在液锻件或模具中产生应力集中而产生裂纹。（三）有利于脱模，减少模具磨损以延长模具寿命。圆角半径过大圆角半径过小在转角处易产生缩孔、缩松等铸造缺陷影响合金液充型时的流动五、圆角半径(3-1)图4.3.4不等壁厚液锻件圆角R=(A+B)/4

r=0.4R图4.3.5等壁厚液锻件圆角R内min=t/2，R内max=t(t≤5mm)R外≤R内+t，r=0.4R内

(3-2)(3-3)六、液锻件的结构分析液锻件结构分析要点：（一）将要进行液锻的不同零件统一起来。（二）拆分后再组合零件。（三）对称件再切开。将一个零件分成两个或更多的液锻件进行液锻，再用镶嵌液锻或焊接的方法，组成所需的零件。将两个或多个零件组合成一个液锻件，液锻后再切开。适合于：不对称零件小结2液锻件圆角的计算方法1脱模斜度的选用原则3液锻件结构分析要点3.3液锻模设计-液锻件图设计3目

录表面粗糙度8液锻件的收缩率9液锻件图的制订10★验收液锻件、编制液锻工艺、设计和制造模具的依据。

★后续工序(热处理、机械加工)在设计工、夹、量具时的依据。液锻件图液锻件图设计（三）八、液锻件的表面粗糙度液锻件的表面粗糙度模具型腔的表面粗糙度取决于型腔表面粗糙液锻件表面粗糙型腔表面粗糙度值低液锻件表面粗糙度值低型腔表面粗糙度液锻件的表面粗糙度影响因素涂料质量喷涂涂料的方法液锻力温度合金材料的收缩率液锻件尺寸的变化因素液锻件的结构形状液锻工艺参数十、液锻件图的制订（一）基本液锻件图(简称基本图)的制图规则1.液锻件图的位置应与液锻时液锻件的位置保持一致。2.为了简化模具，液锻件中的某些孔或部分轮廓可不锻出。★液锻件图中，其不锻出的孔或轮廓最好用双点画线标明(也可以不标明)。3.尺寸标注方式尽可能与零件图一致。4.凡有关液锻件质量及在图形中无法表示的问题，应列入技术条件，用文字加以说明。热处理要求表面清理方法允许的表面缺陷未注公差未注形位公差脱模斜度圆角半径倒角表面粗糙度十、液锻件图的制订（二）制模用液锻件图的制订方法及规则1.对制模用液锻件图进行计算的原则：以液锻件的基本尺寸的最小值取上偏差以液锻件孔的基本尺寸的最大值取下偏差★（1）应考虑在试模时有修正的余地，以及使用磨损后不会立即影响到液锻件的尺寸。★（2）对于锥形部分的尺寸，型腔部分的尺寸以大头尺寸为基准，型芯部分尺寸则以小头尺寸为基准。型腔部分尺寸型芯部分尺寸十、液锻件图的制订（二）制模用液锻件图的制订方法及规则2.图中应指明分型面的位置。3.为便于制造样板和电火花加工用的电极，以及划线方便，制模用液锻件图的高度方向的尺寸，均以分型面为基准标注。★分型面上的尺寸最好全部标出。4.列出必要的技术条件。未注脱模斜度圆角半径其他应说明内容小结2影响液锻件收缩率的因素1影响液锻件的表面粗糙度的因素3液锻件图的制订方法4.液锻模结构设计目

录液锻模的基本要求1液锻模基本机构3液锻模设计的步骤2对液锻模的基本要求有如下四个方面：1.能稳定地保证液锻件的质量2.有较高的生产率3.模具结构简单，结构工艺性合理，劳动条件好4.模具易于制造，成本低，使用寿命长一、液锻模的基本要求产品质量生产率经济性劳动条件其中，保证液锻件质量是最根本的要求。设计步骤1.研究原始资料，明确设计任务2.收集生产现场资料3.决定工艺方案4.绘制作为模具设计用的液锻件图5.选择设备及设计各种工艺参数二、液锻模设计的步骤设计步骤6.决定模具结构并绘制模具结构总装草图7.绘制模具总装图8.绘制模具零件图9.模具加工、安装、调试二、液锻模设计的步骤生产坯料多少一模一件、一模多件液锻件大小液锻件形状液锻件尺寸技术要求静压液锻、挤压液锻各种工件零件开一合模机构打料机构拔芯机构连接机构预热冷却系统AutoCADUGMastercamSolidWorksPro/E工作零件指模具中那些形成工件形状、与合金液直接接触或在工作中直接对工件施加压力的零件凸模凹模各种型芯与镶块三、液锻模基本机构定位导向机构在液锻模工作零件开、合模时起引导工作零件运动，并最终保持其准确的位置的作用液锻模导柱、导套液锻模导正销液锻模导板三、液锻模基本机构开、合模(拔芯)机构由多个零件组成的凹模，大多无法利用设备直接开、合只能借助其他装置或零件来完成开、合模动作液压缸开、合模机构齿轮齿条缸开、合模机构三、液锻模基本机构卸料机构将液锻好的液锻件从模具中顶出预热冷却系统预热、冷却系统的组件起模具控温作用，以保证液锻工作在恒定的模温下进行模具冷却系统三、液锻模基本机构各种模具连接件连接机构将上述各种零件连接起来组成一套完整的模具三、液锻模基本机构小结液锻模的基本设计要求1液锻模设计的步骤2液锻模基本机构35.液锻模的材料及技术要求目

录工作零件材料的选用1液锻模的技术要求3液锻模零件的公差及表面粗糙度2液锻模工作零件是在高温、高压下与合金液接触，其工作条件比较恶劣，因此其所用的材料应尽量满足如下要求：1.在高温下应有较高的强度、硬度、耐磨性和适当的塑性，在长期工作中，其组织与性能应稳定2.应有较好的导热性和抗热疲劳性能3.在高温下不易氧化，能抵抗液态合金的粘焊及熔蚀4.淬透性好，热处理变形小一、工作零件材料的选用液锻模工作零件是在高温、高压下与合金液接触，其工作条件比较恶劣，因此其所用的材料应尽量满足如下要求：5.线胀系数小6.具有良好的锻造及可加工性7.在修复或修改模具时能焊接一、工作零件材料的选用形位公差值的选择原则1.在同一要素上，给出的形位公差值应小于其位置公差值2.圆柱状的形状公差值(轴线的直线度除外)在一般情况下应小于其尺寸公差值3.平行度公差值应小于其相应距离的公差值二、液锻模零件的公差及表面粗糙度形位公差值的选择原则4.根据零件的加工难易程度及其他因素的影响，在满足零件功能的条件下，下列情况的精度应适当降低1～2级：孔相对于轴细长且比较大的孔或轴距离较大的孔或轴宽度较大(一般大于1/2长度)的零件表面情况二、液锻模零件的公差及表面粗糙度形位公差值的选择原则4.根据零件的加工难易程度及其他因素的影响，在满足零件功能的条件下，下列情况的精度应适当降低1～2级：线对线和线对面相对于面对面的平行度线对线和线对面相对于面对面的垂直度情况二、液锻模零件的公差及表面粗糙度(2)形位公差的数值为了获得较高精度的液锻件，液锻模零件的形位公差为4～8级，其具体数值可查阅有关手册。(3)孔间距偏差。液锻模上有各种孔，为便于装配和保证精度，各孔间的距离尺寸应限制其允许的偏差。(4)零件加工表面的粗糙度由轮廓的平均算术偏差、不平度平均高度之一来决定。具体数值可查阅有关手册，液锻模基本机构。二、液锻模零件的公差及表面粗糙度液锻模零部件的技术要求1.各零件未注公差的尺寸，其极限偏差按GB/T1804—2000规定IT14级；孔的尺寸极限偏差为H14;轴的尺寸为h14,长度尺寸为JS14。2.各零件的棱边均应倒角(标明不允许倒角者除外),未注明的倒角尺寸，一般为0.5×45°。3.未注明的铸造圆角半径为3～5mm三、液锻模的技术要求液锻模零部件的技术要求4.铸件的非加工表面需经清砂处理，表面应光滑平整，无明显的凸、凹缺陷。5.锻件不应有过热、过烧的内部组织，以及机械加工不能去掉的裂纹、夹层和凹坑。不加工部分的尺寸的偏差，应按GB/T1804—2000规定的IT16级。三、液锻模的技术要求液锻模零部件的技术要求6.铸件和锻件在加工前均应进行时效处理，要求高的零件，粗加工后应再进行一次消除内应力的时效退火。7.加工后的零件表面，不允许有影响使用的微小砂眼、缩孔、裂纹以及机械损伤等缺陷。8.热处理后的零件，其硬度应均匀，不允许有裂纹、软点和脱碳区。其表面上的氧化物及油污等应清除干净。三、液锻模的技术要求液锻模零部件的技术要求9.大型件应有搬运、起吊用工艺孔(应为有足够强度的螺孔)。10.模板、固定板等零件，其厚度方向的两