锻造工艺与模具设计

1、锻造工艺与模具设计 复 习,第一章 概述,一、锻造加工金属零件的优势 二、锻造方法分类、锻造生产过程 三、锻造业的历史沿革及发展 四、锻压技术面临的任务与挑战 五、本课程的性质及任务,21世纪的材料成形加工技术与科学 1 材料成形加工技术的作用及地位 2 材料成形加工技术的发展趋势 批量小、质量高、成本低、交货期短、生产柔性、环境友好; 更轻、更薄、更精、更强、更韧及成本低、周期短、质量高的方向发展。 3 新材料成形加工技术 4 材料成形加工过程的建模与仿真 (Modeling and Simulation) 5 快速产品/工艺开发系统、虚拟制造及绿色制造,第二章 锻造用原材料及坯料准备,常用

2、的下料方法有 剪切法、锯切法、冷折法、 砂轮切割法、气割法和车削法等。,第三章 锻造加热规范,一、锻前加热的目的及方法 目的: 1、提高金属塑性； 2、降低变形抗力，即增加金属的可锻性，从而使金属易于流动成形，并使锻件获得良好的锻后组织和力学性能。 加热方法： 按所采用的热源不同，可分为燃料加热和电加热两大类。,二、金属加热时产生的变化 在组织结构方面，发生组织转变，其晶粒长大，严重时会造成过热、过烧。 力学性能：塑性提高，变形抗力降低，残余应力逐步消失，但也可能产生新的内应力。过大的内应力会引起金属开裂。 物理性能：导热系数、导温系数、膨胀系数、密度、颜色。 化学性能：氧化、脱碳、吸氢等化学

3、反映。,三、 金属锻造温度范围的确定 四、 金属的加热规范 五、金属的少无氧化加热,第四章 自由锻主要工序分析,自由锻的优点： 所用工具简单，通用性强、灵活性大，因此适合单件和小批锻件; 特别是特大型锻件的生产，这对于新产品的试制、非标准的工装夹具和模锻、模锻件的制坯、 自由锻的缺点: 锻件精度低，加工余量大、生产率低、劳动强度大等。,自由锻工序： (1)基本工序 ： 指能够较大幅度地改变坯料形状和尺寸的工序，也是自由锻造过程中主要变形工序。 镦粗、拔长、冲孔、弯曲、剁切、错移、扭转等工步。 (2)辅助工序： 指在坯料进入基本工序前预先变形的工序。 如钢锭倒棱和缩颈倒棱、预压夹钳把、阶梯轴分锻

4、压痕等。 (3)修整工序 ： 指用来精整锻件尺寸和形状便其完全达到锻件图要求的工序。 如镦粗后的鼓形滚圆和截面滚圆、凸起、凹下及不平和有压痕面的平整、端面平整、拔长后的弯曲校直和锻斜后的校正等工步。,第五章 自由锻工艺过程一、自由锻工艺过程制定内容包括:,一、自由锻锻件图的制订与绘制 二、变形工艺过程的制订 三、坯料质量和尺寸的确定 四、自由锻设备吨位计算与选择 五、锻造温度的确定、加热、冷却热处理规范,第六章模锻成形工步分析1、锤上模锻方式与变形特征,分类： 按金属在锻模型槽内变形的特征，以及变形金属所处应力和塑性状态的不同，可分为开式模锻与闭式模锻; 如按型槽数分： 有单型槽模锻和多型槽模

5、锻; 如按成形锻件数分: 则分为单件模锻和多件模锻。,开式模锻,毛边槽的作用： （1）造成足够大的水平方向的阻力，迫使金属充满型槽，保证锻件尺寸准确。 (2)缓冲锤击。 (3)容纳多余金属。,2、模锻件分类,第一类、圆饼类锻件 第二类 长轴类锻件 第三类、顶镦类锻件 第四类、复合类锻件,3、模锻件图设计,锻件图：根据零件图设计，分为冷锻件图和热锻件图两种。 热锻件图：热锻件图用于锻模设计和加工制造。 冷锻件图：冷锻件图用于最终锻件检验和热锻件图设计；一般将冷锻件图称为锻件图。 设计锻件图应考虑： 1）确定分模面 2）确定锻件的机械加工余量和公差 3）模锻斜度 4）圆角直径 5）冲孔连皮 模锻锻

6、件图及锻件技术条件,4、模锻变形工步的确定,锤上模锻工序包括三类工步。 (1)模锻工步 包括预锻和终锻工步，其作用是使经制坯的坯料得到冷锻件图所要求的形状和尺寸。预锻。 (2)制坯工步 包括镦粗、拔长、滚挤、卡压、成形、弯曲等工步。制坯工步的作用是改变毛坯的形状，合理分配坯料体积，以适应锻件横截面形状和尺寸的要求，使金属较好地充满型槽。 (3)切断工步 切断工步的作用主要是当采用一料多件模锻时，切断已锻好的锻件，以便能继续锻造下一个;或是用来切断钳口。,圆饼类锻件制坯工步的选择,长轴类锻件制坯工步选择,计算毛坯,计算毛坯： 计算毛坯截面图 计算毛坯直径图表示。,计算繁重系数 长轴类锻件终锻前，

7、需要将等截面的原材料预制成计算毛坯的形状，因而要采用合适的制坯工步，如拔长、滚挤、卡压等，以便将杆部多余金属转移到头部，转移金属量的多少与下列繁重系数有关。 = dmax/d均 = L计/d均 K = (d拐-dmin)/L,例 有一质量为08kg的锤上模锻件，作出计算毛坯图后，经计算工艺繁重系数 =1.37 =3.2 k=0.05,六、坯料尺寸的确定 七、模锻锤吨位计算,第八章 锻模设计,一 模锻工步型槽设计 （一）终锻型槽设计 终锻型槽是各种型槽中最重要的型槽，用来完成锻件最终成形。终锻型槽按热锻件图加工制造和检验，所以设计终锻型槽，须先设计热锻件图。 1、热锻件图设计 热锻件图与冷锻件图

8、差异 2、毛边槽设计 3、钳口 （二）、预锻型槽设计,二 制坯工步型槽设计,（1）拔长型槽设计 （2）滚挤型槽设计 （3）卡压型槽设计 （4）弯曲型槽设计 （5）成形型槽设计 （6）镦粗台和压扁台型槽设计 切断型槽设计,锤锻模结构设计,锤锻模结构设计任务： 1、各工步型槽在模块上的合理布排； 2、型槽之间和型槽至模块边缘的壁厚， 模块尺寸、质量、纤维方向要求； 3、平衡错移力的锁扣形式,1、型槽布排 2、型槽壁厚 3、错移力的平衡和锁扣的设计 4、模块尺寸及要求 （1）承击面（2）打击中心与模块中心的偏移值（3）模块宽度（4）模块高度（5）模块长度（6）模块质量（7）锻模检验角（8）模块的技术要求 5、锤锻模加工精度和表面质量 6、锤锻模的紧固方式,热模锻曲柄压力机上模锻 平锻机上模锻,第九章 模锻后续工序,1、开式模锻件均带有毛边，某些带孔锻件还有连皮，通常采用冲切法去除毛边和连皮； 2、为了消除模锻件