锻压工艺设计2012-05.ppt

1、工程实践工艺设计,Fundamentals of Materials Forming Process,哈尔滨工程大学,工程训练中心,2 金属塑性成形技术,金属塑性成形,金属塑性加工方法类型,常用塑性成形加工方法有：锻造、冲压、轧制、拉拔、挤压等几种类型,轧制 挤压 拉拔 锻造 冲压,2 金属塑性成形技术,2 金属塑性成形技术,我国塑性加工的历史,1.锻造: 在加压设备及工(模)具作用下，使坯料、铸锭产生局部或全 部的塑性变形，以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件的加工 方法。锻造通常是在高温(再结晶温度以上)下成形的，因此也称 为金属热变形或热锻。,锻造成形,2. 锻造的分类: 1)按锻造温度

2、分类:热锻、冷锻、温锻 2)按生产方式分类: 手工锻造；机器锻造：根据使用设备和模具不同分为-自由锻、模锻、胎模锻、特种锻造。,2 金属塑性成形技术,3. 锻造的特点: 1）改善金属组织、提高力学性能； 2）生产效率高；3）材料利用率高；4）便于组织批量生产； 5）适用范围广。 缺点-不能加工脆性材料，生产的零件形状相对简单，易产生氧化、脱碳和烧损。,锻件相对铸件和机加工零件，有更高的强度和韧性,锻造成形,2 金属塑性成形技术,2.1 金属塑性加工,4. 锻造的应用: 主要用于生产各种重要的、承受重载荷的机器零件或毛坯如机床的主轴和齿轮、内燃机的连杆、起重机的吊钩等。,锻造成形,自由锻,用简单

3、的通用性工具，或在锻造设备的上下砧间直接使坯料变形从而获得所需的几何形状和尺寸的锻件的方法。,2.2 金属塑性加工方法,自由锻,2.2 金属塑性加工方法,优点：所需的工具简单，具有很强的通用性，生产准备周期短，因而应用较为广泛。采用自由锻方法既可以生产不足1千克的小锻件，也可以生产大至200300吨以上的大型锻件，而且自由锻是生产大型锻件的唯一方法，因此它在重型机械制造中具有特别重要的作用，常用来生产大型零件的毛坯。,不足：生产效率低，锻件形状简单，尺寸精度低，表面粗糙；工人劳动强度高，锻件的形状和尺寸主要取决于操作者的技术水平，不易实现机械化和自动化。,1. 自由锻造的主要设备,自由锻,2.

4、2 金属塑性加工方法,自由锻造工序,自由锻,2.2 金属塑性加工方法,基本工序,辅助工序,精整工序,金属坯料能产生一定程度的塑性变形，以达到所需形状和尺寸的工艺过程。镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转、错移及锻接,为基本工序操作方便而进行的预变形工序。压钳口、压钢锭棱边、切肩等。,减少锻件表面缺陷而进行的工序。清除锻件表面凹凸不平及整形等。,自由锻造工序基本工序,自由锻,2.2 金属塑性加工方法,制定工艺规程的目的： 组织生产过程 规定操作规范 控制和检查产品质量,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,2.3 塑性加工工艺设计,自由锻工艺规程的内容： 绘制锻件工艺图 计算坯料的质量和尺寸 锻造工序

5、的选择 选定锻压设备、确定锻造温度范围 加热与冷却规范 填写工艺卡片,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,2.3 塑性加工工艺设计,1. 绘制锻件图-以零件图为基础,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,2.3 塑性加工工艺设计,1. 绘制锻件图 1) 锻件敷料：是为了简化锻件形状，便于锻造而加上去的一部分附加金属。当零件上带有较小的凹槽、台阶、凸肩、法兰和孔时，皆需增加敷料。,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,2.3 塑性加工工艺设计,1. 绘制锻件图 1) 锻件敷料：是为了简化锻件形状，便于锻造而加上去的一部分附加金属。当零件上带有较小的凹槽、台阶、凸肩、法兰和孔时，皆需增加敷料。,带热处理夹头

6、和试样的轴类件,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,2.3 塑性加工工艺设计,1. 绘制锻件图 2)机械加工余量：一般自由锻件的尺寸精度和表面质量都较差，达不到零件图的要求，在锻件的加工表面应增加供切削加工用的余量，称之为锻件机械加工余量，简称锻件余量。 材料，形状，尺寸，批量大小,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,2.3 塑性加工工艺设计,1. 绘制锻件图,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,2.3 塑性加工工艺设计,1. 绘制锻件图 3)锻件公差:在锻造过程中，由于各种因素的影响，如终锻温度的差异、锻压设备工具的精度和操作技术水平的差异等，使得锻件实际尺寸不可能达到公称尺寸，允许其有一定的误差

7、，称为锻件公差。,典型锻件图,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,2.3 塑性加工工艺设计,2.3 塑性加工工艺设计,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,2. 毛坯质量和尺寸的计算 1）质量：,2.3 塑性加工工艺设计,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,2. 毛坯质量和尺寸的计算 2）毛坯尺寸： 计算圆形截面毛坯直径（或方形截面边长）的公式：,3. 选择锻造工序,1)盘类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔,2)轴类件:拔长（镦粗、拔长）、切肩、锻台阶,3)筒类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔、心轴上拔长,4)环类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔、心轴上扩孔,6)弯曲类件:拔长（镦粗、拔长）、弯曲,5)曲轴类件:

8、拔长（镦粗、拔长）、错移、锻台阶、扭转,2.3 塑性加工工艺设计,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,3. 选择锻造工序 1)盘类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔,2.3 塑性加工工艺设计,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,3. 选择锻造工序 1)盘类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔,下料 镦粗 镦挤台阶 冲孔滚圆 平整 齿轮坯的锻造过程,2.3 塑性加工工艺设计,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,3. 选择锻造工序 1)盘类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔,2.3 塑性加工工艺设计,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,3. 选择锻造工序 2) 轴类件:拔长（镦粗、拔长）、切肩、锻台阶,2.3 塑性加工工艺设

9、计,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,3. 选择锻造工序 2)轴类件:拔长（镦粗、拔长）、切肩、锻台阶,下料 拔长镦台阶 拔长 传动轴的锻造过程,2.3 塑性加工工艺设计,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,3. 选择锻造工序 2)轴类件:拔长（镦粗、拔长）、切肩、锻台阶,2.3 塑性加工工艺设计,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,3. 选择锻造工序 2)轴类件:拔长（镦粗、拔长）、切肩、锻台阶,2.3 塑性加工工艺设计,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,3. 选择锻造工序 3)筒类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔、心轴上拔长,2.3 塑性加工工艺设计,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,3.选择锻造

10、工序 3)筒类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔、心轴上拔长,下料镦粗 冲孔心轴拔长 锻件 圆筒的锻造过程,2.3 塑性加工工艺设计,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,3.选择锻造工序 4)环类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔、心轴上扩孔,2.3 塑性加工工艺设计,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,3.选择锻造工序 4)环类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔、心轴上扩孔,下料 镦粗 冲孔心轴扩孔 平整端面 圆环的锻造过程,2.3 塑性加工工艺设计,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,3.选择锻造工序 5)曲轴类件:拔长（镦粗、拔长）、错移、锻台阶、扭转,2.3 塑性加工工艺设计,2.3.1 自由锻工艺规程的制定

11、,3.选择锻造工序 6)弯曲类件:拔长（镦粗、拔长）、弯曲,2.3 塑性加工工艺设计,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,4. 选择锻造设备 自由锻常用设备为锻锤和水压机两种。这些设备虽无过载损坏问题，但若设备吨位选得过小，则锻件内部锻不透，且生产率低，反之，若设备吨位选得过大，不仅浪费动力，还会因为设备工作速度低而影响生产效率和增加生产成本。 锻造设备的选择主要与变形面积、锻件材质和变形温度等因素有关。在自由锻中，变形面积由锻件大小和变形工序性质来确定。由于镦粗时锻件与工具的接触面积相对于其它变形工序要大得多，而很多锻造过程又均与镦粗有关，因此常以镦粗力的大小来选择设备。 确定设备吨位的方法有

12、理论计算法和经验类比法两种。,2.3 塑性加工工艺设计,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,5. 确定温度范围 锻造温度范围是指始锻温度和终锻温度之间的温度范围。金属在锻造前的加热是为了提高金属的塑性，降低变形抗力，减小锻造设备的吨位。 锻造温度范围应在保证不出现过热和过烧的前提下尽量提高始锻温度，使材料具有良好的塑性和较低的变形抗力，以减少锻造火次，提高生产效率。,2.3 塑性加工工艺设计,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,齿轮零件自由锻工艺过程 零件材料为45钢，生产数量为20件。,2.3 塑性加工工艺设计,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,(a) 正面 (b) 背面 齿轮零件三维模型,2.

13、3 塑性加工工艺设计,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,齿轮零件图,齿轮零件自由锻工艺过程,2.3 塑性加工工艺设计,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,齿轮零件自由锻工艺过程 1）设计、绘制锻件图,齿轮锻件图,齿轮坯锻件三维模型,2.3 塑性加工工艺设计,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,齿轮零件自由锻工艺过程 2）确定变形工序 垫环局部镦粗冲孔冲子扩孔,1下料；2镦粗；3垫环局部镦粗；4冲孔；5冲子扩孔（三次）；6修整 齿轮锻造工艺过程,2.3 塑性加工工艺设计,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,齿轮零件自由锻工艺过程 3）计算原始坯料体积与尺寸 （1）原始坯料体积 （2）原坯料直径和高度,

14、2.3 塑性加工工艺设计,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,齿轮零件自由锻工艺过程 4. 选择锻造设备 锻锤吨位可按下式进行近似计算， G=（0.0020.003）KS K可由文献查得，为安全起见，取最大值13，镦粗后锻件的横截面积S最大不超过锻件的横截面积，可按锻件的最大横截面积计算，为716cm2。经计算，所需锻锤最大吨位为G=0.00313716=28kg，因此可选0.25以上吨自由锻锤。 5. 确定锻造温度范围 45钢的始锻温度为1200，终锻温度为800。,2.3 塑性加工工艺设计,2.3.1 自由锻工艺规程的制定,齿轮零件自由锻工艺过程 6.填写工艺卡片,齿轮零件自由锻工艺过程,齿轮零件自由锻工艺过程,摇杆轴自由锻工艺过程,2.3 塑性加工工艺设计,2.3.1 自由锻