1、工程实践工艺设计Fundamentals of Materials Forming Process哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学工程训练中心工程训练中心2 金属塑性成形技术 金属塑性成形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
2、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。CastingMachiningForgingl 锻件相对铸件和机加工零件，有更高的强度和韧性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
3、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：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，而且自由自由锻是生产大型锻件的唯一方法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：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2.2 金属塑性加工方法 自由锻造
4、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。等。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
5、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。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。热处理夹头试样试样带热处理夹头和试样的轴类件 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
6、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，材料，形状，尺寸，批量大小尺寸，批量大小锻件余量2.3.1 自由锻工艺规程的制定 2.3 塑性加工工艺设计 1. 绘制锻件图余量敷料余量敷料热处理夹头试样试样(a) 带键槽轴类件 (b) 带孔小孔盘类件 (c) 带热处理夹头和试样的轴类件 锻件各种敷料和加工余量锻件各种敷料和加工余量 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
7、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，称为锻件公差。典型锻件图（190）230 4（130）142 2（110）120 3（680）76012（310）35012（240）28022.3.1 自由锻工艺规程的制定 2.3 塑性加工工艺设计 加热方式加热方式烧损率烧损率（）（）首次首次以后各次以后各次室式烧炉室式烧炉2.541.52.0油炉油炉231.52.0煤气炉煤气炉1.52.51.52.0电阻炉电阻炉11.51.52.0接触感应电加热接触感应电加热0.51.52.02.3 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
8、尺寸的计算1）质量：)()mmm(m1料头芯料锻件坯料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： /坯坯mV5 . 225. 100DH30)0 . 18 . 0(坯VD 30)9 . 075. 0(坯Va )D/(VH20坯0420坯0a/VH3. 选择锻造工序1)1)盘类件盘类件: :镦粗（拔长、镦粗）、冲孔镦粗（拔长、镦粗）、冲孔2)2)轴类件轴类件: :拔长（镦粗、拔长）、切肩、锻台阶拔长（镦粗、拔长）、切肩、锻台阶3)3)筒类件筒类件: :镦粗（拔长、镦粗）、冲孔、心轴上拔长镦粗
9、（拔长、镦粗）、冲孔、心轴上拔长4)4)环类件环类件: :镦粗（拔长、镦粗）、冲孔、心轴上扩孔镦粗（拔长、镦粗）、冲孔、心轴上扩孔6)6)弯曲类件弯曲类件: :拔长（镦粗、拔长）、弯曲拔长（镦粗、拔长）、弯曲5)5)曲轴类件曲轴类件: :拔长（镦粗、拔长）、错移、锻台阶、扭转拔长（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
10、.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
11、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
12、 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 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 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 2.3 塑性加工工艺设计 2.3.1 自由锻工艺规程的制定 182173160145182230268290+0.0-0.1202+0.00-0.058-3010184252511300.81.6其余0.
13、4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3025（290）1316（145）2145（202）284（18）624（52）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2862130302214123456131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
14、体积与尺寸 （1）原始坯料体积 （2）原坯料直径和高度)1 ()(0芯料锻件VVVmmVD1484 .1183239046)0 . 18 . 0()0 . 18 . 0(330坯mmD1300mmDVH244)1304/(3239046)4/(22000303239046mmV 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
15、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 3025（290）1316（145）2145（202）284（18）624（52）锻件名称齿轮坯工艺类别自由锻材料45设备0.5t空气锤加热火次1锻造温度范围1200800锻件图坯料图齿轮零件自由锻工艺过程序号工序名称工序简图使用工具操作要点1自由镦粗火钳镦粗后的高度为90mm 2局部镦粗火钳和镦粗漏盘控制镦粗后的高度为62mm 3冲孔火钳、镦粗漏盘、
16、冲子和冲孔漏盘1注意冲子对中；2采用双面冲孔，左图为工件翻转后将孔冲透的情况 4一次扩孔火钳、镦粗漏盘、冲子和扩孔漏盘注意冲子对中齿轮零件自由锻工艺过程5二次扩孔火钳、镦粗漏盘、冲子和扩孔漏盘注意冲子对中6三次扩孔火钳、镦粗漏盘、冲子和扩孔漏盘注意冲子对中7修整外圆火钳和冲子边轻打边旋转锻件，使外圆消除弧形并达到直径为3025mm8修整平面火钳和镦粗漏盘轻打（如砧面不平还要打边转动锻件），使锻件厚度达到624mm 摇杆轴自由锻工艺过程2.3 塑性加工工艺设计 2.3.1 自由锻工艺规程的制定 摇杆轴自由锻工艺过程锻件名称摇杆轴毛坯工艺类别自由锻材料40Cr设备150kg空气锤加热火次2锻造温度
17、范围1180-850锻 件 图 坯 料 图2.3 塑性加工工艺设计 2.3.1 自由锻工艺规程的制定 摇杆轴自由锻工艺过程火次序号工序名称工序简图使用工具操作要点11压肩圆嘴钳压肩摔子边轻打边旋转锻件2拔长圆嘴钳将压肩一端拔长至直径41mm2.3 塑性加工工艺设计 2.3.1 自由锻工艺规程的制定 摇杆轴自由锻工艺过程火次序号工序名称工序简图使用工具操作要点13摔圆及修整圆嘴钳摔子边轻打边旋转锻件；将拔长部分摔圆至401mm24压肩圆嘴钳压肩掉头；边轻打边旋转锻件2.3 塑性加工工艺设计 2.3.1 自由锻工艺规程的制定 摇杆轴自由锻工艺过程火次序号工序名称工序简图使用工具操作要点25拔长圆嘴
18、钳边轻打边旋转锻件；将压肩一端拔长至直径41mm6摔圆及修整圆嘴钳摔子边轻打边旋转锻件；将拔长部分摔圆至401mm2.3 塑性加工工艺设计 2.3.1 自由锻工艺规程的制定 例题1、最孤独的时光，会塑造最坚强的自己。2、把脸一直向着阳光，这样就不会见到阴影。3、永远不要埋怨你已经发生的事情，要么就改变它，要么就安静的接受它。4、不论你在什么时候开始，重要的是开始之后就不要停止。5、通往光明的道路是平坦的，为了成功，为了奋斗的渴望，我们不得不努力。6、付出了不一定有回报，但不付出永远没有回报。7、成功就是你被击落到失望的深渊之后反弹得有多高。8、为了照亮夜空，星星才站在天空的高处。9、我们的人生
19、必须励志，不励志就仿佛没有灵魂。10、拼尽全力，逼自己优秀一把，青春已所剩不多。11、一个人如果不能从内心去原谅别人，那他就永远不会心安理得。12、每个人心里都有一段伤痕，时间才是最好的疗剂。13、如果我不坚强，那就等着别人来嘲笑。14、早晨给自己一个微笑，种下一天旳阳光。15、没有爱不会死，不过有了爱会活过来。16、失败的定义：什么都要做，什么都在做，却从未做完过，也未做好过。17、当我微笑着说我很好的时候，你应该对我说，安好就好。18、人不仅要做好事，更要以准确的方式做好事。19、我们并不需要用太华丽的语言来包裹自己，因为我们要做最真实的自己。20、一个人除非自己有信心，否则无法带给别人信
20、心。21、为别人鼓掌的人也是在给自己的生命加油。22、失去金钱的人损失甚少，失去健康的人损失极多，失去勇气的人损失一切。23、相信就是强大，怀疑只会抑制能力，而信仰就是力量。24、那些尝试去做某事却失败的人，比那些什么也不尝试做却成功的人不知要好上多少。25、自己打败自己是最可悲的失败，自己战胜自己是最可贵的胜利。26、没有热忱，世间便无进步。27、失败并不意味你浪费了时间和生命，失败表明你有理由重新开始。28、青春如此华美，却在烟火在散场。29、生命的道路上永远没有捷径可言，只有脚踏实地走下去。30、只要还有明天，今天就永远是起跑线。31、认真可以把事情做对，而用心却可以做到完美。32、如果
21、上帝没有帮助你那他一定相信你可以。33、只要有信心，人永远不会挫败。34、珍惜今天的美好就是为了让明天的回忆更美好。35、只要你在路上，就不要放弃前进的勇气，走走停停的生活会一直继续。36、大起大落谁都有拍拍灰尘继续走。37、孤独并不可怕，每个人都是孤独的，可怕的是害怕孤独。38、宁可失败在你喜欢的事情上，也不要成功在你所憎恶的事情上。39、我很平凡，但骨子里的我却很勇敢。40、眼中闪烁的泪光，也将化作永不妥协的坚强。41、我不去想是否能够成功，既然选了远方，便只顾风雨兼程。42、宁可自己去原谅别人，莫等别人来原谅自己。43、踩着垃圾到达的高度和踩着金子到达的高度是一样的。44、每天告诉自己一
22、次：我真的很不错。45、人生最大的挑战没过于战胜自己！46、愚痴的人，一直想要别人了解他。有智慧的人，却努力的了解自己。47、现实的压力压的我们喘不过气也压的我们走向成功。48、心若有阳光，你便会看见这个世界有那么多美好值得期待和向往。49、相信自己，你能作茧自缚，就能破茧成蝶。50、不能强迫别人来爱自己，只能努力让自己成为值得爱的人。51、不要拿过去的记忆，来折磨现在的自己。52、汗水是成功的润滑剂。53、人必须有自信，这是成功的秘密。54、成功的秘密在于始终如一地忠于目标。55、只有一条路不能选择那就是放弃。56、最后的措手不及是因为当初游刃有余的自己57、现实很近又很冷，梦想很远却很温暖
23、。58、没有人能替你承受痛苦，也没有人能抢走你的坚强。59、不要拿我跟任何人比，我不是谁的影子，更不是谁的替代品，我不知道年少轻狂，我只懂得胜者为。60、如果你看到面前的阴影，别怕，那是因为你的背后有阳光。61、宁可笑着流泪，绝不哭着后悔。62、觉得自己做得到和做不到，只在一念之间。63、跌倒，撞墙，一败涂地，都不用害怕，年轻叫你勇敢。64、做最好的今天，回顾最好的昨天，迎接最美好的明天。65、每件事情都必须有一个期限，否则，大多数人都会有多少时间就花掉多少时间。66、当你被压力压得透不过气来的时候，记住，碳正是因为压力而变成闪耀的钻石。67、现实会告诉你，不努力就会被生活给踩死。无需找什么借
24、口，一无所有，就是拼的理由。68、人生道路，绝大多数人，绝大多数时候，人都只能靠自己。69、不是某人使你烦恼，而是你拿某人的言行来烦恼自己。70、当一个人真正觉悟的一刻，他放弃追寻外在世界的财富，而开始追寻他內心世界的真正财富。71、失败并不意味你浪费了时间和生命，失败表明你有理由重新开始。72、人生应该树立目标，否则你的精力会白白浪费。73、山涧的泉水经过一路曲折，才唱出一支美妙的歌。74、时间告诉我，无理取闹的年龄过了，该懂事了。75、命运是不存在的，它不过是失败者拿来逃避现实的借口。76、人总是在失去了才知道珍惜！77、要铭记在心：每天都是一年中最美好的日子。78、生活远没有咖啡那么苦涩
25、，关键是喝它的人怎么品味！每个人都喜欢和向往随心所欲的生活，殊不知随心所欲根本不是生活。79、别拿自己的无知说成是别人的愚昧！80、天空的高度是鸟儿飞出来的，水无论有多深是鱼儿游出来的。81、思想如钻子，必须集中在一点钻下去才有力量。82、如果我坚持什么，就是用大炮也不能打倒我。83、我们要以今天为坐标，畅想未来几年后的自己。84、日出时，努力使每一天都开心而有意义，不为别人，为自己。85、有梦就去追，没死就别停。86、今天不为学习买单，未来就为贫穷买单。87、因为一无所有这才是拼下去的理由。88、只要我还有梦，就会看到彩虹!89、你既认准这条路，又何必在意要走多久。90、尽管社会是这样的现实
26、和残酷，但我们还是必须往下走。91、能把在面前行走的机会抓住的人，十有八九都会成功。92、你能够先知先觉地领导产业，后知后觉地苦苦追赶，或不知不觉地被淘汰。93、强烈的信仰会赢取坚强的人，然后又使他们更坚强。94、人生，不可能一帆风顺，有得就有失，有爱就有恨，有快乐就会有苦恼，有生就有死，生活就是这样。95、好习惯的养成，在于不受坏习惯的诱惑。96、凡过于把幸运之事归功于自我的聪明和智谋的人多半是结局很不幸的。97、如果我们一直告诫自己要开心过每一天，就是说我们并不开心。98、天气影响身体，身体决定思想，思想左右心情。99、不论你在什么时候结束，重要的是结束之后就不要悔恨。100、只要还有明天，今天就永远是起跑线。
