1、学习目的及要求学习目的及要求：1.1.基本掌握自由锻造主要几种工序的定义和应用；基本掌握自由锻造主要几种工序的定义和应用；2.2.能合理地确立锻造零件的结构工艺性；能合理地确立锻造零件的结构工艺性；3.3.了解自由锻造工艺规程的编制，锤上模锻、胎模锻造工艺了解自由锻造工艺规程的编制，锤上模锻、胎模锻造工艺方法。方法。重点及难点：重点及难点：1 1.锻造方法；锻造方法；2 2.锻件结构工艺性。锻件结构工艺性。锻造锻造概念概念：利用冲击力或压力使金属在利用冲击力或压力使金属在抵铁间抵铁间或或锻模锻模中变形，从而获得中变形，从而获得所需形状和尺寸的锻件的工艺方法。所需形状和尺寸的锻件的工艺方法。第一
2、节第一节 锻造方法锻造方法自由锻和模锻两种方法：自由锻和模锻两种方法：一、自由锻一、自由锻利用冲击力或压力使金属在上下两个抵铁之间产生变形，从利用冲击力或压力使金属在上下两个抵铁之间产生变形，从而获得所需形状及尺寸的锻件。而获得所需形状及尺寸的锻件。金属坯料变形时，沿变形方向金属坯料变形时，沿变形方向可以自由流动，不受限制。可以自由流动，不受限制。视频视频。特点：生产所用工具简单，具有较大的通用性，应用较广。特点：生产所用工具简单，具有较大的通用性，应用较广。设备：锻锤设备：锻锤 冲击力使金属坯料变形，用于中、小型件；冲击力使金属坯料变形，用于中、小型件；液压机液压机-压力使金属坯料变形，用于
3、大型锻件。压力使金属坯料变形，用于大型锻件。自由锻的工具和设备：自由锻的工具和设备：视频视频。锻造加热设备。锻造加热设备:视频视频。1 1、自由锻工序：、自由锻工序：分基本工序、辅助工序和精整工序三大类分基本工序、辅助工序和精整工序三大类。1 1）基本工序：）基本工序：使金属坯料实现主要的变型要求，达到或基本达到锻件所需使金属坯料实现主要的变型要求，达到或基本达到锻件所需形状和尺寸的工序。主要有以下形状和尺寸的工序。主要有以下基本工序：基本工序：镦粗镦粗：使坯料高度减小、横截面积增大的工序。用盘套类。：使坯料高度减小、横截面积增大的工序。用盘套类。动画演示动画演示。拔长拔长：使坯料横截面积小、
4、长度增大的工序。用于轴、杆类：使坯料横截面积小、长度增大的工序。用于轴、杆类。有整体和局部镦粗。有整体和局部镦粗。动画演示动画演示。冲孔冲孔：使坯料具有通孔或盲孔的工序。：使坯料具有通孔或盲孔的工序。弯曲弯曲：使坯料轴线产生一定曲率的工序。：使坯料轴线产生一定曲率的工序。扭转扭转：使坯料的一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定角：使坯料的一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定角度的工序。度的工序。错移错移：使坯料的一部分相对于另一部分：使坯料的一部分相对于另一部分平移平移错开的工序，是错开的工序，是生产曲拐或曲轴类锻件必须的工序。生产曲拐或曲轴类锻件必须的工序。切割切割：是分隔坯料或去除锻件余量的
5、工序。：是分隔坯料或去除锻件余量的工序。自由锻的基本工序：自由锻的基本工序：视频视频。2 2）辅助工序：是指基本工序之前的工序。如压钳口、倒稜、）辅助工序：是指基本工序之前的工序。如压钳口、倒稜、压肩等。压肩等。3 3）精整工序：是在完成基本工序之后，用以提高锻件尺寸及）精整工序：是在完成基本工序之后，用以提高锻件尺寸及位置精度的工序。位置精度的工序。2 2、锻件分类及基本工序方案：一般分六类，主要工序表、锻件分类及基本工序方案：一般分六类，主要工序表3-13-1二、模锻二、模锻模锻是使金属坯料在冲击力或压力作用下，在模锻是使金属坯料在冲击力或压力作用下，在锻模模膛锻模模膛内变内变形，从而获得
6、锻件的工艺方法。形，从而获得锻件的工艺方法。动画动画演示演示。视频视频。特点：金属在模膛内变形，因而模锻生产的锻件尺寸精确特点：金属在模膛内变形，因而模锻生产的锻件尺寸精确、加工余量较小、结构可以复杂，而且生产率高。、加工余量较小、结构可以复杂，而且生产率高。模锻模锻分类：分类：按使用设备不同分按使用设备不同分-锤上模锻、曲柄压力机锤上模锻、曲柄压力机 上模锻、摩擦压力机上模锻、胎膜锻等。上模锻、摩擦压力机上模锻、胎膜锻等。视频视频。1 1、锤上模锻、锤上模锻锤上模锻所用设备为锻模锤，冲击力使金属锤上模锻所用设备为锻模锤，冲击力使金属变形。变形。锤上模锻锤上模锻视频视频。模膛根据其功用的不同分
7、：模膛根据其功用的不同分：模锻模膛和制坯模膛模锻模膛和制坯模膛两种。两种。1 1）模锻模膛：）模锻模膛：特点：由于金属在模膛中发生整体变形，故作用在锻模上的特点：由于金属在模膛中发生整体变形，故作用在锻模上的抗力较大。抗力较大。有终锻模膛和预断模膛。有终锻模膛和预断模膛。1.1.终锻模膛：终锻模膛：使坯料最终成形的模膛使坯料最终成形的模膛。特点：形状、尺寸与锻件相似，尺寸比锻件大一个收缩量，特点：形状、尺寸与锻件相似，尺寸比锻件大一个收缩量，钢件收缩率钢件收缩率1.51.5。沿模堂四周有。沿模堂四周有飞边槽飞边槽。通孔应留有。通孔应留有冲孔连皮冲孔连皮。飞边槽：飞边槽：沿模膛四周形成的槽。沿模
8、膛四周形成的槽。作用：容纳多余金属，增大金属向外流动的阻力。作用：容纳多余金属，增大金属向外流动的阻力。2.2.预断模膛：预断模膛：使坯料预变形，以接近锻件尺寸的模膛使坯料预变形，以接近锻件尺寸的模膛。终锻时，金属容易终锻时，金属容易充满终锻模膛。充满终锻模膛。特点：特点：预锻模预锻模膛膛形状接近模锻件，模锻圆角及模锻斜度较大形状接近模锻件，模锻圆角及模锻斜度较大，没有飞边槽。，没有飞边槽。冲孔连皮：冲孔连皮：终锻后在孔内留有一薄层的终锻后在孔内留有一薄层的金属成为冲孔连皮。最后冲孔连金属成为冲孔连皮。最后冲孔连皮和飞边冲掉后，得到有冲孔的皮和飞边冲掉后，得到有冲孔的模锻件。模锻件。动画演示动
9、画演示。2 2）制坯模膛：）制坯模膛：对于形状复杂的模锻件，使坯料形状基本接近于模锻件形状对于形状复杂的模锻件，使坯料形状基本接近于模锻件形状使金属能合理分布和很好地充满模锻模膛，就必须预先在使金属能合理分布和很好地充满模锻模膛，就必须预先在制坯模膛内制坯。制坯模膛内制坯。制坯模膛有以下几种：制坯模膛有以下几种：1.1.拔长模膛：拔长模膛：用来减小坯料某部分的横截面积，以增加该部部分的长度。用来减小坯料某部分的横截面积，以增加该部部分的长度。有开式和闭式。坯料除有开式和闭式。坯料除向前送进向前送进外并需不断翻转。外并需不断翻转。2.2.滚压模膛：滚压模膛：在坯料长度基本不变，减小坯料某部分的横
10、截面积，以增大在坯料长度基本不变，减小坯料某部分的横截面积，以增大另一部分的横截面积。需不断翻转坯料，但另一部分的横截面积。需不断翻转坯料，但不作送进运动不作送进运动。锤上模锻成型的工艺过程一般为：锤上模锻成型的工艺过程一般为：切断毛坯切断毛坯加热坯料加热坯料模锻模锻切除模锻件的飞边切除模锻件的飞边校正锻件校正锻件锻件热处理锻件热处理表面清理表面清理检验检验成堆存放。成堆存放。锤上模锻成型的工艺设计：锤上模锻成型的工艺设计：包括制定锻件图、计算坯料尺寸、确定模锻工步包括制定锻件图、计算坯料尺寸、确定模锻工步(选择模膛选择模膛)、选择设备及安排修整工序等。、选择设备及安排修整工序等。其中最主要的
11、是锻件图的制定和其中最主要的是锻件图的制定和模锻工步的确定。模锻工步的确定。3.3.弯曲模膛：弯曲模膛：可弯曲坯料。可弯曲坯料。4.4.切断模膛：切断模膛：切断坯料的一部分。切断坯料的一部分。模膛设计模膛设计：根据模锻件的复杂程度，所需变形的模膛数量不等，可将锻根据模锻件的复杂程度，所需变形的模膛数量不等，可将锻模设计成模设计成单膛锻模单膛锻模或或多膛锻模多膛锻模。单膛锻模：单膛锻模：在一副锻模上只具有终锻模膛一个在一副锻模上只具有终锻模膛一个锻模锻模 齿轮坯模锻件。齿轮坯模锻件。多膛锻模：多膛锻模：在一副锻模上具有两个以上模膛的在一副锻模上具有两个以上模膛的锻模锻模 弯曲或曲柄连杆。弯曲或曲
12、柄连杆。动画演示动画演示。缺点：缺点：震动大、噪声大，难以实现机械化和自动化震动大、噪声大，难以实现机械化和自动化,上产率相对较上产率相对较低低。锤上模锻特点：锤上模锻特点：优点：优点：设备投资少，锻件质量好，适应性强，可以实现多种变形工设备投资少，锻件质量好，适应性强，可以实现多种变形工步，锻制不同形状的锻件等。步，锻制不同形状的锻件等。2 2、曲柄压力机上模锻、曲柄压力机上模锻(工作原理示意图工作原理示意图动画演示动画演示)结构特点：结构特点：1 1）工作无震动，噪音小；）工作无震动，噪音小；2 2）行程大小由曲柄尺寸决定；）行程大小由曲柄尺寸决定；3 3）能自动把锻造完的锻件从模膛中顶出
13、。参看图）能自动把锻造完的锻件从模膛中顶出。参看图3-193-19。模锻特点：模锻特点：1 1）生产率高；）生产率高；2 2）锻件尺寸精度高，加工余量小；）锻件尺寸精度高，加工余量小；3 3）有利于金属成型，模具简单。）有利于金属成型，模具简单。3 3、摩擦压力机上模锻摩擦压力机上模锻结构特点：结构特点：1 1）滑块有一定的冲击力；）滑块有一定的冲击力；2 2）滑块行程不定，但可控；）滑块行程不定，但可控；3 3）坯料变形抗力由机架承受。）坯料变形抗力由机架承受。参看图参看图3-213-21。摩擦压力机工艺优点：摩擦压力机工艺优点：1 1）有利于塑性变形，但生产率低；）有利于塑性变形，但生产率
14、低；2 2）可实现轻打、重大；）可实现轻打、重大；3 3）模具简单；）模具简单；4 4）只适用于单膛模锻。）只适用于单膛模锻。4 4、胎模锻、胎模锻是在自由锻设备上使用胎膜生产模锻件的工艺方法。一般采是在自由锻设备上使用胎膜生产模锻件的工艺方法。一般采用自由锻方法制坯，然后在胎模中最后成形。用自由锻方法制坯，然后在胎模中最后成形。故胎模锻兼有自由锻和模锻的特点。故胎模锻兼有自由锻和模锻的特点。齿轮坯胎膜锻造：齿轮坯胎膜锻造：视频视频胎模的种类：主要有扣模、筒模及合模。胎模的种类：主要有扣模、筒模及合模。胎膜锻用模具胎膜锻用模具。1 1）扣模：）扣模：用来对坯料进行全部或局部扣形，以用来对坯料进
15、行全部或局部扣形，以生产长杆非回转体锻件。生产长杆非回转体锻件。2 2）筒模：）筒模：主要用于锻造齿轮、法兰盘等盘类锻主要用于锻造齿轮、法兰盘等盘类锻件。组合筒模可锻出形状更复杂的胎模锻件。组合筒模可锻出形状更复杂的胎模锻件，扩大了胎膜锻的应用范围。件，扩大了胎膜锻的应用范围。3 3）合模：）合模：合模由上模和下模组成，并有导向结构，可生产形状复杂、合模由上模和下模组成，并有导向结构，可生产形状复杂、精度较高的非回转体锻件。精度较高的非回转体锻件。胎模锻的特点：胎模锻的特点：1 1、和自由锻相比：、和自由锻相比：1)1)操作简便，生产率高；操作简便，生产率高；2)2)锻件尺寸精度高，形状复杂，
16、敷料少锻件尺寸精度高，形状复杂，敷料少，加工余量小；，加工余量小；3)3)锻件内部组织致密，纤维分布合理。锻件内部组织致密，纤维分布合理。2 2、和模锻相比：和模锻相比：1 1）胎模锻不需昂贵设备，使用自由锻设备即可；）胎模锻不需昂贵设备，使用自由锻设备即可；2 2）工艺、操作灵活，可以局部成形，小设备可锻大锻件；）工艺、操作灵活，可以局部成形，小设备可锻大锻件；3 3）模具结构简单，制造容易，可降低锻件成本。）模具结构简单，制造容易，可降低锻件成本。缺点：缺点：锻件尺寸精度不如模锻件，工人劳动强度大，胎模易损坏，锻件尺寸精度不如模锻件，工人劳动强度大，胎模易损坏，生产率不够高。生产率不够高。
17、胎模锻适合于中小批量的锻件生产。胎模锻适合于中小批量的锻件生产。常用锻造方法：表常用锻造方法：表3-23-2常用锻造方法的比较。常用锻造方法的比较。第二节第二节 锻造工艺规程的制订锻造工艺规程的制订制订工艺规程是组织生产过程、规定操作规范、控制和检查制订工艺规程是组织生产过程、规定操作规范、控制和检查产品质量的依据。产品质量的依据。其主要内容：其主要内容：绘制锻件图、坯料重量和尺寸及锻造工序确定绘制锻件图、坯料重量和尺寸及锻造工序确定等。等。自由锻工艺规程的制定：自由锻工艺规程的制定：视频演示视频演示。一、一、绘制锻件图绘制锻件图锻件图是以零件图为基础，结合锻造工艺特点绘制而成。绘锻件图是以零
18、件图为基础，结合锻造工艺特点绘制而成。绘制锻件图时应考虑的内容有：制锻件图时应考虑的内容有：敷料、余量及公差敷料、余量及公差。1 1、敷料、余量及公差：、敷料、余量及公差：敷料：敷料：为了简化零件的形状和结构、便于锻造而增加的一部分金属为了简化零件的形状和结构、便于锻造而增加的一部分金属。如消除零件上的键槽、台阶结构而增加的金属等。如消除零件上的键槽、台阶结构而增加的金属等。余量：余量：为切削加工而增加的尺寸。加工余量一般为为切削加工而增加的尺寸。加工余量一般为1 14 mm4 mm。公差：锻件名义尺寸的允许变动量。公差：锻件名义尺寸的允许变动量。一般取在一般取在0.30.33 mm3 mm之
19、间之间。2 2、分模面：、分模面：上下锻模在模锻件上的分界面。上下锻模在模锻件上的分界面。选择原则：选择原则：1)1)应选在最大截面处应选在最大截面处 -要保证模锻件能从模膛中取出要保证模锻件能从模膛中取出。2)2)上下两模沿分模面的模膛轮廓一致上下两模沿分模面的模膛轮廓一致 -以便在安装锻模和生产中容易发现错模现象，及时调整锻以便在安装锻模和生产中容易发现错模现象，及时调整锻模位置模位置。3)3)分模面应选在模膛深度最浅处分模面应选在模膛深度最浅处-这样可使金属很容易充满模膛，便于取出锻件，并有利于这样可使金属很容易充满模膛，便于取出锻件，并有利于锻模的制造。锻模的制造。4)4)选定分模面应
20、使敷料最少选定分模面应使敷料最少。5)5)分模面最好是一个平面分模面最好是一个平面 -使上下锻模的模膛深度基本一致，差别不宜过大，以便于使上下锻模的模膛深度基本一致，差别不宜过大，以便于制造锻模。制造锻模。动画演示动画演示。3 3、模锻斜度：、模锻斜度：模锻件上垂直于锤击方向（垂直于分模面）的表面必须具有模锻件上垂直于锤击方向（垂直于分模面）的表面必须具有斜度，以便于从模膛中取出锻件。斜度，以便于从模膛中取出锻件。对于锤上模锻，模锻斜度一般为对于锤上模锻，模锻斜度一般为5 5 1010 (1 1)，且内，且内2 2 比比外外1 1 大大 2 2 5 5。模锻斜度与模膛深度和宽度有关。模锻斜度与
21、模膛深度和宽度有关。h/bh/b，斜，斜度度。4 4、模锻圆角半径：、模锻圆角半径：在模锻件上所有两平面的交角均需做成圆角。易于充满模膛在模锻件上所有两平面的交角均需做成圆角。易于充满模膛,避免尖角处产生裂纹。避免尖角处产生裂纹。外圆角取外圆角取1.5-12mm1.5-12mm，内圆角内圆角=(3-4)=(3-4)外圆角外圆角。5 5、冲孔连皮、冲孔连皮：由于模锻件无法锻出通孔，故应留有冲孔连皮。由于模锻件无法锻出通孔，故应留有冲孔连皮。模锻件大于模锻件大于25mm25mm的通孔应予冲出。孔径为的通孔应予冲出。孔径为252580mm80mm时，连皮时，连皮厚度为厚度为4 48mm8mm。二、二
22、、坯料重量和尺寸确定坯料重量和尺寸确定 重量：重量：G G坯料坯料=G=G锻件锻件+G+G烧损烧损+G+G料头料头 G G坯料坯料坯料重量；坯料重量；G G锻件锻件锻件重量；锻件重量；G G烧损烧损加热中坯料表面因氧化二烧损的重量（第一次加热取加热中坯料表面因氧化二烧损的重量（第一次加热取倍加热金属重量的倍加热金属重量的2 23%3%，以后各次加热的烧损量取，以后各次加热的烧损量取1.51.52.02.0 ）；）；G G料头料头在锻造过程中，切掉的金属量在锻造过程中，切掉的金属量(料芯、连皮、飞边等料芯、连皮、飞边等)尺寸：尺寸：根据坯料重量和几何形状确定，还考虑坯料锻造中的根据坯料重量和几何
23、形状确定，还考虑坯料锻造中的 锻造锻造比。比。锻造比：锻造比：锻造过程中，表示材料的变形程度的量称为锻造过程中，表示材料的变形程度的量称为“锻造比锻造比”。通常：拔长时，通常：拔长时，y y拔拔A A0 0/A/A；镦粗时，；镦粗时，y y镦镦H H0 0/H/H。碳钢钢锭坯料碳钢钢锭坯料：拔长锻造比不小于拔长锻造比不小于2.52.53 3。轧材坯料轧材坯料：拔长锻造比不小于拔长锻造比不小于1.31.31.51.5。性能要求高的材料或某些合金钢性能要求高的材料或某些合金钢：锻造比要求更高。锻造比要求更高。三、三、锻造工序锻造工序(工步工步)确定确定 -根据工序特点和锻件类型来确定根据工序特点和
24、锻件类型来确定 模锻件按形状和结构分：模锻件按形状和结构分：长轴类和短轴类两大类。长轴类和短轴类两大类。1 1、采用自由锻生产锻件：参阅表、采用自由锻生产锻件：参阅表3-13-1选定。选定。2 2、采用模锻方法生产模锻件：根据模锻件形状和尺寸确定、采用模锻方法生产模锻件：根据模锻件形状和尺寸确定 1 1）长轴类模锻件：）长轴类模锻件：如如阶梯阶梯轴、曲轴、连杆、弯曲摇臂等；轴、曲轴、连杆、弯曲摇臂等；一般为拔长、滚挤、弯曲、预锻、终锻成型。一般为拔长、滚挤、弯曲、预锻、终锻成型。小轴类零件小轴类零件 -也可利用也可利用轧制的方法先生产出坯料，然后轧制的方法先生产出坯料，然后模锻成锻件。模锻成锻
25、件。2 2）短轴类模锻件（）短轴类模锻件（盘类模锻件盘类模锻件）：）：如齿轮、法兰盘等。常选用镦粗、预锻、终锻等工步。如齿轮、法兰盘等。常选用镦粗、预锻、终锻等工步。模锻工步确定以后，再根据已确定的工步选择相应的制模锻工步确定以后，再根据已确定的工步选择相应的制坯模膛和模锻模膛。坯模膛和模锻模膛。四、四、其他内容其他内容 锻造温度范围和加热规范、设备以及辅助工序确定锻造温度范围和加热规范、设备以及辅助工序确定(校正校正,切飞边切飞边,冲连皮冲连皮,清理清理,热处理等热处理等)。风动机曲轴自由锻实例：风动机曲轴自由锻实例：视频视频。设计锻造成形的零件时，除应满足使用性能要求外，还必须设计锻造成形
26、的零件时，除应满足使用性能要求外，还必须考虑锻造工艺的特点。考虑锻造工艺的特点。可使锻造成形方便、节约金属，保证质量可使锻造成形方便、节约金属，保证质量和提高生产率。和提高生产率。一、一、自由锻件的结构工艺性自由锻件的结构工艺性1 1、若有锥体或斜面结构，应改进设计。、若有锥体或斜面结构，应改进设计。2 2、几何体间交接处形成空间曲线，应改进平面与圆柱、平面、几何体间交接处形成空间曲线，应改进平面与圆柱、平面与平面相接的结构。与平面相接的结构。3 3、自由锻件上不应设计出加强筋、凸台、工字形截面或空间、自由锻件上不应设计出加强筋、凸台、工字形截面或空间曲线形表面。曲线形表面。4 4、横截面若有
27、急剧变化或形状复杂时，应设计成由几个简单、横截面若有急剧变化或形状复杂时，应设计成由几个简单件构成的组合体。件构成的组合体。二、模锻二、模锻件的结构工艺性件的结构工艺性模锻件上必须具有一个模锻件上必须具有一个合理的分模面合理的分模面，以保证模锻成形后，以保证模锻成形后，容易从锻模中取出。并且，应使敷料最少，锻模容易制造。，容易从锻模中取出。并且，应使敷料最少，锻模容易制造。零件上与锤击方向平行的非加工表面，应设计出零件上与锤击方向平行的非加工表面，应设计出模锻斜度模锻斜度。非加工表面所形成的角都应按模锻圆角设计。非加工表面所形成的角都应按模锻圆角设计。1 1、为了使金属容易充满模膛和减少工序，零件外形力求简单为了使金属容易充满模膛和减少工序，零件外形力求简单、平直和对称。、平直和对称。2、尽量避免零件截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、凸起、尽量避免零件截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、凸起等结构。等结构。80/160=0.5-80/160=0.5-不符；扁而薄不符；扁而薄 -冷却快；高而薄冷却快；高而薄 -难以充满。难以充满。3 3、在零件结构允许的条件下，设计时尽量避免有在零件结构允许的条件下，设计时尽量避免有深孔或多孔深孔或多孔结构。结构。4 4、在可能条件下，应采用锻在可能条件下，应采用锻 -焊组合工艺，以减少敷料，焊组合工艺，以减少敷料，简化模锻工艺。简化模锻工艺。
