1、Seite 1材料科学与工程学院第七章 模锻工艺 Seite 2Seite 3一、模锻锤一、模锻锤1、蒸汽空气模锻锤：简、蒸汽空气模锻锤：简称称模锻锤模锻锤，普遍应用。，普遍应用。2、无砧座锤、无砧座锤 3、高速锤、高速锤 4、液压模锻锤、液压模锻锤7-1 常用模锻设备及其工艺特点常用模锻设备及其工艺特点常用锻模设备主要有：常用锻模设备主要有：模锻锤模锻锤，热模锻压力机热模锻压力机 螺旋螺旋压力机压力机和和平锻机平锻机。Seite 41、与热模锻压力机相比，其主要、与热模锻压力机相比，其主要工作特性工作特性：（1）靠冲击力变形，打击速度较高（）靠冲击力变形，打击速度较高（79m/s），受），受
2、力系统不封闭，由下砧传给基础；力系统不封闭，由下砧传给基础；（2）行程不固定，打击次数多；）行程不固定，打击次数多；（3）抗偏载能力和导向精度较差，而且无顶出装置。）抗偏载能力和导向精度较差，而且无顶出装置。Seite 52、工作特性、工作特性 其其工艺特点工艺特点：（1）锻件上难充满的部分应尽量放在上模，因）锻件上难充满的部分应尽量放在上模，因为为上模模膛的填充性上模模膛的填充性更好；更好；（2）一般不需其他设备为其制坯，具有广泛的）一般不需其他设备为其制坯，具有广泛的通用性通用性；（3）其工作特性决定了其模锻件的）其工作特性决定了其模锻件的精度不高精度不高，且拔模斜度较大。且拔模斜度较大。
3、Seite 6二、热模锻压力机（简称锻压机）二、热模锻压力机（简称锻压机）分有：连杆式、双滑块式、楔式。分有：连杆式、双滑块式、楔式。它是为避免模锻锤的缺点而研制的一种专用它是为避免模锻锤的缺点而研制的一种专用曲柄压力机曲柄压力机，设备规格，设备规格6300kN12万万kN。依靠曲柄的传动，滑块作依靠曲柄的传动，滑块作上下往复上下往复运动。运动。Seite 71、与模锻锤相比，其、与模锻锤相比，其工作特性工作特性为：为：（1）静压成形，无震动和噪音；）静压成形，无震动和噪音；（2）机架和曲柄连杆机构的刚性大，工作时弹性变形小；）机架和曲柄连杆机构的刚性大，工作时弹性变形小；（3）滑块行程一定，
4、每一模锻工步只要一次行程完成；）滑块行程一定，每一模锻工步只要一次行程完成；（4）导向精度和承受偏载的能力强；）导向精度和承受偏载的能力强；（5）有上下顶件装置，便于锻件脱模。）有上下顶件装置，便于锻件脱模。Seite 8工艺特点：工艺特点：1.流动特点及充填与流动特点及充填与模锻锤模锻锤不同，采用多模膛模锻逐步成形，实际不同，采用多模膛模锻逐步成形，实际生产模膛数不超过四个；生产模膛数不超过四个；前者在水平方向的流动较为强烈，而前者在水平方向的流动较为强烈，而后者后者在高度方向的流动较强在高度方向的流动较强 后者充填上模的能力强，而前者没有明显区别。后者充填上模的能力强，而前者没有明显区别。
5、2.锻件的内部质量高；锻件的内部质量高；3.锻件尺寸精度高，模锻斜度较小或不带斜度（带有上下顶件装置）锻件尺寸精度高，模锻斜度较小或不带斜度（带有上下顶件装置）高度方向：行程固定，机架刚性大高度方向：行程固定，机架刚性大 水平方向：滑块导向，模具导向水平方向：滑块导向，模具导向Seite 94.当需拔长和滚挤制坯的锻件，应利用其他设备制坯，然后再模锻当需拔长和滚挤制坯的锻件，应利用其他设备制坯，然后再模锻成形；成形；5.应尽量采用电加热或少无氧化加热或为一般加热配备清除氧化皮应尽量采用电加热或少无氧化加热或为一般加热配备清除氧化皮的装置（高压水装置或机械刷）的装置（高压水装置或机械刷）氧化皮不
6、易去除氧化皮不易去除6.可采用组合结构模具，合模时分模面不能压靠，要留有间隙；可采用组合结构模具，合模时分模面不能压靠，要留有间隙；7.对变形速度敏感的低塑性合金可在锻压机上锻造；对变形速度敏感的低塑性合金可在锻压机上锻造；8.与同等能力的模锻锤相比，造价高，小规模生产不宜采用。与同等能力的模锻锤相比，造价高，小规模生产不宜采用。热模锻压力机的热模锻压力机的主要缺点主要缺点是造价高，适用性较窄，需与其它设备配合是造价高，适用性较窄，需与其它设备配合使用才能最大限度地发挥其优越性。使用才能最大限度地发挥其优越性。Seite 10三、螺旋压力机三、螺旋压力机介于模锻锤与热模锻压力机之间。介于模锻锤
7、与热模锻压力机之间。它们的它们的共同特点共同特点是飞轮在外力驱动下储备足够的能量，再通是飞轮在外力驱动下储备足够的能量，再通过螺杆传递给滑块来打击毛坯做功。过螺杆传递给滑块来打击毛坯做功。设备规格：设备规格：6301.25万万(KN)液压螺旋（液压螺旋锤）压力机电动螺旋压力机摩擦压力机Seite 111、工作特性工作特性：（1）具有锤类设备与压力机的双重性能：）具有锤类设备与压力机的双重性能：行程不固定，有一定的冲击作用，与锤相似行程不固定，有一定的冲击作用，与锤相似 受力系统封闭，与压力机相似受力系统封闭，与压力机相似（2）行程次数少，打击速度低：）行程次数少，打击速度低：摩擦：行程摩擦：行
8、程940次次/min，速度，速度0.51.0m/s 液压：行程液压：行程2079次次/min，速度，速度1.53.0m/s（3）摩擦压力机传动效率低，多为中小型设备。）摩擦压力机传动效率低，多为中小型设备。Seite 122、螺旋压力机上模锻、螺旋压力机上模锻工艺特点工艺特点：（1）能满足各种变形工序的力能要求，工艺适应性广：）能满足各种变形工序的力能要求，工艺适应性广：为大变形工序（镦粗、挤压）提供大变形能量为大变形工序（镦粗、挤压）提供大变形能量 为小变形工序（终锻、精压、压印）提供较大的变形力为小变形工序（终锻、精压、压印）提供较大的变形力（2）可进行精密模锻和闭式模锻，得到高精度锻件）
9、可进行精密模锻和闭式模锻，得到高精度锻件；（3）适合模锻一些再结晶速度较低的低塑性合金钢和有）适合模锻一些再结晶速度较低的低塑性合金钢和有色合金。色合金。速度低，金属变形过程中的再结晶充分。速度低，金属变形过程中的再结晶充分。Seite 13（4）承受偏载能力差）承受偏载能力差 一般只进行单模膛锻造，用自由锻锤，辊锻机等设备制一般只进行单模膛锻造，用自由锻锤，辊锻机等设备制坯。在偏心载荷不大的情况下，也可有多个模膛，但中心距离坯。在偏心载荷不大的情况下，也可有多个模膛，但中心距离不超过螺杆节圆半径。（螺杆与滑块非刚性连接）不超过螺杆节圆半径。（螺杆与滑块非刚性连接）（5）既可采用整体式锻模，又
10、可采用组合式锻模；）既可采用整体式锻模，又可采用组合式锻模；（6）螺旋压力机可以完成多种工艺，是一种工艺适应性）螺旋压力机可以完成多种工艺，是一种工艺适应性好、通用性强的设备。好、通用性强的设备。除模锻外，还可进行切边、弯曲、精压、校正、挤压、除模锻外，还可进行切边、弯曲、精压、校正、挤压、和板料冲压等工序。和板料冲压等工序。Seite 143、与模锻锤和热模锻压力机相比：、与模锻锤和热模锻压力机相比：与模锻锤相比，没有沉重而庞大的砧座，也不需要蒸与模锻锤相比，没有沉重而庞大的砧座，也不需要蒸汽锅炉和大型空气压缩机等辅助设备。汽锅炉和大型空气压缩机等辅助设备。与热模锻压力机相比，制造成本便宜，
11、维修简单。与热模锻压力机相比，制造成本便宜，维修简单。因此，从基建、动力消耗、维修费用三方面看，是三因此，从基建、动力消耗、维修费用三方面看，是三种设备中种设备中最低最低的。的。Seite 15四、平锻机四、平锻机工作部分工作部分(锤头或滑块锤头或滑块)是作是作垂直往复垂直往复运动的，通常将运动的，通常将这些锻压设备称为这些锻压设备称为立式锻压立式锻压设备。设备。将工作部分作将工作部分作水平往复水平往复运动的模锻设备称为水平锻运动的模锻设备称为水平锻造机或造机或卧式锻造卧式锻造机，简称平锻机。机，简称平锻机。依据依据凹模分模方式凹模分模方式的不同，平锻机分为垂直分模平的不同，平锻机分为垂直分模
12、平锻机和水平分模平锻机两类。锻机和水平分模平锻机两类。Seite 16 平锻机属于曲柄压力机类设备，所以它具有热平锻机属于曲柄压力机类设备，所以它具有热模锻压力机模锻的一切特点。模锻压力机模锻的一切特点。主要标志主要标志是：平锻机具有两个滑块是：平锻机具有两个滑块(主滑块和夹紧主滑块和夹紧滑块滑块)，因而有两个互相垂直的分模面。主分模面，因而有两个互相垂直的分模面。主分模面在冲头和凹模之间，另一个分模面在可分的两半在冲头和凹模之间，另一个分模面在可分的两半凹模之间。凹模之间。Seite 171、与热模锻曲柄压力机比较，有以下相似的特点：、与热模锻曲柄压力机比较，有以下相似的特点：设备刚度大，行
13、程固定，锻件高度方向尺寸稳定设备刚度大，行程固定，锻件高度方向尺寸稳定 工作时靠静压力，振动小，劳动条件好，不需庞工作时靠静压力，振动小，劳动条件好，不需庞大的基础；大的基础；模具可采用组合式、镶块式。模具可采用组合式、镶块式。Seite 182、工艺特点：工艺特点：优点：优点：a锻造过程中坯料水平放置，其长度不受设备工作锻造过程中坯料水平放置，其长度不受设备工作空间的限制；空间的限制；可锻出立式锻压设备不能锻造的长杆类锻件，也可用长棒料逐可锻出立式锻压设备不能锻造的长杆类锻件，也可用长棒料逐件连续锻造件连续锻造b有两个分模面，在两个方向上有凹档、凹孔的锻有两个分模面，在两个方向上有凹档、凹孔
14、的锻件（如双凸缘轴套等），锻件形状更接近零件形状件（如双凸缘轴套等），锻件形状更接近零件形状Seite 19c（因为平锻机导向性好，行程固定）所以锻件长（因为平锻机导向性好，行程固定）所以锻件长度方向尺寸稳定性比锤上模锻高。但是，平锻机传动度方向尺寸稳定性比锤上模锻高。但是，平锻机传动机构受力产生的机构受力产生的弹性变形弹性变形随压力的增随压力的增大大而增加。所以而增加。所以，要合理地预调闭合尺寸，否则将影响锻件长度方向，要合理地预调闭合尺寸，否则将影响锻件长度方向的精度；的精度；d平锻机可进行开式、闭式模锻，可进行终锻成形平锻机可进行开式、闭式模锻，可进行终锻成形和制坯，也可进行弯曲、压扁、
15、切料、穿孔、切边等和制坯，也可进行弯曲、压扁、切料、穿孔、切边等工序。工序。Seite 20缺点：缺点：a平锻机是模锻设备中结构最复杂的一种，价格平锻机是模锻设备中结构最复杂的一种，价格贵，投资大；贵，投资大；b靠凹模夹紧棒料进行锻造成形，一般要用高精靠凹模夹紧棒料进行锻造成形，一般要用高精度热轧钢材或冷拔整径钢材，否则会夹不紧或在度热轧钢材或冷拔整径钢材，否则会夹不紧或在凹模间产生大的纵向毛刺；凹模间产生大的纵向毛刺；c锻前需用特殊装置清除坯料上的氧化皮，否则锻前需用特殊装置清除坯料上的氧化皮，否则表面粗糙度高于锤上模锻件；表面粗糙度高于锤上模锻件；d工艺适应性差，不适宜模锻非对称锻件。工艺
16、适应性差，不适宜模锻非对称锻件。Seite 217-2 模锻工艺及模锻件分类模锻工艺及模锻件分类模锻工艺分类：模锻工艺分类：1、按设备分：、按设备分：可分为锤上模锻、热模锻压力机上模锻、螺旋压力机上模锻、可分为锤上模锻、热模锻压力机上模锻、螺旋压力机上模锻、平锻机上模锻等。平锻机上模锻等。2、按终锻模膛的结构分为：、按终锻模膛的结构分为：开式模锻：两模间间隙方向与设备运动的方向垂直开式模锻：两模间间隙方向与设备运动的方向垂直 闭式模锻：两模间间隙方向与设备运动的方向平行闭式模锻：两模间间隙方向与设备运动的方向平行3、按所用模膛数目可分为：多模膛模锻；单模膛模锻、按所用模膛数目可分为：多模膛模锻
17、；单模膛模锻4、按生产锻件精度可分为：普通模锻；精密模锻、按生产锻件精度可分为：普通模锻；精密模锻Seite 22对于对于形状类似形状类似的锻件，在一定生产条件下的锻件，在一定生产条件下(设设备、批量等备、批量等)，其模锻工艺及所用的设备、模，其模锻工艺及所用的设备、模锻工艺和锻模结构是大体相同的。锻工艺和锻模结构是大体相同的。Seite 23模锻件的基本分类的锻件图例见表模锻件的基本分类的锻件图例见表7-2。可将锻件分为：可将锻件分为：长轴类长轴类 短轴类短轴类(圆饼类圆饼类)顶镦类顶镦类 复合类型锻件。复合类型锻件。Seite 24二、模锻件分类二、模锻件分类1、意义意义：便于拟定工艺规程
18、，合理进行锻件和锻模的设计。便于拟定工艺规程，合理进行锻件和锻模的设计。Seite 252、分类：依、分类：依外形外形、工艺工艺1）长轴类锻件长轴类锻件 主要特点：主要特点：锻件的主轴线尺寸大于其它两个方向的尺寸；锻件的主轴线尺寸大于其它两个方向的尺寸；变形工序的锻击方向一般垂直于主轴线；变形工序的锻击方向一般垂直于主轴线；金属主要沿着高度和宽度方向流动，由于在模锻工步时金金属主要沿着高度和宽度方向流动，由于在模锻工步时金属沿主轴线基本上没有流动，又可称为属沿主轴线基本上没有流动，又可称为平面变形类平面变形类。此类锻件数量多，形状复杂。按锻件的几何形状特征，也可分为四此类锻件数量多，形状复杂。
19、按锻件的几何形状特征，也可分为四组：直长轴类、弯曲轴类、枝芽类和叉类锻件。组：直长轴类、弯曲轴类、枝芽类和叉类锻件。Seite 26第一组：第一组：直长轴类直长轴类锻件锻件 主轴线和分模线都是直线。最典型的锻件是直轴、主轴线和分模线都是直线。最典型的锻件是直轴、连杆和直的杠杆。通常采用拔长、滚挤制坯工步，视锻连杆和直的杠杆。通常采用拔长、滚挤制坯工步，视锻件复杂程度而定。件复杂程度而定。第二组：第二组：弯曲轴类弯曲轴类锻件锻件 主轴或分模线是弯曲的，或主轴和分模线皆为弯曲主轴或分模线是弯曲的，或主轴和分模线皆为弯曲。典型锻件有曲轴、吊钩、曲的杠杆等。典型锻件有曲轴、吊钩、曲的杠杆等。Seite
20、 27第三组：第三组：枝芽类枝芽类锻件锻件 其主轴是直线或曲线均带有局部突出的分枝部分。通其主轴是直线或曲线均带有局部突出的分枝部分。通常需采用成形制坯或预锻工步。常需采用成形制坯或预锻工步。第四组：第四组：叉类叉类锻件锻件 除具有第一组锻件特征（主轴和分模线都是直线）外除具有第一组锻件特征（主轴和分模线都是直线）外，还带有叉形部分。因而其制坯工步与第一类锻件相似，还带有叉形部分。因而其制坯工步与第一类锻件相似，再加带有劈开平台的预锻或弯曲工步，以便获得叉形部分再加带有劈开平台的预锻或弯曲工步，以便获得叉形部分。典型锻件有。典型锻件有“万向接头万向接头”、“支架支架”等。等。Seite 282
21、）短轴类短轴类(圆饼类圆饼类)锻件锻件 常见的短轴类件有法兰、齿轮、十字轴、万向节等，常见的短轴类件有法兰、齿轮、十字轴、万向节等，其其特点特点是：是：锻件的主轴线尺寸小于其它两个方向的尺寸；锻件的主轴线尺寸小于其它两个方向的尺寸；变形工序的作用力方向与主轴线方向一致；变形工序的作用力方向与主轴线方向一致；模膛中的金属变形是体积变形。模膛中的金属变形是体积变形。又称为轴对称类锻件。此类锻件按其断面几何形状的又称为轴对称类锻件。此类锻件按其断面几何形状的复杂程度，可分为三组：简单形状、较复杂形状和复杂复杂程度，可分为三组：简单形状、较复杂形状和复杂形状。形状。Seite 293）顶镦类锻件顶镦类
22、锻件采用顶镦（坯料端部的局部镦粗）工艺实现锻件成形。采用顶镦（坯料端部的局部镦粗）工艺实现锻件成形。热顶镦工艺通常在平锻机上进行，所以又属于平锻类锻件热顶镦工艺通常在平锻机上进行，所以又属于平锻类锻件。但也可以在螺旋压力机和热模锻压力机上进行。但也可以在螺旋压力机和热模锻压力机上进行。冷顶镦：整体凹模、组合凹模的自动冷镦机。冷顶镦：整体凹模、组合凹模的自动冷镦机。Seite 30第一组：具有粗大部分的杆类锻件第一组：具有粗大部分的杆类锻件(局部镦粗的长轴类锻局部镦粗的长轴类锻件件)。头部无孔或带有不通孔头部无孔或带有不通孔，原坯料直径按杆部选用。，原坯料直径按杆部选用。模锻工步为：聚料、预成形
23、和终成形。头部可采用开、闭式模模锻工步为：聚料、预成形和终成形。头部可采用开、闭式模锻。锻。第二组：具有第二组：具有透孔或不透孔透孔或不透孔的锻件的锻件(通孔或盲孔锻件通孔或盲孔锻件)。原。原坯料直径由工艺需要确定。坯料直径由工艺需要确定。常用长棒料连续模锻。主要工步有：聚集、冲孔、预成形、终常用长棒料连续模锻。主要工步有：聚集、冲孔、预成形、终成形，穿孔或切断等。成形，穿孔或切断等。第三组：第三组：管类锻件管类锻件。原坯料按锻件杆部管子的规格选用。原坯料按锻件杆部管子的规格选用，采用单件后定位模锻。，采用单件后定位模锻。主要工步有：聚集、预成形和终成形。主要工步有：聚集、预成形和终成形。Se
24、ite 314）复合类型的锻件）复合类型的锻件 有些模锻件，兼有上述三类锻件的特征。有些模锻件，兼有上述三类锻件的特征。对于这些锻件，制坯工步应根据锻件的具体形对于这些锻件，制坯工步应根据锻件的具体形状特点及尺寸情况确定。状特点及尺寸情况确定。Seite 32必须指出必须指出：分辨锻件的类属时，最根本的问题：分辨锻件的类属时，最根本的问题还是要看所选择的还是要看所选择的模锻工步是否合理模锻工步是否合理，而类型，而类型的编号可以说是无关紧要的。但是通过这样分的编号可以说是无关紧要的。但是通过这样分类之后，使我们对变化无穷的锻件能找出一个类之后，使我们对变化无穷的锻件能找出一个共同的模锻规律。共同
25、的模锻规律。Seite 337-3 模锻件图设计模锻件图设计 锻件图是编制锻造工艺卡片，设计模具和锻件图是编制锻造工艺卡片，设计模具和量具以及最后检验锻件的依据，也是机械加工量具以及最后检验锻件的依据，也是机械加工部门验收锻件、制定加工工艺、设计加工工具部门验收锻件、制定加工工艺、设计加工工具的依据，所以锻件图是最重要的基本工艺文件的依据，所以锻件图是最重要的基本工艺文件之一。之一。Seite 34模锻生产过程模锻生产过程工艺规范制订工艺规范制订锻模设计锻模设计锻件检验锻件检验锻模制造锻模制造都离不开锻件图锻件图的设计是项重要工作。Seite 35 锻件图的锻件图的制定依据制定依据是产品零件图
26、是产品零件图(包括技术条件包括技术条件)。模锻件图分为冷锻件图和热锻件图模锻件图分为冷锻件图和热锻件图 1检验用锻件图（又称冷锻件图）：一般简称为检验用锻件图（又称冷锻件图）：一般简称为锻件图，用于最终锻件的检验。锻件图，用于最终锻件的检验。2制模用锻件图（又称热锻件图）：根据冷锻件制模用锻件图（又称热锻件图）：根据冷锻件图设计的，也就是终锻模膛图，供制造和检验终锻模图设计的，也就是终锻模膛图，供制造和检验终锻模膛使用。膛使用。Seite 36冷锻件图，内容：冷锻件图，内容：(1)选择分模面的位置和形状；选择分模面的位置和形状；(2)确定机械加工余量、余块和锻件确定机械加工余量、余块和锻件公差
27、；公差；(3)确定模锻斜度；确定模锻斜度；(4)确定圆角半径；确定圆角半径；(5)确定冲孔连皮的形式和尺寸；确定冲孔连皮的形式和尺寸；(6)制定锻件技术条件；制定锻件技术条件；(7)绘制锻件图。绘制锻件图。Seite 37一、锤上模锻锻件图设计一、锤上模锻锻件图设计（一）确定分模面（一）确定分模面锻件的分模面也就是锻模型腔的分模面，它表现在锻件的分模面也就是锻模型腔的分模面，它表现在锻件分模位置上是一条锻件分模位置上是一条封闭封闭的锻件外轮廓线。的锻件外轮廓线。分模面的选择，会影响到：锻件成形、锻件出模、分模面的选择，会影响到：锻件成形、锻件出模、锻件质量、材料利用率、锻模和切边模制造等。锻件
28、质量、材料利用率、锻模和切边模制造等。Seite 38两个两个目的目的：（1）锻件易出模，形状与零件相似；）锻件易出模，形状与零件相似；（2）便于充填型腔，争取镦粗成形。）便于充填型腔，争取镦粗成形。为此，分模位置应选在具有最大水平投影的位置上为此，分模位置应选在具有最大水平投影的位置上。如：图。如：图7-6连杆应选在连杆应选在A-A线上，而不是线上，而不是B-B线，线，C-C线上。线上。Seite 397个原则：个原则：(1)一半一半原则，在锻件高度一半处分模，使锻件的余原则，在锻件高度一半处分模，使锻件的余块、机械加工余量最小；块、机械加工余量最小；(2)大小大小原则，使模膛的宽度大而深度
29、小，易充满模原则，使模膛的宽度大而深度小，易充满模膛，易出模；膛，易出模；(3)平直平直原则，为使模具制造简单，尽量采用平面分原则，为使模具制造简单，尽量采用平面分模，凸出部分也尽量不要高出分模面；当头部尺寸模，凸出部分也尽量不要高出分模面；当头部尺寸较大的长轴类件，应采用折线式分模。如图较大的长轴类件，应采用折线式分模。如图7-9(4)错差错差原则，分模面应尽量设在容易发现锻件错差原则，分模面应尽量设在容易发现锻件错差的位置；如图的位置；如图7-7Seite 40(5)干净干净原则，飞边能切除干净，无毛刺；原则，飞边能切除干净，无毛刺；(6)纤维纤维原则，对金属流线方向有要求的锻件，应保证锻
30、件原则，对金属流线方向有要求的锻件，应保证锻件有最好的纤维分布。如图有最好的纤维分布。如图7-11，II-II处在工作时承受剪应处在工作时承受剪应力，其流线方向应与剪切方向垂直，抗剪，则分模应选在力，其流线方向应与剪切方向垂直，抗剪，则分模应选在I-I处。尤其是对铝合金锻件等，应考虑流线分布。处。尤其是对铝合金锻件等，应考虑流线分布。(7)径向径向原则，当圆饼类锻件原则，当圆饼类锻件HD时，应该径向分模时，应该径向分模(图图7-10b)，而轴向分模正相反。，而轴向分模正相反。HD时，选择轴向分模时，选择轴向分模(图图7-10c)。Seite 41（二）机械加工余量和锻件公差（二）机械加工余量和
31、锻件公差 机械加工余量机械加工余量，简称余量，简称余量当普通锻造的锻件不当普通锻造的锻件不能达到零件图纸的尺寸精度要求而需要进行机械加工能达到零件图纸的尺寸精度要求而需要进行机械加工时，则在锻件表面增加一层金属，这层留待机加工的时，则在锻件表面增加一层金属，这层留待机加工的金属称为余量。金属称为余量。锻件上每一项尺寸都是在零件相应尺寸的基础上锻件上每一项尺寸都是在零件相应尺寸的基础上，加上机械加工余量而确定下来的。锻件上外形尺寸，加上机械加工余量而确定下来的。锻件上外形尺寸比零件尺寸大，内空尺寸比零件的尺寸小。比零件尺寸大，内空尺寸比零件的尺寸小。净锻面净锻面余余量为量为0。Seite 42余
32、量的大小余量的大小取决于取决于：零件尺寸和加工精度、表面粗糙：零件尺寸和加工精度、表面粗糙度、锻件材质、设备的种类等有关。度、锻件材质、设备的种类等有关。余量过大余量过大，将增加切削加工量和金属损耗；，将增加切削加工量和金属损耗；余量不足余量不足，将增加锻件废品率。，将增加锻件废品率。Seite 43 模锻件的公差，代表模锻件要求达到的精度模锻件的公差，代表模锻件要求达到的精度正公差负公差，这是锻件公差的正公差负公差，这是锻件公差的非对称性非对称性。原因原因：高度方向锻不足，水平方向型腔磨损和锻件：高度方向锻不足，水平方向型腔磨损和锻件错移等都造成增大锻件尺寸。而负公差是锻件的最错移等都造成增
33、大锻件尺寸。而负公差是锻件的最低界限，不宜太大，否则影响实际加工余量。低界限，不宜太大，否则影响实际加工余量。Seite 44公差按所代表的技术要素分为：公差按所代表的技术要素分为：尺寸公差尺寸公差 包括长度、宽度、厚度、中心距、角度、模锻包括长度、宽度、厚度、中心距、角度、模锻斜度、圆弧半径和圆角半径等公差。斜度、圆弧半径和圆角半径等公差。形状位置公差形状位置公差 包括直线度、平面度、深孔轴的同轴度、包括直线度、平面度、深孔轴的同轴度、错移量、剪切端变形量和杆部变形量等。错移量、剪切端变形量和杆部变形量等。表面技术要素公差表面技术要素公差 包括深度、剪拉毛刺的尺寸、顶杆压包括深度、剪拉毛刺的
34、尺寸、顶杆压痕深度和表面粗糙度等。痕深度和表面粗糙度等。各项公差都不应互相叠加。各项公差都不应互相叠加。Seite 451、影响锻件余量和公差的因素及其确定方法、影响锻件余量和公差的因素及其确定方法余量公差的确定方法主要有两种：按锻件形状或按设备余量公差的确定方法主要有两种：按锻件形状或按设备吨位吨位(厂标厂标)，根据经验公式或查经验图表。，根据经验公式或查经验图表。(1)锻件重量和尺寸锻件重量和尺寸 锻件重量根据锻件图的公称尺寸进锻件重量根据锻件图的公称尺寸进行计算行计算(按锻件大小初定余量按锻件大小初定余量)。Seite 46(2)锻件锻件形状复杂系数形状复杂系数(S)为锻件的重量或体积为
35、锻件的重量或体积(Gd，Vd)与与其外轮廓包容体的重量或体积其外轮廓包容体的重量或体积(Gb，Vb)的比值，的比值，即：即：S=Gd/Gb=Vd/Vb 圆形锻件的外廓包容体按圆柱体计算圆形锻件的外廓包容体按圆柱体计算(图图7-12)；非圆形锻件的外廓包容体按矩形六面体计算非圆形锻件的外廓包容体按矩形六面体计算(图图7-13)；Seite 47锻件形状复杂系数锻件形状复杂系数S可分为四个等级，可分为四个等级，S越小表示锻越小表示锻件形状越复杂，见表件形状越复杂，见表7-3：级别级别 代号代号 形状复杂系数值形状复杂系数值S 形状复杂程度形状复杂程度 S1 0.631 简简 单单 S2 0.320
36、.63 一一 般般 S3 0.160.32 较复杂较复杂 S4 0.16 复复 杂杂Seite 48(3)锻件锻件材质系数材质系数(M)按材料可锻性难易程度划分。按材料可锻性难易程度划分。钢质钢质模锻件分为两类，模锻件分为两类，M1，M2。航标中将航空模锻件分为四类：航标中将航空模锻件分为四类：M0：铝、镁合金；铝、镁合金；M1：0.65%C的碳钢或合金总含量的碳钢或合金总含量5.0%的合金钢。的合金钢。M2：0.65%C的碳钢或合金总含量的碳钢或合金总含量5.0%的合金钢。的合金钢。M3：不锈钢、高温耐热合金和钛合金。：不锈钢、高温耐热合金和钛合金。Seite 49(4)锻件精度等级（公差等
37、级）锻件精度等级（公差等级）一般分为三级：一般分为三级：普通级（用于粗锻和普通模锻件）普通级（用于粗锻和普通模锻件）半精密级半精密级(用于普通模锻或半精锻用于普通模锻或半精锻)精密级（精锻件）精密级（精锻件）其中精密模锻应根据需要单独确定锻件的公差。其中精密模锻应根据需要单独确定锻件的公差。Seite 502、常见的几种不同类型的公差、常见的几种不同类型的公差(1)长度、宽度和高度公差长度、宽度和高度公差 长、宽、高尺寸公差属外表面尺寸的，其正负长、宽、高尺寸公差属外表面尺寸的，其正负偏差值大致按偏差值大致按+2/3和和-1/3比例分配，而内表面尺寸则比例分配，而内表面尺寸则按按+1/3和和-
38、2/3分配。分配。查表时应该注意，长、宽、高尺寸是指在分模线一查表时应该注意，长、宽、高尺寸是指在分模线一侧同一块模具上的尺寸。侧同一块模具上的尺寸。Seite 51(2)厚度公差厚度公差 与高度公差的区别在于高度公差是分模线一侧沿高与高度公差的区别在于高度公差是分模线一侧沿高度方向的尺寸公差，而厚度公差是指跨过分模线的尺寸度方向的尺寸公差，而厚度公差是指跨过分模线的尺寸公差，影响厚度公差的因素除上述外，还有模具闭合情公差，影响厚度公差的因素除上述外，还有模具闭合情况，在锻件图上厚度公差控制着高度公差。况，在锻件图上厚度公差控制着高度公差。根据模锻工艺的特点，锻件的所有厚度尺寸公差应根据模锻工
39、艺的特点，锻件的所有厚度尺寸公差应该一致，因此厚度公差可按最大厚度尺寸查表确定，其该一致，因此厚度公差可按最大厚度尺寸查表确定，其正负偏差一般按正负偏差一般按+3/4，-1/4或或+2/3，-1/3的比例分配。的比例分配。Seite 52(3)冲孔公差冲孔公差 冲孔公差属内表面尺寸，大小应根据孔径确定，其冲孔公差属内表面尺寸，大小应根据孔径确定，其正负偏差按正负偏差按+1/4,-3/4的比例分配。的比例分配。(4)错移公差错移公差 错移公差是指锻件上分模线一侧的任一点和另一侧错移公差是指锻件上分模线一侧的任一点和另一侧的对应点之间不一致的允许范围，其方向平行于主分模的对应点之间不一致的允许范围
40、，其方向平行于主分模线。线。Seite 53(5)残留飞边及飞边过切量残留飞边及飞边过切量残留飞边是：从锻件本体到剪切边的距离；残留飞边是：从锻件本体到剪切边的距离；飞边过切量：是从切出平面到理论出模角在分模线上交飞边过切量：是从切出平面到理论出模角在分模线上交点的距离。点的距离。产生原因：在于错移、切边模刃口与锻件尺寸偏差。产生原因：在于错移、切边模刃口与锻件尺寸偏差。Seite 543、加工余量的确定、加工余量的确定 z=M+m+h+x/2式中式中 z 加工余量加工余量(mm)M 精加工的最小余量精加工的最小余量(mm)m 锻件的最大错移量等形位公差锻件的最大错移量等形位公差 h 表面缺陷
41、表面缺陷(凹坑、脱碳等凹坑、脱碳等)层深度层深度 x 锻件尺寸的下偏差值。）锻件尺寸的下偏差值。）机加中有中间热处理工序或零件须经焊接或组合加机加中有中间热处理工序或零件须经焊接或组合加工时，应留有较多的余量。工时，应留有较多的余量。Seite 55（三）模锻斜度（出模斜度或拔模斜度）（三）模锻斜度（出模斜度或拔模斜度）1、模锻斜度模锻斜度定义：定义：为了克服模具的弹性收缩和摩擦阻碍作用，易于取件。为了克服模具的弹性收缩和摩擦阻碍作用，易于取件。在锻件侧表面上需要一定的斜度，称为模锻斜度。在锻件侧表面上需要一定的斜度，称为模锻斜度。包括它固有的斜度（也就是自然斜度）和锻件侧表面上包括它固有的斜
42、度（也就是自然斜度）和锻件侧表面上所附加的斜度。侧表面指，在锻件上与分模面相垂直方所附加的斜度。侧表面指，在锻件上与分模面相垂直方向上的平面或曲面。向上的平面或曲面。Seite 56 锻件外壁上的斜度称为外模锻斜度锻件外壁上的斜度称为外模锻斜度 内壁上的斜度称为内模锻斜度内壁上的斜度称为内模锻斜度2、作用作用：使锻件成形后能从模膛中顺利取出：使锻件成形后能从模膛中顺利取出(取件取件)Seite 57 3、选择原则：取件方便，节省金属材料和加工、选择原则：取件方便，节省金属材料和加工(1)在保证出模的前提下，模锻斜度应尽量小。在保证出模的前提下，模锻斜度应尽量小。（最小原则最小原则）大到一定值时
43、，可自动脱模，但大到一定值时，可自动脱模，但太大将会增太大将会增大金属的消耗量和余量。大金属的消耗量和余量。但是但是，为了便于出模，高度较小的锻件可采用，为了便于出模，高度较小的锻件可采用较大的斜度，这时，多消耗的金属量不大。如较大的斜度，这时，多消耗的金属量不大。如：H50mm，查到，查到3改为改为5；H2.5h，或，或d60mm。以利于金属流动，避免产生折迭和模具过早。以利于金属流动，避免产生折迭和模具过早磨损或压塌。但冲除时易使锻件走样。尺寸为：磨损或压塌。但冲除时易使锻件走样。尺寸为：S大大=1.35S；S小小=0.65S；d1=(0.250.3)d 或或d1=0.12d+s （s按平
44、底连皮厚度计算）按平底连皮厚度计算）Seite 653、带仓连皮带仓连皮(图图7-23)若锻件需采用预锻成形，对于若锻件需采用预锻成形，对于较大的孔，可在预锻时采用斜底连皮，而在终锻时采较大的孔，可在预锻时采用斜底连皮，而在终锻时采用带仓连皮。优点是周边薄，易冲除。用带仓连皮。优点是周边薄，易冲除。带仓连皮的带仓连皮的S和和b按飞边槽的桥口高度按飞边槽的桥口高度h和宽度和宽度b确确定，仓部体积应足够容纳预锻后斜底连皮上多余的金定，仓部体积应足够容纳预锻后斜底连皮上多余的金属。属。Seite 664、拱底连皮拱底连皮(图图7-24)锻件内孔大锻件内孔大(d15h)，且高度，且高度h又较小时，金属
45、向外流动更为困难，可采用拱底连皮又较小时，金属向外流动更为困难，可采用拱底连皮。既可容纳更多的金属，又可减少冲切时的厚度。既可容纳更多的金属，又可减少冲切时的厚度。尺寸：尺寸：S=0.4d；R2=5h；R1由作图定由作图定5、压凹压凹Seite 67（六）锻件图和锻件技术条件（六）锻件图和锻件技术条件锻件图锻件图(冷冷)是在零件图基础上，加上余量、余块或是在零件图基础上，加上余量、余块或其它特殊留量后绘制的图，图中锻件外形用粗实其它特殊留量后绘制的图，图中锻件外形用粗实线表示，零件外形用双点划线表示。线表示，零件外形用双点划线表示。锻件的公称尺寸与公差注在尺寸线的上面，而零锻件的公称尺寸与公差
46、注在尺寸线的上面，而零件的尺寸注在尺寸线的下面的括号内。如图件的尺寸注在尺寸线的下面的括号内。如图7-25所示的齿轮和立柱的锻件图。所示的齿轮和立柱的锻件图。Seite 68锻件图中无法表示的有关锻件质量和检验要求的内容，锻件图中无法表示的有关锻件质量和检验要求的内容，列入列入技术条件技术条件：未注明的模锻斜度未注明的模锻斜度和圆角半径和圆角半径R；允许的错移量和残余飞边的宽度；允许的错移量和残余飞边的宽度；允许的表面缺陷深度；允许的表面缺陷深度；锻后热处理方法及硬度要求；锻后热处理方法及硬度要求；表面清理方法；表面清理方法；需要取样的取样位置；需要取样的取样位置；其它特殊要求，如直线度、平面
47、度等。其它特殊要求，如直线度、平面度等。Seite 69二、热模锻压力机上模锻件图设计特点二、热模锻压力机上模锻件图设计特点 热模锻压力机模锻锻件图的设计原则和热模锻压力机模锻锻件图的设计原则和方法与方法与锤上模锻锤上模锻基本相同，但工艺参数和具基本相同，但工艺参数和具体问题则需根据设备特点作适当处理。体问题则需根据设备特点作适当处理。Seite 701可可灵活灵活选择分模面（选择分模面（p145图图7-26）由于热模锻压力机备有顶件机构，因而对一些长由于热模锻压力机备有顶件机构，因而对一些长杆形或杯形锻件（如图杆形或杯形锻件（如图7-26所示杆形锻件）可竖起进所示杆形锻件）可竖起进行模锻，分
48、模面不再象锤上模锻那样取在锻件纵剖面行模锻，分模面不再象锤上模锻那样取在锻件纵剖面上，而是取在锻件最大横截面上。上，而是取在锻件最大横截面上。Seite 71这样分模的好处：这样分模的好处：(1)由于分模轮廓线长度减少，形状简单，从而使飞边体由于分模轮廓线长度减少，形状简单，从而使飞边体积减少，切边模也易于制造；积减少，切边模也易于制造；(2)竖立模锻时可以锻制锤上难以锻出的深孔腔。竖立模锻时可以锻制锤上难以锻出的深孔腔。(3)竖立模锻改变了锻件的成形方法，即可用挤压、镦粗竖立模锻改变了锻件的成形方法，即可用挤压、镦粗法代替拔长、滚压法。法代替拔长、滚压法。对于外形复杂的长轴类锻件，分模方法与
49、锤上模锻对于外形复杂的长轴类锻件，分模方法与锤上模锻相同，仍然按锻件纵向最大剖面进行分模。相同，仍然按锻件纵向最大剖面进行分模。Seite 722用用小一级小一级模锻斜度模锻斜度 外斜度外斜度a37，常取，常取5；内斜度内斜度710 当不用顶杆时，模锻斜度应当与锤上模锻一当不用顶杆时，模锻斜度应当与锤上模锻一样选取。如采用顶杆模锻斜度可显著减小。但不样选取。如采用顶杆模锻斜度可显著减小。但不应过小，否则会急剧增加顶件力而导致顶杆过早应过小，否则会急剧增加顶件力而导致顶杆过早损坏。损坏。Seite 733余量和公差较小余量和公差较小 热模锻压力机模锻能得到比锤上模锻更精热模锻压力机模锻能得到比锤
50、上模锻更精确的锻件。余量的平均值在确的锻件。余量的平均值在 0.42mm范围内，范围内，较锤上模锻小较锤上模锻小3050，公差也相应减小，一，公差也相应减小，一般为般为0.20.5mm。Seite 744圆角半径和冲孔连皮圆角半径和冲孔连皮 它们的确定以及锻件图绘制规则等均可参照锤它们的确定以及锻件图绘制规则等均可参照锤上模锻方法处理。上模锻方法处理。因锻压机模锻的惯性小、金属充填型槽能力差因锻压机模锻的惯性小、金属充填型槽能力差，故圆角半径应比锤上模锻件大。，故圆角半径应比锤上模锻件大。Seite 75三、螺旋压力机上模锻件图设计特点三、螺旋压力机上模锻件图设计特点1分模面分模面 1）更应遵
