锻件结构工艺性
2.3 锻造工艺解析
机械制造工艺基础——锻压工艺
5、平锻机上模锻：
• 平锻机的主要结构与曲柄压力机相同。只因 滑块是作水平运动，故称平锻机。
机械制造工艺基础——锻压工艺
5、平锻机上模锻：
•平锻机上模锻的特点： （1）有两个分模面，可以锻出其他模锻方 法无法锻出的锻件。 （2）生产率高，400-900件/小时。 （3）锻件尺寸精确，表面粗糙度低。 （4）材料利用率达85-95%。 （5）非回转体及中心不对称的锻件较难锻 造。平锻机造价高。 （6）适合于带头部的杆类和有孔零件的模 锻成型。
机械制造工艺基础——锻压工艺
补充: 典型零件模锻工艺过程： （1）零件图纸的分析
（2）选择分模面
（3）确定锻孔
（4）确定模锻工序
（5）绘制锻件图
(6) 锻模设计
机械制造工艺基础——锻压工艺
（1）零件图纸的分析
• 汽车后闸传动杆零件，上下端面、四个大孔、 20.3孔的端面和8孔需机械加工，其余均需模 锻锻出。
机械制造工艺基础——锻压工艺
1、模锻件图的绘制：
4)锻模圆角： •所有两表面交角处都应 有圆角。一般内圆角半 径（R）应大于其外圆半 径（r）。 5)留出冲孔连皮： •锻 件 上 直 径 小 于 25mm 的孔，一般不锻出，或 只压出球形凹穴。
机械制造工艺基础——锻压工艺
1、模锻件图的绘制：
• 大于25mm的通孔，也不能直接模锻出通孔， 而必须在孔内保留一层连皮。 • 冲孔连皮的厚度s与孔径d有关，当d =30～ 80mm时，s =4～8mm。
机械制造工艺基础——锻压工艺
3.摩擦压力机上模锻
④ 摩擦压力机承受偏心载荷能力差，通 常只适用于单膛锻模进行模锻。对于形 状复杂的锻件，需要在自由锻设备或其 它设备上制坯。 •应用： 适合于中小件的小批生产。如铆钉、 螺钉、螺母、气门、齿轮和三通阀体等。
模锻件的结构工艺性
模锻件的结构工艺性模锻主要靠锻模模膛使坯料成形，锻件形状比较复杂。
但为减少制模成本和简化模锻工艺，设计模锻零件时，应根据模锻特点和工艺要求，使零件结构符合下列原则，以便于模锻生产和降低成本。
(1)模锻零件必须具有一个合理的分模面，以保证模锻件易于从锻模中取出，又利于金属充填、减少余块和敷料，锻模容易制造。
(2)与分模面垂直的非加工面应设计出模锻斜度，以利于从模膛中取出锻件。
非加工面的交接处应采用圆角过渡，以利于金属在模膛中流动充填和防止产生应力集中。
(3)应避免筋的设置过密或高宽比过大，以利于金属充填模膛。
(4)为了减小变形抗力，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，尽量避免零件截面间差别过大，腹板过薄(如图5—50所示)，或具有薄壁、高筋、凸起等结构。
图5—50a所示零件的最小截面与最大截面之比如小于O.5就不宜采用模锻方法制造。
此外，该零件的凸缘薄而高，中间凹下很深也难于用模锻方法锻制。
图5—50b所示零件扁而薄，模锻时薄的部分金属容易冷却，不易充满模膛。
(5)在零件结构允许的条件下，设计时应尽量避免深孔或多孔结构，以利于制模和减少余块，如图5—51所示的四个Φ20mm的孔就不能锻出，只能用机械加工成形。
(6)形状复杂件宜采用锻—焊、锻—螺纹连接等组合结构，以简化模具和减少余块，简化模锻工艺，如图5—52所示。
(7)由于模锻件尺寸精度高和表面粗糙度值低，因此零件上只有与其他机件配合的表面才需进行机械加工，其他表面均应设计为非加工表面。
压力机上模锻进行模锻生产的压力机有热模锻压力机、螺旋压力机和平锻机等。
(1) 热模锻压力机上模锻热模锻压力机采用整体床身或有预应力的框架式机身，通过曲柄连杆机构使滑块往复运动进行模锻，如图5—23所示。
铸造,锻造,压,铸造的区别
铸造,锻造,冲压,铸造的区别一、锻造的工艺过程1、加热1.1锻造温度范围的确定锻造温度范围是指锻件由开始锻造温度（称始锻温度）到停止锻造温度（称终锻温度）的间隔。
，应尽量提高始锻温度，使金属具有良好可锻性。
使锻温度一般控制在固相线以下150~250℃。
，停止锻造后金属的晶粒还会继续长大，锻件的力学性能也随之下降；终锻温度过低，金属再结晶进行得不充分，加工硬化现象严重，内应力增大，甚至导致锻件产生裂纹。
2、金属在加热时易产生的缺陷2.1氧化、脱碳钢加热到一定温度后，表层的铁和炉气中的氧化性气体（O2、CO2、H2O、SO2）发生化学反应，使钢料表层形成氧化皮（铁的氧化物FeO、Fe3O4、F2O3），这种现象称为氧化。
大锻件表层脱落下来的氧化铁皮厚度可达7~8mm，刚在加热过程中因生成氧化皮而造成的损失，称为烧损。
刚加热到高温时，表层中的碳被炉气中的O2、CO2等氧化或与氢产生化学作用，生成CO或甲烷而被烧掉，这种因钢在加热时表层碳量降低的现象称为脱碳。
脱碳的钢，使工件表面变软，强度和耐磨性降低。
碳中碳的质量分数越高，加热时越易脱碳。
减少脱碳的方法是：a)采取快速加热；b)缩短高温阶段的加热时间，对加热好的坯料尽快出炉锻造；c)加热前在坯料表面涂上保护涂层。
2.2过热、过烧过热是指金属加热温度过高，加热时间过长引起晶粒粗大的现象。
过热使钢坯的可锻性和力学性能下降，必须通过退货处理来细化晶粒以消除过热组织，不能进行退火处理的钢坯通过反复锻打来改善晶粒度。
二、锻造成形金属加热后，就可锻造成形，根据锻造时所用的设备、工模具及成形方式的不同，可将锻造成形分为自由锻成形、模锻成形和胎模锻成形等三、自由锻造1、自由锻造的特点及设备1）改善组织结构，提高力学性能。
通过锻打，金属内部粗晶结构被打碎；气孔、缩孔、裂纹等缺陷被压合，提高了致密性，金属的纤维流线在锻件截面上合理分布，提高了金属力学性能。
2）成本低，经济性合理。
锻压生产特点及工艺简介
6、几种锻造结构图
第二节 金属的锻造性能
一、金属的塑性变形概述 金属塑性变形的实质，对于单晶体是由于金属原子某晶面两侧受切应力作用
产生相对滑移，或晶体的部分晶格相对于某晶面沿一定方向发生切变，即滑移理 论和孪生理论。
二、热锻、冷锻、温锻、等温锻
从金属学的观点划分锻压加工的界限为再结晶温度。 1．热锻 在金属再结晶温度以上进行的锻造工艺称为热锻。在变形过程中冷变形 强化和再结晶同时存在，属于动态再结晶。 2．冷锻 在室温下进行的锻造工艺称为冷锻。冷锻可以避免金属加热出现的缺陷， 获得较高的精度和表面质量，并能提高工件的强度和硬度。但冷锻变形抗力大， 需用较大吨位的设备，多次变形时需增加再结晶退火和其它辅助工序。目前冷锻 主要局限于低碳钢、有色金属及其合金的薄件及小件加工。 3．温锻 在高于室温和低于再结晶温度范围内进行的锻造工艺称为温锻。与热锻 相比，坯料氧化脱碳少，有利于提高工件的精度和表面质量；与冷锻相比，变形 抗力减小、塑性增加，一般不需要预先退火、表面处理和工序间退火。温锻适用 于变形抗力大、冷变形强化敏感的高碳钢、中高合金钢、轴承钢、不锈钢等。 4．等温锻 在锻造全过程中，温度保持恒定不变的锻造方法称为等温锻。
冲压：有时也称板材成形, 但略有区别。所谓板材成型是指用板材、薄壁管、 薄型材等作为原材料进行 塑性加工的成形方法统称为板材成形，此时，厚板厚 方向的变形一般不着重考虑
4、锻件与铸件相比的特点
金属经过锻造加工后能改善其组织结构和力学性能。铸造组织经过锻造方法 热加工变形后由于金属的变形和再结晶，使原来的粗大枝晶和柱状晶粒变为晶粒 较细、大小均匀的等轴再结晶组织，使钢锭内原有的偏析、疏松、气孔、夹渣等 压实和焊合，其组织变得更加紧密，提高了金属的塑性和力学性能。
金属工艺学(热)压力加工
4. 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。 胎膜种类：扣模、筒模 和合模
第二节 锻造工艺规程的制订
一、绘制锻件图 考虑内容： 1 敷料、余量和公差 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， 称为敷料。 在零件的加工表面上为切削加工而增加的尺寸，称为余量。 锻件公差是锻件名义 尺寸的允许变动量。
（4）应避免深孔或多孔结构。 （5）模锻件的整体结构应力求简单。
作业： 111页 （2）、（3）、（5）、（9）、（11）
第二节 锻造工艺规程的制订
2 分模面 上下锻模在模锻件上的分界面。 确定原则： （1）应保证模锻件能从模膛中取出来。 （2）应保证制成锻模后，上下两模沿分模面的模膛轮廓一致。 （3）应选在使模膛深度最浅的位置上。 （4）应使零件上所加敷料最少。 （5）最好是一个平面。
第二节 锻造工艺规程的制订
第一节 锻造方法
1. 自由锻工序 分为基本工序、辅助工序和精整工序 （1）基本工序 使金属坯料实现主要的变形要求，达到或 基本达到锻件所需尺寸和形状的工序。 镦粗 使坯料高度减小、横截面积增大的工序 拔长 使坯料横截面积减小、长度增大的工序 冲孔 使坯料具有通孔或盲孔的工序 弯曲 使坯料轴线产生一定曲率的工序 扭转 使坯料的一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定 角度的工序 错移 使坯料的一部分相对于另一部分平移错开的工序 切割 是分割坯料或去除锻件余量的工序 （2）辅助工序 是指进行基本工序之前的预变形工序。 （3）精整工序 完成基本工序后，提高锻件尺寸及位置精 度的工序。
金属工艺学（热）
锻压概述
锻造温度： ＊ 锻造温度： 始锻温度：碳钢比AE线低200C° 始锻温度：碳钢比AE线低200C°左右 AE线低200C 终锻温度：800C°左右， 终锻温度：800C°左右，过低难于锻 若强行锻造，将导致锻件破裂报废。 造 ，若强行锻造，将导致锻件破裂报废。
⒉变形速度的影响 变形速度---单位时间的变形程度 变形速度--单位时间的变形程度 变形速度u ε—变形程度 ＊变形速度u =dε/dt ε 变形程度
● 冷变形和热变形 ＊ 冷变形 在再结晶温度以下的变形； 在再结晶温度以下的变形； 冷变形后金属强度、硬度较高，低粗糙度值。 冷变形后金属强度、硬度较高，低粗糙度值。但 变形程度不宜过大，否则易裂。 变形程度不宜过大，否则易裂。 ＊ 热变形 再结晶温度以上变形。 再结晶温度以上变形。 变形具有强化作用，再结晶具有强化消除作用。在热变 变形具有强化作用，再结晶具有强化消除作用。 形时无加工硬化痕迹。 形时无加工硬化痕迹。 金属压力加工大多属热变形，具有再结晶组织。 金属压力加工大多属热变形，具有再结晶组织。 热加工后组织性能变化： 热加工后组织性能变化： 粗大晶粒被击碎成细晶粒组织，改善了机械性能。 ⒈粗大晶粒被击碎成细晶粒组织，改善了机械性能。 铸态组织中的疏松、气孔经热塑变形后被压实或焊合。 ⒉铸态组织中的疏松、气孔经热塑变形后被压实或焊合。 晶粒被拉长，非金属杂物被击碎， ⒊晶粒被拉长，非金属杂物被击碎，沿被拉长的晶粒界 分布，形成纤维组织（流线）。 分布，形成纤维组织（流线）。
变形程度越大，纤维组织越明显。 变形程度越大，纤维组织越明显。 压力加工中常用锻造比y来表示变形程度。 压力加工中常用锻造比y来表示变形程度。 拔长时锻造比y 拔长时锻造比y拔=A0/A 镦粗时锻造比y 镦粗时锻造比y镦=H0/H 纤维组织很稳定，不能（难以）用热处理方法 纤维组织很稳定，不能（难以） 来消除。只有经过锻压来改变其方向、形状。 来消除。只有经过锻压来改变其方向、形状。
(完整版)金属工艺学(压力加工)
锻造齿轮毛坯，应对棒料镦粗加工，使其纤维呈放射状，有利于齿轮的受力。 曲轴毛坯的锻造，应采用拔长后弯曲工序，使纤维组织沿曲轴轮廓分布，这样曲轴 工作时不易断裂。
第三节 金属的可锻性
金属的可锻性是衡量材料在经受压力加工时获得优质制品难 易程度的工艺性能。
转体锻件。
第二节 锻造工艺规程的制订
一、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。
1.敷料、余量及公差
敷料:为了简化零件的形状和 结构、便于锻造而增加的 部分金属。
加工余量：在零件的加工表面 上，为切削加工而增加的 尺寸。
锻件公差:是锻件名义尺寸允 许的变动量。金工动画\锻 件图.exe
二、常用的压力加工方法：
a）轧制 b）挤压 c）拉拔 d）自由锻 e）板料冲压 f）模锻
金工动画\压力加工\视 频\挤压.avi
金工动画\压力加工\视频\镦粗.avi
三、压力加工的特点 （1）改善金属的组织、提高力学性能。 （2）材料的利用率高。 （3）较高的生产率。 （4）毛坯或零件的精度较高。 钢和非铁金属可以在冷态或热态下压力 加工。可用作承受冲击或交变应力的重要零 件，但不能加工脆性材料（如铸铁）。
可锻性常用塑性和变形抗力来衡量。金属的可锻性取决于金属 的本质和加工条件。
一、 金属的本质
1.化学成分的影响 纯金属的可锻性比合金好；碳钢的含碳量越低，可锻性
越好。 2.金属组织的影响
纯金属及单相固溶体比金属化合物的可锻性好;细小的 晶粒粗晶粒 好；面心立方晶格比体心立方晶格好 。
二、加工条件
1.变形温度的影响 热变形可锻性提高.但温度过高将发生过热、过烧、脱
锻压件结构工艺性
影响冲压件工艺性的主要因素有：
冲压件的几何形状； 尺寸； 精度及材料等
。
1、冲压件的形状
（1）为便于冲压模具制造和耐用，并使冲压时坯料受力 和变形均匀，保证冲压件的质量。冲压件外形应力求 简单、对称，尽可能采用圆形或矩形等规则形状。 （2）冲压件的形状应便于排样，力求做到减少废料，以
提高金属的利用率。
2、冲压件的尺寸
（1）冲裁件上的转角应采用圆角，避免尖角处因应 力集中而被模具冲裂。
（2）冲裁件应避免过长的悬臂和狭槽结构，防止因 凸模过细而在冲裁时折断。
（3）弯曲件的弯曲半径应大于材料许用的最小弯曲半径 rmin/t≥(0.25~1.0)； 弯曲件的直边长度H>2t； 弯曲件上孔的位置应位于变形区之外，L>(1.5～2)t。
（3）采用压出加强筋的方法来提高制件的刚度，以实 现薄材料代替厚材料，节省金属。 （4）对于形状复杂的冲压件，采用冲-焊结构，先分别 冲制若干简单件，然后再焊成整件，以简化工艺，降 低成本。
冲-焊结构零件（5）采Fra bibliotek冲口工艺，以减少组合件数量。
（6）在不影响使用性能前提下，改进制件结构以减 少工序，节省材料，降低成本。
模锻斜度
③ 零件外形力求简单、平直和对称，尤其应避免零件
截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、凸起等结构， 以便于金属充满模膛和减少工序。
④ 模锻件应尽量避免窄沟、深槽和深孔、多 孔结构; ⑤ 形状复杂的模锻件应采用锻焊结构，以减 少余块。
三、 冲压件的结构工艺性
冲压件的设计不仅应保证具有良好的使用性能， 而且也应具有良好的工艺性能，以减少材料的消耗、 延长模具寿命、提高生产率、降低成本及保证冲压件 质量等。
（4）拉深件的圆角半径不能过小。否则必将增加拉 深次数和校形工序。
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锻件的结构工艺性
绘制锻件图等工艺设计工作是解决如何锻造出合格锻件的问题，而锻件的结构工艺性，则是考虑什么样的结构容易优质高产地锻造出来的问题。
锻造方法不同，对零件的结构工艺性的要求也不同。
下面分别讨论自由锻、胎模锻和锤上模锻的零件结构工艺性。
一、自由锻件的结构工艺性
1、自由锻零件的特点
自由锻主要生产形状简单、精度较低和表面粗糙度较高的毛坯。
这是设计锻件结构时要首先考虑的因素。
同时，还要在保证零件使用性能的前提下，考虑如何便于锻打，如何才能提高生产效率。
2、自由锻件的结构工艺性要求
自由锻件的设计原则是：在满足使用性能的前提下，锻件的形状应尽量简单，易于锻造。
二、胎模锻件和模锻件的结构工艺性
1. 胎模锻和模锻件的特点
胎模锻和模锻允许零件上有较复杂的曲面、肋条和小凸台，甚至可以在锻件上制出花纹和文字。
由于坯料是在模膛内产生塑性变形的，所以成形性好，锻件的精度较高，表面粗糙度值较低，这是模锻和胎模锻优于自由锻的地方。
必须注意，在与模锻锤击方向平行的面上，一般是不允许有凹入和凸出部分的，否则无法进行模锻。
2. 胎模锻件和模锻件的结构工艺性要求
三、锤上模锻件的结构工艺性
设计模锻零件时，应根据模锻特点和工艺要求，使其结构符合下列原则：
1．模锻零件应具有合理的分模面，以使金属易于充满模膛，模锻件易于从锻模中取出，且敷料最少，锻模容易制造。
2．模锻零件上，除与其它零件配合的表面外，均应设计为非加工表面。
模锻件的非加工表面之间形成的角应设计模锻圆角，与分模面垂直的非加工表面，应设计出模锻斜度。
3．零件的外形应力求简单、平直、对称，避免零件截面间差别过大，或具有薄壁、高肋、等不良结构。
一般说来，零件的最小截面与最大截面之比不要小于0.5，如图1a所示零件的凸缘太薄、太高，中间下凹太深，金属不易充型。
如图1b所示零件过于扁薄，薄壁部分金属模锻时容易冷却，不易锻出，对保护设备和锻模也不利。
如图1c所示零件有一个高而薄的凸缘，使锻模的制造和锻件的取出都很困难。
改成如图1d所示形状则较易锻造成形。
图1 模锻件结构工艺性
4．在零件结构允许的条件下，应尽量避免有深孔或多孔结构。
孔径小于30mm或孔深大于直径两倍时，锻造困难。
如图2所示齿轮零件，为保证纤维组织的连贯性以及更好的力学性能，常采用模锻方法生产，但齿轮上的四个Φ20mm的孔不方便锻造，只能采用机加工成形。
图2 模锻齿轮零件
5．对复杂锻件，为减少敷料，简化模锻工艺，在可能条件下，应采用锻造—焊接或锻造—机械联接组合工艺，如图3所示。
图3 锻焊结构模锻零件
a）模锻件 b）焊合件。