塑性加工方法-模锻
模锻成形工序分析
模锻成形工序分析模锻成形是一种将金属坯料加热至一定温度，然后在模具中施加压力使其在一定形状下完成塑性变形的金属加工方法。
模锻成形主要用于制造高负荷、高强度和高精度要求的机械零件，常应用于汽车、航空航天、船舶等重工业领域。
以下是对模锻成形工序的详细分析。
一、模锻成形的工作原理模锻成形的基本原理是在模具中施加压力使金属坯料在一定的形状下发生塑性变形，从而得到所需的零件。
具体步骤如下：1.准备工作：选取适当的金属坯料和模具，将金属坯料放入加热炉中进行加热。
2.加热：加热炉中的温度要根据不同的金属材料和所需零件的要求进行调整，一般情况下，金属坯料的温度应达到其热塑性变形温度。
3.开模：将金属坯料从加热炉中取出，放入模具中，保证金属坯料与模具接触良好。
4.施加压力：通过液压等力学手段，对模具施加压力，使金属坯料在模具的作用下按照所需形状发生塑性变形。
5.保温冷却：待金属坯料完成塑性变形后，保持一定时间使其冷却固化。
6.去除零件：将成品零件从模具中取出，进行表面处理和后续加工。
二、模锻成形的优势和适用范围模锻成形相比其他金属加工方法具有以下优势：1.高精度：模锻成形可以制造出形状复杂、精度高的零件，尤其适用于制造需要高度精确的机械零件。
2.高质量：模锻成形可以在一定程度上改善金属内部组织，提高零件的机械性能和耐磨性。
3.高利用率：模锻成形可以使金属材料得到充分利用，减少废料的产生，提高材料利用率。
4.篡改性强：模锻成形可以通过改变模具的结构和形状，实现多种形状、尺寸和材质的零件生产。
模锻成形主要适用于以下范围：1.制造大件和中小件：模锻成形适用于制造大型或中小型紧固件、曲轴、连杆、齿轮等零件。
2.制造高强度零件：模锻成形适用于制造需要高强度和高韧性的机械零件，如轴承、销轴和齿轮。
3.制造高温环境下使用的零件：由于模锻成形可以改善金属的内部组织，提高其耐热性和高温性能，因此适用于制造在高温环境下使用的零件，如航空发动机零件等。
第三篇(塑性加工)
纤维组织的稳定性很高，不能用热处理或其它方法加以消 除，只有经过锻压使金属变形，才能改变其方向和形状。 合理利用纤维组织
应使零件在工作中所受的最大正应力方向与纤维方向重合;
最大切应力方向与纤维方向垂直; 并使纤维分布与零件的轮廓相符合，尽量不被切断。
§1-3
金属的可锻性
金属材料通过塑性加工获得优质零件的难易程度。 （经塑性加工而不断裂） 塑性
三拐曲轴的锻造过程
§2-1 锻造方法
自由锻特点
●
坯料表面变形自由；
● 设备及工具简单，锻件重量不受限制； ● ● ●
锻件的精度低； 生产率低，适用于单件小批生产； 是大型锻件的唯一锻造方法。
§2-1 锻造方法
模锻
使加热后的金属在模膛内
受压变形以获得所需锻件 的方法。 应用： 大批量生产中小锻件。 ＜150Kg，如曲轴、连 杆、齿轮。
在冷加工时,形变强化使金属塑性降低,进
一步加工困难,应安排中间退火工艺。 实质：塑性变形时位错运动受阻，使交叉滑移中位错运动范围缩小，因 此，金属性能随之改变。
一、金属材料产生加工硬化
金属材料 强度和硬 度提高， 塑性和韧 性下降。
有利：加工硬化可提高产品性能! 不利：进一步的塑性变形带来困难! 加热可消除硬化现象!
压力使金属成型为各种型材和锻件等。
a）自由锻 b）模锻 c）胎模锻 胎模锻：自由锻设备上，采用不与上、下砧相连接的活动模具 成形锻件的方法。是介于自由锻和模锻之间的锻造工艺方法。 2）冲压 利用冲模将金 属板料切离或变形 为各种冲压件。
3）轧制 使金属坯料通过两个旋转轧辊之间的间隙而产生塑性变形的 加工方法。 用于生产各种型材、管材、板材等。
模锻
模锻是利用锻模使坯 料变形而获得锻件的 锻造方法。
第三章 模锻成形工序分析和模锻-1
2）精密成形时还应该考虑模具的弹性变形。
11
控制金属的流动方向
流动规律：塑性变形时金属主要向着最大主应力增大的方向 流动。在三向压应力下，金属主要是向着最小阻力增大的方 向流动。 通过不同的工具，采取不同的加载方式，在变形体内建立不 同的应力场来得到不同的变形和流动情况。
流动分 界面
流动分界 面外移
第三章 模锻成形工序分析和模锻工艺
开式模锻 模锻 成形 工序 分析 闭式模锻 挤 压 顶 镦 模锻工艺及模锻件分类 锻件图设计
模锻 工艺
模锻工艺过程制定内容 及工艺方案选择 模锻变形工步的确定
1
一、概述
发展过程：自由锻→胎模锻→模锻 自由锻：将加热好的金属坯料放在锻造设备的上,下砥铁之间, 施加冲击力或压力,直接使坯料产生塑性变形,从而获得所需锻 件的一种加工方法。 胎模锻：胎模锻是在自由锻设备上采用不与上、下砧相接的活 动模具成型的方法称为胎模锻。它是介于自由锻与模锻之间的 锻造工艺方法。 模锻：将加热后的坯料放置在固定于模锻设备上的锻模内锻造 成形的。
●
●
● ●
节省切边设备；
有利于金属充满模膛，有利于进行精密模锻；
闭式模锻时金属处于明显的三向压应力状态，有利于 低塑性材料的成形。
42
第三节
闭式模锻
闭式模锻进行的必要条件：
● ● ●
坯料体积准确； 坯料形状合理并能在模膛内准确定位； 能够较准确地控制打击能量或模压力；
●
有简便的取件措施或顶料机构。
19
一、开式模锻各阶段的应力应变分析
●
第Ⅱ阶段
20
一、开式模锻各阶段的应力应变分析
第Ⅲ阶段：主要是将多余金属排入飞边，此时流动分界面 已不存在。变形区的应力应变状态与薄件镦粗一样。
液态模锻的基本原理和优点
液态模锻的基本原理和优点液态模锻是一种利用金属在液态状态下的特殊性能进行塑性变形的加工方法。
与传统的固态锻造或热锻相比，液态模锻具有独特的优点和特点。
液态模锻的基本原理是将金属在其液态区域内进行加热，保持其处于液态状态，然后将其导入模具中进行锻造。
与传统的固态锻造相比，液态模锻的温度较高，材料处于液态状态，因此液态模锻具有以下特点和优点：1. 温度高：在液态模锻过程中，金属被加热到接近或达到其熔点温度。
相对于传统的固态锻造，液态模锻的温度更高，这有助于改善金属的塑性，降低变形阻力，提高变形能力。
2. 无需预制坯料：传统的锻造过程通常需要预制坯料，然后再进行锻造。
而液态模锻可以直接将金属液体导入模具中进行锻造，无需预制坯料，简化了生产工序，提高了生产效率。
3. 成型能力强：液态模锻可以通过调整模具的结构和形状，实现复杂零件的精确成型。
由于液态模锻在金属液体状态下进行，金属流动性好，可以更好地适应模具的形状，实现更复杂的成型。
4. 大幅度节省材料：液态模锻能够有效地减少锻件的加工余量和修整量，降低材料的浪费。
与传统的固态锻造相比，液态模锻可以在更细小的尺寸范围内获得更高的净成形率，提高材料利用率。
5. 减小晶粒尺寸：液态模锻过程中，金属在高温状态下进行塑性变形，可以减小晶粒尺寸，提高材料的强度和塑性。
液态模锻可以获得更小的晶粒尺寸，从而使锻件具有更好的力学性能和高温稳定性。
6. 改善材料性能：液态模锻可以改变材料的组织结构和性能，优化材料的力学性能。
通过精确控制锻造过程中的温度、应变速率和变形程度等参数，可以实现材料微观结构的调控，提高材料的强度、韧性和耐磨性等性能。
液态模锻作为一种高效、精密的金属成形技术，在航空航天、汽车制造、能源领域等许多高端制造领域具有广泛的应用前景和市场需求。
它可以有效地提高锻件的质量和生产效率，降低成本和材料浪费，同时还可以实现对材料性能的优化和提升，满足各种工程和技术要求。
第八章塑性加工
第八章塑性加工※8·1 锻造成形8·2 板料冲压成形8·3 挤压、轧制、拉拔成形8·4 特种塑性加工方法8·5 塑性加工零件的结构工艺性8·6 塑性加工技术新进展本章小结塑性加工的基本知识塑性变形的主要形式：滑移、孪晶。
滑移的实质是位错的运动。
金属经过塑性变形后将使其强度、硬度升高，塑性、韧性降低。
即产生形变强化。
此外，还将形成纤维组织。
塑性加工特点：1·塑性加工产品的力学性能好。
2·精密塑性加工的产品可以直接达到使用要求，不须进行机械加工就可以使用。
实现少、无切削加工。
3·塑性加工生产率高，易于实现机械化、自动化。
4·加工面广（几克~几百吨）。
常用的塑性加工方法：锻造、板料冲压、轧制、挤压、拉拔等。
8·1 锻造成形8·1·1 自由锻定义、手工自由锻、机器自由锻设备（锻锤和液压机）1·自由锻工序（基本工序、辅助工序、精整工序）基本工序：镦粗、拔长、弯曲、冲孔、切割、扭转、错移辅助工序：压钳口、压钢锭棱边、切肩各种典型锻件的锻造2·自由锻工艺规程的制订（举例）8·1·2 模锻定义、特点（生产率高、尺寸精度高、加工余量小、节约材料，减少切削、形状比自由锻的复杂、生产批量大但质量不能大）1·锤上模锻2·压力机上模锻8章塑性加工拔长29使坯料横截面减小而长度增加的锻造工序称为拔长。
拔长主要用于轴杆类锻件成形，其作用是改善锻件内部质量。
(1)拔长的种类。
有平砥铁拔长、芯轴拔长、芯轴扩孔等。
8章塑性加工30芯轴拔长8章塑性加工芯轴扩孔型砧拔长圆形断面坯料冲孔采用冲子将坯料冲出透孔或不透孔的锻造工序叫冲孔。
其方法有实心冲子双面冲孔、空心冲子冲孔、垫环冲孔等。
8章塑性加工各种典型锻件的锻造1、圆轴类锻件的自由锻2、盘套类锻件的自由锻3、叉杆类锻件的自由锻4、全纤维锻件的自由锻8章塑性加工典型锻件的自由锻工艺示例43锻件名称工艺类别锻造温度范围设备材料加热火次齿轮坯自由锻1200～800℃65kg空气锤45钢1锻件图坯料图序号工序名称工序简图使用工具操作要点1局部镦粗火钳镦粗漏盘控制镦粗后的高度为45mm序号工序名称工序简图使用工具操作要点2冲孔火钳镦粗漏盘冲子冲孔漏盘（1）注意冲子对中（2）采用双面冲孔3修整外圆火钳冲子边轻打边修整，消除外圆鼓形，并达到φ92±1 mm续表序号工序名称工序简图使用工具操作要点4修整平面火钳镦粗漏盘轻打使锻件厚度达到45±1 mm续表自由锻工艺规程的制订（1）绘制锻件图（敷料或余块、锻件余量、锻件公差）※锻件图上用双点画线画出零件主要轮廓形状，并在锻件尺寸线下面用括号标出零件尺寸。
模锻工艺技术
模锻工艺技术工艺技术是指通过特定的工艺方法和工具，对材料或产品进行加工，使其具有特定的形状、性能和质量的技术。
模锻工艺技术是一种常见的金属加工方法，通过将金属材料置于压模中，施加压力使其产生塑性变形，从而得到所需的形状和尺寸。
模锻工艺技术主要分为冷锻和热锻两种。
冷锻是在室温下进行的，适用于一些低碳钢、合金钢和铝合金等材料的加工。
热锻则是在高温下进行的，通常用于处理高碳钢、合金钢和不锈钢等材料，以及那些需要形状复杂、尺寸精度高的零件。
模锻工艺技术的基本过程包括模具设计、材料预热、锻造成形和后续处理等步骤。
模具设计是确保锻造件形状和尺寸精确度的关键，需要考虑到材料的热膨胀、变形和收缩等因素。
材料预热是为了提高材料的塑性，减少应力和变形。
锻造成形时，通过施加压力，使材料适应模具的形状，同时使其塑性变形。
锻造后，通常需要进行一些后续处理，如热处理、机加工和表面处理，以提高锻件的强度、硬度和耐腐蚀性。
模锻工艺技术具有一些独特的优点。
首先，由于锻造过程中金属材料受到压力的作用，其内部结构得到了优化，使锻件的强度和韧性得到了提高。
其次，锻件的尺寸精度高，形状复杂度可以满足要求。
第三，模锻工艺可以利用工具设计灵活，适应不同的需要。
然而，模锻工艺技术也面临一些挑战。
首先，模锻工艺需要较大的设备和能源投入，对于小批量生产来说，成本较高。
其次，模锻工艺需要专业的知识和经验，操作要求较高。
第三，模锻工艺对于一些脆性材料来说可能不适用，容易产生裂纹和缺陷。
因此，在实际应用中，应根据具体情况选择是否采用模锻工艺技术。
如果需要大批量生产，对产品质量和性能有较高要求，且具备相应的设备和技术条件，那么模锻工艺技术将是一种很好的选择。
模锻工艺技术是一种重要的金属加工方法，具有广泛的应用领域。
下面将从优点、应用、发展趋势等方面对模锻工艺技术进行详细探讨。
首先，模锻工艺技术具有几个显著的优点。
首先，通过模锻可以得到高强度和高韧性的金属件，其内部金属流动有利于优化结构，使得锻件的力学性能得到提高。
模锻的特点及应用
模锻的特点及应用模锻是一种通过将金属材料塑造成预期形状的机械加工工艺。
模锻的特点主要体现在以下几个方面：1. 高精度和高质量：模锻可以使金属材料在加工中得到较高的变形精度和表面质量，因为它是基于模具进行的，所以可以得到相对规整和光滑的成品。
2. 良好的机械性能：由于模锻时金属材料经受了较大的变形和应变，所以可以提高材料的硬度、强度和韧性，从而增加了材料的机械性能。
3. 精确的工艺控制：模锻过程较为简单，可以根据产品的需求对模具、冲击力和温度等参数进行精确控制，从而实现对产品形状和尺寸的精确控制。
4. 高效的生产方式：模锻具有较高的生产效率，可以通过自动化和机械化的生产设备进行大规模生产，提高了生产效率和产品品质。
5. 可加工多种材料：模锻不仅适用于加工金属材料，如铝合金、铜合金、钢等，还可以用于加工非金属材料，如陶瓷等。
模锻的应用广泛，主要体现在以下几个行业：1. 汽车制造业：模锻是汽车制造的重要工艺之一，可以用于制造汽车发动机零部件、传动系统零部件和车身结构的零部件等。
其中，汽车发动机的曲轴、凸轮轴等核心部件通常采用模锻工艺加工，可以提高零部件的强度和耐磨性，从而提高汽车的整体性能。
2. 铁路交通行业：模锻在铁路交通行业中应用广泛，可以用于制造铁路车辆的各种零部件，如车轮、车轴、车体连接件等。
模锻的高强度和高韧性可以增加铁路车辆的运行安全性和寿命。
3. 航空航天工业：航空航天工业对零部件的高精度和高质量要求较高，因此模锻技术在这个领域得到了广泛应用。
模锻可以制造航空发动机零部件、飞机机身结构零部件等，可以提高飞机的整体性能和安全性。
4. 军事装备行业：军事装备对零部件的强度和耐久性要求较高，模锻可以满足这些要求。
可以用于制造坦克、火炮、火箭弹和导弹等军事装备的零部件，提高其战斗性能和耐久度。
5. 通用机械制造业：模锻可以用于制造通用机械的各种零部件，如工程机械、农业机械、矿山机械等。
模锻的高精度和高质量可以提高机械设备的使用寿命和可靠性。
第七章 模锻工艺
二、模锻工艺方案的选择 基本原则：保证锻件生产的技术可行性和经济合理性。 在工艺上应满足对锻件质量和数量的要求； 在经济上应使锻件生产成本低，经济效益好。
1．模锻工艺的选择 ①较大批量生产，采用模锻锤或热模锻压力机； ②中小批量生产，采用螺旋压力机或在自由锻锤上胎 模锻及固定模模锻。 工艺方案的选择： ①必须保证锻件的质量要求。 ②必须考虑工厂的具体条件，根据工厂的设备状况选 择合理的工艺方案。
二、热模锻压力机上模锻件图设计要点 热模锻压力机上模锻件图设计的原则、内容、方法 与锤上模锻基本相同。 根据热模锻压力设备特点，锻件图设计有以下要求： ①热模锻压力机有顶出装置，锻件可以顺利地从较深的 模膛内取出，分模面选择较灵活。
头部沿轴向的内孔无 法锻出，飞边体积较 多，金属浪费大。
②热模锻压力机上模锻不用顶杆时，模锻件斜度与锤 上模锻相同。若采用顶杆顶出锻件，则模锻斜度一 般比锤上模锻件小一级。外斜度为3°～7°，一般 常用5°；内斜度为7°～l0°。
锻件技术条件：锻件图无法表示的锻件质量和检验要求 的内容，均应列入技术条件中加以说明。
包括内容：
①未注明的模锻斜度和圆角半径。 ②允许错移量和残余飞边的宽度。 ③允许的表面缺陷深度。 ④锻后热处理方法及硬度要求。 ⑤表面清理方法。 ⑥需要取样进行金相组织和力学性能试验时， 应注明在锻件上的取样位置。 ⑦其他特殊要求，如直线度、平面度等。
非圆形锻件的外廓包容体重量Gb和体积Vb(图7-9)为： Vb lbh Gb lbh
表7-1锻件形状复杂程度等级 级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 代号 S1 S2 S3 S4 形状复杂系数值 0.63～1 0.32～0.63 0.16～0.32 ≤0.16 形状复杂程度 简单 一般 比较复杂 复杂
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金属塑性成形方法
模锻
主要内容
1. 模锻概念
2.模锻特点
3. 模锻分类
模锻概念
1.
定义：模具锻造简称模锻，是使金属坯料在冲击力或压力作
用下，在锻模模膛内变形而获得锻件的工艺方法。
2. 模锻特点
生产效率高
劳动强度低
尺寸精确，加工余量小
可锻造出形状较复杂的锻件
适用于批量生产
优点不足：但模具成本高，需有专用的模锻设备，不适合于单件或小批量生产。
热模锻压力机上模锻
水压机上模锻锤上模锻
平锻机上模锻
螺旋压力机上模锻模锻分类
使 用 设 备金属流动特点 根据使用设备的不同可分为锤上模锻、水压机上模锻、热模锻压力机上模锻、平锻机上模锻和螺旋压力机上模锻等。
根据模膛内金属流动的特点又可将模锻分为开式模锻和闭式模锻两类。
开 式 模 锻
闭 式 模 锻
1—锤头；2—上模；3—飞边槽；4—下模；5—模垫；
6，7，10—紧固楔铁；8—分模面；9—模膛
1）锻模结构
2）开式模锻和闭式模锻：
（1）开式模锻：变形金属的流动不完全受模膛限制的一种锻造方法。
上模
锻件
飞边
下模
2）开式模锻和闭式模锻：
（2）闭式模锻：锻造工序在闭式模具中进行，锻模不设飞边槽，所以又称无飞边模锻。
飞边下模
锻件
上模
飞刺
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3. 模锻分类
减少切边材料损耗1
节省切边设备2
有利于金属充满模膛及进行精密模锻3
有利于低塑性材料的成形
42）开式模锻和闭式模锻
闭式模锻与开式模锥面相比，有如下优点：有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉
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