《机械制造基础》(上册)第13章 02 常用锻造方法
锻造的基本方法
冶金备件锻造的基本方法
A自由锻造
自由锻造的操作方法主要有：（1)镦粗。
它是使毛坯断面增大而高度减小的锻造工序。
常用这种工序制造齿轮，法兰盘等锻件。
（2)镦延。
指被锻工件断面减小，长度增加的一种工序，亦称拔长工序。
用于制造轴类等长件。
（3)冲孔。
冶金备件把坯料冲出透孔或不透孔的工序。
用于扩孔的准备工作。
（4)截断。
截断是在热状态下用凿子进行。
先从一面截，然后翻转工件再断，用尖头凿子除去端部形成的飞刺。
（5)弯曲。
弯曲通常在弯曲机上进行。
坯料弯曲处的加热温度应比其他部位高，以避免弯曲处的截面减小。
（6) 扭转。
冶金备件扭转工序用于锻造实心零件。
零件先在一个平面内锻打，然后旋转一定的角度锻打，例如锻造曲轴。
B模型锻造
模型锻造通常分开式模锻和闭式模锻。
(1)开式模锻。
这种方法在模膛周围的分模面处有多余的金属形成飞边。
也正由于飞边的作用，才促使金属充满整个模膛。
开式模锻应用很广，一般用于锻造较复杂的锻件。
(2)闭式模锻。
在整个锻造过程中模膛是封闭的，其分模面间隙在锻造过程中保持不变。
只要坯料选取得当，所获锻件就很少有飞边或根本无飞边，因而大大节约金属，减少设备能耗。
因制取坯料相当复杂，故闭式模锻一般多用在形状简单的锻件上，如旋转体等。
锻压以及锻压加工的基础方法[整理版]
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锻压以及锻压加工的基本方式锻压是锻造和冲压的合称，是利用锻压机械的锤头、砧块、冲头或通过模具对坯料施加压力，使之产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的制件的成形加工方法。
在锻造加工中，坯料整体发生明显的塑性变形，有较大量的塑性流动；在冲压加工中，坯料主要通过改变各部位面积的空间位置而成形，其内部不出现较大距离的塑性流动。
锻压主要用于加工金属制件，也可用于加工某些非金属，如工程塑料、橡胶、陶瓷坯、砖坯以及复合材料的成形等。
锻压和冶金工业中的轧制、拔制等都属于塑性加工，或称压力加工，但锻压主要用于生产金属制件，而轧制、拔制等主要用于生产板材、带材、管材、型材和线材等通用性金属材料。
人类在新石器时代末期，已开始以锤击天然红铜来制造装饰品和小用品。
中国约在公元前2000多年已应用冷锻工艺制造工具，如甘肃武威皇娘娘台齐家文化遗址出土的红铜器物，就有明显的锤击痕迹。
商代中期用陨铁制造武器，采用了加热锻造工艺。
春秋后期出现的块炼熟铁，就是经过反复加热锻造以挤出氧化物夹杂并成形的。
最初，人们靠抡锤进行锻造，后来出现通过人拉绳索和滑车来提起重锤再自由落下的方法锻打坯料。
14世纪以后出现了畜力和水力落锤锻造。
1842年，英国的内史密斯制成第一台蒸汽锤，使锻造进入应用动力的时代。
以后陆续出现锻造水压机、电机驱动的夹板锤、空气锻锤和机械压力机。
夹板锤最早应用于美国内战(1861～1865)期间，用以模锻武器的零件，随后在欧洲出现了蒸汽模锻锤，模锻工艺逐渐推广。
到19世纪末已形成近代锻压机械的基本门类。
20世纪初期，随着汽车开始大量生产，热模锻迅速发展，成为锻造的主要工艺。
20世纪中期，热模锻压力机、平锻机和无砧锻锤逐渐取代了普通锻锤，提高了生产率，减小了振动和噪声。
随着锻坯少无氧化加热技术、高精度和高寿命模具、热挤压，成形轧制等新锻造工艺和锻造操作机、机械手以及自动锻造生产线的发展，锻造生产的效率和经济效果不断提高。
冷锻的出现先于热锻。
机械制造基础(02-1毛坯的成形)
金属毛坯的成形（典型模锻件）
金属毛坯的成形（锤上锻模）
金属毛坯的成形（零件的模锻过程）
金属毛坯的成形（冲压）
冲压：使板料经分离或成形而得到制件的加工方法。 特点： 1.操作简便，易于实现机械化和自动化，生产率高，成本 低。 2.冲压件精度高，表面质量好，互换性好，可直接使用。 3.冲压件质量轻，强度、刚度高，有利于减轻结构重量。 4.模具制造复杂，周期长、成本高。 5.对板材有要求，应具有良好的塑性，厚度小于8mm。
锻压加工：是利用金属的塑性变形以得到一定形状的制件 并可提高或改善制件力学性能或物理性能的加工方法，它 是锻造和冲压的总称。
金属毛坯的成形（锻造）
锻造：在加压设备及工（模）具的作用，使坯料或铸锭产 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。 锻造的特点： 1.锻造能提高材料的致密度，细化晶粒，改善偏析，流线 合理分布，因此锻件的力学性能较高。 2.锻造难于锻出形状复杂，尤其是复杂内腔的锻件。
锻造分类：自由锻、模锻、胎模锻。
金属毛坯的成形（自由锻）
自由锻：只用简单的通用性锻造工具，或在锻造设备的 上下砧之间直接使坯料变形而获得锻件的锻造方法。
特点： 1.可以加工各种大小的锻件，对于大型锻件，自由锻是 唯一的生产方法。 2.生产准备时间短。 3.生产率低，劳动强度大。 4.锻件形状简单，精度低，加工余量大，适用于单件小 批量生产。
金属毛坯的成形（冲模）
冲模的分类： 1.简单模 2.连续模
3.复合模
金属毛坯的成形（焊接）
焊接：通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充 材料，使焊件达到原子间结合的一种加工方法。
特点： 1.加工范围广，可加工大型构件和复杂构件，以及良好 的密封性构件。 2.经济性好。 3.加热冷却不均匀，造成焊件接头处的组织性能不均匀， 并且焊件易产生内应力和变形。
锻造知识ppt课件
§10.2 常用的锻造方法
2. 自由锻设备
设备
空气锤 蒸气-空气锤
水压机
吨位（T） 0.05~1 0.5~5
500~15000
锻件质量
100 kg 1500 kg 1~300T
作用力 冲击力 冲击力 静压力
动力 电动机 蒸气或压缩空气 高压水
变形大、锻透深度 大、内部质量好，没 有振动，噪音小。
20MPa (200个大气压)
0.4~0).9MPa (4~9个大气压）
16
§10.2 常用的锻造方法
空气锤
17
§10.2 常用的锻造方法
双柱拱 式蒸汽
锤
水压机
蒸汽或压 缩空气
18
§10.2 常用的锻造方法
水压机
19
§10.2 常用的锻造方法 3. 自由锻的工序
基本工序：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、错移、扭转; 辅助工序：倒棱、压肩等； 精整工序：修整鼓形、平整端面、校直弯曲。
滑移、孪生是最基本的金属中塑性变形方式； 位错在晶界堆积，晶界使金属塑性变形抗力提高； 冷变形后，晶粒沿变形方向被拉长，产生变形织构,
并形成残余内应力。
6
§10.1 压力加工理论基础
冷变形和热变形
冷变形 —— 在＜Tm的温度下进行的塑性变形。 热变形 ——在＞Tm的温度下进行的塑性变形。
冷变形
加工硬化 塑性材料
冲压、冷弯、冷挤、冷轧
热变形
加工硬化+再结晶 变形量大，易氧化
锻造、热挤、轧制
7
§10.1 压力加工理论基础
10.1.2 纤维组织和锻造比
y >1
锻造比 ——变形程度的大小
y 金属材料
机械制造技术基础 第二 锻造PPT学习教案
可锻性常用金属的塑性和变形抗力来综合衡量。塑性越大变形抗 力越小，则可认为金属的可段性好。反之则差。
金属的可锻性取决于金属的本质和加工条件。
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1.金属的本质
1）化学成分的影响 不同化学成分的金属可锻性不同。 一般纯金属的可锻性比合金的好。 例如纯铁的塑性就比含碳量高的钢好，而变形抗力也较小。又如钢中含有形成 碳化物的元素(钨钼钒)时，则可锻性显著下降。 2）金属组织的影响 金属的组织结构不同。其可锻性有很大差别。纯金属及其固溶体(如奥氏体)可 锻性好。而碳化物(如渗碳体)可锻性差。铸态枝状组织和粗晶粒结构不如晶 粒细小又均匀组织的可锻性好。
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6 平锻机上模锻
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补充题： 2-5 金属的可锻性及其影响因素？ 2-6 自由锻，模锻及胎膜锻的区分?
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2)变形速度的影响 变形速度----即单位时间内的变形程度。
影响:是矛盾的。
一方面----变形速度的增大，回复和再结晶不能 即时克服硬化现象，金属表现出塑性下降，变形 抗力增加， 可段性变坏。 另一方面---金属在变形过程中，消耗于变形过程 中的能量有一部分转化为热能，使金属的温度升 高。这种使金属温度升高的现象称为热效应。变 形速度越大，热效应现象越明显。因而金属的塑 性上升，变变形抗力下降，可段性变好。
注意：但热效现象除高速锤锻造外，在一般压
力加工的变形过程中，速度小故不甚明显。
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3)应力状态的影响 金属在经受 不同方法进行变形阶段所产生的 应力大小和应力性质是不同的。
2021年国家开放大学电大《机械制造基础》章节测试题参考答案
2021年国家开放大学电大《机械制造基础》章节测试题参考答案第一章常用工程材料的基本知识边学边练1.金属材料在外力作用下，对变形和破裂的抵抗能力称为（）a.硬度b.韧性c.塑性d.强度2.适于测试硬质合金、表面淬火刚及薄片金属的硬度的测试方法是（）。
a.洛氏硬度b.以上方法都可以c.维氏硬度d.布氏硬度3.材料的冲击韧度越大，其韧性就（）。
a.越差b.难以确定c.无影响d.越好4.金属材料在做疲劳试验时，试样所承受的载荷为（）。
a.冲击载荷b.交变载荷c.静载荷d.无规律载荷5.（）是α-Fe 中溶入一种或多种溶质元素构成的固溶体。
a.铁素体b.渗碳体c.奥氏体d.珠光体6.珠光体是一种（）。
a.机械混合物b.金属化合物c.固溶体d.单相组织金属7.自位支承（浮动支承）其作用增加与工件接触的支承点数目，但（）。
a. 0.25%b. 1.4%c. 0.6%d. 2.11%8.灰铸铁中的碳主要是以()形式存在。
a.团絮状石墨b.蠕虫状石墨c.球状石墨9.黄铜是由()合成。
a.铜和锌b.铜和镍c.铜和铝d.铜和硅本章测验一、单选题（每题10 分，共50 分）1.拉伸实验中，试样所受的力为（）。
A.冲击载荷B.循环载荷C.交变载荷D.静载荷2.常用的塑性判断依据是（）。
A.伸长率和断面收缩率B.断面收缩率和塑性C.塑性和韧性D.伸长率和塑性3.用金刚石圆锥体作为压头可以用来测试（）。
A.维氏硬度B.洛氏硬度C.布氏硬度D.以上都可以4.金属疲劳的判断依据是（）。
A.抗拉强度B.塑性C.疲劳强度D.强度5.牌号为45 号钢属于（）。
A.普通碳素结构钢B.碳素工具钢C.铸造碳钢D.优质碳素结构钢二、判断题（每题10 分，共50 分）6.通常材料的力学性能是选材的主要指标。
（√）7.抗拉强度是表示金属材料抵抗最大均匀塑性变形或断裂的能力。
（√）8.冲击韧性是指金属材料在静载荷作用下抵抗破坏的能力。
（×）9.碳钢的含碳量一般不超过1.5%。
锻造方法
如图3－22所示。扣模用来对坯料进行全部或局部扣形，以生产长杆非回转体锻 件。也可以为合模锻造进行制坯。用扣模锻造时，坯料不转动。
4．胎模锻
胎模锻是在自由锻设备上使用胎模生产模锻件的工艺方法。 胎模锻一般采用自由锻方法制坯，然后在胎模中成形。 胎模的种类较多，主要有扣模、筒模及合模三种。
曲柄压力机的吨位一般是2 000～120 000 kN
曲柄压力机上模锻的特点：
(1)曲柄压力机作用于金属上的变形力是静压力，且变形抗力由机架本身 承受，不传给地基。因此曲柄压力机工作时无震动，噪声小。 (2)滑块行程固定，每个变形工步在滑块的一次行程中即可完成。
(3)曲柄压力机具有良好的导向装置和自动顶件机构，因此锻件的余量、公 差和模锻斜度都比锤上模锻的小。 (4)曲柄压力机上模锻所用锻模都设计成镶块式模 具(图3-20)。模膛由镶块4、5构成。镶块用螺栓8和压 板9固定在模板6、7上。导柱3用来保证上下模之间的最 大合模精度。顶杆1和2的端面形成模膛的一部分。 这种组合模制造简单，更换容易，节省贵重的模具
一般情况下，把它设置在锻模的边缘处。生产中进行拔长 操作时。坯料除向前送进外并需不断翻转。
2)滚压模膛
在坯料长度基本不变的前提下用它来减小坯料某部分的横截 面积，以增大另一部分的横截面积(图3-16)。 滚压模膛分为开式(图3-16a)和闭式(图3-16b)两种： 当模锻件沿轴线的横截面积相差不很大或对拔长后的毛 坯作修整时，采用开式滚压模膛。 当模锻件的截面相差较大时，则应采用闭式滚压模膛。
名称坯料变形适用范围坯料高度减小横截面积增大锻件的生产自由锻生产中最常用的工序坯料横截面积减小长度增大件的生产为达到规定的锻造比和改变金属内部组织结构拔长经常与镦粗交替反复使用冲孔使坯料具有通孔或盲孔环类件冲孔后还应进行扩孔工作弯曲使坯料轴线产生一定曲率扭转坯料的一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定角坯料的一部分相对于另一部分平移错开生产曲拐或曲轴类锻件所必须的工序切割分割坯料或去除锻件余量2
机械制造基础13[1]
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机械制造基础13[1]
13.6 高压水射流切割 13.6.3 高压水射流切割的特点
（1）无切割方向的限制，可作全方位的切割；
（2）不会产生热变形，不需二次加工，可节省 时
间及制造成本。
（3）加工切割速度快，效率高，加工成本低。
（4）可以轻松地切割不锈钢板或坚硬的大理石、
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机械制造基础13[1]
13.7 粉末锻造成形工艺 13.7.2 粉末锻造的工艺特点与应用
常用的粉末锻造方法有粉末锻造、烧结锻 造、 锻造烧结和粉末冷锻。广泛应用于金属加工、 机 械制造、精密仪器、石油和钻探、家电、电 机及 电器制造业等领域。
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机械制造基础13[1]
13.8 拓展训练
声振动。在工具1的超声振动和一定压力下，磨
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机械制造基础13[1]
13.4 超声波加工 13.4.1 超声波加工的基本原理
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机械制造基础13[1]
13.4 超声波加工 13.4.2 超声波加工的特点
（1）加工范围广。
（2）切削力小，功率消耗低。
（3）工件加工精度高、表面粗糙度低，被加工 表
可以加工它们难以加工的半导体和非金属的硬 脆
材料。其主要于如下方面：
（1）型孔和型腔的加工。 （2）切割加工。
（3）超声波清洗。
（4）超声波焊接。
（5）复合加工。
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机械制造基础13[1]
13.5 电解加工 13.5.1 电解加工原理
电解加工原理是利用金属 在电解液中的电化学阳极溶 解原理去除工件上多余材料 的，如图13-5所示。
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02 锻造成形工艺与设备
三、模锻及其常用工艺与设备—锻模模膛
02 锻造成形工艺与设备
三、模锻及其常用工艺与设备
常用模锻方法
胎模锻造 锤上模锻 压力机上模锻
02 锻造成形工艺与设备
三、模锻及其常用工艺与设备—胎模锻 胎模锻造成形：在自由锻设备上，使用可移
动的胎模生产锻件的锻造方法。 胎模是不固定在自由锻锤上的，使用时放上
优点：工具简单，灵活性大，特别适用于单件、小 批生产，自由锻是大型件唯一的锻造方法。
缺点：生产效率低，对工人的技术要求高，劳动强 度大，锻件精度差。
02 锻造成形工艺与设备
三、模锻及其常用工艺与设备 模锻：使加热到锻造温度的金属坯料在锻模模膛内一
次或多次承受冲击力或压力的作用，而被迫流动成形以获 得锻件的压力加工方法。
手工自由锻与百炼钢
第一节 金属塑性成形工艺概述
第一节 金属塑性成形工艺概述
第一节 金属塑性成形工艺概述
第一节 金属塑性成形工艺概述
第一节 金属塑性成形工艺概述
第一节 金属塑性成形工艺概述
第一节 金属塑性成形工艺概述
第一节 金属塑性成形工艺概述
第一节 金属塑性成形工艺概述
第一节 金属塑性成形工艺概述
去，不用时取下来。
02 锻造成形工艺与设备
三、模锻及其常用工艺与设备—胎模锻
02 锻造成形工艺与设备
三、模锻及其常用工艺与设备—胎模锻特点
1、与自由锻造相比，生产率高、锻件品质好、 节省金属材料、降低锻件成本。
2、不需要专用锻造设备，模具简单，容易制 造。但锻件品质不如固定模膛成形的锻件好。
3、胎模成形只适用于小批量生产。
02 锻造成形工艺与设备
三、模锻及其常用工艺与设备—锤上模锻 锤上模锻所用设备为模锻锤，由它产生的冲
击力使金属变形。模锻锤的吨位（落下部分的重 量）为 l～16 t。
02 锻造成形工艺与设备
三、模锻及其常用工艺与设备—锤上模锻
锻模如图所示。 上模和下模分别用楔 铁固定在锤头和模垫 上，模垫用楔铁固定 在砧座上。上模随锤 头作上下往复运动。
02 锻造成形工艺与设备
三、模锻及其常用工艺与设备—曲柄压力机上模锻 3、金属变形量过大，不易使金属填满终锻模膛。
曲柄压力机上模锻与锤上模锻比较、具有锻件精 度高、生产率高、劳动条件好和节省金属等优点。曲 柄压力机上模锻适合于成批、大量生产。
02 锻造成形工艺与设备
三、模锻及其常用工艺与设备—平锻机上模锻
二、自由锻及其常用工艺与设备 自由锻：用冲击力或压力使金属在锻造设备
的上下砧块间产生塑性变形，从而获得所需几何 形状及内部品质的锻件的压力加工方法。
02 锻造成形工艺与设备
二、自由锻及其常用工艺与设备
自由锻
手工自由锻 机器自由锻
02 锻造成形工艺与设备
百炼钢刀的历史
第一节 金属塑性成形工艺概述
平锻机的主要结构与 曲柄压力机相同，只不过 其滑块水平运动，故被称 为平锻机。
平锻机的吨位一般为 500～31500kN，可加工 直径为25～230 mm的棒 料。
02 锻造成形工艺与设备
三、模锻及其常用工艺与设备—平锻机上模锻
02 锻造成形工艺与设备
三、模锻及其常用工艺与设备—平锻机上模锻 工艺特点： 1、最适合锻造在相互垂直方向上有凹挡、凹孔的锻件，
三、模锻及其常用工艺与设备—摩擦压力机上模锻 特点： 1、适应性强，可实现轻打、重打、多次锻打。 2、适合于再结晶速度慢的低塑性合金钢和有色金
属的模锻。 3、摩擦压力机一般只能进行单膛锻模。对于形状
复杂的锻件，需要在自由锻设备或其他设备上制 坯。
02 锻造成形工艺与设备
三、模锻及其常用工艺与设备—曲柄压力机上模锻
第13章 02 常用锻造方法
02 锻造成形工艺与设备
主要内容 一、锻造成形的分类与特点 二、自由锻及其常用工艺与设备 三、模锻及其常用工艺与设备 四、锻造自动生产线
02 锻造成形工艺与设备
一、锻造成形的分类与特点
锻 自由锻
造
成 形 模膛锻造（模锻）
胎模锻造 固定模膛锻造
02 锻造成形工艺与设备
第一节 金属塑性成形工艺概述
02 锻造成形工艺与设备
二、自由锻及其常用工艺与设备—锻锤自由锻
常用设备：空气锤、蒸汽锤等
02 锻造成形工艺与设备
二、自由锻及其常用工艺与设备—锻锤自由锻
02 锻造成形工艺与设备
二、自由锻及其常用工艺与设备—压力机上自由锻
02 锻造成形工艺与设备
二、自由锻及其常用工艺与设备 自由锻造特点
曲柄压力机的传动系统 （如图）曲柄连杆机构的 运动由离合器控制。
曲柄压力机的吨位一般是 2000～120000kN
02 锻造成形工艺与设备
三、模锻及其常用工艺与设备—曲柄压力机上模锻
02 锻造成形工艺与设备
三、模锻及其常用工艺与设备—曲柄压力机上模锻
工艺特点： 1、锻件的尺寸公差、机械加工余量和模锻斜度都比 锤上模锻的小。 2、曲柄压力机的作用力是静压力，主要模膛都设计 成镶块式的。模制造简单，更换容易，节省贵重模具 材料。
02 锻造成形工艺与设备
三、模锻及其常用工艺与设备—锤上模锻
02 锻造成形工艺与设备
三、模锻及其常用工艺与设备—压力机上模锻 按所使用的模锻设备，压力机上模膛成形主
要可分为： 摩擦压力机上模锻 曲柄压力机上模锻 平锻机上模锻
02 锻造成形工艺与设备
三、模锻及其常用工艺与设备—摩擦压力机上模锻
02 锻造成形工艺与设备
可以锻出锤上和曲柄压力机上无法锻出的锻件。 2、平锻件的斜度小，余量、余块少，冲孔不留连皮，
材料利用率可达85％～95％。 3、对非回转体及中心不对称的锻件用平锻机较难锻造，
且平锻机造价较高。
02 锻造成形工艺与设备
四、锻造自动生产线