锻造工艺与模具设计-绪论
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锻造工艺与模具设计
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2. 剪切过程
是通过上下两刀片作用给坯料以一定压力F，在坯料 内产生弯曲和拉伸变形，当应力超过材料的剪切强度时 发生断裂。
剪切三阶段：
一、刀刃压进棒料，塑性变形区不大， 由于加工硬化的作用，刃口 端处首先出现裂纹； 二、裂纹随刀刃的深入而继续扩展； 三、在刀刃的压力作用下，上下两裂纹间的金属被拉断，造成S形 断面。
这种下料方法的缺点是： 1）坯料局部被压扁。 2）断面不平整。 3）剪断面常有毛刺和裂纹。
3. 剪切下料可分为两种：
①专用剪床下料，即在专用剪床上进行；
②其它设备上剪切下料，即在压力机、 液压 机锻锤上用剪切模具进行下料。
4. 质量问题：
坯料局部被压扁、端面不平整、剪断面常有毛 刺和裂缝。
5. 剪床上的剪切装置
⑶气体
常见的残存气体是氧、氮、氢等。氢是钢中危害最大 的气体。
对于白点敏感钢，当氢含量达到一定数值后，冷却时易 产生白点缺陷。氢含量高还会引起氢脆现象，钢的塑性显 著下降。
只要气泡不是敞开的或气泡内壁没有被氧化，通过锻造 可以焊合，但皮下气泡常常容易引起裂纹。
⑷缩孔和疏松
缩孔在冒口区，由于冷却时钢液补充不足而形成， 含有大量杂质，必须将缩孔与冒口一起切除。
由金属学所学内容知，钢锭的内部缺陷主 要集中在冒口、底部和中心部分。其中冒口和 底部作为废料应予切除。但冒口有补缩和容纳 夹杂物、气体以纯净锭身的作用，因此应占钢 锭的一定比例。冒口切除15％～20％。
四、大型钢锭的主要缺陷
钢锭的常见缺陷有：偏析、夹杂、气体、气 泡、缩孔、疏松、裂纹和溅疤。
这些缺陷的形成与冶炼、浇注和结晶过程紧 密相关，并且不可避免。
棒料2送进剪床后，用压板3固紧，下料长度L0由 可调螺杆5定位，在上刀片4和下刀片1的作用下将 毛坯6剪断。
2. 剪切过程
是通过上下两刀片作用给坯料以一定压力F，在坯料 内产生弯曲和拉伸变形，当应力超过材料的剪切强度时 发生断裂。
剪切三阶段：
一、刀刃压进棒料，塑性变形区不大， 由于加工硬化的作用，刃口 端处首先出现裂纹； 二、裂纹随刀刃的深入而继续扩展； 三、在刀刃的压力作用下，上下两裂纹间的金属被拉断，造成S形 断面。
这种下料方法的缺点是： 1）坯料局部被压扁。 2）断面不平整。 3）剪断面常有毛刺和裂纹。
3. 剪切下料可分为两种：
①专用剪床下料，即在专用剪床上进行；
②其它设备上剪切下料，即在压力机、 液压 机锻锤上用剪切模具进行下料。
4. 质量问题：
坯料局部被压扁、端面不平整、剪断面常有毛 刺和裂缝。
5. 剪床上的剪切装置
⑶气体
常见的残存气体是氧、氮、氢等。氢是钢中危害最大 的气体。
对于白点敏感钢，当氢含量达到一定数值后，冷却时易 产生白点缺陷。氢含量高还会引起氢脆现象，钢的塑性显 著下降。
只要气泡不是敞开的或气泡内壁没有被氧化，通过锻造 可以焊合，但皮下气泡常常容易引起裂纹。
⑷缩孔和疏松
缩孔在冒口区，由于冷却时钢液补充不足而形成， 含有大量杂质，必须将缩孔与冒口一起切除。
由金属学所学内容知，钢锭的内部缺陷主 要集中在冒口、底部和中心部分。其中冒口和 底部作为废料应予切除。但冒口有补缩和容纳 夹杂物、气体以纯净锭身的作用，因此应占钢 锭的一定比例。冒口切除15％～20％。
四、大型钢锭的主要缺陷
钢锭的常见缺陷有：偏析、夹杂、气体、气 泡、缩孔、疏松、裂纹和溅疤。
这些缺陷的形成与冶炼、浇注和结晶过程紧 密相关，并且不可避免。
棒料2送进剪床后，用压板3固紧，下料长度L0由 可调螺杆5定位，在上刀片4和下刀片1的作用下将 毛坯6剪断。
锻造工艺与模具设计
1.自由锻工艺规程一般包括以下内容：(1)根据零件图绘制锻件图(2)确定坯料的质量和尺寸(3)制定变形工艺和确定锻造比(4)选择锻造设备(5)确定锻造温度范围，制定坯料加热和锻件冷却规范(6)制定锻件热处理规范(7)制定锻件的技术条件和检验要求(8)填写工艺规程卡片等。
2.冷锭加热规范：加热过程分为预热、加热、均热。
保温目的(1)低温装炉温度下保温目的是减小坯料断面温差，防止因温度应力而引起破裂(2)中温800~810°C 保温的目的是减小前段加热后坯料断面上的温差，减小温度应力，并缩短坯料在锻造温度下的保温时间，以减小氧化，脱碳，甚至过热过烧。
(3)锻造高温下的保温，是为了防止坯料中心温度过低，引起锻造变形不均，还可以通过高温扩散作用，使坯料组织均匀化，以提高塑性，减少变形不均。
3.确定锻造比：锻造比是表示锻件变形程度的指标，它是指在锻造过程中，锻件镦粗或拔长前后的截面积之比或高度之比，即(Ao,Do,Ho,和A,D,H,分别为锻件锻造前后的截面积，直径和高度)4.三拐曲轴的锻造过程：锻造曲轴类锻件的基本工序是拔长错移和扭转。
锻造曲轴时应尽可能采用那些不切断纤维和不使用钢材心部材料外露的工艺方案，当生产批量较大且条件允许时，应尽量采用全纤维锻造。
另外，扭转时，尽量采用小角度扭转。
过程：(1)下料(2)压槽<卡出II段>(3)错移<压出II拐扁方>(4)压槽<I，III分段>(5)压出<I,III扁方>(6)压槽<I,III与轴端分段>(7)摔出中间，两端轴颈(8)扭转I,III拐各扭30°5.弯曲类锻件的锻造过程：锻造该类锻件的基本工序是拔长和弯曲。
当锻件上有多处弯曲时，其弯曲的次序一般是先弯端部及弯曲部分与直线部分的交界处，然后再弯其余的圆弧部分。
对于形状复杂的弯曲件，弯曲时最好采用垫模或非标累工装等，以保证形状和尺寸的准确性并且提高生产效率。
锻造工艺过程及模具设计PPT课件
73
第3章 自由锻主要工序分析
3.1 自由锻工艺过程 ①什么是自由锻? ②自由锻分类? ③自由锻主要工序有哪些? ④自由锻工艺过程的特征?
三个方面:通用性;设备功率小;效率低 ⑤自由锻工序分类? （3个工序）见表3-1
74
75
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自由锻件分类
79
80
81
82
83
84
第3章 自由锻主要工序分析
不完全退火(也称球化退火)：适用于过共析钢，如T8、T12、Gcrl5等。将钢 锻件加热到Ac，以上10～20℃，经过较长时间的保温，然后随炉缓冷至4００～ 500 ℃取出空冷，以获得珠光体组织。
72
等温退火：一般是用于亚共析钢、共析钢和过共析钢。将钢锻件加热到Ac３ (亚共析钢)或Ac１(过共析钢)以上20～30 ℃ ，保温一段时间后，快速冷却到 Ac．以下某一温度作较长时间的等温保温，使奥氏体较好地转变成珠光体，然 后炉冷或空冷。等温逞火可获得比完全退火更为均匀的组织，还可比完全退火缩 短退火时问，提高生产率。
117
3.2 自由锻基本工序分析 镦粗 ①镦粗的定义? ②镦粗的目的?
85
③平砧镦粗与镦粗比? ④平砧镦粗的变形分析?
86
87
减小镦粗鼓形的措施
88
89
垫环镦粗
90
局部镦粗
91
二、拔长 1.拔长定义与目的？ 2.拔长类型？ ①平砧拔长
92
93
3.拔长变形过程分析 ①拔长时的锻造比？ ②拔长时的变形特点？ ③拔长缺陷与防止措施？
预防白点退火：用于防止白点的专用热处理工艺。 2)正火将钢锻件加热到Ac3(亚共析钢)或Acm。(过共析钢)以上30～50℃，有些高 合金锻件加热到Ac3或Accm以上100～150℃，保温一段时间后空冷。对于亚共析 钢、共析钢和过共析钢，除了细化晶粒、消除内应力外，如还要求增加强度和韧 性，或要消除网状碳化物，便应采用正火。 (3)调质将钢锻件先淬火，然后进行高温回火的热处理工艺叫调质，常用于中碳 钢和合金结构钢，以获得蘸好的力学性能。
第3章 自由锻主要工序分析
3.1 自由锻工艺过程 ①什么是自由锻? ②自由锻分类? ③自由锻主要工序有哪些? ④自由锻工艺过程的特征?
三个方面:通用性;设备功率小;效率低 ⑤自由锻工序分类? （3个工序）见表3-1
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自由锻件分类
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第3章 自由锻主要工序分析
不完全退火(也称球化退火)：适用于过共析钢，如T8、T12、Gcrl5等。将钢 锻件加热到Ac，以上10～20℃，经过较长时间的保温，然后随炉缓冷至4００～ 500 ℃取出空冷，以获得珠光体组织。
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等温退火：一般是用于亚共析钢、共析钢和过共析钢。将钢锻件加热到Ac３ (亚共析钢)或Ac１(过共析钢)以上20～30 ℃ ，保温一段时间后，快速冷却到 Ac．以下某一温度作较长时间的等温保温，使奥氏体较好地转变成珠光体，然 后炉冷或空冷。等温逞火可获得比完全退火更为均匀的组织，还可比完全退火缩 短退火时问，提高生产率。
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3.2 自由锻基本工序分析 镦粗 ①镦粗的定义? ②镦粗的目的?
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③平砧镦粗与镦粗比? ④平砧镦粗的变形分析?
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减小镦粗鼓形的措施
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垫环镦粗
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局部镦粗
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二、拔长 1.拔长定义与目的？ 2.拔长类型？ ①平砧拔长
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3.拔长变形过程分析 ①拔长时的锻造比？ ②拔长时的变形特点？ ③拔长缺陷与防止措施？
预防白点退火：用于防止白点的专用热处理工艺。 2)正火将钢锻件加热到Ac3(亚共析钢)或Acm。(过共析钢)以上30～50℃，有些高 合金锻件加热到Ac3或Accm以上100～150℃，保温一段时间后空冷。对于亚共析 钢、共析钢和过共析钢，除了细化晶粒、消除内应力外，如还要求增加强度和韧 性，或要消除网状碳化物，便应采用正火。 (3)调质将钢锻件先淬火，然后进行高温回火的热处理工艺叫调质，常用于中碳 钢和合金结构钢，以获得蘸好的力学性能。
齿轮的锻造工艺与模具设计
齿轮的锻造工艺与模具设计1. 引言齿轮是一种常用的机械传动元件，广泛应用于各种机械设备中。
齿轮的制造过程中，锻造工艺和模具设计起着至关重要的作用。
本文将介绍齿轮的锻造工艺和模具设计，以提供相关行业从业人员的参考。
2. 齿轮的锻造工艺2.1 锻造工艺概述齿轮的锻造是通过对金属材料进行加热、变形和冷却等工艺过程，使金属材料在模具中得到所需形状的一种制造方法。
常用的齿轮锻造工艺包括拉锻、横轴滚锻和模锻等。
2.2 拉锻工艺拉锻是将金属材料通过拉伸力和模具的作用，使材料在模具中得到所需形状的一种锻造工艺。
拉锻过程中，材料会产生变形和流动，从而使齿轮的形状得以实现。
在拉锻工艺中，需要考虑锻件的形状、温度、拉伸速度等因素。
2.3 横轴滚锻工艺横轴滚锻是通过滚轮对金属材料进行滚动压制，使材料在模具中得到所需形状的一种锻造工艺。
横轴滚锻具有加工效率高、成形精度高的特点。
在横轴滚锻工艺中，需要考虑滚动压力、滚动速度、模具形状等因素。
2.4 模锻工艺模锻是通过将金属材料放入模具中，在高温高压下使材料在模具中得到所需形状的一种锻造工艺。
模锻具有成形精度高、材料利用率高的特点。
在模锻工艺中，需要考虑材料的温度、压力、模具的形状等因素。
3. 齿轮模具的设计3.1 模具设计概述齿轮模具是用于制造齿轮的工具，其设计要素包括模具结构、模具材料、模具加工精度等。
合理的模具设计能够提高齿轮的制造效率和质量。
3.2 模具结构设计齿轮模具的结构设计需要考虑齿轮的尺寸、齿数、齿轮毛坯形状等因素。
常用的齿轮模具结构包括开放式模具、闭合式模具、半开式模具等。
3.3 模具材料选择齿轮模具的材料选择需要考虑模具的工作条件、耐磨性、热传导性等因素。
常用的齿轮模具材料包括工具钢、硬质合金等。
3.4 模具加工精度齿轮模具的加工精度对于齿轮的制造精度有着重要影响。
模具的加工精度包括尺寸精度、形位精度等。
4. 结论本文介绍了齿轮的锻造工艺与模具设计。
齿轮的锻造工艺包括拉锻、横轴滚锻和模锻等，这些工艺能够满足不同形状的齿轮需求。
第二篇 锻造工艺与模具设计.
Vb
4
d h
2
锻件的各种尺寸和余量公差
圆形锻件的外廓包容体重量：
Gb
4
d 2 h
，g/ cm
式中ρ—锻件材质密度
非圆形锻件的外廓包容体重量和体积
Gb lbh
Vb lbh
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
M 1级
5）加热条件 6）其它因素 主要影响收缩量和表层氧化。
为什么要全面综合考虑上述因素来确定加 工余量和锻件公差呢？ 因为：产品精度要求、材料消耗和加工成本。
三、模锻斜度（GB/T-12361-1990）
锻件上与分模面垂直的平面或曲面所附加的或 固有的斜度称为模锻斜度。 模锻斜度值依模膛深宽比选用3º 、5 º 、7º 等标准 值。上、下模模膛的模锻斜度应相互衔接和匹配， 如图所示。
一 锻造目的及分类 目的：成形和改性（力学性能，内部组织） 分类：（按成形工具分） 自由锻 模锻 胎模锻造 特种锻造 分类：（按成形温度分） 热锻 温锻 冷锻
自由锻造与模型锻造 自由锻造
在锻锤或水压机上，利用简单的工具将金属块 料锻成所需形状和尺寸。用于单件、小批量或大 锻件生产。
模型锻造
用专用模具来使金属成形，又分为开式模锻与 闭式模锻，模锻件外形尺寸精确，效率高，用于 大批量生产。
5.0 等．
模锻件的圆角半径
圆角半径过小，导致 转角处出现开裂
圆角半径与质量关系
圆角半径对金属纤维的影响
折迭与圆角半径的关系 a) 模锻前情况 b) 模锻中间情况 c) 模锻最后情况
4
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锻件的各种尺寸和余量公差
圆形锻件的外廓包容体重量：
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式中ρ—锻件材质密度
非圆形锻件的外廓包容体重量和体积
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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
M 1级
5）加热条件 6）其它因素 主要影响收缩量和表层氧化。
为什么要全面综合考虑上述因素来确定加 工余量和锻件公差呢？ 因为：产品精度要求、材料消耗和加工成本。
三、模锻斜度（GB/T-12361-1990）
锻件上与分模面垂直的平面或曲面所附加的或 固有的斜度称为模锻斜度。 模锻斜度值依模膛深宽比选用3º 、5 º 、7º 等标准 值。上、下模模膛的模锻斜度应相互衔接和匹配， 如图所示。
一 锻造目的及分类 目的：成形和改性（力学性能，内部组织） 分类：（按成形工具分） 自由锻 模锻 胎模锻造 特种锻造 分类：（按成形温度分） 热锻 温锻 冷锻
自由锻造与模型锻造 自由锻造
在锻锤或水压机上，利用简单的工具将金属块 料锻成所需形状和尺寸。用于单件、小批量或大 锻件生产。
模型锻造
用专用模具来使金属成形，又分为开式模锻与 闭式模锻，模锻件外形尺寸精确，效率高，用于 大批量生产。
5.0 等．
模锻件的圆角半径
圆角半径过小，导致 转角处出现开裂
圆角半径与质量关系
圆角半径对金属纤维的影响
折迭与圆角半径的关系 a) 模锻前情况 b) 模锻中间情况 c) 模锻最后情况
锻造工艺和模具设计
更轻、更薄、更精、更强、更韧及成本 低、周期短、质量高旳方向发展。 3 新材料成形加工技术 4 材料成形加工过程旳建模与仿真 (Modeling and Simulation) 5 迅速产品/工艺开发系统、虚拟制造及 绿色制造
第二章 铸造用原材料及坯料准备
常用旳下料措施有 剪切法、锯切法、冷折法、 砂轮切割法、气割法和车削法等。
第九章 模锻后续工序
1、开式模锻件均带有毛边，某些带孔锻件还有 连皮，一般采用冲切法清除毛边和连皮； 2、为了消除模锻件旳残余应力，改善其组织和 性能，须要进行热处理； 3、为了清除锻件表面氧化皮，便于检验表面缺 陷和切削加工，要进行表面清理； 4、锻件在切边、冲连皮、热处理和清理过程中 若有较大变形，应进行校正；对于精度要求较高 旳锻件，则应进行精压； 5、最终，锻件旳质量要进行检验。
3、模锻件图设计
锻件图：根据零件图设计，分为冷锻件图和热锻件图两种。 热锻件图：热锻件图用于锻模设计和加工制造。
冷锻件图：冷锻件图用于最终锻件检验和热锻件图设计； 一般将冷锻件图称为锻件图。
设计锻件图应考虑： 1）拟定分模面 2）拟定锻件旳机械加工余量和公差 3）模锻斜度 4）圆角直径 5）冲孔连皮
二 制坯工步型槽设计
（1）拔长型槽设计 （2）滚挤型槽设计 （3）卡压型槽设计 （4）弯曲型槽设计 （5）成形型槽设计 （6）镦粗台和压扁台型槽设计
切断型槽设计
锤锻模构造设计
锤锻模构造设计任务： 1、各工步型槽在模块上旳合理布排； 2、型槽之间和型槽至模块边沿旳壁厚，
模块尺寸、质量、纤维方向要求； 3、平衡错移力旳锁扣形式
自由锻旳优点：
所用工具简朴，通用性强、灵活性大， 所以适合单件和小批锻件;
尤其是特大型锻件旳生产，这对于新 产品旳试制、非原则旳工装夹具和模锻、 模锻件旳制坯、
第二章 铸造用原材料及坯料准备
常用旳下料措施有 剪切法、锯切法、冷折法、 砂轮切割法、气割法和车削法等。
第九章 模锻后续工序
1、开式模锻件均带有毛边，某些带孔锻件还有 连皮，一般采用冲切法清除毛边和连皮； 2、为了消除模锻件旳残余应力，改善其组织和 性能，须要进行热处理； 3、为了清除锻件表面氧化皮，便于检验表面缺 陷和切削加工，要进行表面清理； 4、锻件在切边、冲连皮、热处理和清理过程中 若有较大变形，应进行校正；对于精度要求较高 旳锻件，则应进行精压； 5、最终，锻件旳质量要进行检验。
3、模锻件图设计
锻件图：根据零件图设计，分为冷锻件图和热锻件图两种。 热锻件图：热锻件图用于锻模设计和加工制造。
冷锻件图：冷锻件图用于最终锻件检验和热锻件图设计； 一般将冷锻件图称为锻件图。
设计锻件图应考虑： 1）拟定分模面 2）拟定锻件旳机械加工余量和公差 3）模锻斜度 4）圆角直径 5）冲孔连皮
二 制坯工步型槽设计
（1）拔长型槽设计 （2）滚挤型槽设计 （3）卡压型槽设计 （4）弯曲型槽设计 （5）成形型槽设计 （6）镦粗台和压扁台型槽设计
切断型槽设计
锤锻模构造设计
锤锻模构造设计任务： 1、各工步型槽在模块上旳合理布排； 2、型槽之间和型槽至模块边沿旳壁厚，
模块尺寸、质量、纤维方向要求； 3、平衡错移力旳锁扣形式
自由锻旳优点：
所用工具简朴，通用性强、灵活性大， 所以适合单件和小批锻件;
尤其是特大型锻件旳生产，这对于新 产品旳试制、非原则旳工装夹具和模锻、 模锻件旳制坯、
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2.铸造
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3.压铸
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4.注塑
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压铸和注塑的发展100多年的历史。
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从工艺的角度谈区别
1.锻造
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除上述切割方法外，还有等离子切割法、电子束切割法、阳极切割法等。
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2.3 模锻时的润滑 ①锻造时为什么要润滑? ②润滑剂的分类? （传统的润滑剂、新型的
润滑剂）
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第二章 锻前加热
3.1 一般加热方法 金属材料锻前加热的目的：
是为了提高金属的塑性，降低变形抗力，以利于 锻造和获得良好的锻后组织。
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第一章 概述
1.2 锻造生产的发展过程 ① 模锻件的数量增加,自由锻造的数量减少; ② 材料利用率; ③ 模锻的流程; （备料………校正） ④ 20世纪锻造的基本发展情况?
锻造工艺学与模具设计
2.优势： • 生产率高 • 锻件的形状、尺寸稳定性好 • 最佳的综合力学性能
锻造工艺学与模具设计
主要内容
一、锻造加工金属零件的优势 二、锻造方法分类、锻造工艺的 作用及锻件应用范围（重点） 三、锻造业的历史沿革及发展 四、锻压技术面临的任务与挑战
锻造工艺学与模具设计
锻造方法分类
• 自由锻 • 定义：一般是指借助简单工具，如锤、砧 、型砧、摔子、冲子、垫铁等对铸锭或棒 材进行镦粗、拔长、弯曲、冲孔、扩孔等 方式生产零件毛坯。 • 设备
锻造工艺学与模具设计
2）感应加热 a. 工作原理 b. 分类 c. 特点
锻造工艺学与模具设计
2.2 金属加热时产生的变化
• 金属在加热过程中由于原子在晶格中相对位置的 强烈变化，以及原子的振动速度和电子运动的自 由行程的改变，还有周期介质的影响等因素，金 属将产生以下的变化： • 组织结构方面 • 力学性能方面 • 物理性能方面 • 化学变化方面
锻造工艺学与模具设计
绪论
主要内容
一、锻造加工金属零件的优势 二、锻造方法分类、锻造工艺的 作用及锻件应用范围 三、锻造业的历史沿革及发展 四、锻压技术面临的任务与挑战
锻造工艺学与模具设计
绪论
一、锻造加工金属零件的优势
1.定义 锻造是一种借助工具或模具在冲击或压力 作用下加工金属机械零件或零件毛坯的方法。
锻造工艺学与模具设计
二、冷折法 三、锯切法 四、砂轮片切割法 五、气割法 六、其它下料方法 1.电机械锯割法 2.电火花切割
锻造工艺学与模具设计
第二章 锻前加热
主要内容： 2.1 锻前加热的目的及方法 2.2 金属加热时产生的变化 2.3 金属锻造温度范围的确定 2.4 金属的加热规范 2.5 金属的少无氧化加热
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西航建成国内最大航空发动机叶片精锻生产线
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3) 低消耗
4) 灵活
少、无切削，省工省料。
锻造可以锻制形状简单的锻件（如模块、齿轮坯 等），也可锻制形状复杂、不需或只需少量切削加工的精 密锻件（如曲轴、精锻齿轮等）； 大的可达几百吨 大批量生产。
锻件的重量小的不到1公斤 单件小批量生产
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。
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锻压经过100多年的发展，今天已成为一门综合性 学科。
(3)具有初步分析和解决锻件质量问题的能力.
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二、考核方式及成绩评定要求
(1)闭卷考试,考试成绩占总成绩60%，实验成绩 20%，课堂讨论10%，平时成绩10%; (2)点名三次不到取消考试资格; (3)共5次作业,一次不交无平时成绩. 三、教学参考书
[1] 姚泽坤.锻造工艺学与模具设计[M].北京：西北 工业大学出版社，2007. [2] 胡亚民，华林.锻造工艺过程及模具设计[M]. 北 京：北京大学出版社，2006. [3]夏巨谌.典型零件精密成形[M]. 北京：机械工业 出版社，2008. [4]李云江..特种塑性成形[M]. 北京：机械工业出版 社，2008.
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3)精锻技术和大型锻件的生产水平与一些工业发展国家
相比较低，一些航空产品上的精锻件和重要的大型自由 锻件还常常需从国外进口。
4)在CAD/CAM方面，一些发达国家已进入实用阶段，在
这些方面，我国还刚刚起步。
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（2）锻造生产的发展趋势
1) 总趋势是使锻件形状、尺寸和表面
质量最大限度地与产品零件相接近，以 达到少、无切削加工的目的，为此应逐 步发展和完善精密成形新技术，发展高 效精密的锻压设备;
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缺点：
1)模具成本高，加工周期长 2)受锻造设备吨位的限制 一个解放车发动机的六拐曲轴的模锻需要12500 吨压力机；飞机上的模锻件则需要3万吨甚至8万吨 压力机才能实现.
2012年12月11日，由我 国自主设计研制的世界 最大模锻液压机，在四 川德阳中国第二重型机 械集团进入调试阶段， 于2013年4月10日投入 试生产。这台8万吨级 模锻液压机，地上高27 米、地下15米，总高42 米，设备总重2.2万吨。
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（2）锻造业的地位
锻造在工业生产中占有举足轻重的地位； 锻造生产能力及其工艺水平，对一个国家的
工业、农业、国防和科学技术的影响，难以 估量； 锻造生产的能力在一定程度上标志着一个国 家的工业水平.
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1.2锻件生产的分类及应用范围
(1)根据所用工具和生产工艺的不同可分为自由锻 造、模锻和特种锻造。
以模锻为例，其锻造工艺流程是：备料－－加热
－－模锻－－切边－－热处理－－酸洗、清理－ －校正; 一般来说，一种锻件选用哪一种锻造方法生产， 与形状、尺寸、技术要求和生产批量大小等很多 因素有关; 通常，单件、小批量生产 自由锻方法 大批量 模锻方法生产 但有些航空重要产品上的锻件，虽然批量不大， 但由于流线和性能等方面的要求，要求工艺的一 致性等，通常也采用模锻方法生产。
锻模的CAD/CAM的主要优点有： ①设计的速度快、准确性高，且可将设计人员 从繁重的重复性劳动中解脱出来;
②可以把多方面的经验和研究成果集中起来， 方便地应用于设计加工，提高设计质量;
③可以实现多方案比较设计，达到优化的目的; ④提高锻件的内在质量; ⑤提高机械化、自动化水平;
⑥发展以煤气、油、电等为热源的先进加热技 术，改善劳动条件.
它以塑性成形原理、金属学、摩擦学为理论基础
，同时涉及传热学、物理化学、机械运动等相关 学科，以锻造、冲压等为技术，与其它学科一起 支撑机器制造业。 我国的锻造生产与世界先进国家的水平相比还有 一定差距；
表现在：1) 工业发达国家的模锻件已占全部锻件
的70％以上，而我国尚不足30％；
2) 国外有成千条锻造自动生产线，大型 自由锻造水压机普遍配备了锻造操作机等 ,而我国 在这些方法还很薄弱.
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(2)锻件生产的应用范围
几乎所有运动的重大受力构件都由锻造成形; 交通工具制造业的发展大大的推动了锻造 (尤其 是模锻)技术的发展,如:汽车和飞机制造业的发展 锻压零件在飞机中占85%; 汽车中占60%-70%; 在农机、拖拉机中占70%; 全世界仅钢模锻件的年产量就达数千万上或在特殊模 具型槽内使坯料成形的一种特殊锻造工艺。 一般锻造方法很难达到要求时，可用特种锻 造工艺。 如精密模锻，温热挤压，辊锻，电镦，摆动 辗压，粉末锻造，液态模锻，等温模锻和超 塑性模锻等。
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锻造工艺流程是指生产一个锻件所经过的锻造生 产过程;
1)自由锻造 把加热好的坯料放在自由锻造 设备的平砧之间或简单的工具中进行锻造的方法称 为自由锻。
一般由锻工控制金属的变形方向和形状尺寸。 自由锻
手工锻造 机械(锤上自由锻和水压机上自由锻)
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自由锻造主要用于锻制钢锭和形状简单、粗糙度
要求较低、加工余量较大的锻件生产。
使用的是形状简单的通用工具，灵活性大，生产
模锻。
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根据设备结构特性和工艺特性的不同，分为 锤上模锻（自由锻锤上模锻、高速锤上模锻 ）、摩擦压力机上模锻、热模锻压力机上模 锻、液压机上模锻、平锻机上模锻、专用锻 压机上模锻等。
模锻适用于形状复杂，尺寸精度较高，加工
余量小，批量生产的中、小型锻件。 形状和尺寸靠模具保证，人为影响因素小。 精密锻件的成形也要通过模锻来实现。
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第一章
绪
论
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什么是锻造？
——金属塑性加工方法之一
锻造是利用手锤、锻锤或压力设备上的模具对
加热的金属坯料施力，使金属材料在不分离条 件下产生塑性变形，以获得形状、尺寸和性能 符合要求的零件。
为了使金属材料在高塑性下成型，通常锻造是
在热态下进行，因此锻造也祢为热锻。
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锻造是一种通过模具和工具利用压力使工件成型
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课堂讨论
题目:(1)锻造模具在国民经济和国防建设中的作 用；(2)锻造模具国内外的发展现状；……
形式：两个班分成6个小组，自选讨论题目，查阅 相关资料，做成PPT，推举一人上台汇报演讲，控 制时间为10min； 时间：初定第七周；
成绩评定：根据小组汇报表现进行打分（占总成 绩的10%）
的锻件，同时使锻件机械性能和内部组织符合 一定的技术的要求。
3. 实质：锻造工艺的实质是如何利用金属的塑
性使金属毛坯改变形状和性能而成为合格锻件 的加工过程。
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1.1锻造生产的特点与作用
（1）锻造生产的优点和缺点
优点：优质、高产、低消耗、灵活。 1）优质 指可以改善金属组织性能。金属零件的传 统生产过程是：冶炼─制坯─切削加工─热处理； 制坯有三条途径：铸造毛坯、轧制型材、锻造毛坯
准备周期短，所以使用范围广。
锻件力学性能和表面质量受操作工人的影响较大
，不易保证，生产效率低。
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自由锻还可以借助简单的模具进行锻造，称胎
模锻;
胎模锻造是把加热好的坯料用自由锻方法预锻
成近似锻件的形状，然后在自由锻设备上用胎 模终锻成形（形状简单的锻件可直接把坯料放 入胎模内成形.
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2)模锻:把加热好的坯料放在固定于模锻设备上的 模具内进行锻造的方法称为模锻。 由于模具型槽限制金属的变形，而获得与型槽形 状一致的锻件。 根据变形特点(有无飞边)，分为开式模锻和闭式
2) 为适应大批量生产的需要，应发展
专业化的连续生产线，建立地区性的专 门化锻造中心，如齿轮精锻中心、连杆 锻造中心、标准件锻造中心等，以利于 进行技术改造及采用最新设备和先进工
艺.
我国自行研制的8万吨级液压机
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3) 为适应新产品开发，缩短研制周期，应
发展柔性加工技术和CAD/CAM 技术;
的工艺方法，它是最古老的金属加工方法之一， 可以追溯到公元前4000年——甚至8000年。
锻造生产广泛应用于机械、冶金、造船、航空、
航天、兵器以及其它许多工业部门。
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航空航天
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武器装备
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交通运输
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锻造的任务、目的和实质
1．任务：解决锻件的成形及其内部组织性能的 控制，以获得所需形状、尺寸和质量的锻件。 2．目的：锻造的根本目的是利用外加载荷（冲 击载荷或静载荷）通过锻压设备或模具使金属 毛坯产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸
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1.3锻造工艺的历史及发展
（一）锻造技术的发展简史
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。
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。
分，1.2万件/小时。据统计，每模锻100万吨钢
，由于提高了生产率，可比切削加工减少2-3万
工人，少用15000台机床。在现今技术水平条件 下，几乎任何一种金属材料都可用锻造方法制成 半成品零件，只是难易程度不同而已。
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今天，锻造生产率提高，其锻件精度也愈来愈高，可以达
到甚至超过机械加工的一般精度水平，如各种冷温挤压标 准件、精锻齿轮、精锻叶片、精锻轴类件等。
铸造毛坯的组织性能差，只适用于性能要求低的零