§3-5 压力加工新工艺
二. 零件的轧制
§3. 5 压力加工新工艺
3 热轧齿轮
二. 零件的轧制
齿轮轧制是一种少、无切削的齿轮加工新工艺。 齿轮轧制是一种少、无切削的齿轮加工新工艺。热轧齿轮 是将预先锻好的齿轮坯外层加热到950～1050℃，然后将带齿轧 是将预先锻好的齿轮坯外层加热到 ～ ℃ 轮4向坯料 作径向进给，与坯料对碾，形成齿轮上轮齿。自由 向坯料1作径向进给，与坯料对碾，形成齿轮上轮齿。 向坯料 作径向进给 转动的碾平轮3可将齿轮外表面碾平 可将齿轮外表面碾平。 转动的碾平轮 可将齿轮外表面碾平。 热轧工艺可轧制直齿和 斜齿齿轮。 斜齿齿轮。
§3. 5 压力加工新工艺 3. 复合挤压
一. 零件的挤压
挤压时金属沿凸模运动方向和相反方向均有流动(图 挤压时金属沿凸模运动方向和相反方向均有流动 图3-70)
§3. 5 压力加工新工艺 4. 径向挤压
一. 零件的挤压
挤压时金属流动方向与凸模运动方向垂直(如图 挤压时金属流动方向与凸模运动方向垂直 如图3-71) 如图
§3. 5 压力加工新工艺
二. 零件的轧制
辊轧可用于生产各种扳手、剪刀、镰刀、 辊轧可用于生产各种扳手、剪刀、镰刀、 麻花钻、内燃机连杆、蜗轮叶片等。 麻花钻、内燃机连杆、蜗轮叶片等。
§3. 5 压力加工新工艺
2 环形件的轧制 环形件的轧制是将 环形坯料放置在两高 速旋转的成形轧辊中， 速旋转的成形轧辊中， 使环形件的截面积缩 小、直径增大的一种 加工方法(图 加工方法 图3-73). 该 工艺可轧制火车轮、 工艺可轧制火车轮、 齿圈、轴承套圈、 齿圈、轴承套圈、起 重机旋转圈等环形件, 重机旋转圈等环形件 生产率很高，最大可 生产率很高， 制造高2m 直径7.5m、 制造高 、直径 的环形件。 重6t的环形件。 的环形件
§3. 5 压力加工新工艺
三. 摆 动 碾 压
摆动碾压又称旋转成 其工作原理如图 形，其工作原理如图3-75。 。 上模1与垂直轴线成一倾 上模 与垂直轴线成一倾 斜角， 斜角，上模作高频率的圆 周摇摆运动，与坯料2顶 周摇摆运动，与坯料 顶 面局部接触，同时， 面局部接触，同时，液压 柱塞3推动下模 推动下模4使坯料向 柱塞3推动下模4使坯料向 上移动， 上移动，对摆动的上模加 压。当液压柱塞到达预定 位置，锻造完毕， 位置，锻造完毕，柱塞下 顶杆把形成锻件顶出。 降。顶杆把形成锻件顶出。 摆动碾压可加工内表 面或外表面有凹凸的锻件， 面或外表面有凹凸的锻件， 如汽车后半轴、锥齿轮、 如汽车后半轴、锥齿轮、 推力轴承圈等。 推力轴承圈等。
§3. 5 压力加工新工艺
二. 零件的轧制
1 辊锻 辊锻是使坯料通过在一对轧辊上的扇形模块时， 辊锻是使坯料通过在一对轧辊上的扇形模块时， 受压产生变形的生产方法。 受压产生变形的生产方法。扇形模块可在轧辊上装 拆更换，坯料通过轧辊，截面积减小、长度增加。 拆更换，坯料通过轧辊，截面积减小、长度增加。
三. 摆动碾压
§3. 5 压力加工新工艺 四. 精 密 模 锻
四. 精密模锻
精密模锻是在通用的模锻设备上锻制出高精度 锻件的模锻工艺. 为获得高精度的模锻件, 锻件的模锻工艺 为获得高精度的模锻件 工艺上采 取以下措施： 取以下措施： 采用少、无氧化加热； ① 采用少、无氧化加热； 精确计算原始坯料的尺寸，严格按坯料质量下料； ② 精确计算原始坯料的尺寸，严格按坯料质量下料； 精细清理坯料表面，除净坯料表面的氧化皮、 ③ 精细清理坯料表面，除净坯料表面的氧化皮、脱 碳及其它缺陷等； 碳及其它缺陷等； 制造高精度锻模； ④ 制造高精度锻模； 模锻时要很好地进行润滑和冷却锻模。 ⑤ 模锻时要很好地进行润滑和冷却锻模。
§3. 5 压力加工新工艺 1. 正挤压
一. 零件的挤压
金属坯料流动方向与凸模运动方向一致的叫正挤压 金属坯料流动方向与凸模运动方向一致的叫正挤压 (图3-68)。 图 。
§3. 5 压力加工新工艺 2. 反挤压
一. 零件的挤压
金属坯料流动方向与凸模运动方向相反的叫反挤压 金属坯料流动方向与压力加工新工艺 二. 零件的轧制
二. 零件的轧制
轧制主要用以生产型材、管材、 轧制主要用以生产型材、管材、板材及异型 钢材等原材料，近年来， 钢材等原材料，近年来，成功地用于制造各种零 应用逐渐广泛。零件的轧制有如下特点： 件，应用逐渐广泛。零件的轧制有如下特点： ① 生产率高，如辊锻比锤上模锻高 ～10倍； 生产率高，如辊锻比锤上模锻高5～ 倍 锻件质量好，轧制锻件可更接近零件形状， ② 锻件质量好，轧制锻件可更接近零件形状， 节约金属材料； 节约金属材料； 劳动条件好，便于实现机械化、自动化； ③ 劳动条件好，便于实现机械化、自动化； 设备结构简单，对厂房地基要求低。 ④ 设备结构简单，对厂房地基要求低。
§3. 5 压力加工新工艺
一. 零件的挤压
挤压最好在专用挤压压力机上进 但也可在一般(如冲床 如冲床)、 行, 但也可在一般 如冲床 、液压机或 摩擦压力机上进行。 摩擦压力机上进行。 挤压主要应用于生产各种轴对称 形状的小型零件，对于非对称件， 形状的小型零件，对于非对称件，挤 压时金属流动不均， 压时金属流动不均，很容易使凸模折 断。 根据挤压时金属流动方向和凸模 运动方向的关系， 运动方向的关系，挤压可分为以下四 种。
§3. 5 压力加工新工艺
一. 零件的挤压
现代生活和工业的需要， 现代生活和工业的需要，使压力加工出现了许多 新工艺和新技术， 零件的挤压、辊压、径向模锻、 新工艺和新技术，如、零件的挤压、辊压、径向模锻、 摆动碾压、粉末热锻、超塑性成形等。 摆动碾压、粉末热锻、超塑性成形等。
一. 零件的挤压
是通过对挤压模内坯料施加强大压力， 挤压是通过对挤压模内坯料施加强大压力 挤压是通过对挤压模内坯料施加强大压力，使它 发生变形而获得毛坯或零件的加工方法。 发生变形而获得毛坯或零件的加工方法。挤压有如下 特点： 特点： 坯料在挤压模内三向受压，使金属塑性提高； ① 坯料在挤压模内三向受压，使金属塑性提高； 挤压零件表面质量好；一般精度可达IT6～IT7， ② 挤压零件表面质量好；一般精度可达 ～ ， 表面粗糙度Ra 表面粗糙度 = 3.2～0.4µm； ～ ； 挤压零件流线分布好，使力学性能提高； ③ 挤压零件流线分布好，使力学性能提高； 材料利用率高(70%)，生产率高，可制出形状复 ④ 材料利用率高 ，生产率高， 薄壁、深孔件。 杂、薄壁、深孔件。
合集下载
压力加工中的新工艺研发技术
压力加工中的新工艺研发技术近年来，随着中国制造业的快速发展，越来越多的企业在实现高效生产的同时，也面临着无处不在的生产压力。
压力下的生产线效率和质量往往成为了制约企业发展的瓶颈。
为了解决这个问题，压力加工中的新工艺研发技术应运而生，成为行业发展的重要方向之一。
一、现有工艺面临的问题在现有的压力加工中，常用的技术包括冷挤压、热挤压、轧制、拉伸等。
这些技术在生产上已经得到了广泛的应用，但是也存在一些不足，主要表现在以下几个方面。
1. 生产线效率低下传统的生产线往往需要多道工序才能完成一个产品，生产效率低下。
而且，由于生产线中的每一个工序都需要设备、人力、时间和能源等资源，因此生产成本也很高。
2. 产品质量难以保证在传统的生产方式下，由于生产线中需要多次转运和加工，容易引入一些人为因素，导致产品质量难以保证。
特别是对于一些高精度的零部件，生产效率和产品质量往往成为了瓶颈。
3. 能源消耗大传统的生产方式往往需要消耗大量的能源，而且还会产生大量的废弃物和污染物，对环境造成了不小的影响。
以上问题一直都是企业在生产过程中面临的难题，也是制约企业发展的主要因素之一。
二、新工艺的发展针对现有工艺所面临的问题，科研人员们正在不断尝试和探索新的生产工艺技术。
新工艺相对于传统的工艺，最重要的优势在于提高生产效率和产品质量的同时，也减少了能源消耗和废弃物的产生。
1. 微型加工技术微型加工技术是一种高精度的生产方式，它的特点是以微米级的精度进行加工，大大提高了产品的精度和质量。
同时，微型加工技术还可以实现快速生产，并且减少了废弃物的产生。
2. 先进的压力加工技术在压力加工方面，先进的技术包括多辊轧机、锻压机、喷涂装置等。
这些技术大大提高了生产效率，并且减少了加工所需的能源消耗。
同时，这些技术还可以实现加工过程的自动化，进一步提高了生产效率和产品的质量。
3. 数字化制造技术数字化制造技术是一种以数字模型为基础的生产方式，其核心是将设计数据转化为可供机器读取的语言，利用计算机控制生产过程。
第三篇 金属压力加工
2019年11月21日1时20分
c、金属再结晶温度 当温度继续升高到该金属熔点绝对温度0.4倍时，金属原子 获得更多热能，开始以某些碎晶或杂质为核心，按变形前的晶格 结构结晶成新的晶粒，从而消除了全部冷变形强化现象。这个过 程称为再结晶。 这时的温度称为再结晶温度，即T再=0.4 T熔
2019年11月21日1时20分
2019年11月21日1时20分
第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响 金属在常温下经过塑性变形后，内部组织和性能将发生两种 变化：
1、组织变化： ①晶粒沿最大变形的方向伸长； ②晶格与晶粒发生扭曲； ③晶粒间产生碎晶。 2、性能变化（加工硬化） 是随变形程度的增加，强度、硬 度增加，而塑性、韧性下降的现象。 1）冷变形强化（加工硬化）： a、金属的力学性能随其内部组织变化而发生明显变化。 变形↑，金属的强度及硬度↑而塑性和韧性↓。这种现象称 为冷变形强化，又称加工硬化。 ◆原因：碎晶块和附近晶格扭曲阻碍滑移。
2019年11月21日1时20分
类型分：正挤压空心件和实心件以及反挤压的动画演示。
2019年11月21日1时20分
锻造：金属坯料在抵铁或锻模模膛内变形而获得产品的加工 方法。锻自由造视频。
板料冲压：金属板料在冲模间受外力作用而产生分离或变形 的加工方法。板料冲压视频。
应用： ◆一般常用的金属型材、板材、管材和线材等原材料 – 轧 制、挤压和拉拔等方法制成。 ◆承受重载的机件等许多毛坯(机床主轴、重要齿轮） - 锻 造方法制造。 ◆板料冲压广泛用于汽车、电器、仪表等方面。
轧制：金属坯料在两个回转轧辊的孔隙中受压变形，以获得 各种产品的加工方法。轧板、轧圆钢、冷轧丝杠视频。
轧制产品：各种截面形状的型材、板材、无缝管材等。
c、金属再结晶温度 当温度继续升高到该金属熔点绝对温度0.4倍时，金属原子 获得更多热能，开始以某些碎晶或杂质为核心，按变形前的晶格 结构结晶成新的晶粒，从而消除了全部冷变形强化现象。这个过 程称为再结晶。 这时的温度称为再结晶温度，即T再=0.4 T熔
2019年11月21日1时20分
2019年11月21日1时20分
第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响 金属在常温下经过塑性变形后，内部组织和性能将发生两种 变化：
1、组织变化： ①晶粒沿最大变形的方向伸长； ②晶格与晶粒发生扭曲； ③晶粒间产生碎晶。 2、性能变化（加工硬化） 是随变形程度的增加，强度、硬 度增加，而塑性、韧性下降的现象。 1）冷变形强化（加工硬化）： a、金属的力学性能随其内部组织变化而发生明显变化。 变形↑，金属的强度及硬度↑而塑性和韧性↓。这种现象称 为冷变形强化，又称加工硬化。 ◆原因：碎晶块和附近晶格扭曲阻碍滑移。
2019年11月21日1时20分
类型分：正挤压空心件和实心件以及反挤压的动画演示。
2019年11月21日1时20分
锻造：金属坯料在抵铁或锻模模膛内变形而获得产品的加工 方法。锻自由造视频。
板料冲压：金属板料在冲模间受外力作用而产生分离或变形 的加工方法。板料冲压视频。
应用： ◆一般常用的金属型材、板材、管材和线材等原材料 – 轧 制、挤压和拉拔等方法制成。 ◆承受重载的机件等许多毛坯(机床主轴、重要齿轮） - 锻 造方法制造。 ◆板料冲压广泛用于汽车、电器、仪表等方面。
轧制：金属坯料在两个回转轧辊的孔隙中受压变形，以获得 各种产品的加工方法。轧板、轧圆钢、冷轧丝杠视频。
轧制产品：各种截面形状的型材、板材、无缝管材等。
金属压力加工工艺技术详解
第二节 金属的塑性变形
第二节 金属的塑性变形
• 金属的塑性变形，是压力加工的基础， 各种形状的锻件都是利用金属的塑性变 形来制造的。
• 因此，学习金属塑性变形的有关理论， 对改进锻造方法，提高锻件质量，降低 消耗都是十分必要的。
一、 金属塑性变形的实质
弹性变形
在外力作用下，材料内部产生应力，应力迫使原子 离开原来的平衡位置，改变了原子间的距离，使金 属发生变形。并引起原子位能的增高，但原子有返 回低位能的倾向。当外力停止作用后，应力消失， 变形也随之消失。如图3-1（b）所示。
• 金属在常温下经塑性变形后，内部组织将发生 变化：
⑴ 晶粒沿最大变形的方向伸长； ⑵ 晶格与晶粒发生扭曲，产生内应力； ⑶ 晶粒产生碎晶。
二、塑性变形对金属组织和性能影响
1.加工硬化
• 金属的力学性能 随内部组织变形 程度的增加，强 度和硬度上升， 而塑性、韧性下 降(如图3-4)，这 种现象被称为加 工硬化（或冷作 硬化）
（二）加工条件
⒈变形温度的影响
温度↑→原子的运动能力↑→容易滑移→塑性↑，变 形抗力↓，可锻性改善。
若加热温度过高，晶粒急剧长大，金属力学性能降 低，这种现象称为“过热”。已过热工件可通过锻 造，控制冷却速度，热处理，使晶粒细化。
若加热温度更高接近熔点，晶界氧化破坏了晶粒间 的结合，使金属失去塑性，坯料报废，一击便碎， 无法挽回。这一现象称为“过烧”。
金属锻造加热时允许的最高温度称为始锻温度。
不能再锻，否则引起加工硬化甚至开裂，此时停止 锻造的温度称终锻温度。
锻造温度：
• 始锻温度：碳钢比AE线低200C°左右 • 终锻温度：800C°过低难于锻造 ，若强
行锻造，将导致锻件破裂报废。
第三篇 压力加工
• 3）确定具体锻造工序
19
第二章 自由锻
• 一、自由锻工序 • 自由锻的工序可分为基本工序、辅助工序和精 整工序三大类。 • 1．基本工序 它是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形状和尺寸的工 艺过程。如镦粗、拔长、弯曲、冲孔、切割、扭 转和错移等。实际生产中常采用的是镦粗、拔长 和冲孔三个工序。 • 2．辅助工序 是指进行基本工序之前的预变形 工序。如压钳口、倒棱、压肩等． • 3．整理工序 它是在完成基本工序之后，用以 提高锻件尺寸及位置精度的工序。
1
目的和要求(第三篇 压力加工)
• 1、要求了解金属塑性变形的实质和塑性变形机理，了解 塑性变形对金属组织和性能的影响（加工硬化），了解加 热时变形组织的回复和再结晶，根据热变形和冷变形定义， 学会计算不同金属的热（冷）变形温度。在设计锻造零件 时能合理利用金属纤维组织的方向性。 • 2、了解金属的可锻性及其影响因素，了解坯料加热过程 中产生的缺陷及合理确定加热范围。 • 3、基本掌握自由锻主要工序的定义和应用，合理确定自 由锻件的结构工艺性。了解自由锻造工艺规程的编制方法。 锤上模锻、胎膜锻造的工艺方法作一般了解。 • 4、了解板料冲压的基本工序和冲压件的结构工艺性。轧 制、挤压、拉拔等压力加工方法仅作一般了解。
• 在满足使用要求前提下： • 1.冲压加工件的形状尽可能简单、对称。 • 2.冲裁件上直线与直线、曲线与直线交接处均 应圆弧连接。 • 3.应避免过窄的悬臂和窄槽。 • 4.孔与孔及孔与工件边缘之间距离不能过小； 且冲孔件的孔径不能过小（见下表说明）。 • 5.弯曲件或拉深件的孔要与工件壁保持一定距 离。（见上页图12.• 见P126复习题
24
第三章 板料冲压
• 知识点：
§3-5 压力加工新工艺
§3. 5 压力加工新工艺 3. 复合挤压
一. 零件的挤压
挤压时金属沿凸模运动方向和相反方向均有流动(图 挤压时金属沿凸模运动方向和相反方向均有流动 图3-70)
§3. 5 压力加工新工艺 4. 径向挤压
一. 零件的挤压
挤压时金属流动方向与凸模运动方向垂直(如图 挤压时金属流动方向与凸模运 5 压力加工新工艺 四. 精 密 模 锻
四. 精密模锻
精密模锻是在通用的模锻设备上锻制出高精度 锻件的模锻工艺. 为获得高精度的模锻件, 锻件的模锻工艺 为获得高精度的模锻件 工艺上采 取以下措施： 取以下措施： 采用少、无氧化加热； ① 采用少、无氧化加热； 精确计算原始坯料的尺寸，严格按坯料质量下料； ② 精确计算原始坯料的尺寸，严格按坯料质量下料； 精细清理坯料表面，除净坯料表面的氧化皮、 ③ 精细清理坯料表面，除净坯料表面的氧化皮、脱 碳及其它缺陷等； 碳及其它缺陷等； 制造高精度锻模； ④ 制造高精度锻模； 模锻时要很好地进行润滑和冷却锻模。 ⑤ 模锻时要很好地进行润滑和冷却锻模。
§3. 5 压力加工新工艺
一. 零件的挤压
挤压最好在专用挤压压力机上进 但也可在一般(如冲床 如冲床)、 行, 但也可在一般 如冲床 、液压机或 摩擦压力机上进行。 摩擦压力机上进行。 挤压主要应用于生产各种轴对称 形状的小型零件，对于非对称件， 形状的小型零件，对于非对称件，挤 压时金属流动不均， 压时金属流动不均，很容易使凸模折 断。 根据挤压时金属流动方向和凸模 运动方向的关系， 运动方向的关系，挤压可分为以下四 种。
§3. 5 压力加工新工艺 二. 零件的轧制
二. 零件的轧制
轧制主要用以生产型材、管材、 轧制主要用以生产型材、管材、板材及异型 钢材等原材料，近年来， 钢材等原材料，近年来，成功地用于制造各种零 应用逐渐广泛。零件的轧制有如下特点： 件，应用逐渐广泛。零件的轧制有如下特点： ① 生产率高，如辊锻比锤上模锻高 ～10倍； 生产率高，如辊锻比锤上模锻高5～ 倍 锻件质量好，轧制锻件可更接近零件形状， ② 锻件质量好，轧制锻件可更接近零件形状， 节约金属材料； 节约金属材料； 劳动条件好，便于实现机械化、自动化； ③ 劳动条件好，便于实现机械化、自动化； 设备结构简单，对厂房地基要求低。 ④ 设备结构简单，对厂房地基要求低。
压力加工及基础
(3) 生产率高
(4) 缺点:
与铸造相比：成本较高，成形 较困难，无法获得内腔复杂的 产品
第11-1 压力加工理论基础
一、金属的纤维组织及锻造比
在热变形过程中，材料内部的夹杂物及其他非基体物质， 沿塑性变形方向所形成的流线组织，称纤维 (流线)组织。
纤维组织的明显程度与锻造比有关。 锻造比通常是用拔长时的变形程度来衡量， 即：
空气锤
双柱拱式蒸汽－空气锤
水压机的结构示意图
1. 自由锻基本工序
镦粗
拔长
弯 曲
冲 孔
2. 自由锻工艺规程的制订
1) 绘制锻件图：
锻件图是在零件图的基础上，考虑切削加工余量、 锻件公差、工艺余块、锻件收缩、氧化烧损等所 绘制的图样。如图：
2) 选择锻造工序：
根据锻件的形状、尺寸、技术要求和生产数量等 来确定锻造工序。 各类自由锻件的基本的工序如表11-4所示。P177
三、锻造方法的选择
在满足性能和质量要求的前提下， 应选用生产成本低、生产效率高的 方案。 常用锻造方法的特点和应用比较见 表11-8。
温度的提高，使金属的塑性提高，变形抗力减小， 改善了锻造性能。 但必须控制在一定的范围，防止出现过热和过烧 两种加热缺陷。
过热：
加热温度过高或加热时间过长而引起晶粒粗大 的现象，从而使其锻造性能变坏。可通过反复 锻造和正火来细化晶粒
过烧：
加热温度过高，接近金属的熔点时，使晶界出现 氧化或熔化的现象。过烧后金属失去了锻造性能， 不能挽回。
1. 锤上模锻
锤上模锻所用的设备：蒸汽—空气模锻锤、无砧 座模锻锤和高速锤等。
1) 锻模结构：
锻模有带有燕尾的上模和下模组成。 燕尾和斜楔配合分别安装在锤头和模座上； 键槽和键配合，起定位作用，防止锻模前后移动； 锁扣与上模凹入的部分配合，防止锤击时上、下模产生 错移； 起重孔是为安装锻模方便而设置的。
压力加工方法
工艺性能好 锻件质量好 锻件精度高 节约材料 设备轻巧，投资少(重量只有一般模锻锤的1/5～1/10)，对厂房、地基无特殊要求。 锻件加热条件要求高，需采用无氧化加热，且高速锤锻模寿命较短。 爆炸成型 爆炸成型是利用炸药爆炸的化学能使金属材料变形的方法。
放电成型
电磁成型
图12.43 液态模锻工作示意图
1.3 锻造工艺规程的制订 编制工艺规程主要包括以下内容：绘制自由锻件图、确定坯料的重量和尺寸、确定锻造工序、选择锻造设备、确定锻造温度范围和加热次数、确定热处理规范、提出锻件的技术要求和检验要求、填写工艺卡片等。 绘制锻件图 锻件图是指在零件图的基础上，考虑锻造工艺特点而绘制成的图样。
余量、敷料和锻件公差 为保证锻件的尺寸精度和表面粗糙度，在零件的加工表面而增加的金属称为机械加工余量。具体数值结合生产的实际条件查表确定。 敷料是为了简化锻件形状，便于锻造而附加上去的一部分金属。也称为余块。 锻件公差是锻件名义尺寸上下允许的偏差，一般约为加工余量的1/4～1/3。
自由锻设备 常用的自由锻设备有空气锤、蒸汽-空气锤和液压机三种。 空气锤是利用电动机驱动并由空气带动锤头工作的锻造设备。 蒸汽-空气锤是利用蒸汽或压缩空气带动锤头工作的。其工作原理与空气锤相同，但其结构较空气锤复杂，吨位稍大，适用于锻造中小型锻件。
自由锻工序
01
基本工序：是使金属产生塑性变形，以达到所需形状和尺寸的工序。如镦粗、拔长、冲孔等。
02
辅助工序：为基本工序操作方便而进行的预变形工序。如压钳口、压棱边等。
03
精整工序：完成基本工序之后，为提高锻件尺寸和位置精度的工序。如滚圆、校正等。
1
2
3
4
5
6
7
8
模锻按所用设备的类型不同，可以分为锤上模锻、胎模锻、曲柄压力机上模锻、平锻机上模锻和摩擦压力机上模锻等。 锤上模锻 模锻锤 锤上模锻所用的设备主要是蒸汽-空气模锻锤。 锻模 锻模是由上模和下模两部分组成，如图12.5所示。
放电成型
电磁成型
图12.43 液态模锻工作示意图
1.3 锻造工艺规程的制订 编制工艺规程主要包括以下内容：绘制自由锻件图、确定坯料的重量和尺寸、确定锻造工序、选择锻造设备、确定锻造温度范围和加热次数、确定热处理规范、提出锻件的技术要求和检验要求、填写工艺卡片等。 绘制锻件图 锻件图是指在零件图的基础上，考虑锻造工艺特点而绘制成的图样。
余量、敷料和锻件公差 为保证锻件的尺寸精度和表面粗糙度，在零件的加工表面而增加的金属称为机械加工余量。具体数值结合生产的实际条件查表确定。 敷料是为了简化锻件形状，便于锻造而附加上去的一部分金属。也称为余块。 锻件公差是锻件名义尺寸上下允许的偏差，一般约为加工余量的1/4～1/3。
自由锻设备 常用的自由锻设备有空气锤、蒸汽-空气锤和液压机三种。 空气锤是利用电动机驱动并由空气带动锤头工作的锻造设备。 蒸汽-空气锤是利用蒸汽或压缩空气带动锤头工作的。其工作原理与空气锤相同，但其结构较空气锤复杂，吨位稍大，适用于锻造中小型锻件。
自由锻工序
01
基本工序：是使金属产生塑性变形，以达到所需形状和尺寸的工序。如镦粗、拔长、冲孔等。
02
辅助工序：为基本工序操作方便而进行的预变形工序。如压钳口、压棱边等。
03
精整工序：完成基本工序之后，为提高锻件尺寸和位置精度的工序。如滚圆、校正等。
1
2
3
4
5
6
7
8
模锻按所用设备的类型不同，可以分为锤上模锻、胎模锻、曲柄压力机上模锻、平锻机上模锻和摩擦压力机上模锻等。 锤上模锻 模锻锤 锤上模锻所用的设备主要是蒸汽-空气模锻锤。 锻模 锻模是由上模和下模两部分组成，如图12.5所示。
(完整版)金属工艺学(压力加工)
在设计时应使零件工作时的正应力方向与纤维方向应一致，纤维的分布与零 件的外形轮廓应相符合。
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 易第一节 金属塑性变形的实质 第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响 第三节 金属的可锻性
第一节 金属塑性变形的实质
一、金属的塑性变形 1、单晶体塑性变形何谓塑性变形？塑性变形的实质？
单晶体的塑性变形？---滑移 滑移是晶体在切应力的作用下, 晶体的一部分沿一定的晶面
(滑移面)上的一定方向(滑移方向)相对于另一部分发生滑动。
五、纤维组织
金属发生塑性变形后, 晶粒发生变形, 沿形变方向被拉长或压扁。
纤维组织具有各向异性。变形程度越大，纤维组织越明显。 锻造比Y锻：锻造加工工艺中，用锻造比Y锻来表示变形程度的大小。
拔长：Y锻=A0/A（A0、A分别表示拔长前后金属坯料的横截面积）。 镦粗：Y锻=H0/H（H0、H分别表示镦粗前后金属坯料的高度）。
②拔长 ③冲孔
拔长 弯曲
墩粗
错移
扭转
⑵ 辅助工序 为使基本工序操作方便而进行的预变形工序 称为辅助工序（压钳口、切肩等）。
⑶ 修整工序 用以减少锻件表面缺陷而进行的工序（如校 正、滚圆、平整等）。
锻件分类及所需锻造工序
二、模锻
1.模锻定义: 使金属坯料在模膛内受压产生塑性变形，而获得所需形状、尺寸 以及内部质量锻件的加工方法。
㈠.锤上模锻
⑴ 模锻锤: 主要是:蒸汽-空气模锻锤;吨 位:1t-16t;可锻0.5-150kg的 锻件. ⑵ 锻模 : 锤上模锻用的锻模由带燕尾的 上模和下模两部分组成，上 下模通过燕尾和楔铁分别紧 固在锤头和模垫上，上、下 模合在一起在内部形成完整 的模膛。..\课件\金属工艺 学\金工动画\模锻锤原理 1.exe
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 易第一节 金属塑性变形的实质 第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响 第三节 金属的可锻性
第一节 金属塑性变形的实质
一、金属的塑性变形 1、单晶体塑性变形何谓塑性变形？塑性变形的实质？
单晶体的塑性变形？---滑移 滑移是晶体在切应力的作用下, 晶体的一部分沿一定的晶面
(滑移面)上的一定方向(滑移方向)相对于另一部分发生滑动。
五、纤维组织
金属发生塑性变形后, 晶粒发生变形, 沿形变方向被拉长或压扁。
纤维组织具有各向异性。变形程度越大，纤维组织越明显。 锻造比Y锻：锻造加工工艺中，用锻造比Y锻来表示变形程度的大小。
拔长：Y锻=A0/A（A0、A分别表示拔长前后金属坯料的横截面积）。 镦粗：Y锻=H0/H（H0、H分别表示镦粗前后金属坯料的高度）。
②拔长 ③冲孔
拔长 弯曲
墩粗
错移
扭转
⑵ 辅助工序 为使基本工序操作方便而进行的预变形工序 称为辅助工序（压钳口、切肩等）。
⑶ 修整工序 用以减少锻件表面缺陷而进行的工序（如校 正、滚圆、平整等）。
锻件分类及所需锻造工序
二、模锻
1.模锻定义: 使金属坯料在模膛内受压产生塑性变形，而获得所需形状、尺寸 以及内部质量锻件的加工方法。
㈠.锤上模锻
⑴ 模锻锤: 主要是:蒸汽-空气模锻锤;吨 位:1t-16t;可锻0.5-150kg的 锻件. ⑵ 锻模 : 锤上模锻用的锻模由带燕尾的 上模和下模两部分组成，上 下模通过燕尾和楔铁分别紧 固在锤头和模垫上，上、下 模合在一起在内部形成完整 的模膛。..\课件\金属工艺 学\金工动画\模锻锤原理 1.exe
压力加工
4.2.2 塑性变形的实质
l材料在外力作用下，其内部将产生内应力，在 内应力的作用下，金属原子离开原来的平衡位置， 使金属产生变形。 l当外力增大到使金属的内应力超过金属的屈服 极限后，即使外力停止作用，金属的变形也不会 消失，这种变形称为塑性变形。 l金属塑性变形的实质是晶体内部在外力作用下 产生滑移和扭转，从而破坏了原来的晶格结构， 晶粒之间产生“位错”现象。位错密度越大，变形 越严重。
（3）避免加强筋、凸台、工字型截面 或空间曲线形表面等复杂结构
（2）确定模锻件的机械加工余量、公 差和敷料。
l为了简化工件的形状和结构而在零件上增设的 余量叫敷料。 l由于零件上的键槽、环形沟槽以及尺寸相差不 大的台阶等结构不易锻出，通常使用敷料。
（3）确定模锻斜度。 （4）确定模锻圆角半径。 （5）设计冲孔连皮。 （6）确定模锻工步并 选择模膛种类。
4.3.2 模型锻造
1．模锻系统 模锻系统由动力 设备和锻模组成。 常用的动力设备 有空气锤、曲柄 压力机、螺旋压 力机、水压机等。
1—踏板；2—机架；3—砧座；4—操纵杆
2．锻模
上模2和下模4分别 用楔铁10和楔铁7固 定在锤头1和模垫5 上，模垫用楔铁6固 定在砧座上。9为模 膛，8为分模面，3 为飞边槽。工作时， 上模随着锤头做上 下往复运动。
（5）固态成形。压力加工在固态下成形，相对液态成形来说更为困 难，所以锻件和冲压件的形状都相对地较为简单，不像铸件具有复 杂的外形、内腔和薄壁结构。
4.2 塑性成形理论基础
4.2.1 塑性变形规律 （1）最小阻力定律。塑性变形时，材料总 是沿着阻力最小的方向移动，这就是最小 阻力定律。 （2）变形前后体积不变假设。在塑性变形 过程中，假设变形前后材料的体积不变， 这样可以方便在变形前计算毛坯的体积和 重量
第三编金属压力加工
水压机
•
500~1500 1~300T 静压力 0
高压水 •)
• 变形大、锻透深度 大、内部质量好，没
有振动，噪音小。
•20MPa
•0.4~0.9MPa
•(200个大气 •(4~9个大气压）
压)
第三编金属压力加工
自由锻的基本工序
•分类 ：
•（1）辅助工序： • 为方便基本工序的操作而预先进行局部小变形的工 序。 如倒棱、压肩等。 •（2）基本工序： • 锻造过程中直接改变坯料形状和尺寸的工序。如镦 粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲等。
第三编金属压力加工
•3.2.3 冷变形及热变形
第三编金属压力加工
•冷变形 变形温度低于回复温度时，金属在变形过程中
只有加工硬化而无回复与再结晶现象，变形后的金 属只具有加工硬化组织，这种变形称为冷变形。
•热变形
变形温度在再结晶温度以上时，变形产生的加 工硬化被随即发生的再结晶所抵消，变形后金属具 有再结晶的等轴晶粒组织，而无任何加工硬化痕迹， 这种变形称为热变形。
基本工序 —— 扭转
第三编金属压力加工
半轴自由锻工艺
锻件图 材料: 18CrMnTi 坯料尺寸:Ф130×240 坯料重量:25kg 锻造设备:0.5T自由锻锤
•锻出头 部
• 拔长
•拔长及修 整台阶
•拔长并留 出台阶
•锻出凹挡 及拔长端 部并修整
第三编金属压力加工
•3.3.1 模膛锻造成型工艺
•(2) 金属组织的影响
• 纯金属及固溶体(如奥氏体)的可锻性好。而碳化 物(如渗碳体)的可锻性差。 • 铸态柱状组织和粗晶粒结构不如晶粒细小而又 均匀的组织的可锻性好。
第三编金属压力加工