第七章锻压成形工艺 ln
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锻造成型工艺介绍
T回=（0.25—0.3）T熔 使原子回复到正常排列，消除了晶格扭曲，使加工硬 化得到部分消除。
＊ 再结晶：
当加热温度T再： T再=0.4T熔 原子获得更多热能，开始的某些碎晶或杂质为核心 构成新晶粒，因为是通过形核和晶核长大方式进行 的，故称再结晶。
再结晶后清除了全部加工硬化。
再结晶后晶格类型不变，只改变晶粒外形。
上升， 而塑性、韧 性下降。 ＊ 原因：滑移面附近的 晶粒碎晶块， 晶格扭曲畸变， 增大滑移阻力， 使滑移难以 进行。
● 3、金属的回复与再结晶 ＊ 回复：
冷作硬化是一种不稳定的现象，具有自发恢复到稳定 状态的倾向。室温下不易实现。当提高温度时，原子 获得热能，热运动加剧，当加热温度T回(用K氏温标)
●加工硬化的利用、消除
＊利用：冷加工后使材料强度↑硬度↑。如冷拉
钢，不能热处理强化的金属材料。
＊消除：再结晶退火（P29）650—750℃
● 热变形对金属组织和性能的影响 冷变形和热变形 ＊ 冷变形
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。但 变形程度不宜过大，否则易裂。 ＊ 热变形 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 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。
模膛 飞边槽
锤头
上模
分模面,parting plane 下模
模垫
⑵ 制坯模膛 ＊ i) 拔长模膛 增加某一部分长度。 ii)滚压模膛 减小某部分横截面积,以增大另一部分横截面积，坯料长度基本
不变。 切断金属。
此外还有成型模镗，镦粗台， 击扁面等制坯模镗。
在设计和制造零件时，应使最大正应力的方向于纤维 方向重合，最大切应力的方向于纤维方向垂直。尽量 使纤维组织不被切断。
＊ 再结晶：
当加热温度T再： T再=0.4T熔 原子获得更多热能，开始的某些碎晶或杂质为核心 构成新晶粒，因为是通过形核和晶核长大方式进行 的，故称再结晶。
再结晶后清除了全部加工硬化。
再结晶后晶格类型不变，只改变晶粒外形。
上升， 而塑性、韧 性下降。 ＊ 原因：滑移面附近的 晶粒碎晶块， 晶格扭曲畸变， 增大滑移阻力， 使滑移难以 进行。
● 3、金属的回复与再结晶 ＊ 回复：
冷作硬化是一种不稳定的现象，具有自发恢复到稳定 状态的倾向。室温下不易实现。当提高温度时，原子 获得热能，热运动加剧，当加热温度T回(用K氏温标)
●加工硬化的利用、消除
＊利用：冷加工后使材料强度↑硬度↑。如冷拉
钢，不能热处理强化的金属材料。
＊消除：再结晶退火（P29）650—750℃
● 热变形对金属组织和性能的影响 冷变形和热变形 ＊ 冷变形
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。但 变形程度不宜过大，否则易裂。 ＊ 热变形 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 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。
模膛 飞边槽
锤头
上模
分模面,parting plane 下模
模垫
⑵ 制坯模膛 ＊ i) 拔长模膛 增加某一部分长度。 ii)滚压模膛 减小某部分横截面积,以增大另一部分横截面积，坯料长度基本
不变。 切断金属。
此外还有成型模镗，镦粗台， 击扁面等制坯模镗。
在设计和制造零件时，应使最大正应力的方向于纤维 方向重合，最大切应力的方向于纤维方向垂直。尽量 使纤维组织不被切断。
材料成型第七章
主讲内容
第七章 金属的塑性成形方法 ------锻造
2019/9/22
1
第一节 锻造
锻造概念：把金属坯料加热至塑性状态，并施加静压力或冲 击力，使之变形，而获得制件的加工方法。 • 锻造要求 • 加热温度(对钢铁而言)：始锻温度 1050℃；终锻温度800 ℃左右; • 加热目的：提高塑性变形能力，降低塑性变形抗力，使坯料 容易压力成形； • 设备： • 施压设备:压力机、水压机(提供静压力)；锻锤(提供冲击 力)； • 加热设备:煤气炉、燃油炉、感应炉； • 分类： 自由锻造;模锻;胎模锻造
. 吨位一般为1000-31500t
2019/9/22
23
水压机
水压机:吨位（静压力）大，大型锻件生产的自由锻造设备。最大 吨位达3.5万吨。
2019/9/22
24
模锻模具（锻模）
• 锻模工作条件 • 受高温高压冲击；受很大张、压应力的作用；强烈摩擦力； • 锻模性能要求 • 高温强度、硬度；一定冲击韧性；较高热疲劳抗力；较好的
2019/9/22
2
1 自由锻造
• 自由锻造
• 自由含义：在水平方向 上自由变形，在垂直方 向上受压成形.
• 垂直方向（Z向）: 受力；
• 水平方向（X、Y 向）:自由变形。
• 设备 ：锻锤(空气锤、 蒸汽空气锤)(产生冲击 力)；
• 液压机(水压机,油压 机)(提供静压力)
2019/9/22
P
耐磨性 工作温度：400~600 ℃ 钢种：热作模具钢—５CrNiMo； 4Cr5MoSiV(H11)； 4Cr5MoSiV1(H13)等。
热处理：淬火＋高温回火
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25
锻模制造工艺
第七章 金属的塑性成形方法 ------锻造
2019/9/22
1
第一节 锻造
锻造概念：把金属坯料加热至塑性状态，并施加静压力或冲 击力，使之变形，而获得制件的加工方法。 • 锻造要求 • 加热温度(对钢铁而言)：始锻温度 1050℃；终锻温度800 ℃左右; • 加热目的：提高塑性变形能力，降低塑性变形抗力，使坯料 容易压力成形； • 设备： • 施压设备:压力机、水压机(提供静压力)；锻锤(提供冲击 力)； • 加热设备:煤气炉、燃油炉、感应炉； • 分类： 自由锻造;模锻;胎模锻造
. 吨位一般为1000-31500t
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水压机
水压机:吨位（静压力）大，大型锻件生产的自由锻造设备。最大 吨位达3.5万吨。
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模锻模具（锻模）
• 锻模工作条件 • 受高温高压冲击；受很大张、压应力的作用；强烈摩擦力； • 锻模性能要求 • 高温强度、硬度；一定冲击韧性；较高热疲劳抗力；较好的
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2
1 自由锻造
• 自由锻造
• 自由含义：在水平方向 上自由变形，在垂直方 向上受压成形.
• 垂直方向（Z向）: 受力；
• 水平方向（X、Y 向）:自由变形。
• 设备 ：锻锤(空气锤、 蒸汽空气锤)(产生冲击 力)；
• 液压机(水压机,油压 机)(提供静压力)
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P
耐磨性 工作温度：400~600 ℃ 钢种：热作模具钢—５CrNiMo； 4Cr5MoSiV(H11)； 4Cr5MoSiV1(H13)等。
热处理：淬火＋高温回火
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锻模制造工艺
锻压工艺介绍
锻压工艺介绍
锻压工艺是指通过利用压力将金属或非金属材料加工成所需形状的一种工艺。
这种工艺在现代制造业中应用广泛，特别是在汽车、机械、航空航天等领域。
本文将从锻压工艺的原理、分类、设备和应用等方面进行介绍。
一、锻压工艺的原理
锻压工艺是通过施加压力，使金属或非金属材料产生塑性变形，从而实现所需形状的加工工艺。
其原理可以分为两种：一种是利用压力将材料压制到所需形状；另一种是利用压力将材料挤压到所需形状。
二、锻压工艺的分类
锻压工艺可以根据施加压力的方式进行分类。
一般来说，锻压工艺可以分为以下几种：
1.冷锻：在常温下进行的锻造，适用于生产大量小件，如螺钉、螺栓等。
2.热锻：在高温下进行的锻造，适用于生产大型零件，如轴、齿轮、锻轮等。
3.温度锻造：在介于冷锻和热锻之间的温度下进行的锻造，适用于
生产中等规模的零件，如法兰、板、带等。
三、锻压工艺的设备
常用的锻压设备有压力机、锻压机、冲压机等。
其中，压力机是最简单的设备，一般用于小型零件的生产；锻压机则是较为常用的设备，适用于各种规模的零件生产；冲压机则是专门用于生产大批量小件的设备。
四、锻压工艺的应用
锻压工艺在现代制造业中应用广泛，特别是在汽车、机械、航空航天等领域。
在汽车制造中，锻造技术可以用于制造轴承、齿轮、弹簧等零件；在机械制造中，锻造技术可以用于制造锻轮、齿轮、轴等零件；在航空航天领域，锻造技术可以用于制造飞机发动机零件、飞行器结构零件等。
锻压工艺是一种非常重要的加工工艺，具有广泛的应用前景。
通过锻压工艺，可以实现对各种材料的加工和成型，从而满足各种不同领域的生产需求。
7第七章 压制成型
设备、能量消耗增大，压机、模具寿命缩短
32
模压压力的选择与模塑料的工艺性能和制品的成型条件有关：
33
模压成型工艺
排出水分和低分子挥发物及模内空气等。 在塑模的模腔内塑料反应进行适当时间后，可卸 压松模排气很短时间。 排气操作能：缩短固化时间； 提高制品的物理机械性能； 避免制品内部出现分层和气泡。 但排气过早达不到排气目的； 34 排气过迟则因物料表面已固化气体排不出。
模压成型工艺
脱模冷却
脱模通常是靠顶出杆来完成的。 带有成型杆或某些嵌件的制品，应先用专门工具 将成型杆拧脱，而后进行脱模。
38
后处理 一般处理温度约比成型温度高10~50 ℃。
后处理能使塑料：固化更趋完全， 同时减少或消除制品的内应力， 减少制品中的水分及挥发物等， 有利于提高制品的电性能及强度。
热固性模塑料成型工艺性能
成型收缩率：在常温常压下，模具型腔的单向尺
L0 L SL 100% L0
寸L0和制品相应单向尺寸L差值与模具型腔的单向 尺寸L0之比
15
热固性模塑料成型工艺性能
制品产生收缩的原因
——产生了化学交联，分子结构由线形或支链结构 变为体型结构，密度增大 ——塑料和模具的热膨胀系数差异很大，冷却后塑 料的收缩比金属模具大很多 ——脱模后的压力下降有弹性回复和塑性变形产生
用模压法加工的塑料主要有：酚醛塑料、氨基塑 料、环氧树脂、有机硅、硬聚氯乙烯、聚三氟氯 乙烯、氯乙烯与醋酸乙烯共聚物、聚酰亚胺等。
8
模压成型与注射成型相比，生产过程控制、使用的设备和模 具较简单，较易成型大型制品。 缺点是生产周期长，效率低，尺寸准确性低。
预压（热固性塑料）
原料的准备
工艺过程：
第七章自由锻解读
工艺性差的结构
《热加工工艺基础》第七章 36/46
工艺性好的结构
36
一、自由锻件结构工艺性
4、避免锻打横截面有急剧变化或 形状复件的锻件。
工艺性差的结构
《热加工工艺基础》第七章 37/46
工艺性好的结构
37
二、绘制锻件图
1.敷料 2.锻件
余量
3.锻件 公差
1
2
《热加工工艺基础》第七章 38/46
23
压痕
《热加工工艺基础》第七章 24/46
24
基本工序
自由锻 的工序
辅助工序 精整工序
校正 滚圆 平整
《热加工工艺基础》第七章 25/46
25
校正
《热加工工艺基础》第七章 26/46
26
滚圆
《热加工工艺基础》第七章 27/46
27
平整
《热加工工艺基础》第七章 28/46
28
第四节 自由锻工艺规程的编制
第七章 自由锻
自由锻生产工艺概述 自由锻造设备 自由锻的工序 自由锻工艺规程的编制
《热加工工艺基础》第七章 1/46
1
第一节 自由锻生产工艺概述
一、定义:自由锻是使坯料在压力作 用下部分金属塑性变形受 限制 , 其余金属可自由流 动的一种工艺方法。
《热加工工艺基础》第七章 2/46
2
二、自由锻的生产特点
自由锻件结构工艺性 绘制锻件图 确定坯料的质量和尺寸 选择锻造工序
《热加工工艺基础》第七章 29/46
29
一、自由锻件结构工艺性
1、不能锻打锥体或斜面锻件。
工艺性差的结构
《热加工工艺基础》第七章 30/46
工艺性好的结构
30
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
模具设计与制造——第7章 自由锻造工艺
镦 粗
第七章 自由锻造工艺ຫໍສະໝຸດ 拔 长第七章 自由锻造工艺
冲 孔
第七章 自由锻造工艺
齿 轮 坯 锻 件 冲 孔 与 扩 孔 生 产
第七章 自由锻造工艺
弯 曲 模
第七章 自由锻造工艺
第二节 自由锻基本工序分析
三、冲孔
定义：采用冲子将毛坯冲出透孔或不透孔的锻造工序。 用途：锻造各种带孔锻件和空心锻件时都需要冲孔。 方法：实心冲子冲孔，空心冲子冲孔，在垫环上冲孔。 影像资料：冲孔。
第七章 自由锻造工艺
第二节 自由锻基本工序分析
四、扩孔
定义：减小空心毛坯壁厚而增加其内外径的锻造工序。 用途：锻造各种圆环锻件。 方法：冲子扩孔、芯轴扩孔。 影像资料：齿轮坯锻件冲孔与扩孔
第七章 自由锻造工艺
第二节 自由锻基本工序分析
六、弯曲
定义：将毛坯弯成所规定外形的锻造工序。 注意问题： 1）弯曲后毛坯的断面形状有所改变； 2）弯曲区内边金属受压缩，可能产生折叠；弯曲区的外边金属受 拉伸，容易引起裂纹； 3）在确定毛坯的形状和尺寸时，应考虑弯曲区的断面面积减小； 4）为保证锻件质量，毛坯加热部分不宜过长，最好仅加热弯曲部 分； 5）当锻件需多处弯曲时，一般先弯锻件的端部，其次再弯与直线 相连接的部分，然后再弯其余部分。 影像资料：弯曲模
第七章 自由锻造工艺
第二节 自由锻基本工序分析
七、错移
将毛坯的一部分相对另一部分相互平行错移开的锻造工序。 常用于锻造曲轴类锻件，方法： 1 1）在一个平面内错移 2）在两个平面内错移
第七章 自由锻造工艺－基本工序
第七章 自由锻造工艺——辅助工序
第七章 自由锻造工艺——修整工序
第七章 自由锻造工艺
第七章 自由锻造工艺
【材料成型原理——锻压】第七章 真实应力应变曲线
点b’处没有极大值，b’点以后的曲线仍是上升的。这说明材料抵抗 塑性变形的能力随应变的增加而增加，就是不断的产生硬化，所以 真实应力－应变曲线有时也称硬化曲线。
7.3.拉伸真实应力-应变曲线塑性失稳点的特性
如某一瞬间的轴向力为P，试样断面积为F，真实 应力为S，则有：
因为
故
P SF
ln l ln F0 ,可得如下关系式
铝合金，青铜，镍等，则没有明显的屈服点，这时的屈
服应力规定用
时的应力表示。
0.2%
试样在屈服点以上继续拉伸，应力随变形程度的增加
而上升，直到最大拉力点b，这时的条件应力即强度极 限。 b点以后继续拉伸，试样断面出现局部收缩，形成 所谓缩颈。此后，应力逐渐减小，曲线下降，直至k点 发生断裂。
下面介绍一下材料的另一个特性——包申格效应
式中 l —试样的瞬时长度； dl —瞬时的长度改变量。
l l 当试样从
拉伸至
0
时1 ，总的真实应变为
l l1d l1 dl ln 1
l l0
l0 l
0
在出现缩颈以前，试样处于均匀拉伸状态，因此上述三种应变
间存在以下关系
ln l1 l0
ln(l0
l0
l
)
ln(1
（*) ）
或 e 1
7.1 拉伸图和条件应力－应变曲线 1.拉伸图及条件应力－应变曲线
下图所示为退火低碳钢的拉伸图。图的纵坐标表示载 荷，横坐标表示标距的伸长。
将拉伸图的纵坐标除以试样原始断面积，即得条件应力
0
P P0
将拉伸图的横坐标除以试样标距长度，即得相对伸长
l
l0
根据上两式可由拉伸图作出条件应力－应变曲线。
S B n
7.3.拉伸真实应力-应变曲线塑性失稳点的特性
如某一瞬间的轴向力为P，试样断面积为F，真实 应力为S，则有：
因为
故
P SF
ln l ln F0 ,可得如下关系式
铝合金，青铜，镍等，则没有明显的屈服点，这时的屈
服应力规定用
时的应力表示。
0.2%
试样在屈服点以上继续拉伸，应力随变形程度的增加
而上升，直到最大拉力点b，这时的条件应力即强度极 限。 b点以后继续拉伸，试样断面出现局部收缩，形成 所谓缩颈。此后，应力逐渐减小，曲线下降，直至k点 发生断裂。
下面介绍一下材料的另一个特性——包申格效应
式中 l —试样的瞬时长度； dl —瞬时的长度改变量。
l l 当试样从
拉伸至
0
时1 ，总的真实应变为
l l1d l1 dl ln 1
l l0
l0 l
0
在出现缩颈以前，试样处于均匀拉伸状态，因此上述三种应变
间存在以下关系
ln l1 l0
ln(l0
l0
l
)
ln(1
（*) ）
或 e 1
7.1 拉伸图和条件应力－应变曲线 1.拉伸图及条件应力－应变曲线
下图所示为退火低碳钢的拉伸图。图的纵坐标表示载 荷，横坐标表示标距的伸长。
将拉伸图的纵坐标除以试样原始断面积，即得条件应力
0
P P0
将拉伸图的横坐标除以试样标距长度，即得相对伸长
l
l0
根据上两式可由拉伸图作出条件应力－应变曲线。
S B n