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1、第二节锻造成形本讲稿第一页，共二十八页 负载大，工作条件恶劣的关键零件，如汽轮发电机组的转子、主轴、叶轮和护环，大量生产的汽车、拖拉机中的曲轴、连杆、齿轮和转向节，大型水压机的立柱、高压缸和冷、热轧辊等，都是锻压加工而成的。各种刀具、模具、家具、手工工具、紧固件和轴承环等也大都采用锻压加工。先进工业国家模锻件占锻件总产量的比例已达70%-80%。本讲稿第二页，共二十八页 锻造是在一定的温度条件下,用工具或模具对坯料施加外力,使其金属发生塑性流动,从而使坯料发生体积的转移和形状的变化,获得所需锻件的一种成形方法。基本特点：基本特点：锻造是利用金属的塑性流动来成形的，在成形过程中不仅坯料的质量不变
2、（不计烧损及切头等损失），而且体积也不变；只是发生体积转移、形状改变，材料内部组织、性能改变。锻造属于二次塑性成形，变形方式为体积成形。分类：分类：按所用工具及模具安置情况不同，可分为以下几类：锻造工艺锻造工艺:本讲稿第三页，共二十八页一、自由锻一、自由锻 自由锻是在锻锤或压力机上,使用简单或通用的工具使 坯料变形,获得所需几何形状和内部质量的锻件的成形方法。分类：分类：手工锻造 锤上自由锻造 液压机上自由锻造 锤上自由锻造适用于生产中、小型自由锻件，液压机 上的锻造适用于生产大型自由锻件。本讲稿第四页，共二十八页特点：特点：所用设备和工具通用性大，成本低。大、小锻件均适用，特别适用于大型锻件
3、的生产。只能锻形状简单的锻件。适合小批、单件生产。本讲稿第五页，共二十八页4模锻工艺及锻件图绘制模锻工艺及锻件图绘制1）模锻工艺分析）模锻工艺分析 模锻工艺方法与锻 件外形紧密相关。形状 相似的锻件。其模锻工 艺及锻模结构基本相 同。A 锻件类型锻件类型 长轴类锻件。短轴类（圆饼类）。顶镦类及复合类型锻件。本讲稿第六页，共二十八页B 工艺分析工艺分析 长轴类锻件 模锻时毛坯轴线方向（长度方向）与锻击方向垂直，金属主要沿高度方向流动，沿长度方 向流动很少，往往 需制坯。锻造工艺过程为：制坯（如拔长、滚压、弯曲、成形）预锻终 锻。短轴类锻件 模锻时坯料轴线方向与打击方向相同，金属沿高度、宽度和长度
4、方向同时流动。工艺过程：制坯（镦粗、压扁）终锻。本讲稿第七页，共二十八页 顶镦类锻件采用顶镦工艺实现锻件成形。分为热顶镦和冷顶镦。工艺过程：聚料预成形终成形。根据锻件的形状特点选用前三类锻件所需工步和设计方法进行。复杂类锻件本讲稿第八页，共二十八页2）锻件图的绘制）锻件图的绘制 确定分模位置（分模面）（上下模分界面）保证锻件形状尽可能与零件相同、容易脱模。故锻件 的分模位置应选择在具有最大水平投影尺寸的位置上。使锻模结构简单；防止上下模错移；便于锻模制造；便 于金属充满型腔；考虑锻件在工作中的承力情况。本讲稿第九页，共二十八页 确定敷料(余块)、加工余量和锻件公差 模锻斜度和园角 确定冲孔连皮
5、 锻件在模锻时不能锻出 透孔,只能锻出盲孔,即中间有 一层金属,称为冲孔连皮。本讲稿第十页，共二十八页三、胎模锻三、胎模锻 胎模锻是在自由锻造设备上使用可移动的锻模(胎模)生产模锻件的一种工艺方法。工艺过程及特点工艺过程及特点 1）工艺过程）工艺过程:设计锻件图 制订锻造工艺 设计胎模和选择设备等 胎模锻一般工艺采用：胎模锻一般工艺采用：自由锻制坯胎模中终锻成形。本讲稿第十一页，共二十八页2）特点特点与自由锻比较与自由锻比较:与模锻比较：与模锻比较：锻件较自由锻件复杂,尺寸精度更高,机加工余量较少,材料利 用率高。生产率高15倍 机械性能更好(胎模内应力状态较好)工艺灵活 模具结构更简单 设备
6、简单,经济。更换模快,生产周期缩短,成本降低。本讲稿第十二页，共二十八页2胎模锻对模具的要求胎模锻对模具的要求 能获得优质锻件。保证强度的前提下,胎模重量尽量减轻。合理选用模具材料,便于制模简单,降低模具成本。操作方便,生产效率高。1)常用胎模的结构与用途常用胎模的结构与用途2)胎模锻对模具的要求胎模锻对模具的要求本讲稿第十三页，共二十八页胎模锻的应用实例胎模锻的应用实例 变速杆锻件胎模锻工艺过程：填料盖锻件胎模锻工艺过程：本讲稿第十四页，共二十八页四、精密锻造（特种锻造）四、精密锻造（特种锻造）1粉末锻造粉末锻造1）原理）原理 粉末锻造是粉末冶金成形方法和锻造相结合的一种金属加工方法。它是将
7、粉末预压成形后，在充满保护气体的炉子中烧结制坯，再将坯料加热至锻造温度后模锻而成。本讲稿第十五页，共二十八页2）特点）特点 材料利用率高。机械性能好。锻件公差小,表面质量高,可实现少、无切削加工。生产率高。锻造压力小。可以加工热塑性差的材料。本讲稿第十六页，共二十八页3）应用）应用 主要用于锻造差速器齿轮、连杆、衬套等零件。本讲稿第十七页，共二十八页2液态模锻液态模锻1）原理）原理 液态模锻是将一定量的液态金属浇入金属下模内，用金属上模加压，使液态金属充满型腔并在压力下结晶、凝固和产生塑性变形，从而获得组织致密、性能优良的锻件。本讲稿第十八页，共二十八页2）特点）特点 锻件性能良好。锻件精度高
8、，表面质量好。材料利用率高。锻造压力小。可以加工脆性材料。液态模锻适用于批量大、形状复杂、壁厚大而要求强度 高、致密性好的中小型零件的锻造。3）应用）应用本讲稿第十九页，共二十八页3超塑性模锻超塑性模锻 1）原理）原理 首先将合金在接近正常再结晶温度下进行热变形（挤压、轧制、锻造等），以获得超细晶粒，然后在超塑性变形温度下，在预热的模具中模锻成形。最后对锻件进行热处理，以恢复合金的高强度。本讲稿第二十页，共二十八页 显著提高金属的塑性。极大地降低金属的变形抗力。锻件尺寸精确，加工余量极少。锻件性能好，无各向异性。2）特点）特点3）应用）应用主要用于高强度、低塑性合金的模锻成形。本讲稿第二十一页
9、，共二十八页4旋转锻造（径向锻造）旋转锻造（径向锻造）1）原理）原理 在坯料周围，用几个锤头沿径向几个方向对准坯料进行对称高速锤击，使坯料直径减小，长度增加的锻造工艺。本讲稿第二十二页，共二十八页2）特点）特点 旋转锻造兼有脉冲锻造和多向锻打的特点，因而金属变形 时摩擦阻力降低，金属是二向受压变形，可锻造低塑性、高强度的金属和合金钢。锻件精度较高，锻件质量好，材料消耗降低，加工量减少。旋转锻造的生产率较高。旋转锻造锤头简单，调整时间短，适合各种生产批量的生 产。3）应用）应用 常用来锻造机床、汽车、飞机和其它机械上的阶梯轴、锥度轴和空心轴，也可以用于各种气瓶、炮弹壳的缩口，火箭上喷管的缩颈加工
10、。本讲稿第二十三页，共二十八页五、锻件结构工艺性五、锻件结构工艺性1自由锻件结构工艺性自由锻件结构工艺性 自由锻锻结构要尽 量简单。本讲稿第二十四页，共二十八页2模锻件结构工艺性模锻件结构工艺性 模锻件的形状可比自由锻复杂,但为了使金属易于充满模膛,减少变形工序和提高模具寿命,模锻件外形的设计仍应力求简单、平直和对称,尽量避免锻件的截面差别过大,或具有过薄的壁,过高的筋和凸起等结构。本讲稿第二十五页，共二十八页3胎模锻件结构工艺性胎模锻件结构工艺性 胎模锻件的结构要素和金属的变形方式已接近普通模锻工艺,故其结构工艺性与模锻件结构工艺基本相同。本讲稿第二十六页，共二十八页六、锻压工艺的发展趋势六
11、、锻压工艺的发展趋势 据预测，产品中锻件的比例将有所增长。例如飞 机的锻压件占85%，汽车的占60%-70%，农机的占70%，电器仪表的占90%。随着锻压工艺的发展，锻压工艺不仅能提供毛坯，而且能提供零件。1锻压工艺锻压工艺 加强对锻压成形理论的研究，并使之与新工艺的开发 相结合。把计算机技术应用于锻压工艺设计，形成工 艺设计的专家系统，达到工艺方案的优化设计。发展精密模锻技术，研究开发成品锻件或准成品锻件 的生产技术，使锻件尽可能地接近实际零件形状。发展边缘工艺或复合工艺，如旋转锻造、粉末锻造、液态模锻、等温锻造等。研究大钢锭冶炼和新锻造技术，以改善大锻件内部质 量。通过大型水压机的自动控制
12、和测量技术的发展，提高大锻件尺寸精度。本讲稿第二十七页，共二十八页2锻压设备锻压设备 发展高效、高精度、多工位成形设备，把计算机数控技术、机器人技术、光电技术等综合应用到锻压设备中，以提高其 可靠性和各种参数的监控。发展柔性锻压加工系统，以满足多品种、中小批量生产，缩 短产品换型的周期。开发改造旧锻压设备的新技术，以提高旧设备的生产能力和 锻件质量，改善生产条件。3配套技术方面：配套技术方面：发展模具CAD/CAM技术和新模具材料及新的加工方法，以 降低模具的表面粗糙度和提高模具使用寿命。发展适应不同材质、不同规格材料的高效精密下料方法，满 足精密锻造的需要。发展适合不同温度区间、无污染的润滑材料和涂覆方法。发展快速，少无氧化的加热方法和相应加热设备。发展锻压生产的检测技术。本讲稿第二十八页，共二十八页