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1、第三篇金属压力加工本讲稿第一页，共四十七页本讲稿第二页，共四十七页1.1 金属塑性变形的实质弹性变形弹性变形弹性变形弹性变形 在外力作用下，材料内部产生应力，应力迫使原子离开在外力作用下，材料内部产生应力，应力迫使原子离开在外力作用下，材料内部产生应力，应力迫使原子离开在外力作用下，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，使金属发生变原来的平衡位置，改变了原子间的距离，使金属发生变原来的平衡位置，改变了原子间的距离，使金属发生变原来的平衡位置，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形。并引起原子位能的增高，但原子有返回
2、低位能的倾形。并引起原子位能的增高，但原子有返回低位能的倾形。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。向。当外力停止作用后，应力消失，变形也随之消失。向。当外力停止作用后，应力消失，变形也随之消失。向。当外力停止作用后，应力消失，变形也随之消失。图图图图3-13-13-13-1第一章第一章 金属的塑性变形金属的塑性变形本讲稿第三页，共四十七页塑性变形塑性变形塑性变形塑性变形 内应力超过金属的屈服点后，外力停止作用后，金属的内应力超过金属的屈服点后，外力停止作用后，金属的内应力超过金属的屈服点后，外力停止作用后，金属的内应力超过金属的屈服点后
3、，外力停止作用后，金属的 变形并不完全消失。变形并不完全消失。变形并不完全消失。变形并不完全消失。滑移面滑移面滑移面滑移面 在切向应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分，沿在切向应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分，沿在切向应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分，沿在切向应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分，沿 着一定的晶面产生相对滑移，该面称为滑移面。着一定的晶面产生相对滑移，该面称为滑移面。着一定的晶面产生相对滑移，该面称为滑移面。着一定的晶面产生相对滑移，该面称为滑移面。位错运动引起塑性变形位错运动引起塑性变形位错运动引起塑性变形位错运动引起塑性变形 近代物理学证明，晶体不是在滑移面
4、上，原子并不是整体近代物理学证明，晶体不是在滑移面上，原子并不是整体近代物理学证明，晶体不是在滑移面上，原子并不是整体近代物理学证明，晶体不是在滑移面上，原子并不是整体 的刚性运动而是以位错引起金属塑性变形。的刚性运动而是以位错引起金属塑性变形。的刚性运动而是以位错引起金属塑性变形。的刚性运动而是以位错引起金属塑性变形。位错：沿滑移面旧原子对破坏，新原子对形成，图位错：沿滑移面旧原子对破坏，新原子对形成，图位错：沿滑移面旧原子对破坏，新原子对形成，图位错：沿滑移面旧原子对破坏，新原子对形成，图3-23-23-23-2 本讲稿第四页，共四十七页 多晶体的塑性变形（晶内和晶间变形）多晶体的塑性变形
5、（晶内和晶间变形）多晶体的塑性变形（晶内和晶间变形）多晶体的塑性变形（晶内和晶间变形）晶内变形：外力作用下，某一晶粒的塑性变形。晶内变形：外力作用下，某一晶粒的塑性变形。晶内变形：外力作用下，某一晶粒的塑性变形。晶内变形：外力作用下，某一晶粒的塑性变形。晶间变形：晶粒之间的相互位移或转动。晶间变形：晶粒之间的相互位移或转动。晶间变形：晶粒之间的相互位移或转动。晶间变形：晶粒之间的相互位移或转动。在外力作用下，有的晶粒处于利于塑性变形在外力作用下，有的晶粒处于利于塑性变形在外力作用下，有的晶粒处于利于塑性变形在外力作用下，有的晶粒处于利于塑性变形 位置，则首先塑性变形。有的处于不利于塑位置，则首
6、先塑性变形。有的处于不利于塑位置，则首先塑性变形。有的处于不利于塑位置，则首先塑性变形。有的处于不利于塑 性变形的位置，则暂时不变形。晶粒间会移性变形的位置，则暂时不变形。晶粒间会移性变形的位置，则暂时不变形。晶粒间会移性变形的位置，则暂时不变形。晶粒间会移 动、转动，这种利与不利位置在变化，动、转动，这种利与不利位置在变化，动、转动，这种利与不利位置在变化，动、转动，这种利与不利位置在变化，塑性变形不断进行。图塑性变形不断进行。图塑性变形不断进行。图塑性变形不断进行。图3-3 3-3 3-3 3-3 本讲稿第五页，共四十七页1.2 塑性变形对金属组织和性能影响 金属在常温下经塑性变形后，内部
7、组织将发生变化。金属在常温下经塑性变形后，内部组织将发生变化。金属在常温下经塑性变形后，内部组织将发生变化。金属在常温下经塑性变形后，内部组织将发生变化。晶粒沿最大变形的方向伸长；晶粒沿最大变形的方向伸长；晶粒沿最大变形的方向伸长；晶粒沿最大变形的方向伸长；晶格与晶粒发生扭曲，产生内应力；晶格与晶粒发生扭曲，产生内应力；晶格与晶粒发生扭曲，产生内应力；晶格与晶粒发生扭曲，产生内应力；晶粒产生碎晶。晶粒产生碎晶。晶粒产生碎晶。晶粒产生碎晶。冷作硬化冷作硬化冷作硬化冷作硬化(见图见图见图见图3 3 3 34)4)4)4)现象：强度、硬度现象：强度、硬度现象：强度、硬度现象：强度、硬度 上升，上升，
8、上升，上升，而塑性、韧而塑性、韧而塑性、韧而塑性、韧 性下降。性下降。性下降。性下降。原因：滑移面附近的原因：滑移面附近的原因：滑移面附近的原因：滑移面附近的 晶粒碎晶块，晶粒碎晶块，晶粒碎晶块，晶粒碎晶块，晶格扭曲畸变，晶格扭曲畸变，晶格扭曲畸变，晶格扭曲畸变，增大滑移阻力，增大滑移阻力，增大滑移阻力，增大滑移阻力，使滑移难以使滑移难以使滑移难以使滑移难以 进行。进行。进行。进行。本讲稿第六页，共四十七页 回复与再结晶回复与再结晶回复与再结晶回复与再结晶 回复：回复：回复：回复：冷作硬化是一种不稳定的现象，具有自发恢复到稳定冷作硬化是一种不稳定的现象，具有自发恢复到稳定冷作硬化是一种不稳定的
9、现象，具有自发恢复到稳定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，原子状态的倾向。室温下不易实现。当提高温度时，原子状态的倾向。室温下不易实现。当提高温度时，原子状态的倾向。室温下不易实现。当提高温度时，原子 获得热能，热运动加剧，当加热温度获得热能，热运动加剧，当加热温度获得热能，热运动加剧，当加热温度获得热能，热运动加剧，当加热温度T T T T回回回回(用用用用K K K K氏温标氏温标氏温标氏温标)T T T T回回回回=（0.250.30.250.30.250.30.250.3）T T T T熔熔熔熔 时原子回复到正常排列，消除了晶格扭
10、曲，使加工硬时原子回复到正常排列，消除了晶格扭曲，使加工硬时原子回复到正常排列，消除了晶格扭曲，使加工硬时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。化得到部分消除。化得到部分消除。化得到部分消除。本讲稿第七页，共四十七页 再结晶：再结晶：当加热温度当加热温度T T再再再再：T T再再再再=0.4T=0.4T=0.4T=0.4T熔熔熔熔 原子获得更多热能，开始以某些碎晶或杂质为核心构成新原子获得更多热能，开始以某些碎晶或杂质为核心构成新原子获得更多热能，开始以某些碎晶或杂质为核心构成新原子获得更多热能，开始以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，
11、故称再结晶粒，因为是通过形核和晶核长大方式进行的，故称再结晶粒，因为是通过形核和晶核长大方式进行的，故称再结晶粒，因为是通过形核和晶核长大方式进行的，故称再结晶。晶。晶。晶。再结晶后清除了全部加工硬化。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。再结晶后晶格类型不变，只改变晶粒外形。加工硬化的利用、消除加工硬化的利用、消除 利用：冷加工后使材料强度利用：冷加工后使材料强度硬度硬度。如冷拉。如冷拉 钢，不能热处理强化的金属材料。钢，不能热处理强化的金属材料。消除：再结晶退火（消除：再结晶退火（消除：再结晶退火（消除：再结晶退火（P29P29P29P29）6507506507
12、50650750650750本讲稿第八页，共四十七页 冷变形和热变形冷变形和热变形冷变形和热变形冷变形和热变形 冷变形冷变形冷变形冷变形 在再结晶温度以下的变形；在再结晶温度以下的变形；在再结晶温度以下的变形；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。但冷变形后金属强度、硬度较高，低粗糙度值。但冷变形后金属强度、硬度较高，低粗糙度值。但冷变形后金属强度、硬度较高，低粗糙度值。但 变形程度不宜过大，否则易裂。变形程度不宜过大，否则易裂。变形程度不宜过大，否则易裂。变形程度不宜过大，否则易裂。热变形热变形热变形热变形 再结晶温度以上变形。再结晶温度以上变形。再结晶温度以上变形
13、。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。在热变变形具有强化作用，再结晶具有强化消除作用。在热变变形具有强化作用，再结晶具有强化消除作用。在热变变形具有强化作用，再结晶具有强化消除作用。在热变 形时无加工硬化痕迹。形时无加工硬化痕迹。形时无加工硬化痕迹。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。金属压力加工大多属热变形，具有再结晶组织。金属压力加工大多属热变形，具有再结晶组织。金属压力加工大多属热变形，具有再结晶组织。热加工后组织性能变化：热加工后组织性能变化：热加工后组织性能变化：热加工后组织性能变化：粗大晶粒被击碎成细晶粒组织，改善了机械性能。粗大
14、晶粒被击碎成细晶粒组织，改善了机械性能。粗大晶粒被击碎成细晶粒组织，改善了机械性能。粗大晶粒被击碎成细晶粒组织，改善了机械性能。铸态组织中的疏松、气孔经热塑变形后被压实或焊合。铸态组织中的疏松、气孔经热塑变形后被压实或焊合。铸态组织中的疏松、气孔经热塑变形后被压实或焊合。铸态组织中的疏松、气孔经热塑变形后被压实或焊合。晶粒被拉长，非金属杂物被击碎，沿被拉长的晶粒界晶粒被拉长，非金属杂物被击碎，沿被拉长的晶粒界晶粒被拉长，非金属杂物被击碎，沿被拉长的晶粒界晶粒被拉长，非金属杂物被击碎，沿被拉长的晶粒界 分布，形成纤维组织（流线）。分布，形成纤维组织（流线）。分布，形成纤维组织（流线）。分布，形成
15、纤维组织（流线）。本讲稿第九页，共四十七页 变形程度越大，纤维组织越明显。变形程度越大，纤维组织越明显。压力加工中常用锻造比压力加工中常用锻造比y y来表示变形程度。来表示变形程度。拔长时锻造比拔长时锻造比y y拔拔=A=A0 0/A /A 镦粗时锻造比镦粗时锻造比y y镦镦=H=H0 0/H/H 纤维组织很稳定，不能（难以）用热处理方法来纤维组织很稳定，不能（难以）用热处理方法来消除。只有经过锻压来改变其方向、形状。消除。只有经过锻压来改变其方向、形状。本讲稿第十页，共四十七页 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，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，在
16、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，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。断。断。断。本讲稿第十一页，共四十七页1.3 金属的可锻性金属的可锻性：材料经受压力加工时获得优质制品难易程金属的可锻性：材料经受压力加工时获得优质制品难易程度的工艺性能。度的工艺性能。可锻性的衡量：塑性（断面收缩率可锻性的衡量：塑性（断面收缩率，伸长率，伸长率），变形），变形
17、抗力。塑性好，变形抗力小则可锻性好。抗力。塑性好，变形抗力小则可锻性好。可锻性取决于：金属本质和加工条件。可锻性取决于：金属本质和加工条件。一、金属的本质一、金属的本质 化学成分的影响化学成分的影响化学成分的影响化学成分的影响 纯金属的可锻性比合金好；有些元素可使可锻性显著纯金属的可锻性比合金好；有些元素可使可锻性显著下降（如铬，钨，钒等）。钢的含碳量越低，可锻性下降（如铬，钨，钒等）。钢的含碳量越低，可锻性越好。越好。金属组织的影响金属组织的影响金属组织的影响金属组织的影响 组织不同，可锻性有很大差异：组织不同，可锻性有很大差异：纯金属、固溶体（如奥氏体）可锻性好；纯金属、固溶体（如奥氏体）
18、可锻性好；碳化物可锻性差；碳化物可锻性差；铸态柱状组织和粗晶粒不如晶粒细小均匀的组织可锻铸态柱状组织和粗晶粒不如晶粒细小均匀的组织可锻性好。性好。本讲稿第十二页，共四十七页二、加工条件二、加工条件二、加工条件二、加工条件 变形温度的影响变形温度的影响变形温度的影响变形温度的影响 温度温度温度温度原子的运动能力原子的运动能力原子的运动能力原子的运动能力容易滑移容易滑移容易滑移容易滑移塑性塑性塑性塑性,变形抗力变形抗力变形抗力变形抗力，可锻性改善可锻性改善可锻性改善可锻性改善.过热：超过一定温度，晶粒急剧长大，锻造性能过热：超过一定温度，晶粒急剧长大，锻造性能过热：超过一定温度，晶粒急剧长大，锻造
19、性能过热：超过一定温度，晶粒急剧长大，锻造性能，机械性能机械性能机械性能机械性能。已过热工件可通过锻造，控制冷却速度，热处理，已过热工件可通过锻造，控制冷却速度，热处理，已过热工件可通过锻造，控制冷却速度，热处理，已过热工件可通过锻造，控制冷却速度，热处理，使晶粒细化。使晶粒细化。使晶粒细化。使晶粒细化。过烧：接近材料熔化温度，晶间的低熔点物质开始熔化，过烧：接近材料熔化温度，晶间的低熔点物质开始熔化，过烧：接近材料熔化温度，晶间的低熔点物质开始熔化，过烧：接近材料熔化温度，晶间的低熔点物质开始熔化，且晶界上形成氧化层。金属失去锻造性能，一击且晶界上形成氧化层。金属失去锻造性能，一击且晶界上形
20、成氧化层。金属失去锻造性能，一击且晶界上形成氧化层。金属失去锻造性能，一击 便碎，无法挽回。便碎，无法挽回。便碎，无法挽回。便碎，无法挽回。锻造温度：锻造温度：锻造温度：锻造温度：始锻温度：碳钢比始锻温度：碳钢比始锻温度：碳钢比始锻温度：碳钢比AEAEAEAE线低线低线低线低200C200C200C200C左右左右左右左右 终锻温度：终锻温度：终锻温度：终锻温度：800C800C800C800C过低难于锻造过低难于锻造过低难于锻造过低难于锻造 ，若强行锻造，将导致锻，若强行锻造，将导致锻，若强行锻造，将导致锻，若强行锻造，将导致锻 件破裂报废。图件破裂报废。图件破裂报废。图件破裂报废。图3-8
21、3-83-83-8本讲稿第十三页，共四十七页变形速度的影响变形速度的影响 变形速度变形速度u=d/dt u=d/dt 变形程度变形程度 变形速度变形速度u u 应力状态影响应力状态影响 三向应力中，压力应力数目愈多，则塑性越好。三向应力中，压力应力数目愈多，则塑性越好。塑性塑性塑性塑性.变形抗力变形抗力变形抗力变形抗力热能热能热能热能塑性塑性，变形抗力，变形抗力，变形抗力，变形抗力本讲稿第十四页，共四十七页本讲稿第十五页，共四十七页第二章 锻造一、自由锻一、自由锻一、自由锻一、自由锻 自由锻是利用冲击力或压力使金属在上、下两个自由锻是利用冲击力或压力使金属在上、下两个 抵铁之间变形。从而获得所
22、需形状及尺寸的锻件。抵铁之间变形。从而获得所需形状及尺寸的锻件。在重型机械中，自由锻是生产大型锻件和特大型在重型机械中，自由锻是生产大型锻件和特大型在重型机械中，自由锻是生产大型锻件和特大型在重型机械中，自由锻是生产大型锻件和特大型 锻件唯一成型的方法。锻件唯一成型的方法。锻件唯一成型的方法。锻件唯一成型的方法。金属沿变形方向可以自由流动，不受限制。金属沿变形方向可以自由流动，不受限制。自由锻设备：自由锻设备：自由锻设备：自由锻设备：锻锤锻锤锻锤锻锤 依靠冲击力使金属变形，只能锻造中小锻件。依靠冲击力使金属变形，只能锻造中小锻件。液压机：液压机：液压机：液压机：依靠静压力使金属变形，可加工大型
23、锻件。其依靠静压力使金属变形，可加工大型锻件。其 中水压机可产生很大作用力，是重型机械厂锻中水压机可产生很大作用力，是重型机械厂锻 造生产的主要设备。造生产的主要设备。造生产的主要设备。造生产的主要设备。2.1 2.1 锻造方法锻造方法本讲稿第十六页，共四十七页自由锻工序自由锻工序自由锻工序自由锻工序 基本工序基本工序基本工序基本工序 镦粗：适于饼块类，盘套类镦粗：适于饼块类，盘套类镦粗：适于饼块类，盘套类镦粗：适于饼块类，盘套类 拔长：适于轴类、杆类拔长：适于轴类、杆类拔长：适于轴类、杆类拔长：适于轴类、杆类 拔长、镦粗经常交替反复使用。拔长、镦粗经常交替反复使用。拔长、镦粗经常交替反复使用
24、。拔长、镦粗经常交替反复使用。有时一头镦粗，另一头拔长。有时一头镦粗，另一头拔长。有时一头镦粗，另一头拔长。有时一头镦粗，另一头拔长。（通孔、盲孔）冲孔，常用方法：镦粗（通孔、盲孔）冲孔，常用方法：镦粗（通孔、盲孔）冲孔，常用方法：镦粗（通孔、盲孔）冲孔，常用方法：镦粗冲孔冲孔冲孔冲孔 镦粗镦粗镦粗镦粗冲孔冲孔冲孔冲孔扩孔扩孔扩孔扩孔 弯曲：工件轴线产生一定曲率。弯曲：工件轴线产生一定曲率。弯曲：工件轴线产生一定曲率。弯曲：工件轴线产生一定曲率。扭转：某一部分相对于另一部分转一定角度。扭转：某一部分相对于另一部分转一定角度。扭转：某一部分相对于另一部分转一定角度。扭转：某一部分相对于另一部分转
25、一定角度。错移：坯料的一部分相对于另一部分平移错移：坯料的一部分相对于另一部分平移错移：坯料的一部分相对于另一部分平移错移：坯料的一部分相对于另一部分平移 错开的工序，例如曲轴。错开的工序，例如曲轴。错开的工序，例如曲轴。错开的工序，例如曲轴。切割：分割坯料，或去除锻件余量的工序。切割：分割坯料，或去除锻件余量的工序。切割：分割坯料，或去除锻件余量的工序。切割：分割坯料，或去除锻件余量的工序。辅助工序：辅助工序：辅助工序：辅助工序：在基本工序之前的预变形工序如压肩、压钳口等。在基本工序之前的预变形工序如压肩、压钳口等。在基本工序之前的预变形工序如压肩、压钳口等。在基本工序之前的预变形工序如压肩
26、、压钳口等。精整工序：精整工序：精整工序：精整工序：完成基本工序之后，用以提高锻件尺寸和形状精度的工序。完成基本工序之后，用以提高锻件尺寸和形状精度的工序。完成基本工序之后，用以提高锻件尺寸和形状精度的工序。完成基本工序之后，用以提高锻件尺寸和形状精度的工序。锻件分类及基本工序方案（表锻件分类及基本工序方案（表锻件分类及基本工序方案（表锻件分类及基本工序方案（表3-1 3-1 3-1 3-1 锻件分类及所需锻造工序）锻件分类及所需锻造工序）锻件分类及所需锻造工序）锻件分类及所需锻造工序）本讲稿第十七页，共四十七页二、模锻二、模锻二、模锻二、模锻 在压力或冲击力作用下，金属坯料在锻模模膛内在压力
27、或冲击力作用下，金属坯料在锻模模膛内在压力或冲击力作用下，金属坯料在锻模模膛内在压力或冲击力作用下，金属坯料在锻模模膛内 变形，从而获得锻件的工艺方法。变形，从而获得锻件的工艺方法。变形，从而获得锻件的工艺方法。变形，从而获得锻件的工艺方法。此法生产的锻件尺寸精确、加工余量较小，结构此法生产的锻件尺寸精确、加工余量较小，结构此法生产的锻件尺寸精确、加工余量较小，结构此法生产的锻件尺寸精确、加工余量较小，结构 也可较复杂，生产率高。也可较复杂，生产率高。也可较复杂，生产率高。也可较复杂，生产率高。按使用设备不同分为：锤上模锻、胎模锻等。按使用设备不同分为：锤上模锻、胎模锻等。按使用设备不同分为：
28、锤上模锻、胎模锻等。按使用设备不同分为：锤上模锻、胎模锻等。(见下页图见下页图见下页图见下页图)锤上模锻锤上模锻锤上模锻锤上模锻 锤上模锻所用设备为模锻锤。通常为蒸气锤上模锻所用设备为模锻锤。通常为蒸气锤上模锻所用设备为模锻锤。通常为蒸气锤上模锻所用设备为模锻锤。通常为蒸气-空气锤。空气锤。空气锤。空气锤。对形状复杂锻件，先在制坯模膛内初步成形，然后在模锻模膛内锻造。对形状复杂锻件，先在制坯模膛内初步成形，然后在模锻模膛内锻造。对形状复杂锻件，先在制坯模膛内初步成形，然后在模锻模膛内锻造。对形状复杂锻件，先在制坯模膛内初步成形，然后在模锻模膛内锻造。模锻模膛模锻模膛模锻模膛模锻模膛 i)i)i
29、)i)终锻模膛终锻模膛终锻模膛终锻模膛 作用：使坯料最后变形到锻件所要求的形状、尺寸。作用：使坯料最后变形到锻件所要求的形状、尺寸。作用：使坯料最后变形到锻件所要求的形状、尺寸。作用：使坯料最后变形到锻件所要求的形状、尺寸。尺寸比锻件尺寸放大一个收缩量，钢件约为尺寸比锻件尺寸放大一个收缩量，钢件约为尺寸比锻件尺寸放大一个收缩量，钢件约为尺寸比锻件尺寸放大一个收缩量，钢件约为1.5%1.5%1.5%1.5%。四周有飞边槽，用以增加金属从模膛中流出阻力，促使金属四周有飞边槽，用以增加金属从模膛中流出阻力，促使金属四周有飞边槽，用以增加金属从模膛中流出阻力，促使金属四周有飞边槽，用以增加金属从模膛中
30、流出阻力，促使金属 充满模膛，容纳多余的金属。充满模膛，容纳多余的金属。充满模膛，容纳多余的金属。充满模膛，容纳多余的金属。冲孔连皮：无法加工通孔而留下的一薄层金属。冲孔连皮：无法加工通孔而留下的一薄层金属。冲孔连皮：无法加工通孔而留下的一薄层金属。冲孔连皮：无法加工通孔而留下的一薄层金属。ii)ii)ii)ii)预锻模膛预锻模膛预锻模膛预锻模膛 作用：使坯料变形到接近于锻件的形状尺寸，使终锻时，金属作用：使坯料变形到接近于锻件的形状尺寸，使终锻时，金属作用：使坯料变形到接近于锻件的形状尺寸，使终锻时，金属作用：使坯料变形到接近于锻件的形状尺寸，使终锻时，金属 容易充满终锻模膛。延长终锻模膛的
31、使用寿命。容易充满终锻模膛。延长终锻模膛的使用寿命。容易充满终锻模膛。延长终锻模膛的使用寿命。容易充满终锻模膛。延长终锻模膛的使用寿命。批量不大，形状简单时可不设预锻模膛。批量不大，形状简单时可不设预锻模膛。批量不大，形状简单时可不设预锻模膛。批量不大，形状简单时可不设预锻模膛。区别：预锻模膛的圆角、斜度较大，没有飞边槽。区别：预锻模膛的圆角、斜度较大，没有飞边槽。区别：预锻模膛的圆角、斜度较大，没有飞边槽。区别：预锻模膛的圆角、斜度较大，没有飞边槽。终锻模膛的圆角、斜度较小，有飞边槽。终锻模膛的圆角、斜度较小，有飞边槽。终锻模膛的圆角、斜度较小，有飞边槽。终锻模膛的圆角、斜度较小，有飞边槽。
32、本讲稿第十八页，共四十七页本讲稿第十九页，共四十七页 制坯模膛制坯模膛制坯模膛制坯模膛 对形状复杂的模锻件对形状复杂的模锻件对形状复杂的模锻件对形状复杂的模锻件,为使坯料形状基本接近模锻件形状为使坯料形状基本接近模锻件形状为使坯料形状基本接近模锻件形状为使坯料形状基本接近模锻件形状,使金属能合理分布和很好使金属能合理分布和很好使金属能合理分布和很好使金属能合理分布和很好地充满模锻模膛，就必须预先在制坯模镗内制坯，因而设制坯模膛。地充满模锻模膛，就必须预先在制坯模镗内制坯，因而设制坯模膛。地充满模锻模膛，就必须预先在制坯模镗内制坯，因而设制坯模膛。地充满模锻模膛，就必须预先在制坯模镗内制坯，因而
33、设制坯模膛。i)i)i)i)拔长模膛拔长模膛拔长模膛拔长模膛 增加某一部分长度。增加某一部分长度。增加某一部分长度。增加某一部分长度。ii)ii)ii)ii)滚压模膛滚压模膛滚压模膛滚压模膛 减小某部分横截面积减小某部分横截面积减小某部分横截面积减小某部分横截面积,以增大另一部分横截面积，坯料长度基本以增大另一部分横截面积，坯料长度基本以增大另一部分横截面积，坯料长度基本以增大另一部分横截面积，坯料长度基本 不变。不变。不变。不变。iii)iii)iii)iii)弯曲模膛弯曲模膛弯曲模膛弯曲模膛 弯曲工件。弯曲工件。弯曲工件。弯曲工件。iv)iv)iv)iv)切断模膛切断模膛切断模膛切断模膛
34、切断金属。切断金属。切断金属。切断金属。此外还有成型模镗，镦粗台，此外还有成型模镗，镦粗台，此外还有成型模镗，镦粗台，此外还有成型模镗，镦粗台，击扁面等制坯模镗。击扁面等制坯模镗。击扁面等制坯模镗。击扁面等制坯模镗。本讲稿第二十页，共四十七页 模膛可分为单膛及多膛，图模膛可分为单膛及多膛，图模膛可分为单膛及多膛，图模膛可分为单膛及多膛，图3-183-183-183-18是多镗模锻。是多镗模锻。是多镗模锻。是多镗模锻。曲柄压力机上模锻曲柄压力机上模锻曲柄压力机上模锻曲柄压力机上模锻本讲稿第二十一页，共四十七页摩擦压力机上模锻摩擦压力机上模锻摩擦压力机上模锻摩擦压力机上模锻本讲稿第二十二页，共四十
35、七页胎模锻胎模锻胎模锻胎模锻 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，胎模锻是在自由锻设备上使用胎模生产模锻件的工艺方法，一般采用自由锻方法制坯，然后在胎模中成型。一般采用自由锻方法制坯，然后在胎模中成型。一般采用自由锻方法制坯，然后在胎模中成型。一般采用自由锻方法制坯，然后在胎模中成型。扣模扣模扣模扣模 图图图图3-22 3-22 3-22 3-22 筒模筒模筒模筒模 图图图图3-23 3-23 3-23 3-23 合膜合膜合膜合膜 图图图图3-243-243-243-24本讲
36、稿第二十三页，共四十七页2.2 锻造工艺规程的制订 一、绘制锻件图一、绘制锻件图一、绘制锻件图一、绘制锻件图 绘制锻件图是以零件图为基础，绘制锻件图是以零件图为基础，绘制锻件图是以零件图为基础，绘制锻件图是以零件图为基础，结合锻造工艺特点绘制而成的。结合锻造工艺特点绘制而成的。结合锻造工艺特点绘制而成的。结合锻造工艺特点绘制而成的。敷料、余量及公差敷料、余量及公差敷料、余量及公差敷料、余量及公差 敷料：为简化零件的形状和结构，便于敷料：为简化零件的形状和结构，便于敷料：为简化零件的形状和结构，便于敷料：为简化零件的形状和结构，便于 锻造而增加的一部分金属为敷料。锻造而增加的一部分金属为敷料。锻
37、造而增加的一部分金属为敷料。锻造而增加的一部分金属为敷料。余量：零件表面为切削加工而增加的尺余量：零件表面为切削加工而增加的尺余量：零件表面为切削加工而增加的尺余量：零件表面为切削加工而增加的尺 寸称余量。寸称余量。寸称余量。寸称余量。锻件公差：是锻件名义尺寸的允许变动锻件公差：是锻件名义尺寸的允许变动锻件公差：是锻件名义尺寸的允许变动锻件公差：是锻件名义尺寸的允许变动 量。查表而定。量。查表而定。量。查表而定。量。查表而定。自由锻锻件图：图自由锻锻件图：图自由锻锻件图：图自由锻锻件图：图2-25 2-25 2-25 2-25 分模面分模面分模面分模面 分模面：上下锻模在模锻件上的分界面，关分
38、模面：上下锻模在模锻件上的分界面，关分模面：上下锻模在模锻件上的分界面，关分模面：上下锻模在模锻件上的分界面，关 系到锻件成型，锻件出模，材料利系到锻件成型，锻件出模，材料利系到锻件成型，锻件出模，材料利系到锻件成型，锻件出模，材料利 用率，锻模加工等一系列问题。用率，锻模加工等一系列问题。用率，锻模加工等一系列问题。用率，锻模加工等一系列问题。选分模面原则：选分模面原则：选分模面原则：选分模面原则：1)1)1)1)应保证模锻件能从模腔中取出来。图应保证模锻件能从模腔中取出来。图应保证模锻件能从模腔中取出来。图应保证模锻件能从模腔中取出来。图3-26a-a3-26a-a3-26a-a3-26a
39、-a 2)2)2)2)应使上、下两模沿分模面的模腔轮廓一致。应使上、下两模沿分模面的模腔轮廓一致。应使上、下两模沿分模面的模腔轮廓一致。应使上、下两模沿分模面的模腔轮廓一致。图图图图3-26 c-c3-26 c-c3-26 c-c3-26 c-c 3)3)3)3)分模面应选在能使模腔深度最浅的位置上。分模面应选在能使模腔深度最浅的位置上。分模面应选在能使模腔深度最浅的位置上。分模面应选在能使模腔深度最浅的位置上。图图图图3-26 b-b3-26 b-b3-26 b-b3-26 b-b 4)4)4)4)使敷料最少。图使敷料最少。图使敷料最少。图使敷料最少。图3-26 b-b3-26 b-b3-2
40、6 b-b3-26 b-b 5)5)5)5)分模面最好是一个平面。图分模面最好是一个平面。图分模面最好是一个平面。图分模面最好是一个平面。图3-263-263-263-26中中中中d-dd-dd-dd-d面最合理。面最合理。面最合理。面最合理。本讲稿第二十四页，共四十七页模锻斜度模锻斜度模锻斜度模锻斜度 模锻件上平行于锤击方向（垂直于分模面）的表模锻件上平行于锤击方向（垂直于分模面）的表模锻件上平行于锤击方向（垂直于分模面）的表模锻件上平行于锤击方向（垂直于分模面）的表 面必须有斜度，以便取出锻件。面必须有斜度，以便取出锻件。面必须有斜度，以便取出锻件。面必须有斜度，以便取出锻件。模锻斜度与模
41、镗深度和宽度有关。模锻斜度与模镗深度和宽度有关。模锻斜度与模镗深度和宽度有关。模锻斜度与模镗深度和宽度有关。内侧斜度比外侧稍大些。图内侧斜度比外侧稍大些。图内侧斜度比外侧稍大些。图内侧斜度比外侧稍大些。图3-27 3-27 3-27 3-27 模锻斜度模锻斜度模锻斜度模锻斜度模锻圆角半径模锻圆角半径模锻圆角半径模锻圆角半径 所有交角均做成圆角，可以易于充满模膛，避免所有交角均做成圆角，可以易于充满模膛，避免所有交角均做成圆角，可以易于充满模膛，避免所有交角均做成圆角，可以易于充满模膛，避免 尖角处产生裂纹，减缓锻件外尖角处的磨损。尖角处产生裂纹，减缓锻件外尖角处的磨损。尖角处产生裂纹，减缓锻件
42、外尖角处的磨损。尖角处产生裂纹，减缓锻件外尖角处的磨损。锻件内圆角锻件内圆角锻件内圆角锻件内圆角R R R R，锻件外圆角，锻件外圆角，锻件外圆角，锻件外圆角r r r r见图。图见图。图见图。图见图。图3-28 3-28 3-28 3-28 圆角半径圆角半径圆角半径圆角半径 圆角半径为圆角半径为圆角半径为圆角半径为1 1 1 1，1.51.51.51.5，2 2 2 2，3 3 3 3，4 4 4 4，5 5 5 5，6 6 6 6，8 8 8 8，10101010，12121212，15151515，20202020等标准值。等标准值。等标准值。等标准值。冲孔连皮冲孔连皮冲孔连皮冲孔连皮
43、孔径大于孔径大于孔径大于孔径大于25mm25mm,该孔应锻出；孔径为该孔应锻出；孔径为该孔应锻出；孔径为该孔应锻出；孔径为25802580时时时时,冲孔连皮厚度取冲孔连皮厚度取冲孔连皮厚度取冲孔连皮厚度取48mm48mm。孔径小于孔径小于孔径小于孔径小于25252525mmmm或孔深大于冲头直径或孔深大于冲头直径或孔深大于冲头直径或孔深大于冲头直径3 3 3 3倍时倍时倍时倍时,只压出凹穴。图只压出凹穴。图只压出凹穴。图只压出凹穴。图3-293-293-293-29本讲稿第二十五页，共四十七页二、坯料重量和尺寸的确定二、坯料重量和尺寸的确定二、坯料重量和尺寸的确定二、坯料重量和尺寸的确定 坯料
44、重量坯料重量坯料重量坯料重量G G G G坯坯坯坯 G G G G坯坯坯坯=G=G=G=G锻锻锻锻+G+G+G+G烧损烧损烧损烧损+G+G+G+G料头料头料头料头 式中：式中：式中：式中：G G G G锻锻锻锻锻件重量锻件重量锻件重量锻件重量 G G G G烧损烧损烧损烧损坯料因加热氧化而烧损坯料因加热氧化而烧损坯料因加热氧化而烧损坯料因加热氧化而烧损 G G G G料头料头料头料头在锻造过程中被冲掉或被在锻造过程中被冲掉或被在锻造过程中被冲掉或被在锻造过程中被冲掉或被 切掉的金属切掉的金属切掉的金属切掉的金属 锻造比锻造比锻造比锻造比 对于以钢锭为坯料时对于以钢锭为坯料时对于以钢锭为坯料时对
45、于以钢锭为坯料时,并采用拔长时并采用拔长时并采用拔长时并采用拔长时,锻造比锻造比锻造比锻造比 不小于不小于不小于不小于2.532.53。轧材为坯料时，锻造比可取。轧材为坯料时，锻造比可取。轧材为坯料时，锻造比可取。轧材为坯料时，锻造比可取1.31.51.31.5。三、锻造工序（工步）的确定三、锻造工序（工步）的确定三、锻造工序（工步）的确定三、锻造工序（工步）的确定 自由锻、按自由锻、按自由锻、按自由锻、按P98P98P98P98表表表表3-13-13-13-1定定定定 模锻模锻模锻模锻 长轴：常用拔长、滚压、弯曲、预锻、终锻等，长轴：常用拔长、滚压、弯曲、预锻、终锻等，长轴：常用拔长、滚压、
46、弯曲、预锻、终锻等，长轴：常用拔长、滚压、弯曲、预锻、终锻等，小型长轴常采用一根棒料锻几个锻件，小型长轴常采用一根棒料锻几个锻件，小型长轴常采用一根棒料锻几个锻件，小型长轴常采用一根棒料锻几个锻件，模锻件采用周期轧制材料作坯料时模锻件采用周期轧制材料作坯料时模锻件采用周期轧制材料作坯料时模锻件采用周期轧制材料作坯料时 可省去拔长滚压等工步。图可省去拔长滚压等工步。图可省去拔长滚压等工步。图可省去拔长滚压等工步。图3-30 3-30 3-30 3-30 图图图图3-31 3-31 3-31 3-31 用轧制坯料模锻用轧制坯料模锻用轧制坯料模锻用轧制坯料模锻 短轴：常用镦粗、预锻、终锻等。图短轴：
47、常用镦粗、预锻、终锻等。图短轴：常用镦粗、预锻、终锻等。图短轴：常用镦粗、预锻、终锻等。图3-32 3-32 3-32 3-32 四、锻造工艺规程中的其它内容四、锻造工艺规程中的其它内容四、锻造工艺规程中的其它内容四、锻造工艺规程中的其它内容 始锻温度和终煅温度始锻温度和终煅温度始锻温度和终煅温度始锻温度和终煅温度(P95(P95(P95(P95图图图图3-8)3-8)3-8)3-8)加热规范、冷却规范、对高合金钢尤为重要，加热规范、冷却规范、对高合金钢尤为重要，加热规范、冷却规范、对高合金钢尤为重要，加热规范、冷却规范、对高合金钢尤为重要，以防因热应力引起变形或开裂。以防因热应力引起变形或开
48、裂。以防因热应力引起变形或开裂。以防因热应力引起变形或开裂。本讲稿第二十六页，共四十七页2.3 锻件结构的工艺性一、自由锻件的结构工艺性一、自由锻件的结构工艺性一、自由锻件的结构工艺性一、自由锻件的结构工艺性 自由锻件不要有锥体，或斜面结构图自由锻件不要有锥体，或斜面结构图自由锻件不要有锥体，或斜面结构图自由锻件不要有锥体，或斜面结构图3-33 3-33 3-33 3-33 轴类锻件结构轴类锻件结构轴类锻件结构轴类锻件结构 几何体的交接处不应形成空间曲线图几何体的交接处不应形成空间曲线图几何体的交接处不应形成空间曲线图几何体的交接处不应形成空间曲线图3-34 3-34 3-34 3-34 杆类
49、锻件结构杆类锻件结构杆类锻件结构杆类锻件结构 本讲稿第二十七页，共四十七页 自由锻件上不应设计出自由锻件上不应设计出自由锻件上不应设计出自由锻件上不应设计出 加强筋、凸台、工字形加强筋、凸台、工字形加强筋、凸台、工字形加强筋、凸台、工字形 截面或空间曲线形表面截面或空间曲线形表面截面或空间曲线形表面截面或空间曲线形表面 图图图图3-35 3-35 3-35 3-35 盘类锻件结构盘类锻件结构盘类锻件结构盘类锻件结构自由锻件横截面若有急剧变自由锻件横截面若有急剧变自由锻件横截面若有急剧变自由锻件横截面若有急剧变化或形状较复杂时，应设计化或形状较复杂时，应设计化或形状较复杂时，应设计化或形状较复杂
50、时，应设计成有几个简单件构成的组合成有几个简单件构成的组合成有几个简单件构成的组合成有几个简单件构成的组合体，再焊接或机械连接方法体，再焊接或机械连接方法体，再焊接或机械连接方法体，再焊接或机械连接方法连接。连接。连接。连接。图图图图3-36 3-36 3-36 3-36 复杂件结构复杂件结构复杂件结构复杂件结构本讲稿第二十八页，共四十七页二、模锻件的结构工艺性二、模锻件的结构工艺性二、模锻件的结构工艺性二、模锻件的结构工艺性 模锻件有一合理分模面，模锻件有一合理分模面，模锻件有一合理分模面，模锻件有一合理分模面，使工件容易取出，应使使工件容易取出，应使使工件容易取出，应使使工件容易取出，应使