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1、常用的锻造方法你现在浏览的是第一页,共56页空气锤你现在浏览的是第二页,共56页(2)Steam-air-operated hammer(蒸气(蒸气-空气锤)空气锤)利用蒸气或压缩空气带动锤头工作,它的吨位稍大,最大锻件质量1500Kg,但需要一套辅助设备(蒸气锅炉或空气压缩机)。主要组成部分有工作气缸1、落下部分2、机架3、砧座4和操作手柄5等。你现在浏览的是第三页,共56页你现在浏览的是第四页,共56页(3)Hydraulic press(液压机或水压机)液压机或水压机)利用高压水的压力代替锻锤的冲击力。其吨位用压力表示,可锻造300吨的铸锭,且锻透深度较大,但设备投资较大。你现在浏览的是
2、第五页,共56页你现在浏览的是第六页,共56页3.自由锻的工序(自由锻的工序(Forging operations)1.Basic operations(基本工序)基本工序)使金属材料产生一定的塑性变形,以达到所需形状和尺寸的工艺过程。包括镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错移等。2.Assistant operations(辅助工序)辅助工序)为方便基本工序操作而进行的预变形,如倒棱、压肩等倒棱、压肩等。3.Finishing operations(精整工序)精整工序)用以减少锻件表面的缺陷,包括修整鼓形、平整端面、校直弯曲。你现在浏览的是第七页,共56页基本工序拔长你现在浏览的是第八页,共56
3、页基本工序镦粗你现在浏览的是第九页,共56页基本工序冲孔你现在浏览的是第十页,共56页基本工序 弯曲你现在浏览的是第十一页,共56页基本工序 错移你现在浏览的是第十二页,共56页基本工序 扭转你现在浏览的是第十三页,共56页4.Characteristics and ApplicationsAdvantages:(1)使用工具简单,不需昂贵的模具;(2)可以锻造各种重量的锻件,大型锻件,它几乎是唯一的方法;(3)所需的设备吨位较低。Disadvantages:(1)锻件的尺寸精度较低,加工余量大;(2)锻件的形状受到一定的限制(比较简单);(3)生产率较低,劳动强度大。应用:单件小批量生产。你
4、现在浏览的是第十四页,共56页二、工艺规程的制定二、工艺规程的制定1、Draw up a forging drawing(绘制锻件图)以零件图为基础并考虑下列因素绘制而成的:(1)余块)余块为简化锻件形状、便于锻造而增加的一部分金属。(2)Machining allowance(锻件余量)锻件余量)为后续切削加工而留的加工余量。(3)Forging tolerance(锻件公差)锻件公差)锻件名义尺寸的允许偏差。锻件图的画法:锻件图的画法:如图2-34,以粗实线表示锻件的形状、双点划线表示零件的基本形状;零件尺寸注在锻件相应尺寸下面的括号内。你现在浏览的是第十五页,共56页你现在浏览的是第十六
5、页,共56页2、The choice of forging operations(选择变形工(选择变形工步)步)根据工步的特点及锻件的形状、尺寸、技术要求和生产批量等来确定。包括确定锻件成形所需的基本工序、辅助工序和精整工基本工序、辅助工序和精整工序序的工步,以及所需的工具,确定工步的顺序及变形尺寸等。各类自由锻件的基本变形工步方案见表2-4。3、The calculation of blanks quantity and size(计算坯料重量和尺寸)(计算坯料重量和尺寸)锻造用的坯料有两类锻造用的坯料有两类:钢材和钢坯,用于中、小型锻件;另一类为铸锭,用于大、中型锻件。你现在浏览的是第十七
6、页,共56页The quantity:G坯料=G锻件+G损=G锻件+G烧+G芯+G切G烧计算方法列于表2-5The size:应考虑锻造比(forging ratio),保证有足够的变形程度.采用碳素钢锭作坯料时,Y2.55采用轧制的材料,Y1.31.5你现在浏览的是第十八页,共56页(1)饼块类和空心类锻件)饼块类和空心类锻件通常采用镦粗法,坯料的高径比应为H/D2.53坯料的直径或边长可按下式计算:圆截面坯料:D计 0.8(V坯)1/3方截面坯料:A计0.74(V坯)1/3D计圆截面坯料计算直径,A计方截面坯料的计算边长(2)轴类锻件:)轴类锻件:通常采用拔长法,拔长后的最大截面应达到规定
7、的锻造比要求。F坯yFmaxF坯坯料的截面积,Fmax拔长后的最大截面积圆截面坯料:D计(y)1/2Dmax你现在浏览的是第十九页,共56页根据计算的坯料直径或边长后,参照有关标准,确定坯料的实际直径或边长,然后计算出坯料的长度。热轧圆钢的标准直径见表2-6。采用钢锭为坯料的大型锻件,可根据实际经验估算钢锭重量。锻件的钢锭利用率约为0.500.65,锻造比通常取2.55。你现在浏览的是第二十页,共56页4、选择锻造设备、选择锻造设备根据锻件的材料、尺寸和重量,并考虑实际生产的条件。按表27选择。5、确定锻造温度范围、确定锻造温度范围碳钢锻件,要将坯料加热到铁碳相图的GSE线以上,获得单一的奥氏
8、体。需制定合适的锻造温度范围。Beginning temperature(始锻温度)(始锻温度)as high as possibleFor carbon steel,the beginning temperature is 150250 below the AE line.Ending temperature(终锻温度)(终锻温度)as low as possible(ensure enough ductility)你现在浏览的是第二十一页,共56页你现在浏览的是第二十二页,共56页三、工艺规程举例三、工艺规程举例图2-35齿轮坯自由锻工艺:(1)绘制锻件图:)绘制锻件图:齿轮上的轮齿、小的
9、凹槽、凸肩以及轮辐上的8个30的孔,自由锻难以锻出,需加余块;查表2-2的锻件的加工余量和公差为a=104,b=93,c=135,绘出锻件图。你现在浏览的是第二十三页,共56页(2)确定变形工步)确定变形工步参照表2-4,主要变形工步是镦粗和冲孔和扩孔,凸肩采用垫环局部镦粗,内孔较大,应用冲子扩孔。注意:注意:冲孔和扩孔时,金属会沿径向流动,并沿凸肩高度方向产生拉缩现象,因此,局部镦粗后的径向尺寸要小些、凸肩的高度要大些。你现在浏览的是第二十四页,共56页你现在浏览的是第二十五页,共56页(3)计算坯料的重量和尺寸)计算坯料的重量和尺寸G锻=V锻=17.8kg冲孔芯料的重量:取d=60mm,H
10、=65mm,K2=1.3(见表2-5)G芯=K2 d2H=0.3kg烧损重量:需加热两次,系数K1=0.035G烧=G锻K1=0.6kgG坯=G锻+G芯+G烧=18.7kg坯料的计算直径:D计 0.8(V坯)1/3D计=0.9(V坯)1/3=0.9(18.7/7.85)1/3=120mm查表2-6,选择坯料直径120mm坯料长度=V坯/A=210mm因此确定坯料的尺寸为120210mm你现在浏览的是第二十六页,共56页(4)选定设备吨位)选定设备吨位参照表2-7,此锻件属圆环类,选择0.5吨的自由锻锤。你现在浏览的是第二十七页,共56页四、自由锻零件的结构工艺性(四、自由锻零件的结构工艺性(S
11、tructural design for open die forgings)1.应避免锻件上有圆锥体或斜面的结构。2.圆柱体与圆柱体的交接处锻造很困难,应改成平面与圆柱或平面与平面相连;3.加强筋与表面凸台难以用自由段的方法锻出,工字形截面或空间曲线形表面,也应避免;4.横截面有急剧变化或形状复杂的零件,应分成几个易锻造的简单部分,再用焊接或机械连接的方法组合成整体。你现在浏览的是第二十八页,共56页你现在浏览的是第二十九页,共56页你现在浏览的是第三十页,共56页3.4、模锻(、模锻(Closed die forging)模锻是将加热后的坯料放入锻模的模膛内锻压成型的方法。其特点是坯料变形
12、时,金属的流动受到模膛的限制金属的流动受到模膛的限制和引导,和引导,因此获得与模膛形状一致的锻件。你现在浏览的是第三十一页,共56页一一.The comparison between closed die forging and open die forgingAdvantages:1.high production rates2.higher dimensional accuracy3.more complicated shapes can be produced.4.save materials,lower cost in mass production.你现在浏览的是第三十二页,共56页
13、Disadvantages:not suitable for large parts,150Kghigher cost 应用:适于中、小型锻件的成批或大量生产。应用:适于中、小型锻件的成批或大量生产。二二.ClassificationDrop forging and Press forging.(包括曲柄压力机上模锻、摩擦压力机上模锻、平锻机上模锻、液压机上模锻等)。锤上模锻(锤上模锻(drop forging)主要用蒸气空气模锻锤。图2-21,其特点:1)模锻锤的锤头(ram)与导轨之间的间隙(gap)较小,通常其导轨较长;2)为使锤头运动准确,机架(frame)与砧座(anvil)相连接,
14、且砧座比自由锻锤大得多;3)吨位较大,116t。自由锻锤为0.5-5t。你现在浏览的是第三十三页,共56页你现在浏览的是第三十四页,共56页锤上模锻能完成镦粗、拔长、滚挤、弯曲、成形、预锻和终锻等变形工步的操作,锤击力量和锤击频率可自由控制和变换,可完成各种长轴类和短轴类锻件的模锻。其适用性较好,设备费用相对较低,是目前用得最多目前用得最多的一种模锻方法。的一种模锻方法。缺点是缺点是:振动和噪音大、劳动条件差、机械化程度不够高,生产率也不太高,在大批量生产中有被压力机模锻取代的趋势。你现在浏览的是第三十五页,共56页三.锤上模锻工艺(锤上模锻工艺(drop forging technology
15、)(一)(一)The procedures and die cavities模锻的变形工步分为制坯工步(preforming)和模锻工步(die foring)制坯工步使坯料初步成形,模锻工步完成锻件的最终成形。相应的模锻模膛分为制坯模膛模锻模膛分为制坯模膛、预锻预锻模膛和终锻模膛。模膛和终锻模膛。1.finishing die cavity(终锻模膛)终锻模膛):使坯料最后变形到锻件所需的形状和尺寸。特点:(1)形状与锻件相同,(2)尺寸放大一个收缩量,钢件取1.5%(3)沿模膛四周有飞边槽(flash gutter),其作用:(a)增加金属从模膛中流出的阻力;(b)容纳多余的金属;(c)减
16、缓上、下模的冲击。你现在浏览的是第三十六页,共56页2.blocking die cavity(预锻预锻模膛模膛):使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸。特点:预锻模膛的圆角和斜度较大,且没有飞边槽。3.blank making die cavity(制坯模膛)制坯模膛):使坯料形状基本接近于锻件的形状。根据锻件复杂程度的不同,锻模分为:单膛锻模:在一副锻模上只有一个终锻模膛。多膛锻模:在一副锻模上具有两个或以上的模膛。你现在浏览的是第三十七页,共56页你现在浏览的是第三十八页,共56页你现在浏览的是第三十九页,共56页你现在浏览的是第四十页,共56页(二)(二)Technological pr
17、ocess of closed die forging(模锻件图的制定)(模锻件图的制定)1.Parting plane(分模面)分模面):上、下锻模在模锻件上的分界面。Several rules(1)分模面应选在锻件最大尺寸的截面上最大尺寸的截面上;(2)为便于发现错模现象,应使上、下模的模膛外形一致;(3)为便于金属充满模膛,便于取出锻件和锻模的制造,最好把分模面选在使模膛具有最浅模膛具有最浅的方向上;(4)使零件所加的余块最少;(5)使分模面为平面分模面为平面,上、下模膛的深浅上、下模膛的深浅基本一致。你现在浏览的是第四十一页,共56页你现在浏览的是第四十二页,共56页2.Machini
18、ng allowance,tolerance(加工余量和公差)(加工余量和公差)公差、余量、比自由锻小得多公差、余量、比自由锻小得多。确定的方法有两种:按照零件的形状尺寸和锻件的精度等级;或按照锻锤的吨位。后者较简便,按照此方法确定的锻件加工余量和公差见表2-13。你现在浏览的是第四十三页,共56页3.Draf(模锻斜度)、(模锻斜度)、Fillet and corner radii、冲孔连、冲孔连皮皮(wad)Draf:分为外模锻斜度和内模锻斜度,应选3、5、7、10、12等标准度数。内模锻斜度应比外模锻斜度大一级。模锻斜度与模膛深度、宽度有关。模膛深度与相应宽度的比值增大时,模锻斜度应取较
19、大值。一般外模锻斜度取5或7,特殊部位取 10为简化模具加工,同一锻件的内外模锻斜度,一般各取同一数值。你现在浏览的是第四十四页,共56页Fillet and corner radii(圆角半径)(圆角半径)模锻件上所有两平面的交角处应作成圆角,避免应力集中产生裂纹,并有利于金属充满模膛。锻件内圆角的作用是减少锻造时金属流动的摩擦阻力,减少模具磨损,提高使用寿命。锻件外圆角的作用是使金属易于充满模膛,减小应力集中你现在浏览的是第四十五页,共56页外圆角半径 r=加工余量+零件的圆角半径内圆角半径 R=(23)r圆角半径应选1、1.5、2、3、4、5、6、8、10、12、15、20等标准数值。你
20、现在浏览的是第四十六页,共56页冲孔连皮冲孔连皮(wad)不能直接锻出通孔,孔内必须留有一定厚度的金属层,成为冲孔连皮.连皮太薄,则冲击力太大,会导致模膛突出部位加速磨损或压塌;连皮太厚,不仅浪费金属,而且冲除时会造成锻件的变形。连皮的厚度一般为连皮的厚度一般为48mm,可用下式计算:s=0.45(d-0.25h-5)1/2+0.6h 1/2注意:当孔径小于25mm或孔深大于冲头直径的3倍时,只在冲孔处压出凹穴。你现在浏览的是第四十七页,共56页锻件图的绘制方法同自由锻的锻件图。锻件图的绘制方法同自由锻的锻件图。4、变形工步的确定、变形工步的确定模锻件分为短轴类和长轴类两种。短轴类短轴类:锻造
21、过程中锤击方向与锻件的轴线同向,通常是镦粗制坯(upsetting)和终锻成形(finishing)。形状简单的,也可直接终锻成形;形状复杂的,则要增加成形镦粗和预锻等工步;长轴类:锻造过程中锤击方向与锻件的轴线垂直。通常采用拔长、滚挤等工步。形状复杂时,要增加弯曲、成形、预锻等工步。你现在浏览的是第四十八页,共56页6、坯料尺寸的计算、坯料尺寸的计算短轴类:V坯=(V锻+V连+V飞)(1+K1)V飞飞边的体积,按飞边槽容积的一半计算。D计=1.08(V坯/m)1/3 m坯料的高径比,可取1.82.2长轴类:根据锻件的最大截面积 D计=1.13(KFmax)1/2 K模膛系数不制坯或有拔长工步
22、时,K=1;有滚挤工步时,K=0.70.85。你现在浏览的是第四十九页,共56页 6、锻锤吨位的确定、锻锤吨位的确定吨位选择根据锻件重量参照表2-147、模锻件的精整、模锻件的精整(1)切边和冲孔)切边和冲孔(trimming and punching)切边模和冲孔模都是由凸模(冲头)和凹模组成的,所不同的是:切边时,凹模的刃口起剪切作用,凸模只起推压作用;切边时,凹模的刃口起剪切作用,凸模只起推压作用;冲孔时,凹模只起支撑作用,而带刃口的凸模起剪切作用冲孔时,凹模只起支撑作用,而带刃口的凸模起剪切作用。你现在浏览的是第五十页,共56页你现在浏览的是第五十一页,共56页切边和冲孔在压力机上进行
23、,可热切或冷切。较大的锻件和高碳钢、高合金钢锻件常用热切,中碳钢和低合金钢的小型锻件常用冷切。(2)校正校正(sizing)有热校和冷校热校在终锻模膛内进行,终锻、热切、热校在同一火次内连续进行;冷校一般在热处理及清理后,在专用的校正模内进行。你现在浏览的是第五十二页,共56页(3)精压精压(coining)提高锻件精度和降低表面粗糙度的方法,在校正后进行。精压后尺寸公差减少到0.100.25mm,Ra可降1.250.63um,精压在精压机或摩擦压力机上进行,分为平面精压或整体精压。平面精压用精压平板对锻件上一对或数对平行平面加压,一般在冷态下进行;整体精压在专用的精压模内进行,一般在热态下进
24、行,所需设备吨位较大,只适用于小型锻件,特别是有色金属的小型锻件。你现在浏览的是第五十三页,共56页你现在浏览的是第五十四页,共56页(三)三)Forging design设计模锻零件时,应使其结构符合下列原则:1.锻件应有合理的分模面锻件应有合理的分模面;满足制模方便,金属易于充满模膛,锻件便于出模及减少余块等要求。2.锻件上与分模面垂直的非加工表面,应设有结构斜度;锻件上与分模面垂直的非加工表面,应设有结构斜度;3.锻件形状应力求简化,避免薄壁、高筋和高台等结构;锻件形状应力求简化,避免薄壁、高筋和高台等结构;图2-49 为结构不合理的模锻件。4.应避免窄沟、深槽和深孔、多孔结构。应避免窄沟、深槽和深孔、多孔结构。便于模具制造和延长模具使用寿命。你现在浏览的是第五十五页,共56页凸缘高而薄扁而薄你现在浏览的是第五十六页,共56页