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第二章锻压生产概述一压力加工的实质对金属施加外力，使金属产生塑性变形，从而获得所需的形状、尺寸和力学性能的原材料、零件和毛坯的加工方法。二压力加工的分类轧制、挤压、拉拔、自由锻、模锻、冲压1轧制：坯料大多是钢锭，产品则是各种型钢、钢板等。使金属坯料通过一对回转轧辊之间的空隙而受到压延的加工方法。2挤压：产品主要是有色金属型材及管件。把放在挤压筒内的金属料从模孔内挤出而变形的过程。3拉拔：（拉丝）拉拔是生产金属丝的唯一方法。可以拉制薄壁管和特殊几何形状的型材。将金属料拉过拉丝模的模孔而变形的加工过程。4自由锻：将金属坯料放在上下砧子之间受冲击力或压力而变形的加工方法。自由：即金属料受到力的作用可在水平面自由流动。5模锻：将金属料放在具有一定形状和尺寸的锻模模膛内，受冲击力或压力而变形的加工方法。6冲压：使薄板材料在冲模间受到冲压而分离或变形的过程。三锻压加工的特点和应用1机械性能好；应用：用于载荷大，转速高，受力复杂件的重要件。如机床主轴、重要齿轮、炮筒、枪管等。2难于生产形状复杂件；3设备昂贵，成本高。轧制、挤压、拉拔主要是冶金行业生产金属原材料。自由锻、模锻、冲压统称为锻压。主要是机械制造工业生产毛坯、零件。金属的锻造性能是材料塑性和变形抗力的综合体现。塑性变形抗力则锻造性能二锻造性能的影响因素1金属的本质：a化学成份：b金属组织：2变形条件：纯金属的锻造性能好，钢中C合金元素锻造性能纯金属、固溶体锻造性能好，而碳化物的可锻性差；机械混合物可锻性不好，细晶粒的锻造性能好于粗晶粒。§1金属的锻造性能（可锻性）一概念金属的锻造性能是指金属经受锻压时，发生塑性变形得到所需形状的难易程度。2变形条件：a变形温度：b变形速度：c应力状态：温度↑→塑性↑、变形抗力↓→可锻性↑碳钢的锻造温度范围：T始=AE－200℃，T终=800℃压应力数目↑→塑性↑拉应力数目↑→塑性↓变形速度↑→加工硬化↑→变形抗力↑塑性↓变形速度↑→热效应↑→变形抗力↓塑性↑同号应力下的变形抗力大于异号应力下的变形抗力。§2常用的锻造方法一自由锻的实质和分类1实质：在冲击力或压力的作用下，通过上下抵铁等通用工具，使金属发生塑性变形而成型的过程。自由：金属在水平面的各个方向变形不受限制。2分类：手工自由锻：机械自由锻：生产率低，劳动强度大，锤击力小。应用于生产小型锻件。落下部分的重量40～750公斤，只能锻造100公斤以下的小型锻件。落下部分的重量0.5～5吨，可以锻造小于1500公斤的中小件。产生几千吨的压力（最大12000吨），用于大型锻件，可达300吨。空气锤：空气—蒸气锤：锤上自由锻：水压机上锻造：自由锻、模锻、胎模锻3自由锻的特点和应用：特点：工具简单，费用少；各种重量的锻件都能适应，尤其它是锻造大型锻件的唯一方法；生产率低，劳动条件差；只能锻形状简单件，精度低加工余量大。应用：单件、小批最经济；锻造大型锻件的唯一的方法。二模型锻造（固定模锻）1实质：在压力或冲击力的作用下迫使坯料沿锻模模膛变形而获得锻件的方法。锻模：用高强度金属制成，其模膛形状与锻件一致。2分类：锤上模锻：所用设备主要是蒸气—空气锤，适用于小于150公斤的小型锻件。压力机上模锻：在压力作用下迫使工件变形，所用的设备主要有：曲柄压力机。平锻机、磨擦压力机、上模下模模膛3特点和应用：可以锻造形状比较复杂的锻件；尺寸精度高；生产率高；大批量生产成本低；设备和锻模费用高；适用于中小型锻件的大批量生产，重量＜150公斤，批量＞2500件。1实质：在自由锻设备上使用胎模生产锻件的方法。胎模是一种简单的模具。2特点：锻模不固定在设备上，可以和自由锻相结合。锻模结构简单，容易制造，能节省模具钢；工人劳动强度大，生产率较低。3用途：小型锻件的中小批量生产（大于200件）。三胎模锻上模下模一自由锻工艺规程的制定（一）绘制锻件图1确定余块（敷料）：为简化锻件形状、便于锻造而增加的金属。2确定加工余量和公差：锻件图的绘制方法：锻件的形状用粗实线表示，零件的形状用双点划线表示；工艺规程：规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法的工艺文件。零件图→锻件§3自由锻（二）计算坯料1确定料的形式：大型锻件（2吨以上）选用铸锭，中小型锻件则选用型材。2算料方法：（以所用的主要工序为拔长、圆截面钢材为例）a算坯料的重量m和体积V：m坯=m锻+m烧+m芯+m切b确定坯料的尺寸（即坯料的直径和长度）：根据锻造比选取坯料的直径d拔长：锻造比Y指变形前后面积之比；钢材、钢坯：Y=1.1~1.3Y=坯料面积/锻件面积=坯料直径平方/锻件直径平方料的长度=料的体积/料的面积查表取规格钢材坯料直径=锻件直径·Y（三）确定变形工序1基本工序：改变坯料的形状和尺寸，以达到锻件基本成型的工序。特点：变形量大镦粗、拔长、心轴上拔长、冲孔、弯曲、扭转、错移、切断、锻接、心轴上扩孔2辅助工序：3修整工序：压肩、倒棱、划线、压钳口等。修正锻件的最后尺寸和形状，使之达到图样的要求。如精整表面外形、鼓形滚圆、弯曲矫正等。大变形前的次要变形，方便基本工序的操作原则：根据锻件的形状和工序的特点，P89图2-16轴杆类：传动轴、轧辊等a图拔长或墩粗、拔长空心类：圆环、圆筒、空心轴等b图墩粗、冲孔、马杠扩孔墩粗、冲孔、芯轴拔长饼块类：圆盘、齿轮坯等c图墩粗、冲孔曲轴类：：单拐或多拐曲轴d图拔长、错移、扭转弯曲类：e图复杂形状锻件：阀体、叉杆、十字轴f图适当工序组合拔长、弯曲（五）坯料的加热规范和锻造温度范围1加热温度的确定：不能过高，否则过烧，晶界氧化，可锻性下降；不能很高，否则过热，晶粒粗大，机械性能下降。适宜的加热温度：T加热=T熔点-200℃2加热速度：钢材可快速加热，而钢锭和合金钢则采用缓慢加热。3锻造温度范围：T始锻～T终锻T始锻=T加热T终锻不能太高（晶粒继续长大），太低（可锻性下降）。（七）填写工艺卡（四）选定设备吨位P90（六）确定加热火次：加热次数锻造一个锻件所需时间P93图2-17确定从始锻温度降到终锻温度所需时间从始锻温度降到终锻温度所需时间＞锻造一个锻件所需时间只需加热一次经验类比法（根据经验公式计算）、查表法二自由锻零件结构工艺性1尽量避免锥面和斜面以及不规则曲面；2两部分连接处不用弧面（采用截柱体）；上砧下砧3锻件上不得有加强筋和小凸台；4形状复杂件可分几个部分锻出。3自由锻的特点和应用：特点：应用：单件、小批最经济；锻造大型锻件的唯一的方法。工具简单，费用少；各种重量的锻件都能适应，尤其它是锻造大型锻件的唯一方法；生产率低，劳动条件差；只能锻形状简单件，精度低加工余量大。§4模锻将金属坯料放在锻模的模膛内，在锻压力的作用下，迫使金属料依模膛的形状而变形的一种锻造方法。一锻模和模膛1锻模：采用高强度金属制成，如5CrNiMo等模具钢。组成：上模和下模。分类：单模膛锻模、多模膛锻模。2模膛：上下模接触时所形成的空腔。模膛分类：制坯模膛和模锻模膛。上模下模模膛1预锻模膛作用：使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸，提高终锻模膛的寿命。结构特点：形状近于锻件；比终锻模膛略高、略窄；不带飞边槽；比终锻模膛的圆角、斜度大。（一）制坯模膛：作用：使坯料变形到基本接近于锻件的形状和尺寸，减轻模锻模膛的负荷。拔长模膛：滚挤模膛：弯曲模膛：成形模膛：减少某部分的横截面积，以增加另一部分的横截面积。使杆状坯料弯曲。局部转移金属，使坯料外形符合锻件水平投影的形状。用来减少坯料的横截面积，以增加这部分的长度。（二）模锻模膛二模膛的作用和结构2终锻模膛：锻件的最终成形（达到锻件所要求的形状和尺寸）。模膛的形状基本同于锻件；模膛尺寸比锻件大一个收缩量，钢件取1.5%；模膛四周开设飞边槽；锻件上有飞边。作用：（1）增大金属从模膛中流出阻力，金属更好充填模膛。（2）容纳多余金属。结构形式：飞边槽由飞边桥和飞边仓所组成。终锻件：带有飞边和冲孔连皮有孔的件：孔的中间有冲孔连皮桥仓弯曲连杆的模锻过程三锤上模锻工艺规程（锻件图）的制订1绘制锻件图：设计和制造锻模的依据；计算坯料的依据；检查锻件的依据。分模面和工艺参数的确定：(1)分模面：锻模的上模和下模的分界面。选择分模面的原则：要保证锻件能从模膛中取出；aabbccdd使模膛有最浅的深度，便于充满；分模面最好是平面；有利于发现上下模错移，防止出废品；减少余块，节省金属。d-da-ab-bc-c(3)模锻斜度：平行于锤击方向的侧面有模锻斜度，一般为5～12°(4)圆角半径：在锻件上所有两平面交角处都需做成圆角，目的是减少模具的磨损和便于金属充满模膛。(2)加工余量和锻造公差：余量1～4mm，公差±0.3～3mm,冲孔连皮4～8mm。r（外圆角）=1～6mm；R（内圆角）=（3～4）rr：外圆角半径；R：内圆角半径内壁斜度＞外壁斜度锻件图用粗实线表示，双点化线表示零件的形状。分模面选在高度方向的中部，轮辐不加工，没有加工余量。孔中间两条线表示冲孔连皮冲掉后流下的痕迹。2确定模锻工步3算料：方法与自由锻相同，但要考虑飞边和冲孔连皮的重量。4选择模锻设备：经验类比法、查表法P995模锻的后续工序：长轴类：拔长、滚压、弯曲、预锻、终锻等坯料横截面积＞锻件最大部位的横截面积：拔长坯料横截面积＜锻件最大部位的横截面积：滚压锻件轴线弯曲：弯曲形状复杂：预锻最后终锻成型饼块类：墩粗、预锻、终锻清理（滚筒清理、喷丸清理）、校正精压（平面精压、体积精压）切边、冲孔（切去飞边和冲孔连皮）四模锻件的结构工艺性具有合理的分模面、斜度和圆角半径，以便于从模膛中取出锻件；非配合表面设计成不加工表面；使模锻成形容易，减少工序：零件力求简单、平直、对称；避免小孔、多孔结构，避免窄沟、深槽结构；复杂件可设计成锻—焊结构。截面差不要过大，Fmax/Fmin≤2不宜过于扁薄；应避免高的凸起和深凹。4-φ20四特点和应用：特点：锻件的形状可以复杂些；尺寸精度高；生产率高，适合大批量生产；设备和锻模费用高。应用：小型锻件（重量＜150公斤）大批量生产（件数＞2500件）。1实质：在自由锻设备上使用胎模生产锻件的方法。胎模是一种简单的、不固定的锻模。2特点：锻模不固定在设备上，可以和自由锻相结合。锻模结构简单，容易制造，能节省模具钢；工人劳动强度大，生产率较低。3用途：小型锻件的中小批量生产（大于200件）。三胎模锻上模下模