锻造方法与工艺

锻造锻造方法与工艺一、自由锻自由锻是只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上,下砧间直接使坯料变形而获得所需的几何形状及内部质量锻件的方法(一)自由锻特点：1.工具简单，通用性好2.操作灵活适应广泛；3.大型锻件唯一方法。(二)自由锻工序锻造时，锻件的形状是通过各种变形工序将坯料逐步锻成的。自由锻的工序按其作用不同分为：基本工序、辅助工序和精整工序三类。1.基本工序使坯料完成主要变形的工序称为基本工序，常用的有镦粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲、切割、扭转、错移和锻接等；2.辅助工序为方便基本工序的操作，先对坯料进行少量的变形，如压肩、压钳口、倒棱等；3.精整工序为使锻件尺寸、表面合格，基本工序后应用的工序,如校正、滚圆、表面平整等。锻件分类及基本工序方案:见下表自由锻常用设备按施力的性质分为：锻锤(产生冲击力)和压力机(产生压力,详见下页简介)水压机是以静压力作用在坯料上，工作时震动小，易将锻件锻透，变形速度慢，有利于金属的再结晶，可以提高锻件塑性，工作效率高。但设备庞大，造价高。水压机的规格用其产生的最大压力来表示，一般为5MN～125MN，主要用于大型锻件和高合金钢锻件的锻造,可锻钢锭的质量1t～300t.我国一重自行研发制造的150MN(1.5万吨)全数字操控水压机可锻件质量达600吨。为世界第一。二、模锻模锻利用模具使毛坯变形而获锻件的锻造方法.模锻按使用的设备不同分为锤上模锻、曲柄压力机上模锻、平锻机上模锻及摩擦压力机上模锻等。其中锤上模锻是常用的模锻方法。1.锤上模锻模锻特点：(1)与自由锻相比，生产率高；(2)锻件形状较复杂，尺寸精度高;(3)切削余量小，材料利用率高；(4)操作简单及模具费用高等特点锤上模锻适用于中小型锻件的大批量生产。常用设备为蒸汽—空气模锻锤，如图所示。其工作原理和自由锻锤相同，仅是模锻的机架直接安装在砧座上形成封闭结构，导轨长且和锤头之间的间隙较小。所以锤头上下运动精确，上下模能对准，可以保证锻件的精度。同时机架与砧座相连，以提高打击效率。模锻锤的吨位也是以落下部分质量表示的.一般为0.5t~30t，常用的是1t~10t。锤上模锻的锻模如图2，按模膛功用不同，锻模分为：(1)模锻模膛金属在模膛中发生整体变形，由此分：1)终锻模膛由它可得锻件最终形状和尺寸，其结构特点是：沿模膛四周有飞边槽；对通孔锻件锻后留有冲孔连皮。2)预锻模膛使坯料变形到接近锻件的形状和尺寸。特点：无飞边槽。(2)制坯模膛此外还有：成形模膛；镦粗台及击扁面等。对复杂件预先的部分变形加工。有：1）拔长模膛；2）滚压模膛；3）弯曲模膛；4）切断模膛；2.曲柄压力机上模锻曲柄压力机传动示意曲柄压力机上模锻特点：(1)产生静压力；(2)压力机行程固定；(3)导向严细，自动顶件；(4)锻模镶块组合简又省；(5)清除氧化皮困难；(6)效率高，锻件精，设备贵，宜大量生产。3.摩擦压力机上模锻看传动图特点：参见教材P103自行总结(课后作业)4.胎膜锻胎模锻是自由锻设备上使用可移动模具生产模锻件的一种锻造方法.介于自由锻和模锻之间的锻造方法。胎膜锻特点：胎模图示(1)胎模不固定。(2)不需要模锻设备，锻模简单，加工成本低；(3)工艺灵活，适应性强等优点。(4)劳动强度大，效率低。适用于小型锻件中小批量的生产。教材P104～105表3-2对常用锻造方法作了比较，下面讨论一下：§2锻造工艺规程的制订一、自由锻工艺规程(重点内容！)自由锻件工艺规程的拟定过程：一是，首先根据零件的形状、尺寸、技术要求及生产条件，绘制锻件图；绘制锻件图时应考虑：1.敷料，又称：余块，为了：填平补齐简化工2.加工余量便于切削留余地3.锻件公差留给锻工操作余地绘图注意事项①锻件轮廓粗实线；②双点划线示零件；③尺寸线上下：线上：锻件尺寸和公差线下：零件尺寸加括号二是，计算坯料的质量和尺寸；三是，确定变形工序及工具；选择设备；四是，确定加热和冷却规范；确定热处理规范；提出锻件的技术条件和检验要求；确定劳动组织和工时；最后填写工艺卡片。自由锻件工艺规程的拟定举例请同学们讨论“图示齿轮坯”的锻造工艺1.查表，确定余块、余量和加工量。2.分析、拟订自由锻基本工序。课后作业：教材P111(3)要求：1.抄画原题；2.查找资料，确定余块、余量和加工量。3.按要求画出锻件图，标好尺寸；4.拟订工艺。二、模锻件工艺规程拟订1.分模面分模面选择原则1)定在最大截面处；(如图a-a则无法出模）2)错模现象易检查；(图中c-c不易查错模）3)利于充型好出模；(图中b-b充型难）4)减少余块省工料；5)平面分型易制造。图中的d-d面较合理2.余块余量及公差（同自由锻件）3.冲孔连皮、模锻斜度及锻模圆角半径（详见专业手册）。§3自由锻件结构工艺性1.避免锥形和斜形；2.少用空间相贯线；3.肋筋凸台不能锻；4.遇繁化简再组合。§4.模锻件结构工艺性1.合理分模是关键；2.锻模斜度要考虑；3.相交面处用圆角；4.平直对称又简单；5.高筋薄壁是麻烦；6.多孔深孔要回避；7.锻焊组合巧用劲。模锻件结构工艺性的图例见教材P111所示。金工锻压复习思考题讨论原题：叙述下图所示轴零件在绘制自由锻件图时应考虑的因素，并写出自由锻工序的先后顺序。解：分析；对于轴中心￠30mm的孔，自由锻无法锻出，确定仅锻实心轴。锻后使用深孔钻床加工该孔。绘制自由锻件图应考虑的因素有：（1）简化锻件形状为了简化锻造工序，可考虑减少轴的台阶数。1)先考虑轴左端￠50是否锻出，查阅GB/T15826·7-1995(见附表1)对锻件上的台阶和凹挡的锻出条件计算有：h＝=6mm时，因零件总长度为555mm时，可以锻出的台阶最小长度：l01=160mm,而题给零件此段长度为70mm（555－397－88），故不予锻出。2）用同样方法，知轴右端M55的长度为29mm（88－59），过短过小，也不锻出。3）将所有不锻出部分化简后加上余块，可得出简化后锻件的形状（图1）。附图1－简化后锻件的形状（2）确定加工余量和公差查阅附表1：零件最大直径D＝73mm；L＝555mm；分别查得加工余量和极限偏差为:a＝10±４mm，则：d1＝φ73＋10±4＝83±4mm;d2＝φ62＋10±4＝72±4mm;㎜l1＝290＋2×10（±4）＝310±8mm;l2＝555＋2×10（±4）＝575±8mm.（3）绘制锻件图附图2－锻件图（4）锻造先后顺序1）下料、加热；2）用三角铁压槽；3）拔长－切去多余料头；4）摔圆、齐挡，外圆校直。2005年8月13日附表一：附表二：