锻造工艺学1-模具设计与制造专业

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1、锻锻 造造 工工 艺艺 学学机电工程系 模具设计与制造专业Seite 2第一章第一章 绪绪 论论Seite 3塑性成型生产过程简述原材料下料加 热（在给定温度）不加热坯 料模具、工具润滑机 器成型件成型后工序（切变、精整、清理、热处理）锻压件或冲压件（形状与尺寸合格、组织性能合格）给给定定速速度度或或行行程程控控制制力力及及其其分分布布Seite 4什么是锻造？什么是锻造？金属塑性加工方法之一金属塑性加工方法之一锻造是利用手锤、锻锤或压力设备上的模具对加锻造是利用手锤、锻锤或压力设备上的模具对加热的金属坯料施力，使金属材料在不分离条件下热的金属坯料施力，使金属材料在不分离条件下产生塑性变形，以

2、获得形状、尺寸和性能符合要产生塑性变形，以获得形状、尺寸和性能符合要求的零件。为了使金属材料在高塑性下成型，通求的零件。为了使金属材料在高塑性下成型，通常锻造是在热态下进行，因此锻造也祢为热锻。常锻造是在热态下进行，因此锻造也祢为热锻。 Seite 5锻造是一种通过模具和工具利用压力使工件成型的锻造是一种通过模具和工具利用压力使工件成型的工艺方法，它是最古老的金属加工方法之一，可以工艺方法，它是最古老的金属加工方法之一，可以追溯到公元前追溯到公元前4000年年甚至甚至8000年。年。锻造生产广泛应用于机械、冶金、造船、航空、航锻造生产广泛应用于机械、冶金、造船、航空、航天、兵器以及其它许多工业

3、部门。天、兵器以及其它许多工业部门。Seite 6航空航天航空航天Seite 7武器装备武器装备Seite 8交通运输交通运输中国动车组列车中国动车组列车Seite 9全全 铝铝 汽汽 车车Seite 10 齿轮齿轮 曲轴曲轴 连杆连杆Seite 111任务：解决锻件的成形及其内部组织性能的任务：解决锻件的成形及其内部组织性能的控制，以获得所需形状、尺寸和质量的锻件。控制，以获得所需形状、尺寸和质量的锻件。2目的：锻造的目的：锻造的根本目的根本目的是利用外加载荷（冲是利用外加载荷（冲击载荷或静载荷）通过锻压设备或模具使金属毛击载荷或静载荷）通过锻压设备或模具使金属毛坯产生塑性变形，从而获得所需

4、形状和尺寸的锻坯产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的锻件，同时使锻件机械性能和内部组织符合一定的件，同时使锻件机械性能和内部组织符合一定的技术的要求。技术的要求。Seite 12实质实质：锻造工艺的实质是如何利：锻造工艺的实质是如何利用金属的塑性使金属毛坯改变形用金属的塑性使金属毛坯改变形状和性能而成为合格锻件的加工状和性能而成为合格锻件的加工过程。过程。Seite 13一、锻造生产的特点及其在国民经济中的作用一、锻造生产的特点及其在国民经济中的作用（一）锻造生产的优点和缺点（一）锻造生产的优点和缺点 1优点：优点：优质、高产、低消耗、灵活。优质、高产、低消耗、灵活。 1) 优质优质 指可以

5、改善金属组织性能。指可以改善金属组织性能。 金属零件的传统生产过程是：金属零件的传统生产过程是： 冶炼冶炼制坯制坯切削加工切削加工热处理热处理 制坯有三条途径：铸造毛坯、轧制型材、锻造毛坯。制坯有三条途径：铸造毛坯、轧制型材、锻造毛坯。铸造毛坯铸造毛坯的组织性能差，只适用于性能要求低的零、部件的组织性能差，只适用于性能要求低的零、部件Seite 14锻造：锻造： 纤维组织变形后的杂纤维组织变形后的杂质仍具有方向性，呈现纤维状质仍具有方向性，呈现纤维状条纹条纹 锻造流线变形后杂质锻造流线变形后杂质的纤维分布，使组织、的纤维分布，使组织、 性能呈性能呈方向性方向性Seite 15钢锭锻造过程中纤维

6、组织形成的示意钢锭锻造过程中纤维组织形成的示意Seite 162) 高产高产 指机械化生产，生产率高指机械化生产，生产率高 二、三百件二、三百件/小时，现在更高了，一百多件小时，现在更高了，一百多件/分，分，1.2万件万件/小时。据统计，每模锻小时。据统计，每模锻100万吨钢，由于提高万吨钢，由于提高了生产率，可比切削加工减少了生产率，可比切削加工减少23万工人，少用万工人，少用15000台机床。在现今技术水平条件下，几乎任何一种金属台机床。在现今技术水平条件下，几乎任何一种金属材料都可用锻造方法制成半成品零件，只是难易程度材料都可用锻造方法制成半成品零件，只是难易程度不同而已。不同而已。Se

7、ite 17今天，锻造生产率提高，其锻件精度也愈来愈高，可以达到今天，锻造生产率提高，其锻件精度也愈来愈高，可以达到甚至超过机械加工的一般精度水平，如各种冷温挤压标准件甚至超过机械加工的一般精度水平，如各种冷温挤压标准件、精锻齿轮、精锻叶片、精锻轴类件等。、精锻齿轮、精锻叶片、精锻轴类件等。西航建成国内最大航空发动机叶片精锻生产线西航建成国内最大航空发动机叶片精锻生产线Seite 183) 低消耗低消耗 指少、无切削，省工省料。指少、无切削，省工省料。 4) 灵活灵活 指锻造可以锻制形状简单的锻件（如模块、齿轮坯指锻造可以锻制形状简单的锻件（如模块、齿轮坯等），也可锻制形状复杂、不需或只需少量

8、切削加工的精密等），也可锻制形状复杂、不需或只需少量切削加工的精密锻件（如曲轴、精锻齿轮等）锻件（如曲轴、精锻齿轮等）锻件的重量小的不到锻件的重量小的不到1公斤公斤 大的可达几百吨大的可达几百吨单件小批量生产单件小批量生产 大批量生产。大批量生产。Seite 192缺点：缺点：1)模具成本高，加工周期长。模具成本高，加工周期长。 2)受锻造设备吨位的限制。受锻造设备吨位的限制。Seite 20（二）锻造业的地位（二）锻造业的地位锻造在工业生产中占有锻造在工业生产中占有举足轻重举足轻重的地位。的地位。 锻造生产能力及其工艺水平，对一个国家的锻造生产能力及其工艺水平，对一个国家的工业、农业、国防和

9、科学技术的影响，难以工业、农业、国防和科学技术的影响，难以估量。估量。锻造生产的能力在一定程度上锻造生产的能力在一定程度上标志标志着一个国着一个国家的家的工业水平工业水平。Seite 21二、锻件生产的分类及其工艺流程二、锻件生产的分类及其工艺流程根据所用工具和生产工艺的不同可分为自由锻造、模锻和特根据所用工具和生产工艺的不同可分为自由锻造、模锻和特种锻造。种锻造。1自由锻造自由锻造 把加热好的坯料放在自由锻造设备的平砧之间把加热好的坯料放在自由锻造设备的平砧之间或简单的工具中进行锻造的方法称为自由锻。或简单的工具中进行锻造的方法称为自由锻。一般由锻工控制金属的变形方向和形状尺寸。一般由锻工控

10、制金属的变形方向和形状尺寸。 手工锻造手工锻造自由锻自由锻 机械（锤上自由锻和水压机上自由锻）机械（锤上自由锻和水压机上自由锻）Seite 22Seite 23u自由锻造主要用于锻制钢锭和形状简单、粗糙度自由锻造主要用于锻制钢锭和形状简单、粗糙度要求较低、加工余量较大的锻件生产。要求较低、加工余量较大的锻件生产。u使用的是形状简单的通用工具，灵活性大，生产使用的是形状简单的通用工具，灵活性大，生产准备周期短，所以使用范围广。准备周期短，所以使用范围广。u锻件力学性能和表面质量受操作工人的影响较大锻件力学性能和表面质量受操作工人的影响较大，不易保证，生产效率低。，不易保证，生产效率低。Seite

11、 24 自由锻还可以借助简单的模具进行锻造，称自由锻还可以借助简单的模具进行锻造，称胎模锻胎模锻。 胎模锻造是把加热好的坯料用自由锻方法预胎模锻造是把加热好的坯料用自由锻方法预锻成近似锻件的形状，然后在自由锻设备上用胎锻成近似锻件的形状，然后在自由锻设备上用胎模终锻成形（形状简单的锻件可直接把坯料放入模终锻成形（形状简单的锻件可直接把坯料放入胎模内成形），这种锻造方法称为胎模锻造。胎模内成形），这种锻造方法称为胎模锻造。 Seite 252模锻模锻 把加热好的坯料放在固定于模锻设备上的把加热好的坯料放在固定于模锻设备上的模具内进行锻造的方法称为模锻。模具内进行锻造的方法称为模锻。由于模具型槽限