1、概概 述述 5 5模型鍛造模型鍛造一、金屬塑性成形（壓力加工）一、金屬塑性成形（壓力加工）金屬材料在金屬材料在外力外力作用下產生塑性變形，獲得具有一定形作用下產生塑性變形，獲得具有一定形狀、尺寸和力學性能的毛坯或零件的生產方法。狀、尺寸和力學性能的毛坯或零件的生產方法。二、塑性成形的基本生產方式二、塑性成形的基本生產方式 1 1軋制軋制 2 2擠壓擠壓3 3拉拔拉拔4 4自由鍛造自由鍛造6 6板料沖壓板料沖壓上砥鐵下砥鐵坯料5 5模型鍛造模型鍛造二、塑性成形的基本生產方式二、塑性成形的基本生產方式 1 1軋制軋制 2 2擠壓擠壓3 3拉拔拉拔4 4自由鍛造自由鍛造6 6板料沖壓板料沖壓7 7其

2、他其他1 1）零件大小不受限制；）零件大小不受限制；2 2）生產批量不受限制。）生產批量不受限制。三、塑性成形（壓力加工）的特點三、塑性成形（壓力加工）的特點1 1力學性能高力學性能高1 1）組織致密；）組織致密；2 2）晶粒細化；）晶粒細化；3 3）壓合鑄造缺陷；）壓合鑄造缺陷；4 4）使纖維組織合理分布。）使纖維組織合理分布。2 2節約材料節約材料1 1）力學性能高，承載能力提高；）力學性能高，承載能力提高；2 2）減少零件制造中的金屬消耗（與切削加工相比）。）減少零件制造中的金屬消耗（與切削加工相比）。 3 3生產率高生產率高4 4適用范圍廣適用范圍廣1 1 金屬的塑性成形原理金屬的塑性

3、成形原理 各種壓力加工方法，都是通過對金屬材料各種壓力加工方法，都是通過對金屬材料施加外力，使之產生塑性變形來實現的。施加外力，使之產生塑性變形來實現的。單晶體的塑性變形形式主要有滑移和孿晶單晶體的塑性變形形式主要有滑移和孿晶兩種。兩種。一、金屬塑性變形的實質一、金屬塑性變形的實質1. 1.單晶體的塑性變形單晶體的塑性變形1 1）滑移：）滑移：晶體的一部分相對一部分沿一定的晶面發生相對滑動。晶體的一部分相對一部分沿一定的晶面發生相對滑動。但實際金屬的滑移是靠但實際金屬的滑移是靠位錯的移動位錯的移動來實現的。來實現的。晶體的一部分相對一部分沿一定的晶面發生相對轉動。晶體的一部分相對一部分沿一定的

4、晶面發生相對轉動。2. 2. 多晶體的塑性變形多晶體的塑性變形晶內變形晶內變形晶間變形晶間變形滑移滑移孿晶孿晶滑動滑動轉動轉動多晶體塑性變形的實質：多晶體塑性變形的實質：晶粒內部發生滑移和孿晶（為主）；晶粒內部發生滑移和孿晶（為主）；同時晶粒之間發生滑移和轉動（少量）。同時晶粒之間發生滑移和轉動（少量）。1.1.冷變形及其影響冷變形及其影響1 1）組織變化的特征：）組織變化的特征：晶粒沿變形最大方向伸長；晶粒沿變形最大方向伸長；晶格與晶粒均發生畸變；晶格與晶粒均發生畸變；晶粒間產生碎晶。晶粒間產生碎晶。2 2）性能變化的特征：）性能變化的特征：加工硬化：加工硬化：隨著變形程度的增加，其隨著變形

5、程度的增加，其強度和硬度不強度和硬度不斷提高，塑性和韌性不斷下降斷提高，塑性和韌性不斷下降。有利有利：強化金屬材料：強化金屬材料不利不利：進一步的塑性變形帶來困難：進一步的塑性變形帶來困難t t回回 = = （0.250.30.250.3）t t熔熔3. 3. 再結晶再結晶t t再再 = = （0.350.40.350.4）t t熔熔t再冷變形冷變形熱變形熱變形以上以上以下以下(k)(k)1 1）不產生加工硬化）不產生加工硬化2 2）使組織得到改善，提高了力學性能）使組織得到改善，提高了力學性能 細化晶粒；細化晶粒； 壓合了鑄造缺陷；壓合了鑄造缺陷；3 3）形成纖維組織）形成纖維組織 組織致密

6、。組織致密。5 . 5 . 纖維組織纖維組織（1 1）在）在平行于平行于纖維組織的方向上：材料的纖維組織的方向上：材料的抗拉強度提高抗拉強度提高（2 2）在）在垂直于垂直于纖維組織的方向上：材料的纖維組織的方向上：材料的抗剪強度提高抗剪強度提高一、金屬的可鍛性一、金屬的可鍛性是金屬材料在是金屬材料在壓力加工壓力加工時時成形的難易程度成形的難易程度。1 . 1 . 可鍛性的衡量指標可鍛性的衡量指標1 1）塑性：）塑性：2 2）變形抗力：）變形抗力：材料的材料的塑性越好塑性越好，其可鍛性越好。，其可鍛性越好。材料的材料的變形抗力越小變形抗力越小，其可鍛性越好。其可鍛性越好。2 . 2 . 影響可鍛

7、性的因素影響可鍛性的因素1 1）金屬的本質）金屬的本質化學成分：化學成分：meme越低，材料的可鍛性越好。越低，材料的可鍛性越好。組織狀態：純金屬和單相固溶體具有良好的可鍛組織狀態：純金屬和單相固溶體具有良好的可鍛性。性。2 2）變形條件）變形條件變形溫度：變形溫度：應力狀態：應力狀態：變形速度：變形速度：v塑塑性、性、變變形形抗抗力力塑性塑性變形抗力變形抗力cvt t溫溫越高，材料的可鍛性越好。越高，材料的可鍛性越好。（鍛造溫度范圍）（鍛造溫度范圍） v v變變越小，材料的可鍛性越好。越小，材料的可鍛性越好。三向壓應力三向壓應力塑性最好、變形抗力最大。塑性最好、變形抗力最大。三向拉應力三向拉

8、應力塑性最差、變形抗力最小。塑性最差、變形抗力最小。三、金屬的變形規律三、金屬的變形規律1. 1. 體積不變定律體積不變定律2. 2. 最小阻力定律最小阻力定律始鍛溫度：終鍛溫度：過熱、過燒 缺陷加工硬化45: 1200 8002-1 2-1 自由鍛造自由鍛造一、自由鍛設備一、自由鍛設備鍛錘鍛錘壓力機壓力機空氣錘空氣錘蒸汽蒸汽空氣錘空氣錘水壓機水壓機油壓機油壓機65750kg630kg5t落下部分總重量落下部分總重量 = = 活塞活塞+ +錘頭錘頭+ +錘桿錘桿滑塊運動到下始點時所產生的最大壓力滑塊運動到下始點時所產生的最大壓力鍛錘噸位鍛錘噸位 = =壓力機噸位壓力機噸位 = =基本工序基本工

9、序 完成鍛件基本變形和成形的工序。完成鍛件基本變形和成形的工序。h完全礅粗完全礅粗局部礅粗局部礅粗，s s1.25h0/d02.53. 3. 沖孔：沖孔：4. 4. 彎曲：彎曲：5. 5. 扭轉：扭轉：6. 6. 錯移：錯移：1. 1. 礅粗：礅粗：2. 2. 拔長：拔長：，s sl l1. 1. 鍛件圖的繪制鍛件圖的繪制1 1）機械加工余量）機械加工余量2 2）公差）公差3 3）敷料）敷料2. 2. 坯料重量和尺寸的計算坯料重量和尺寸的計算g坯坯 = （1+k）g鍛鍛g坯坯 = g鍛鍛+g料頭料頭+g芯料芯料+g燒燒k k 消耗系數消耗系數（1/31/41/31/4）余量）余量y=f坯坯/f

10、鍛鍛y=h坯坯/h鍛鍛拔長：鐓粗：1.25h0/d02.5max鍛坯yff圓截面坯料：坯坯坯dhdv45 . 2438 . 0坯坯vd所以：長軸類鍛件：max鍛坯dyd軸、桿類零件：鐓粗、拔長盤類、環類零件：鐓粗（拔長及鐓粗）、 沖孔（芯軸上擴孔）筒類零件：鐓粗、沖孔、在芯軸上拔長4 . 4 . 鍛造溫度范圍及加熱火次的確定鍛造溫度范圍及加熱火次的確定5 . 5 . 鍛造設備的選擇鍛造設備的選擇6 . 6 . 確定工時確定工時 7 . 7 . 填寫工藝卡填寫工藝卡四、自由鍛件結構工藝性四、自由鍛件結構工藝性1. 1. 避免斜面和錐度避免斜面和錐度2. 2. 避免曲面相交避免曲面相交3. 3.

11、避免加強筋和凸臺避免加強筋和凸臺4. 4. 采用組合工藝采用組合工藝模型鍛造模型鍛造 將金屬坯料放在具有一定形狀的模鍛模膛將金屬坯料放在具有一定形狀的模鍛模膛 內受壓、變形，獲得鍛件的方法。內受壓、變形，獲得鍛件的方法。特點特點：1 1）生產率高；）生產率高； 2 2）鍛件的尺寸精度和表面質量高；）鍛件的尺寸精度和表面質量高；3 3）材料利用率高；）材料利用率高；4 4）可鍛造形狀較復雜的零件；）可鍛造形狀較復雜的零件；5 5）模具成本高、設備昂貴；）模具成本高、設備昂貴；6 6）鍛件不能任意大。一般不得超過）鍛件不能任意大。一般不得超過150kg150kg。一、錘上模鍛一、錘上模鍛（一）錘上

12、模鍛設備（一）錘上模鍛設備蒸汽蒸汽空氣模鍛捶空氣模鍛捶鍛模鍛模模膛模膛飛邊槽飛邊槽橋部橋部倉部倉部 形成鍛件基本形狀和尺寸的空腔。形成鍛件基本形狀和尺寸的空腔。 容納多余的金屬。容納多余的金屬。 增加金屬流動的阻力，促使金屬充滿模膛。增加金屬流動的阻力，促使金屬充滿模膛。模膛模膛模鍛模膛模鍛模膛制坯模膛制坯模膛終鍛模膛終鍛模膛預鍛模膛預鍛模膛延伸模膛延伸模膛滾壓模膛滾壓模膛彎曲模膛彎曲模膛切斷模膛切斷模膛模鍛工藝規程模鍛工藝規程：指導模鍛件生產、規定操作規范、控制和檢測產品質量的依據。：指導模鍛件生產、規定操作規范、控制和檢測產品質量的依據。主要內容包括：主要內容包括：1. 1. 繪制鍛件圖繪

13、制鍛件圖1 1）分模面的選擇）分模面的選擇分模面應選在鍛件的最大截面處；分模面應選在鍛件的最大截面處；分模面的選擇應使模膛淺而對稱；分模面的選擇應使模膛淺而對稱；分模面的選擇應使鍛件上所加敷料最少；分模面的選擇應使鍛件上所加敷料最少；分模面應最好是平直面。分模面應最好是平直面。分模面使上下膜膛輪廓一致。分模面使上下膜膛輪廓一致。aaccddbb加工余量：14mm公差：0.33mm3 3）設計模鍛斜度）設計模鍛斜度（3 3 、5 5 、7 7 、10 10 、12 12 ）外壁斜度： 5、7 內壁斜度：大一級4 4）設計模鍛圓角）設計模鍛圓角外圓角：r = 1.512mm內圓角：r=（23）r5 5）確定沖孔連皮）確定沖孔連皮1 1）基本工序）基本工序圓盤類零件：鐓粗 預鍛 終鍛長桿類零件：制坯 預鍛 終鍛2 2）修正工序）修正工序切邊；沖孔； 校正； 熱處理；清理。（五）模鍛件結構工藝性（五）模鍛件結構工藝性1. 易于從鍛模中取出鍛件；2. 零件的外形應力求簡單、對稱、平直；3. 避免薄壁、高筋、凸起等結構；4. 避免設計深孔、多孔結構；5. 采用鍛焊組合工藝。應用：沒有模鍛設備的中、小型鍛件的批量生產。二、胎模鍛造二、胎模鍛造利用自由鍛設備在活動模具上生產模鍛件的方法。1. 1. 扣模扣模2. 2. 筒模筒模3. 3.