第二篇鍛造工藝與模具設(shè)計zd

1、第二篇第二篇 金屬塑性成形工藝金屬塑性成形工藝板料沖壓板料沖壓鍛造鍛造本篇重點內(nèi)容：本篇重點內(nèi)容： 模鍛工藝、沖壓工藝設(shè)計模鍛工藝、沖壓工藝設(shè)計 學習本篇內(nèi)容要求掌學習本篇內(nèi)容要求掌握相關(guān)知識和技術(shù)，為從握相關(guān)知識和技術(shù)，為從事模鍛工藝、沖壓工藝及事模鍛工藝、沖壓工藝及模具設(shè)計工作打下基礎(chǔ)。模具設(shè)計工作打下基礎(chǔ)。 一汽鍛造廠、東風公一汽鍛造廠、東風公司鍛造廠、湖北鍛造廠司鍛造廠、湖北鍛造廠（丹江口）和東風公司（丹江口）和東風公司 齒齒輪精鍛廠（六里坪）等企輪精鍛廠（六里坪）等企業(yè)都是從事汽車模鍛件生業(yè)都是從事汽車模鍛件生產(chǎn)。產(chǎn)。金屬塑性成形概述金屬塑性成形概述金屬塑性成形的分類，特點金屬塑性成

2、形的分類，特點.體積成形（金屬塊料）體積成形（金屬塊料）鍛造擠壓拉拔扎制鍛造擠壓拉拔扎制.板料成形（沖壓）板料成形（沖壓）沖裁彎曲拉深翻邊脹形沖裁彎曲拉深翻邊脹形u汽車零件鍛造成形汽車零件鍛造成形東風公司車身廠、車箱廠、車架廠、車輪廠、水東風公司車身廠、車箱廠、車架廠、車輪廠、水箱廠等許多專業(yè)化企業(yè)的零部件成形都要用到?jīng)_壓工箱廠等許多專業(yè)化企業(yè)的零部件成形都要用到?jīng)_壓工藝及模具設(shè)計。藝及模具設(shè)計。汽車零件板料成形汽車零件板料成形鍛壓工藝特點鍛壓工藝特點u材料的利用率高材料的利用率高u成形件力學性能好成形件力學性能好u尺寸精度高（尺寸精度高（相對）相對）u生產(chǎn)效率高生產(chǎn)效率高u勞動條件差，強度高

3、勞動條件差，強度高u投資成本高投資成本高第一節(jié)第一節(jié) 鍛造工藝概述鍛造工藝概述一鍛造目的及分類一鍛造目的及分類目的目的：成形和改性（力學性能，內(nèi)部組織）：成形和改性（力學性能，內(nèi)部組織）分類分類：（按成形工具分）：（按成形工具分）自由鍛模鍛胎模鍛造特種鍛造自由鍛模鍛胎模鍛造特種鍛造分類分類：（按成形溫度分）：（按成形溫度分）熱鍛溫鍛冷鍛熱鍛溫鍛冷鍛第五章第五章 模鍛工藝模鍛工藝自由鍛造與模型鍛造自由鍛造與模型鍛造自由鍛造自由鍛造 在鍛錘或水壓機上，利用簡單的工具將金屬在鍛錘或水壓機上，利用簡單的工具將金屬塊料鍛成所需形狀和尺寸。用于單件、小批量或塊料鍛成所需形狀和尺寸。用于單件、小批量或大鍛件

4、生產(chǎn)。大鍛件生產(chǎn)。模型鍛造模型鍛造 用專用模具來使金屬成形，又分為開式模鍛用專用模具來使金屬成形，又分為開式模鍛與閉式模鍛，模鍛件外形尺寸精確，效率高，用與閉式模鍛，模鍛件外形尺寸精確，效率高，用于大批量生產(chǎn)。于大批量生產(chǎn)。熱鍛溫鍛冷鍛熱鍛溫鍛冷鍛熱鍛：在再結(jié)晶溫度以上進行的塑性變形熱鍛：在再結(jié)晶溫度以上進行的塑性變形減少金屬的變形抗力減少金屬的變形抗力改變鋼錠的鑄態(tài)結(jié)構(gòu)改變鋼錠的鑄態(tài)結(jié)構(gòu)提高鋼的塑性提高鋼的塑性溫鍛：室溫再結(jié)晶溫度之間進行的塑性變形溫鍛：室溫再結(jié)晶溫度之間進行的塑性變形減少鍛造力減少鍛造力精度較高精度較高冷鍛：在室溫時進行塑性變形冷鍛：在室溫時進行塑性變形沒有溫度波動和氧化作

5、用，鍛件精度高表面光潔沒有溫度波動和氧化作用，鍛件精度高表面光潔提高鍛件的強度和硬度提高鍛件的強度和硬度用于較小的零件，低碳鋼及有色金屬用于較小的零件，低碳鋼及有色金屬二鍛前加熱二鍛前加熱加熱目的加熱目的提高金屬塑性，降低變形抗力，使金屬易提高金屬塑性，降低變形抗力，使金屬易于流動成形，是鍛造生產(chǎn)過程中的一個極于流動成形，是鍛造生產(chǎn)過程中的一個極其重要的環(huán)節(jié)。其重要的環(huán)節(jié)。 加熱方法加熱方法火焰加熱，電加熱火焰加熱，電加熱加熱中的缺陷加熱中的缺陷氧化脫碳過熱過燒裂紋氧化脫碳過熱過燒裂紋三金屬材料鍛造溫度范圍的確定三金屬材料鍛造溫度范圍的確定鍛造溫度范圍：始鍛溫度終鍛溫度鍛造溫度范圍：始鍛溫度終

6、鍛溫度原則：原則： 保證金屬在鍛造溫度范圍內(nèi)具有較高的保證金屬在鍛造溫度范圍內(nèi)具有較高的 塑性和較小的變形抗力，塑性和較小的變形抗力，使鍛件獲得所希望的組織與性能，使鍛件獲得所希望的組織與性能，鍛造溫度范圍應盡可能取得寬一些。鍛造溫度范圍應盡可能取得寬一些。 鋼的鍛造加熱溫度范圍鋼的鍛造加熱溫度范圍 碳鋼始鍛溫度在始熔溫度下碳鋼始鍛溫度在始熔溫度下150 250，終鍛溫度在，終鍛溫度在Ar1上，上，高于再結(jié)晶溫度高于再結(jié)晶溫度50100 加熱規(guī)范就是要確定加熱過程不同階段的爐加熱規(guī)范就是要確定加熱過程不同階段的爐溫、升溫速度和加熱與均熱時間。溫、升溫速度和加熱與均熱時間。 四加熱規(guī)范四加熱規(guī)范

7、第二節(jié)第二節(jié)模鍛件圖的設(shè)計模鍛件圖的設(shè)計u作用：工藝規(guī)程制訂、鍛模設(shè)計與加工、模鍛生作用：工藝規(guī)程制訂、鍛模設(shè)計與加工、模鍛生產(chǎn)過程及鍛件檢驗，都離不開鍛件圖。產(chǎn)過程及鍛件檢驗，都離不開鍛件圖。 u鍛件圖分為冷鍛件圖和熱鍛件圖，冷鍛件圖用于鍛件圖分為冷鍛件圖和熱鍛件圖，冷鍛件圖用于最終鍛件檢驗和熱鍛件圖設(shè)計；熱鍛件圖用于鍛最終鍛件檢驗和熱鍛件圖設(shè)計；熱鍛件圖用于鍛模設(shè)計與加工制造。模設(shè)計與加工制造。 u冷鍛件圖常稱為鍛件圖。冷鍛件圖常稱為鍛件圖。 模鍛件圖類似鑄造中的鑄造工藝圖。屬于模鍛件圖類似鑄造中的鑄造工藝圖。屬于鍛造基本技術(shù)文件。鍛造基本技術(shù)文件。 內(nèi)容包括：內(nèi)容包括： 1 1）選擇分模

8、面；）選擇分模面； 2 2）確定工藝參數(shù)：機械加工余量，余）確定工藝參數(shù)：機械加工余量，余塊，模鍛斜度，鍛造圓角，鍛件公差等；塊，模鍛斜度，鍛造圓角，鍛件公差等； 3 3）沖孔連皮形式和尺寸；）沖孔連皮形式和尺寸； 4 4）制定鍛件技術(shù)條件；）制定鍛件技術(shù)條件； 5 5）繪制模鍛件圖。）繪制模鍛件圖。一確定分模面一確定分模面u基本原則：鍛件形狀盡可能與零件形狀基本原則：鍛件形狀盡可能與零件形狀相同，容易從模腔中取出；此外應爭取獲相同，容易從模腔中取出；此外應爭取獲得鐓粗成形。得鐓粗成形。 選擇最大水平投影面；良好的充填成形效選擇最大水平投影面；良好的充填成形效果，金屬流動阻力??；果，金屬流動阻

9、力小；上、下模膛內(nèi)坯料力求對稱分布；深度大上、下模膛內(nèi)坯料力求對稱分布；深度大致相同，模膛最淺。致相同，模膛最淺。2實例討論實例討論紅線處為合理的分紅線處為合理的分模面。為什么？模面。為什么？使金屬流線方向與工作中切應力方向相垂直使金屬流線方向與工作中切應力方向相垂直對圓餅類鍛件，當對圓餅類鍛件，當HD時，宜取徑向分時，宜取徑向分模，而不取軸向分模模，而不取軸向分模 鍛件的各種尺寸和余量公差鍛件的各種尺寸和余量公差 二、二、 加工余量和鍛件公差加工余量和鍛件公差影響因素影響因素 ： 1 1）鍛件重量和輪廓尺寸）鍛件重量和輪廓尺寸 ； 2 2）鍛件形狀復雜系數(shù)）鍛件形狀復雜系數(shù) S S，即：即：

10、hdbG24hdVb24bdbdVVGGS式中式中鍛件材質(zhì)密度鍛件材質(zhì)密度 ，g/ cmg/ cm圓形鍛件的外廓包容體體積：圓形鍛件的外廓包容體體積：圓形鍛件的外廓包容體重量：圓形鍛件的外廓包容體重量：lbhGblbhVb級別級別代號代號形狀復雜系數(shù)值形狀復雜系數(shù)值形狀復雜程度形狀復雜程度S1S10.630.631 1簡單簡單S2S20.320.32 0.630.63一般一般S3S30.160.160.320.32比較復雜比較復雜S4S40.160.16復雜復雜鍛件形狀復雜程度等級鍛件形狀復雜程度等級非圓形鍛件的外廓包容體重量和體積非圓形鍛件的外廓包容體重量和體積 3 3） 鍛件材質(zhì)系數(shù)（可鍛

11、性）鍛件材質(zhì)系數(shù)（可鍛性） 材料鍛造難易程度，分為兩級：材料鍛造難易程度，分為兩級： 分為普通分為普通 , , 精密兩級。精密級公差適用于精密兩級。精密級公差適用于精密鍛件。精密鍛件。M2M2級級 碳的質(zhì)量分數(shù)碳的質(zhì)量分數(shù)0.650.65的碳鋼的碳鋼 或合金元素總量或合金元素總量 3.03.0 的合金鋼。的合金鋼。4 4）鍛件精度等級）鍛件精度等級 M M1 1級級 碳的質(zhì)量分數(shù)碳的質(zhì)量分數(shù)0.650.65的碳鋼的碳鋼 或合金元素總量或合金元素總量3.03.0 的合金鋼。的合金鋼。M M2 2級級 碳的質(zhì)量分數(shù)碳的質(zhì)量分數(shù)0.650.65的碳鋼的碳鋼 或合金元素總量或合金元素總量3.03.0

12、的合金鋼。的合金鋼。5）加熱條件）加熱條件主要影響收縮量和表層氧化。主要影響收縮量和表層氧化。 為什么要全面綜合考慮上述因素來確定加為什么要全面綜合考慮上述因素來確定加工余量和鍛件公差呢？工余量和鍛件公差呢？因為：因為：產(chǎn)品精度要求、材料消耗和加工成本。產(chǎn)品精度要求、材料消耗和加工成本。6 6）其它因素）其它因素 鍛件上與分模面垂直的平面或曲面所附加的或鍛件上與分模面垂直的平面或曲面所附加的或固有的斜度稱為模鍛斜度。固有的斜度稱為模鍛斜度。 模鍛斜度值依模膛深寬比選用模鍛斜度值依模膛深寬比選用3 3、5 5、7 7 等標準等標準值。值。上、下模模膛的模鍛斜度應相互銜接和匹配，上、下模模膛的模鍛

13、斜度應相互銜接和匹配，如圖所示。如圖所示。三、模鍛斜度三、模鍛斜度（GB/T-12361-1990） 四、鍛模圓角半徑四、鍛模圓角半徑（ GB/T-12361-1990 ） 鍛模圓角半徑與鍛模圓角半徑與 B/H B/H 有關(guān)。有關(guān)。H H大，圓角半徑也應增大。大，圓角半徑也應增大。 鍛件凸角處的最小半徑鍛件凸角處的最小半徑 r r = = 余量余量+ +零件的倒角值；零件的倒角值； 按銑刀標準值選取按銑刀標準值選取: :1.01.0、1.51.5、2.02.0、2.52.5、3.03.0、4.04.0、 5.0 5.0 等等模鍛件的圓角半徑模鍛件的圓角半徑圓角半徑過小，導致圓角半徑過小，導致轉(zhuǎn)

14、角處出現(xiàn)開裂轉(zhuǎn)角處出現(xiàn)開裂圓角半徑與質(zhì)量關(guān)系圓角半徑與質(zhì)量關(guān)系 圓角半徑對金屬纖維的影響圓角半徑對金屬纖維的影響 折迭與圓角半徑的關(guān)系折迭與圓角半徑的關(guān)系 a) a) 模鍛前情況模鍛前情況 b b) ) 模鍛中間情況模鍛中間情況 c) c) 模鍛最后情況模鍛最后情況五、沖孔連皮五、沖孔連皮對于對于d25mmd25mmd25mm的加工孔，先鍛制盲孔，用沖的加工孔，先鍛制盲孔，用沖孔連皮隔離上下凸頭?？走B皮隔離上下凸頭。沖孔連皮形狀分為平底連皮沖孔連皮形狀分為平底連皮 、斜底連皮、斜底連皮、帶倉連皮和拱底連皮四類。帶倉連皮和拱底連皮四類。平底連皮平底連皮斜底連皮斜底連皮帶倉連皮帶倉連皮連皮！連皮！

15、飛邊飛邊拱底連皮拱底連皮1 1、平底連皮、平底連皮hhds6 . 0525. 045. 02 2m mm m0 0. .1 1h hR RR R1 1適于適于d d2.5 h 2.5 h 或或25mm25mmd d60 mm 60 mm 的孔。的孔。連皮厚度連皮厚度 s s 按圖確定或按圖確定或計算，計算，2 2、斜底連皮、斜底連皮 斜底連皮斜底連皮 適用于適用于 ： d d2.5 h 2.5 h 或或 d d60 mm60 mm常用于預鍛模常用于預鍛模. . ssss 0 0. .6 65 5 1 1. .3 35 521dd）3 .025.0(13 3、帶倉連皮、帶倉連皮預鍛時斜底連皮的終

16、鍛模預鍛時斜底連皮的終鍛模膛中采用。膛中采用。厚度厚度s和寬度和寬度b，按飛邊槽，按飛邊槽橋口值橋口值h，b 確定。確定。4 4、拱底連皮、拱底連皮 用于鍛造內(nèi)孔大，高度小用于鍛造內(nèi)孔大，高度小的鍛件的鍛件(d15h)(d15h)?？煽紤]用連皮形成小件，可考慮用連皮形成小件，即采用合鍛，一次得到大小即采用合鍛，一次得到大小兩件。兩件。六、模鍛件圖實例六、模鍛件圖實例 齒輪齒輪鍛件圖鍛件圖( (冷鍛件圖冷鍛件圖) )是在零件圖上畫出是在零件圖上畫出加工余量、加工余量、模鍛斜度、鍛模圓角、沖孔連皮或其它工藝參數(shù)。模鍛斜度、鍛模圓角、沖孔連皮或其它工藝參數(shù)。鍛件外形用粗實線鍛件外形用粗實線。公稱尺寸與公差公稱尺寸與公差標注在尺標注在尺寸線上面寸線上面 零件零件外形用雙點劃線外形用雙點劃線。零件尺寸零件尺寸標注在標注在括號內(nèi)。括號內(nèi)。七、模鍛件技術(shù)條件（書寫在圖面上）