1模鍛方法與工藝(共58PPT)

1鍛造概念和特點2鍛造種類3模鍛4模鍛的工藝流程5模鍛件類型6模鍛模具類型7模鍛國內(nèi)外差距8模鍛開展趨勢〔一〕模型鍛造第一頁，共五十八頁。1鍛造概念和特點

鍛造是利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，以獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸的鍛件的加工方法。鍛造和沖壓同屬塑性加工性質(zhì)，統(tǒng)稱鍛壓。

特點：

鍛造是機械制造中常用的成形方法。通過鍛造能消除金屬的鑄態(tài)疏松、焊合孔洞，鍛件的機械性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件。機械中負(fù)載高、工作條件嚴(yán)峻的重要零件，除形狀較簡單的可用軋制的板材、型材或焊接件外，多采用鍛件。

第二頁，共五十八頁。2鍛造種類〔一〕按坯料在加工時的溫度鍛造可分為冷鍛和熱鍛。冷鍛一般是在室溫下加工，熱鍛是在高于坯料金屬的再結(jié)晶溫度上加工。有時還將處于加熱狀態(tài)，但溫度不超過再結(jié)晶溫度時進(jìn)行的鍛造稱為溫鍛。鋼的再結(jié)晶溫度約為460℃，但普遍采用800℃作為劃分線，高于800℃的是熱鍛；在300～800℃之間稱為溫鍛或半熱鍛。第三頁，共五十八頁。2鍛造種類〔二〕按成形方法■鍛造那么可分為自由鍛、模鍛、冷鐓、徑向鍛造、擠壓、成形軋制、輥鍛、輾擴等。■坯料在壓力下產(chǎn)生的變形根本不受外部限制的稱自由鍛，也稱開式鍛造；■其他鍛造方法的坯料變形都受到模具的限制，稱為閉模式鍛造?！龀尚诬堉?、輥鍛、輾擴等的成形工具與坯料之間有相對的旋轉(zhuǎn)運動，對坯料進(jìn)行逐點、漸近的加壓和成形，故又稱為旋轉(zhuǎn)鍛造。第四頁，共五十八頁。2鍛造種類〔三〕按行業(yè)應(yīng)用■飛機鍛件

按重量計算，飛機上有85%左右的的構(gòu)件是鍛件。飛機發(fā)動機的渦輪盤、后軸頸〔空心軸〕、葉片、機翼的翼梁,機身的肋筋板、輪支架、起落架的內(nèi)外筒體等都是涉及飛機平安的重要鍛件。飛機鍛件多用高強度耐磨、耐蝕的鋁合金、鈦合金、鎳基合金等貴重材料制造。為了節(jié)約材料和節(jié)約能源，飛機用鍛件大都采用模鍛或多向模鍛壓力機來生產(chǎn)?！銎囧懠?/p>

按重量計算，汽車上約有58%的鍛件。一般的汽車由車身、車箱、發(fā)動機、前橋、后橋、車架、變速箱、傳動軸、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等15個部件構(gòu)成汽車鍛件的特點是外形復(fù)雜、重量輕、工況條件差、平安度要求高。如汽車發(fā)動機所使用的曲軸、連桿、凸輪軸、前橋所需的前梁、轉(zhuǎn)向節(jié)、后橋使用的半軸、半軸套管、橋箱內(nèi)的傳動齒輪等等，無一不是有關(guān)汽車平安運行的保安關(guān)鍵鍛件。

第五頁，共五十八頁。2鍛造種類〔三〕按行業(yè)應(yīng)用■柴油機鍛件

柴油機是動力機械的一種，它常用來作發(fā)動機。以大型柴油機為例，所用的鍛件有汽缸蓋、主軸頸、曲軸端法蘭輸出端軸、連桿、活塞桿、活塞頭、十字頭銷軸、曲軸傳動齒輪、齒圈、中間齒輪和染油泵體等十余種?！龃缅懠?/p>

船用鍛件分為三大類，主機鍛件、軸系鍛件和舵系鍛件。主機鍛件與柴油機鍛件一樣。軸系鍛件有推力軸、中間軸艉軸等。舵系鍛件有舵桿、舵柱、舵銷等。

第六頁，共五十八頁。2鍛造種類〔三〕按行業(yè)應(yīng)用■兵器鍛件

鍛件在兵器工業(yè)中占有極其重要的地位。按重量計算，在坦克中有60%是鍛件?；鹋谥械呐诠?、炮口制退器和炮尾，步兵武器中的具有膛線的槍管及三棱刺刀、火箭和潛艇深水炸彈發(fā)射裝置和固定座、核潛艇高壓冷卻器用不銹鋼閥體、炮彈、槍彈等，都是鍛壓產(chǎn)品。除鋼鍛件以外，還用其它材料制造武器。

■石油化工鍛件

鍛件在石油化工設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用。如球形儲罐的人孔、法蘭，換熱器所需的各種管板、對焊法蘭催化裂化反響器的整鍛筒體〔壓力容器〕，加氫反響器所用的筒節(jié)，化肥設(shè)備所需的頂蓋、底蓋、封頭等均是鍛件。

第七頁，共五十八頁。2鍛造種類〔三〕按行業(yè)應(yīng)用■礦山鍛件

按設(shè)備重量計算，礦山設(shè)備中鍛件的比重為12-24%。礦山設(shè)備有：

采掘設(shè)備卷揚設(shè)備破碎設(shè)備研磨設(shè)備洗選設(shè)備燒結(jié)設(shè)備

■核電鍛件

核電分為壓水堆和沸水堆兩類。核電站主要的大鍛件可分為壓力殼和堆內(nèi)構(gòu)件兩大類。壓力殼含：筒體法蘭、管嘴段、管嘴、上部筒體、下部筒體、筒體過渡段、螺栓等。堆內(nèi)構(gòu)件是在高溫、高壓、強中子幅照、硼酸水腐蝕、沖刷和水力振動等嚴(yán)峻條件下工作的，所以要選用18-8奧氏不銹鋼來制作。

第八頁，共五十八頁。2鍛造種類〔三〕按行業(yè)應(yīng)用■火電鍛件

火力發(fā)電設(shè)備中有四大關(guān)鍵鍛件，即汽輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)子和護(hù)環(huán)，以及汽輪機中的葉輪與汽輪機轉(zhuǎn)子。

■水電鍛件

水力發(fā)電站設(shè)備中的重要鍛件有水輪機大軸、水輪發(fā)電機大軸、鏡板、推力頭等。

第九頁，共五十八頁。模鍛利用模具使毛坯變形而獲鍛件的鍛造方法.模鍛按使用的設(shè)備不同分為錘上模鍛、曲柄壓力機上模鍛、平鍛機上模鍛及摩擦壓力機上模鍛等。其中錘上模鍛是常用的模鍛方法?！惨弧嘲茨ｅ懺O(shè)備劃分1.錘上模鍛模鍛特點：(1)與自由鍛相比，生產(chǎn)率高；3

模鍛第十頁，共五十八頁。(2)鍛件形狀較復(fù)雜，尺寸精度高;(3)切削余量小，材料利用率高；(4)操作簡單及模具費用高等特點。錘上模鍛適用于中小型鍛件的大批量生產(chǎn)。常用設(shè)備為蒸汽—空氣模鍛錘，如下圖。其工作原理和自由鍛錘相同，僅是模鍛的機架直接安裝在砧座上形成封閉結(jié)構(gòu)，導(dǎo)軌長且和錘頭之間的間隙較小。第十一頁，共五十八頁。所以錘頭上下運動精確，上下模能對準(zhǔn)，可以保證鍛件的精度。同時機架與砧座相連，以提高打擊效率。模鍛錘的噸位也是以落下局部質(zhì)量表示的.一般為0.5t~30t，常用的是1t~10t。錘上模鍛的鍛模如圖2，按模膛功用不同，鍛模分為：(1)模鍛模膛金屬在模膛中發(fā)生整體變形，由此分：第十二頁，共五十八頁。1)終鍛模膛

由它可得鍛件最終形狀和尺寸，其結(jié)構(gòu)特點是：沿模膛四周有飛邊槽；對通孔鍛件鍛后留有沖孔連皮。

2)預(yù)鍛模膛使坯料變形到接近鍛件的形狀和尺寸。特點：無飛邊槽。

(2)制坯模膛此外還有：成形模膛；鐓粗臺及擊扁面等。第十三頁，共五十八頁。對復(fù)雜件預(yù)先的局部變形加工。有：1〕拔長模膛；2〕滾壓模膛；3〕彎曲模膛；4〕切斷模膛；

第十四頁，共五十八頁。2.曲柄壓力機上模鍛曲柄壓力機傳動示意曲柄壓力機上模鍛特點：(1)產(chǎn)生靜壓力；(2)壓力機行程固定；(3)導(dǎo)向嚴(yán)細(xì)，自動頂件；(4)鍛模鑲塊組合簡又??；(5)去除氧化皮困難；(6)效率高，鍛件精，設(shè)備貴，宜大量生產(chǎn)。

第十五頁，共五十八頁。3.螺旋壓力機上模鍛

按驅(qū)動方式可分為摩擦壓力機、液壓螺旋壓力機和電動螺旋壓力機。▼摩擦壓力機上模鍛

看傳動圖

▼螺旋壓力機工作特點具有鍛錘和曲柄壓力機的雙重工作特性；每分鐘行程次數(shù)少，打擊速度低。第十六頁，共五十八頁。4.液壓機模鍛液壓機是一種利用液體壓力來傳遞能量的鍛壓設(shè)備，它包含以油做工作介質(zhì)的油壓機和以水做工作介質(zhì)的水壓機。鍛造液壓機有自由鍛液壓機、模鍛液壓機和切邊液壓機之分。鍛造生產(chǎn)常用的模鍛液壓機，又有通用模鍛液壓機和專用模鍛液壓機兩大類。

第十七頁，共五十八頁。一重自行研發(fā)制造的1.5萬噸全數(shù)字操控水壓機?？慑懠|(zhì)量達(dá)600噸。

第十八頁，共五十八頁。

液壓機與其它設(shè)備相比：具備以下特點：在直接傳動的液壓機上，活動橫梁在整個行程的任一位置都可獲得最大載荷。無論是直接傳動的液壓機還是蓄勢器傳動的水壓機在結(jié)構(gòu)上易于得到較大的總壓、較大的工作空間及較長的行程，因此便于鍛造較長、較高的大型工件，這往往是鍛錘和其它鍛壓設(shè)備難以做到的。液壓機上除設(shè)有大型模具墊板和定位器外，還有活動橫梁同步平衡系統(tǒng)，以保證偏心鍛造時，防止模具偏斜。與鍛錘相比，液壓機工作平穩(wěn)，撞擊和震動很小、噪音??；對廠房、地基要求不高，對工人健康、周圍環(huán)境無損害。第十九頁，共五十八頁。

與機械壓力機相比，液壓機本體結(jié)構(gòu)較簡單，溢流閥可限制作用在柱塞上的液體壓力，最大載荷可受到限制，保護(hù)模具，也不會造成悶車。液壓機活動橫梁速度可以控制，工作行程時活動橫梁最大速度為50mm/s，載荷中視為靜載荷；適合用于等溫模鍛、超塑性模鍛。有些液壓機裝有側(cè)缸，從而能完成多向模鍛工序。液壓機一般都設(shè)有頂出器和裝出料機械化裝置。液壓機的最大缺點是生產(chǎn)效率低，占地面積較大。第二十頁，共五十八頁。5.胎模鍛胎模鍛是自由鍛設(shè)備上使用可移動模具生產(chǎn)模鍛件的一種鍛造方法.介于自由鍛和模鍛之間的鍛造方法。胎膜鍛特點：胎模圖示(1)胎模不固定。(2)不需要模鍛設(shè)備，鍛模簡單，加工本錢低；(3)工藝靈活，適應(yīng)性強等優(yōu)點。(4)勞動強度大，效率低。適用于小型鍛件中小批量的生產(chǎn)。第二十一頁，共五十八頁。

(二)按鍛件在模具中變形分類

模鍛分類開式模鍛閉式模鍛第二十二頁，共五十八頁。4模鍛的工藝流程其中以熱模鍛的工藝流程最長，一般順序為：鍛坯下料→鍛坯加熱→輥鍛備坯→模鍛成形→切邊→中間檢驗〔檢驗鍛件的尺寸和外表缺陷〕→鍛件熱處理〔用以消除鍛造應(yīng)力，改善金屬切削性能〕→清理〔主要是去除外表氧化皮〕→矯正→檢查〔一般鍛件要經(jīng)過外觀和硬度檢查，重要鍛件還要經(jīng)過化學(xué)成分分析、機械性能、剩余應(yīng)力等檢驗和無損探傷〕。

第二十三頁，共五十八頁。

模鍛件工藝規(guī)程擬訂

1.分模面分模面選擇原那么1)定在最大截面處；(如圖a-a那么無法出?！?)錯?，F(xiàn)象易檢查；(圖中c-c不易查錯?！?)利于充型好出模；(圖中b-b充型難〕4)減少余塊省工料；5)平面分型易制造。圖中的d-d面較合理第二十四頁，共五十八頁。2.余塊余量及公差〔同自由鍛件〕3.沖孔連皮、模鍛斜度及鍛模圓角半徑〔詳見專業(yè)手冊〕。第二十五頁，共五十八頁。

5模鍛件類型

〔1〕餅盤類外形為圓形面，高度較小第二十六頁，共五十八頁。

5模鍛件類型

〔2〕法蘭凸緣類其外形為回轉(zhuǎn)體，帶有圓形或長寬尺寸相差不大的法蘭和凸緣。第二十七頁，共五十八頁。

5模鍛件類型

〔3〕軸桿類其桿部為圓形，帶有圓形或非圓形頭部，或中間局部粗大的直長桿類。第二十八頁，共五十八頁。

5模鍛件類型

〔4〕杯筒類第二十九頁，共五十八頁。

5模鍛件類型

〔5〕枝芽類包括單枝芽、多枝芽的實心和空心類鍛件。第三十頁，共五十八頁。

5模鍛件類型

〔6〕叉形類包括帶有空心或?qū)嵭臈U部，帶有圓形或非圓形法蘭等多種結(jié)構(gòu)形式。第三十一頁，共五十八頁。

6模鍛模具類型

〔一〕按模鍛設(shè)備分類錘用鍛模、螺旋壓力機鍛模、機械壓力機鍛模、液壓機鍛模等。〔二〕按凹模結(jié)構(gòu)分類整體凹模和可分凹模。整體凹模第三十二頁，共五十八頁。

6模鍛模具類型

◆可分凹模：水平分模、垂直分模和混合式分模

a)水平分模b)垂直分模c)混合式分模第三十三頁，共五十八頁。7模鍛國內(nèi)外差距

1、我國目前自由鍛件占27%、模鍛件占73%。以當(dāng)今世界上鍛壓業(yè)最先進(jìn)的日本為例，其模鍛件占總量的82.6%,自由鍛件占5.5%，環(huán)形件占11.9%；日本模鍛件中冷鍛件占5.8%，我國約占1%(不包含標(biāo)準(zhǔn)件)；日本鋁鍛件占1.9%，我國占0.1%。在勞動生產(chǎn)率上，日本全員勞動生產(chǎn)率為175噸/人·年，印度為16.5噸/人·年。我國最具代表性的汽車鍛造公司的全員勞動生產(chǎn)率為50噸/人·年。2、在模具壽命方面，我國熱鍛模壽命一般在4000-6000件，主要受工藝設(shè)計、鍛造設(shè)備、加熱、潤滑等因素影響，國外模具壽命在10000-15000件，模具壽命是影響鍛件本錢的主要因素。第三十四頁，共五十八頁。高端模鍛件高端鍛件的特點1、對技術(shù)含量和質(zhì)量要求很高的大型自由鍛件，采用重型壓力設(shè)備生產(chǎn)；2、鍛件尺寸精度高，到達(dá)無屑或少屑加工；3、難變形合金鍛件〔鎂合金〕；4、熱處理強化質(zhì)量高。質(zhì)量要求較高、技術(shù)附加值高模鍛件——高端模鍛件第三十五頁，共五十八頁。

8模鍛開展趨勢

1、鍛件精密化整個鍛造技術(shù)開展總體趨勢是更精更省，到達(dá)不需機械加工或少許機械加工就可以適用。精鍛件可降低本錢80~90%，降低勞動本錢95%；與普通模鍛相比，精鍛件可降低本錢60~70%。〔1〕與普通模鍛比較，精密模鍛優(yōu)點：▼機械加工余量少甚至為零；▼尺寸精度高〔尺寸公差僅為普通模鍛件公差的一半或更小〕；▼外表質(zhì)量好；精密模鍛工藝特點第三十六頁，共五十八頁。

8模鍛開展趨勢

〔2〕與切削加工比較，精密模鍛優(yōu)點：▼材料利用率高〔因鍛件毛坯的形狀和尺寸與成品零件接近完全一致〕；▼精密塑性成形，金屬纖維的分布與零件形狀一致，因而使零件的力學(xué)性能有較大的提高。精密模鍛也稱少無切屑工藝精密模鍛工藝特點第三十七頁，共五十八頁。

8模鍛開展趨勢

〔3〕與開式精密模鍛比較，閉式精密模鍛優(yōu)點：▼鍛件幾乎不產(chǎn)生飛邊，模鍛斜度更小甚至為零，假設(shè)用可分凹模閉式精密模鍛還可鍛出垂直于鍛擊方向的孔或凹坑，材料利用率平均提高20%左右；▼毛坯在封閉的模膛內(nèi)成形，變形金屬處于更加強大的三向壓力狀態(tài)，有利于提高金屬材料的塑性和產(chǎn)品的力學(xué)性能；▼可分凹模閉式精密模鍛可減少甚至取消制坯工步，省去切邊和輔助工序，生產(chǎn)率平均可提高25%~50%。閉式精密模鍛主要問題：對于一些大中型鍛件模具壽命低，需采取多種措施逐步解決。精密模鍛工藝特點第三十八頁，共五十八頁。

8模鍛開展趨勢

2、鍛造材料輕量化

可用于鍛造的材料主要有：黑色金屬及有色金屬。有色金屬主要有鋁合金、鎂合金、鈦合金及銅合金。3、鍛模制造技術(shù)數(shù)字化數(shù)字化制造技術(shù)已成為提升產(chǎn)品核心競爭力的重要手段，而塑性成形和模具技術(shù)的數(shù)字化將成為21世紀(jì)該項技術(shù)的核心。第三十九頁，共五十八頁。

8模鍛開展趨勢

4、鍛造裝備技術(shù)伺服化金屬成形設(shè)備開展的總趨勢是向高