自由鍛和模鍛

1、第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 3.2自由鍛自由鍛 利用沖擊力或壓力，使金屬在上、下砧鐵之間，產生塑性變形而獲得所需形狀、尺寸以及內部質量鍛件的一種加工方法。 自由鍛造時，除與上、下砧鐵接觸的金屬部分受到約束外，金屬坯料朝其它各個方向均能自由變形流動，不受外部的限制，故無法精確控制變形的發(fā)展。自由鍛分類：自由鍛分類：手工鍛造：手工鍛造只能生產小型鍛件，生產率也較低。機器鍛造：機器鍛造是自由鍛的主要方法。第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 自由鍛：自由鍛：優(yōu)點： 工具簡單、通用性強，生產準備周期短。自由鍛件的質量范圍可由不及一千克到二、三百噸，對于大型鍛件，自由鍛

2、是唯一的加工方法，這使得自由鍛在重型機械制造中具有特別重要的作用，例如水輪機主軸、多拐曲軸、大型連桿、重要的齒輪等零件在工作時都承受很大的載荷，要求具有較高的力學性能，常采用自由鍛方法生產毛坯。第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 缺點：缺點： 由于自由鍛件的形狀與尺寸主要靠人工操作來控制，所以鍛件的精度較低，加工余量大，勞動強度大，生產率低。應用：應用： 自由鍛主要應用于單件、小批量生產，修配以及大型鍛件的生產和新產品的試制等。 第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 1.自由鍛造工序自由鍛造工序自由鍛工序可分為基本工序、輔助工序和精整工序（修整工序）。 基本工序有鐓粗

3、、拔長、沖孔、擴孔、彎曲、扭轉、錯移等。 輔助工序為使基本工序操作方便而進行的預變形工序，如壓鉗口、切肩等。 修整工序是用以減少鍛件表面缺陷而進行的工序，如校正、滾圓、平整等。第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 基本工序 1)鐓粗定義：在外力作用下使坯料高度減小、橫截面積增大的工序稱為鐓粗。 應用：鐓粗主要用于鍛制齒輪、法蘭盤之類的盤類零件鐓粗作用：1.鐓粗時，坯料心部受三向壓應力，表層是兩向壓應力一向拉應力，壓應力數(shù)目多，可提高坯料的塑性，近而提高后續(xù)拔長工序的鍛造比；2.鐓粗可使纖維組織呈放射性分布（沿徑向分布），提高鍛件的力學性能和減少力學性能的各向異性等。3.鐓粗能增大坯

4、料橫截面積的平整端面第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 注意事項： 1.鐓粗時，坯料不能過長，高度與直徑之比應小于2.5，以免鐓彎，或出現(xiàn)細腰、夾層等現(xiàn)象。 2.坯料鐓粗的部位必須均勻加熱，以防止出現(xiàn)變形不均勻。鐓彎 腰鼓形（細腰）第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 失穩(wěn)失穩(wěn)彎曲彎曲腰鼓形腰鼓形均勻均勻變形變形難變形難變形區(qū)相遇區(qū)相遇形成形成夾層夾層第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 分類：整體鐓粗和局部鐓粗圖2-7 鐓粗 a）整體鐓粗 b）局部鐓粗 第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 基本工序 2)拔長定義：拔長是使坯料的橫截面積減小、

5、長度增加的鍛造工序，如圖所示。 應用：用于軸類、桿類鍛件成型，還常用來改善鍛件內部質量。 拔長從垂直于軸線方向對坯料進行逐段壓縮變形，是鍛件成型中耗費工時最多的一種鍛造工序。第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 拔長第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 使用V型砧鐵拔長圓坯料注意事項：對于圓形坯料，一般先鍛打成方形后再進行拔長，最后鍛成所需形狀，或使用V型砧鐵進行拔長，如圖所示，在鍛造過程中要將坯料繞軸線不斷翻轉。第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 3)沖孔定義：用沖頭將坯料沖出通孔或不通孔的鍛造方法稱為沖孔。 應用：沖孔主要用于鍛造空心鍛件、如齒輪壞、圓

6、環(huán)、套筒等。 方法：生產中采用的沖孔方法有實心沖子沖孔（見圖319）、空心沖子沖孔（見圖320）和墊環(huán)沖孔（見圖321）三種。 第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 圖319實心沖子沖孔 第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 圖320空心沖子沖孔 第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 圖321墊環(huán)沖孔 第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 注意事項： 1.對于直徑小于25mm的孔一般不鍛出，而是采用鉆削的方法進行加工。2.在薄坯料上沖通孔時，可用沖頭一次沖出。3.若坯料較厚時，可先在坯料的一邊沖到孔深的23深度后，拔出沖頭，翻轉工件，從反面沖通，

7、以避免在孔的周圍沖出毛刺，4.孔不能過深，與坯料相比孔也不能過大。實心沖頭雙面沖孔時，圓柱形坯料會產生畸變?；兂潭扰c沖孔前坯料直徑D0、高度H0和孔徑d1等有關。D0/d1愈小，畸變愈嚴重，另外沖孔高度過大時，易將孔沖偏，因此用于沖孔的坯料直徑D0與孔徑d1之比（D0/d1）應大于2.5，坯料高度應小于坯料直徑。 第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 a）薄坯料沖孔）薄坯料沖孔 b）厚坯料沖孔）厚坯料沖孔 1沖頭沖頭 2坯料坯料 3墊環(huán)墊環(huán) 4芯料芯料 第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 沖孔過程第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 4)擴孔為了減小空心

8、坯料壁厚而增加其內徑的鍛造工序稱為擴孔。 常用的擴孔方法有沖子擴孔（見圖322）和芯軸擴孔（見圖323），后者在軸承行業(yè)中廣泛采用。第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 圖322沖子擴孔 第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 圖323芯軸擴孔 第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 5）彎曲定義：將坯料彎成一定角度和形狀的鍛造工序稱為彎曲。 優(yōu)點：彎曲成型時金屬纖維組織不被切斷，從而提高了鍛件質量。 用途：彎曲多用于鍛制鉤、夾鉗、地腳螺栓等彎曲類零件。6）扭轉定義：將坯料的一部分相對于另一部分繞共同軸線旋轉一定角度的鍛造方法稱為扭轉。 用途：扭轉用于鍛制曲軸、

9、矯正鍛件等。第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 7）錯移將坯料的一部分與另一部分錯開一定距離，但仍保持軸線平行的鍛造方法稱為錯移，如鍛制雙拐或多拐曲軸件。第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 8）切割：將坯料分割開的工序。用于下料和切除鍛件的余料。第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 （二）輔助工序 為使基本工序操作方便而進行的預變形工序稱為輔助工序（壓鉗口、切肩、鋼錠倒棱等）。 鋼錠倒棱:對鋼錠的棱邊輕輕鍛壓，以清除棱角的工序第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 （三）修整工序 用以減少鍛件表面缺陷而進行的工序（如校正、滾圓、平整等）。第第3

10、 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 3.33.3模型鍛造模型鍛造定義：定義：它是將坯料置于鍛模模腔內它是將坯料置于鍛模模腔內，然后施加沖擊力或壓力然后施加沖擊力或壓力使坯料發(fā)生塑性變形而獲得鍛件的成形過程使坯料發(fā)生塑性變形而獲得鍛件的成形過程。在變形過程中由于模膛對金屬坯料流動的限制，因而鍛造終了時可獲得與模膛形狀相符的模鍛件。模型鍛造時坯料是模型鍛造時坯料是整體塑性成形整體塑性成形坯料坯料三向受壓三向受壓。第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 模型鍛造與自由鍛相比具有以下特點：(1) 生產效率較高。模鍛時，金屬的變形在模膛內進行，故能較快獲得所需形狀。 (2) 能鍛造形狀

11、復雜的鍛件，并可使金屬流線分布更為合理，提高零件的使用壽命。 (3) 模鍛件的尺寸較精確，表面質量較好，加工余量較小。 (4) 節(jié)省金屬材料，減少切削加工工作量。在批量足夠的條件下，能降低零件成本。 (5) 模鍛操作簡單，勞動強度低。第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 （6）所用鍛模價格較昂貴，模具材料通常為5CrNiMo或5CrMnMo等模具鋼，而且模具加工困難，制造周期長，故模鍛適用于大批量生產，生產批量越大，成本越低。（7）需要能力較大的專用設備。由于模鍛是整體變形，并且金屬流動時與模具之間產生很大的摩擦力，因此所需設備噸位大。目前，由于設備能力限制，模鍛只適用于中、小型鍛

12、件的大批量生產。鍛件的質量為0.5150kg。 第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 應用：應用： 模鍛已廣泛應用于飛機、機車、汽車、拖拉機、軍工、模鍛已廣泛應用于飛機、機車、汽車、拖拉機、軍工、軸承等制造業(yè)中。軸承等制造業(yè)中。 最常見的零件是齒輪、軸、連桿、杠桿、手柄等，但最常見的零件是齒輪、軸、連桿、杠桿、手柄等，但模鍛常限制在模鍛常限制在150kg以下的零件以下的零件。第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 按使用設備類型不同，模鍛分為：1.錘上模鍛（動畫）（錄像）2.壓力機上模鍛3.胎模鍛第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 分類成形方法簡 圖特點及應

13、用范圍體積成形鍛造用通用工具或模具對金屬加壓，通過金屬體積轉移和分配來獲得零件或毛坯的成形方法。自由鍛主要用于單件、小批量或大鍛件生產；模鍛適用于大批量生產軋制通過一對旋轉坯料局部加壓連續(xù)成形的加工方法。可以生產型材，板材和管材，也可利用其原理來生產零件或毛坯擠壓通過模具使坯料在強烈壓應力作用下從?？字袛D出以獲得所需尺寸、形狀和性能的制件。可生產各種型材或直接加工零件拉拔使金屬通過凹模進行拉伸，得到其截面與凹?？捉孛嫦嗤陌袅?、管材或線材基本塑性形成方法分類第第3 3章章 壓力加工成型技術壓力加工成型技術 分類成形方法簡 圖特點及應用范圍板料成形分離工序落料用模具沿封閉輪廓線沖切，沖下部分是零件。用于制造各種平板零件或者成形工序制坯沖孔用模具沿封閉輪廓線沖切，沖下部分是廢料。用于沖制各類零件的孔形成形工序