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常用的鍛造方法第1頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一空氣錘第2頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一(2)Steam-air-operatedhammer(蒸氣-空氣錘)利用蒸氣或壓縮空氣帶動(dòng)錘頭工作,它的噸位稍大,最大鍛件質(zhì)量<1500Kg,但需要一套輔助設(shè)備(蒸氣鍋爐或空氣壓縮機(jī))。主要組成部分有工作氣缸1、落下部分2、機(jī)架3、砧座4和操作手柄5等。第3頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一第4頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一(3)Hydraulicpress(液壓機(jī)或水壓機(jī))利用高壓水的壓力代替鍛錘的沖擊力。其噸位用壓力表示,可鍛造<300噸的鑄錠,且鍛透深度較大,但設(shè)備投資較大。第5頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一第6頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一3.自由鍛的工序(Forgingoperations)1.Basicoperations(基本工序)—使金屬材料產(chǎn)生一定的塑性變形,以達(dá)到所需形狀和尺寸的工藝過(guò)程。包括鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔、彎曲、扭轉(zhuǎn)、錯(cuò)移等。2.Assistantoperations(輔助工序)—為方便基本工序操作而進(jìn)行的預(yù)變形,如倒棱、壓肩等。3.Finishingoperations(精整工序)—用以減少鍛件表面的缺陷,包括修整鼓形、平整端面、校直彎曲。第7頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一基本工序——拔長(zhǎng)第8頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一基本工序——鐓粗第9頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一基本工序——沖孔第10頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一基本工序——彎曲第11頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一基本工序——錯(cuò)移第12頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一基本工序——扭轉(zhuǎn)第13頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一4.CharacteristicsandApplicationsAdvantages:(1)使用工具簡(jiǎn)單,不需昂貴的模具;(2)可以鍛造各種重量的鍛件,大型鍛件,它幾乎是唯一的方法;(3)所需的設(shè)備噸位較低。Disadvantages:(1)鍛件的尺寸精度較低,加工余量大;(2)鍛件的形狀受到一定的限制(比較簡(jiǎn)單);(3)生產(chǎn)率較低,勞動(dòng)強(qiáng)度大。應(yīng)用:?jiǎn)渭∨可a(chǎn)。第14頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一二、工藝規(guī)程的制定1、Drawupaforgingdrawing(繪制鍛件圖)以零件圖為基礎(chǔ)并考慮下列因素繪制而成的:(1)余塊—為簡(jiǎn)化鍛件形狀、便于鍛造而增加的一部分金屬。(2)Machiningallowance(鍛件余量)—為后續(xù)切削加工而留的加工余量。(3)Forgingtolerance(鍛件公差)—鍛件名義尺寸的允許偏差。鍛件圖的畫法:如圖2-34,以粗實(shí)線表示鍛件的形狀、雙點(diǎn)劃線表示零件的基本形狀;零件尺寸注在鍛件相應(yīng)尺寸下面的括號(hào)內(nèi)。第15頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一第16頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一2、Thechoiceofforgingoperations(選擇變形工步)根據(jù)工步的特點(diǎn)及鍛件的形狀、尺寸、技術(shù)要求和生產(chǎn)批量等來(lái)確定。包括確定鍛件成形所需的基本工序、輔助工序和精整工序的工步,以及所需的工具,確定工步的順序及變形尺寸等。各類自由鍛件的基本變形工步方案見(jiàn)表2-4。3、Thecalculationofblank`squantityandsize(計(jì)算坯料重量和尺寸)鍛造用的坯料有兩類:鋼材和鋼坯,用于中、小型鍛件;另一類為鑄錠,用于大、中型鍛件。第17頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一Thequantity:

G坯料=G鍛件+G損=G鍛件+G燒+G芯+G切G燒計(jì)算方法列于表2-5Thesize:

應(yīng)考慮鍛造比(forgingratio),保證有足夠的變形程度.采用碳素鋼錠作坯料時(shí),Y≥2.5~5采用軋制的材料,Y≥1.3~1.5第18頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一(1)餅塊類和空心類鍛件通常采用鐓粗法,坯料的高徑比應(yīng)為H/D≤2.5~3坯料的直徑或邊長(zhǎng)可按下式計(jì)算:圓截面坯料:D計(jì)

≥0.8(V坯)1/3方截面坯料:A計(jì)≥0.74(V坯)1/3D計(jì)—圓截面坯料計(jì)算直徑,A計(jì)—方截面坯料的計(jì)算邊長(zhǎng)(2)軸類鍛件:通常采用拔長(zhǎng)法,拔長(zhǎng)后的最大截面應(yīng)達(dá)到規(guī)定的鍛造比要求。

F坯≥y·FmaxF坯—坯料的截面積,F(xiàn)max—拔長(zhǎng)后的最大截面積圓截面坯料:D計(jì)

≥(y)1/2Dmax第19頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一根據(jù)計(jì)算的坯料直徑或邊長(zhǎng)后,參照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),確定坯料的實(shí)際直徑或邊長(zhǎng),然后計(jì)算出坯料的長(zhǎng)度。熱軋圓鋼的標(biāo)準(zhǔn)直徑見(jiàn)表2-6。采用鋼錠為坯料的大型鍛件,可根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)估算鋼錠重量。鍛件的鋼錠利用率約為0.50~0.65,鍛造比通常取2.5~5。第20頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一4、選擇鍛造設(shè)備根據(jù)鍛件的材料、尺寸和重量,并考慮實(shí)際生產(chǎn)的條件。按表2-7選擇。5、確定鍛造溫度范圍碳鋼鍛件,要將坯料加熱到鐵碳相圖的GSE線以上,獲得單一的奧氏體。需制定合適的鍛造溫度范圍。Beginningtemperature(始鍛溫度)—ashighaspossibleForcarbonsteel,thebeginningtemperatureis150~250℃belowtheAEline.Endingtemperature(終鍛溫度)—aslowaspossible(ensureenoughductility)第21頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一第22頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一三、工藝規(guī)程舉例圖2-35齒輪坯自由鍛工藝:(1)繪制鍛件圖:齒輪上的輪齒、小的凹槽、凸肩以及輪輻上的8個(gè)φ30的孔,自由鍛難以鍛出,需加余塊;查表2-2的鍛件的加工余量和公差為a=10±4,b=9±3,c=13±5,繪出鍛件圖。第23頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一(2)確定變形工步參照表2-4,主要變形工步是鐓粗和沖孔和擴(kuò)孔,凸肩采用墊環(huán)局部鐓粗,內(nèi)孔較大,應(yīng)用沖子擴(kuò)孔。注意:沖孔和擴(kuò)孔時(shí),金屬會(huì)沿徑向流動(dòng),并沿凸肩高度方向產(chǎn)生拉縮現(xiàn)象,因此,局部鐓粗后的徑向尺寸要小些、凸肩的高度要大些。第24頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一第25頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一(3)計(jì)算坯料的重量和尺寸G鍛=V鍛·=17.8kg沖孔芯料的重量:取d=60mm,H=65mm,K2=1.3(見(jiàn)表2-5)G芯=K2d2H=0.3kg燒損重量:需加熱兩次,系數(shù)K1=0.035G燒=G鍛K1=0.6kgG坯=G鍛+G芯+G燒=18.7kg坯料的計(jì)算直徑:D計(jì)

≥0.8(V坯)1/3D計(jì)

=0.9(V坯)1/3=0.9(18.7/7.85)1/3=120mm查表2-6,選擇坯料直徑120mm坯料長(zhǎng)度=V坯/A=210mm因此確定坯料的尺寸為φ120×210mm第26頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一(4)選定設(shè)備噸位參照表2-7,此鍛件屬圓環(huán)類,選擇0.5噸的自由鍛錘。第27頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一四、自由鍛零件的結(jié)構(gòu)工藝性(Structuraldesignforopendieforgings)1.應(yīng)避免鍛件上有圓錐體或斜面的結(jié)構(gòu)。2.圓柱體與圓柱體的交接處鍛造很困難,應(yīng)改成平面與圓柱或平面與平面相連;3.加強(qiáng)筋與表面凸臺(tái)難以用自由段的方法鍛出,工字形截面或空間曲線形表面,也應(yīng)避免;4.橫截面有急劇變化或形狀復(fù)雜的零件,應(yīng)分成幾個(gè)易鍛造的簡(jiǎn)單部分,再用焊接或機(jī)械連接的方法組合成整體。第28頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一第29頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一第30頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一3.4、模鍛(Closeddieforging)模鍛是將加熱后的坯料放入鍛模的模膛內(nèi)鍛壓成型的方法。其特點(diǎn)是坯料變形時(shí),金屬的流動(dòng)受到模膛的限制和引導(dǎo),因此獲得與模膛形狀一致的鍛件。第31頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一一.ThecomparisonbetweencloseddieforgingandopendieforgingAdvantages:1.highproductionrates2.higherdimensionalaccuracy3.morecomplicatedshapescanbeproduced.4.savematerials,lowercostinmassproduction.第32頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一Disadvantages:notsuitableforlargeparts,<150Kghighercost應(yīng)用:適于中、小型鍛件的成批或大量生產(chǎn)。二.ClassificationDropforgingandPressforging.(包括曲柄壓力機(jī)上模鍛、摩擦壓力機(jī)上模鍛、平鍛機(jī)上模鍛、液壓機(jī)上模鍛等)。錘上模鍛(dropforging)主要用蒸氣—空氣模鍛錘。圖2-21,其特點(diǎn):1)模鍛錘的錘頭(ram)與導(dǎo)軌之間的間隙(gap)較小,通常其導(dǎo)軌較長(zhǎng);2)為使錘頭運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確,機(jī)架(frame)與砧座(anvil)相連接,且砧座比自由鍛錘大得多;3)噸位較大,1~16t。自由鍛錘為0.5-5t。第33頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一第34頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一錘上模鍛能完成鐓粗、拔長(zhǎng)、滾擠、彎曲、成形、預(yù)鍛和終鍛等變形工步的操作,錘擊力量和錘擊頻率可自由控制和變換,可完成各種長(zhǎng)軸類和短軸類鍛件的模鍛。其適用性較好,設(shè)備費(fèi)用相對(duì)較低,是目前用得最多的一種模鍛方法。缺點(diǎn)是:振動(dòng)和噪音大、勞動(dòng)條件差、機(jī)械化程度不夠高,生產(chǎn)率也不太高,在大批量生產(chǎn)中有被壓力機(jī)模鍛取代的趨勢(shì)。第35頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一三.錘上模鍛工藝((dropforgingtechnology)(一)Theproceduresanddiecavities模鍛的變形工步分為制坯工步(preforming)和模鍛工步(dieforing)制坯工步使坯料初步成形,模鍛工步完成鍛件的最終成形。相應(yīng)的模鍛模膛分為制坯模膛、預(yù)鍛模膛和終鍛模膛。1.finishingdiecavity(終鍛模膛):使坯料最后變形到鍛件所需的形狀和尺寸。特點(diǎn):(1)形狀與鍛件相同,(2)尺寸放大一個(gè)收縮量,鋼件取1.5%(3)沿模膛四周有飛邊槽(flashgutter),其作用:(a)增加金屬?gòu)哪L胖辛鞒龅淖枇Γ?b)容納多余的金屬;(c)減緩上、下模的沖擊。第36頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一2.blockingdiecavity(預(yù)鍛模膛):使坯料變形到接近于鍛件的形狀和尺寸。特點(diǎn):預(yù)鍛模膛的圓角和斜度較大,且沒(méi)有飛邊槽。3.blankmakingdiecavity(制坯模膛):使坯料形狀基本接近于鍛件的形狀。根據(jù)鍛件復(fù)雜程度的不同,鍛模分為:?jiǎn)翁佩懩#涸谝桓卞懩I现挥幸粋€(gè)終鍛模膛。多膛鍛模:在一副鍛模上具有兩個(gè)或以上的模膛。第37頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一第38頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一第39頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一第40頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一(二)Technologicalprocessofcloseddieforging(模鍛件圖的制定)1.Partingplane(分模面):上、下鍛模在模鍛件上的分界面。Severalrules(1)分模面應(yīng)選在鍛件最大尺寸的截面上;(2)為便于發(fā)現(xiàn)錯(cuò)?,F(xiàn)象,應(yīng)使上、下模的模膛外形一致;(3)為便于金屬充滿模膛,便于取出鍛件和鍛模的制造,最好把分模面選在使模膛具有最淺的方向上;(4)使零件所加的余塊最少;(5)使分模面為平面,上、下模膛的深淺基本一致。第41頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一第42頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一2.Machiningallowance,tolerance(加工余量和公差)公差、余量、比自由鍛小得多。確定的方法有兩種:按照零件的形狀尺寸和鍛件的精度等級(jí);或按照鍛錘的噸位。后者較簡(jiǎn)便,按照此方法確定的鍛件加工余量和公差見(jiàn)表2-13。第43頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一3.Draf(模鍛斜度)、Filletandcornerradii、沖孔連皮(wad)Draf:分為外模鍛斜度和內(nèi)模鍛斜度,應(yīng)選3°、5°、7°、10°、12°等標(biāo)準(zhǔn)度數(shù)。內(nèi)模鍛斜度應(yīng)比外模鍛斜度大一級(jí)。模鍛斜度與模膛深度、寬度有關(guān)。模膛深度與相應(yīng)寬度的比值增大時(shí),模鍛斜度應(yīng)取較大值。一般外模鍛斜度取5°或7°,特殊部位取10°為簡(jiǎn)化模具加工,同一鍛件的內(nèi)外模鍛斜度,一般各取同一數(shù)值。第44頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一Filletandcornerradii(圓角半徑)模鍛件上所有兩平面的交角處應(yīng)作成圓角,避免應(yīng)力集中產(chǎn)生裂紋,并有利于金屬充滿模膛。鍛件內(nèi)圓角的作用是減少鍛造時(shí)金屬流動(dòng)的摩擦阻力,減少模具磨損,提高使用壽命。鍛件外圓角的作用是使金屬易于充滿模膛,減小應(yīng)力集中第45頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一外圓角半徑r=加工余量+零件的圓角半徑內(nèi)圓角半徑R=(2~3)r圓角半徑應(yīng)選1、1.5、2、3、4、5、6、8、10、12、15、20等標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值。第46頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一沖孔連皮(wad)不能直接鍛出通孔,孔內(nèi)必須留有一定厚度的金屬層,成為沖孔連皮.連皮太薄,則沖擊力太大,會(huì)導(dǎo)致模膛突出部位加速磨損或壓塌;連皮太厚,不僅浪費(fèi)金屬,而且沖除時(shí)會(huì)造成鍛件的變形。連皮的厚度一般為4~8mm,可用下式計(jì)算:

s=0.45(d-0.25h-5)1/2+0.6h1/2注意:當(dāng)孔徑小于25mm或孔深大于沖頭直徑的3倍時(shí),只在沖孔處壓出凹穴。第47頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一鍛件圖的繪制方法同自由鍛的鍛件圖。4、變形工步的確定模鍛件分為短軸類和長(zhǎng)軸類兩種。短軸類:鍛造過(guò)程中錘擊方向與鍛件的軸線同向,通常是鐓粗制坯(upsetting)和終鍛成形(finishing)。形狀簡(jiǎn)單的,也可直接終鍛成形;形狀復(fù)雜的,則要增加成形鐓粗和預(yù)鍛等工步;長(zhǎng)軸類:鍛造過(guò)程中錘擊方向與鍛件的軸線垂直。通常采用拔長(zhǎng)、滾擠等工步。形狀復(fù)雜時(shí),要增加彎曲、成形、預(yù)鍛等工步。第48頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一6、坯料尺寸的計(jì)算短軸類:V坯=(V鍛+V連+V飛)(1+K1)V飛—飛邊的體積,按飛邊槽容積的一半計(jì)算。

D計(jì)=1.08(V坯/m)1/3

m—坯料的高徑比,可取1.8~2.2長(zhǎng)軸類:根據(jù)鍛件的最大截面積

D計(jì)=1.13(K·Fmax)1/2

K—模膛系數(shù)不制坯或有拔長(zhǎng)工步時(shí),K=1;有滾擠工步時(shí),K=0.7~0.85。第49頁(yè),共56頁(yè),2023年,2月20日,星期一

6、鍛錘噸位的確定噸位選擇根據(jù)鍛件重量參照表2-147、模鍛件的精整(1)切邊和沖孔(trimmingandpunching)切邊模和沖孔模都是由凸模(沖頭)和凹模

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