锻造工艺与模具设计 教学课件 作者 闫洪 第4章　自由锻造工艺.ppt

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1、第4章　自由锻造工艺4.1　概述4.2　自由锻工序及自由锻件分类4.3　自由锻基本工序分析4.4　自由锻工艺规程的制订4.5　大型锻件自由锻造工艺特点4.6　胎模锻4.1　概述自由锻是利用简单的通用性工具，或在锻压设备的上下砧块之间使被加热的金属产生塑性变形，从而获得所需形状、尺寸和性能的锻件的一种加工方法。根据锻造设备的类型及作用力性质的不同，自由锻可分为手工自由锻和机器自由锻。4.2　自由锻工序及自由锻件分类4.2.1　自由锻工序组成4.2.2　自由锻件分类4.2.1　自由锻工序组成(1)基本工序　较大幅度地改变坯料形状和尺寸的工序，是锻件变形与变性的核心工序，也是自由锻的主要

2、变形工序，如镦粗、拔长、冲孔、芯轴扩孔、芯轴拔长、弯曲、切割、错移、扭转等。(2)辅助工序　为了配合完成基本变形工序而做的工序。(3)修整工序　当锻件在基本工序完成后，需要对其形状和尺寸作进一步精整，使其达所要求的形状和尺寸的工序。表4-1　自由锻工序简图4.2.2　自由锻件分类1.实心圆柱体轴杆类锻件2.实心矩形断面类锻件3.盘饼类锻件4.曲轴类锻件5.空心类锻件6.弯曲类锻件7.复杂形状类锻件表4-2　自由锻件分类表4-2　自由锻件分类图4-1　传动轴的锻造过程图4-2　摇杆传动轴的锻造过程图4-3　盘饼类锻件的锻造过程a)齿轮的锻造过程　b)锤头的锻造过程图4-4　三拐曲轴的

3、锻造过程图4-5　195型单拐曲轴的全纤维锻造过程图4-6　空心类锻件的锻造过程a)圆环的锻造过程　b)圆筒的锻造过程图4-7　弯曲类锻件的锻造过程a)20t吊钩的锻造过程　b)卡瓦的锻造过程4.3　自由锻基本工序分析4.3.1　镦粗4.3.2　拔长4.3.3　冲孔4.3.4　扩孔4.3.5　弯曲4.3.6　错移4.3.1　镦粗使坯料高度减小而横截面增大的成形工序称为镦粗。镦粗的目的在于：1)由横截面积较小的坯料得到横截面积较大而高度较小的坯料或锻件。2)增大冲孔前坯料的横截面积以便于冲孔、平整端面。3)反复镦粗、拔长，可提高下一步坯料拔长的锻造比。4)反复镦粗和拔长可使合金钢中碳

4、化物破碎，达到均匀分布。5)提高锻件的力学性能和减小力学性能的异向性。按镦粗方式分类：1.平砧镦粗2.垫环镦粗3.局部镦粗1.平砧镦粗(1)平砧镦粗与镦粗比　坯料完全在上下平砧间或镦粗平板间进行的压制称为平砧镦粗。(2)平砧间镦粗的变形分析　圆柱坯料在平砧间镦粗，随着压下量(轴向)的增加，径向尺寸不断增大。(3)减小镦粗时产生鼓肚和裂纹的措施(4)镦粗与高径比的关系(5)镦粗时应注意的事项图4-8　平砧镦粗图4-9　平砧镦粗时变形分布与应力状态图4-10　侧凹坯料镦粗时的受力情况图4-11　铆镦与端面辗压图4-12　软金属垫镦粗图4-13　铆镦图4-14　叠料镦粗过程图4-15　套

5、环内镦粗图4-16　不同高径比坯料镦粗时图4-17　不同高径比坯料镦粗过2.垫环镦粗图4-18　垫环镦粗3.局部镦粗图4-19　局部镦粗图4-20　头大杆细类锻件的局部镦粗4.3.2　拔长1.拔长类型2.拔长变形过程分析3.坯料拔长时易产生的缺陷与防止措施4.拔长操作方法5.压痕与压肩1.拔长类型(1)平砧拔长　平砧拔长是生产中用得最多的一种拔长方法。(2)型砧拔长　型砧拔长是指将坯料放在V型砧或圆弧型砧中进行的拔长。(3)芯轴拔长　芯轴拔长也称空心件拔长，空心件通常为管件，这类坯料拔长时，在孔中穿一根芯轴。图4-21　方截面坯料拔长图4-22　圆截面坯料拔长图4-23　平砧拔长圆

6、截面坯料时的截面变化过程图4-24　在型砧中拔长a)圆弧型砧　b)上平砧下V型砧　c)上下V型砧图4-25　芯轴拔长1—上砧　2—V型砧　3—芯轴　4—坯2.拔长变形过程分析(1)拔长时的变形参数　拔长是在长坯料上局部进行压缩(图4-26)，属于局部加载、局部受力、局部变形的情况。(2)拔长时的变形分析　下面分别对不同形状的坯料在平砧间拔长、型砧内拔长和芯轴上拔长时的变形进行分析。图4-26　拔长变形前后尺寸关系图4-27　轴向与横向变形程度随相对送图4-28　拔长时坯料截面的变化a)拔长时坯料纵向剖面的网格变化　b)拔长时坯料横向剖面的网格变化图4-29　送进量对变形和应力的影响

7、a)/<0.5　b)/>11—轴向应力　2—轴向变形图4-30　拔长时压下量对变形分布的影响—相对压下量图4-31　拔长型砧形状及其对变形区分布的影响a)上下V型砧　b)上平下V型砧　c)上下平砧Ⅰ—难变形区　Ⅱ—大变形区　Ⅲ—小变形区表4-3　常用的型砧形状对拔长效率、变形程度和金属塑性等的影响表4-3　常用的型砧形状对拔长效率、变形程度和金属塑性等的影响图4-32　芯轴拔长时金属的变形流动情况图4-33　芯轴拔长时内壁金属的受力情况图4-34　芯轴拔长3