锻造工艺过程及模具设计 第4章自由锻主要工序分析ppt课件.ppt

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1、第四章自由锻主要工序分析4.1自由锻工艺过程特征和工序分类4.1.1自由锻工艺过程特征（1）工具简单，通用性强，灵活性大，适合单件和小批锻件的生产。（2）工具与坯料部分接触，逐步变形，所需设备功率比模锻小，可锻造大型锻件。（3）靠人工操作控制锻件的形状和尺寸，效率低、劳动强度大。4.1.2自由锻工序分类（1)基本工序：镦粗、拔长、冲孔、芯轴扩孔、芯轴拔长、弯曲﹑切割﹑错移﹑扭转、锻接等。（2)辅助工序：钢锭倒棱、预压钳把、分段压痕等。（3)修整工序：鼓形滚圆、端面平整、弯曲校正等。表4—1自由锻工序1预压钳把钢锭倒棱分段压痕辅助工序表4—1自由锻工序2弯曲

2、校正鼓形滚圆端面平整修整工序表4—1自由锻工序34.2镦粗定义：使坯料高度减小而横截面积增大的锻造工序。用途:将高径（宽）比大的坯料锻成高径（宽）比小的饼块件；2.锻造空心锻件在冲孔前使坯料横截面增大和平整；锻造轴杆锻件可以提高后续拔长工序的锻造比；提高锻件的力学性能等。4.2.1平砧镦粗主要方法:平砧镦粗、垫环镦粗和局部镦粗。1.平砧镦粗变形分析IIIIIIIIIIII图4.2平砧镦粗变形分布与应力状态分析区域Ⅰ：难变形区；区域Ⅱ：大变形区；区域Ⅲ：小变形区，变形程度介于区域Ⅰ与区域Ⅱ之间。变形结果：变形不均匀，易出现缺陷。根据镦粗后网格的变形程度分为三

3、个变形区:2.镦粗坯料容易出现的缺陷：(１)坯料侧面出现鼓形，可能引起表面纵裂；(２)坯料上下两端出现粗大的铸造组织；(３)坯料内部变形不均匀，晶粒大小不均匀，锻件性能也不均匀；(４)高径比较大的坯料，易产生纵向弯曲,变形失稳。3.为减少缺陷采取的措施１.预热模具，使用润滑剂：如玻璃粉、石墨粉等；２.凹形毛坯镦粗；图4.5铆镦与端面碾压３.软金属垫镦粗；图4.6软金属垫镦粗4.铆镦、叠镦、套环内镦粗；5.反复镦粗、拔长；图4.7叠料镦粗6.限制坯料的高径比ⅠⅡⅢⅣⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅣH0/D0=2.5HO/D0=1.45H0/D0

4、=1～0.67H0/D0=0.22图4.3不同髙径比坯料镦粗的变形情况4.2.2垫环镦粗：单个垫环镦粗、两个垫环镦粗。单垫环镦粗双垫环镦粗垫环镦粗的关键：能否锻出所要求的凸肩高度。坯料高度与直径之比（H0/D0）、环孔与坯料直径之比(d/D0)、变形程度（εH）、环孔斜度（α）及摩擦条件等。分流面的位置与下列因素有关：α图4.9单垫环镦粗4.2.3局部镦粗:作用：锻造凸肩直径和高度较大的饼块锻件，或端部带有较大法兰的轴杆锻件。特点：与平砧镦粗相似，但受“刚端”的影响。4.10局部镦粗4.3拔长定义：使坯料横截面减小而长度增加的锻造工序。用途:成形轴杆类锻件

5、；改善锻件内部质量。1.变形程度表示：以坯料拔长前后截面积之比——锻造比KL表示，KL=A0∕A２.变形参数：设拔长前变形区的长、宽、高分别为l0、b0、h0，拔长后变形区的长、宽、高分别为l、b、h，送进量l0，相对送进量l0/h0，压下量Δh＝h0－h，展宽量Δb＝b－b0,拔长量Δl＝l－l0。4.3.1矩形截面坯料和圆形截面坯料的拔长影响拔长效率的因素1.送进量l：通常取l=（0.4～0.8）b；2.压下量Δh：Δh大，效率高，在材料塑性允许的前提下，尽量提高。拔长变形实质：一系列镦粗工序的叠加组合。3．拔长工序分析图4.11矩形截面拔长4.影响拔

6、长质量因素:送进量：相对送进量l0/h0＝0.5～0.8较为合适，绝对送进量常取l＝(0.4～0.8)B；压下量：Δh大，强化心部变形，有利锻合内部缺陷。如坯料的塑性允许，尽量采取大压下量拔长。图4.12拔长送进量对变形和应力分布的影响砧子形状：图4.13拔长砧子形状及其对变形区分布的影响a)上下V形砧b)上平下V砧c)上下平砧图4.14平砧拔长圆形截面坯料时的变形区和横向应力的分布图4.15平砧拔长圆形截面坯料时截面变化过程拔长操作：4.16拔长操作方法4.3.2空心件拔长：减小空心坯料外径而增加长度的锻造工序，用以锻造各种长筒锻件。图4.17心轴拔长1

7、坯料2锻件3心轴4砧子4.4.1冲孔：采用冲子将坯料冲出透孔或盲孔的锻造工序。冲孔方法：1.实心冲子冲孔；图4.19实心冲子冲孔1毛坯2冲垫3冲子4心料4.4自由锻其他主要工序当D0/d≤2～3时：拉缩严重，外径明显增大；当D0/d＝3～5时：几乎无拉缩，外径有所增大；当D0/d＞5时：多余金属挤向端面形成凸台。冲孔坯料的形状与坯料直径D0与孔径d之比有关:2.空心冲子冲孔图4.20空心冲子冲孔1坯料2冲垫3冲子4心料3.在垫环上冲孔图4.21在垫环上的冲孔1冲子2坯料3垫环4心料4.4.2扩孔：减小空心坯料壁厚而增加其内外径的锻造工序，用以锻造各种圆环锻

8、件。1.冲子扩孔图4.22冲子扩孔2.心轴扩孔：相当于使坯料沿圆周