锻压工艺设计XXXXB

工程实践—工艺设计FundamentalsofMaterialsFormingProcess哈尔滨工程大学工程训练中心2金属塑性成形技术金属塑性成形2金属塑性成形技术我国塑性加工的历史1.锻造:在加压设备及工(模)具作用下，使坯料、铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件的加工方法。锻造通常是在高温(再结晶温度以上)下成形的，因此也称为金属热变形或热锻。锻造成形2.锻造的分类:1)按锻造温度分类:热锻、冷锻、温锻2)按生产方式分类:手工锻造；机器锻造：根据使用设备和模具不同分为--自由锻、模锻、胎模锻、特种锻造。2金属塑性成形技术3.锻造的特点:1）改善金属组织、提高力学性能；2）生产效率高；3）材料利用率高；4）便于组织批量生产；5）适用范围广。缺点--不能加工脆性材料，生产的零件形状相对简单，易产生氧化、脱碳和烧损。CastingMachiningForging锻件相对铸件和机加工零件，有更高的强度和韧性锻造成形2金属塑性成形技术2.1金属塑性加工4.锻造的应用:主要用于生产各种重要的、承受重载荷的机器零件或毛坯如机床的主轴和齿轮、内燃机的连杆、起重机的吊钩等。锻造成形自由锻用简单的通用性工具，或在锻造设备的上下砧间直接使坯料变形从而获得所需的几何形状和尺寸的锻件的方法。2.2金属塑性加工方法自由锻2.2金属塑性加工方法优点：所需的工具简单，具有很强的通用性，生产准备周期短，因而应用较为广泛。采用自由锻方法既可以生产不足1千克的小锻件，也可以生产大至200～300吨以上的大型锻件，而且自由锻是生产大型锻件的唯一方法，因此它在重型机械制造中具有特别重要的作用，常用来生产大型零件的毛坯。不足：生产效率低，锻件形状简单，尺寸精度低，表面粗糙；工人劳动强度高，锻件的形状和尺寸主要取决于操作者的技术水平，不易实现机械化和自动化。1.自由锻造的主要设备自由锻2.2金属塑性加工方法自由锻造工序自由锻2.2金属塑性加工方法基本工序辅助工序精整工序金属坯料能产生一定程度的塑性变形，以达到所需形状和尺寸的工艺过程。镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转、错移及锻接为基本工序操作方便而进行的预变形工序。压钳口、压钢锭棱边、切肩等。减少锻件表面缺陷而进行的工序。清除锻件表面凹凸不平及整形等。自由锻造工序—基本工序自由锻2.2金属塑性加工方法制定工艺规程的目的：组织生产过程规定操作规范控制和检查产品质量2.3.1自由锻工艺规程的制定2.3塑性加工工艺设计自由锻工艺规程的内容：绘制锻件工艺图计算坯料的质量和尺寸锻造工序的选择选定锻压设备、确定锻造温度范围加热与冷却规范填写工艺卡片2.3.1自由锻工艺规程的制定2.3塑性加工工艺设计1.绘制锻件图--以零件图为基础2.3.1自由锻工艺规程的制定2.3塑性加工工艺设计1.绘制锻件图1)锻件敷料：是为了简化锻件形状，便于锻造而加上去的一部分附加金属。当零件上带有较小的凹槽、台阶、凸肩、法兰和孔时，皆需增加敷料。敷料2.3.1自由锻工艺规程的制定2.3塑性加工工艺设计1.绘制锻件图1)锻件敷料：是为了简化锻件形状，便于锻造而加上去的一部分附加金属。当零件上带有较小的凹槽、台阶、凸肩、法兰和孔时，皆需增加敷料。热处理夹头试样试样带热处理夹头和试样的轴类件2.3.1自由锻工艺规程的制定2.3塑性加工工艺设计1.绘制锻件图2)机械加工余量：一般自由锻件的尺寸精度和表面质量都较差，达不到零件图的要求，在锻件的加工表面应增加供切削加工用的余量，称之为锻件机械加工余量，简称锻件余量。材料，形状，尺寸，批量大小锻件余量2.3.1自由锻工艺规程的制定2.3塑性加工工艺设计1.绘制锻件图余量敷料余量敷料热处理夹头试样试样(a)带键槽轴类件(b)带孔小孔盘类件(c)带热处理夹头和试样的轴类件锻件各种敷料和加工余量2.3.1自由锻工艺规程的制定2.3塑性加工工艺设计1.绘制锻件图3)锻件公差:在锻造过程中，由于各种因素的影响，如终锻温度的差异、锻压设备工具的精度和操作技术水平的差异等，使得锻件实际尺寸不可能达到公称尺寸，允许其有一定的误差，称为锻件公差。典型锻件图（φ190）φ230±4（φ130）φ142±2（φ110）φ120±3（680）760±12（310）350±12（240）280±22.3.1自由锻工艺规程的制定2.3塑性加工工艺设计加热方式烧损率δ（％）首次以后各次室式烧炉2.5~41.5~2.0油炉2~31.5~2.0煤气炉1.5~2.51.5~2.0电阻炉1~1.51.5~2.0接触感应电加热0.51.5~2.02.3塑性加工工艺设计2.3.1自由锻工艺规程的制定2.毛坯质量和尺寸的计算1）质量：)()mmm(m1料头芯料锻件坯料2.3塑性加工工艺设计2.3.1自由锻工艺规程的制定2.毛坯质量和尺寸的计算2）毛坯尺寸：计算圆形截面毛坯直径（或方形截面边长）的公式：/坯坯mV5.225.100DH30)0.1~8.0(坯VD30)9.0~75.0(坯Va)D/(VH'20坯0420坯0'a/VH3.选择锻造工序1)盘类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔2)轴类件:拔长（镦粗、拔长）、切肩、锻台阶3)筒类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔、心轴上拔长4)环类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔、心轴上扩孔6)弯曲类件:拔长（镦粗、拔长）、弯曲5)曲轴类件:拔长（镦粗、拔长）、错移、锻台阶、扭转2.3塑性加工工艺设计2.3.1自由锻工艺规程的制定3.选择锻造工序1)盘类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔2.3塑性加工工艺设计2.3.1自由锻工艺规程的制定3.选择锻造工序1)盘类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔下料镦粗镦挤台阶冲孔滚圆平整齿轮坯的锻造过程2.3塑性加工工艺设计2.3.1自由锻工艺规程的制定3.选择锻造工序1)盘类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔2.3塑性加工工艺设计2.3.1自由锻工艺规程的制定3.选择锻造工序2)轴类件:拔长（镦粗、拔长）、切肩、锻台阶2.3塑性加工工艺设计2.3.1自由锻工艺规程的制定3.选择锻造工序2)轴类件:拔长（镦粗、拔长）、切肩、锻台阶下料拔长镦台阶拔长传动轴的锻造过程2.3塑性加工工艺设计2.3.1自由锻工艺规程的制定3.选择锻造工序2)轴类件:拔长（镦粗、拔长）、切肩、锻台阶2.3塑性加工工艺设计2.3.1自由锻工艺规程的制定3.选择锻造工序3)筒类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔、心轴上拔长2.3塑性加工工艺设计2.3.1自由锻工艺规程的制定3.选择锻造工序3)筒类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔、心轴上拔长下料镦粗冲孔心轴拔长锻件圆筒的锻造过程2.3塑性加工工艺设计2.3.1自由锻工艺规程的制定3.选择锻造工序4)环类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔、心轴上扩孔2.3塑性加工工艺设计2.3.1自由锻工艺规程的制定3.选择锻造工序4)环类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔、心轴上扩孔下料镦粗冲孔心轴扩孔平整端面圆环的锻造过程2.3塑性加工工艺设计2.3.1自由锻工艺规程的制定3.选择锻造工序5)曲轴类件:拔长（镦粗、拔长）、错移、锻台阶、扭转2.3塑性加工工艺设计2.3.1自由锻工艺规程的制定3.选择锻造工序6)弯曲类件:拔长（镦粗、拔长）、弯曲2.3塑性加工工艺设计2.3.1自由锻工艺规程的制定齿轮零件自由锻工艺过程零件材料为45钢，生产数量为20件。2.3塑性加工工艺设计2.3.1自由锻工艺规程的制定(a)正面(b)背面齿轮零件三维模型2.3塑性加工工艺设计2.3.1自由锻工艺规程的制定φ182φ173φ160φ145φ182φ230φ268φ290+0.0-0.1φ202+0.00-0.058-φ301018425251130°0.81.6其余0.4齿轮零件图齿轮零件自由锻工艺过程2.3塑性加工工艺设计2.3.1自由锻工艺规程的制定齿轮零件自由锻工艺过程1）设计、绘制锻件图φ302±5（φ290）φ131±6（φ145）φ214±5（φ202）28±4（18）62±4（52）齿轮锻件图齿轮坯锻件三维模型2.3塑性加工工艺设计2.3.1自由锻工艺规程的制定齿轮零件自由锻工艺过程2）确定变形工序垫环局部镦粗——冲孔——冲子扩孔2862φ130φ302φ214123456131—下料；2—镦粗；3—垫环局部镦粗；4—冲孔；5—冲子扩孔（三次）；6—修整齿轮锻造工艺过程2.3塑性加工工艺设计2.3.1自由锻工艺规程的制定齿轮零件自由锻工艺过程3）计算原始坯料体积与尺寸（1）原始坯料体积（2）原坯料直径和高度)1()(0芯料锻件VVVmmVD148~4.1183239046)0.1~8.0()0.1~8.0(330坯mmD130'0mmDVH244)1304/(3239046)4/(22'000303239046mmV2.3塑性加工工艺设计2.3.1自由锻工艺规程的制定齿轮零件自由锻工艺过程4.选择锻造设备锻锤吨位可按下式进行近似计算，G=（0.002～0.003）KSK可由文献查得，为安全起见，取最大值13，镦粗后锻件的横截面积S最大不超过锻件的横截面积，可按锻件的最大横截面积计算，为716cm2。经计算，所需锻锤最大吨位为G=0.003×13×716=28kg，因此可选0.25以上吨自由锻锤。5.确定锻造温度范围45钢的始锻温度为1200℃，终锻温度为800℃。2.3塑性加工工艺设计2.3.1自由锻工艺规程的制定齿轮零件自由锻工艺过程6.填写工艺卡片φ302±5（φ290）φ131±6（φ145）φ214±5（φ202）28±4（18）62±4（52）锻件名称齿轮坯工艺类别自由锻材料45设备0.5t空气锤加热火次1锻造温度范围1200℃～800℃锻件图坯料图齿轮零件自由锻工艺过程序号工序名称工序简图使用工具操作要点1自由镦粗火钳镦粗后的高度为90mm2局部镦粗火钳和镦粗漏盘控制镦粗后的高度为62mm3冲孔火钳、镦粗漏盘、冲子和冲孔漏盘1．注意冲子对中；2．采用双面冲孔，左图为工件翻转后将孔冲透的情况4一次扩孔火钳、镦粗漏盘、冲子和扩孔漏盘注意冲子对中齿轮零件自由锻工艺过程5二次扩孔火钳、镦粗漏盘、冲子和扩孔漏盘注意冲子对中6三次扩孔火钳、镦粗漏盘、冲子和扩孔漏盘注意冲子对中7修整外圆火钳和冲子边轻打边旋转锻件，使外圆消除弧形并达到直径为302±5mm8修整平面火钳和镦粗漏盘轻打（如砧面不平还要打边转动锻件），使锻件厚度达到62±4mm摇杆轴自由锻工艺过程2.3塑性加工工艺设计2.3.1自由锻工艺规程的制定摇杆轴自由锻工艺过程锻件名称摇杆轴毛坯工艺类别自由锻材料40Cr设备150kg空气锤加热火次2锻造温度范围1180℃--850℃锻件图坯料图2.3塑性加工工艺设计2.3.1自由锻工艺规程的制定摇杆轴自由锻工艺过程火次序号工序名称工序简图使用工具操作要点11压肩圆嘴钳压肩摔子边轻打边旋转锻件2拔长圆嘴钳将压肩一端拔长至直径≮41mm2.3塑性加工工艺设计2.3.1自由锻工艺规程的制定摇杆轴自由锻工艺过程火次序号工序名称工序简图使用工具操作要点13摔圆及修整圆嘴钳摔子边轻打边旋转锻件；将拔长部分摔圆至Φ40±1mm24压肩圆嘴钳压肩掉头；边轻打边旋转锻件2.3塑性加工工艺设计2.3.1自由锻工艺规程的制定摇杆轴自由锻工艺过程火次序号工序名称工序简图使用工具操作要点25拔长圆嘴钳边轻打边旋转锻件；将压肩一端拔长至直径≮41mm6摔圆及修整圆嘴钳摔子边轻打边旋转锻件；将拔长部分摔圆至Φ40±1mm2.3塑性加工工艺设计2.3.1自由锻工艺规程的制定例题