第八章 零件成形的工艺设计

于美杰山东大学材料学院[e-mail]材料成型技术基础第八章材料成形的工艺设计第一节铸造件的工艺设计第二节自由锻件的工艺设计第三节模锻件的工艺设计第四节热处理件的工艺设计第五节机械加工件的工艺设计重点内容1.各工艺设计需要考虑的主要参数有哪些?2.对给定零件提出合理的工艺设计方案第一节铸造件的工艺设计第八章材料成形的工艺设计Processdesignofcastingparts铸造件工艺设计铸造方法形状与尺寸结构工艺性原材料浇注系统铸件图第一节铸造件的工艺设计第八章材料成形的工艺设计Processdesignofcastingparts1.铸造方法的选择(参见表2-6)特种铸造熔模铸造金属型铸造离心铸造压力铸造低压铸造砂型铸造优点缺点成本低、批量不限、大小不限表面质量低、尺寸精度低、加工余量大结构复杂、小型铸件、批量尺寸不宜过大25kg表面和尺寸精度高、有色金属、批量熔点不高、尺寸不能大有色合金、批量不宜过大或厚薄不均生产效率最高、大批量、表面和尺寸精度高、薄壁小铸件不易壁厚或厚薄不均、尺寸不能大空心回转体内孔表面和尺寸精度低、孔径不能太小第一节铸造件的工艺设计第八章材料成形的工艺设计Processdesignofcastingparts2.分析材料的铸造特点可锻铸铁白口铸铁可锻化退火冷却速度要快，薄壁普通灰铸铁壁厚10～25mm孕育铸铁和球墨铸铁流动性较差、壁厚25mm铸钢收缩大，留余量、设冒口有色合金流动性好、收缩大合金种类线收缩率%灰铸铁0.8-1.0球墨铸铁0.8-1.3铝合金0.8-1.6铜合金1.2-1.4可锻铸铁1.2-2.0铸钢1.38-2.0第一节铸造件的工艺设计第八章材料成形的工艺设计Processdesignofcastingparts3.分析铸件的结构工艺性是否需要型芯？壁厚，是否不均匀？尺寸大小？形状复杂性？确定合理的分型面平面最大截面减少分型面便于起模第一节铸造件的工艺设计第八章材料成形的工艺设计Processdesignofcastingparts4.设计浇注系统浇注系统作用：引导液体金属平稳地充满型腔，避免冲坏型壁和型芯挡住熔渣进入型腔调节铸件的凝固顺序内浇口和内浇道设于分型面内浇口较为细小，以减小对型腔的冲击可设多个内浇口和内浇道，以提高流量1－出气孔和冒口2－浇口杯和直浇道3\5－内浇口和内浇道4－横浇道冒口的作用？第一节铸造件的工艺设计第八章材料成形的工艺设计Processdesignofcastingparts第一节铸造件的工艺设计第八章材料成形的工艺设计Processdesignofcastingparts5.绘制铸件图浇注位置分型面加工余量：铸造方法、材料种类、浇注位置、尺寸收缩量起模斜度铸造圆角型芯第一节铸造件的工艺设计第八章材料成形的工艺设计Processdesignofcastingparts齿轮的铸造工艺设计尺寸数量20件材料HT300要求：画出铸件图零件分析选择铸造方法分型面：大端上缘浇注位置：大端上计算加工余量：参照表2-5计算收缩量收缩率取0.7%第一节铸造件的工艺设计第八章材料成形的工艺设计Processdesignofcastingparts起模斜度型芯头和型芯座：高度、斜度粗基准：起模斜度小，其余为10°第二节自由锻件的工艺设计第八章材料成形的工艺设计Processdesignofforgingparts自由锻件工艺设计锻造方法锻造余量和公差结构特点锻件图变形工序原始坯料尺寸锻造温度锻后热处理是否能直接锻出（＋余块）参照表8－6、7、8有孔拔长件注意：先镦粗、冲孔，再拔长批量、形状、精度、尺寸始锻温度：T熔-200终锻温度：800第二节自由锻件的工艺设计第八章材料成形的工艺设计Processdesignofforgingparts紧固盘尺寸材料：45数量：200要求：绘锻件图、订工艺零件分析和锻造方法加工余量和公差绘锻件图第二节自由锻件的工艺设计第八章材料成形的工艺设计Processdesignofforgingparts工序：锻粗冲孔：d冲≤D/3扩孔：15～30mm修正计算原始坯料尺寸坯料体积：V坯＝(1+δ%)V锻高径比：1.25≤H0/D0≤2.5锻造温度热处理：正火烧损率2～5％第三节模锻件的工艺设计第八章材料成形的工艺设计Processdesignofforgingparts模锻件的基本过程锻前准备：备料、加热模锻成形:利用金属在固态下的流动能力，通过加压充满模膛。锻后处理：表面清理：去除氧化皮切边、冲孔：去掉飞边和连皮校正、精压：校正变形、提高精度热处理：改善组织、消除应力、改善加工性精度检验提高塑性、流动性第三节模锻件的工艺设计第八章材料成形的工艺设计Processdesignofforgingparts模锻件工艺设计结构特点分型面余量和公差斜度和圆角冲孔连皮锻件图较为复杂壁不宜过薄第三节模锻件的工艺设计第八章材料成形的工艺设计Processdesignofforgingparts工艺参数余量和公差：参照国家标准斜度和圆角：查阅手册和国标外斜度：5～15°内斜度：外斜度＋2～3°Rr内斜度外斜度：原因防止模锻件冷却收缩造成锻件夹持在锻模内的凸出部分。R:1.5~12mmr:3~4mm第三节模锻件的工艺设计第八章材料成形的工艺设计Processdesignofforgingparts工艺参数模锻件不能锻出通孔冲孔连皮：不能太薄或厚（25mm的孔不锻出）小孔大孔预锻模大孔终锻模第三节模锻件的工艺设计第八章材料成形的工艺设计Processdesignofforgingparts其他工序切除飞边和冲孔连皮需要利用专用模具热切：利用模锻后的余温完成切边和冲孔。（800℃，否则会影响模具寿命和锻件精度)冷切：锻件冷却到室温后完成切除。（需要较大吨位的冲切设备）热处理：退火或正火表面处理：酸洗法、抛丸法第三节模锻件的工艺设计第八章材料成形的工艺设计Processdesignofforgingparts发动机连杆第三节模锻件的工艺设计第八章材料成形的工艺设计Processdesignofforgingparts（1）分析零件结构特点连杆与连杆盖两件合锻第三节模锻件的工艺设计第八章材料成形的工艺设计Processdesignofforgingparts（2）确定模锻件图分型面：厚度的中部截面：最大截面、上下对称第三节模锻件的工艺设计第八章材料成形的工艺设计Processdesignofforgingparts确定加工余量厚度：38大端孔：R=32.5盖顶部：48小端端部：27确定模锻斜度外侧斜度7°内侧斜度10°确定圆角半径R外＝2.5R内＝5第三节模锻件的工艺设计第八章材料成形的工艺设计Processdesignofforgingparts连杆的模锻件图第三节模锻件的工艺设计第八章材料成形的工艺设计Processdesignofforgingparts（3）坯料尺寸计算（P149自学）（4）模锻件的变形过程滚锻工艺制坯→压力机上模锻（预锻＋终锻）（5）锻造设备的确定压力机公称压力P=(64~73)F(F为水平投影面积）第四节热处理件的工艺设计第八章材料成形的工艺设计Processdesignofheattreatmentparts一、热处理工艺的特点退火与正火淬火淬硬性：与碳含量密切相关淬透性：硬化层深度回火低温、中温、高温：回火温度越高，硬度越低调质热处理：综合力学性能好。第四节热处理件的工艺设计第八章材料成形的工艺设计Processdesignofheattreatmentparts二、拟定热处理工艺热处理件工艺设计结构和材料防止氧化热处理与机加工顺序加热设备特点热处理工艺曲线第四节热处理件的工艺设计第八章材料成形的工艺设计Processdesignofheattreatmentparts三、热处理工艺参数加热温度和冷却速度（查相关手册）、保温时间炉冷退火P170~220HBS空冷正火S25~35HRC油冷油中淬火T＋M45~55HRC水冷水中淬火M55~65HRC共析钢连续冷却CCT曲线（ContinuousCoolingTransformation）第四节热处理件的工艺设计第八章材料成形的工艺设计Processdesignofheattreatmentparts实例工艺流程：下料→锻造→正火→车削（粗、半精）→铣削→淬火→低温回火→检验硬度和尺寸→磨削（精加工）材料：45钢数量：50件硬度：53～57HRC第四节热处理件的工艺设计第八章材料成形的工艺设计Processdesignofheattreatmentparts热处理工艺曲线