金属压力加工工艺基础知识

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1、 塑性成形塑性成形（plasticity forming）在外力作用下，金属发生在外力作用下，金属发生塑性变形塑性变形，从而获得具有一定从而获得具有一定形状形状、尺寸尺寸、组织组织和和力学性力学性能能的的工件工件的生产方法，又叫的生产方法，又叫塑性加工塑性加工或或压力加压力加工工。常见的塑性成形方法常见的塑性成形方法：锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔等。锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔等。塑性成形加工的特点：优点：改善金属的组织，提高金属的力学性能；节约金属材料和切削加工工时，提高金属材料的利用率和经济效益；具有较高的劳动生产率适应性广缺点：锻件的结构工艺性要求较高，内腔复杂零件难以锻造；锻造毛坯的尺

2、寸精度不高，一般需切削加工；需重型机器设备和较复杂模具，设备费用与周期长；生产现场劳动条件较差。第一节第一节 锻压工艺基础锻压工艺基础一、金属的塑性变形一、金属的塑性变形 金属在外力作用下产生变形，若外力消除后，变形随之消失，这类变形称为弹性变形。当外力（达到或超过材料的屈服点）消除后，金属保持了变形后的成型效果，这类变形称为塑性变形。塑性指标反映金属材料的塑性变形能力，数值越大，金属材料的塑性越好1.单晶体的塑性变形-滑移、孪生滑移：晶体两部分间沿一定晶面上的一定方向发生的相对滑动实质：切应力作用下，位错沿滑移面的运动孪生：切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分以一定的晶面及晶向产生的剪切

3、变形 孪生后晶体转至新位向，产生有利于滑移位向的新滑移系，提高晶体的塑性变形能力a)未变形未变形d)塑性变形塑性变形单晶体滑移变形示意图单晶体滑移变形示意图b)弹性变形弹性变形c)弹塑性变形弹塑性变形位错引起滑移变形示意图位错引起滑移变形示意图d)塑性变形塑性变形c)弹塑性变形弹塑性变形b)弹性变形弹性变形a)未变形未变形理想晶体结构：锌单晶理论计算：s=350MPa 实s=0.1MPa 塑性变形的实质是金属在切应力作用下，金属晶体内部产生大量位错运动的宏观表现。依靠各晶粒内的滑移实现金属塑性变形2.多晶体的塑性变形 多晶体的塑性变形分为晶内变形和晶间变形。晶粒内部的塑性变形称为晶内变形；晶粒

4、之间相互移动或转动称为晶间变形。多晶体金属的塑性变形抗力与组成晶体的晶粒大小有关，金属晶粒越细小，金属的塑性变形抗力越大，金属的强度越高二、塑性变形后金属的组织和性能（一）冷塑性变形与热塑性变形冷塑性变形（冷变形加工）：金属的塑性变形在低于再结晶温度状态下进行热塑性变形（热变形加工）：再结晶温度以上进行的塑性变形（二）冷塑性变形对金属组织、性能的影响1.产生加工硬化加工硬化：金属经冷塑性变形后，强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象决定作用：位错密度增加，变形量增大，金属的塑性变形抗力增大，加工硬化现象明显变形变形20%纯铁中的位错纯铁中的位错未变形纯铁未变形纯铁冷变形强化原因：在塑性变形过程中

5、，滑移面上产生许多晶格方向混乱的微小碎晶，滑移面附近的晶格也产生畸变，增加继续滑移阻力，继续变形困难。有利：强化材料的一种重要手段（自行车链条链片；喷丸；滚压）；许多工艺利用它。不利：使金属塑性降低，继续变形困难，增大加工能量消耗，通过中间热处理消除。2.引起晶体的各向异性 金属发生塑性变形时，随外形的改变，内部晶粒形状沿变形方向被拉长、变扁甚至成细条，金属中的夹杂物也沿变形方向伸长，形成所谓纤维组织，该组织使金属在不同方向上表现不同性能，产生一定程度各向异性 3.产生残余应力残余应力：金属塑性变形中，由于内部变形不均匀，变形后内部仍残有的应力弹性应力，金属中处于自相平衡状态 宏观内应力 原因

6、：金属表层和心部变形不均匀，或两部分间变形不均匀 微观残余内应力 多晶体中各晶粒位向不同，使各晶粒间变形不均匀，产生金属晶粒间相互平衡的残余应力 由于位错等缺陷的增加，造成晶格畸变应力，是使变形金属强化的重要原因（三）塑性变形金属加热时组织性能变化1 1、回复回复 加工硬化使金属处于不稳定状态加工硬化使金属处于不稳定状态 将冷成形后的金属加热至将冷成形后的金属加热至一定温度一定温度后，使原子回复到平衡位置，晶内残余应力大大减小的现后，使原子回复到平衡位置，晶内残余应力大大减小的现象，称为回复。象，称为回复。特点：特点：使晶格畸变减轻或消除，但晶粒的大小和形状并无改变。使晶格畸变减轻或消除，但晶

7、粒的大小和形状并无改变。消除了晶格扭曲及大部分内应力。力学性能变化不大，强度、硬度消除了晶格扭曲及大部分内应力。力学性能变化不大，强度、硬度稍有降低；塑性略有提高；内应力大大降低。稍有降低；塑性略有提高；内应力大大降低。回复处理回复处理:低温退火或去应力退火。低温退火或去应力退火。T T回回=(0.250.3)=(0.250.3)T T熔（熔（K K）2 2、再结晶再结晶（不是相变）（不是相变）塑性变形后金属被拉长了的晶粒出现重新生核、结晶，变为等轴晶塑性变形后金属被拉长了的晶粒出现重新生核、结晶，变为等轴晶粒的现象，称为再结晶。粒的现象，称为再结晶。再结晶温度一般为再结晶温度一般为0.4T0

8、.4T熔熔(K)(K)以上以上 （T T回回=0.4T=0.4T熔）熔）特点：特点：再结晶通过形核、长大的方式进行，得到细小均匀等轴晶粒。再结晶通过形核、长大的方式进行，得到细小均匀等轴晶粒。完全消除了残余应力和加工硬化现象，塑性提高。再结晶退火。完全消除了残余应力和加工硬化现象，塑性提高。再结晶退火。晶粒长大：晶粒长大：如温度继续升高或保温时间延长，晶粒会长大，使塑性、韧性明显下降。如温度继续升高或保温时间延长，晶粒会长大，使塑性、韧性明显下降。（四）热塑性变形对金属组织、性能的影响 热塑性变形，不会引起加工硬化，易发生表面氧化，产品表面质量和尺寸精度较冷塑性变形低1.形成热变形纤维组织 热

9、变形加工时，金属中粗大枝晶偏析和夹杂物沿金属流动方向伸长和破碎，形成纤维状，再结晶过程中，不会改变其纤维状分布，宏观上表现为沿变形方向出现一条条细线，为热变形纤维组织，称为流线，沿流线方向强度、塑性和韧性相助大于垂直方向上的相应性能 应使流线与工件工作时所受到的最大拉应力方向一致，与剪应力或冲击力方向垂直，尽量沿工件外形轮廓连续分布 实例实例：当采用棒料直接经切：当采用棒料直接经切削加工制造螺钉时，螺钉头削加工制造螺钉时，螺钉头部与杆部的纤维被切断，不部与杆部的纤维被切断，不能连贯起来，受力时产生的能连贯起来，受力时产生的切应力顺着纤维方向切应力顺着纤维方向，故螺，故螺钉的承载能力钉的承载能力

10、较弱较弱(如图示如图示 )。当采用同样棒料经局部镦当采用同样棒料经局部镦粗方法制造螺钉时粗方法制造螺钉时(如图示如图示)，纤维不被切断纤维不被切断且连贯性好，且连贯性好，纤维方向也较为有利，故螺纤维方向也较为有利，故螺钉质量较好。钉质量较好。2.消除和改善铸态金属的组织缺陷使金属铸锭中的气泡缩孔焊合、缩松压实、密度增加温度压力作用下，原子扩散速度加快，消除部分偏析，使成分均匀将粗大的柱状晶粒与枝晶变为细小的均匀的等轴晶粒改善夹杂物、碳化物的形态、大小与分布，金属致密度提高三、金属的锻压性能（一）锻压工艺锻压：借助于外力作用，使金属坯料产生塑性变形，从而获得所要求形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件

11、的一种压力加工方法。锻造和冲压的总称1.轧制 轧制材料在旋转轧辊的压力作用下产生连续塑性变形，获得所要求的截面形状并改变其性能的加工方法2.挤压 将坯料在三向不均匀压应力作用下从模具的模孔挤出，使横截面积减小，长度增加，形成所需产品的加工方法，适合于加工有色金属和低碳钢等3.拉拔 坯料在牵引力作用下通过模孔拉出，横截面积减小，长度增加，形成所需产品（二）金属的锻压性能金属的锻压性能（可锻性）衡量材料受塑性成形加工时获得优质锻件难易程度的一种工艺性能以金属的塑性和变形抗力衡量锻造性能的优劣变形抗力：塑性变形时金属反作用于工具上的力，塑性越大，变形抗力越小，可锻性越好，易于进行锻压加工变形金属的化

12、学成分变形时温度组织结构纯金属的锻造性能优于合金，碳、合金含量越低，分布越均匀，塑性越好固溶体可锻性金属化合物，晶粒越细小，可锻性好温度越高，塑性越好；过高，引起过热过烧缺陷，降低塑性变形速度增大：加工硬化，塑性下降，可锻性降低一定数值：产生热效应，塑性提高变形温度变形温度提高金属变形时的温度，是改善金属可锻性提高金属变形时的温度，是改善金属可锻性的有效措施。的有效措施。变形温度变形温度T，材料塑性，材料塑性，变形抗力，变形抗力P，可锻性可锻性。碳素结构钢，加热温度超过碳素结构钢，加热温度超过A3线，组织为单一线，组织为单一A，适宜塑性加工，适宜塑性加工锻造温度范围的确定（图锻造温度范围的确定

13、（图5-17）：）：始锻温度：固相线以下始锻温度：固相线以下200左右左右终锻温度：终锻温度：A1线以上线以上800750之间之间 注意事项：温度过高将产生过热、过烧、脱碳注意事项：温度过高将产生过热、过烧、脱碳和严重氧化等缺陷，甚至使锻件报废。和严重氧化等缺陷，甚至使锻件报废。变形程度锻造比：锻造时金属变形程度的表示方法，用变形前后截面比、长度比或高度比Y表示Y5 力学性能不再提高，各向异性进一步增强应力状态挤压 呈现三向压应力状态，表现较高塑性，较大变形抗力拉拔 呈现两向压应力，一向拉应力，表现较低塑性，较小变形抗力第二节 自由锻一、自由锻概述自由锻：利用冲击力或静压力使经过加热的金属在锻

14、压设备的上、下砧铁之间塑性变形、自由流动，得到所需的形状、尺寸锻件的工艺方法。手工锻造机器锻造锻件成形主要靠工人的操作技能 简单，采用通用设备和工具只能生产形状简单的锻件，适用于单件小批生产。自由锻设备常用的有锻锤和液压机。锻锤：产生冲击力使金属坯料变形，能力大小根据落下部分的质量表示空气锤：由电动机直接驱动，打击速度快，锤击能量小，适用于小型锻件，常用吨位65750千克。蒸汽空气锤：利用蒸汽或压缩空气作为动力，适用于1500Kg中小型锻件。水压机：利用高压水为动力进行工作。靠静压力工作。以压力代替锤锻时的冲击力，常用吨位为5150吨，用于锻造大型锻件，是大型锻件的唯一设备，金属变形过程中无振

15、动，可达到较大锻造深度，由固定和活动系统组成。二、自由锻工序分为：基本工序；辅助工序和精整工序三大类。1.基本工序 使金属材料产生一定程度塑性变形，改变坯料的形状和尺寸以达到锻件基本成形的工序（1）墩粗 使坯料整体或一部分高度减小、截面积增大的工序，分为完全镦粗、局部镦粗和垫环镦粗，主要适用于圆盘类零件 坯料端面与砧铁表面接触导致温度降低及摩擦力作用，锻件变形不均匀,呈鼓形（2）拔长 使坯料横截面积减少，长度增加的工序，适用于锻造杆、轴类零件，空心轴锻件可采用芯轴拔长（3）冲孔 用冲子在坯料上冲出透孔或不透孔的锻造工序，主要用于锻造环套类零件冲头形式不同：孔径300mm的空心冲头冲孔（4）切割

16、 用垛子将坯料切断或部分割开的锻造工序，常用于切除锻件料头、分段、劈缝或切割成所需形状（5）弯曲 采用一定工模具，将锻件弯制成所需形状的变形工序，适用于锻造吊钩、弯板、角尺等零件（6）扭转 将坯料一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定角度的锻造工序，用于制造小型曲轴、连杆等零件（7）错移 保持坯料轴线平行前提下，将一部分相对于另一部分平移错开的锻造工序，用于锻造曲轴类零件2.辅助工序 为方便基本工序的操作，使坯料预先产生某些局部变形的工序。如压钳口、倒棱和切肩。3.精整工序 修整锻件的最后尺寸和形状，消除表面不平和歪扭，使锻件减少表面缺陷，达到图纸要求的工序。一般在终锻温度下进行。三、自由锻工艺

17、规程制订 制订工艺规程、编写工艺卡片是进行自由锻生产必不可少的技术准备工作，自由锻工艺规程是组织生产、规范操作、控制和检查产品质量的依据。制订工艺规程遵守三原则：充分了解和掌握生产的实际状况 确保满足对锻件的技术条件要求 保证生产工艺上的可行性、可靠性和经济性（一）绘制自由锻件图 以零件图为基础，结合自由锻工艺特点绘制而成的图形，它是工艺规程的核心内容，是制定锻造工艺过程和锻件检验的依据。锻件图必须准确而全面反映锻件的特殊内容，如圆角、斜度等，以及对产品的技术要求，如性能、组织等。绘制时主要考虑以下几个因素：1工艺余块 为简化自由锻件形状，便于锻造而暂时增加的那一部分金属，也称敷料，适用于零件

18、上难以自由锻造出的部位2锻件余量 在零件的加工表面上增加供切削加工用的余量，称之为锻件余量，零件越大，形状越复杂，余量越大，零件上不需要切削的部分为黑皮，黑皮部分不需要加余量。3锻件公差 锻件最大、最小尺寸与基本尺寸之差分别称为上、下偏差，锻件公差是锻件名义尺寸的允许变动量，即上、下偏差之差，锻件公差通常为加工余量的1/41/3（二）计算坯料质量与尺寸 1确定坯料质量坯料质量为锻件质量与锻造时各种金属消耗的质量之和:m坯=m锻+m烧+m芯+m切m烧加热时坯料因表面氧化而烧损的质量，单位为 kg；第一次加热取被加热金属质量分数的 2%3%，以后各次加热取1.5%2.0%；m切锻造过程中被冲掉或切

19、掉的那部分金属的质 量，单位为kg；大型锻件采用钢锭作坯料进行 锻造时，还要考虑切掉的钢锭头部和尾部质量2确定坯料尺寸 根据塑性加工过程中体积不变原则和采用的基本工序类型（如拔长、镦粗等）的锻造比、高度与直径之比等计算出坯料横截面积、直径或边长等尺寸，坯料的尺寸计算与坯料的种类和锻造工序有关。碳素钢锭作坯料采用拔长方法，锻造比不小于2.53，轧材作坯料，锻造比可取1.31.5（三）确定锻造工序 自由锻锻造工序的选取根据工序特点和锻件形状确定。盘类零件多采用镦粗（或拔长镦粗）和冲孔等工序；轴类零件多采用拔长，切肩和锻台阶等工序。（四）锻造温度范围的确定锻造温度范围：始锻温度和终锻温度间的温度范围

20、。1.始锻温度 开始锻造时坯料的温度。通常比金属材料的熔点低150 200，不发生过热、过烧的前提下，尽可能高始锻温度，有利于金属的塑性变形。2.终锻温度 停止锻造时锻件的温度。一般高于金属再结晶温度50100，保证锻后再结晶完全，锻件内部得到细晶粒组织碳素钢终锻温度800左右，合金钢800 900。保证锻后获得再结晶组织的前提下，适当降低终锻温度有利于完成各种变形工步。终锻温度过低，金属塑性降低，易产生裂纹。终锻温度过高，会引起晶粒长大，降低金属力学性能。锻件终锻温度还与变形程度有关，变形程度较小时，终锻温度可稍低于规定温度。（五）选择锻造设备 自由锻设备的选择应根据锻件大小、质量、形状以及

21、锻造基本工序等因素，结合生产实际条件确定，既要保证工件的变形度和较高的生产率，又不浪费动力，且操作方便（六）锻件冷却及热处理规范 钢锻造后冷却过程中，产生热应力和组织应力，应力超过金属强度极限时锻件开裂低、中碳钢的中、小型锻件:在干燥地卖弄上空冷一般合金钢锻件：放置在填有石灰、砂等绝热材料的坑中或箱中坑冷高碳、高合金钢及大型铸件：500700加热炉中随炉缓冷 锻件中碳及合金元素含量越高，锻件体积越大，形状越复杂，冷却速度越缓慢，防止造成锻件硬化、变形或裂纹 检验合格的锻件进行去应力退火、正火或球化退火处理，保证切削加工性（七）填写工艺卡片包括：锻件图，工序草图及说明，加热火次及锻造温度范围，设

22、备及工具；注明坯料和锻件质量、材料，锻造比，锻件类别，材料利用率等自由锻的优点：使用工具简单，不需要造价昂贵的模具；可锻造各种重量锻件，对大型锻件，是唯一方法每次锻击坯料只产生局部变形，变形金属的流动阻力也小，同重量的锻件，自由锻比模锻所需的设备吨位小。缺点：锻件形状和尺寸靠锻工的操作技术保证，尺寸精度低，加工余量大，金属材料消耗多；锻件形状比较简单，生产率低，劳动强度大。只适用于单件或小批量生产。第三节 模锻模锻：将加热好的坯料放在锻模模膛内，一次或多次承受压力或冲击力作用，被迫流动产生变形而获得锻件的一种加工方法。坯料变形时，金属的流动受到模膛的限制和引导，从而获得与模膛形状一致的锻件。与

23、自由锻相比，模锻优点：生产效率较高。模锻时，金属变形在模膛内进行，能较快获得所需形状。模锻件尺寸较精确，表面质量较好，加工余量较小。可以锻造形状比较复杂的锻件 节省金属材料，减少切削加工工作量。批量足够的条件下，能降低零件成本。模锻操作简单，劳动强度低。易于实现机械化；锻件内部的流线分布更为合理，提高零件的力学性能和使用寿命。模锻缺点：模锻是整体成形，摩擦阻力大，所需设备吨位大，设备费用高，模锻件质量一般在150kg以下；锻模加工工艺复杂，制造周期长，费用高。只适用于中小型锻件的成批或大批生产。二、模锻的分类按使用设备不同，可分为：锤上模锻、胎模锻等。（一）锤上模锻所用设备：蒸汽空气模锻锤、无

24、砧座锤、高速锤等。蒸汽空气模锻锤应用最广泛。工作原理与蒸汽空气自由锻锤基本相同。模锻锤工作时受力大，要求设备刚性好，导向精度高。模锻锤机架与砧座相连接，形成封闭结构。锤头与导轨间隙较小，保证合模准确性。模锻锤吨位116吨，锻件质量0.5150 kg1.锻模结构 由带燕尾的活动上模和固定下模两部分组成，上下模通过燕尾和楔铁分别紧固在锤头和模垫上，上、下模合在一起在内部形成完整的模膛。锻模模膛根据用途不同分为制坯模膛和模锻模膛（一）制坯模膛 形状复杂的模锻件，为使坯料基本接近模锻件的形状，以便模锻时金属合理分布，很好地充满模膛，必须预先在制坯模膛内制坯。制坯模膛有以下几种：拔长模膛 减小坯料某部分

25、的横截面积，以增加长度。模锻件沿轴向横界面积相差较大时，可采用进行拔长滚压模膛 减小坯料某部分横截面积，以增大另一部分的横截面积。使金属坯料能够按模锻件的形状分布。分为开式和闭式，模锻件沿轴线横截面积相差不大或作修整拔长后的毛坯时，采用开式滚压模膛；模锻件最大和最小截面相差较大时，采用闭式滚压模膛 弯曲模膛 用于弯曲杆类模锻件的坯料。弯曲后坯料须翻转90后再放进模锻模膛内成型切断模膛 在上模与下模的角部组成一对刃口，用来切断金属。单件锻造时，从坯料上切下锻件或从锻件上切钳口，多件锻造时，分离成单个锻件。（2）模锻模膛 分预锻模膛和终锻模膛两种 预锻模膛 作用：使坯变形到接近于锻件的形状和尺寸。

26、金属更易充满模膛。减少模膛的磨损，延长模膛的使用寿命。预锻模膛圆角和斜度大，没有飞边槽，形状简单或批量不大的模锻件可不设置预锻模膛 终锻模膛 形状和锻件相同。锻件冷却时收缩，终锻模膛尺寸比锻件尺寸放大一个收缩量，使坯料最后变形到锻件所要求的形状和尺寸，钢锻件收缩量取1.5%。飞边槽：增加金属从模膛中流出的阻力，促使金属充满整个模膛，容纳多余的金属，还可起缓冲作用，减弱对上下模的打击，防止锻模开裂。飞边槽在锻后利用压力机上的切边模去除。2.模锻工艺规程的制订 工艺规程包括绘制模锻件图、坯料尺寸计算、确定模锻工步（选择模膛），选择模锻设备、安排修整及辅助工序等。工艺流程：切断加热模锻切边校正热处理

27、中间检验清理（酸洗或喷丸）精压检验等过程。最后获得成品锻件。（1）制订模锻锻件图 模锻件图：以零件图为依据，按照模锻工艺特点绘制。是设计和制造锻模，计算坯料和检验锻件的依据。绘制模锻件图时应考虑以下几个问题：分模面 上、下锻模的分界面a.保证模锻件能从模膛中顺利取出，一般分模面选在模锻件最大水平投影尺寸的截面上 b.分模面选取在能使模膛深度最浅处，可使金属容易充满模膛，便于取出锻件 c.按选定的分模面制成锻模后，使上下模沿分模面的模膛轮廓一致，以便在安装锻模和生产中容易发现错模现象 d.保证锻模容易制造，分模面最好做成平面，使上、下模膛深度基本一致，差别不宜过大e.选定的分模面使零件上所加敷料

28、最少。否则既浪费金属，降低材料利用率，增加切削加工工作量 余量、公差和敷料 模锻件尺寸比较精确，公差和余量、余块比自由锻造小一般单边余量15mm，公差0.33.5mm之间成品零件中细槽、齿轮齿间、横向孔及其他妨碍出模的凹部均加余块直径小于30mm的孔不锻出，孔径d30mm的带孔模锻件锻出，留冲孔连皮，厚度与孔径有关，孔径3080mm时，冲孔连皮厚度48mm 模锻斜度 为便于从模膛中取出锻件，模锻件上平行于锤击方向的表面必须具有斜度，称为模锻斜度，一般为515之间。模膛深度与宽度比值（hb）较大时，模锻斜度取较大值。模锻斜度分外壁斜度与内壁斜度，外壁：锻件冷却时锻件与模壁离开的表面；内壁：锻件冷

29、却时锻件与模壁夹紧的表面。一般外壁斜度=7，内壁斜度=10 模锻圆角半径 模锻件上所有两平面转接处均需圆弧过渡，此过渡处称为锻件的圆角 圆弧过渡有利于金属的变形流动，锻造时使金属易于充满模膛，提高锻件质量，避免在锻模上的内角处产生裂纹，减缓锻模外角处的磨损，提高锻模使用寿命。一般凸圆角半径r等于单面加工余量加上零件圆角半径的值，凹圆角半径R=（23）r，钢的模锻件外圆角半径r=1.512mm，模膛深度越深，圆角半径取值越大（2）确定模锻工步 模锻工步主要根据锻件的形状与尺寸来确定。根据已确定的工序设计出制坯模膛、预锻模膛及终锻模膛。模锻件按形状分为两类：长轴类零件与盘类零件 长轴类模锻件 长轴

30、类零件长度与宽度之比较大，锻造时锤击方向垂直于锻件的轴线，终锻时金属沿高度与宽度方向流动，长度方向流动不显著，常用的工序：拔长、滚挤、弯曲、预锻和终锻等。拔长和滚挤时，坯料沿轴线方向流动，金属体积重新分配，坯料各横截面积与锻件相应的横截面积近似相等。坯料的横截面积大于锻件最大横截面积：可只选用拔长工序；坯料横截面积小于锻件最大横截面积：采用拔长和滚挤工序。锻件的轴线为曲线：选用弯曲工序小型长轴类锻件：常采用一根棒料上同时锻造数个锻件的锻造方法，应增设切断工序大批量生产形状复杂、终锻成形困难的锻件：需选用预锻工序，最后在终锻模膛中模锻成形。盘类模锻件常选用镦粗、终锻等工序。锻件在分模面上的投影为

31、圆形或长度接近于宽度，锻造时锤击力方向与坯料轴向相同，终锻时金属沿高度、宽度及长度方向产生流动形状简单的盘类零件：可只选用终锻工序成形。形状复杂，有深孔或有高肋的锻件：增加镦粗、预锻等工序。（3）选择锻造设备 16 16 7 7 10 10 5.0 5.0 3.0 3.0 2.0 2.0 1,5 1,5 1.01.00.50.50.750.75模锻锤吨位（模锻锤吨位（t t）100 100 100 100 40 40 25 25 12 12 5 5 1.5 1.5 0.5 0.5弯曲件形状尽量对称，弯曲半径R不得小于材料允许的最小弯曲半径，并考虑纤维方向，避免成形过程中弯裂。弯曲带孔件时，为避

32、免孔的变形，孔的位置应在圆角的圆弧之外，且先弯曲后冲孔拉深件外形力求简单对称，不易太高，以便使拉深次数尽量少并易成形，形状复杂件可采用冲压焊接复合结构第六节第六节 其他压力加工方法简介其他压力加工方法简介特点：尽量使锻压件接近零件的形状，达到少切削或无切削的目的提高锻压件尺寸精度和表面质量提高锻压件力学性能，减少金属材料消耗，降低生产成本改善劳动条件，极大提高生产率并满足一些特殊工作要求一、高速高能成形共同特点：在极短的时间内，将化学能、电能、电磁能和机械能传递到被加工的金属材料，使之迅速成形，可分为利用炸药的爆炸成形；利用放电的放电成形；利用电磁力的电磁成形和利用压缩空气的高速锻锤成形等 高

33、速高能成形速度高，可锻制难加工材料，加工精度高、加工时间锻，设备费用较低（一）高速锻锤 利用14MPa的高压气体在短时间内突然膨胀，使活塞高速运动产生动能，推动锤头和框架系统作高速相对运动而产生悬空打击，使金属坯料在高速冲击下成形的加工工艺 适用于锻造形状复杂、薄壁高筋的高精度锻件，在高速锤上可锻造强度高、塑性低的材料，可锻造材料有铝、镁、铜等特点：工艺性能好；锻件质量好；锻件精度高；材料利用率高；设备轻巧，投资少；锻件加热条件要求高（二）爆炸成形 利用炸弹爆炸的化学能使金属材料变形的方法 在模膛内置入炸药，爆炸时产生大量高温高压气体，使周围介质（水、沙子等）压力急剧上升，呈辐射状传递，使坯料

34、成形 成形速度高，投资少，工艺装备简单，适用于多品种小批量生产，尤其适用于难加工金属材料，如钛合金、不锈钢的极大件成形（三）放电成形 机理与爆炸成形基本相同，通过放电回路中产生强大的冲击电流，使电极附近的水气化膨胀，产生很强的冲击压力使坯料成形，与爆炸成形相比，放电成形时能量的控制与调整简单，成形过程稳定，使用安全、噪声小，生产率高，放电成形受到设备容量的限制，不适于大件成形（四）电磁成形 利用电磁力加压成形，成形线圈中的脉冲电流可在极短的时间内迅速增长和衰减，并在周围空间形成一个强大的变化磁场，坯料置于成形线圈内部，在变化磁场作用下，坯料内产生感应电流，坯料内感应电流形成的磁场和成形线圈磁场

35、相互作用的结果，使坯料在电磁力作用下产生塑性变形 成形方法所用材料是具有良好导电性能的铜、铝和钢，如需加工导电性能差的材料，在毛坯表面放置有薄铝板制成的驱动片，用以促进坯料成形 电磁成形不需水和油之类的介质，工具也几乎不消耗，装置清洁、生产率高，产品质量稳定；由于受到设备容量的限制，只适用于加工厚度不大的小零件、板材或管材二、精密模锻 在某些刚度大、精度高的模锻设备上锻制形状复杂、高精度锻件的一种模锻工艺，锻件公差可在0.02mm以下，能达到少切削或无切削的目的（一）工艺过程 原始坯料中间坯料精锻，为提高锻件质量，减小氧化程度，精锻碳钢件时应选择锻造温度为450900之间的温度模锻加工（二）工

36、艺特点原始坯料的尺寸计算精确，严格按坯料质量的要求下料，防止增大锻件尺寸公差，使锻件精度降低需仔细清理中间坯料表面，除净坯料表面的氧化皮、脱碳层及其他缺陷等为提高锻件的尺寸精度和降低表面粗糙度而采用无氧化或少氧化加热方法，尽量减少坯料表面形成氧化皮提高精密模锻的锻件精度，很大程度上取决于锻模的加工精度。精锻模一定要有导柱、导套装置以保证合模准确为便于及时排除精锻时模膛中的气体，减少金属流动阻力，使金属更易于充满模膛，模膛内应开有排气小孔严格控制模具温度、锻造温度、操作方法、润滑和冷却条件，提高锻模寿命和降低设备功耗三、液态模锻 将定量的液态金属直接浇入金属模内，一定时间内以一定压力作用于液态或

37、半液态金属上经结晶、塑性流动使之成形的一种加工工艺方法 介于压力铸造和模锻之间的加工方法，既有铸造工艺简单、成本低的特点，又具有锻造产品性能好、质量可靠的优点，适用于铝、铜合金及灰铸铁、碳钢、不锈钢等各种类型合金的生产 液态模锻在液压机上进行，速度可控制，施压平稳，不易产生飞溅（一）工艺过程一般工艺流程：原材料配制；熔炼；浇注；加压成形脱模；灰坑冷却；热处理；检验入库（二）工艺特点1.与一般模锻相比液态模锻特点金属在压力下结晶成形，晶粒细化、组织均匀致密，性能优良液态模锻可利用金属废料熔炼成液态后直接进行液态模锻，减少工序及设备，节省材料液态模锻外形准确，表面粗糙度低，可少用或不用切削加工液态

38、模锻可一次成形，不需多个模膛，可提高生产率，减少劳动强度，节省大量模具钢液态模锻件在封闭的模具内成形，液态金属充满模膛比一般模锻容易，所需设备吨位较小，仅为一般模锻设备的1/51/82.与压力铸造相比液态模锻具有的特点液态模锻不像压铸那样由于金属高速流入模型，气体来不及排出，导致产生气孔不像压铸快速冷却凝固，在充分压力下结晶成形，晶粒细化，组织均匀结构简单、紧凑，不像压铸需要浇口、浇道、使模具复杂不会产生压铸时易出现的液体正面冲击和涡流现象不需专门的压铸机，采用通用设备四、超塑性模锻（一）超塑性基本概念超塑性模锻：金属或合金在特定条件下进行拉伸试验，伸长率超过100%以上的特性特定条件：一定的

39、变形温度（约0.5T熔）；一定的晶粒度（晶粒平均直径0.20.5m）；变形速率低（=10-210-4/s）常用超塑性材料：铝基合金、钛合金等 超塑性状态下金属在变形过程中不产生缩颈现象，变形应力可比常态下降低几倍至几十倍，因此，此种金属极易成形，可采用多种工艺方法制出复杂零件 采用超塑性模锻可节约材料，降低成本，超塑性成形可用于板料冲压，板料气压及挤压成形等加工工艺（二）超塑性模锻分类1.第一类超塑性 在微细晶粒和恒温条件下实现的超塑性，晶粒尺寸在微米级，变形温度TsTm（Ts和Tm分别为超塑性变形和材料熔点的热力学温度）2.第二类超塑性 对金属施加一定负载，并使其在相变温度上下多次循环相变而获得超塑性，也叫相变超塑性（三）超塑性模锻特点超塑性状态金属变形应力比常态金属降低几倍至几十倍，扩大可锻金属的种类金属填充模膛性能好，尺寸精度高，加工余量小，可少用切削加工超塑性状态金属在拉伸过程中，不产生缩颈现象，锻件能获得均匀细小的晶粒组织，整体力学性能均匀一致金属的变形抗力小，可充分发挥中、小设备的作用