第H——第十二一第十三一第十四

上次課程回顧：

第三節(jié)鑄造工藝方案的確定

一、造型、制芯方法的選擇

二、鑄件澆注位置的確定

三、分型面的選擇

四、型（砂）芯設(shè)計

第四節(jié)鑄造工藝參數(shù)的確定

一、鑄件尺寸公差

二、機械加工余量

三、鑄件工藝余量

四、鑄件工藝補正量

五、起模斜度（鑄造斜度）

六、鑄造收縮率

七、最小鑄出孔及槽

八、反變形量

第五節(jié)液態(tài)金屬成形工藝設(shè)計實例

一、鑄造工藝圖的繪制

二、鑄件圖的繪制

三、鑄型（裝配）圖的繪制

四、鑄造工藝規(guī)程和工藝卡片的編制

問題：

1在鑄造生產(chǎn)中，選擇造型方案時應(yīng)考慮哪些基本原則？

2什么叫澆注位置？選擇澆注位置應(yīng)遵循哪些原則？

3怎樣選擇分型面？

1在鑄造生產(chǎn)中，選擇造型方案時應(yīng)考慮哪些基本原則？

(1)造型、制芯方法應(yīng)與生產(chǎn)批量相適應(yīng)；

(2)造型、制芯方法應(yīng)適合工廠條件：

(3)要兼顧鑄件的精度要求和成本。

2什么叫澆注位置？選擇澆注位置應(yīng)遵循哪些原則？

澆注位置：澆注時鑄件在鑄型中所處的位置。

(1)鑄件上質(zhì)量要求高的部分及重要工作面、重要加工面、加工基準面和大平面應(yīng)盡量朝下或垂直安

放；

(2)鑄件的厚大部位應(yīng)放在上部，盡量滿足鑄件自下而上的順序凝固；

(3)應(yīng)保證鑄件有良好的液態(tài)金屬導(dǎo)入位置保證鑄型充滿；

(4)應(yīng)盡量少用或不用砂芯。

3怎樣選擇分型面？

(1)分型面應(yīng)選在鑄件最大截面處，以保證順利起出模樣而不損壞鑄型：

(2)盡量將鑄件全部或大部分放在同一個半型內(nèi)；

(3)盡量減少分型面的數(shù)量；

(4)分型面應(yīng)盡量選用平面；

(5)便于下芯、合型和檢查型腔尺寸；

(6)考慮工藝特點，盡量使加工及操作工藝簡單。

第四章內(nèi)容回顧：

第四章液態(tài)金屬成形工藝設(shè)計

第一節(jié)液態(tài)金屬成形工藝設(shè)計概論

一、設(shè)計依據(jù)

二、設(shè)計內(nèi)容和程序

第二節(jié)鑄件結(jié)構(gòu)的工藝性

一、鑄造工藝對鑄件結(jié)構(gòu)的要求

二、鑄造合金對鑄件結(jié)構(gòu)的要求

三、鑄造方法對鑄件結(jié)構(gòu)的要求

第三節(jié)鑄造工藝方案的確定

一、造型、制芯方法的選擇

二、鑄件澆注位置的確定

三、分型面的選擇

四、型（砂）芯設(shè)計

第四節(jié)鑄造工藝參數(shù)的確定

一、鑄件尺寸公差

二、機械加工余量

三、鑄件工藝余量

四、鑄件工藝補正量

五、起模斜度（鑄造斜度）

六、鑄造收縮率

七、最小鑄出孔及槽

八、反變形量

第五節(jié)液態(tài)金屬成形工藝設(shè)計實例

一、鑄造工藝圖的繪制

二、鑄件圖的繪制

三、鑄型（裝配）圖的繪制

四、鑄造工藝規(guī)程和工藝卡片的編制

測驗:

1名詞解釋

（1）鑄造；（2）砂型鑄造；（3）熔模鑄造；（4）消失模鑄造；（5）壓力鑄造;

（6）低壓鑄造；（7）差壓鑄造。

2什么叫澆注系統(tǒng)？由幾部分組成？

3鑄造工藝參數(shù)有哪些？

4常用冒口有哪些？說明冒口的作用。冷鐵的作用是什么？

5什么叫澆注位置？如何確定澆注位置？

6什么叫分型面？如何確定分型面

7比較圖a及圖b哪個鑄造工藝好，并簡要說明。

第五章模鍛工藝及鍛模設(shè)計

塑性成形技術(shù)是指利用金屬的塑性，在外力的作用下，獲得具有一定輪廓、尺寸和力學(xué)性能的

產(chǎn)品的加工技術(shù)。

塑性成形原理的核心內(nèi)容一塑性力學(xué)

鍛造與沖壓（鍛壓）：將固態(tài)金屬（體積金屬或板料金屬）加熱，或在室溫下在鍛壓機器的外力作用下

通過模具成形為所需鍛件或沖壓件產(chǎn)品的方法。

鍛造：鍛造是一種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定機械性能、一

定形狀和尺寸鍛件的加工方法。

。拉拔

。沖壓

(a)(b)

三峽升船機螺母柱毛坯我國首臺400MN（4萬噸）重型航空模鍛液壓機

重型航空模鍛液壓機進行熱試順利鍛造出首個大型盤類件產(chǎn)品

第一節(jié)毛坯加熱與鍛件冷卻

一、毛坯加熱方法

1鍛前加熱的目的

目的：提高金屬塑性、降低變形抗力、使金屬易于流動成形一鍛造生產(chǎn)過程中的一個極其重要的環(huán)節(jié)。

2加熱方法

(1)燃料火焰加熱

固體(煤、焦炭等)、液體(重油、柴油等)、氣體(煤氣、天燃氣等)

缺點：勞動條件差，爐內(nèi)氣氛、爐溫及加熱質(zhì)量較難控制，容易造成環(huán)境污染。

(2)電加熱

優(yōu)點、缺點

電阻加熱

感應(yīng)加熱

(3)少無氧化加熱

精密模鍛時，毛坯必須采用少無氧化加熱，可減少鋼材的氧化和脫碳，有利于提高模具壽命。

實現(xiàn)少無氧化加熱的方法有多利簡單而效果較好的是帶保護氣氛的感應(yīng)加熱。

3金屬加熱時的變化和常見缺陷

金屬在加熱過程中，由于能量升高，原子的振動加快、振幅增大，以及電子運動的自由行程改變，還有

周圍介質(zhì)的影響等原因，金屬將發(fā)生如下變化：

化學(xué)變化：氧化、脫碳、吸氫，產(chǎn)生氧化皮與脫碳層等；

物理變化：熱導(dǎo)率、熱擴散率、膨脹系數(shù)、密度等隨溫度的升高而變化；

組織結(jié)構(gòu)變化：過熱、過燒；

力學(xué)性能變化：隨加熱溫度升高，金屬的塑形提高，變形抗力降低，殘余應(yīng)力逐步消失；但也可能產(chǎn)生

溫度應(yīng)力與組織應(yīng)力，過大的內(nèi)應(yīng)力會引起加熱的金屬開裂。

4金屬材料鍛造溫度范圍的確定

鍛造溫度范圍：是指開始鍛造（始鍛溫度）與結(jié)束鍛造（終鍛溫度）之間的溫度區(qū)間。

鍛造溫度確定的原則：

確定鍛造溫度范圍的基本方法：

一般來講，碳鋼的鍛造溫度范圍根據(jù)鐵-碳相圖就可確定；

鋁合金、鈦合金、銅合金、不銹鋼及高溫合金，往往須要綜合運用各種方法，才能確定出合理的鍛造溫

度范圍。

各種材料的始鍛和終鍛溫度可查手冊。

5金屬的加熱規(guī)范

金屬在鍛前加熱時，應(yīng)盡快達到規(guī)定的始鍛溫度，以減少氧化，節(jié)省燃料，提高生產(chǎn)率。但是，溫度升

得太快，溫度應(yīng)力就大，往往會造成毛坯開裂。因此，在實際生產(chǎn)中，金屬毛坯應(yīng)按一定的加熱規(guī)范進

行加熱。

加熱規(guī)范：金屬毛坯裝爐開始到出爐的整個過程中，爐溫和料溫隨時間變化的規(guī)定。

為方便起見，加熱規(guī)范通常是以爐溫一時間的變化曲線來表示。

一段、二段、三段或多段加熱規(guī)范。預(yù)熱、加熱、均熱等幾個階段。

如何制定加熱規(guī)范？

確定加熱過程不同階段的爐溫、升溫速度和加熱與均溫時間。

二、鍛件冷卻方法

鍛件的冷卻時鍛造后根據(jù)鍛件材料性質(zhì)，按照不同的速度冷卻到室溫的工序。

如果冷卻速度選擇不當，鍛件可能因產(chǎn)生裂紋或白點而報廢。

1鍛件在冷卻過程中的內(nèi)應(yīng)力

(1)冷卻時的溫度應(yīng)力

鍛件在冷卻初期，表層冷卻快，體積收縮大；心部冷卻慢，體積收縮小。由于表層金屬收縮受到心部金

屬的阻礙，結(jié)果在金屬的表層產(chǎn)生了拉應(yīng)力，心部產(chǎn)生了壓應(yīng)力。此時心部溫度仍較高，變形抗力小，

且塑性較好，還允許微量塑性變形，使溫度應(yīng)力得以松弛。到了冷卻后期，鍛件表面已接近室溫，基本

上不再收縮，這時表層金屬反而阻礙心部金屬繼續(xù)收縮，導(dǎo)致心部由受壓應(yīng)力轉(zhuǎn)變成受拉應(yīng)力，從而易

產(chǎn)生冷卻裂紋。

若鍛件材料為抗力大、塑性低的合金，在冷卻初期表層金屬內(nèi)產(chǎn)生的拉應(yīng)力不能得到松弛，就是在冷卻

后期，也只能使表層金屬初期產(chǎn)生的拉應(yīng)力有所降低，但表層仍為拉應(yīng)力，心部仍為壓應(yīng)力。

因此，冷卻過程中低碳鋼與低合金鋼鍛件可能出現(xiàn)內(nèi)裂，而高碳鋼與高合金鋼鍛件則易產(chǎn)生外裂。

(2)冷卻過程中的組織應(yīng)力

(3)冷卻過程中的殘余應(yīng)力

2鍛件的冷卻方法

按照冷卻速度的不同，鍛件的冷卻方法有三種，即在空氣中冷卻、在灰砂中冷卻和在爐內(nèi)冷卻。

1在空氣中冷卻

2在干燥的灰、砂坑(箱)內(nèi)冷卻

3在爐內(nèi)冷卻

上次課程回顧：

第五章模鍛工藝及鍛模設(shè)計

第一節(jié)毛坯加熱與鍛件冷卻

一、毛坯加熱方法

二、鍛件冷卻方法

問題？

1什么叫鍛壓？什么叫鍛造？

2金屬毛坯加熱的目的是什么？主要加熱方法有哪些?

1什么叫鍛壓？什么叫鍛造？

鍛造與沖壓(鍛壓)：將固態(tài)金屬(體積金屬或板料金屬)加熱，或在室溫下在鍛壓機器的外力作用下

通過模具成形為所需鍛件或沖壓件產(chǎn)品的方法。

鍛造：鍛造是一種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定機械性能、一

定形狀和尺寸鍛件的加工方法。

2金屬毛坯加熱的目的是什么？主要加熱方法有哪些？

目的：提高金屬塑性、降低變形抗力、使金屬易于流動成形。

加熱方法：

(1)燃料火焰加熱；

(2)電加熱；

(3)少無氧化加熱。

第二節(jié)鍛件分類及鍛件圖設(shè)計

模鍛即模型鍛造，是利用模具使毛坯變形而獲得鍛件的鍛造方法。

開式模鍛：沿鍛件分型面周圍形成橫向飛邊的模鍛。

彎曲連桿的名痍胎模鍛過界

一、鍛件的分類

為了便于擬定工藝規(guī)程和鍛模設(shè)計，應(yīng)將各種形狀的鍛件進行分類。目前比較一致的分類方法是，按照

鍛件的外形和模鍛時毛坯的軸線方向，把鍛件分為短軸線類（圓餅類）和長軸線類。

鍛件的分類如下：

類別組跖I酸件用圖

短軸線類鍛件特點：打擊方向、流動平面

長軸線類鍛件特點：

二、表示模鍛件復(fù)雜程度的參數(shù)

模鍛件形狀對模鍛時金屬流動和變形力的影響很大，因此，必須找出表示鍛件形狀復(fù)雜程度的參數(shù)。

一般用鍛件的體積與其外廓包容體的體積之比來表示鍛件復(fù)雜性的，而且比較準確地估計到偏離主軸的

那部分所帶來的影響，即形狀復(fù)雜系數(shù)S為：

當S=l-0.63時，形狀復(fù)雜程度為較低的I級，鍛件形狀簡單；

當S=0.63-0.32時，形狀復(fù)雜程度為較低的H級，為普通形狀鍛件;

當S=0.32-0.16時，形狀復(fù)雜程度為較低的HI級，鍛件形狀較復(fù)雜;

當S<0.16時，形狀復(fù)雜程度為較低的IV級，鍛件形狀復(fù)雜。

提斯特（Teteies）提出的軸對稱鍛件的形狀復(fù)雜系數(shù)為

S=a尸

夕分別是縱、橫截面形狀系數(shù)。

三、鍛件圖的設(shè)計

在工藝規(guī)程制定、鍛模設(shè)計與加工、模鍛生產(chǎn)過程及鍛件檢驗中，都離不開鍛件圖。

鍛件圖分為冷鍛件圖和熱鍛件圖。

冷鍛件圖一用于最終鍛件檢驗和熱鍛件圖設(shè)計；

熱鍛件圖一用于鍛模設(shè)計與加工制造。

冷鍛件圖通常稱為鍛件圖。它是根據(jù)零件圖設(shè)計，其設(shè)計內(nèi)容如下：

1確定分模面

確定分模面位置的最基本原則是：

保證鍛件形狀盡可能與零件形狀相同，容易從模腔中取出；此外，應(yīng)爭取獲得鍛粗成形。

鍛件分模面位置應(yīng)選在具有最大水平投影尺寸的位置上。

為了提高鍛件質(zhì)量和生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性，除滿足上述分模原則外，確定開式模鍛件的分模位置還應(yīng)考慮

下列要求：

(1)易于發(fā)現(xiàn)上下模腔的相對錯移；

(2)盡可能選用直線分模，使模鍛加工簡單。但對頭部尺寸較大、且上下不對稱的鍛件，則宜用折線

分模，以利充滿成形；

(3)對圓餅類鍛件，當HWD時，宜取徑向分模，而不取軸向分模；

(4)應(yīng)保證鍛件有合理的金屬流線分布。

e)

2確定機械加工余量和公差

普通模鍛件均經(jīng)機械加工成為零件。

原因？

(1)毛坯在高溫下產(chǎn)生氧化和脫碳；

(2)毛坯體積變化及終鍛溫度波動；

(3)由于鍛件出模的需要，模膛壁帶有斜度，鍛件側(cè)壁需添加敷料；

(4)模膛磨損和上下模難免的錯移現(xiàn)象；

(5)鍛件形狀復(fù)雜，需作適當簡化，保證模鍛成形。

3模鍛斜度

模鍛斜度：在鍛件上與分模面垂直的平面或曲面所附加的或固有的斜度。其作用是使鍛件能順利地從模

膛取出。

十外他敢料度

|4-內(nèi)慢眼斜度

自然斛度

.一'《匹配科度

外模鍛斜度a：鍛件冷卻收縮過程中，趨向于離開模壁的部分。

內(nèi)模鍛斜度B：鍛件冷卻收縮過程中，將模膛中突起部分夾得更緊的部分。

為了制造模具時采用標準刀具，模鍛斜度應(yīng)按以下數(shù)值選用：0°15'、…、15。等

4圓角半徑

圓角：為了使金屬易于流動和充滿模膛，提高鍛件的成形質(zhì)量并延長鍛模的使用壽命，鍛件上所有的轉(zhuǎn)

接處都要用圓弧連接，使尖角、棱邊呈圓弧過渡，此過渡稱為鍛件的圓角。

外圓角半徑r：凸圓角半徑，外圓角對應(yīng)模膛內(nèi)圓角

內(nèi)圓角半徑R：凹圓角半徑，內(nèi)圓角對應(yīng)模膛外圓角

圓角半涇

b)

問題：充填模膛困難，開裂，壓塌，力學(xué)性能下降，回流折疊。

外圓角半徑一一過小，過大

內(nèi)圓角半徑---過小，過大

圓角半徑的大小與鍛件的形狀尺寸有關(guān)，鍛件高度尺寸大，圓角半徑應(yīng)加大。

外圓角半徑：廠余量+零件相應(yīng)處半徑

內(nèi)圓角半徑:R=(2-3)r

為便于選用標準刀具，圓角半徑應(yīng)按下列標準選定：1、1.5、2mm、…、30mm等

5沖孔連皮

模鍛不能直接鍛出通孔，因此，在設(shè)計熱鍛件圖時，必須在孔內(nèi)保留一層連皮，然后在切邊壓力機上沖

除掉。

問題：

過薄，鍛不足并要求較大的打擊力，模具凸出部分加速磨損或打塌；

過厚，沖除連皮困難，鍛件形狀走樣，浪費金屬。

6技術(shù)條件

(D)

鍛件圖

帶連皮的鍛件，不需繪出連皮的形狀和尺寸，因為在檢驗用的鍛件圖上連皮已經(jīng)切除。

零件圖的主要輪廓線應(yīng)用點劃線在鍛件圖上表示出來，便于了解各部分的加工余量是否滿足要求。

凡在鍛件圖上無法表示的有關(guān)鍛件質(zhì)量及其它檢驗要求，均列于技術(shù)條件的說明中。

一般技術(shù)條件包含如下內(nèi)容：

1）未注明的模鍛斜度和圓角半徑；

2）允許的錯移量和殘余飛邊的寬度；

3）允許的表面缺陷深度；

4）表面清理方法；

5）鍛后熱處理方法及硬度要求；

6）需要取樣進行金相組織檢驗和力學(xué)性能檢測時，應(yīng)在鍛件圖上注明取樣位置。

第三節(jié)開式模鍛的變形特征及終鍛與預(yù)鍛模膛設(shè)計

一、開式模鍛的變形特征

開式模鍛時變形金屬的流動不完全受模腔限制，多余金屬會沿垂直于作用力方向流動形成飛邊。隨著作

用力的增大，飛邊減薄，溫度降低，金屬由飛邊向外流動受阻，最終迫使金屬充滿型槽。

1開式模鍛的變形特征

四個階段：鎖粗變形、形成飛邊、充滿模膛、打靠。

引

、

4

K

期

罹

2飛邊槽的作用

(1)造成足夠大的橫向阻力，迫使金屬充滿模膛；

(2)容納毛坯上的多余金屬，起補償與調(diào)節(jié)作用；

(3)對于錘類設(shè)備上模鍛，可緩沖模具撞擊，提高鍛模壽命。

二、終鍛模膛設(shè)計

終鍛模膛是用于鍛件最終成形，它是由按熱鍛件圖加工制造的模膛和模膛周圍的飛邊槽所組成。為便于

操作，一般還設(shè)有鉗口。

1熱鍛件圖設(shè)計

熱鍛件圖設(shè)計是以冷鍛件圖為依據(jù)的，考慮到金屬有冷縮現(xiàn)象，熱鍛件圖上所有尺寸應(yīng)計入收縮率：

L=/(1+b),/是冷鍛件圖尺寸，b是終鍛溫度下金屬的收縮率.

各種合金的收縮率：鋼為0.8-1.5%,不銹鋼1.0-1.8%,鈦合金0.5-0.9%等。

對薄而寬或細而長的鍛件，在模具中冷卻快，或打擊次數(shù)多而使終鍛溫度較低，其收縮率應(yīng)適當減小。

當需要計入模具收縮率時(如用高溫合金作模具等溫模鍛鈦合金)，可按下式計算鍛件收縮率：

3=(%t]-a2t2)xl00%

熱鍛件圖形狀與冷鍛件圖一般相同，有時為保證鍛件成形質(zhì)量，允許熱鍛件圖上個別部位與冷鍛件圖有

所差異，這時應(yīng)按具體情況進行具體處理。

熱鍛件圖在高度方向的尺寸標注是以分模面為基準，以便于鍛模機械加工和準備樣板。

2飛邊槽設(shè)計

飛邊槽的結(jié)構(gòu)形式一橋部和倉部

^^777777777^

飛邊槽的主要尺寸是橋部高度h、寬度b及入口圓角半徑r

如何影響？

飛邊槽尺寸的確定一一噸位法；計算法

h—0.015件

3鉗口設(shè)計一一終鍛模膛和預(yù)鍛模膛前段留下的凹腔。

作用？

(1)用來容納夾持毛坯的夾鉗和便于從型槽中取出鍛件；

(2)作為澆注檢驗時用的鉛或金屬鹽樣件的澆道。

三、預(yù)鍛模膛設(shè)計

預(yù)鍛模膛的主要目的：

在終鍛前進一步分配金屬。分配金屬是為了：確保金屬無缺陷流動，易于充滿模膛：減少材料流向毛邊

槽的損失；減少終鍛模膛磨損；取得所希望的金屬流線和便于控制鍛件的力學(xué)性能。

不利影響：容易形成偏心打擊，影響錘桿的壽命，容易使上下模錯移，增大模塊尺寸，降低生產(chǎn)率。

預(yù)鍛模膛是以終鍛模膛或熱鍛件圖為基礎(chǔ)進行設(shè)計的。

設(shè)計原則：經(jīng)預(yù)鍛模膛成形的毛坯，在終鍛模膛中成形時金屬變形均勻，充填性好，產(chǎn)生的毛邊最小。

須具體考慮如下問題：

1預(yù)鍛模膛的寬與高

ft?終鍛

當預(yù)鍛后的毛坯在終鍛模膛中是以撇粗方式成形時，預(yù)鍛模膛的高度尺寸應(yīng)比終鍛模膛大2-5mm,寬度

則比終鍛模膛小l-2mm,預(yù)鍛模膛的橫截面積A琬應(yīng)比終鍛模膛相應(yīng)處截面積A級大1-3%,或按下式計

算

4預(yù)=%+(0.2~1)4飛

若經(jīng)預(yù)鍛的毛坯在終鍛模膛中是以壓入方W成形，則預(yù)鍛模膛的高度尺寸應(yīng)略小于終鍛模膛高度尺寸，

即〃=(0.8~0.9)7?。若高寬比/i/。較大，取小的系數(shù)；反之，取大的系數(shù)。頂部寬度相同，a'=a。

由此可見，當預(yù)鍛模膛與終鍛模膛的肋頂相等而模鍛斜度又相同時，則肋的根部寬度c'<c。經(jīng)預(yù)鍛的

毛坯在肋部的橫截面積小于終鍛模膛相應(yīng)處的截面積，為使終鍛時肋部順利成形，應(yīng)適當加大底部圓角

半徑R。

2預(yù)鍛模膛的斜度、圓角半徑及出模斜度

一般與終鍛模膛相同。

預(yù)鍛模膛周邊不設(shè)飛邊槽，而是在模膛分模面轉(zhuǎn)角處用較大的圓??；模膛內(nèi)的圓角半徑比終鍛模膛對應(yīng)

處稍大。增大肋根部圓角半徑的目的是減小金屬流動阻力，促進預(yù)鍛件成形，同時也能補償終鍛時金屬

的不足，還可以防止產(chǎn)生折疊。此凸圓角半徑R可按R'=R+C

c—修正量

橫截面積發(fā)生突然變化的鍛件，預(yù)鍛模膛在水平面上拐角處的圓角半徑應(yīng)適當加大，使毛坯變形逐漸過

渡，以避免預(yù)鍛和終鍛時產(chǎn)生折疊。

3帶枝芽的鍛件便于金屬流入枝芽處，預(yù)鍛模膛的枝芽形狀可簡化

與枝芽連接的圓角半徑適當增大，必要時在分模面上增設(shè)阻尼溝，以增大金屬流向飛邊的阻力。

4叉形鍛件的預(yù)鍛模膛設(shè)計

劈料臺

5H型截面鍛件的預(yù)鍛模膛設(shè)計

上次課程回顧：

第二節(jié)鍛件分類及鍛件圖設(shè)計

一、鍛件的分類

二、表示模鍛件復(fù)雜程度的參數(shù)

三、鍛件圖的設(shè)計

第三節(jié)開式模鍛的變形特征及終鍛與預(yù)鍛模膛設(shè)計

一、開式模鍛的變形特征

二、終鍛模膛設(shè)計

三、預(yù)鍛模膛設(shè)計

問題？

1確定分型面的基本原則及具體原則是什么？

2試述冷鍛件圖和熱鍛件圖的作用及說明兩者間的關(guān)系。

3試分析開式模鍛的變形過程，并說明飛邊槽的作用。

4試述采用預(yù)鍛模膛的作用。

1確定分型面的基本原則及具體原則是什么？

確定分模面位置的最基本原則是：

保證鍛件形狀盡可能與零件形狀相同，容易從模腔中取出；此外，應(yīng)爭取獲得鍛粗成形。

為了提高鍛件質(zhì)量和生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性，除滿足上述分模原則外，確定開式模鍛件的分模位置還應(yīng)考慮

下列要求：

(1)易于發(fā)現(xiàn)上下模腔的相對錯移；

(2)盡可能選用直線分模，使模鍛加工簡單。但對頭部尺寸較大、且上下不對稱的鍛件，則宜用折線

分模，以利充滿成形；

(3)對圓餅類鍛件，當HWD時，宜取徑向分模，而不取軸向分模；

(4)應(yīng)保證鍛件有合理的金屬流線分布。

2試述冷鍛件圖和熱鍛件圖的作用及說明兩者間的關(guān)系。

冷鍛件圖用于最終鍛件檢驗和熱鍛件圖設(shè)計；

熱鍛件圖用于鍛模設(shè)計與加工制造。

冷鍛件圖根據(jù)零件圖設(shè)計，熱鍛件圖根據(jù)冷鍛件圖設(shè)計，即熱鍛件圖尺寸L=/(1+S),/是冷鍛件圖

尺寸，5是終鍛溫度下金屬的收縮率。

熱鍛件圖形狀與冷鍛件圖一般相同，有時為保證鍛件成形質(zhì)量，允許熱鍛件圖上個別部位與冷鍛件圖有

所差異。

3試分析開式模鍛的變形過程，并說明飛邊槽的作用。

1開式模鍛的變形特征

開始模鍛的變形過程分為四個階段：鍬粗變形、形成飛邊、充滿模膛、打靠，如下圖所示。

飛邊槽的作用

(1)造成足夠大的橫向阻力，迫使金屬充滿模膛。

(2)容納毛坯上的多余金屬，起補償與調(diào)節(jié)作用。

(3)對于錘類設(shè)備上模鍛，可緩沖模具撞擊，提高鍛模壽命。

4試述采用預(yù)鍛模膛的作用。

3)確保金屬無缺陷流動，易于充滿模膛；

(2)減少材料流向毛邊槽的損失；

(3)減少終鍛模膛磨損；

(4)取得所希望的金屬流線和便于控制鍛件的力學(xué)性能。

第四節(jié)制坯工步的選擇及模膛設(shè)計

一、圓餅類鍛件制坯工步選擇

圓餅類鍛件一般使用鎖粗制坯，形狀復(fù)雜的宜用成形鍬粗制坯。

制坯的目的是為了避免終鍛時產(chǎn)生折疊，還兼有除去氧化皮從而提高鍛件表面質(zhì)量和提高鍛件壽命的作

用。

確定盤形鍛件中間毛坯尺寸時，應(yīng)選擇適當?shù)闹睆絛和高度h,否則會影響鍛件成形效果，還可能出現(xiàn)

充填不滿或產(chǎn)生環(huán)狀裂紋。

例如：

鍛造套環(huán)類鍛件

d="2+4,即/<d<4

對于齒輪類鍛件，中間毛坯尺寸應(yīng)視輪轂高度尺寸大小分兩種情況確定:

1輪轂較矮的鍛件：D2<d<D]

2輪轂較高的鍛件：02Vd<（。2+2）/2

3

二、長軸類鍛件制坯工步選擇

1長軸類鍛件的制坯工步

長軸類鍛件成形一般要采用拔長、滾擠、彎曲、卡壓、成形等制坯工步，以及預(yù)鍛、終鍛和切斷工步。

直長軸類鍛件：拔長、滾擠、卡壓、成形等。

彎曲類鍛件：增加彎曲工步。

帶枝芽的長軸件：增加成形工步。

叉形類鍛件：增加預(yù)鍛工步。

長軸類鍛件制坯工步根據(jù)鍛件軸向橫截面積變化的特點，使毛坯在終鍛前金屬體積分布與鍛件要求相一

致來確定的。其中，拔長、滾擠、卡壓三種制坯工步可用經(jīng)驗計算法即計算毛坯為基礎(chǔ)，參照經(jīng)驗圖表

資料及具體生產(chǎn)情況定量地加以確定。

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2計算毛坯

計算毛坯：長軸類鍛件終鍛前，最好將原毛坯沿軸向預(yù)制成各截面面積等于帶飛邊鍛件的相應(yīng)截面積的

中間毛坯，以保證終鍛時鍛件各處充填飽滿，且飛邊均勻，從而節(jié)約金屬，減輕鍛模模膛磨損，按上述

要求計算的毛坯稱為計算毛坯。

計算毛坯包含鍛件的主視圖、計算毛坯截面圖和直徑圖

作為計算毛坯的依據(jù)是，假定軸類鍛件在模鍛時屬平面應(yīng)變狀態(tài)，因而計算毛坯的長度與鍛件的長度相

等，而軸向各截面面積應(yīng)與鍛件上相應(yīng)截面面積與飛邊截面面積之和相等，即

4計=4.鍛+2研飛〃充滿系數(shù),形狀簡單的鍛件取O.3-O.5,形狀復(fù)雜的取0.5-0.8,常取0.7。

計算毛坯的截面圖和直徑圖具體作法步驟如下：7步

彎曲軸線類鍛件，應(yīng)先將軸線展開成直線，然后作計算毛坯圖，對曲率半徑較大的自由彎曲件，應(yīng)從鍛

件圖上厚度內(nèi)側(cè)1/3處作中性線使之展直。

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3計算繁重系數(shù)

長軸類鍛件終鍛前，需要將等截面的原材料預(yù)制成計算毛坯的形狀，因而要采用合適的制坯工步，如拔

長、滾擠、卡壓等，以便將桿部多余金屬轉(zhuǎn)移到頭部，轉(zhuǎn)移金屬量的多少與下列繁重系數(shù)有關(guān)。

a=（空金屬流向頭部的繁重系數(shù)；

L.

/3=—金屬沿軸向流動的繁重系數(shù);

K二“拐一4“11計算毛坯的桿部錐度。

L桿

繁重系數(shù)代表了制坯時需轉(zhuǎn)移金屬量的多少、金屬轉(zhuǎn)移的難易程度。

長軸類鍛件制坯工步選用表

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三、制坯模膛的設(shè)計

各種制坯工步都要通過相應(yīng)的模膛完成，因此，在確定了模鍛工序的工步方案后，另一重要任務(wù)就是設(shè)

計制坯模膛。

1拔長工步模膛

拔長模膛的主要作用是使毛坯局部截面積減小，長度增加。若是第一道變形工序，還兼有清除氧化皮的

作用。

拔長模膛的結(jié)構(gòu)

拔長模膛位置設(shè)置在模塊邊緣，有坎部、倉部和鉗口三部分組成。拔長模膛有開式和閉式兩種。按在模

塊上的排列方式可分為直排和斜排式兩種。

拔長模膛尺寸計算

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2滾擠工步模膛

滾擠模膛用來減小毛坯局部橫截面積，增大另一部分的橫截面積，使毛坯沿軸向體積分符合合計算毛坯

要求。它對毛坯有少量的拔長作用，兼有滾光和去除氧化皮的功能。

滾擠模膛的結(jié)構(gòu)形式

滾擠模膛可認為是由鉗口、本體和飛邊槽三部分組成。滾擠模膛分開式、閉式和非對稱三種結(jié)構(gòu)形式

滾擠模膛尺寸計算

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3鍬粗臺與壓扁臺設(shè)計

壓扁臺適用于鍛件平面近似矩形的情況，鎖粗臺適用于圓餅類鍛件。

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第五節(jié)鍛模結(jié)構(gòu)的設(shè)計

不同鍛模設(shè)備，其結(jié)構(gòu)與工作特性各不相同，因而相應(yīng)的鍛模結(jié)構(gòu)也有差異。

鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計任務(wù)主要是解決生產(chǎn)一種鍛件所采用的各工步模膛在模塊上的合理布排，模膛之間和模膛

至模塊邊緣的壁厚，模塊的尺寸、質(zhì)量、纖維方向要求，以及平衡錯移力的扣鎖形式。

一、錘鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計

知

T.

B-

導(dǎo)較間隙允辿0.2M?焉

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1模膛布置

布置原則及方法

1)鍛模上無預(yù)鍛模膛時，終鍛模膛中心應(yīng)與鍛模中心重合。

2)在設(shè)有預(yù)鍛模膛時，偏心打擊將不可避免，這時應(yīng)把預(yù)鍛模膛和終鍛模膛分設(shè)在鍛模中心的兩旁,

并同時在鍵槽中心線上。

對變形抗力不均勻的鍛件

3)制坯模膛的布置

第一道制坯工步應(yīng)當安排在吹風管的對面，以避免氧化皮落在終鍛模膛里。

2模膛間壁厚

模膛間壁厚：模膛至模塊邊緣的距離或模膛之間的距離稱為模膛間壁厚。

手冊

3錯移力的平衡與鎖扣的設(shè)計

當鍛件的分型面為斜面、曲面或打擊中心與模膛中心的偏移量較大時，模鍛過程中將產(chǎn)生水平分力，從

而引起上下模錯移。這不僅是給鍛件帶來錯移、影響尺寸精度和加工余量，而且還加速鍛錘導(dǎo)軌的磨損

和錘桿過早折斷，所以要在鍛模上設(shè)計鎖扣來平衡這種水平錯移力。

鎖扣就是在上模某個位置做出凸臺，在下模的對應(yīng)位置凹進，凸出面和凹進面有一定的斜度和間隙的附

加部分。

4模塊尺寸及要求

模塊尺寸除與模膛數(shù)、模膛尺寸、排列方式、模膛間最小壁厚有關(guān)外，還須考慮下列問題：

(1)承擊面：承擊面是鍛錘空擊時上下?？鞂嶋H接觸的面積。

(2)鍛模高度：根據(jù)模膛最大深度和錘鍛的最小閉合高度確定

(3)模塊的鍛造要求：要求鍛造比達到3以上，應(yīng)打碎鑄造組織、碳化物及夾雜，鍛合空洞，增加致

密度。鍛模纖維方向的正確安排是：對于長軸類鍛件，模塊的纖維方向與燕尾方向一致；對于圓餅類鍛

件，應(yīng)與鍵槽方向一致。

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二、熱模鍛壓力機鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計

同模鍛錘相比，熱模鍛壓力機滑塊行程固定，且模鍛變形速度較低。

1工步圖及工步設(shè)計

工步圖：用來表示毛坯在制坯和模鍛過程中應(yīng)具有的形狀和尺寸。

工步設(shè)計：確定這些工步圖的過程。

熱模鍛壓力機上最常用的變形工步：鎖粗、壓擠、彎曲、擠壓、預(yù)鍛及終鍛。

1）終鍛工步設(shè)計

主要是設(shè)計熱鍛件圖和確定飛邊槽形式和尺寸。

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2）預(yù)鍛工步設(shè)計

預(yù)鍛工步設(shè)計總的原則是：使預(yù)鍛后的坯件在終鍛模膛里盡可能以儆粗方式成形。

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三、螺旋壓力機上模鍛鍛模設(shè)計特點

螺旋壓力機的結(jié)構(gòu)性能介于模鍛錘和熱模鍛壓力機之間，工藝應(yīng)用面寬，鍛模結(jié)構(gòu)也介于兩者之間，其

設(shè)計原則與方法與前兩者基本相同，但也有不同之處。

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四、切邊與沖孔模的設(shè)計

飛邊一連皮，鍛后通常在切邊壓力機上切掉飛邊和沖掉連皮。

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上次課程回顧：

第四節(jié)制坯工步的選擇及模膛設(shè)計

一、圓餅類鍛件制坯工步選擇

二、長軸類鍛件制坯工步選擇

三、制坯模膛的設(shè)計

第五節(jié)鍛模結(jié)構(gòu)的設(shè)計

一、錘鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計

二、熱模鍛壓力機鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計

三、螺旋壓力機上模鍛鍛模設(shè)計特點

四、切邊與沖孔模的設(shè)計

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問題？

1什么叫計算毛坯？

2長軸類鍛件的制坯工步有哪些?

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1什么叫計算毛坯？

計算毛坯：長軸類鍛件終鍛前，最好將原毛坯沿軸向預(yù)制成各截面面積等于帶飛邊鍛件的相應(yīng)截面積的

中間毛坯，以保證終鍛時鍛件各處充填飽滿，且飛邊均勻，從而節(jié)約金屬，減輕鍛模模膛磨損，按上述

要求計算的毛坯稱為計算毛坯。

2長軸類鍛件的制坯工步有哪些？

長軸類鍛件成形一般要采用拔長、滾擠、彎曲、卡壓、成形等制坯工步，以及預(yù)鍛、終鍛和切斷工步。

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第六節(jié)閉式模鍛工藝及模具設(shè)計特點

一、閉式模鍛工藝的特點

閉式模鍛的優(yōu)點：

鍛件幾乎不產(chǎn)生飛邊，模鍛斜度更小甚至為零，若用可分凹模閉式模鍛還可鍛出垂直于鍛擊方向的孔或

凹坑，材料利用率平均提高20%左右；變形金屬處于更加強大的三向壓力狀態(tài)，有利于提高金屬材料的

塑形和產(chǎn)品的力學(xué)性能；可分凹模閉式模鍛常常可減少甚至取消制坯工步，省去切邊和輔助工序，生產(chǎn)

率平均可提高25-50%。

閉式模鍛的主要問題：

對于一些大中型鍛件模具壽命低。

發(fā)展趨勢：

發(fā)展快、應(yīng)用廣。

閉式模鍛分為整體凹模和可分凹模。

可分凹模模鍛主要沿著兩條技術(shù)路線發(fā)展：一是由通用模架和可更換的凸、凹模鑲塊構(gòu)成可分凹模組合

結(jié)構(gòu)，安裝在通用鍛壓設(shè)備（熱模鍛壓力機或普通曲柄壓力機、液壓機和螺旋壓力機）上使用，實現(xiàn)一

些小型鍛件的可分凹模模鍛；二是采用專用設(shè)備（機械式、液壓式或機械■■液壓聯(lián)合式的多向模鍛壓力

機），實現(xiàn)各種復(fù)雜鍛件的多向閉式模鍛。

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二、常見閉式模鍛鍛件及成形工步選擇

1餅盤類鍛件

2法蘭凸緣類鍛件

3軸桿類鍛件

4杯筒類鍛件

5枝芽類鍛件

6叉形類鍛件

前4類屬于旋轉(zhuǎn)體，后2類屬于非旋轉(zhuǎn)體。

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中

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三、閉式模鍛變形過程及目模鍛力的計算

1閉式模鍛的變形過程

閉式模鍛按變形金屬充滿模膛的方式可分為鍛粗式和鍛粗壓入式2類

(1)徽粗式閉式模鍛的變形過程

徽粗階段、充滿角隙極端擠出端部飛邊階段

(2)徽粗壓入式模鍛變形過程

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2閉式模鍛力的計算

例：回轉(zhuǎn)體閉式鍬粗模鍛力

(1)端部不出現(xiàn)飛邊時的單位壓力

/(D2al

~9ayD-a~~D)

(2)端部出現(xiàn)縱向飛邊時的單位壓力

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四、閉式模鍛模具的設(shè)計特點

設(shè)計閉式模鍛模具時，應(yīng)根據(jù)鍛件圖、工藝參數(shù)、金屬流動分析、變形力和功的計算、設(shè)備參數(shù)和模具

受力等情況，確定如下內(nèi)容：

1模具工作零件的結(jié)構(gòu)、材料、硬度并核算其強度；

2從模膛中迅速取出鍛件的方法；

3確定多余金屬分流降壓腔的位置、形狀和尺寸；

4模具整體結(jié)構(gòu)設(shè)計和零件設(shè)計。

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1模具的類型

(1)按模鍛設(shè)備分類

錘用鍛模、螺旋壓力機鍛模、機械壓力機(熱模鍛壓力機、曲柄壓力機)用鍛模、液壓機用鍛模和高速

錘用鍛模。

(2)按凹模結(jié)構(gòu)分類：整體凹模和可分凹模。

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2減小模膛工作壓力的設(shè)想和分流降壓腔的設(shè)計

(1)減小模膛工作壓力的設(shè)想

模鍛時的工作壓力主要包括材料的理想變形抗力和摩擦阻力。

理想變形抗力Pi=ymIn

y,“鍛件的名義流動應(yīng)力，R相對面積縮減率

相時面積縮減率弁

在閉式模鍛行程末了，其R=l，當工作壓力無限增加時，變形金屬液不可能完全充滿模膛。如果在與

鍛件非常重要部位對應(yīng)的模膛設(shè)置-溢流口，當模膛完全充滿時，就可避免工作壓力的急劇增高。這不

僅有利于減輕模膛的負荷，提高模具使用壽命，而且還有利于降低下料精度的苛刻要求。

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（2）分流降壓腔的設(shè)計

1）分流降壓腔的的設(shè)置原則

①分流降壓腔的位置應(yīng)選擇在模膛最后充滿的部位，確保模膛完全充滿后多余金屬才分流；

②多余金屬分流時在模膛內(nèi)所產(chǎn)生的壓力比模膛剛充滿時所產(chǎn)生的壓力沒有增加或增加很小，以免增加

總的模鍛力和加快模膛的磨損。

2）幾種典型的分流降壓腔設(shè)計

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