金属塑性成形工艺设计(powerpoint 40页)

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1、3.3 金属塑性成形工艺设计3.3.1 3.3.1 自由锻工艺设计自由锻工艺设计主要内容：主要内容：绘制锻件图；绘制锻件图；确定变形工序；确定变形工序；计算坯料的重量和尺寸；计算坯料的重量和尺寸；确定加热温度及冷却方式；确定加热温度及冷却方式；选定锻造设备等。选定锻造设备等。第一页，编辑于星期六：十六点 四十九分。来自 中国最大的资料库下载1.1.绘制锻件图绘制锻件图锻件图零件图 + 余块 + 加工余量 + 锻造公差绘制方法：一般用粗实线画出锻件最终轮廓,用双点划线画出零件的主要轮廓形状。在尺寸线上方或左面标注锻件的尺寸与公差；在尺寸线下方或右面用圆括号标出零件尺寸。第二页，编辑于星期六：十六

2、点 四十九分。来自 中国最大的资料库下载例：如图所示的轴，批量为10件/月，材料为45号钢。 第三页，编辑于星期六：十六点 四十九分。来自 中国最大的资料库下载安徽工程科技学院机械系安徽工程科技学院机械系A U T SA U T S2.确定变形工序 锻造变形工序应依据锻件的形状、尺寸、技术要求、生产批量和生产条件等综合考虑。 一般来说，盘类锻件以镦粗为主，轴杆类锻件以拔长为主，空心件肯定要冲孔(大孔还需要进一步扩孔)，弯杆少不了弯曲。各类自由锻件的基本变形工序方案见表3-8。 第四页，编辑于星期六：十六点 四十九分。3.计算毛坯重量 m0=（md+mc+mq）（1+）式中 m0 毛坯重量（kg

3、） md 锻件重量（kg） mc 冲孔芯料重量（kg） mq 切除料头重量（kg） 烧损率，燃料加热一般取23， 电加热取0.5%1%。第五页，编辑于星期六：十六点 四十九分。4.计算毛坯尺寸当锻造的第一工序为镦粗时： 则坯料直径：D00.8当锻造的第一工序为拔长时： D0 DmaxD0 毛坯直径（mm）；V0 坯料的体积（mm3）；Dmax 拔长后锻件的最大直径（mm）；Y 锻造比。第六页，编辑于星期六：十六点 四十九分。来自 中国最大的资料库下载根据算出的坯料重量可算出坯料的体积，坯料的尺寸则取决于第一工序的性质。若是镦粗，则坯料的高径比不应超过2.5（以免镦弯），但要大于1.25（使下料

4、方便）；若是拔长，则按锻件的最大截面（最小变形）处满足锻造比要求来选择坯料尺寸。最后所确定的坯料直径或边长应为标准值(市场可买到），再按体积计算坯料的长度，即： L0V0/F0 4 V0/D02采用钢锭为坯料的大型锻件，则根据算出的坯料重量选取标准钢锭。第七页，编辑于星期六：十六点 四十九分。来自 中国最大的资料库下载5.确定锻造温度范围及加热冷却规范 （1）锻造温度范围：对于45号钢 始锻温度：1200，终锻温度：800 （2）加热：箱式加热炉（煤、油或电能）可将冷的坯料直接送入高温的加热炉中，提高生产率。 （3）冷却： 空冷： WC0.5%的碳钢及WC0.3%的低合金钢中、小锻件一般采用空

5、冷。第八页，编辑于星期六：十六点 四十九分。来自 中国最大的资料库下载6.选择锻造设备（1）选择依据：锻件重量、类型和尺寸。设备吨位大小要适当，既不能造成能量的过分浪费，又要保证锻件能充分锻透。（2）确定方法：理论计算法和查表法。目前生产中比较实用的是查表法，可根据锻件大小和形状查表选择锻锤的吨位。 工艺设计还包括选用工夹具、确定加热设备、制定加热及冷却规范、热处理工艺等内容，最终需将设计结果填写在工艺卡片上。第九页，编辑于星期六：十六点 四十九分。7.零件结构的自由锻工艺性应避免锥形、楔形， 尽量采用圆柱面或平行平面,以利于锻造。各表面交接处应避免弧线或曲线， 尽量采用直线或圆，以利于锻制。

6、应避免肋板或凸台， 以利于减少余块和简化锻造工艺。大件和形状复杂的锻件， 可采用锻-焊、锻-螺纹联接等组合结构， 以利于锻造和机械加工。第十页，编辑于星期六：十六点 四十九分。8.自由锻工艺设计示例例：试绘出图示齿轮轴的自由锻件图，并选择锻造工序和计算坯料尺寸。 第十一页，编辑于星期六：十六点 四十九分。来自 中国最大的资料库下载安徽工程科技学院机械系安徽工程科技学院机械系A U T SA U T S解：绘锻件图：根据锻件总长度340，最大直径100查表知，a=104绘出锻件图如下。50815083608(30)(130)(340)1104704504(40)(60)(100)第十二页，编辑于

7、星期六：十六点 四十九分。变形工序：头部镦粗杆部分段拔长计算坯料： 头部镦粗段 V13.140.5520.50.475 dm3 D01（0.81） （63 79）mm 杆部拔长段 D02 Dmax (1.14 1.22)70 （80 86） mm 最终取D080 mm V锻3.14(0.5520.5+0.3521+0.2522.1)1.27 dm3 m锻V锻，m烧损 m锻3m锻，m料损忽略不计 m坯1.03 m锻1.03V锻 L0 mm 即坯料尺寸为80260 。第十三页，编辑于星期六：十六点 四十九分。3.3.2 锤模锻工艺设计主要内容：1、绘制模锻件图；2、计算坯料的重量和尺寸；3、确定模

8、锻工步；4、选择锻压设备；5、设计锻模模膛；6、确定锻造温度范围、加热和冷却规范。第十四页，编辑于星期六：十六点 四十九分。来自 中国最大的资料库下载A U T SA U T S 1.绘制模锻件图 模锻件图零件图+分模面+加工余量+模锻斜度 +冲孔连皮+余块+圆角+公差分模面（上、下模的分界面）选择原则： A. 应选在锻件最大截面处，以利锻件脱模; B. 尽量选用平面，以简化模具结构、方便制造; C. 应选在上、下模膛轮廓相同的位置上，以便 于及时发现错模； D. 选在模膛深度最浅且上、下模深度基本一致 的位置，以便于金属充满模膛。 第十五页，编辑于星期六：十六点 四十九分。来自 中国最大的资

9、料库下载例1:第十六页，编辑于星期六：十六点 四十九分。来自 中国最大的资料库下载余块（为简化形状而增加的料块）:窄槽、齿形、小 孔（孔径小于25mm）、深孔（深度大于3倍直径）、 横向孔以及其它妨碍出模的凹部均不锻出。冲孔连皮（为避免上、下冲头对撞损坏模具而在模锻 通孔时留下的金属层）: 连皮厚度一般为48 mm， 锻后再由冲孔切边模切除。加工余量和公差：只在锻后需机加工之处添加。模锻斜度:垂直于分型面的表面上加。外壁斜度5或7，内壁斜度7或10圆角半径:所有转角都应为圆角。内圆角r =1 4mm，外圆角R =(3 4)r第十七页，编辑于星期六：十六点 四十九分。来自 中国最大的资料库下载安

10、徽工程科技学院机械系安徽工程科技学院机械系A U T SA U T S齿轮锻件图第十八页，编辑于星期六：十六点 四十九分。来自 中国最大的资料库下载 3.计算坯料尺寸：根据锻件质量和加热、 锻造过程中的损耗计算。（略）4.选定模锻锤吨位：根据锻件质量查表确定。5.5.确定锻造温度范围、加热和冷却规范。确定锻造温度范围、加热和冷却规范。2.确定模锻工步 拔or滚or弯制坯+预锻+终锻盘类（齿轮、法兰等）：镦粗制坯+（预锻）+终锻轴类（曲轴、连杆等）：第十九页，编辑于星期六：十六点 四十九分。6.修整工序:即模锻件成形后提高精度和表面质量的工序。切边：即带飞边的模锻件终锻后切除飞边的工序。冲连皮：

11、即带孔的锻件经终锻后，冲除孔内连皮的工序。校正：即为消除锻件在锻后产生的弯曲、扭转等变形，使之符合锻件图技术要求的工序。热处理和清理：模锻件经过修整后，一般还需通过热处理和清理。采用正火或退火，细化晶粒；清理表面缺陷或氧化皮。第二十页，编辑于星期六：十六点 四十九分。7.零件结构的模锻工艺性应有合理的分模面，保证锻件从模膛中取出又利于金属填充、减少余块和易于制模。与分模面垂直的非加工面应有结构斜度，以利于从模膛中取出锻件。应避免肋的设置过密或高宽比过大，以利于金属充填模腔。应避免腹板过薄，以减小变形抗力及利于金属充填模腔。第二十一页，编辑于星期六：十六点 四十九分。来自 中国最大的资料库下载

12、避免横截面面积相差过大 避免薄壁、高肋及直径过大的凸缘 应尽量避免深孔或多孔结构。以利于制模和减应尽量避免深孔或多孔结构。以利于制模和减少余块。少余块。形状复杂件宜采用锻形状复杂件宜采用锻- -焊、锻焊、锻- -螺纹联接等组螺纹联接等组合结构，以简化模具和减少余块。合结构，以简化模具和减少余块。第二十二页，编辑于星期六：十六点 四十九分。7.模锻工艺设计示例例：齿轮零件，材料为45钢，中批量生产。试编制模锻工艺规程。第二十三页，编辑于星期六：十六点 四十九分。来自 中国最大的资料库下载（1 1）零件结构分析：）零件结构分析：零件结构合理。零件结构合理。（2 2）绘制锻件图：）绘制锻件图：该零件

13、孔内应有连皮，参考该零件孔内应有连皮，参考有关标准和资料，选定机械加工余量、锻件公有关标准和资料，选定机械加工余量、锻件公差、模锻斜度、模锻圆角等参数值，绘出锻件差、模锻斜度、模锻圆角等参数值，绘出锻件图。图。（3 3）确定变形工步：）确定变形工步：该锻件系盘类件，应采该锻件系盘类件，应采用镦粗终锻工步。用镦粗终锻工步。（4 4）选择修整工序：）选择修整工序：需安排切边、冲连皮、需安排切边、冲连皮、校正、热处理（正火或退火）、清理等修整工校正、热处理（正火或退火）、清理等修整工序。序。第二十四页，编辑于星期六：十六点 四十九分。3.3.3 冲压工艺设计（自学）冲压工艺设计包括冲裁、弯曲、拉深等

14、工序中的工艺设计以及冲压工序选择、模具选择等。 1.冲裁工艺设计 (1)落料模刃口尺寸:落料件尺寸取决于凹模刃口尺寸，且随着凹模磨损刃口尺寸会增大； (2)冲孔模刃口尺寸:由于制件孔的尺寸取决于凸模刃口尺寸,且随着凸模磨损刃口尺寸会减少。第二十五页，编辑于星期六：十六点 四十九分。来自 中国最大的资料库下载安徽工程科技学院机械系安徽工程科技学院机械系A U T SA U T S 确定新制凸模、凹模尺寸的基本原则为： 落料以凹模为基准，凹模尺寸接近于落料件的最尺寸，凸模比凹模缩小一个最小间隙值； 冲孔以凸模为基准，凸模尺寸接近于冲孔件的最大尺寸，凹模比凸模放大一个最小间隙值。 第二十六页，编辑于

15、星期六：十六点 四十九分。来自 中国最大的资料库下载2.2.弯曲工艺设计弯曲工艺设计(1)(1)凸模圆角半径凸模圆角半径rprp：一般情况下，凸模圆角半径取等于或略小于工件内一般情况下，凸模圆角半径取等于或略小于工件内侧圆角半径侧圆角半径r r。当工件圆角半径较大时且精度较高时。当工件圆角半径较大时且精度较高时，应进行回弹计算。，应进行回弹计算。(2)(2)弯曲件毛坯长度计算：弯曲件毛坯长度计算：弯曲件毛坯长度为弯曲件的直线部分和弯曲部分的中弯曲件毛坯长度为弯曲件的直线部分和弯曲部分的中性层长度之和。性层长度之和。第二十七页，编辑于星期六：十六点 四十九分。3.拉深工艺设计（1）拉深间隙Z：即

16、拉深模具中凸模和凹模之间的单边径向间隙。（2）凸、凹模直径：当要求拉深件外形正确时，凹模直径应等于拉深件外径，凸模直径为凹模直径减去间隙值。当要求拉深件内形正确时，凸模直径应等于拉深件内径，凹模直径等于凸模直径加间隙值。（3）毛坯直径计算：毛坯直径通常是根据拉深件与坯料表面积相等的原则计算得出的。（4）拉深次数确定：当拉深件的拉深系数小于极限拉深系数时，须采用多次拉深工艺。第二十八页，编辑于星期六：十六点 四十九分。4.冲压工序选择（1）工序类型的选择：主要根据冲压件的形状、尺寸等确定。查表（2）工序顺序：主要根据零件的结构形状和模具类型确定。带孔平板件采用单工序模时一般先落料后冲孔，采用连续模时则须先冲孔后落料。带空的弯曲件或拉深件应先弯曲或拉深后再冲孔，以防孔变形。形状复杂的弯曲件一般先弯两端和两侧，后弯中间部分。第二十九页，编辑于星期六：十六点 四十九分。5.模具选择（1）模具类型的选择：按照冲模完成的工序性质可分为冲孔模、落料模、弯曲模、拉深模等，按其工序的组合程度可分为：单工序模、复合模和连续模三类。考虑因素：冲压件的形状、尺寸、精度要求和生产批量等。第三十页，编辑于星期六：