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1、概述一、锻造工艺课件的设计意义随着科技的发展，人类知识的日益丰富，计算机的应用也越来越广，天 文、地理、数学、物、化学等众多领域均离不开计算机。计算机以其特有的魅力影响着世界。而计算机本身也在不断的更新和变化中。计算机辅助教学（CAI）是计算机发展的一个新的领域。它是以计算机中的多媒体技术为基础，通过人机交流达到教学目的的一种手段，由于多媒体技术使计算机具有了综合处理声音、文字、图形、视频、动画等信息的能力，以丰富的图、文、声、像等多媒体信息和友好的交互界面，极大的改善了人机界面，因此计算机辅助教学的应用能使学生更好得了解和掌握所学的知识，使教师的讲课也变的更精彩。锻造是机械制造中一项基础的工
2、艺，但在教学过程中讲述的理论知识抽象难懂，这不仅给授课教师造成一定的困难，而且也使得同学不易理解。为解决这一问题。我们课题组特开发了这一教学课件。二、设计任务及要求采用动画方法讲解锻造工艺的工作原理及其变化过程。要求：（A）通俗易懂。能够使学生清楚了解锻造工艺的原理及变化过程.（B）能配合教师教学。通过按钮、语言等交互功能实现课堂教学。（C）内容形象、生动。能够激发学生的兴趣及对问题的独创见解和解决问题的具体思路。三、相关软件及相关设计工具FLASH 6.0 功能简介：FLASH6.0是基于矢量的具有交互性的动画设计软件。用其不仅可实现普通的网页设计，而且可实现多媒体教学软件的动画设计。第二章
3、 系统的总体设计设计内容本次设计的内容主要有：自由锻造工艺中绘制锻件图时应考虑的因素、自由锻的基本方法、模型锻造中分型面的选择比较、弯曲连杆的模锻过程、冷加工中的冲裁的变形过程、间隙对冲裁件断面质量的影响以及冷挤压的类型，还有多晶体的塑性变形过程和钢锭热变形后的组织变化等。绘制锻件图时应考虑的主要因素有：余块和余量。自由锻的基本方法有：整体镦粗、局部蹾粗、拔长和弯曲。间隙对冲裁件断面质量的影响有：间隙合理、间隙过小、间隙过大。冷挤压的类型主要有：正挤压实心件、正挤压空心件、反挤压以及复合挤压。|您的位置金属工艺学锻造余量和余块文字 背景 字号 (一)、余块和余量 余块（敷料） 为了简化锻件形状
4、，以便于进行锻造，常在锻件的某些地方添加一部分大于加工余量的金属，这部分添加上去的金属就称为余块（或称为敷料）。余块在切削加工时切除，故增加了金属的损失和切削加工量，因此不能任意添加。加工余量 锻件的尺寸精度和表面粗糙渡一般不能达到零件图的要求，锻后需进行机械加工，所以锻件表面需留有加工余量。余量的大小取决于零件的形状和尺寸、精度和表面粗糙度的要求，同时还应考虑刀具生产条件。动画演示上一节:概述下一节:自由锻的基本方法二)自由锻的基本方法（1）整体镦粗 就是把整个坯料放在锤头和砧之间，利用体积不变定律使坯料的高度下降而周边宽度增大，以达到所需要求。其工艺要点是：圆形截面坯料的高径比不大于2.5
5、3；方形截面坯料的高度与较小基边之比不大于3.54。如图。动画演示（2）局部镦粗 就是把坯料放在锤头和砧之间加上漏盘，使漏盘上部的坯料变形以达到所需要求。其工艺要点是：圆形截面坯料变形部分的高径比不大于2.53；漏盘内孔要有斜度和圆角。如图。（3）拔长 就是时坯料的横截面减小而长度增加。动画演示其工艺要点是： 1、坯料的下料长度应大于直径或边长。2、拔长凹档或台阶前应先压肩。3、锻台阶时，为防止锻间断不产生凹心，被拔长部分的长度应不小于坯料直径或边长的1/3。（3）弯曲是将板料、棒料、管料和型材等弯曲成一定形状及角度零件的成形方法。它是板料冲压中的常见加工工序之一，用弯曲所加工零件的种类很多，
6、如V形件U形件以及其他形状的零件。生产中弯曲的工具和模具不同，便形成各种不同的弯曲方法，这里我们主要介绍V形弯曲，下面是弯曲的变形过程。弯曲开始时，模具的凹、凸模与板料在A、B处相接触，凸模在A处所施加的外力为2F，凹模面上的B点处产生反力与此外力构成弯曲力矩M=FL，在此弯曲力矩的作用下，板料产生塑性变形。在弯曲过程中如图动画演示随着凸模逐渐进入凹模，板料在凹模上的支承点B将逐渐向模具中心移动,即力臂逐渐减小，由l0变为l1.lk，同时弯曲件的弯曲圆角半径也逐渐减小，由r0变为r1.r。到弯曲刀一定的程度时如图，板料与凸模三点接触，这以后凸模便把板料的直边，向与以前相反的方向压向凹模。最后，
7、当凹模在最低位置时，板料的角部及直边均受到凸模的压 力，弯曲件的圆角半径和夹角完全与凸模吻合，弯曲过程便可结束。在变形过程中，随着变形的不断加大，当到达一定值后，板料内外表面首先达到屈服点而开始塑性变形。随着变形的继续加大，塑性变形边由板料的表面向板料厚度中心扩展，在板料与凸模形状尺寸一致时，板料截面上将全部出现塑性变形。（三）、分型面的选择 分型面选择时应考虑下列原则：1、保证锻件能从模膛顺利取出。动画演示2、保证金属容易充满模膛。为此，最好把分模面选在使模膛具有最浅的深度。3、分模面应做成使沿分模面的上下模的模膛外形一致，以便在生产中容易发现错移等欠缺。 4、应力求分模面是一个平面，上下模
8、膛的深浅相当，以便于锻模加工制造。5、为了使金属不溢出，且能充满模膛，在模膛的周围开了飞边槽以容纳多余的金属。利用上下模的运动来逐渐遮盖锻件，从而突出了飞边槽的作用。（四）、冲孔连皮模锻使不能冲出通孔而只能冲出盲孔，中间留有一层金属，这一层金属称为冲孔连皮。当孔径小于25mm时则不宜将孔冲出。连皮有平底连皮和斜底连皮。 动画演示 （五）、弯曲连杆的模锻过程1、延伸 其作用是使坯料的某部分截面积减小而长度伸长，它用于长轴类锻件的制坯。动画演示2、滚压 其作用是重新分配金属，使坯料某部分横截面积减小而与它相邻的部分横截面积增大，坯料的长度基本不变，同时将坯料表面滚的光滑. 3、弯曲 其作用是改变坯
9、料轴线方向，使它符合中锻模膛在分模面上的形状。4、预锻 有时在终端前为了是坯料更好的充满中锻模膛和减少终锻模膛的模损，先在预锻模膛中进行预锻。5、终锻 它的形状和尺寸是依据热锻件图并加上相应的飞边槽而成的。所谓热锻件图就是锻件图上的尺寸增加一个从终端温度冷到室温时的收缩量。6、切边 其作用是将模锻完成后的锻件从长坯料上切下，它可以节约夹钳料头。如图5.6。（六）、冲裁的变形过程冲裁是分离工序的总称，但一般主要是指落料和冲孔。若冲裁的目的是为制取一定外形的工件，则称之为落料；若目的是为了获得内孔，则称之为冲孔。这里我们主要介绍落料的冲裁过程。冲裁的变形过程：冲裁时，冲模的凸模与凹模组成一对锋利的
10、刃口，板料置于凹模上，凸模逐步下降迫使板料产生变形，直至分离。这个过程大致分为三个阶段：（1）、弹性变形阶段 凸模下行接触板料，开始迫使板料发生弹性压缩及弯曲，并略微挤入凹模洞口。最后，随着凸模继续压入，材料的内应力达到弹性极限。动画演示（2）、塑性变形阶段 凸模继续下降，压力不断增加，当应力达到屈服极限后，材料发生拉伸和弯曲塑性变形，并在凸凹模刃口处产生了应力集中。此阶段一直进行到凸凹模刃口附近的材料出现微裂为止。（3）、剪切断裂阶段 当凸模继续下降时，应力达到板料的剪切强度，冲模刃口附近的材料微裂纹便不断向板料内部扩展，在冲模间隙合理的情况下，上、下裂纹接通，材料断开而分离。此后若凸模继续
11、下降，即分离后的材料便从凹模中被推出。（七）、间隙对冲裁件断面质量的影响冲裁变形过程中的三个阶段，导致冲裁件表面明显出现三个区域，即圆角带、光亮带、和断裂带。圆角带是在冲裁变形开始时，由于金属纤维的弯曲与拉伸所形成的。光亮带是由于金属挤入凹模内产生挤压变形所引起的。断裂带是金属层被拉断的结果。当间隙值及其分布发生变化时，冲裁件的断面也发生变化。1、间隙合理时，材料上、下裂纹重合，形成的断面粗糙也有斜度 。动画演示2、间隙过小时，上、下裂纹不重合，断裂层出现毛刺和夹层，且出现第二个光亮带，上部有毛刺或锯齿状边缘，呈倒锥形。动画演示 3、间隙过大时，上、下裂纹也不重合，材料受到很大拉伸，光亮带小，
12、圆角、斜度、毛刺都增大，如图。动画演示 （八）、冷挤压的类型1、冷挤压的生产特点冷挤压是在室温下，利用模具对金属施加强大的压力，使其产生冷塑性变形而获得一定形状、尺寸的零件的生产方法。其产品质量小至几克大至三十公斤左右，采用专用的挤压机或其它类型的压力机进行生产。其特点是：（1）、比切削加工和其他锻压生产节约材料。（2）、可以高效率的加工形状复杂的零件。（3）、冷挤压件的尺寸和形状精度高，表面质量好，且提高了机械性能。（4）、冷挤压使坯料变形抗力较大，并且处于较好的压应力状态下变形，因而对塑性较差的一些金属材料也能生产。2、冷挤压的分类（1）、正挤压实心件 挤压使金属流动的方向与凸模运动的方向
13、相同，如图。动画演示（2）、正挤压空心件 金属的流动方向也与凸模的运动方向相同，如图。动画演示（3）、反挤压 挤压使金属的流动方向与凸模的运动方向相反，如图。动画演示 （4）、复合挤压 挤压时坯料上的一部分金属顺着凸模运动方向流动，而另一部分的流动方向则相反，如图。动画演示 九）、多晶体的塑性变形工业上用的金属绝大部分是多晶体，是由大量的大小、形状、晶格排列位向不同的晶粒所组成。各晶粒之间相互连接是一层很薄的晶粒边界，晶界是相邻两个位向不同晶粒的过渡层，又因晶界处有杂质存在，原子排列是不规则的由此可见，多晶体的塑性变形是比单晶体的塑性变形复杂的多。多晶体的变形可分为晶内变形和晶间变形，晶粒内部
14、的变形称为晶内变形。晶粒之间相互移动或转动称为晶间变形。主要变形位滑移和双晶，如图动画演示 （十）钢锭热变形后的组织变化 在一般情况下增加锻造比，可使金属锻件组织细密化，提高锻件的机械性能。但是，当锻造比过大，金属组织的紧密程度和晶粒细化程度已达到了极限状况，锻件的机械性能不再高，而是增加各向异性。锻造流线的形成：在金属铸锭中含有夹杂物多分布在晶界上。有塑性夹杂物，还有脆性夹杂物等。在金属变形时，晶粒沿变形方向伸 长，塑性夹杂物也随着变形一起被拉长。脆性夹杂物被打碎呈链状分布。通过再结晶过程，晶粒细化，而夹杂物却依然成条状和链状被保留下来，形成了锻造流线。如图所示。动画演示锻造流线形成后，用热处理的方法不能消除。只能再通过锻造方法使金属在不同的方向上变形，才能改变锻造流线的方向和分布情况。由于锻造流线的存在对机械性能有影响，特别是对冲击韧性的影响。因此，在设计和制造易受冲击载荷的零件时，一般应注意两点：）
