【正文】 熱擠壓時，金屬變形抗力較小，塑性較好，允許每次變形程度較大，但產(chǎn)品的尺寸精度較低，表面較粗糙。在工藝規(guī)程制訂中，分模面的選取可靈活一些，分模面的數(shù)量不限于一個，而且在不同工序中可選取不同的分模面，以便于制造胎模和使鍛件成形。模鍛件的非加工表面之間形成的角應(yīng)設(shè)計模鍛圓角，與分模面垂直的非加工表面，應(yīng)設(shè)計出模鍛斜度。 圖 234 切邊模及沖孔模 a）切邊模 b）沖孔模 1— 凸模 2— 凹模 （ 2）校正 在切邊及其它工序中都可能引起鍛件的變形，許多鍛件，特別是形狀復(fù)雜的鍛件在切邊沖孔后還應(yīng)該進行校正。 圖 232 模鍛零件 a)長軸類零件 b)盤類零件 1．長軸類模鍛件基本工序 常用的工序有拔長、滾擠、彎曲、預(yù)鍛和終鍛等。模膛深度越深，圓角半徑值越大。外壁指鍛件冷卻時鍛件與模壁離開的表面；內(nèi)壁指當(dāng)鍛件冷卻時鍛件與模壁夾緊的表面。如圖 227所示，若選ａ ａ面為分模面，則無法從模膛中取出鍛件。飛邊槽在鍛后利用壓力機上的切邊模去除。如圖 219 所示。在批量足夠的條件下，能降低零件成本。 表 24 部分金屬材料的鍛造溫度范圍 材料類型 鍛造溫度 /℃ 保溫時間 /min﹒ mm1 始 鍛 終 鍛 1 2 3 4 50 1200 800 ～ 15CrA、 16Cr2MnTiA、 38CrA、 20MnA、 20CrMnTiA 1200 800 ～ 12CrNi3A、 12CrNi4A、 38CrMoAlA、 25CrMnNiTiA、 30CrMnSiA、 50CrVA、 18Cr2Ni4WA、 20CrNi3A 1180 850 ～ 40CrMnA 1150 800 ～ 銅合金 800~900 650~700 — 鋁合金 450~500 350~380 — （六） 填寫工藝卡片 半軸的自由鍛造工藝卡片見表 25。 圖 213 蒸汽－空氣錘示意圖 液壓機產(chǎn)生靜壓力使金屬坯料變形。 圖 212 典型 鍛件圖 （二）計算坯料質(zhì)量與尺寸 1．確定坯料質(zhì)量 自由鍛所用坯料的質(zhì)量為鍛件的質(zhì)量與鍛造時各種金屬消耗的質(zhì)量之和，可由下式計算： G 坯料 = G 鍛件 +G 燒損 +G 料頭 式中 G 坯料 —— 坯料質(zhì)量，單位為 kg； G 鍛件 —— 鍛件質(zhì)量，單位為 kg； G 燒損 —— 加熱時坯料因表面氧化而燒損的質(zhì)量，單位為 kg；第一次加熱取被加熱金 屬質(zhì)量分數(shù)的 2%~3%，以后各次加熱取 %~%； G 料頭 —— 鍛造過程中被沖掉或切掉的那部分金屬的 質(zhì)量，單位為 kg；如沖孔時坯料 中部的料芯，修切端部產(chǎn)生的料頭等。 3 11177。為了簡化鍛件形狀以便于進行自由鍛 造而增加的這一部分金屬，稱為敷料，如圖 211所示。 對于圓形坯料，一般先鍛打成方形后再進行拔長，最后鍛成所需形狀，或使用 V 型砧鐵進行拔長，如圖 29 所示，在鍛造過程中要將坯料繞軸線不斷翻轉(zhuǎn)。機器鍛造是自由鍛的主要方法。 切邊模模具閉合高度及其與凸模高度的關(guān)系。 1模塊尺寸設(shè)計。 平衡鎖扣及其對應(yīng)的模膛中心位置確定。 頂鐓類鍛件計算毛坯圖。 三、基本概念 成形鐓粗（預(yù)成性）、滾壓、局部鐓粗（聚集）、頂鐓規(guī)則 四、思考題 短軸類鍛件通常采用的主要制坯工步有哪些？經(jīng)坯料鐓粗后的制坯尺寸確定原則是什么？ 在熱模鍛壓力機上可采用何種短軸類鍛件制坯工步？原因何在？ 頂鐓類鍛件通常采用的主要制坯工步 有哪些？ 試比較分別在凸模內(nèi)或凹模內(nèi)聚集的優(yōu)缺點。 模鍛件的冷、熱鍛件圖的作用各是什么？其鍛件圖設(shè)計內(nèi)容與自由鍛 件相比有何不同？ 錘上模鍛選擇分模位置的最基本原則是什么？ 為什么模鍛件的正偏差大于負偏差？它的機械加工余量和公差怎樣選擇和確定？ 模鍛斜度和圓角半徑的作用是什么？為什么它們應(yīng)選擇合適值？ 錘上模鍛時有幾種形式的沖孔連皮？為什么要選擇厚度合適的沖孔連皮？ 試比較各類模鍛設(shè)備上模鍛件圖設(shè)計特點。 關(guān)于“死區(qū)”的應(yīng)力應(yīng)變分析及其對成形質(zhì)量的不良影響 。 三、思考題 模具形狀對金屬變形和流動的主要影響表現(xiàn)在哪些方面？ 五、要求重點掌握的知識點 自由鍛工藝過程設(shè)計方法。 六、所需學(xué)時 3 學(xué)時 第五次講課 一、 講授內(nèi)容 第四章 自由鍛主要工序分析 第四節(jié) 沖孔 一、沖孔的受力變形分析 二、沖孔的質(zhì)量分析 第五節(jié) 擴孔 一、沖子 二、芯軸 三 、輾壓 第六節(jié) 彎曲 第七節(jié) 其它工序（補充內(nèi)容） 一、錯移 二、扭轉(zhuǎn) 二、難點 沖孔時受力、變形和缺陷產(chǎn)生原因的分析。 冷卻速度的影響因素及其影響規(guī)律。 三、基本概念 偏析、夾雜、縮孔、疏松、濺疤、劃痕、折迭、粗晶環(huán) 四、思考題 試闡述鎮(zhèn)靜鋼錠的結(jié)構(gòu)及其主要缺陷的產(chǎn)生部位。 氧化和脫碳有哪些共性和異性？ 氧化和脫碳可產(chǎn)生哪些危害？如何防止？ 過燒和過熱有哪些危害 ? 如何防止？ 導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力有幾種？清闡述它們相應(yīng)的應(yīng)力狀態(tài)。 4． 拔長時金屬流動特點及其缺陷產(chǎn)生機理（包括矩形截面、圓截面和空心截面坯料）。 自由鍛工藝過程的制定包括哪些內(nèi)容？ 鍛造比對鍛件組織和力學(xué)性能有哪些影響？其選擇與鍛件 大小有何關(guān)系？ 確定自由鍛設(shè)備噸位有幾種方法？為什么水壓機鍛造所依據(jù)的變形力能參數(shù)不同？ 五、要求重點掌握的知識點 常見自由鍛件的分類。 飛邊槽的作用、類型及其選擇。 徑向擠壓的用途、變形分析及其張模力計算。 長軸類鍛件通常采用的主要制坯工步有哪些？如何確定？ 金屬流動繁重系數(shù)是如何反映制坯工作量的大??？它在制坯工步選擇中有何作用？ 五、要求重點掌握的知識點 模鍛工藝過程與自由鍛工藝過程的異同點。 六、所需學(xué)時： 2 學(xué)時 第十三次講課 一、講授內(nèi)容 第七章 模鍛工藝 第六節(jié) 坯料尺寸的確定 一、長軸類鍛件 二、短軸類鍛件 三、頂鐓類鍛件 第七節(jié) 設(shè)備噸位的確定 一、模鍛錘噸位的確定 二、熱模鍛壓力機噸位的確定 三、螺旋壓力機噸位的確定 四、平鍛機噸位的確定 二、難點 不同類型鍛件的坯料制定方法。 熱鍛件圖繪制。 終鍛和預(yù)鍛模膛布排設(shè)計的中心任務(wù)。 模膛設(shè)計時考慮實際生產(chǎn)經(jīng)驗對有關(guān)設(shè)計計算尺寸的修改和形狀的簡化。 校正工序的目的、分類和確定原則。 １．鐓粗 沿工件軸向進行鍛打，使其長度減小，橫截面積增大的操作過程。 （三）修整工序 用以減少鍛件表面缺陷而進行的工序（如校正、滾圓、平整等）。 2 7177。 3 10177。 （四 ）選擇鍛造設(shè)備 根據(jù)作用在坯料上力的性質(zhì)，自由鍛設(shè)備分為 鍛錘和液壓機 兩大類。 鍛造溫度范圍應(yīng)盡量選寬一些，以減少鍛造火次，提高生產(chǎn)率。 圖 217 復(fù)雜件結(jié)構(gòu) a)工藝性差的結(jié)構(gòu) b)工藝性好的結(jié)構(gòu) 上一節(jié) 下一節(jié) 第三節(jié) 模鍛 模鍛： 在模鍛 設(shè)備上，利用高強度鍛模，使金屬坯料在模膛內(nèi)受壓產(chǎn)生塑性變形，而獲得所需形狀、尺寸以及內(nèi)部質(zhì)量鍛件的加工方法稱為模鍛。 （ 3） 由于慣性作用，金屬在上模模膛中具有更好的充填效果。所有模鍛件都要使用終鍛模膛，預(yù)鍛模膛則要根據(jù)實際情況決定是否采用。彎曲連桿模鍛件所用多膛鍛模如圖 226 所示。 模鍛件水平方向尺寸公差見表 26?！?7176。圖中內(nèi)孔中部的兩條直線為沖孔連皮切掉后的痕跡。對于形狀復(fù)雜，有深孔或有高肋的鍛件，則應(yīng)增加鐓粗、預(yù)鍛等工序。精壓模鍛件的尺寸精度偏差可達177。 圖 237 模鍛齒輪零件 5． 對復(fù)雜鍛件，為減少敷料，簡化模鍛工藝，在可能條件下，應(yīng)采用鍛造 — 焊接或鍛造 — 機械聯(lián)接組合工藝，如圖 238 所示。 （ 5） 材料利用率、生產(chǎn)率高；生產(chǎn)方便靈活，易于實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化。由于冷擠壓時單位壓力大，潤滑劑易于。 （ 2） 擠壓法可以生產(chǎn)出斷面極其復(fù)雜的或具有深孔、薄壁以及變斷面的零件?？讖叫∮?30mm 或孔深大于直徑兩倍時，鍛造困難。 平面精壓如圖 235a 所示，用來獲得模鍛件某些平行平面間的精確尺寸。 圖 233 軋制坯料模鍛 a)周期軋制材料 b)模鍛后形狀 ２．盤類模鍛件基本工序 常選用鐓粗、終鍛等工序。圖中雙點劃線為零件輪廓外形，分模面選在鍛件高度方向的中部?！?7176。 按上述原則綜合分析，選用如圖 227 所示的ｄ－ｄ面為分模面最合理。只有當(dāng)鍛件形狀復(fù)雜、成形困難，且批量較大的情況下，設(shè)置預(yù)鍛模膛才是合理的。 圖 222 切斷模膛 此外，還有成形模膛、鐓粗臺及擊扁面等制坯模膛。 錘上模鍛的工藝特點是： （ 1） 金屬在模膛中是在一定速度下，經(jīng)過多次連續(xù)錘擊而逐步成形的。 圖 216 盤類鍛件結(jié)構(gòu) a)工藝性差的結(jié)構(gòu) b)工藝性好的結(jié)構(gòu) 4．合理采用組合結(jié)構(gòu) 鍛件的橫截面積有急劇變化或形狀較復(fù)雜時，可設(shè)計成由數(shù)個簡單件構(gòu)成的組合體，如圖 217 所示。例如，用鑄錠或 大截面毛坯作為大型鍛件的坯料，可能需要多次鐓、拔操作，在鍛錘上操作比較困難，并且心部不易鍛透，而在水壓機上因其行程較大，下砧可前后移動，鐓粗時可換用鐓粗平臺，所以大多數(shù)大型鍛件都在水壓機上生產(chǎn)。 表 23 鍛件分類及所需鍛造工序 鍛件類別 圖 例 鍛造工序 盤類零件 鐓粗（或拔長－鐓粗），沖孔等 軸類零件 拔長（或鐓粗－拔長），切肩，鍛臺階等 筒類零件 鐓粗（或拔長－鐓粗），沖孔，在芯軸上拔長等 環(huán)類零件 鐓粗（或拔長－鐓粗），沖孔，在芯軸上擴孔等 彎曲類零件 拔長，彎曲等 自由鍛工序的選擇與整個鍛造工藝過程中的火次（即坯料加熱次數(shù)）和變形程度有關(guān)。 4 1000~1600 8177。 表 21 鋼軸自由鍛件余量和鍛件公差 （雙邊） （ mm） 零件長度 零件直徑 50 50~80 80~120 120~160 160~200 200~250 鍛件余量和鍛件公差 315 5177。 D0/d1 愈小，畸 變愈嚴重，另外沖孔高度過大時，易將孔沖偏，因此用于沖孔的坯料直徑 D0 與孔徑 d1之比（ D0/d1）應(yīng)大于 ，坯料高度應(yīng)小于坯料直徑。它是鍛件成形過程中必需的變形工序，如 鐓粗、拔長、彎曲、沖孔、切割、扭轉(zhuǎn)和錯移 等。 五、要求重點掌握的知識點 切邊模和沖孔模的組成部分及其作用和設(shè)計方法。 螺旋壓力機的鍛模結(jié)構(gòu)特點。 各種制坯模膛的結(jié)構(gòu)類型、設(shè)計內(nèi)容、設(shè)計原則和相關(guān)公式。 預(yù)鍛模膛的采用原因及其作用什么？它所引起的不利影響是什么？ 終鍛時產(chǎn)生折迭和充不滿的原因分別是什么？應(yīng)采取什么措施加以抑制？ 為什么錘上模鍛高肋 件時要采用預(yù)鍛？設(shè)計該模膛的主要出發(fā)點是什么？通常在設(shè)計中應(yīng)采取哪些方法？ 什么情況下終鍛和預(yù)鍛模膛的設(shè)計基本相同？此時兩者之間還存在哪些差異？ 五、要求重點掌握的知識點 鍛模設(shè)計的內(nèi)容和常用的模鍛工步。 沖孔芯料的設(shè)計原則、沖孔成形工步以及沖頭的選擇。 金屬流動繁重系數(shù)及其在制坯工步選擇中的作用。 “死區(qū)”產(chǎn)生原因、應(yīng)力應(yīng)變分析及其對成形質(zhì)量的不良影響。 閉式模鍛模壁受力情況與鍛件尺寸關(guān)系有何關(guān)系？ 閉式模鍛時坯料和體積的變化反映在鍛件的哪些尺寸上？影響它們變化的因素有哪些？ 五、要求重點掌握的知識點 開式模鍛各階段的應(yīng)力應(yīng)變圖及其分析。 沖孔、擴孔、彎曲工序中常見的加工缺陷種類、產(chǎn)生原因及其預(yù)防措施。 2． 在幾種變形工序中金屬流動規(guī)律 的分析。 加熱速度的影響因素及其影響規(guī)律。 型材及其常見缺陷。 金屬鍛后冷卻常見缺陷及其危害。 彎曲時受力、變形和缺陷產(chǎn)生原因的分析。 課堂進行一簡單鍛件的自由鍛工藝過程設(shè)計。 徑向擠壓的變形分析及其張力計算。 模鍛件圖設(shè)計的主要內(nèi)容和方法。 五、要求重點掌握的知識點 短軸類鍛件主要制坯工步。 各類模鍛設(shè)備噸位計算公式的正確使用。 三、基本概念 滾壓工步、成形工步、鎖扣、鍛模中心、模膛中心、模塊中心、錯移力 四、思考題 制