【文章內(nèi)容簡介】 模膛設計 六、預鍛模膛設計 七、繪制計算毛坯圖 八、制坯工步選擇 九、確定坯料尺寸 十、制坯模膛設計 十一、鍛模結構設計 十二、連桿模鍛工藝 流程 二、難點 熱鍛模具材料的基本性能。 模膛設計時考慮實際生產(chǎn)經(jīng)驗對有關設計計算尺寸的修改和形狀的簡化。 三、思考題 胎模鍛與自由鐓相比有哪些優(yōu)點？其鍛模按用途分為哪三大類？ 固定胎模鍛在模鍛時上、下模塊為什么易錯移？應采取哪些措施加以防止？ 熱鍛模具材料應具備哪些基本性能？ 各類鍛壓設備可共同采用哪兩種熱鍛模具材料？其道理是什么？ 四、要求重點掌握的知識點 胎模鍛特點、種類及其用途。 固定胎模結構及其安裝。 熱鍛模具材料的基本性能。 常用 熱鍛模具材料 及其選用原則。 初步了解和掌握鍛模及其工藝設計的全過程。 五、所需學時 2 學時 第十八次講課 一、講授內(nèi)容 第九章 模鍛的后續(xù)工序 第一節(jié) 切邊、沖孔及其模具設計 一、切邊和沖孔的基本方式及模具類型 二、切邊模 三、沖孔模和切邊沖孔復合模 四，切邊力和沖孔力的計算 第二節(jié) 精壓和校正的應用及模具設計 一、精壓 二、校正 第三節(jié) 模鍛件的表面清理 二、難點 切邊模和沖孔模中凸凹模的作用特點。 切邊模模具閉合高度及其與凸模高度的關系。 切邊沖孔復合模設計。 三、基本概念 簡單模、連續(xù)模 、復合模、精壓、切邊模具閉合高度、壓力機最大封閉高度、壓力機最小封閉高度 四、思考題 試比較切邊模和沖孔模中凸、凹模的作用。 試比較熱切（沖）和冷切（沖）兩種工作方式的特點。 切邊模有哪幾部分組成？它有幾種類型？ 切邊凹模有哪幾種刃口？它們各自用途是怎樣的？ 為什么要合理確定切邊模凸、凹模之間的間隙？ 切邊模具閉合高度及其凸模高度怎樣確定？ 精壓工序的目的是什么？試闡述它的分類和變形特點。 校正工序的目的是什么？試闡述它的分類和用途。 試闡述表面清理工序的目的和方法。 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計方法。 精壓工序的目的、分類和變形特點。 校正工序的目的、分類和確定原則。 表面清理工序的目的和方法。 六、 所需學時 2學時 參考資料： 呂 炎 . 《鍛造工藝學》 . 機械工業(yè)出版社 , 1995年 張志文 . 《鍛造工藝學》 . 機械工業(yè)出版社 , 1983年 汪大年 .《塑性成性原理》 . 機械工業(yè)出版社 , 1987年 李培武 , 楊文成 . 《塑性成形設備》 . 機械工業(yè)出版社 , 1994年 崔忠圻 . 《金屬學與熱處理》 . 機械工業(yè)出版社 , 1994年 所需總學時： 38學時 所授課程的重點、難點、要點、基本概念、基本要求和有關教學參考資料、輔助資料，課程進度和學時分配等等。 第二節(jié) 自由鍛 自由鍛： 利用沖擊力或壓力，使金屬在上、下砧鐵之間，產(chǎn)生塑性變形而獲得所需形狀、尺寸以及內(nèi)部質(zhì)量鍛件的一種加工方法。自由鍛造時，除與上、下砧鐵接觸的金屬部分受到約束外，金屬坯料朝其它各個方向均能自由變形流動，不受外部的限制，故無法精確控制變形的發(fā)展。 自由鍛分類： 手工鍛造和機器鍛造 兩種。手工鍛造只能生產(chǎn) 小型鍛件，生產(chǎn)率也較低。機器鍛造是自由鍛的主要方法。 自由鍛的特點： 工具簡單、通用性強，生產(chǎn)準備周期短。自由鍛件的質(zhì)量范圍可由不及一千克到二、三百噸，對于大型鍛件，自由鍛是唯一的加工方法，這使得自由鍛在重型機械制造中具有特別重要的作用，例如水輪機主軸、多拐曲軸、大型連桿、重要的齒輪等零件在工作時都承受很大的載荷，要求具有較高的力學性能，常采用自由鍛方法生產(chǎn)毛坯。 由于自由鍛件的形狀與尺寸主要靠人工操作來控制，所以鍛件的精度較低，加工余量大，勞動強度大，生產(chǎn)率低。自由鍛主要應用于單件、小批量生產(chǎn)，修配 以及大型鍛件的生產(chǎn)和新產(chǎn)品的試制等。 一、自由鍛工序 自由鍛工序： 基本工序、輔助工序和修整工序 。 （一）基本工序 使金屬坯料產(chǎn)生一定程度的塑性變形，以得到所需形狀、尺寸或改善材質(zhì)性能的工藝過程。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。實際生產(chǎn)中最常用的是鐓粗、拔長和沖孔三個工序。 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。常用來鍛造齒輪坯、凸緣、圓盤等零件，也可用來作為鍛造環(huán)、套筒等空心鍛件沖孔前的預備工序。 鐓粗可分為全鐓粗和局部鐓粗兩種形式，如圖 27所示。鐓粗時，坯料不能過長，高度與直徑之比應小于 ，以免鐓彎，或出現(xiàn)細腰、夾層等現(xiàn)象。坯料鐓粗的部位必須均勻加熱，以防止出現(xiàn)變形不均勻。 圖 27 鐓粗 a）全鐓粗 b）局部鐓粗 ２．拔長 拔長是沿垂直于工件的軸向進行鍛打，以使其截面積減小，而長度增加的操作過程，如圖 28所示。常用于鍛造軸類和桿類等零件。 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)。 圖 28 拔長 圖 29 使用 V 型砧鐵拔長圓坯料 ３．沖孔 利用沖頭在工件上沖出通孔或盲孔的操作過程。常用于鍛造齒輪、套筒和圓環(huán)等空心鍛件，對于直徑小于 25mm 的孔一般不鍛出，而是采用鉆削的方法進行加工。 在薄坯料上沖通孔時，可用沖頭一次沖出。若坯料較厚時，可先在坯料的一邊沖到孔深的 2／ 3深度后，拔出沖頭，翻轉(zhuǎn)工件，從反面沖通，以避免在孔的周圍沖出毛刺，如圖 210所示。 實心沖頭雙面沖孔時，圓柱形坯料會產(chǎn)生畸變?；兂潭扰c沖孔前坯料直徑D0、高度 H0和孔徑 d1 等有關。 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）應大于 ，坯料高度應小于坯料直徑。 圖 210 沖孔 a）薄坯料沖孔 b）厚坯料沖孔 1－沖頭 2－坯料 3－墊環(huán) 4－芯料 沖孔 錯移 扭轉(zhuǎn) （二）輔助工序 為使基本工序操作方便而進行的預變形工序稱為輔助工序（壓鉗口、切肩等）。 （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）。 二、自由鍛工藝規(guī)程的制定 制訂工藝規(guī)程、編寫工藝卡片是進行自由鍛生產(chǎn)必不可少的技術準備工作，是組織生產(chǎn)、規(guī)范操作、控制和檢查產(chǎn)品質(zhì)量的依據(jù)。制訂工藝規(guī)程，必須結合生產(chǎn)條件、設備能力和技術水平等實際情況，力求技術上先進、經(jīng)濟上合理、操作上安全，以達到正確指導生產(chǎn)的目的。 自由鍛工藝規(guī)程： 根據(jù)零件圖繪制鍛件圖 、計算坯料的質(zhì)量與尺寸、確定鍛造工序、選擇鍛造設備、確定坯料加熱規(guī)范和填寫工藝卡片等。 （一）繪制自由鍛件圖 以零件圖為基礎，結合自由鍛工藝特點繪制而成的圖形，它是工藝規(guī)程的核心內(nèi)容，是制定鍛造工藝過程和鍛件檢驗的依據(jù)。鍛件圖必須準確而全面反映鍛件的特殊內(nèi)容，如圓角、斜度等，以及對產(chǎn)品的技術要求，如性能、組織等。 繪制時主要考慮以下幾個因素： 1．敷料 對鍵槽、齒槽、退刀槽以及小孔、盲孔、臺階等難以用自由鍛方法鍛出的結構，必須暫時添加一部分金屬以簡化鍛件的形狀。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。 2．鍛件余量 在零件的加工表面上增加供切削加工用的余量，稱之為鍛件余量，如圖 211所示。鍛件余量的大小與零件的材料、形狀、尺寸、批量大小、生產(chǎn)實際條件等因素有關。零件越大，形狀越復雜，則余量越大。 3．鍛件公差 鍛件公差是鍛件名義尺寸的允許變動量，其值的大小與鍛件形狀、尺寸有關，并受生產(chǎn)具體情況的影響。 圖 211 鍛件余量及敷料 1— 敷料 2— 鍛件余量 自由鍛 件余量和鍛件公差可查有關手冊。鋼軸自由鍛件的余量和鍛件公差，見表 21。 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。 2 6177。 2 7177。 2 8177。 3 — — 315~630 6177。 2 7177。 2 8177。 3 9177。 3 10177。 3 11177。 4 630~1000 7177。 2 8177。 3 9177。 3 10177。 3 11177。 4 12177。 4 1000~1600 8177。 3 9177。 3 10177。 3 11177。 4 12177。 4 13177。 4 在鍛件圖上，鍛件的外形用粗實線，如圖 212 所示。為了使操作者了解零件的形狀和尺寸，在鍛件圖上用雙點劃線畫出零件的主要輪廓形狀，并在鍛件尺寸線的上方標注鍛件尺寸與公差，尺寸線下方用圓括弧標注出零件尺寸。對于大型鍛件，還必須在同一個坯料上鍛造出供性能檢驗用的試樣來，該試樣的形狀與尺寸也在鍛件圖上表示。 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。 對于大型鍛件，當采用鋼錠作坯料進行鍛造時，還要考慮切掉的鋼錠頭部和尾部的質(zhì)量。 2．確定坯料尺寸 根據(jù)塑性加工過程中體積不變原則和采用的基本工序類型（如拔長、鐓粗等）的鍛造比、高度與直徑之比等計算出坯料橫截面積、直徑或邊長等尺寸。 典型鍛件的鍛造比見表 22。 表 22 典型鍛件的鍛造比 鍛件名稱 計算部位 鍛造比 鍛件名稱 計算部位 鍛造比 碳素鋼軸類鍛件 最大截面 ~ 錘 頭 最大截面 ≥ 合金鋼軸類鍛件 最大截面 ~ 水輪機主軸 軸 身 ≥ 熱軋輥 輥 身 ~ 水輪機立柱 最大截面 ≥ 冷軋輥 輥 身 ~ 模 塊 最大截面 ≥ 齒輪軸 最大截面 ~ 航空用大型鍛件 最大截面 ~ （三）選擇鍛造工序 自由鍛鍛造工序的選取應根據(jù)工序特點和鍛件形狀來確定。一般而言，盤類零件多采用鐓粗（或拔長 －鐓粗）和沖孔等工序；軸類零件多采用拔長，切肩和鍛臺階等工序。一般鍛件的分類及采用的工序見表 23。 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。所需火次與每一火次中坯料成形所經(jīng)歷的工序都應明確規(guī)定出來，寫在工藝卡片上。 （四 ）選擇鍛造設備 根據(jù)作用在坯料上力的性質(zhì)，自由鍛設備分為 鍛錘和液壓機 兩大類。 鍛錘產(chǎn)生沖擊力使金屬坯料變形。鍛錘的噸位是以落下部分的質(zhì)量來表示的。生產(chǎn)中常使用的鍛錘是空氣錘和蒸汽－空氣錘。空氣錘利用電動機帶動活塞產(chǎn)生壓縮空氣，使錘頭上下往復運動進行錘擊。它的特點是結構簡單，操作方便，維護容易，但噸位較小，只能用來鍛造 100kg以下的小型鍛件。蒸汽－空氣錘采用蒸汽和壓縮空氣作為動力，其噸位稍大，可用來生產(chǎn)質(zhì)量小于 1500kg的鍛件，如圖 213 所示。 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。目前大型水壓機可達萬噸以上，能鍛造 300 噸的鍛件。由于靜壓力作用時間長，容易達到較大的