锻造工艺学复习知识点.docx

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锻造工艺学复习知识点

1.体积成形（锻造、热锻）：

利用外力，通过工具或模具使金属毛坯产生塑性变形，发生金属材料的转移和分配，从而获得具有一定形状、尺寸和内在质量的毛坯或零件的一种加工方法。

2.自由锻：

只用简单的通用性工具，或在锻压设备的上、下砧间直接使坯料成形而获得所需锻件的方法。

特点：

1、工具简单，通用性强，操作灵活性大，适合单件和小批锻件，特别是特大型锻件的生产。

2、工具与毛坯部分接触，所需设备功率比生产同尺寸锻件的模锻设备小得多，适应与锻造大型锻件。

3、锻件精度低，加工余量大，生产效率低，劳动强度大

3.模锻：

利用模具使坯料变形而获得锻件的锻造方法。

通过冲击力或压力使毛坯在一定形状和尺寸的锻模模腔内产生塑性模锻特点：

（1）锻件形状较复杂，尺寸精度高;

（2）切削余量小，材料利用率高，模锻件成本较低；（3）与自由锻相比，操作简单，生产率高；

（4）设备投资大，锻模成本高，生产准备周期长，且模锻件受到模锻设备吨位的限制，适于小型锻件的成批和大量生产。

变形获得锻件

4.锻造工艺流程：

备料---加热---模锻---切边、冲孔—热处理—酸洗、清理---校正

5.锻造用料：

碳素钢和合金钢、铝、镁、铜、钛等及其合金。

材料的原始状态：

棒料、铸锭、金属粉末和液态金属。

6.一般加热方法：

可分为燃料（火焰）加热和电加热两大类。

7.钢在加热时的常见缺陷：

氧化、脱碳、过热、过烧、裂纹

8.自由锻主要工序：

镦粗、拔长、冲孔、扩孔

9.使坯料高度减小，横截面增大的成形工序称为镦粗。

镦粗分类：

完全镦粗、端部镦粗、中间镦粗

10.镦粗的变形分析：

难变形区、大变形区、小变形区

11.镦粗工序主要质量问题：

①锭料镦粗后上、下端常保留铸态组织②侧表面易产生纵向或呈45度方向的裂纹③高坯料镦粗时常由于失稳而弯曲。

防止措施:

1、使用润滑剂和预热工具2、采用凹形毛坯3、采用软金属垫4、采用叠镦和套环内镦粗5、采用反复镦粗拔长的锻造工艺

12.使坯料横截面积减小而长度增加的成形工序叫拔长

13.在坯料上锻制出透孔或不透孔的工序叫冲孔

14.冲孔的质量分析：

走样、裂纹、孔冲偏

15.减小空心坯料壁厚而增加其内、外径的锻造工序叫扩孔

16.采用一定的工模具将坯料弯成所规定的外形的锻造工序称为弯曲

17.扭转是将坯料的一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定角度的锻造工序

18.按成形方法的不同，模锻工艺可分为开式模锻、闭式模锻、挤压和顶镦四类

19.模具形状对金属变形流动的影响：

⑴控制锻件的最终形状和尺寸⑵控制金属的流动方向⑶控制塑性变形区⑷提高金属的塑性⑸控制坯料失稳提高成形极限

20.开式模锻变形过程：

第Ⅰ阶段是由开始模压到金属与模具侧壁接触为止；第Ⅰ阶段结束到金属充满模膛为止是第Ⅱ阶段；金属充满模膛后，多余金属由桥口流出，此为第Ⅲ阶段。

21.开式模锻时影响金属成形的主要因素：

⑴模膛（模锻件）的具体尺寸和形状：

①模壁与变形金属的摩擦系数②模壁斜度③孔口圆角半径④模膛的宽度与深度⑤模具温度⑵飞边槽桥口部分的尺寸和飞边槽的位置；⑶终锻前坯料的具体形状和尺寸；⑷坯料本身性质的不均匀情况，⑸设备工作速度。

22.飞边槽发展的过程：

1、一般的飞边槽2、小飞边模锻3、楔形飞边槽4、扩张形飞边槽5、无飞边模锻

23.闭式模锻（无飞边模锻）的特点：

⑴减少飞边材料损耗⑵节省切边设备⑶有利于金属充满模膛，有利于进行精密模锻⑷闭式模锻时金属处于明显的三向压应力状态，有利于低塑性材料的成形

24.闭式模锻进行的必要条件：

⑴坯料体积准确；⑵坯料形状合理并能在模膛内准确定位；⑶能够较准确地控制打击能量或模压力；⑷有简便的取件措施或顶料机构。

25.闭式模锻分为三个变形阶段：

第Ⅰ阶段是基本成形阶段第Ⅱ阶段是充满阶段第Ⅲ阶段是形成纵向飞边阶段

26.挤压是金属在三个方向的不均匀压应力的作用下，从模孔中挤出或流入模膛内以获得所需尺寸、形状的制品或零件的锻造工序

27.挤压工艺特点：

⑴提高金属的变形能力⑵生产制品综合质量高⑶节约原材料 ⑷产品范围广

28.挤压按照坯料温度分：

冷挤压、温挤压和热挤压按照金属流动方向和加压方向的关系分：

正挤压、反挤压、复合挤压径向挤压、减径挤压

29.挤压的变形分析：

Ⅰ区为弹性变形区；Ⅱ区为塑性变形区；也是正挤压的主要变形区；Ⅲ区被称作“死区”，该区变形阻力较大，不参与塑性变形；Ⅳ区被称作已变形区。

30.挤压时常见的缺陷：

⑴“死角区”剪裂和折迭解决措施：

⑴改善润滑条件⑵采用带锥角的凹模⑵挤压“缩孔”⑶裂纹

31.坯料端部的局部镦粗称为顶镦或称聚料。

主要质量问题是折迭

32.按所用设备不同，模锻工艺可分为锤上模锻、热模锻压力机上模锻、螺旋压力机上模锻、平锻机上模锻等；按终锻模膛的结构不同，模锻工艺可分为开式模锻和闭式模锻

33.模锻件分类：

长轴类锻件、短轴类（圆饼类）锻件、顶镦类锻件、复合类型锻件

34.锤上模锻的工艺特点：

（1）由于靠冲击力使金属变形，因此可以利用金属的流动惯性来充填型腔；上模模膛较下模模膛具有更好的充填性，锻件上难充满的部分应尽量放在上模。

（2）锤头行程不固定，金属在各模膛中的变形是在锤头多次打击下完成的，因此可在锤上可以实现拔长、滚挤等多种模锤工步，具有广泛的适应性和通用性。

（3）由于可以实现多种模锻工步和单位时间内打击次数多，生产率高。

（4）模锻锤的导向精度差，工作时的冲击和锤头行程不固定等，模锤件的尺寸精度不太高。

（5）由于无顶出装置，锻件出模困难，模锻斜度较大。

（6）模锻锤冲击震动大，噪声大，工人劳动条件差，对厂房地基要求高

35.热模锻压力机的工作特性：

1）工作时，滑块的压力基本属于静压，工作时无震动和噪音。

2）滑块行程一定，每一模锻工步只需一次行程完成。

3）滑块具有附加导向的象鼻形结构，从而增加了导向长度，提高了导向精度和承受偏载能力。

4）具有上、下顶杆装置，便于锻后工件脱模。

36.热模锻压力机上模锻与锤上模锻变形比较：

（1）金属在模膛中的流动特点及充填能力不同：

锤上模锻，由于变形时金属的流动惯性所致，金属在高度方向的流动和充填能力较强；而压力机上在水平方向的流动较强烈，以致形成较大的飞边而在模膛深处仍未充满。

锤上模锻时金属充填上模的能力比下模强的多，而在锻压机上并无明显差别。

（2）在热模锻压力机上，对于主要靠压入方式成形的锻件，应采用多模膛模锻使坯料逐步成形。

（3）热模锻压力机上模锻时，金属变形在滑块一次行程中完成，坯料内外层同时发生变形，变形深透均匀，流线分布均匀，有利于提高锻件内部质量。

（4）热模锻压力机上模锻具有静压力的特点，合金流动缓慢，适于对变形速度敏感的低塑性合金（耐热合金、镁合金）材料的成形。

（5）由于锻压机行程固定，因此不适合拔长和滚压等制坯工步。

（6）热模锻压力机上锻压时，坯料表面的氧化皮不易去除，应尽量采用电加热或少无氧化加热。

37.模锻方法的选择：

单件模锻、调头模锻、一火多件、一模多件、合锻

38.模锻件图是根据产品零件图考虑了加工余量，锻件公差、检验试样及工艺卡头设计的

39.锻件图分为冷锻件图和热锻件图。

冷锻件图（亦称锻件图）—最终锻件检验、机械加工部门制定加工工艺、设计加工夹具；热锻件图（根据冷锻件图设计的,亦称制模用锻件）—锻模设计和制造。

40.锻件图设计内容：

1、选择分模面的位置和形状；2、确定机械加工余量、余块和锻件公差；3、确定模锻斜度；4、确定圆角半径；5、确定冲孔连皮的形式和尺寸；6、制定锻件技术条件；7、绘制锻件图。

41.分模面表现在锻件分模位置上是一条封闭的锻件外轮廓线，分模面位置（分模面的选择）和形状选择的正确与否将影响到锻件成形、锻件质量、材料利用率和锻模、切边模制造的复杂程度等。

42.选择分模面的最基本原则：

⑴保证锻件容易从锻模模膛中取出，锻件形状尽可能与零件形状相同。

此外，应争取获得镦粗充填成形的良好效果。

⑵锻件分模位置应选择在具有最大的水平投影尺寸的位置上。

43.分模面选择条件：

1）为了便于发现上、下模在模锻过程中的错移，分模面位置应选在锻件侧面的中部。

2）为了使锻模结构简单，并防止上、下模错移，分模位置应尽可能用直线式。

3）头部尺寸较大的长轴类锻件，不宜用直线式分模，为使锻件较深尖角处能充满，应用折线式分模，使上、下模的模膛深度大致相等。

4）为了便于锻模、切边模加工制造和减少金属损耗，当圆饼类锻件的H≤D时，应取径向分模，不应选轴向分模。

5）有金属流线方向要求的锻件，应考虑锻件工作时的受力特点。

44.为使锻件成形后顺利地由模膛取出，锻件侧表面上必须带有斜度，称为模锻斜度

45.设计模锻斜度的原因：

模锻时金属被压入型腔内，模壁也受到弹性压缩，外力去处后，模壁要弹性回复而夹紧锻件；另外，由于金属与模壁间有摩擦存在，故锻件不易取出

46.确定模锻斜度需要注意问题：

1）模锻斜度与锻件的形状和尺寸、斜度的位置、锻件材料等因素有关。

2）为使锻件容易容易从模膛中取出，对于高度较小的锻件可以采用较大的斜度。

3）应注意上下模模膛深度不同的模锻斜度的匹配关系，匹配斜度是为了使分模线两侧的模锻斜度相互接头而人为的增大了的斜度4）只要锻件中能够形成自然斜度，就不必另外增设模锻斜度。

47.锻件上的圆角半径有利于金属流动、提高锻模寿命、提高锻件质量和便于出模等

48.对于有内孔的模锻件，锤上模锻不能直接锻出通孔，必须在所锻成的盲孔内保留一层具有一定厚度的金属层，称为冲孔连皮冲孔连皮形式：

平底连皮、斜底连皮、带仓连皮、拱底连皮

49.模锻时，毛坯按照锻件的复杂程度和具体的生产条件，在锻模的一系列模膛中变形，坯料在每一模膛中的变形过程称为模锻工步。

根据其作用可分为制坯工步、模锻工步（包括预锻工步和终锻工步。

其作用是使经制坯的坯料得到最终锻件所要求的形状和尺寸。

模锻时容易产生折迭和不易充满的锻件常采用预锻工步）、切断工步

50.制坯工步的作用是改变原坯料的形状，合理地分布坯料，以适应锻件横截面形状的要求，使金属能很好地充满模锻模膛

51.直长轴类锻件—拔长、滚压和卡压（第一类制坯工步）⑵弯轴类和带枝芽类锻件—除第一类制坯工步外，还需要弯曲、成型等制坯工步（第二类制坯工步）⑶短轴类锻件—镦粗（第三类制坯工步）⑷顶镦类锻件—聚料、冲孔

52.计算毛坯图的用途:

1）长轴类锻件选择制坯工步的依据；2）确定坯料尺寸的依据；

3）设计制坯型腔的依据。

53.镦粗目的：

1）避免终锻时产生折迭2）去除氧化皮从而提高锻件表面质量和锻模寿命的作用

54.锻模设计时，应当考虑的是：

1）能够获得满足尺寸精度要求和组织性能良好的锻件，同时要满足生产率的要求；2）应考虑锻模要具有足够的强度和较高的寿命，并且制造简单，安装、调整、维修方便。

55.终锻型腔是锻件最后成形的型腔，通过它获得带飞边的锻件。

模锻件的几何形状和尺寸是靠终锻型腔来保证的。

任何锻件的模锻工艺过程都必须有终锻。

56.终锻模膛是根据热锻件图设计的，终锻模膛设计内容：

（1）热锻件图的制定和绘制；

（2）飞边槽及其设计；（3）钳口及其尺寸

57.钳口是指在锻模的模膛前面所做的空腔，它是由夹钳口与钳口颈两部分组成。

用途是：

①夹钳口在模锻时用来放置棒料及钳夹头②钳口颈用来加强夹钳料头与锻件之间的连接强度；③齿轮类零件在模锻时无夹钳料头，钳口是作为锻件起模之用；④在锻模制造时，钳口作为浇铸模膛检验件

58.预锻模膛作用：

合理地分配坯料各部分的金属体积，以避免折迭的产生和有利于金属充满模膛，同时可以减少终锻模膛的磨损

59.预锻模镗与终锻模镗比较：

1、预锻型腔各处园角半径要比终锻型腔大些；R预=R终+C2、型腔的宽与高：

预锻后的毛坯在终锻过程中应以镦粗变形为主。

因此，预锻型腔的高度应比终锻型腔的大2～5mm，宽度则比终锻型腔小1～2mm；横断面面积应比终锻型腔稍大些，即预锻型腔的容积略大于终锻型腔，因此，预锻型腔不设飞行槽；

60.折迭是金属在变形流动的过程中，已氧化的表层金属汇合在一起而形成的折迭产生条件：

1）靠近接触面附近的金属有流动；2）该部分金属必须沿水平方向外流；3）由中间部分排出的金属量较大。

61.引起充不满原因：

1）在模膛深而窄的部分由于阻力大不易充满；2）在模膛的某些部位（例如叉形件的内端角），由于金属很难流到而不易充满；3）制坯时某些部分坯料体积不足，或操作时由于放偏，某部分金属量不足引起充不满。

具体措施如下：

1）增大过渡处的圆角半径；2）将带筋的部分放在上模；3）增大桥口部分的阻力。

62.滚压模膛的结构分类：

（1）开式：

横截面为矩形；模膛制造方便，但聚料作用小，滚压效率低，坯料的表面质量也较低。

适于锻件各段截面变化较小的情况。

（2）闭式：

横截面为椭圆形；聚料效果好，滚压效率高，坯料表面光滑，但模膛制造较复杂。

适用于锻件各部分截面变化较大的情况。

⑶混合式⑷不对宽闭式⑸不对称式

63.弯曲模镗可分为自由弯曲式和夹紧弯曲式两种

64.弯曲模膛设计要点：

1）弯曲模膛的形状是根据模锻模膛在分模面上的外形（分

65.模线）来设计的。

为了能将弯曲后的坯料自由地放进模锻模膛内，并以镦粗方式充填模膛，弯曲模膛的轮廓线应比模锻模膛在分模面上的外形尺寸小一些，每边小1-5mm。

2）由于坯料在模锻模膛中锻造时剧烈弯曲处可能产生折迭，所以弯曲模膛的急突弯曲处，应做成允许的最大圆角。

3）弯曲模膛分模面应做成上下模突出分模面部分的高度大致相等。

4）弯曲模膛在下模上应有两个支点，以支承压弯前的坯料，此两支点的高度应使坯料呈水平位置。

5）长度方向定位：

若用原坯料在弯曲模膛内压弯，应在弯曲模膛末端做出挡料台；如坯料先经过滚压制坯，可利用钳口的颈部定位。

6）宽度方向（横截面上）：

上下模凸出部分横截面应做成带凹形的圆弧面，以防止坯料放偏或滑落滚出。

7）为了防止碰撞，弯曲模膛下模空间应留有间隙。

66.镦粗台是用来镦粗坯料以减小其高度，增大直径，减少终锻模膛的打击次数，有利于金属充满模膛和提高模具寿命，还可以防止锻件产生折迭与充不满现象。

镦粗台一般设置在锻模前面的两个角上，平台边缘应倒圆。

面积应容得下镦粗后的坯料的直径。

为了减少模

具尺寸，可占用部分飞边槽仓部，但应使平台与飞边槽平滑过渡连接。

67.切刀形式按模具排布形式可分为前切刀和后切刀两种。

68.锻模结构设计对锻件质量、生产率、劳动强度、锻模和锻锤的使用寿命等有很大的影响

锻模结构设计：

1）模膛的布排；2）错移力的平衡以及导向问题；3）锻模的强度；

4）模块尺寸

69.当锻模无预锻模膛时，终锻模膛中心位置应取在锻模中心处；若有预锻模膛时，应力求终锻和预锻模膛中心靠近锻模中心。

70.制坯模膛的布排：

1）制坯模膛尽可能按工艺顺序排列，操作时一般只允许改变一次方向，以缩短操作时间。

2）模膛的排列应与加热炉（上道）、切边压力机（下道）的位置相适应。

3）氧化皮最多的模膛是锻模中头道制坯模膛，应位于吹风管对面4）弯曲模膛的位置应使锻件能以最简便的方式移动或翻转送入终锻模膛内，大型锻件更要多考虑工人操作方便问题。

5）拔长模膛位置如在锻模右边，应采用直式，如在左边，应采取斜式为宜，以方便工人操作。

6）切刀位置，前切刀一般位于锻模的右前角，后切刀一般位于锻模的左后角，便于操作

71.错移力产生的原因：

1）当锻造分模线不在同一平面上的锻件（锻件有落差）2模膛中心与锤杆中心不一致（导向锁扣）3）设备的上下砧面不平行

72.锻件分模面不在同一平面时错移力的平衡措施

（1）小锻件可以成对地进行锻造；

（2）锻件较大时，将锻件倾斜一定角度，（3）如锻件落差较大，可采用平衡块式平衡锁扣；（4）如果锻件落差很大，可以联合采用

（2）、（3）两种方法。

73.锤上锻模与强度有关的破坏形式：

（1）在燕尾根部转角处产生裂纹；

（2）沿高度方向开始于模膛深处的纵向裂纹；（3）模壁被打断；（4）承击面被打塌。

产生原因：

（1）在极高的打击力作用下，由于应力值超过模具强度极限，这时经一次打击或极少次数打击模具便产生断裂；

（2）在较低的应力下，经多次反复打击，由于疲劳而产生破裂。

74.从强度角度出发设计锻模应考虑的问题：

（1）模壁厚度：

一般根据模膛深度、模壁斜度和模膛底部的圆角半径来确定最小的模壁厚度

（2）模块高度：

根据终端模膛最大深度和翻新要求查表确定（3）模具承击面（4）燕尾根部的转角：

为减少应力集中应设计成圆角（5）纤维方向的布置

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