精品锻压实训教案.docx
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精品锻压实训教案
锻压实训教案
锻压实训教案
工程训练中心
2009年12月
长春工业大学工程训练课程教案
教师姓名
实训项目名称
锻压实训1
时间
50分钟
地点
压力加工车间
讲授内容
教学目的及要求：
1、简介空气锤的结构及工作原理；
2、掌握加热目的及锻造温度范围；
3、了解加热缺陷及锻件的冷却方式；
4、掌握手钳的使用及空气锤的操纵。
教学重点：
加热目的、锻造温度范围及锻造性能
教学难点：
手钳的使用及空气锤的操纵
教学内容：
一、简介压力加工定义及方法：
定义：
在外力作用下，通过使金属材料产生塑性变形，获得金属坯料及零件的加工工艺。
方法：
轧制、挤压、拉拔、锻造、冲压等。
二、简介锻造定义及方法分类：
定义：
在外力作用下，通过使金属材料产生塑性变形，获得锻件的工艺方法。
分类：
自由锻、胎模锻、模锻
三、自由锻设备：
空气锤、蒸汽-空气锤、水压机
重点讲解空气锤（结合挂图及空气锤讲解）：
空气锤由锤身、压缩缸、工作缸、传动机构、操作机构，以及锤杆、锤头和砧座组成。
空气锤的规格是以落下部分的总质量表示。
落下部分包括工作活塞、锤杆及上抵铁。
实习用空气锤型号是65公斤空气锤，即落下部分的总质量为65公斤。
空气锤工作原理及动作：
电动机通过减速齿轮带动曲轴连杆机构，使压缩缸内的活塞上下往复运动，将压缩空气经上、下旋阀送入工作缸的上腔或下腔，驱使工作活塞连同锤杆和锤头上下运动进行打击。
通过脚踏杆或手柄操纵控制阀可使锻锤空转、提锤、锤头下压、连续打击和单次锻打等多种动作，满足锻造的各种需要。
四、锻造性能、加热目的及锻造温度范围：
1、锻造性能：
金属的可锻性是衡量材料在经受压力加工时获得优质制品难易程度的工艺性能。
金属的
可锻性好，表明该金属适合于采用压力加工成形；可锻性差，表明该金属不宜于选用压力加工方法成形。
可锻性常用金属的塑性和变形抗力来综合衡量。
塑性越好，变形抗力越小，则金属的可锻性好。
反之则差。
中碳钢、低合金钢可锻性好，常用做塑性变形成型材料。
2、加热的目的：
提高坯料的塑性，降低变形的抗力，以改善其锻造的性能。
随着加热温度的升高，金属
材料的抗力降低，塑性提高，可以用较小的锻打力使锻件获得较大的变形而不破裂。
但加热温度过高，也会使锻件质量下降，甚至造成废品。
3、锻造温度范围：
锻造温度范围是指始锻温度到终锻温度之间的温度间隔。
始锻温度是金属开始锻造的温度，其选择的原则应是在加热过程中不产生过热和过烧的前提下，取上限；终锻温度是金属停止锻造的温度，其选择原则应是保证金属具有足够的塑性变形能力的前提下，取下限。
这样才可以使金属材料具有较大的锻造温度范围，有充裕的变形时间来完成一定变形量，减少加热次数，降低能源及材料损耗，提高生产效率，并且可以避免金属材料变形过程中产生锻裂和损坏设备等现象。
五、加热缺陷及锻件的冷却方式
1、加热缺陷：
过热、过烧、氧化、脱碳、加热裂纹。
（1）氧化
加热时，金属坯料的表层与高温的氧化性气体，如氧气、二氧化碳、水蒸气等发生化学反应，生成氧化皮，称为氧化，氧化皮的重量称为烧损量。
每加热一次（称为一个火次），就会产生一定的烧损量。
加热方法不同，烧损量不同。
（2）脱碳
由于钢是铁元素与碳元素组成的合金，在加热时，碳元素与炉气中的氧或氢元素发生化学反应而烧损，造成金属表层碳含量降低，这种现象称为脱碳。
脱碳可以使金属表层的强度和硬度降低，影响锻件质量，如果脱碳层过厚，可导致锻件报废。
（3）过热
坯料的加热温度超过始锻温度，或在始锻温度下保温时间过长的情况下，金属的内部显微组织会长大变粗，这种现象称为过热。
过热组织的机械性能差，塑性降低，脆性增加，锻造时容易产生裂纹。
矫正过热组织的方法是热处理（调质或正火），也可以采用多次连续锻打使晶粒细化。
（4）过烧
坯料加热温度超过始锻温度过高，或已产生过热的坯料在高温下保温时间过长，就会造成晶粒边界的氧化和晶界处低熔点杂质的熔化，致使晶粒之间可连接力降低，这种现象称为过烧。
产生过烧的坯料是无法挽回的废品，锻打时，坯料会象煤渣一样碎裂，碎渣表面呈灰色氧化状。
（5）加热裂纹
尺寸较大的坯料，或高碳钢、高合金钢坯料（导热性差），在加热时，如果加热速度过快，或装炉温度过高，会导致坯料各部分之间存在较大的温差，产生热应力，而此时高温下材料抗拉强度较低，而产生裂纹。
因此加热大的坯料，或高碳钢、高合金钢坯料时要严格遵守加热规范（装炉温度、加热速度，保温时间等）。
2、冷却方式：
锻后冷却一般采用空冷方式。
高碳钢、高合金钢则需要锻后缓慢冷却，可采用炉冷或坑冷。
空冷：
碳素结构钢和低合金结构钢的中小型锻件，锻后可散放于干燥的地面上，在无风的空气中冷却，此法冷却速度较快。
坑冷：
大型结构复杂件或高合金钢锻件，锻后一般放于有干砂、石棉灰或炉灰的坑内，或堆落在一起冷却，此法冷却速度较慢，可避免冷却速度较快而导致表层硬化，难以进行后序切削加工，也可避免锻件内外温差过大产生的裂纹。
炉冷：
锻件锻造成形后在500~700℃的加热炉内随炉缓慢冷却，此法冷却速度最慢，适合于要求较高的锻件。
六、操作实训演示及辅导：
1、零件夹持及翻转的灵活训练
2、空气锤踏杆的控制
长春工业大学工程训练课程教案
教师姓名
实训项目名称
锻压实训2
时间
30分钟
地点
压力加工车间
讲授内容
教学目的及要求：
掌握自由锻工序
教学重点：
镦粗与拔长
教学难点：
镦粗
教学内容：
一、自由锻工序：
1、基本工序
基本工序是实现锻件基本形状和尺寸的工序，包括镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转、错移等。
（1）镦粗
镦粗是使坯料的横截面积增大、高度减小的工序，分整体镦粗和局部镦粗。
其操作要点如下：
1）坯料的原始高度H0与直径D0之比，应小于2.5-3（局部镦粗时，漏盘以上的镦粗部分的高径比也应小于2.5-3）。
若高径比过大，易发生镦弯现象。
2）锤击力不足时，易产生双鼓形，若未及时纠正而继续变形，将导致折叠，使坯料报废。
3）坯料的端面应与轴线垂直，否则易镦歪。
4）局部镦粗时，应选择或加工合适的漏盘。
漏盘要有5°-7°的斜度，且其上口部位应采取圆角过渡，以便于取出锻件。
5）坯料镦粗后，利用余热进行滚圆修整。
滚圆修整时，坯料轴线与抵铁表面平行，要一边轻轻锤击，一边滚动坯料。
（2）拔长
拔长是使坯料长度增加、横截面减小的工序。
操作要点如下：
1）拔长时，工件每次向砧铁上送进量L应为砧坯料宽度B的0.3-0.7倍。
送进量过大，降低拔长效率；过小，易产生折叠。
2）拔长时，每次的压下量不宜过大，否则产生夹层。
3）拔长过程中，要不断翻转锻件，保证各部分温度均匀。
4）无论锻件原始坯料截面和最终截面形状如何，拔长变形应在方形截面下进行，以避免中心裂纹，并提高拔长效率。
5）拔长后应进行修整，提高锻件的表面光洁度与尺寸精度，送进方向为抵铁长度方向。
方形、矩形截面锻件在砧子上修整，圆形截面锻件在摔子上修整。
（3）冲孔
冲孔是在坯料上锻出孔的工序，分为单面冲孔和双面冲孔。
操作要点如下：
1）直径小于25mm的孔一般不冲。
2）为保证孔位正确，应先试冲，即先用冲子压出孔位的凹痕。
为顺利拔出冲头，可在凹痕上撒一些煤粉，同时经常冷却冲头。
3）冲孔前坯料必须先镦粗，以减少冲孔深度，使端面平整，防止将孔冲斜。
双面冲孔时，先将冲头冲至约坯料高度的2/3深度，翻转坯料后将孔冲通，可避免孔的周围冲出毛刺。
4）冲较大的孔时，要先用直径较小的开孔冲头冲出小孔，然后再用直径较大的冲头逐步将孔扩大到所要求的尺寸，或在心轴上扩孔。
（4）弯曲
采用工模具将毛坯弯成一定角度或弧度的工序。
有角度弯曲和成型弯曲。
弯曲主要用于锻造各种弯曲类零件，如起重机吊钩、弯曲轴杆、链环等。
注意，弯曲时只需要在受弯部位加热坯料，但要进行弯曲部位的局部镦粗，并修出台肩，在被拉伸部分留出一定的多余金属，弥补弯曲后断面形状改变的需要。
（5）切割
切割是分割坯料或切除锻件余料的工序。
（6）扭转
扭转是在保持坯料轴线方向不变的情况下，将坯料的一部分相对于另一部分扳转一定角度的工序。
操作时应注意受扭部分沿全长横截面积要均匀一致，表面光滑无缺陷，面与面的相交处要有圆角过渡，以免扭裂。
扭转工序主要应用于锻造曲轴、麻花钻、地脚螺栓等。
（7）错移
错移是将坯料的一部分轴线相对于另一部分轴线平行错开的工序，用于锻造曲轴类零件。
注意，错移前应先在错移部位压肩，错移后还要进行修整。
2、辅助工序
坯料预先产生少量变形以方便后续加工的工序，如倒棱、压钳口等。
3、精整工序
为进一步修整锻件的形状和尺寸，消除表面凸凹不平，矫正弯曲和扭转等缺陷的工序，如滚圆、摔圆、平整、校直等。
二、操作实训演示及辅导：
棒料锻制为方料（三个火次）
规格：
见图纸。
考试：
给出平时成绩，分析缺陷产生的原因。
长春工业大学工程训练课程教案
教师姓名
实训项目名称
锻压实训3
时间
50分钟
地点
压力加工车间
讲授内容
教学目的及要求：
1、掌握模锻及胎模锻成型工艺
2、简述冲床结构及工作原理、基本工序。
示范简单件的落料与成型。
教学重点：
与自由锻相比较，模锻及胎模锻成型工艺特点、及适用范围
教学难点：
与自由锻相比较，模锻及胎模锻成型工艺特点、及适用范围
教学内容：
一、模锻
将坯料加热后放在上、下锻模的模膛内，施加冲击力或静压力，使坯料在模膛所限制的空间产生塑性变形，从而获得锻件的锻造方法称为模锻。
锻模如图1所示由专用的模具钢加工制成，具有较高的红硬性、耐磨性和耐冲击性。
模膛内所有与分模面相垂直的表面都有5~10°的模锻斜度，作用是利于锻件出模。
并且所有面与面之间的交角都要加工成圆角，以利于金属充满模膛、防止应力过大使模膛开裂。
模膛的边缘还设计有飞边槽，飞边槽有桥部与仓部两部分构成，如图2所示，桥部设计较浅，增大阻力，促进金属流动充满模膛，仓部可容纳下料时考虑烧损量及冲孔损失、估计误差所造成的多余金属。
由于，带孔的锻件不可能将孔直接锻出，要留有一定厚度的冲孔连皮。
冲孔连皮与飞边可在锻件成形后切除。
图2飞边槽
1桥部2仓部
图1锻模
1锤头2契铁3上模4下模
5模座6砧铁7坯料
模锻可以在多种设备上进行。
常用的模锻设备有蒸汽—空气模锻锤、曲柄压力机、摩擦压力机、平锻机、液压机等。
其中在蒸汽—空气锤上的模锻应用最广，又称为锤上模锻。
模锻的生产率和锻件的精度比自由锻高，但模具制造成本高，周期长，锻锤的打击力要求高，因此模锻只适合于大批量生产。
二、胎模锻
胎模锻是介于自由锻和模锻之间的一种锻造方法，即在自由锻锤上用简单的模具生产锻件的一种常用的锻造方法。
胎模锻时模具不固定在锤头或砧座上，根据锻造过程的需要，可以随时放在下抵铁上，或者取下。
胎模分为扣模、套筒模和合模。
分别如图3、图4、图5所示。
图4.31扣模图4.32套模图4.33合模
1镶块2冲头3模筒1上模2下模
胎模锻的模具制造简单方便，在自由锻锤上即可进行锻造，不需要模锻锤，提高了锻件精度与复杂程度的基础上，提高了生产效率，在中小批量的锻造生产中应用广泛。
但由于劳动强度大，只适用于小型锻件的生产。
三、板料冲压
通过模具使板料产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件或毛坯的加工方法。
分为冷冲压和热冲压（δ>8mm）。
1、板料冲压的特点和应用
特点：
1）可生产形状复杂薄壁件；
2）冲压件精度高，表面光洁，质量稳定，互换性好，不需进一步加工；
3）冲压生产效率高，成本低，易实现机械化和自动化；
4）冲压件具有质量轻，强度高，刚度大的显著特点；
5）冲压用模具制造费用大，周期长，仅适用于大批量生产。
应用范围：
应用范围非常广泛，特别适合于制造中空的杯状产品。
2、板料冲压的基本工序
板料冲压的基本工序一般分为两大类：
分离工序和成形工序。
1、分离工序主要包括：
1）冲裁：
冲裁分为落料和冲孔。
落料是将材料以封闭的轮廓分离开，得到平整的零件，剩余的部分为废料。
冲孔是将零件内的材料以封闭的轮廓分离开，冲掉的部分是废料。
2）剪切：
是将材料以敞开的轮廓分离，得到平整的零件。
3）切口：
将零件以敞开的轮廓分离开，但仍保持为一个整体，而不是两部分。
4）切边：
将平的、空心的或立体实心件多余外边切掉。
2、成形工序主要包括：
1）拉深：
将坯件压成任意形状的空心零件，或将其形状或尺寸作进一步改变，如减小坯件直径或壁厚等。
2）弯曲：
使坯件一部分与另一部分形成一定角度。
变形区仅限于曲率发生变化的部分，且内侧受压缩，外侧受拉伸，中间有一层材料既不被压缩也不被拉伸，称为中性层。
四、操作实训演示及辅导：
方料锻制为棒料（三个火次）
规格：
见图纸。
考试：
给出平时成绩，分析缺陷产生的原因。
长春工业大学工程训练课程教案
教师姓名
实训项目名称
锻压实训4
时间
30分钟
地点
压力加工车间
讲授内容
教学目的及要求：
掌握锻造缺陷产生原因及矫正方法
教学重点：
1、镦弯、双鼓形、折叠的原因及矫正方法
2、拔长时的送进量
教学难点：
送进量
教学内容：
一、镦粗时，镦弯、双鼓形、折叠的原因及矫正方法
（1）镦粗
1）坯料的原始高度H0与直径D0之比，应小于2.5~3（局部镦粗时，漏盘以上的镦粗部分的高径比也应小于2.5~3）。
若高径比过大，易发生镦弯现象。
矫正方法如图1示。
图1镦弯矫正方法
2）锤击力不足时，易产生双鼓形，若未及时纠正而继续变形，将导致折叠，使坯料报废，如图2所示。
双鼓形折叠
（2）拔长
1）拔长时，工件每次向砧铁上送进量L应为砧坯料宽度B的0.3~0.7倍。
送进量过大，降低拔长效率；过小，易产生折叠。
如图3所示。
a送进量合适b送进量太大，拔长效率低c送进量太小，产生夹层
图3送进量
2）拔长过程中，翻转方法如下图4所示。
分别适合于拔长大型锻件或质量较轻的阶梯轴类锻件。
a拔长大型锻件b拔长轻型锻件
图4翻转方法
4）无论锻件原始坯料截面和最终截面形状如何，拔长变形应在方形截面下进行，以避免中心裂纹，并提高拔长效率，拔长顺序如图5所示。
图5拔长顺序
二、操作实训演示及辅导：
矫正方法操作练习
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