自由锻和模锻的工艺规程分别包括哪些主要内容

自由锻和模锻的工艺规程分别包括哪些主要内容?

2012-11-04 10:26b6479771 | 分类：物理学 | 浏览699次

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2012-11-05 15:24

提问者采纳

自由锻没有所谓固定工艺，主要是针对不同的锻件来说才有相应的工艺

模锻的工艺一般流程为下料----加热----制坯----预锻----终锻----切边-----校正

实际操作中根据锻件实际情况其中某些步骤可以省略或简化

规程和流程一字之差，完全不一样的。

自由锻工艺规程的主要内容包括：制锻件图，计算坯料的重量和尺寸，确定变形工步，选定设备和工具，确定锻造温度范围，加热、冷却及热处理的方法及规范等。

模锻工艺规程的主要内容包括：分模面的选择、余块余量及公差、冲孔连皮模锻斜度及模锻圆角半径

主要介绍了齿轮件自由锻的基本工序:镦粗—垫环镦粗—冲孔—冲子扩孔—修整。设计与绘制了锻件图,计算了坯料尺寸,确定了锻造温度范围和所需要的自由锻设备,并介绍了带锯下料,感应加热。

应有适当的模锻斜度和截面形状，

便于脱模。

应有适当的圆角半径，有利于金属

充满模膛，便于起模和提高锻模寿

命。

应尽量具有对称结构，利于简化模

具的设计与制造。

不宜在锻件上设计出过高、过窄的

肋板或过薄辐板，

减少模具劳动量，

简化模具制造，提高模具寿命。

胎模锻件和模锻件的结构工艺性

自由锻造

自由锻造是利用冲击力或压力使金属在上下砧面间各个方向自由变形，不受任何限制而获得所需形状及尺寸和一定机械性能的锻件的一种加工方法，简称自

由锻。

锻造特点

自由锻造所用工具和设备简单，

通用性好，

成本低。

同铸造毛坯相比，

自由锻消除了缩孔、

缩松、气孔等缺陷，使毛坯具有更高的力学性能。锻

件形状简单，操作灵活。因此，它在重型机器及重要零件的制造上有特别重要的意义。

自由锻造是靠人工操作来控制锻件的形状和尺寸的，所以锻件精度低，

加工余量大，劳动强度大，生产率也不高，因此它主要应用于单件、小批量生产。

锻造分类

自由锻造分手工自由锻和机器自由锻。

手工自由锻生产效率低，劳动强度大，仅用于修配或简单、小型、小

批锻件的生产。

在现代工业生产中，机器自由锻已成为锻造生产的主要方法，在重型

机械制造中，它具有特别重要的作用。

主要设备

自由锻造的设备分为锻锤和液压机两大类。生产中使用的锻锤有空气

锤和蒸汽

-

空气锤。液压机是以液体产生的静压力使坯料变形的，是生产大

型锻件的唯一方式。

基本工序

自由锻造的基本工序包括镦粗、拔长、冲孔、切割、弯曲、扭转、错

移及锻接等。

拔长

拔长示意图

【拔长】也称延伸，它是使坯料横断面积减小、长度增加的锻造工序。拔长常用于锻造杆、轴类零件。拔长的方法主要有两种：

1

、在平砧上拔长。

2

、在芯棒上拔长。锻造时，先

芯棒

插入冲好孔的坯料中，然后当作实

心坯料进行拔长。拔长时，一般不是一次拔成，先将坯料拔成六角形，锻到所需长度后，再倒角滚圆，取出芯棒。为便于取出芯棒，芯棒

的工作部

分应有

1

：

100

左右的斜度。这种拔长方法可使空心坯料的长度增加，

壁

厚减小，

而内径不变，常用于锻造套筒类长空心锻件。

[3]

镦粗

【镦粗】是

镦粗示意图

使毛坯高度减小，横断面积增大的锻造工序。

镦粗工序主要用于锻造齿轮

坯、圆饼类锻件。镦粗工序可以有效地改善坯料组织，减小力学性能的异向性。

镦粗与拔长的反复进行，可以改善高合金工具钢中碳化物的形态和

分布状态。

镦粗主要有以下三种形式：

1

、

完全镦粗。

完全镦粗是将坯料竖直放在砧面上，

在上砧的锤击下，

使坯料产生高度减小，横截面积增大的塑性变形。

2

、

端部镦粗。将坯料加热后，一端放在漏盘或胎模内，限制这一部

分的塑性变形，然后锤击坯料的另一端，

使之镦粗成形。用漏盘的镦粗方

法，

多用于小批量生产；胎模镦粗的方法，

多用于大批量生产。在单件

生产条件下，可将需要镦粗的部分局部加热，或者全部加热后将不需要镦粗的部分在水中激冷，然后进行镦粗。

3

、

中间镦粗。这种方法用于锻造中间断面大，两端断面小的锻件，

例如双面都有凸台的齿轮坯就采用此法锻造。坯料镦粗前，需先将坯料两端拔细，然后使坯料直立在两个漏盘中间进行锤击，使坯料中间部分镦粗。

为了防止镦粗时坯料弯曲，坯料高度

h

与直径

d

之比

h/d ≤ 2.5 。

[3]

冲孔

【冲孔】是在坯料

冲孔示意图

上冲出透孔或不透孔的锻造工序。

冲孔的方法主要有以下两种：

1

、双面冲孔法。用冲头在坯料上冲至

2/3

～

3/4

深度时，取出冲头，

翻转坯料，再用冲头从反面对准位置，冲出孔来。

2

、单面冲孔法。厚度小的坯料可采用单面冲孔法。冲孔时，坯料置于

垫环上，一略带锥度的冲头大端对准冲孔位置，用锤击方法打入坯料，直至孔穿透为止。

[3]

弯曲

【弯曲】采用

弯曲示意图

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。

常用的弯曲方法有以下两种：

1

、

锻锤压紧弯曲法。

坯料的一端被上、下砧压紧，用大锤打击或用

吊车拉另一端，使其弯曲成形。

2

、模弯曲法。在垫模中弯曲能得到形状和尺寸较准确的小型锻件。

[3]

切割

切割示意图

【切割】是指将坯料分成几部分或部分地割开，或从坯料的外部割掉一部分，或从内部割出一部分的锻造工序。

错移

错移示意图

【错移】是指将坯料的一部分相对另一部分平行错开一段距离，但仍保持轴心平行的的锻造工序，常用于锻造曲轴零件。错移时，先对坯料进局部切割，然后在切口两侧分别施加大小相等、方法相反且垂直于轴线的冲击力或压力，使坯料实现错移。

[3]

锻接

锻接示意图

【锻接】是将坯料在炉内加热至高温后，用锤快击，使两者在固态结合的锻造工序。锻接的方法有搭接、对接、咬接等。锻接后的接缝强度可达被连接材料强度的

70%

～

80%

。

[3]

扭转

扭转示意图

【扭转】是将毛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。

该工序多用于锻造多拐曲轴和校正某些锻件。小型坯料扭转角度不

大时，可用锤击方法。

[

自由锻造的缺陷

裂纹

可能由坯料质量不好、加热不充分、锻造温度过低、锻件冷却不当和

锻造方法有误造成的。

末端凹陷和轴心裂纹

可能由于锻造时坯料内部未热或坯料整个截面未锻透，变形只产生在

坯料表面造成的。

折叠

可能由于坯料在锻压时送进量小于单面压下量而造成的。

1234567890ABCDEFGHIJKLMNabcdefghijklmn!@#$%^&&*()_+.一三五七九贰肆陆扒拾，。青玉案元夕东风夜放花千树更吹落星如雨宝马雕车香满路凤箫声动玉壶光转一夜鱼龙舞蛾儿雪柳黄金缕笑语盈盈暗香去众里寻他千百度暮然回首那人却在灯火阑珊处

窗体顶端

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3.3.2

锤上锻模的工艺路线

为了得到合格的锻件所进行的全套工艺，一般情况下包括下列工序：

1

）下料

将原材料切割成所需尺寸的坯料；

2

）加热

为了提高金属的塑性、降低变形抗力，便于模锻成形；

3

）模锻

得到锻件的形状和尺寸；

4

）切边或冲孔

切去飞边或者冲孔连皮；

5

）热校正或热精压

使锻件形状和尺寸准确；

6

）在砂轮上磨毛刺

（切边所剩的毛刺）

；

7

）热处理

保证合适的硬度和合格的机械性能，常用的方法是正火和调质；

8

）

清除氧化皮

得到表面光洁的锻件。

常用的方法有喷砂、

喷丸、

滚筒抛光、

酸洗；

9

）冷校正或冷精压

进一步提高锻件的精度，减小表面粗糙度；

10

）检验锻件质量。

国内外锻压机械发展趋势及特点研究分析

https://www.360docs.net/doc/d45457784.html, 2012-10-9 中国设备网文字选择：大中小

我国锻压机械行业发展迅猛

锻造等体积成形设备和钣金加工设备平行发展，呈现规格品种齐全、数量增长迅速、新兴产品和技术不断得到应用等景象，产品整体技术水平和数控化率持续提高，并大量实现出口，满足了我国经济发展的需要。

据分析，2010年，我国锻压机械行业总产值约400亿元人民币，同比增长42%以上，创历史新高。根据分会40家锻压机械企业上报产品数据统计，数控产品数量占全部产品的6%，产值占全部产值的40%。数控产品数量占比增长缓慢。2010年，锻压机械行业生产锻压机床超过20万台，同比增长18.0%。

2010年，我国锻压机床出口5.69亿美元，同比增长24.48%；数控锻压机床出口1.1亿美元，同比增长34.4%；锻压机床进口19.0亿美元，同比增长42.4%；其中，数控锻压机床进口10.1亿美元，同比增长43.0%。

我国锻压机械行业企业规模不断扩大，许多企业在市场竞争中脱颖而出，由此也形成了一些锻压产业特色集聚区。例如江苏省，在我国锻压机械行业地位突出，地区产量占到全国的1/3。主要分布在扬州、南通、无锡三地。

江苏省锻压企业大小约1000家，总产值估计超过100亿元（2010年江苏仅12家重点联系企业销售就达70亿元）。其中，仅江苏扬力一家就贡献了20亿元。

再如安徽马鞍山博望镇，估计有200家锻压行业企业，以板材剪折为主，总规模约30亿元以上，最大的企业年产值已达1亿元以上。

济南及周边地区也已形成锻压产品的集聚区，以济南二机床集团、济南铸锻所有限公司等为代表，总规模约50亿元。其中济南二机床集团以24亿元排名锻压分会规模第一。

另外，青岛及周边地区有超过20亿元的摩擦压力机及板材加工设备集群；浙江宁波地区的精密机械压力机、高速压力机产品也早已形成规模和特色。

钣金加工设备方面，由于我国卷材使用量激增，卷材预处理设备如开卷矫平纵剪收卷生产线、开卷矫平横剪板料码垛生产线等，在规格、品种、数量等方面增长迅速，技术水平快速提高，基本满足国内市场需求。这些设备除最终用户采购外，大量供应板材配送中心。可处理板材厚度0.3mm～25mm。

机械压力机、液压机、高速压力机、卷板机、数控转塔冲床、剪折机床、辊弯成形生产线等钣金加工设备在加工精度、可靠性、技术指标、节能减排、宜人性等方面都有明显进步，新产品开发能力及市场竞争力都大大提高。

尤其是薄板加工设备，许多企业能提供复合加工机、加工单元、自动化生产线和柔性生产线；量大面广的钣金三大件——数控转塔冲床、折弯机、剪板机，其性能均达到国际先进水平。2010年数控转塔冲床年销售量超过2000台，年增长20%以上。

我国输油管线建设、大型工程机械、船舶制造、车辆制造等推动了我国大重型数控剪折设备、型材弯曲设备、重型卷板机、船板压机、大型多工位压力机等一大批具有国际先进水平的新、特、大锻压设备的问世。

如大型树脂砂铸造生产成套设备，已基本可以满足国内市场需求，改变了过去主要依赖进口的局面；已经能够生产出具有较高水平的铸造自动生产线，达到可部分替代进口的水平，部分改变了轿车发动机缸体、缸盖等铸件毛坯需要进口的情况；此外，高水平自动制芯机、自动铸件清理机、自动砂处理机、大型自动压铸机以及精密铸造设备等铸造机械，国内铸机企业基本都能生产制造。

国外整机发展趋势

近年来，欧美、日本等发达国家的锻压机械在锻造、冲压和钣金三个领域分别具有以下发展趋势：

锻造设备：整体大型化、高精度和高效率；

冲压设备：多工位、全自动和柔性化；

钣金设备：以激光切割机和数控剪折卷机床组成柔性自动生产线；

国外锻压机械的发展趋势归纳起来具有以下特点：

1、自动化

欧美、日本等发达国家的锻造以及冲压自动生产线大量采用了电动螺旋压力机、伺服压力机、多工位压力机等先进高效的锻压主机，配合步进梁机械手和多关节机器人等自动化周边设备，并使用先进的总线控制技术，使整条生产线能够真正做到无人化生产，生产效率极高。热模锻方面，大型汽车零件模锻件大部分采用以多工位热模锻压机为主休的综合自动线，美国、德国、日本基本采用热模锻压力机取代原有的模锻锤，中小型模锻件采用多工位高速自动热镦机，最高速度达到4000-12000件/小时。冲压方面，大型三坐标多工位压力机自动化连续冲压，由拆垛机、大型压力机、三坐标工件传送系统和码垛工位组成，生产节拍可达16-25次/分。其主要特点是：生产效率高，是手工送料流水线的4-5倍，是单机联线自动生产线的2-3倍；全自动化、智能化，整个多工位压力机系统只需2-3人进行监控。据统计，发达国家的人均锻件生产率很高，模锻件的平均全员劳动生产率达到175t/人·年。

2、精密化

精密化锻压工艺技术是当今发达国家锻压工艺技术的发展趋势之一，采用精密化锻压工艺技术可以提高产品精度，减少原材料消耗，提高模具寿命，减少加工废屑，减少能耗，降低成本。

精密化锻压工艺技术为锻压机械提出了新的要求，为此发达国家大量使用了热模锻压力机、冷锻、温锻压力机和精冲压力机等精密锻压机械设备。得益于大量使用精密锻压设备，发达国家生产的锻件可以达到很高的精度水平，例如可以生产质量公差小于±1%的轿车精密连杆；大量轿车零件锻件直径方向精度可达0.02mm，同心度≤0.05mm，零件机加工余量仅留0.30mm磨削量，真正实现了近净成形。

3、高效化

高效化就是高速化与复合化相结合，提高加工效率。为了达到高效化的生产目的，发达国家的锻压机械有两个发展方向：一是开发速度更高、节拍更快的锻压主机，

比如目前日本电产京利生产的小型高速冲床生产节拍可以达到4000spm；二是发展采用复合加工工艺的锻压机床，比如德国、美国、日本相继开发出激光冲裁复合机床，将模具冲切与激光切割有机地结合起来，工件一次上料即可完成冲孔、冲切、翻边、浅拉伸、切割等多道工序，最大限度地节省了辅助时间，特别适合孔型多而复杂的面板类工件的加工及多品种小批量板料加工。

4、柔性化

传统的冲压成形都要通过模具在压力机上进行，不同的工件需要不同的模具，工件设计改变，原模具就得闲置，需设计制作新的模具。这样的冲压生产方式不具备“柔性”。为了适应小批量、多品种的生产模式，减少模具投资，缩短新产品开发周期，需要使冲压设备具有“柔性”。

最典型的柔性化冲压设备是数控回转头压力机。工件一次装夹，可以自动完成工件上多个位置的冲裁、压印和浅拉深等工序。利用“步冲”功能，还可以用模具库中的简单形状的模具实现任意轮廓曲线的冲压。

电伺服压力机是另一种形式的柔性化锻压设备，运转速度任意可调的交流伺服电机取代了速度不可调的普通电机，滑块可以实现任意的运动曲线，实现不同的冲压工作，例如静音冲裁、快速冲裁、分段压制及精密压印等。

5、绿色节能

节能减排是目前全世界的共同课题，因此锻压机械的节能具有重大意义。锻压成形需要克服巨大的变形阻力，传统的普通压力机体积庞大，能耗高。电伺服驱动压力机为锻压机械的节能带来新的希望，电伺服驱动压力机去除了飞轮、离合器和制动器，结构大为简化，不仅滑块运动特性任意可调，而且节能效果明显。目前国外已经将电伺服直驱技术应用在螺旋压力机、冲压机、液压机、楔横轧机、折弯机等多种压力机上。

钣金加工的新技术装备——数控激光切割机增长迅猛，我国稍有规模的钣金机械厂家都研发了激光切割机。2010年，我国生产千瓦以上大功率激光切割机1000多台，成为我国钣金机械快速增长的亮点。激光切割机主机结构形态、辅机设备、加工工件、使用场合都和数控冲剪机床相同，因此，激光切割机归类于锻压设备来归口管理。

目前，山东济南、江苏扬州等地已经成为我国钣金机械产业聚集区，整体上看，创新能力、产品技术水平国内领先，具有良好的发展前景。

以新工艺为导向，满足新工艺要求的特殊结构、特殊功能的锻压设备也不断出现。比如，等温锻造设备、热冲压设备、电磁成形机、特殊材料锻压设备等。

发电设备、大飞机、船舶、军机、航天、车辆等快速发展，极大地推动了大重型锻造、挤压设备的进步，使我国成为拥用重型自由锻造液压机、重型模锻液压机吨位最大、数量最多的国家。而且，模锻液压机的吨位还将继续刷新。

以程控液压锤为代表，使锻锤类设备在节能降耗、绿色环保、数控化发展方向上取得了巨大进步。同样，螺旋压力机采用数控技术，结合先进的开关磁阻电动机技术，成为打击能量、下死点位置精确可控的电动螺旋压力机。与此同时，我国已经能够制造激光测量碾轧过程自动控制的重型碾环机，可碾轧直径10m环件。此外，数控弯管机、铆接机、旋压机、摆碾机、径向锻造机等小门类产品也有为数不少的企业发展起来，产品水平已能达到国外先进水平。

对于铸造机械行业，国际模协秘书长认为，行业保持了快速发展势头，技术进步使得铸造机械行业一改过去“傻大粗黑”的低端形象。尽管2010年我国铸造机械行业工业总产值再创历史新高，但铸造机械产品的数控化率仍较小。从出口来看，铸造机械行业年出口额约1亿美元，出口量1500台，其中数控产品占比不足两成。从我国整个机床工具行业来看，铸造机械的出口占比很小，行业整体技术水平发展任重道远。从进口情况来看，铸造机械行业年进口额超过2亿美元，进口量约500台。铸造机械行业进出口呈现不稳定态势，曾经出现连续3年进口大幅下降而出口也大幅下挫的局面。铸造机械行业受国家政策和行业形势的影响十分明显。铸造机械行业企业得到迅速发展，济南铸锻所等传统优势企业保持领先水平，保定维尔、天津亨特等铸机企业进步明显，发展势头强劲。目前大部分铸件已实现自主制造，只有极少数高端铸件需要进口。与此同时，国产铸件废品率明显下降，一些铸件的尺寸精度、表面粗糙度等关键指标达到了国际先进水平，出口铸件的技术档次也有了大幅提高。国内已有一批铸造企业在规模和技术水平上接近和达到世界先进水平，并在国际竞争中取得明显优势。

国产铸件能够取得上述可喜成绩，其背后离不开我国铸造机械水平的不断提高以及市场占有率的不断提高作为支撑和保障。表示，我国铸造机械行业企业通过技术引进、消化吸收、自主创新等方式，不断开发出性价比高的铸造机械，基本满足了国内中高端铸件生产企业的需求。在这个过程中，企业的专业化水平不断提高，由此带来了产品技术水平的提高和产品数控化率的提高，专业化生产优越性得到进一步体现。同时，节能减排、安全环保等“绿色铸造”理念在铸造行业日益得到强化。

通过行业企业的不懈努力，我国铸造机械水平有了很大提高，陆续开发出不少具有较高水平的铸造机械产品，为我国铸造机械行业今后的进一步发展打下了良好基础。