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第二篇 金属的塑性成型 7 金属塑性成型方法 7.1 锻造 一、自由锻造 （一）自由锻造的实质 自由锻造是使金属坯料在锻造设备的上下抵铁之间受到冲击力或压力产生变形来制造锻件的方法。 金属坯料变形时，在水平面的各个方向一般是自由流动而不受限制，所以叫做自由锻造。 锻件的形状和尺寸主要依靠锻工的操作技能来保证。 （二）自由锻件坯料 根据锻件大小选择坯料： 重、大型锻件——铸锭 大、中型锻件——轧制的半成品钢坯 中、小型锻件——圆钢、方钢等型钢。 （三）自由锻造的生产方式 手工锻造 机器锻造－主要的生产方法。 1. 手工锻造 是在铁砧上通过人力利用大锤、小锤各种垫放工具以及錾子、冲子、平锤等手动工具使坯料变形制成锻件的成型方法。 特点： ① 设备工具简单。 ② 投资少。 ③ 生产率低。 ④ 只能生产小锻件。 适用于修理工作及机器锻件的辅助工作。 2. 机器锻造 是在空气锤、蒸汽锤等各种自由锻锤和水压机上进行的成型方法。 （四）自由锻设备 1. 空气锤 利用压缩空气使锤头做上下运动，通过控制阀的不同位置可以实现锤头悬空、连打、单打和压住锻件等动作。 一般用吨位来表示锻压设备的锻造能力。 以落下部分的质量表示空气锤的吨位。空气锤吨位比较小，为50～1000㎏。因此适用于小型锻件的锻制。 ② 蒸汽—空气锤 是利用蒸汽或压缩空气带动锤头工作的蒸汽—空气锤用4-9个大汽压的蒸汽或压缩空气来推动活塞。因此落下部分质量可显著增大，锻击能力大大提高。 其吨位为0.5～5吨。 适用于中、大型锻件的锻制。 ③ 水压机 以高压水作为能源使锤头向下对锻坯施加压力。 水压机的吨位用产生最大的压力来表示。 压力可达500～15000吨。适用于大、重型锻件的锻制。 水压机的优点在于它以静压力代替锻锤的冲击力，避免了震动，并且锻透深度较大，是巨型锻件的唯一成型设备。 自由锻设备 自由锻设备 万吨水压机 工作中的水压机 （五）自由锻造基本工序 基本工序：改变坯料的形状和尺寸。 主要包括：镦粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲、切割、扭转、错移等 辅助工序：为了完成基本工序而进行的预先变形 主要包括：压钳口、压棱、压肩等。 修整工序：用来减少锻件表面缺陷的工序。 主要包括：校正、滚圆、平整等。 1. 镦粗：是减少坯料的高度，增加横截面积的工序。若使坯料局部界面增大叫做局部镦粗。 用途：一般用来锻造叶轮、齿轮和圆盘等盘类锻件，或者在锻制空心锻件时，作为冲孔前的预备工序。 2. 拔长：是缩小坯料横截面积以增加长度的工序。 适用于锻制长轴类工件。 3 冲孔：在坯料中冲出透孔或不透孔的工序。 冲孔方法：一次冲孔（实心冲头）－用于薄坯料。 空心冲头冲孔－用于孔径400㎜的坯料。 双面冲孔、接长冲头冲孔－用于厚坯料。 4. 切割：将坯料分为几部分的锻造工序叫做切割。 主要用来切除锻件的料头或切去钢锭的冒口等。 5. 弯曲：将坯料的形状弯成所规定的外形的工序。 主要用来锻造各种弯曲的锻件。 6. 扭转：使坯料一部分相对于另一部分绕着轴心线旋转一定角度的工序。 主要用于锻造曲轴、连杆或校正锻件。 7. 错移：将坯料的一部分对另一部分错开。而仍保持这两部分轴线平行的工序。 例如：锻造曲轴就要用到错移。 （六）自由锻工艺规程的编制（P97） 自由锻工艺规程：根据零件图绘制锻件图、计算坯料的质量与尺寸、确定锻造工序、选择锻造设备、确定坯料加热规范和填写工艺卡片等。 绘制锻件图 锻件图：在零件图的基础上，考虑加工余量、锻造公差、敷料等因素后绘制的工艺图。 ① 加工余量：锻件表面留有供机械加工的金属层，一般5～20mm。 ② 锻造公差：锻件尺寸相对于公称尺寸所允许的变动量。 ③ 敷料：为简化锻件形状，便于锻造而增加的那一部分金属。如较小孔、槽等。 典型锻件图 锻件的外形用粗实线 用双点划线画出零件的主要轮廓形状 在锻件尺寸线的上方标注锻件尺寸与公差，尺寸线下方用圆括弧标注出零件尺寸 选择锻造工序（P98） 根据工序特点和锻件形状来确定 （七）自由锻件的结构工艺性（P78） 自由锻件的设计原则是：在满足使用性能的前提下，锻件的形状应尽量简单，易于锻造。 ①尽量避免锥体或斜面结构 ②避免几何体的交接处形成空间曲线 ③避免加强肋、凸台，工字形、椭圆形或其它非规则截面及外形。 ④合理采用组合结构 锻件的横截面积有急剧变化或形状较复杂时，可设计成由数个简单件构成的组合体。 二、 模型锻造 模锻是在模锻设备上利用锻模对金属材料进行锻造成型的工艺方法。 模锻成型的制件称为模锻件。 模锻根据锻模与设备的固定形式分为： 胎模锻造