金属塑性成形工艺设计.ppt

材料成形工艺基础 主讲 张小立,2 金属塑性成形工艺 2.4 金属塑性成形工艺设计 2.5金属塑性成形件结构设计,自由锻工艺规则的制定 模锻工艺规程的制定 冲压工艺规程的制定,2.4 金属塑性成形工艺设计,第一章 自由锻工艺规程(Technological Flow) P94,1、根据零件图绘制锻件图； 2、确定坯料的质量和尺寸； 3、选择锻造工序，决定变形工艺过程； 4、选择锻造设备，确定设备能力； 5、确定锻造温度范围、冷却方式和热处理规范； 6、规定锻件的技术要求和检验要求； 7、编制劳动组织和确定锻造工时定额。,自由锻造工艺规程是指导锻造生产的依据,也是生产管理和质量检验的依据。,1绘制锻件图：在零件图上表示出,2确定变形工步(Steps of Forming) 圆盘类镦粗和冲孔; 轴类拔长、切肩和锻台阶 (1）锻件必需基本、辅助和精整工序； (2）确定所需工具； (3）各工步顺序和所达尺寸要求。,(1)敷料（余块）； (2)尺寸公差； (3)机加工余量。,自由锻件图：机加工余量、余块及公差表示方法,自由锻变形方式,3坯料重量和尺寸计算 (1）重量： G坯=G锻+ G锻损= G锻+ G锻烧+ G锻芯+ G锻切 (2）尺寸：镦粗件坯料 1.25D（A）H 2.5D（A）；H 0.75H形 拔长锻造比 ：y钢锭 2.5-3.0；y钢型材 1.3-1.5 4选定设备 据锻件大小和材料定。锻件大,锻锤也大, 大型锻件只能采用水压机锻压。 5. 确定锻造温度范围： 始锻温度固相线-100200，终锻温度：再结晶温度+50100 6. 锻造工艺卡片：零件图、材质、锻造工序说明、热处理参数,A 齿轮坯锻件图,齿轮坯自由锻工艺过程,轴类零件，制定自由锻工艺规程。该零件使用材料为45钢，采用自由锻制坯,B 长轴类坯锻件图,1 绘制锻件图，根据零件图并考虑余量和公差绘出锻件图, ,2 制定变形工艺,最大轴径D2=296mm，轴向长度L=1425mm,第二章 模锻工艺规程 P 97,1、设计模锻件图 2、计算坯料尺寸 3、确定变形工步 4、设计锻模 5、选择模锻设备 6、确定加热规范 7、模锻后续工序,2.1 制定模锻件图,1 选择分模面原则 (1）锻件易取出：最大水平投影截面；,(3）坯料易充满：最浅处，上下模膛等高,(2）分模面上下轮廓一致：以防错模；,(4）敷料最小：节约金属；,(5）最好为平面：便于制模。,确定模锻件分模位置的面叫作分模面Die Parting Area,2 确定加工余量、尺寸公差和余块 （1）加工余量：0.4-5mm （2）公差： 0.3-3mm （3）敷料： 30-80mm孔， 冲孔连皮：0.3-3mm 3 确定模锻斜度Draft Angle ,圆角半径 r Fillet Radius (1) 5-15，内壁较大，大模膛取大值。 (2）外圆角：使金属易于充满模膛 r外= 加工余量+零件圆角半径； (3）内圆角：使金属易于充满模膛 r内=（2-3） r外 且大模膛取大值。,4 冲孔连皮,冲孔连皮 punching Recess ：通孔难以锻出 孔径d=3080 mm时，厚度S=48 mm。 当孔径d3d时,只在冲孔处压出凹穴。,平底连皮 最常用的一种(图1a)。用于O4dhd的小浅孔。连皮厚度s按下式确定 式中d为锻件内孔直径；h为锻件内孔深度。 R1=R+0.1h+2 式中R为一般内圆角半径。,齿轮坯模锻件：,技术要求 1.高度公差： +1.5 -0.75 2.未注圆角半径R=2.5 3.尺寸按交点注 4.热处理硬度 HBS228,2.2 确定坯料尺寸,V坯=( V锻 + V飞+ V连)(1+ K) 1)盘类锻件 Brachy axis：一般镦粗制坯和终锻成形。 D计1.08(V坯/m) 1/3 m 坯料的高径比 2)轴类锻件Macro Axis：一般拔长、滚挤制坯。 D坯1.13(KFmax) 1/3 k 模膛系数：不制坯或有拔长工步时, k=1； 有滚挤工步时，k=0.7 0.85。,2.3 确定变形工步,2.4 锻模的模膛设计,2）特点： (1）预锻模膛圆角和斜度比终锻模膛大； (2）终锻模膛四周有飞边槽； (3）制坯模膛使形状复杂锻件逐步成型， 变形均匀，且易充满模膛。,1）模膛分类： （1）模锻模膛：预锻和终锻模膛； （2）制坯模膛：弯曲、延伸、滚压和切断。,2.5 锻造设备的选择,结合模锻件的大小、质量、形状复杂程度、所选择的基本工序和工厂的实际条件。,2.6 锻造温度范围的确定,碳钢锻造温度范围,始锻温度：在不出现过热与过烧前提下尽量提高。 终锻温度：太高在停锻后晶粒会长大；太低变形抗力太大。,2.7 锻后工序,模锻工艺过程：,下料Cropping,加热Heating,制坯Preforming,模锻Die Forging,精整Sizing,热处理Heat treating,成品检测Inspection,校正 Sizing 热处理Heat Treatment 清理 Cleaning 精压 Coining ：提高锻件精度和降低表面粗糙度 平面精压：用来获得模锻件某些平行平面的精确尺寸。 体积精压：用以提高模锻件所有尺寸的精度和表面质量。 精压后模锻件的尺寸精度公差可达0.100.25 mm，表面粗糙度Ra值为1.250.63m。一般不再进行切削加工。,材料成形工艺基础 主讲 张小立,2 金属塑性成形工艺 2.4 金属塑性成形工艺设计 2.5金属塑性成形件结构设计,第一章 零件自由锻结构设计 : P103 (Technology of Structure of Work-piece),1 避免锥面与斜面出现； 2 避免圆柱面与圆柱面相交； 3 避免不规则截面和外形； 4 避免筋板和凸台； 5 截面急剧变化应分段锻造。,1 避免锥面与斜面出现,2 避免圆柱面与圆柱面相交,3 避免不规则截面和外形,4 避免筋板和凸台,第二章 模锻件结构工艺性 P104,1 分模面合理（易取出、充满、余块少、制模） 2 合理设计加工表面和非加工表面 3 设计斜度和模锻圆角； 4 锻件形状简单、平直和对称， 避免薄片、高筋和高台； 窄、深沟、槽和深孔、多孔 5 形状复杂件考虑组合件。,确定加工余量及公差 Allowance，Forging Tolerance 依据：零件的形状尺寸和锻件的精度等级，或锻锤的吨位,结构不合理的模锻零件,第三章 冲压件结构工艺性,1. 冲压方法对结构工艺性的要求,1）对冲裁件的要求, 冲裁件的形状应力求简单、对称，有利于材料的合理利用；, 应避免细长槽和细长臂结构；,冲裁件最小圆角半径, 冲裁件孔的尺寸, 冲裁件的内外转角处，应尽量避免尖角。,2）对弯曲件的要求, 弯曲件的形状应力求简单、对称，并考虑材料纤维方向；, 弯曲半径不能小于材料允许的最小弯曲半径；