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锻造工艺与模具设计
作者：闫洪
出版：机械工业出版社
锻造工艺与模具设计　　《锻造工艺与模具设计》对锻造技术作了全面、系统的介绍，共分3章，包括绪论、锻造用材料准备、锻造的加热规范、自由锻造工艺、模锻成形工序分析、锤上模锻、机械压力机上模锻、螺旋压力机上模锻、平锻机上模锻、液压机上模锻、模锻后续工序、特种锻造、锻造工艺的技术经济分析。本书理论联系实际，有较强的实用性。本书可作为高等院校、成人高校模具、材料成形及控制工程、机械类等专业的教材，也可供有关技术人员参考。前言
第1章绪论1
1.1锻造生产的特点与作用
1.2锻造方法分类及应用范围
1.3锻造生产的历史及发展
1.4本课程的性质及任务
第2章锻造用材料准备
2.1锻造用原材料
2.1.1钢锭的结构及缺陷
2.1.2锻造用型材
2.2下料方法
2.2.1剪切法
2.2.2锯切法
2.2.3其他下料方法
第3章锻造的加热规范
3.1锻前加热
3.1.1锻前加热的目的
3.1.2锻前加热的方法
3.2金属加热过程中的变化
3.2.1氧化和脱碳
3.2.2过热和过烧
3.2.3导温性的变化
3.2.4应力的变化
3.3锻造温度范围的确定
3.3.1锻造温度范围确定的原则
3.3.2始锻温度的确定
3.3.3终锻温度的确定
3.4锻造的加热规范
3.4.1装炉温度
3.4.2加热速度
3.4.3均热保温
3.4.4加热时间
3.4.5钢锭、钢坯、钢材的加热
3.5金属的少无氧化加热
3.5.1快速加热
3.5.2介质保护加热
3.5.3少无氧化火焰加热
第4章自由锻造工艺
4.2自由锻工序及自由锻件分类
4.2.1自由锻工序组成
4.2.2自由锻件分类
4.3自由锻基本工序分析
4.4自由锻工艺规程的制订
4.4.1锻件图的制订与绘制
4.4.2坯料质量和尺寸的确定
4.4.3制订变形工艺和确定锻
4.4.4选择锻造设备
4.4.5制订自由锻工艺规程
4.5大型锻件自由锻造工艺特点
4.5.1钢锭冶金质量的提高
4.5.2大型钢锭加热的特点
4.5.3锻造对钢锭组织和性能
4.5.4大型锻件的变形工艺
4.5.5大型锻件锻造工艺实例
4.6.1胎模锻特点及胎模锻
4.6.2胎模锻工艺
4.6.3胎模设计
4.6.4胎模锻工艺举例
锻造工艺与模具设计
第5章模锻成形工序分析
5.2开式模锻
5.2.1开式模锻各阶段的应力
5.2.2开式模锻时影响金属成
形的主要因素
5.3闭式模锻
5.3.1闭式模锻的变形过程
5.3.2坯料体积和模膛体积偏
差对锻件尺寸的影响
5.3.3打击能量和模压力对成
形质量的影响
5.4.1挤压的应力应变分析
5.4.2挤压时筒内金属的变形
5.4.3挤压时常见缺陷分析
5.5.1顶镦概述
5.5.2电热镦粗
5.5.3在带有导向的模具中
第6章锤上模锻
6.1锻锤工艺特点及锤锻工艺
6.1.1锻锤工艺特点
6.1.2锤锻工艺流程
6.2模锻件分类
6.3模锻件图设计
6.3.1分模面
6.3.2余块、余量和锻件公差
6.3.3模锻斜度
6.3.4锻件圆角
6.3.5冲孔连皮
6.3.6锻件图
6.4模锻模膛设计
6.4.1终锻模膛设计
6.4.2预锻模膛设计
6.5模锻变形工步设计
6.5.1短轴类锻件制坯工步
6.5.2长轴类锻件制坯工步
6.6锤锻坯料尺寸
6.6.1短轴类锻件
6.6.2长轴类锻件
6.7制坯模膛设计
6.7.1滚压模膛
6.7.2卡压模膛及成形模膛
6.7.3拔长模膛
6.7.4弯曲模膛
6.7.5镦粗台和压扁台
6.8锻锤吨位的确定
6.9锤锻模结构设计
6.9.1模膛的布排
6.9.2错移力的平衡与锁扣设计
6.9.3脱料机构设计
6.10锻模材料及锻模的使用与维护
6.10.1锻模材料
6.10.2锻模损坏形式及其原因
6.10.3锻模的使用与维护
第7章机械压力机上模锻
7.1锻件分类
7.2锻件图设计特点
7.3变形工步及其设计
7.3.1变形工步安排
7.3.2工步设计
7.4模锻力及设备吨位确定
7.5机锻模结构设计
7.5.1模架简介
7.5.2模块与模座的连接
7.5.3工作零件设计
7.5.4机锻模选材
7.5.5机锻模闭合高度
第8章螺旋压力机上模锻
8.1螺旋压力机工作原理和工作特性
8.1.2工作原理
8.1.3螺旋压力机力能关系
8.2螺旋压力机上模锻工艺特点
8.2.1惯性螺旋压力机上模锻的工艺特点
8.2.2离合器式螺旋压力机上模锻的工艺特点
8.3锻件图设计特点
8.4螺旋压力机公称压力的选择
8.4.1惯性螺旋压力机公称压力的选择212
8.4.2离合器式螺旋压力机
公称压力的选择
8.5螺旋压力机上模锻的锻模设计
8.5.1锻模设计特点
8.5.2锻模的结构形式
8.5.3模膛及飞边槽设计
8.6螺旋压力机用模架
8.6.1摩擦螺旋压力机模架结构
8.6.2新型及离合器式螺旋压力机模架结构
8.7螺旋压力机上模锻工艺实例
第9章平锻机上模锻
9.1平锻机工艺特点
9.2平锻机上模锻工步与锻件分类
9.2.1平锻机上模锻工步
9.2.2锻件分类
9.3平锻机模锻件图设计
9.3.1分模面确定
9.3.2机械加工余量和公差
9.3.3模锻斜度
9.3.4圆角半径
9.3.5平锻件允许的形状偏差
9.4聚集规则及其工步计算
9.4.1聚集规则
9.4.2聚集工步计算
9.5通孔和盲孔类平锻件工艺分析
9.5.1冲孔成形
9.5.2通孔平锻件热锻件图设计
9.5.3冲孔次数的确定和冲孔工步设计
9.5.4冲孔原始坯料尺寸的确定
9.6管类平锻件的工艺分析
9.7平锻机吨位的确定
9.7.1经验理论公式
9.7.2经验公式
9.7.3查表法
9.8平锻机上锻模结构特点与模具使用
9.8.1平锻模的安装
9.8.2平锻模结构设计特点
9.8.3型槽设计
9.8.4平锻模的使用
9.9典型平锻件成形工艺流程举例
9.9.1转向节摇臂轴平锻成形工艺
9.9.2铲齿成形平锻工艺
9.9.3联轴器滑套成形平锻工艺258
第10章液压机上模锻
10.1液压机工作原理及特点
10.1.1液压机的工作原理
10.1.2液压机的分类
10.1.3液压机的工作特点
10.2水压机上模锻的特点
10.3多向模锻液压机的发展
10.4锻件图设计及工艺特点
10.4.1锻件图设计特点
10.4.2分模面的选择
10.4.3制坯工步方案的设计
10.5液压机吨位计算
10.5.1根据模锻材料及投影面积确定
10.5.2根据公式计算
10.6液压机上模锻锻模设计及材料的选择
10.7典型锻件工艺举例
第11章模锻后续工序
11.1切边与冲孔
11.1.1切边和冲孔的方式及模具类型
11.1.2切边模
11.1.3冲孔模和切边冲孔复合
11.1.4切边力和冲孔力的计算
11.1.5切边、冲孔模材料
11.2校正及模具设计
11.2.1校正
11.2.2精压
11.3锻件冷却与热处理
11.3.1锻件的冷却
11.3.2锻件热处理
11.4表面清理
11.5锻件质量检验及主要缺
11.5.1锻件质量检验
11.5.2锻件的主要缺陷
第12章特种锻造
12.1摆动辗压
12.1.1摆动辗压的工作原理
12.1.2摆动辗压的特点
12.1.3摆动辗压的分类与应用
12.2旋转锻造
12.2.1旋转锻造的原理及工艺特点
12.2.2旋转锻造件的缺陷及预防
12.2.3旋转锻造的分类与
12.3液态模锻
12.3.1液态模锻的原理
12.3.2液态模锻的分类
12.3.3液态模锻的特点
12.3.4液态模锻对设备的要求
12.3.5液态模锻对模具的要求
12.4等温锻造
12.4.1等温锻造的原理
12.4.2等温锻造的分类
12.4.3等温锻造的特点
12.4.4等温锻造模具设计的一般原则
12.5.1辊锻的原理
12.5.2辊锻的分类及特点
12.5.3辊锻的咬入条件及前滑
12.5.4辊锻工艺与模具设计
12.6楔横轧
12.6.1楔横轧的原理及特点
12.6.2楔横轧的分类及应用
12.6.3楔形模的参数及设计
12.7粉末锻造
12.7.1粉末锻造的特点、分类及应用
12.7.2金属粉末的选用
12.7.3预成形坯的制备
12.7.4预成形坯的锻造
12.8半固态金属成形
12.8.1半固态金属成形的特点
12.8.2半固态金属坯料的制备
12.8.3半固态金属成形的
12.8.4半固态金属触变锻造
第13章锻造工艺的技术经济分析
13.1锻造工艺分析和方案确定
13.2锻件成本分析
13.2.1原材料费用
13.2.2锻件加工费用
13.2.3模具费用
13.2.4设备折旧
13.2.5其他费用
13.3锻造工艺方案的技术经济分析
13.3.1成本批量曲线
13.3.2工艺方案技术经济分
附录锻造技术经济指标
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自由锻造工艺规程
15:59:32&&nbsp字体：
1.目的：明确自由锻造工艺规程，确保其持续受控；
2.范围：适合于自由锻造的工艺规程。
3.1锻造工艺员制订各锻件的工艺规程，锻造责任人负责工艺审批。
3.2部分重要锻件和所有的重大关键锻件，以及公司专项产品和重点产品的试制件、关键件等的自由锻造工艺、专用工艺，需召开专项技术会议，由技术人员、生产人员、操作人员、公司技术和生产负责人共同参加，进行工艺评审及技术交流等。
4.1&绘制锻件图&
　自由锻件的锻件图是在零件图的基础上考虑了加工余量、锻造公差、工艺余块等之后绘制的图。绘制自由锻件的锻件图可按以下步骤进行&:&
4.1.1简化锻件形状&为了简化锻造工艺，零件上的小孔、凹档、台阶等部分，可加上余块而不予锻出，如图a。是否加余块要根据零件的形状、尺寸、锻造技术水平和经济效果来确定。&
a)&机械加工余量、台阶、法兰、凹挡&b)锻件图
4.1.2确定加工余量和锻件公差&
4.1.2.1机械加工余量&
【机械加工余量】为使零件具有一定的加工尺寸和表面粗糙度，在零件表面需要加工的部分，在锻件上留一层供作机械加工用的金属，称作机械加工余量&(见上图a)。&
4.1.2.2余块&
【余块】为简化锻件外形及锻造过程，在锻件的某些地方和添一些大于机械加工余量的金属，这种加添的金属称作余块&(见上图a)。&
4.1.2.3锻件公差&
【&锻件公差&】锻件实际尺寸与基本尺寸之间所允许的误差。公差值的大小是根据锻件形状、尺寸并考虑生产的具体情况而定的。&
4.1.2.4绘制锻件图&在锻件图上，规定用粗实线绘出锻件的形状。为了便于了解零件的形状和检查锻件的实际加工余量，在锻件图上还要用双点划线绘出零件的主要形状，如表1b。&
4.2计算坯料质量与尺寸&
4.2.1坯料质量可按下式计算
　　　　　　　G&坯料&=G&锻件&+G&烧损&+G&料头&
　　　　式中　&G&坯料&――坯料质量&
　　　　　　　G&锻件&――锻件质量&
　　　　　　　G&烧损&――加热时由于坯料表面氧化而烧损的质量。第一次加热取被加热金属的2~3%，以后每次加热取1.5~2.0%&
　　　　　　　G&料头&――在锻造过程中冲掉或切掉的那部分金属的质量。如冲孔时坯料中部的料芯，修切端部的料头等。&
　　当锻造大型锻件时，如采用钢锭作坯料，还要考虑应切掉的钢锭头部和尾部的质量。&
4.2.2坯料尺寸&根据坯料质量即可确定坯料尺寸。&在计算坯料尺寸前，先要考虑锻造比。&【锻造比】是指坯料在锻造前后的断面积的比值。
　　　对于拔长工序来说，其锻造比&R&d&可按下式计算:&
　　　R&d&=A&0&/A&1&或&L&1&/L&0&
　　　　式中&A&0&、&A&1&――&拔长前、后坯料的断面积&；&
　　　　　　　L&0&、&L&1&――&拔长前、后坯料的长度。&
　　　对于镦粗工序来说，其锻造比&(R&u&)可按下式计算:&
　　　R&u&=A&1&/A&0&或H&0&/H&1&
　　　　式中&A&0&、&A&1&――镦&粗前、后坯料的断面积&；
　　　　　　H&0&、&H&1&――镦&粗前、后坯料的高度。&
　　　确定坯料的尺寸时，应满足对锻件的锻造比要求，并应考虑变形工序对坯料尺寸的限制。采用镦粗法锻造时，为避免镦弯，坯料的高径比&(H&0&/D&0&&2.5)。但为下料方便，坯料高径比还应大于1.25。&
　　　根据坯料质量，由下式求出坯料体积&V&坯&。&
　　　V&坯&=m&坯&/&ρ&
　　　　　　ρ――&金属密度。对于钢铁&ρ&=7.85kg/dm&3&。&
　　　然后，求出坯料横截面积A&0&。&
　　　采用拔长法锻造时，由公式：&
　　A&0&=R&d&A&1&
　　　因锻后横截面积A&1&可知，故可求出A&0&(&坯料为钢锭时，锻造比R&d&取2.3～3.0；坯料为轧材时，&R&d&取l.3～1.5)，&最后可求出坯料直径或边长。&
4.3制定锻造工序&
根据不同类型的锻件选用不同的锻造工序。&工序确定后，尚须确定所用的工夹具、加热设备、加热和冷却规范及根据锻件质量确定锻造设备。&
表2锻件分类及所需锻造工序
镦粗（或拔长－镦粗），冲孔等
拔长（或镦粗－拔长），切肩，锻台阶等
镦粗（或拔长－镦粗），冲孔，在芯轴上拔长等
镦粗（或拔长－镦粗），冲孔，在芯轴上扩孔等
弯曲类零件&
拔长，弯曲等
自由锻工序的选择与整个锻造工艺过程中的火次（即坯料加热次数）和变形程度有关。所需火次与每一火次中坯料成形所经历的工序都应明确规定出来，写在工艺卡片上。
4.4确定锻造温度范围
锻造温度范围是指始锻温度和终锻温度之间的温度范围。
锻造温度范围应尽量选宽一些，以减少锻造火次，提高生产率。加热的始锻温度一般取固相线以下100~200℃，以保证金属不发生过热与过烧。终锻温度一般高于金属的再结晶温度50~100℃，以保证锻后再结晶完全，锻件内部得到细晶粒组织。碳素钢和低合金结构钢的锻造温度范围，一般以铁碳平衡相图为基础，且其终锻温度选在高于Ar3点，以避免锻造时相变引起裂纹。高合金钢因合金元素的影响，始锻温度下降，终锻温度提高，锻造温度范围变窄。部分金属材料的锻造温度范围见表2-4。此外，锻件终锻温度还与变形程度有关，变形程度较小时，终锻温度可稍低于规定温度。
表3&部分金属材料的锻造温度范围
锻造温度/℃&
10、15、20、25、30、35、40、45、50&
0.25～0.7&
15CrA、16Cr2MnTiA、38CrA、20MnA、20CrMnTiA&
12CrNi3A、12CrNi4A、38CrMoAlA、25CrMnNiTiA、30CrMnSiA、50CrVA、18Cr2Ni4WA、20CrNi3A&
4.5自由锻件的锻造工艺规程
65kg空气锤
锻造温度范围
齿轮坯自由锻工艺过程
4.6自由锻件的结构工艺性要求&
自由锻件的结构工艺性要求见下表。
结构工艺性要求
锻件上应避免有锥形和楔形表面
应避免出现加强肋，工字形截面等复杂结构
应力求简化两球形面的交接
应避免出现形状复杂的凸台及叉形件的内凸台等
自由锻件的结构工艺性
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