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锻造工艺与模具设计-锤上模锻引言锤上模锻是一种传统的金属锻造工艺，它使用锤子和模具将金属加热至一定温度后进行锤击，使其塑性发生变化，并通过模具的形状来塑造金属的最终形态。
本文将介绍锤上模锻的工艺流程以及模具设计的要点和注意事项。
锤上模锻的工艺流程锤上模锻的工艺流程通常包括以下几个步骤：1.材料准备：选择适当的金属材料，并对其进行预处理，如去除表面氧化物、清除杂质等。
2.加热：将金属材料加热至适当的温度，以增加其塑性。
加热温度通常根据材料的种类和要求的锻造效果来确定。
3.锤击：在金属材料达到适当温度后，使用锤子对其进行锤击。
锤击力度和频率需根据材料的塑性和形状来调整，以达到锻造工件的要求。
4.模具设计：根据锻造工件的形状和尺寸要求，设计制作适用的模具。
模具应具有足够的强度和刚度，以承受锤击的力量，并能形成金属的预期形状。
5.成品处理：锻造完成后，对锻造工件进行必要的处理，如退火、淬火、表面处理等，以提高其性能和外观质量。
模具设计的要点和注意事项1. 模具材料的选择模具材料应具有足够的硬度和强度，以抵抗锤击力量的作用。
常用的模具材料有合金工具钢、高速钢等。
在选择模具材料时，还需要考虑其热膨胀系数和导热性能，以确保模具在高温条件下能保持形状稳定性。
2. 模具结构设计模具的结构设计应考虑到工件的形状和尺寸要求，以及锤击的力量和频率。
模具应具有足够的强度和刚度，以承受锤击的力量，并能准确地形成金属的预期形状。
同时，模具的结构应合理，方便装卸和调整，以提高生产效率。
3. 模具表面处理模具的表面处理对于形成工件的表面质量和精度非常重要。
常用的表面处理方法包括电火花加工、抛光、渗碳等。
表面处理可以改善模具的耐磨性和抗粘附性，以减少模具的磨损和延长使用寿命。
4. 模具的维护与保养模具在锤上模锻过程中会受到较大的冲击和热应力，因此需要定期进行维护和保养，以确保其性能和使用寿命。
维护和保养包括清洁、修复损坏、润滑等工作。
塑性成形工艺第十一章锤上模锻工艺及模具设计锤上模锻工艺是一种常见的金属塑性成形工艺，通过锤击和挤压金属材料，使其在锻模的作用下得到塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的零件。
本文将从锤上模锻工艺及模具设计两个方面进行详细介绍。
一、锤上模锻工艺锤上模锻工艺是将预热好的金属坯料放置于模具中，通过锤击和挤压使其在模具的作用下得到塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的零件。
具体的工艺流程如下：1.材料选择：根据零件的要求选择合适的金属材料，并对其进行预热处理，以提高其塑性和可锻性。
2.模具设计：根据零件的形状和尺寸要求，设计和制造适用的锻模。
3.预热坯料：将金属坯料放入预热炉中对其进行预热处理，使其达到适合锻造的温度。
4.放料：将预热好的金属坯料取出，放置于模具中。
5.锤击和挤压：用锤子对金属坯料进行锤击和挤压，使其在模具的作用下得到塑性变形，并逐渐冷却固化。
6.去毛刺：在锻造后对零件进行去除表面的毛刺处理。
7.检验和整形：对锻造后的零件进行质量检验，如尺寸、表面质量等，并进行修整和整形。
二、模具设计模具是实现锤上模锻工艺的重要工具，合理的模具设计能够保证锻件的形状和质量。
以下是模具设计的一些要点：1.模具材料：模具需要具有足够的硬度和耐磨性，常用的模具材料有合金工具钢、合金炉电极材料等。
2.模具结构：模具应具有足够的强度和刚度，能够承受锻造过程中的冲击和挤压力。
模具的结构应尽可能简单，易于制造和安装。
3.模具尺寸：模具的尺寸应根据零件的形状和尺寸要求进行合理确定。
模具的开裂数量和形式、上、下模的高度和准确度等都需要进行细致的计算和设计。
4.模具润滑：模具表面应涂抹适当的润滑剂，以减小模具与金属之间的摩擦力，提高成形性能。
5.模具冷却：模具内部应设置冷却装置，以保持模具在工作过程中的合适温度，减少模具磨损和延长使用寿命。
总之，锤上模锻工艺及模具设计是塑性成形工艺中的重要环节。
通过合理的工艺流程和模具设计，可以获得形状和尺寸精确的零件，并满足各种机械零件的使用要求。
锻造工艺及模具设计资料大家好，我是一名大学教授，今天我来给大家介绍关于锻造工艺及模具设计的资料，希望对大家有所帮助。
1.锻造工艺锻造是将金属材料在一定的温度下通过压力变形达到所需形状的一种工艺。
锻造的主要特点是它是以固态变形为主要手段，对金属材料进行加工，锻件具有纤维结构，具有高的强度、韧性和可靠性。
锻造过程中需要注意以下几点：（1）选材锻造工艺的原料材料主要是金属材料，因此需要选用具有一定延展性、塑性、韧性和可锻性的金属材料进行锻造。
（2）加热锻造过程中需要对金属材料进行加热处理，使其达到适宜的塑性状态。
（3）锻造在适宜的温度下，使用锻压机等设备对金属材料进行锻造，以达到所需形状和尺寸。
（4）退火锻造后的金属材料需要进行退火处理，以恢复其塑性和韧性，保证其使用性能。
2.模具设计模具是锻造工艺中非常重要的工具，其设计质量将直接影响到锻造件的质量和成本。
模具设计需要考虑以下几点：（1）选材模具材料需要具有高强度、高韧性、高耐磨性和高温稳定性。
常用的模具材料有合金钢、合金铸铁、电熔钢等。
（2）结构设计模具结构需要合理设计，以保证锻造件的精度和质量。
通常包括上下模、内芯、外壳、挡料等部分。
（3）冷却设计在锻造过程中，模具需要耐受高温和高压的腐蚀和磨损，因此需要合理设计冷却系统，以提高模具的使用寿命和稳定性。
（4）应力分析在模具设计过程中需要进行应力分析，以确保模具在使用中不会破裂或变形，同时需要加强模具的强度和稳定性。
以上就是关于锻造工艺及模具设计的简单介绍，感谢大家的阅读。
除了以上介绍的基本知识外，我们还可以探讨一些更深入的问题和技术。
1.锻造工艺的分类锻造工艺可以根据材料的状态和加工方式进行分类。
常见的分类有：（1）按材料状态分类：①冷锻：在材料不加热或温度较低时进行的锻造。
②热锻：在材料加热到适宜温度时进行的锻造。
热锻可以分为碳素钢热锻、合金钢热锻、铝合金热锻、镁合金热锻等。
（2）按加工方式分类：①自由锻造：将金属材料置于锻造机上，通过锤击、撞击等方式进行锻造。
第十二章压力机模锻工艺及模具设计压力机模锻是一种常见的金属加工工艺，广泛应用于航空航天、汽车制造、军工等领域。
本章将介绍压力机模锻工艺及模具设计的相关内容。
一、压力机模锻工艺1.模锻概述模锻是利用压力机将金属材料在闭合型模具中进行变形加工的一种工艺。
通过施加压力，金属材料在模具的作用下发生塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的零件。
2.工艺步骤（1）模具准备：制作和安装所需的闭合型模具。
（2）原料准备：选择适合的金属材料，进行预处理，包括加热、清理等。
（3）加热：将金属材料加热至所需的温度，以改变其组织结构和塑性。
（4）装料：将加热后的金属材料放入模具中。
（5）锻造：通过压力机施加压力，使金属材料发生塑性变形，填充模具腔内。
（6）冷却：经过锻造后，将模具中的金属材料冷却至室温，固化成零件。
（7）取出零件：将固化完成的零件从模具中取出。
3.工艺优点（1）能够生产精度高、尺寸稳定的零件。
（2）生产效率高，适合大批量生产。
（3）材料利用率高，产生的废料少。
（4）能够加工复杂形状的零件，适用范围广。
二、模具设计1.模具结构压力机模锻使用的模具一般采用闭合型结构，包括上、下模具、填料板、顶出装置等。
填料板上有零件形状的凹模腔，也可以配合上模具有凸模来实现复杂形状的锻造。
2.模具材料模具材料一般要求具有较高的硬度、耐磨性和热稳定性。
常用的模具材料有合金工具钢、高速钢等。
3.模具设计考虑因素（1）零件形状和尺寸：根据零件的形状和尺寸确定模具的凹模腔形状和尺寸。
（2）锻造温度：根据锻造温度选择合适的模具材料和冷却方式。
（3）填充性能：模具的凹模腔及填料板需要保证足够的填充性能，以确保金属材料能够充分填充模具腔。
三、总结压力机模锻工艺及模具设计是一种重要的金属加工工艺，具有广泛的应用。
通过合理选择模具材料、设计合适的模具结构和凹模腔形状，能够实现高效、高质量的零件生产。
模锻工艺在实践中需要根据不同的零件形状和要求进行调整和改进，以满足不同领域的应用需求。
多向模锻1 概述多向模锻技术又称多柱塞模锻，是于20世纪50年代美国Cameron（卡麦隆）公司提出并实现的锻造新技术，利用可分模具，在多向模锻压机一次行程作用下获得无毛边、无拔模斜度或小拔模斜度、多分枝或有内腔的形状复杂的锻件。
它是一种集挤压、模锻于一体的综合工艺。
与普通模锻相比，能减少工序和节约能源，提高锻件的性能，对实现锻件精化、改善产品质量和提高劳动生产率等方面具有许多独特的优点。
自上世纪五十年代以后，美、英、法、德和原苏联等工业发达的国家，相继推广应用和发展了多向模锻技术。
我国于上世纪六十年代中期，也开始自主研发多向模锻水压机和多向模锻工艺。
1.1 多多多多多多多多多多多多进行多向模锻的前提条件，必须拥有多向模锻压机，图1-1是二十二冶集团精密锻造有限公司和清华大学共同研发的40MN多向模锻压机。
1234567图1-1 40MN多向模锻压机1——上半圆梁2——合模工作缸3——垂直工作缸4——活动横梁5——回程缸6——水平工作缸7——下横梁由图1-1可知，多向模锻压机和普通模锻压机有很大区别，机架在左右方向设计成一定角度，机架采用钢丝缠绕提供机架垂直方向和水平方向的预紧力。
多向模锻液压机可以在不同方向按不同顺序用冲头对闭式模具中坯料进行挤压，使其能很好的充满模具型腔。
锻造结束后模具分开，方便从模具型腔内取出锻件。
多向模锻根据锻件的分模方式不同，可以分为三种类型：即垂直分模；水平分模；垂直与水平联合分模(简称复合分模)，见图1-2所示。
由图可清楚看到这三种多向模锻的分模方式及其成形原理，如下：图1-2 多向模锻分模方式(1)垂直分模(2)水平分模(3)复合分模(1)垂直分模垂直分模是把左右模具固定在压力机的水平缸活塞上，将垂直冲头固定在垂直穿孔缸的活塞上，以水平缸活塞压紧左右模具，把坯料放入模具模腔中，用垂直冲头挤压坯料使坯料填满模具型腔。
锻造结束后，垂直冲头回程，水平缸回程打开左右模具，锻件从模具型腔中取出。
第十一—第十二—第十三—第十四上次课程回顾：第三节铸造工艺方案的确定一、造型、制芯方法的选择二、铸件浇注位置的确定三、分型面的选择四、型（砂）芯设计第四节铸造工艺参数的确定一、铸件尺寸公差二、机械加工余量三、铸件工艺余量四、铸件工艺补正量五、起模斜度（铸造斜度）六、铸造收缩率七、最小铸出孔及槽八、反变形量第五节液态金属成形工艺设计实例一、铸造工艺图的绘制二、铸件图的绘制三、铸型（装配）图的绘制四、铸造工艺规程和工艺卡片的编制问题：1 在铸造生产中，选择造型方案时应考虑哪些基本原则？2 什么叫浇注位置？选择浇注位置应遵循哪些原则？3 怎样选择分型面？1 在铸造生产中，选择造型方案时应考虑哪些基本原则？（1）造型、制芯方法应与生产批量相适应；（2）造型、制芯方法应适合工厂条件；（3）要兼顾铸件的精度要求和成本。
2 什么叫浇注位置？选择浇注位置应遵循哪些原则？浇注位置：浇注时铸件在铸型中所处的位置。
（1）铸件上质量要求高的部分及重要工作面、重要加工面、加工基准面和大平面应尽量朝下或垂直安放；（2）铸件的厚大部位应放在上部，尽量满足铸件自下而上的顺序凝固；（3）应保证铸件有良好的液态金属导入位置保证铸型充满；（4）应尽量少用或不用砂芯。
3 怎样选择分型面？（1）分型面应选在铸件最大截面处，以保证顺利起出模样而不损坏铸型；（2）尽量将铸件全部或大部分放在同一个半型内；（3）尽量减少分型面的数量；（4）分型面应尽量选用平面；（5）便于下芯、合型和检查型腔尺寸；（6）考虑工艺特点，尽量使加工及操作工艺简单。
第四章内容回顾：第四章液态金属成形工艺设计第一节液态金属成形工艺设计概论一、设计依据二、设计内容和程序第二节铸件结构的工艺性一、铸造工艺对铸件结构的要求二、铸造合金对铸件结构的要求三、铸造方法对铸件结构的要求第三节铸造工艺方案的确定一、造型、制芯方法的选择二、铸件浇注位置的确定三、分型面的选择四、型（砂）芯设计第四节铸造工艺参数的确定一、铸件尺寸公差二、机械加工余量三、铸件工艺余量四、铸件工艺补正量五、起模斜度（铸造斜度）六、铸造收缩率七、最小铸出孔及槽八、反变形量第五节液态金属成形工艺设计实例一、铸造工艺图的绘制二、铸件图的绘制三、铸型（装配）图的绘制四、铸造工艺规程和工艺卡片的编制测验：1 名词解释（1）铸造；（2）砂型铸造；（3）熔模铸造；（4）消失模铸造；（5）压力铸造；（6）低压铸造；（7）差压铸造。
2 什么叫浇注系统？由几部分组成？3 铸造工艺参数有哪些？4 常用冒口有哪些？说明冒口的作用。
冷铁的作用是什么？5 什么叫浇注位置？如何确定浇注位置？6 什么叫分型面？如何确定分型面7 比较图a及图b哪个铸造工艺好，并简要说明。
第五章模锻工艺及锻模设计塑性成形技术是指利用金属的塑性，在外力的作用下，获得具有一定轮廓、尺寸和力学性能的产品的加工技术。
塑性成形原理的核心内容—塑性力学锻造与冲压（锻压）：将固态金属（体积金属或板料金属）加热，或在室温下在锻压机器的外力作用下通过模具成形为所需锻件或冲压件产品的方法。
锻造：锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。
三峡升船机螺母柱毛坯我国首台400MN（4万吨）重型航空模锻液压机重型航空模锻液压机进行热试顺利锻造出首个大型盘类件产品第一节毛坯加热与锻件冷却一、毛坯加热方法1 锻前加热的目的目的：提高金属塑性、降低变形抗力、使金属易于流动成形—锻造生产过程中的一个极其重要的环节。
2 加热方法（1）燃料火焰加热固体（煤、焦炭等）、液体（重油、柴油等）、气体（煤气、天燃气等）缺点：劳动条件差，炉内气氛、炉温及加热质量较难控制，容易造成环境污染。
（2）电加热优点、缺点电阻加热感应加热（3）少无氧化加热精密模锻时，毛坯必须采用少无氧化加热，可减少钢材的氧化和脱碳，有利于提高模具寿命。
实现少无氧化加热的方法有多种，简单而效果较好的是带保护气氛的感应加热。
3 金属加热时的变化和常见缺陷金属在加热过程中，由于能量升高，原子的振动加快、振幅增大，以及电子运动的自由行程改变，还有周围介质的影响等原因，金属将发生如下变化：化学变化：氧化、脱碳、吸氢，产生氧化皮与脱碳层等；物理变化：热导率、热扩散率、膨胀系数、密度等随温度的升高而变化；组织结构变化：过热、过烧；力学性能变化：随加热温度升高，金属的塑形提高，变形抗力降低，残余应力逐步消失；但也可能产生温度应力与组织应力，过大的内应力会引起加热的金属开裂。
4 金属材料锻造温度范围的确定锻造温度范围：是指开始锻造（始锻温度）与结束锻造（终锻温度）之间的温度区间。
锻造温度确定的原则：确定锻造温度范围的基本方法：一般来讲，碳钢的锻造温度范围根据铁-碳相图就可确定；铝合金、钛合金、铜合金、不锈钢及高温合金，往往须要综合运用各种方法，才能确定出合理的锻造温度范围。
各种材料的始锻和终锻温度可查手册。
5 金属的加热规范金属在锻前加热时，应尽快达到规定的始锻温度，以减少氧化，节省燃料，提高生产率。
但是，温度升得太快，温度应力就大，往往会造成毛坯开裂。
因此，在实际生产中，金属毛坯应按一定的加热规范进行加热。
加热规范：金属毛坯装炉开始到出炉的整个过程中，炉温和料温随时间变化的规定。
为方便起见，加热规范通常是以炉温—时间的变化曲线来表示。
一段、二段、三段或多段加热规范。
预热、加热、均热等几个阶段。
如何制定加热规范？确定加热过程不同阶段的炉温、升温速度和加热与均温时间。
二、锻件冷却方法锻件的冷却时锻造后根据锻件材料性质，按照不同的速度冷却到室温的工序。
如果冷却速度选择不当，锻件可能因产生裂纹或白点而报废。
1 锻件在冷却过程中的内应力（1）冷却时的温度应力锻件在冷却初期，表层冷却快，体积收缩大；心部冷却慢，体积收缩小。
由于表层金属收缩受到心部金属的阻碍，结果在金属的表层产生了拉应力，心部产生了压应力。
此时心部温度仍较高，变形抗力小，且塑性较好，还允许微量塑性变形，使温度应力得以松弛。
到了冷却后期，锻件表面已接近室温，基本上不再收缩，这时表层金属反而阻碍心部金属继续收缩，导致心部由受压应力转变成受拉应力，从而易产生冷却裂纹。
若锻件材料为抗力大、塑性低的合金，在冷却初期表层金属内产生的拉应力不能得到松弛，就是在冷却后期，也只能使表层金属初期产生的拉应力有所降低，但表层仍为拉应力，心部仍为压应力。
因此，冷却过程中低碳钢与低合金钢锻件可能出现内裂，而高碳钢与高合金钢锻件则易产生外裂。
（2）冷却过程中的组织应力（3）冷却过程中的残余应力2 锻件的冷却方法按照冷却速度的不同，锻件的冷却方法有三种，即在空气中冷却、在灰砂中冷却和在炉内冷却。
1 在空气中冷却2 在干燥的灰、砂坑（箱）内冷却3 在炉内冷却上次课程回顾：第五章模锻工艺及锻模设计第一节毛坯加热与锻件冷却一、毛坯加热方法二、锻件冷却方法问题？1 什么叫锻压？什么叫锻造？2 金属毛坯加热的目的是什么？主要加热方法有哪些？1 什么叫锻压？什么叫锻造？锻造与冲压（锻压）：将固态金属（体积金属或板料金属）加热，或在室温下在锻压机器的外力作用下通过模具成形为所需锻件或冲压件产品的方法。
锻造：锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。
2 金属毛坯加热的目的是什么？主要加热方法有哪些？目的：提高金属塑性、降低变形抗力、使金属易于流动成形。
加热方法：（1）燃料火焰加热；（2）电加热；（3）少无氧化加热。
第二节锻件分类及锻件图设计模锻即模型锻造，是利用模具使毛坯变形而获得锻件的锻造方法。
开式模锻：沿锻件分型面周围形成横向飞边的模锻。
一、锻件的分类为了便于拟定工艺规程和锻模设计，应将各种形状的锻件进行分类。
目前比较一致的分类方法是，按照锻件的外形和模锻时毛坯的轴线方向，把锻件分为短轴线类（圆饼类）和长轴线类。
锻件的分类如下：短轴线类锻件特点：打击方向、流动平面长轴线类锻件特点：二、表示模锻件复杂程度的参数模锻件形状对模锻时金属流动和变形力的影响很大，因此，必须找出表示锻件形状复杂程度的参数。
一般用锻件的体积与其外廓包容体的体积之比来表示锻件复杂性的，而且比较准确地估计到偏离主轴的那部分所带来的影响，即形状复杂系数S 为：bV VS =当S=1-0.63时，形状复杂程度为较低的Ⅰ级，锻件形状简单；当S=0.63-0.32时，形状复杂程度为较低的Ⅱ级，为普通形状锻件；当S=0.32-0.16时，形状复杂程度为较低的Ⅲ级，锻件形状较复杂；当S<0.16时，形状复杂程度为较低的Ⅳ级，锻件形状复杂。
提斯特（Teteies ）提出的轴对称锻件的形状复杂系数为αβ=Sα、β分别是纵、横截面形状系数。
三、锻件图的设计在工艺规程制定、锻模设计与加工、模锻生产过程及锻件检验中，都离不开锻件图。
锻件图分为冷锻件图和热锻件图。
冷锻件图—用于最终锻件检验和热锻件图设计；热锻件图—用于锻模设计与加工制造。
冷锻件图通常称为锻件图。
它是根据零件图设计，其设计内容如下：1 确定分模面确定分模面位置的最基本原则是：保证锻件形状尽可能与零件形状相同，容易从模腔中取出；此外，应争取获得镦粗成形。
锻件分模面位置应选在具有最大水平投影尺寸的位置上。
为了提高锻件质量和生产过程的稳定性，除满足上述分模原则外，确定开式模锻件的分模位置还应考虑下列要求：（1）易于发现上下模腔的相对错移；（2）尽可能选用直线分模，使模锻加工简单。
但对头部尺寸较大、且上下不对称的锻件，则宜用折线分模，以利充满成形；（3）对圆饼类锻件，当H≤D时，宜取径向分模，而不取轴向分模；（4）应保证锻件有合理的金属流线分布。
2 确定机械加工余量和公差普通模锻件均经机械加工成为零件。
原因？（1）毛坯在高温下产生氧化和脱碳；（2）毛坯体积变化及终锻温度波动；（3）由于锻件出模的需要，模膛壁带有斜度，锻件侧壁需添加敷料；（4）模膛磨损和上下模难免的错移现象；（5）锻件形状复杂，需作适当简化，保证模锻成形。
3 模锻斜度模锻斜度：在锻件上与分模面垂直的平面或曲面所附加的或固有的斜度。
其作用是使锻件能顺利地从模膛取出。
外模锻斜度α：锻件冷却收缩过程中，趋向于离开模壁的部分。
内模锻斜度β：锻件冷却收缩过程中，将模膛中突起部分夹得更紧的部分。
为了制造模具时采用标准刀具，模锻斜度应按以下数值选用：0°15ˊ、…、15°等4 圆角半径圆角：为了使金属易于流动和充满模膛，提高锻件的成形质量并延长锻模的使用寿命，锻件上所有的转接处都要用圆弧连接，使尖角、棱边呈圆弧过渡，此过渡称为锻件的圆角。
外圆角半径r：凸圆角半径，外圆角对应模膛内圆角内圆角半径R：凹圆角半径，内圆角对应模膛外圆角问题：充填模膛困难，开裂，压塌，力学性能下降，回流折叠。
