机械制造工艺教案第二章一.docx

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机械制造工艺教案第二章一

章节内容:

班

第二章锻压

（一）

日

月

§2-1概述

§2-2金属的加热和锻件的冷却

§2-3自由锻

学时

2

1、锻造的特点和分类2、冲压的特点

3、压力加工4、锻造温度范围

5、锻件的冷却方法6、加热炉7、自由锻设备8、自由锻方法9、自由锻实例

教学目的要求:

了解锻造和冲压的工艺特点以及金属加热和锻件冷却的方法；了解自由锻和冲压的设备，掌握自由锻的方法。

重点难点

教具挂图:

锻造和冲压的工艺特点以及金属加热和锻件冷却的方法

【板书设计及时间安排】：

§2-1概述

一、压力加工和锻压的概述（10分钟）

1、概念

2、弹性变形和塑性变形

二、锻造的特点和分类（5分钟）

1、概念

2、特点

自由锻

3、分类

模锻

三、冲压的特点（5分钟）

§2-2金属的加热和锻件的冷却

一、锻造温度范围（15分钟）

1、始锻温度

2、终锻温度

3、锻造温度范围

4、加热速度

5、锻件的冷却方法（10分钟）

§2-3自由锻

一、自由锻的概述（5分钟）

1、概念2、工艺特点

二、加热（5分钟）

1、加热的方式2、加热炉的结构

三、自由锻设备（5分钟）

结构

1、空气锤

工作原理

结构

2、水压机

工作原理

四、自由锻的方法（20分钟）

1镦粗和局部镦粗

②拔长、芯棒拔长和扩孔

③冲孔

④弯形

⑤切割

五、自由锻实例（10分钟）

①锻件图②锻造工艺③自由锻常见缺陷

【教学内容】：

§2-1概述

一、压力加工和锻造

1、概念：

利用外力使金属产生塑性变形，来获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的生产方法称为金属压力加工。

2、压力加工的种类有：

轧制：

金属坯料在两个回转轧辊的空隙中受压变形。

拉拔：

将金属坯料通过拔拉模的模孔而变形

挤压：

金属坯料在挤压模内受压被挤出模孔而变形。

锻造：

在加压设备及工（模）具的作用下，使金属坯料产生局部或全部的变形。

自由锻：

金属坯料在上下抵铁间受冲击力或压力而变形。

模锻：

金属坯料在具有一定形状的锻模模膛内受冲击力或压力而变形。

板料冲压：

金属板料在冲模之间受压产生分离或变形。

3、变形

●弹性变形

在外力作用下，材料内部产生应力，应力迫使原子离开原来的平衡位置，改变了原子间的距离，使金属发生变形。

并引起原子位能的增高，但原子有返回低位能的倾向。

当外力停止作用后，应力消失，变形也随之消失。

●塑性变形

内应力超过金属的屈服点后，外力停止作用后，金属的变形并不完全消失。

4、锻造的特点

⑴改善金属的内部组织，提高金属的力学性能。

⑵具有较高的劳动生产率。

⑶能获得与零件相接近的锻件，大大节省了金属材料和减少了切削加工工时。

⑷适应范围广。

⑸不能锻造出形状复杂的零件。

5、冲压的特点

⑴在分离或成形的过程中，板料厚度变化小，内部组织也不产生变化。

⑵生产率很高，易实现机械化、自动化生产。

⑶冲压制件尺寸精确，表面光洁，一般不需要再加工。

⑷适应范围广。

⑸冲压模具精度高，制造复杂，成本高。

§2-2金属的加热和锻件的冷却

一、锻造温度

一般可锻金属材料必须经加热才能进行锻造，金属加热的目的是为了提高其塑性，降低变形抗力，并使内部组织均匀。

金属材料的加热是整个锻造工艺过程中的一个重要环节，直接影响产品的质量。

1、始锻温度：

应尽可能高一些，这样可以提高金属塑性，延长锻造时间。

但温度过高，超过一定限度时，金属将产生过热或过烧的缺陷，使金属塑性急剧降低，可锻性变差。

2、终锻温度：

应尽可能低一些，这样可以延长锻造时间，减少加热次数。

但温度过低，金属塑性降低，变形抗力增大，可锻性同样边差，金属还会产生加工硬化，甚至开裂。

若温度过高，锻件会因晶粒比较粗大而降低力学性能。

3、锻造温度范围

4、加热速度

二、锻件冷却方法

冷却过程中温度与时间的关系称为冷却规范。

不同的冷却方法具有不同的冷却规范。

1、空冷在空气中冷却，冷却速度较快。

2、堆冷将热态锻件成堆放在空气中进行冷却，冷却速度低于空冷。

3、坑冷将热态锻件放在地坑或铁箱中缓慢冷却。

4、灰砂冷将热态锻件埋入炉渣、灰或砂内缓慢冷却。

5、炉冷锻后锻件放入炉中缓慢冷却的方法。

§2-3自由锻

一、自由锻概述

1、概念

自由锻是利用冲击力或压力使金属在上、下两个抵铁之间变形。

从而获得所需形状及尺寸的锻件。

在重型机械中，

2、工艺特点

金属沿变形方向可以自由流动，不受限制。

但精度不高、形状简单，主要用于单件、小批量生产。

自由锻是生产大型锻件和特大型锻件唯一成型的方法。

二、加热

1、加热方式

主要有火焰加热和电加热

2、加热炉的结构

三、自由锻设备

1、空气锤一压缩空气为工作介质，驱动锤头上、下运动打击锻件，主要依靠冲击力使金属变形，只能锻造中小锻件。

①结构

②工作原理

2、液压机：

依靠静压力使金属变形，可加工大型锻件。

其中水压机可产生很大作用力，是重型机械厂锻造生产的主要设备。

①结构

②工作原理

四、自由锻方法

1、镦粗和局部镦粗：

镦粗是使毛坯高度见效、横截面积增大的锻造工序，适于饼块类，盘套类。

为防止坯料在镦粗是产生轴向弯曲，坯料镦粗部分的高度不应大于坯料直径的2.5-3倍；

局部镦粗是指在坯料上某一部分进行的镦粗，加热是只对需要镦粗的部分加热。

2、拔长、芯棒拔长和扩孔：

拔长是使毛坯横截面积减小、长度增加的锻造工序，适于轴类、杆类。

拔长是用夹钳钳牢，锤击时应将坯料饶其轴线不断翻转，方法有反复90°翻转和沿螺旋线翻转两种。

芯棒拔长是在空心毛坯中加芯轴进行变形以减小空心毛坯外径（壁厚）而增加其长度的锻造工序。

扩孔是减小空心毛坯壁厚而增加其内、外径的锻造方法。

方法有冲头扩孔和芯轴扩孔两种。

冲头扩孔是利用冲头锥面引起的径向分力进行扩孔的方法，由于受拉应力的影响，容易胀裂，故每次扩孔量不宜太大；芯轴扩孔是利用上砧和芯棒对空心坯料沿圆周依次连续压缩而实现扩孔的方法。

拔长、镦粗经常交替反复使用。

有时一头镦粗，另一头拔长。

3、（通孔、盲孔）冲孔：

冲孔是在坯料上冲出通孔或盲孔的锻造工序。

常用方法有双面冲孔和单面冲孔。

双面冲孔时，先试冲一凹痕，检查孔的位置是否正确，无误后，在凹痕中撒少许煤粉以利于冲子的取出，然后用冲子冲深至坯料厚度的2/3-3/4，再翻转坯料将孔冲穿。

单面冲孔是先确定孔的位置正确后直接将孔冲穿，主要用于较薄的坯料。

4、弯形：

弯形是采用一定的工模具将毛坯弯成所规定的外形的锻造方法。

有自由弯形和成形弯形两种。

5、切割：

分割坯料，或去除锻件余量的工序。

切割的方法有：

单面切割、双面切割和四面切割、圆料切割

6、其他自由锻方法：

扭转：

某一部分相对于另一部分转一定角度。

错移：

坯料的一部分相对于另一部分平移错开的工序，例如曲轴。

五、自由锻实例

1、锻件图

在零件图的基础上考虑了加工余量、锻造公差、工艺余块等因素之后绘制的图样。

2、锻造工艺

3、自由锻常见的缺陷

裂纹：

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：

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：

由于坯料在锻压时送进量小于单面压下量而造成的。

【小结】：

本次课程主要讲解了金属压力加工及锻压的工艺特点，讲解了金属的加热和锻件冷却方法，讲解了自由锻工艺，讲解了自由锻的设备和自由锻的方法。

【课外作业】：

P30第6、7、8题