锻造

1. 锻造工艺的定义

锻造是一种在一定温度下借助工具或模具在冲击或压力作用下加工金属机械零件或零件毛坯的方法，锻件的生产率最高，锻件的形状，尺寸稳定性好，并有最佳的综合力学性能 2. 锻造分类，按照成型方式分？按照温度划分？

锻造根据使用工具和生产工艺的不同而分为自由锻，模锻和特种锻造。 3. 模锻冲孔连皮以及各种形式的应用情况

模锻不能直接锻出透空，因此在设计热锻件图时必须在孔内保留一层连皮，然后在切边压力机上冲除掉。冲孔连皮分为平底连皮，斜底连皮，带仓连皮，拱底连皮和压凹。 ① 平底连皮：常用的脸皮形式

② 斜底连皮：当锻件内孔较大时（d﹥2.5h或d﹥60mm）

③ 带仓连皮：若锻件形状复杂，需经预锻和终锻成型，可在预锻型槽中安排斜底连皮，而在终锻型槽中则改用带仓连皮，以便于切边时冲除

④ 拱底连皮：若锻件内孔很大（d﹥15h），而高度又很小，金属向外流动困难，这时采用拱底连皮或带仓连皮 ⑤ 压凹：当锻件内孔直径较小（d﹤25mm），不宜锻出连皮，应该有压凹形式，其目的是使锻件饱满成型

4. 锻造时考虑锻件胚料的失稳问题：坯料的高径比H/D＞3坯料镦粗时容易产生失稳，导致纵向弯曲。尤其在坯料端面不平，或坯料本身轴线不直，或坯料温度不均匀，或锤砧面不平行，都会使H/D＞3得坯料产生纵向弯曲。弯曲了的坯料若不及时校正而继续镦粗，就可能产生折叠。因此在镦粗时，对坯料的高径比应有所限制。通常，圆截面坯料 H/D不宜超过2.5-3；方形或矩形截面坯料H/A不大于3.5-4 5. 自由锻和模锻的特点各是什么？优缺点

自由锻：坯料在平砧上面或工具之间经逐步的局部变形而完成

模锻：①工艺灵活，适用推广②锤头行程打击速度或打击能量可调节③充填型槽能力强④提高锻件的使用寿命⑤生产率高⑥机械加工余量小，成本较低

自由锻优缺点：①工具简单通用性强，灵活性大，适用单件和小批量锻件，适用于新产品试制等②锻件精度低加工余量大，生产效率低，劳动强度大

6. 精压锻件的目的：①提高锻件精度，降低表面粗糙度②使锻件表面产生硬化，可提高零件的表面强度和耐磨性能

7. 锤上锻模的安装：（工序）①模锻工序：使坯料得到锻件所要求的形状和尺寸②制坯工序：改变毛坯的形状，合理分配毛坯体积③切断工序：当采用一料多件的模锻时，切断已锻好的锻件 8. 材料的缺陷

铸锭：划痕，折叠，发裂，结疤，碳化物偏析，白点，非金属夹杂流线，粗晶环 钢锭：偏析 夹杂 气体 缩孔疏松 贱疤 9. 锻件图的绘制

确定分模面， 确定锻件的机械加工余量和公差，模锻斜度，圆角半径，肋和腹板，冲孔连皮，模锻锻件图及锻件技术条件。 10. 锻前加热的目的，变化，缺陷，以及避免措施

目的：提高金属塑性，降低变形抗力，即增强金属的可锻性，从而使金属易于流动成形，并使锻件获得良好的组织和力学性能。 变化与缺陷： 组织结构方面，大多数金属不但发生组织转变，其晶粒还会长大，严重时会造成过热过烧

力学性能方面，总的趋势是金属塑性提高，变形抗力降低，残余应力逐步消失，但也可能产生新的内应力，过大的内应力会引起金属开裂。

物理性能当面，金属的导热系统，导温系统，膨胀系数，密度等均随温度的升高而变化。

化学变化方面，金属表层与炉气或其他周围介质发生氧化，脱碳，吸氢等化学反应，结果产生氧化皮与脱碳层等。 避免措施，按照加热规范进行加热

11. 平锻机上模锻特点，适用范围（P204计算必考；注意课本上的步骤不对）

特点：①锻造过程中坯料水平放置，其长度不受设备工作空间的限制②有两个分模面，因而可以锻出一般锻压设备难以锻成的在两个方向上有凹槽凹孔的锻件，锻件形状更接近零件形状③平锻机导向性好，行程固定，锻件长度方向尺寸稳定性比锤上模锻高。但是，平锻机传动机构受力产生的弹性变形随压力增大而增加。所以，要合理预调必和尺寸，否则将影响锻件长度方向的精度④平锻机可以进行开式和闭式模锻，可以进行终锻成型和制坯，也可以进行弯曲，压扁，切料，穿孔，切边等工布

缺点：①平锻机是模锻设备中结构最复杂的一种，价格贵投资大②靠凹模加紧棒料进行锻造成型，一般要用高温度热轧钢材或冷拔整径刚才，否则会夹不紧或在凹模间产生大的纵向毛刺③锻前必须用特殊装置清除坯料上的氧化皮，否则锻件粗糙度比锤上锻件高④平锻机工艺适用性差，不适宜模锻非对称锻件

适用范围：平锻机用于镦锻各种螺栓，铆钉类锻件，大批量生产汽门，汽车半轴，环类锻件

12. 锻造用材料准备

主要包含两项内容：一是选择材料，二是按锻件大小切成一定长度的毛坯。 13. 锻件的冷却方法，特点①在空气中冷却，领取速度较快。 ②在灰砂坑内冷却。冷却速度较慢。③在炉内冷却，冷却速度最慢。 14. 终锻温度，始锻温度，锻造温度的确定原则

始锻温度一般比铁碳相图的固相线低150~250℃。终锻温度一般要高于金属的再结晶温度50~100℃

确定原则：应保证金属有较高的塑性和较小的变形抗力，并能使制出的锻件获得希望的组织和性能。在此条件下，锻造温度范围进可能取的宽一些，以便减少锻造的火次，降低消耗，提高生产效率，方便操作。 锻造温度的基本方法：运用合金相图，塑性图，抗力图，再结晶图

始锻温度高则金属塑性高，抗力小，变形时消耗能量小，可以采取更大变形量的工艺，在确定始锻温度时，首先应保证金属部产生过热过烧，有时还要受高温析出相的限制。

终锻温度过高，停顿之后，锻件内部的晶粒会继续长大，出现粗晶组织或析出第二相，降低锻件力学性能。若终锻温度低于再结晶温度，锻坯内部会出现加工硬化，使塑性降低，变形抗力急剧增加，容易使坯料在锻打过程中开裂或在坯料内部产生过大的残余应力 15. 自由锻的冲孔的类型

分为开始冲孔和闭式冲孔，开式冲孔常用的方法有实心冲子冲孔，空心冲子冲孔和在垫环上冲孔三种。 16. 螺旋压力机又叫？螺旋锤

17. 热模锻曲柄压力机的特点，缺点，优点

特点：1由于变形力由设备本身封闭系统的弹性变形所平衡，滑块的压力基本上属静力性质，因而工作时无震动，噪音小2象鼻形导向机构增加了滑块的导向长度，提高了设备的工作精度3楔形工作台，可以调节锻压机闭合高度，避免因滑块卡死而损坏曲柄连杆4具有自动顶料装置，便于实现机械化和自动化

优点：①锻件精度较锤上模锻精度高②曲柄压力机上模锻件内部变形深透而均匀，流线分布也均匀合理，保证了力学性能均匀一致③曲柄压力机上模锻容易产生大毛边，金属充填上下模差异不大④曲柄压力机模锻具有静压力的特性，金属在型槽内流动较缓慢

缺点：1与同样能力的模锻锤相比，曲柄压力机的造价比较昂贵，一次性投资大2曲柄压力机行程的压力不能随意调节，不适宜进行拔长，滚挤等制坯操作3对坯料表面的加热质量要求高，不允许有过多的氧化皮4当设备操作或模具调整不当时，有可能使滑块在接近下死点时发生闷车，中断生产，甚至可能使曲柄，连杆或模具损坏5对于一些主要靠压入方式成型的锻件，不得不采用多型槽模锻，增加的工步和模具

18. 热模锻曲柄压力机的锻件顶出如何安排？

顶件装置的结构形式取决于锻压机顶杆数量，顶杆位置，顶出器的形状与数量。在最简单的情况下，顶件装置仅由顶出器和限位用的压圈及其螺钉所组成，当锻件孔径小，顶出器须从锻件环形界面进行顶件时，可采用环形顶件装置，当一个型槽或一副锻模中需用几个顶出器而压力机台面和滑块上只有一个顶杆时，则采用杠杆式顶件装置 19. 自由镦粗质量分析及避免措施（如何减少鼓形） 镦粗时产生鼓形，变形不均匀 避免措施

①侧凹坯料镦粗②软金属垫镦粗③降低设备工作速度 ④ 叠料镦粗⑤套环内敦促⑥反复镦粗与侧面修直 20. 锻件为何设立高度公差，与厚度公差有何区别

厚度公差与高度公差的区别在于高度公差是分模线一侧沿高度方向的尺寸公差，而厚度公差是指通过分模线的尺寸公差 21. 锤上模锻时，为什么上模型槽比下模型槽容易充满？

由于上模高速向下运动至与坯料接触，尽管速度减至零，但金属仍存在向上运动的惯性，而下模没有运动，是静止的，金属向下充填型槽主要靠上模打击力的传递。故上模型槽比下模型槽容易充满 22. 锻模设计为什么要考虑承击面？

承击面是指锻锤空击时，上下模块实际接触的面积，因此，承击面积应为模块在分模平面上的面积减去各型槽，毛边槽，锁扣和钳口所占面积。承击面太小，容易压塌分模平面。 23. 试述热模锻曲柄压力机的应用范围

曲柄压力机在一定条件下可以生产各类形状的锻件，对于主要靠镦粗方式成形的锻件以及带有杆部或不带杆部的挤压，冲孔件，尤其适宜在曲柄压力机上模锻。此外，还可在其上进行热精压，校正等工序。 24. 用作图的方法表示非对称件的模锻斜度，并说明这两种斜度的特点P99 ① 反引等斜度 ② 连接斜度

25. 自由锻分类：锻锤自由锻和液压机自由锻

26. 模锻斜度：为了便于模锻件从何型槽中取出，必须将型槽壁部做成一定的斜度，称为模锻斜度 27. 顶镦三规则

① 第一规则：当长径比φ≤3且端部较平时，可在平锻机一次行程中，自由镦粗到任意大的直径而不产生弯曲，即所允许的长径比φ=3 ②第二规则：在凹模内顶镦时，若⑴Dm≤1.5d时，外露的坯料长度f≤d或者⑵当Dm≤1.25d f≤1.5d时，ψ﹥ψ允，可进行正常的局部镦粗而不产生折叠

③第三规则：在凸模内顶镦时，当⑴Dm≤1.5d时，镦粗长度 f≤2d或者⑵当Dm≤1.25d f≤3d时，ψ﹥ψ允，也可进行正常的局部镦粗而不产生折叠

28. 什么是模锻件的分模面？选择分模面的原则是什么

模锻件是在可分的模腔中成型，组成模具型腔的各模块的分合面称为分模面。

选择分模面的原则：保证锻件形状尽可能与零件形状相同，容易从锻模型槽中取出，此外，应争取获得镦粗充填成型。故此，锻件分模位置应选在有较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，在满足上述分模的原则基础上确定开式模锻件的分模位置，还应考虑下列要求①为了便于发现上下模在模锻过程中的错移，分模位置应选在锻件侧面中部②为使锻模结构尽量简单，并防止上下模错移，分模面尽可能采用直线状③头部尺寸较大的长轴类锻件不宜直线分模④为方便于锻件切边模和锻模加工制造，同时也为了节约金属材料不采用轴向分模⑤对金属流线方向有要求的锻件应尽可能沿锻件界面外形分模 29. 终锻型槽和预锻型槽如何安排

预锻型槽是以终锻型槽或热锻件图为基础进行设计的，设计的原则是经预锻型槽成型的坯料，在终锻型槽中最终成型时，金属变形均匀，充填性好，产生的毛边最小。

30. 精压平面产生凸起的原因是什么？应采取怎么的预防措施？

原因：工件在平板间镦粗时，其受压面上应力分布不均匀，而且随着工件的高径比（H/D）的减小和外摩擦的增大，受压面中心的压应力与边缘的压应力之差也越大，这种应用分布的不均匀性，导致模板产生不均匀的弹性凹陷和弯曲。外力去除后，弹性变形部分回复，使精压工件中部产生突起。

措施：①精压前对模锻件采取的措施：降低锻件的硬度；适当减小变形程度或在冷精压前先热精压一次；带孔的零件，若孔径不大，模锻时则应压出浅穴，以减小精压面积；不带孔的锻件，其受压面事先做成凹面以抵消精压时的凸起等

②对精压模具采取的措施：先用淬透性高的材料做精压模板；改善模具结构、减小模具的零件数，以提高磨具的刚度；采用止程块以减小模具的套型弯曲；模具的施压面做成凸面；降低模板的便面粗糙度等。

③精压时采用良好的润滑：钢件在精压前进行磷化处理和润滑处理；吕件精压时可用蜂蜡或猪油做润滑。 综上所述，凡是减小单位压力和单位摩擦力的措施都会使凸起值减小

31. 高度公差和厚度公差的区别：在于高度公差是分模线一侧沿高度方向的尺寸公差，而厚度公差是指通过分模线的尺寸公差，影响厚度公差的因素除前述的以外，还有模具闭合情况，在锻件图上厚度公差控制着高度公差 32. 锤上模锻的毛边（飞边）槽形式，各种类型的应用情况

形式Ⅰ是适用最广泛的一种，其优点是桥部设在上模块，与坯料接触时间短，吸收热量少，因而升温少，能减轻桥部磨损或避免压塌。 形式Ⅱ适用于高度方面形状不对称的锻件

形式Ⅲ适用于形状复杂，坯料体积不易计算准确而往往偏多的锻件，由于增大仓部容积，不至于发生上下模压不靠。 形式Ⅳ适用对象同形式Ⅲ，由于加宽下模毛边槽桥部，因而提高桥部强度，以避免过快的磨损和过早的压塌 形式Ⅴ只用于锻模局部，桥部增设阻尼沟吗，增加金属向仓部流动的阻力，迫使金属流向型槽深处或枝芽处。

形式Ⅵ称为楔形毛边槽，其特点是终锻时水平方向金属流动越来越困难，适用形式更复杂的锻件，缺点是切除毛边困难。 33. 作图释义自由锻平砧镦粗的变形区分布P46

区域1难变形区：该变形区受端面摩擦影响，变形十分困难

区域2大变形区：该变形区处于坯料中段，受摩擦影响小，应力状态有利于变形，因此变形程度最大 区域3小变形区：该变形区程度介于1和2之间 34. 请作图表示锻件的加工余量和锻造公差P65 35. 设计自由锻件图，并确定变形工步 36. 锻件的终锻预锻 37. 锻件的斜度98

38. 何为计算毛坯图？修正计算毛坯截面图和计算毛坯直径图的依据是什么？116

39. 平锻机上模锻，在凸模型腔内对变形尺寸φ20mm×100mm进行局部镦粗，按照体积不变原则，试设计锥形聚集形槽尺寸。P204