锻 造 实 习 教 案

锻 造 实 习 教 案

一、锻造实习的目的

1、了解锻造基本概念

2、了解主要锻造设备的结构、工作原理和特点

4、熟悉锻造的简单工序及应用 二、安全注意事项

1.实习前穿戴好各种安全防护用品，检查各种工具的木柄是否牢固。空气锤上、下铁砧是否稳固，铁砧上不许有油、水和氧化皮。

2.要根据加热坯料的形状选择好夹钳，夹持牢靠后方可锻打，以免坯料飞出伤人。 3.只有在指导人员直接指导下才能操作空气锤。空气锤严禁空击或锻打较硬的东西。 4.锻锤工作时，严禁用手伸入工作区域内或在工作区域内放取各种工具、模具。 5. 锻区内的锻件毛坯必须用钳子夹取，不能直接用手拿取，以防烫伤，要知“红铁不烫人而黑铁烫人”的常识。

6. 设备一旦发生故障时应首先关机、切断电源。

三、锻造的基本概念

锻压是在外力作用下使金属材料产生塑性变形，从而获得具有一定形状和尺寸的毛坯或零件的加工方法。它是机械制造中的重要加工方法。锻压包括锻造和冲压。

锻造又可分为自由锻造和模型锻造两种方式。锻造能消除金属铸锭中的一些铸造缺陷，使其内部晶粒细化，组织致密，力学性能显著提高。重要的机器零件和工具部件，如车床主轴、高速齿轮、曲轴、连杆、锻模、刀杆等，大都采用锻造制坯。 锻造生产工艺过程：下料——加热——锻造——冷却——检验。

自由锻造是利用冲击力或压力使金属在上下砧面间各个方向自由变形，不受任何限制而获得所需形状及尺寸和一定机械性能的锻件的一种加工方法，简称自由锻。自由锻造分手工自由锻和机器自由锻两种。

四、自由锻造的工具和设备

常用的机器自由锻设备有空气锤、蒸气-空气锤和水压机，其中空气锤使用灵活，操作方便，是生产小型锻件最常用的自由锻设备。空气锤的规格是用落下部分的质量来表示，一般为20～1000kg。（另外还有加热炉及锻件冷却。简要介绍） 空气锤的型号（用汉语拼音字母和数字表示）：

C 41- 75 B 第二次改进

主参数（落下部分重量为75公斤） 型别（第4组第1型空气锤） 类别（锤类） 1、 空气锤的结构原理

空气锤是由锤身（单柱式）、双缸（压缩缸和工作缸）、传动机构、操纵机构、落下部分和

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锤砧等几个部分组成，如图a所示。空气锤是将电能转化为压缩空气的压力能来产生打击力的。空气锤的传动是由电动机经过一级皮带轮减速，通过曲轴连杆机构，使活塞在压缩缸内作往复运动产生压缩空气，进入工作缸使锤杆作上下运动以完成各项工作。空气锤的工作原理如图b。

空气锤

a)外形图 b)工作原理

1-工作缸 2-旋阀 3-压缩缸 4-手柄 5-锤身 6-减速机构 7-电动机 8-脚踏杆 9-砧座 10-砧垫 11-下砧块 12-上砧块 13-锤杆 14-工作活塞 15-压缩活塞 16-连杆 17-上旋阀 18-下旋阀 2、 机器自由锻的工具

钳手 克棍 压铁 剁刀 冲子 垫环

剁垫 摔子 压肩摔子

机锻工具

(1) 夹持工具：如圆钳、方钳，槽钳、抱钳、尖咀钳、专用型钳等。 (2) 切割工具：剁刀、剁垫、克棍等。

(3) 变形工具：如压铁、摔子、压肩摔子、冲子、垫环等。 (4) 测量工具：如钢直尺、内外卡钳等。 (5) 吊运工具：如吊钳、叉子等。 3、机器自由锻的操作

接通电源，启动空气锤后通过手柄或脚踏杆，操纵上下旋阀，可使空气锤实现空转、锤头悬空、连续打击、压锤和单次打击五种动作，以适应各种加工需要。

(1) 空转（空行程）

当上、下阀操纵手柄在垂直位置，同时中阀操纵手柄在“空程”位置时；压缩缸上、下腔直接与大气连通，压力变成一致，由于没有压缩空气进入工作缸，因此锤头不进行工作。

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(2) 锤头悬空

当上、下阀操纵手柄在垂直位置，将中阀操纵手柄由“空程”位置转至“工作”位置时，工作缸和压缩缸的上腔与大气相通。此时，压缩活塞上行，被压缩的空气进入大气；压缩活塞下行，被压缩的空气由空气室冲开止回阀进入工作缸的下腔，使锤头上升，置于悬空位置。

(3) 连续打击（轻打或重打）

中阀操纵手柄在“工作”位置时，驱动上、下阀操纵手柄（或脚踏杆）向逆时针方向旋转使压缩缸上、下腔与工作缸上、下腔互相连通。当压缩活塞向下或向上运动时，压缩缸下腔或上腔的压缩空气相应地进入工作缸的下腔或上腔，将锤头提升或落下。如此循环，锤头产生连续打击。打击能量的大小取决于上、下阀旋转角度的大小，旋转角度越大，打击能量越大。

(4) 压锤（压紧锻件）

当中阀操纵手柄在“工作”位置时，将上、下阀操纵手柄由垂直位置向顺时针方向旋转45°，此时工作缸的下腔及压缩缸的上腔和大气相连通。当压缩活塞下行时，压缩缸下腔的压缩空气由下阀进入空气室，并冲开止回阀经侧旁气道进入工作缸的上腔，使锤头压紧锻件。

(5) 单次打击

单次打击是通过变换操纵手柄的操作位置实现的。单次打击开始前，锤处于锤头悬空位置（即中阀操纵手柄处于“工作”位置），然后将上、下阀的操纵手柄由垂直位置迅速地向逆时针方向旋转到某一位置再迅速地转到原来的垂直位置（或相应地改变脚踏杆的位置）这时便得到单次打击。打击能量的大小随旋转角度而变化，转到45°时单次打击能量最大。如果将手柄或脚踏杆停留在倾斜位置（旋转角度≤45°），则锤头作连续打击。故单次打击实际上只是连续打击的一种特殊情况。

五、 锻造工艺过程及基本工序

自由锻基本工序，着重讲镦粗、拔长、冲孔、切断、弯曲及其应用（结合样品）

1. 镦粗

镦粗是使坯料的截面增大，高度减小的锻造工序。镦粗有完全镦粗、局部镦粗和垫环镦粗等三种方式。局部镦粗按其镦粗的位置不同又可分为端部镦粗和中间镦粗两种。如图所示。

镦粗主要用来锻造圆盘类（如齿轮坯）及法兰等锻件，在锻造空心锻件时，可作为冲孔前的预备工序，镦粗可作为提高锻造比的预备工序。

镦粗的一般规则、操作方法及注意事项如下：

⑴ 被镦粗坯料的高度与直径（或边长）之比应小于2.5～3，否则会镦弯（图a）。工件镦弯后应将其放平，轻轻锤击矫正（图b）。局部镦粗时，镦粗部分坯料的高度与直径之比也应小于2.5～3。

⑵ 镦粗的始锻温度采用坯料允许的最高始锻温度，并应烧透。坯料的加热要均匀，否则镦粗时工件变形不均匀，对某些材料还可能锻裂。

(a) (b) (a) (b)

镦粗 镦弯的产生和矫正

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a)完全镦粗 b)局部镦粗 a)镦弯的产生 b)镦弯的矫正

⑶ 镦粗的两端面要平整且与轴线垂直，否则可能会产生镦歪现象。矫正镦歪的方法是将坯料斜立，轻打镦歪的斜角，然后放正，继续锻打。如果锤头或抵铁的工作面因磨损而变得不平直时，则锻打时要不断将坯料旋转，以便获得均匀的变形而不致镦歪。

⑷ 锤击应力量足够，否则就可能产生细腰形，如图a所示。若不及时纠正，继续锻打下去，则可能产生夹层，使工件报废，如图b所示。

(a) (b) (c) (a) (b) 镦歪的产生和矫正 细腰形及夹层的产生

a)细腰形 b)夹层 2. 拔长

拔长是使坯料长度增加，横截面减少的锻造工序，又称延伸或引伸，如图所示。拔长用于锻制长而截面小的工件，如轴类、杆类和长筒形零件。

(a) (b) (c)

拔长

a)拔长 b)局部拔长 c)心轴拔长 拔长的一般规则，操作方法及注意事项：

⑴ 拔长过程中要将毛坯料不断反复地翻转90°，并沿轴向送进操作，如图a所示。螺旋式翻转拔长如图b所示，是将毛坯沿一个方向作90°翻转，并沿轴向送进的操作。单面顺序拔长如图c所示，是将毛坯沿整个长度方向锻打一遍后，再翻转90°，同样依次沿轴向送进操作。用这种方法拔长时，应注意工件的宽度和厚度之比不要超过2.5，否则再次翻转继续拔长时容易产生折叠。

(a) (b) (c)

拔长时锻件的翻转方法

a)反复翻转拔长 b)螺旋式翻转拔长 c)单面顺序拔长

⑵ 拔长时，坯料应沿抵铁的宽度方向送进，每次的送进量应为抵铁宽度的0.3～0.7倍（图

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a）。送进量太大，金属主要向宽度方向流动，反而降低延伸效率（图b）。送进量太小，又容易产生夹层（图c）。另外，每次压下量也不要太大，压下量应等于或下于送进量，否则也容易产生夹层。

(a) (b) (c)

拔长时的送进方向和进给量

a)送进量合适 b)送进量太大、拔长率降低 c)送进量太小、产生夹层

⑶ 由大直径的坯料拔长到小 直径的锻件时，应把坯料先锻成 正方形，在正方形的截面下拔长， 到接近锻件的直径时，再倒棱， 滚打成圆形，这样锻造效率高，

质量好。如图所示。 大直径坯料拔长时的变形过程

⑷ 锻制台阶轴或带台阶的方形、矩形截面的锻件时，在拔长前应先压肩。压肩后对一端进行局部拔长即可锻出台阶。如图所示。

(a) (b)

压肩

a)方料压肩 b)圆料压肩

⑸ 锻件拔长后须进行修整，修整方形或矩形锻件时，应沿下抵铁的长度方向送进，如图a所示，以增加工件与抵铁的接触长度。拔长过程中若产生翘曲应及时翻转180°轻打校平。圆形截面的锻件用型锤或摔子修整。如图b所示。

(a) (b)

拨长后的修整

a)方形、矩形面的修整 b)圆形截面的修整 3. 冲孔

冲孔是用冲子在坯料冲出透孔或不透孔的锻造工序。

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