2-2 锻造《机械制造工艺基础》(第8版)（劳动版·第八版）河南省（对口招生）装备制造类 知识点讲解

河南省（对口招生）机械类《机械制造工艺基础》 知识点讲解 2-2 锻造 【课程要求】 1.掌握锻造生产的完整工艺过程（下料、加热、锻造、冷却、检验、热处理）及各环节核心要点。 2.理解自由锻的定义、设备、工具、基本工序及常见缺陷，能区分辅助工序、基本工序和修整工序。 3.掌握模锻的定义、工艺过程、特点及适用场景，理解模锻与自由锻的差异。 4.了解胎模锻的定义、结构特点及应用场景，明确其与自由锻、模锻的区别。 5.能根据锻件特点，分析其适用的锻造工艺（自由锻 / 模锻 / 胎模锻）及对应的工艺过程。 6.能结合锻造冷却方法、缺陷产生原因，提出简单的质量控制措施。 【知识网络】 【知识要点】 知识点1 锻造生产工艺过程 锻造的基本工艺过程包括下料、加热、锻造、冷却、质量检验和热处理六个环节，各环节直接影响锻件质量。 1.下料 ￮定义：根据需要将原材料（型材、钢坯）分成若干段的过程。 ￮常见方法：剪切法、锯削法、砂轮切割法、冷折法和气割法，方法选取需结合材料性质、尺寸和下料质量要求。 2.加热 ￮目的：提高金属的塑性，降低变形抗力，改善金属的可锻性，减少锻造力的需求。 ￮原理：常温下多数金属可锻性差，加热到一定温度后，塑性显著提升，可锻性大幅改善。 3.锻造 ￮定义：利用锻造设备，使处于始锻温度到终锻温度之间的坯料在外力作用下发生塑性变形，改变尺寸、形状，优化内部组织，得到符合要求的锻件。 4.冷却 ￮定义：锻后从终锻温度冷却到室温的过程，是保证锻件质量的关键环节。 ￮常用方法： ▪空冷：在空气中冷却，速度较快，适用于低碳钢、中碳钢小型锻件。 ▪坑冷：在地坑或铁箱中缓慢冷却，速度适中，适用于低合金钢、截面较大的锻件。 ▪炉冷：在炉内缓慢冷却，速度慢，适用于大型锻件或高合金钢锻件。 5.质量检验 ￮外观检验：检查锻件几何尺寸、形状、表面状况。 ￮内部检验：检查化学成分、宏观组织、显微组织及力学性能。 6.热处理 ￮目的：使组织均匀，细化晶粒，减少锻造残余应力，调整硬度，改善机械加工性能，为最终热处理做准备。 ￮常用方法：正火、退火、球化退火等。 知识点2 自由锻 1.自由锻的定义与分类 ￮定义：将加热后的金属坯料置于铁砧上或锻压机器的上下砧铁之间直接进行的锻造。 ￮分类：手工自由锻（手锻）、机器自由锻（机锻）。 ￮特点：工具简单、设备通用性强、工艺灵活，适用于单件、小批量及大型锻件生产；但生产效率低、锻件精度低、劳动强度大，对工人技术要求高。 2.自由锻设备 ￮空气锤：以压缩空气为工作介质，驱动砧块击打锻件，适用于小型锻件及胎模锻造，规格以落下部分质量表示（如 150kg 空气锤）。 ￮水压机：依靠静压力使坯料变形，工作平稳、振动小、锻件变形均匀，适用于大型锻件锻造，可锻造 1~300t 的大型重型坯料。 3.自由锻常用工具 ￮垫环、压棍、压铁、摔子、剁刀、钢直尺等，用于辅助坯料成形和修整。 4.自由锻的基本工序 ￮辅助工序：坯料预变形工序，如预压钳把、切肩、压痕等。 ￮基本工序：大幅改变坯料形状和尺寸的工序，核心工序包括： ①镦粗：使坯料高度减小、横截面积增大，用于制造齿轮坯、盘类零件毛坯，或为拔长工序做准备。局部镦粗可仅对坯料部分区域加热镦锻，控制变形范围。 ②拔长：使坯料长度增加、横截面积减小，用于生产轴类、杆类零件（如车床主轴、连杆）。拔长时送进量为砧宽的 0.3~0.7 倍，送进量过大效率低，过小易产生夹层。 ③.冲孔：在坯料上锻出不通孔或通孔，分为单面冲孔（薄坯料）和双面冲孔（厚坯料）。 ④其他工序：弯曲、扭转、切割、错移、锻接等。 ￮修整工序：精整锻件尺寸和形状，消除表面不平、弯曲等缺陷，如滚圆、平整。 5.自由锻常见缺陷 ￮裂纹：原因包括坯料质量差、加热不充分、锻造温度过低、冷却不当、锻造方法错误。 ￮末端凹陷和轴心裂纹：因锻造时坯料内部未热透或未锻透，变形仅发生在表面造成。 ￮折叠：因坯料锻压时送进量小于单面压下量造成。 知识点3 模锻 1.模锻的定义 将加热后的坯料放在锻模的模膛内，经过锻造使其在模膛限制的空间内产生塑性变形，从而获得锻件的锻造方法。 2.模锻的工艺过程 单模膛模锻需先下料、制坯，再经模锻锤锻击成带飞边的锻件，最后切除飞边，获得成品锻件。 3.模锻的特点与适用场景 ￮优点：锻件形状复杂、尺寸精度高、表面光洁；锻件内部流线按轮廓分布，力学性能好；生产效率高，易实现机械化。 ￮缺点：模具制造成本高、设备吨位大、制造周期长、费用高。 ￮适用场景：中、小型锻件的成批或大量生产。 知识点4 胎模锻 1.胎模锻的定义 自由锻与模锻相结合的加工方法，在自由锻设备上使用可移动的模具生产锻件。 2.胎模的结构与工作原理 以下锤头胎模为例，下模置于空气锤下砧上，坯料放在胎模内，合上上模，用锤头锻打上模，待上下模合拢后形成锻件。 3.胎模锻的特点与适用场景 ￮优点：模具结构简单、制造容易、无需专用锻造设备。 ￮缺点：锻件质量不如模锻件高，工人劳动强度大，胎模寿命短，生产效率较低。 ￮适用场景：小型锻件的中小批量生产，广泛应用于无模锻设备的中小型企业。 【练习题】 一、单项选择题 1、锻造生产的首要工序是（ ） A、加热 B、下料 C、锻造 D、热处理 2、小型低碳钢锻件最常用的冷却方式是（ ） A、炉冷 B、坑冷 C、空冷 D、水冷 3、用于制造盘类、齿轮坯锻件的自由锻基本工序是（ ） A、拔长 B、镦粗 C、冲孔 D、弯曲 4、适合锻造大型、重型锻件的设备是（ ） A、空气锤 B、水压机 C、冲床 D、车床 5、自由锻拔长工序的合理送进量为砧宽的（ ） A、0.1~0.2倍 B、0.3~0.7倍 C、0.8~1.0倍 D、1.0~1.2倍 6、依靠锻模模膛定型，获得高精度锻件的锻造工艺是（ ） A、自由锻 B、胎模锻 C、模锻 D、手工锻 7、属于自由锻修整工序的是（ ） A、压痕 B、滚圆 C、预压钳把 D、切肩 8、兼具自由锻与模锻特点，适配中小批量小型锻件的工艺是（ ） A、机锻 B、手工锻 C、胎模锻 D、精密模锻 9、锻件产生折叠缺陷的主要原因是（ ） A、温度过高 B、送进量小于单面压下量 C、冷却过快 D、坯料未热透 10、模锻的主要适用生产场景是（ ） A、单件大型锻件 B、大批量中小型锻件 C、小批量精密锻件 D、重型特种锻件 二、判断题 1、锻造热处理可细化晶粒，减少锻件残余应力。（ ） 2、空气锤主要用于大型重型锻件的锻造加工。（ ） 3、自由锻生产灵活性强，适合单件、小批量锻件生产。（ ） 4、冲孔、拔长、镦粗均属于自由锻基本工序。（ ） 5、模锻模具结构简单、制造成本低，适用范围广。（ ） 6、锻件末端凹陷、轴心裂纹多由坯料未锻透、未热透导致。（ ） 7、胎模锻锻件精度和质量优于标准模锻件。（ ） 8、坑冷的冷却速度介于空冷和炉冷之间。（ ） 三、名词解释 1、自由锻 2、模锻 3、锻件 四、简答题 简述自由锻、模锻、胎模锻三者的核心区别及各自适用场景。 【答案】 一、单项选择题 1、B 2、C 3、B 4、B 5、B 6、C 7、B 8、C 9、B 10、B 二、判断题 1、√ 2、× 3、√ 4、√ 5、× 6、√ 7、× 8、√ 三、名词解释 1、自由锻是只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下砧铁之间直接对坯料施加外力，使坯料产生塑性变形而获得锻件的锻造方法。 2、模锻是将金属坯料放入固定在锻压设备上的锻模模膛内，施加压力使坯料充满模膛，从而获得与模膛形状一致锻件的锻造工艺。 3、经锻造加工后得到的金属工件或毛坯，称为锻件。锻件内部组织致密、力学性能较好，常用来制作承受载荷、冲击载荷的机械零部件。 四、简答题 1、自由锻：坯料在上下砧铁间自由塑性变形，无定型模具；精度低、效率低、成本低，适用于单件、小批量及大型重型锻件生产。 2、模锻：坯料在固定锻模模膛内成形；精度高、质量好、效率高，模具成本高，适用于大批量中小型锻件生产。 3、胎模锻：自由锻设备搭配可移动胎模作业，是两者结合工艺；性价比适中，适用于中小批量小型锻件生产。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $