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1、2.4 自由锻工艺设计,1.自由锻工序及锻件分类,2.自由锻造基本工序分析 3.自由锻工艺规程的制订,本章内容重点：自由锻工序 难点：锻造基本工序分析 自由锻工艺规程的制订,本章内容：,自由锻工艺过程制定的依据、内容及其方式：,制订自由锻工艺规程 依据,生产实际条件,设备能力,技术水平及其先进性,经济性,锻件要求,制订自由锻工艺规程 内容,根据零件图绘制锻件图； 确定坯料的材料、质量和尺寸； 制订变形工艺及锻打火次； 设计工步图； 选择各成形工步用辅助工具； 制订锻件温度范围及加热、冷却规范； 确定锻件热处理规范； 选择设备，安排生产； 提出锻件技术要求及检验要求 填写工艺规程卡片等。,自由锻
2、造方式：,32 自由锻工序特点及锻件分类,一、自由锻工序,修整工序,自由锻工序分类,基本工序,辅助工序,主要的变形工序，能够较大的改变坯料形状和尺寸的工序。如镦粗、拔长、冲孔、芯轴拔长、弯曲、错移、扭转等。,坯料进入基本工序前的各种预先变形的工序。如钢锭倒棱、预压夹钳把、阶梯轴分段压痕等 。,用来精整锻件尺寸和形状使其完全达到锻件图要求的工序。如镦粗后的鼓形滚圆和截面滚圆、凸起、凹下及不平和有压痕的平整、端面平整、拔长后的弯曲校直和镦斜后的校直等。,基本工序简图,二、自由锻件分类,按锻件形状 成形方法 分为六大类,饼块类,空心类,轴杆类,曲轴类,弯曲类,复杂形状,锻件外形横向尺寸大于高度尺寸，
3、或两者相近的锻件,锻件有中心通孔，一般为圆周等壁厚锻件,沿轴向尺寸远大于径向尺寸的锻件,锻件为实心长轴，一般沿轴线有截面积和形状的变化及轴线多向弯曲,锻件具有弯曲的轴线，一处弯曲或多处弯曲，截面相等或不相等，对称弯曲和非对称弯曲锻件,由上述五类锻件的特征所组成的复杂锻件,1） 饼块类锻件,如圆盘、叶轮、齿轮、锤头等，所采用的基本工序为镦粗。随后的辅助工序及修整工序为：倒棱、滚圆、平整。,2）空心类锻件 如各种圆环、齿圈、轴承环和各种圆筒、缸体、空心轴等，所采用的基本工序为：镦粗、 冲孔、扩孔、或芯轴拔长等。随后的辅助工序及修整工序为：倒棱、滚圆、校直等。,3）轴杆类锻件：如传动轴、车轴、轧辊、
4、立柱、拉杆、连杆等，锻造轴杆类锻件的基本工序为拔长，或镦粗-拔长，辅助工序及修整工序为：倒棱、滚圆。,4）曲轴类锻件：如各种形式的曲轴，锻造曲轴类锻件的基本工序为拔长、错移和扭转，辅助工序及修整工序为：分段压痕、局部倒棱、滚圆、校直。,5）弯曲类锻件：如吊勾、支座等。锻造此类锻件的基本工序为拔长、弯曲，辅助工序及修整工序为：分段压痕和滚圆、平整。,6）复杂形状锻件：如阀体、叉杆、吊环体、十字轴等，根据上述的锻件工序进行组合，锻造是应合理的选择锻造工序。,33 自由锻基本工序,基本工序,镦粗 拔长 冲孔 扩孔 弯曲 错移,等六种工序。,34 自由锻工艺规程的制定,一、自由锻锻件图的制订与绘制 自
5、由锻锻件图是在 零件图基础上考虑加工 余量、锻件公差、锻造 余块、检验试样和工艺 夹头等因素而绘制而成 的图。它是编制锻造工 艺、设计模具、指导生 产和锻件验收的主要依 据和后续机械加工的技术资料。,锻件尺寸与公差余量,各种余块,1.加工余量 锻件表面留有机械加工用的金属层，称为加工余量。余量的大小与零件的形状尺寸、加工精度、表面要求、锻造加热质量、设备工具精度和操作技术水平有关。,2.锻件公差 锻件的实际尺寸达不到公称尺寸，允许有一定的偏差，这种偏差被成为锻件公差。,3.锻造余块 对于难锻造的一些小孔、凹槽等，通常填满金属,这部分附加的金属称为余块。,锻件图制定的内容,4.检验试样和工艺夹头
6、 对于某些有特殊要求的锻件，须在锻件适当的部位添加试样余块，以供锻后检验和锻件组织和力学性能测试。为了便于热处理及其机械加工的吊挂和夹持定位，在锻件的适当位置增加部分工艺夹头。,5.绘制锻件图 余量、公差和各种余块确定后可绘制锻件图。锻件图绘制中，粗实线表示锻件形状，用假想线画出零件简单形状。锻件的尺寸、公差标注在尺寸线上面，下面用带括弧的标注零件公称尺寸。图上不能表示的可用技术要求注明。,法兰盘零件图,法兰盘锻件图,二、坯料质量和尺寸的确定,自由锻用原材料主要有两种：钢材、钢坯以及钢锭。,1.坯料质量的确定,按下式确定坯料质量,2.坯料尺寸的确定,头一道采用镦粗时，应满 Ho（1.252.5
7、）Do带入,1.25,2.5,得：,头一道为拔长时，坯料直径可按下式确定,F坯KLF锻 式中KL为锻造比，F锻锻件最大截面积，由此计算出原坯料的直径：,初步计算出原坯料的直径或边长，按国家材料规格，选标准直径或边长，然后计算坯料尺寸。 圆坯料： 方坯料：,锤上锻造空心锻件工艺制定,水压机锻造空心锻件工艺制定,三、变形工艺过程的制订,制定变形工艺过程的内容：基本工序确定、辅助工序确定、修正工序确定和各变形工步的顺序及中间坯料尺寸。,(1) 镦粗时，须满足Ho/Do2.53 （2) 考虑各工步坯料变形的规律。 （3）锻件精整时应留有一定的修整量。 （4）多火次完成时，要考虑各火次加热的可能性。 （
8、5）长轴类锻件应考虑，锻件精整时的伸长。,四、锻造比的确定,锻造比的大小能反映锻造对锻件组织和力学性能的影响。 增加锻造比锻件的力学性能得到明显提高。 锻造比过大，形成纤维组织后，增加各向异性。 用钢厂的棒材锻制锻件时，由于材料经过轧制，组织和力学性能已经得到改善，可以不考虑锻造比。钢锭锻制锻件时，必须考虑锻造比。,确定各工步毛坯尺寸时应该注意的事项:,锻造比及其计算方法,典型锻件锻造比,五、自由锻设备吨位计算与选择,计算方法：理论计算法和经验类比法确定，一般用经验类比法确定,镦粗时锻锤吨位（）可按下式计算,k：与钢材强度极限有关的系数，当强度为400MPa时k为35，当强度为600MPa时k
9、为813。F：坯料横截面面积（mm2）,拔长时锻锤吨位（）可按下式计算 G=2.5F F：坯料横截面面积（2） 自由锻造的锻造能力范围可查看有关锻造手册。,六、制定自由锻工艺规程举例,零件：齿轮；材料：45钢；生产数量：20件。零件图如下图。,1.绘制锻件图 根据零件批量确定为自由锻，进行锻件图的设计和绘制，如凹槽锻不出，设计为余块；由相关标准查阅尺寸公差。绘制锻件图。,零件图,锻件图,绘制的锻件图如下图所示。,2.确定变形工步和中间坯料尺寸 由锻件图D301mm，D肩213mm，d131mm，H62mm，H肩34mm。D肩/d1.63，H/d0.47，査表26得出变形工序为镦粗冲孔扩孔。计算垫环尺寸：H40mm、下端孔径：154mm。 确定锻造工艺过程：下料镦粗垫环局部镦粗冲孔扩孔修整。,锻造工艺过程,40,3.计算原坯料尺寸： 通过计算得出圆坯料尺寸D0=120mm ，H0=220mm. 4.选择设备吨位： 查表27，选则设备吨位为0.5t 5.确定锻造温度范围 查表28，确定锻造的始锻温度1200，终锻温度800 6.填写工艺卡片,锻造工艺卡片实例,续下页,接上页,结束,
