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1、第5章 自由锻工艺过程,5.2 自由锻件变形工艺过程的确定,4.4自由锻工艺规程的制定,(1)根据零件图绘制锻件图 (2)确定坯料的质量和尺寸 (3)制定变形工艺和确定锻造比 (4)选择锻造设备 (5)确定锻造温度范围,制定坯料加热和锻件冷却规范 (6)制定锻件热处理规范 (7)制定锻件的技术条件和检验要求 (8)填写工艺规程卡片,5.2 自由锻件变形工艺过程的确定,内容:确定基本工序、辅助工序、修整工序,以及 确定各变形工序顺序和中间坯料尺寸等。,制定变形工艺过程是编制自由锻规程最重要的一部分,4.4自由锻工艺规程的制定,4.4.1锻件图的制定与绘制,锤上锻造空心锻件的工艺过程方案选择,5.
2、2 自由锻件变形工艺过程的确定,水压机锻造空心锻件的工艺过程方案选接,5.2 自由锻件变形工艺过程的确定,是以零件图为基础,考虑了加工余量、锻件公差、锻造余块、检验试样及工艺夹头等因素绘制 而成。,5.3 自由工艺过程规程的制定,锻件图,1加工余量 当锻造不能达到零件的尺寸精度和粗糙度要求时,零件表面需增加一层供切削加工用的金属,称为机械加工余量,简称余量。,5.3 自由工艺过程规程的制定,零件的公称尺寸余量后的尺寸锻件公称尺寸,4.4.1锻件图的制定与绘制,2余块 为了简化锻件的外形或锻造工艺的需要,通常需要添加金属。这种加添的金属部分叫做余块。,简化后的锻件形状,会增加金属的消耗和机械加工
3、工时。 是否要加放余块应根据零件的形状、尺寸和锻造技术水平及经济效益等具体情况而定。,5.3 自由工艺过程规程的制定,4.4.1锻件图的制定与绘制,3锻件公差 由于设备精度或技术差异,锻件实际尺寸达不到公称尺寸,允许存在一定的误差,即锻件公差。 选择余量和公差可查有关手册或根据工厂的实际情况来定。,5.3 自由工艺过程规程的制定,4.4.1锻件图的制定与绘制,4检验用试样及工艺夹头 供锻后组织性能检验; 方便锻后热处理的吊挂、加持; 机械加工的夹持等。,5.3 自由工艺过程规程的制定,4.4.1锻件图的制定与绘制,5绘制锻件图 在锻造余量、公差和各种余块确定后,便可绘制锻件图。,5.3 自由工
4、艺过程规程的制定,4.4.1锻件图的制定与绘制,5绘制锻件图,典型锻件图,5.3 自由工艺过程规程的制定,1.锻件的外形用粗实线描绘 2.标出锻造公称尺寸和公差 3.在公称尺寸后面或下面标出 零件尺寸并加上括号以示区别 4.用假想线(双点划线或细实线) 描绘出零件的轮廓形状。 (帮助了解成品零件的形状和便于锻后 检查余量),4.4.1锻件图的制定与绘制,例子,5.3 自由工艺过程规程的制定,4.4.1锻件图的制定与绘制,1.加余块(敷料),5.3 自由工艺过程规程的制定,4.4.1锻件图的制定与绘制,2.锻件余量,5.3 自由工艺过程规程的制定,4.4.1锻件图的制定与绘制,4.4.1锻件图的
5、制定与绘制,3.锻件公差,5.3 自由工艺过程规程的制定,4.4.2确定坯料质量和尺寸,1坯料重量的计算 坯料的重量包括锻件重量和损耗重量: 式中 G锻 锻件重量(kg),依公称尺寸确定; 钢的加热烧损率(见表); G芯 冲孔芯料损失,取决于冲孔方式; G切 拔长后切除料头的损失,取决于切除部位的尺寸;,5.3 自由工艺过程规程的制定,4.4.2确定坯料质量和尺寸,2坯料尺寸的计算,头道工序为镦粗 为避免弯曲,高径比应小于2.5,为便于下料,高径比应大于1.25:,可得 D0 = (0.81.0) a0 = (0.750.9),5.3 自由工艺过程规程的制定,4.4.2确定坯料质量和尺寸,3钢
6、锭规格的选择,头道工序为镦粗 为避免弯曲,高径比应小于2.5,为便于下料,高径比应大于1.25:,可得 D0 = (0.81.0) a0 = (0.750.9),5.3 自由工艺过程规程的制定,2坯料尺寸的计算,头道工序为拔长:,5.3 自由工艺过程规程的制定,原坯料直径应按锻件最大截面积F锻, 并考虑锻比KL和修整量等要求来确定: F坯KLF锻 即 D0 = 1.13KLF锻 再按国家材料规格,选取标准直径或标准边长。,计算坯料高度(下料长度): 圆坯料 方坯料,4.4.2确定坯料质量和尺寸,3钢锭规格的选择,5.3 自由工艺过程规程的制定,4.4.2确定坯料质量和尺寸,1)首先确定钢锭的各
7、种损耗,求钢锭的利用率,碳素钢钢锭:,合金钢钢锭:,计算钢锭质量:,2)根据锻件类型,参照资料选取,4.4.3. 制定变形工艺和确定锻造比,1.制定变形工艺:包括必须的变形工序、工序的顺序、计算坯料尺寸等,5.3 自由工艺过程规程的制定,1) 坯料各工序的变形尺寸必须符合变形工艺规则。 2)必须保持锻件各部分有足够的体积,锻件最后需要精整时,应留有充足的修整量。 3)在多火次锻打较大锻件时,应考虑中间各火次加热的可能性。 4)有些长轴类锻件的轴向尺寸要求精确,且因锻件太长不能镦粗(例如曲轴等),必须预计到锻件在精修时轴向会略有伸长。,确定工序毛坯尺寸时应注意的问题:,4.4.3. 制定变形工艺
8、和确定锻造比,2.锻比大小 反映了锻造对锻件组织和力学性能的影响 表示锻件在锻造成形时变形程度 是保证锻件品质的一个重要指标,5.3 自由工艺过程规程的制定,5.3 自由工艺过程规程的制定,4.4.3. 制定变形工艺和确定锻造比,用钢材锻造,因其一般经过大变形的锻轧,组织性能均得到改善,一般不须考虑锻造比。 钢锭的锻造必须考虑锻造比。一般要求锻造比取2-4。 重要锻件:采用镦粗拔长联合工艺,锻比要求高达68。,5.3 自由工艺过程规程的制定,4.4.3. 制定变形工艺和确定锻造比,5.3 自由工艺过程规程的制定,4.4.3. 制定变形工艺和确定锻造比,5.3 自由工艺过程规程的制定,4.4.3
9、. 制定变形工艺和确定锻造比,5.3 自由工艺过程规程的制定,4.4.3. 制定变形工艺和确定锻造比,根据作用在坯料上力的性质,自由锻设备分为 锻锤(空气锤和蒸汽空气锤) 水(液)压机,5.3 自由工艺过程规程的制定,4.4.3. 选择锻造设备,空气锤利用电动机带动活塞产生压缩空气,使锤头上下往复运动进行锤击。 特点:结构简单,操作方便,维护容易,但吨位较小,只能用来锻造100kg以下的小型锻件。 蒸汽空气锤采用蒸汽和压缩空气作为动力,其吨位稍大,可用来生产质量小于1500kg的锻件,,4.4.3. 选择锻造设备,液压机产生静压力使金属坯料变形。由于静压力作用时间长,容易达到较大的锻透深度,可
10、获得整个断面为细晶粒组织的锻件。 液压机是大型锻件的唯一成形设备,大型先进液压机的生产常标志着一个国家工业技术水平发达的程度。 液压机工作平稳,金属变形过程中无振动,噪音小,劳动条件较好。但设备庞大、造价高。,5.3 自由工艺过程规程的制定,4.4.3. 选择锻造设备,用小的设备锻造太大的锻件,锻件内部锻不透,而且生产率低。 反之,小型锻件用太大的设备进行锻造速度慢,打击力不易控制,也不适宜。,5.3 自由工艺过程规程的制定,4.4.3. 选择锻造设备,确定锻造设备吨位的方法:,理论计算法: 根据塑性成形原理建立的公式算出锻件成形所需的最大变形力(或变形功),选取设备吨位。,5.3 自由工艺过
11、程规程的制定,4.4.3. 选择锻造设备,5.3 自由工艺过程规程的制定,4.4.3. 选择锻造设备,(1)在水压机上锻造,最大变形力,平均单位压力p根据不同情况分别计算,1)圆形截面锻件镦粗,当 时,,当 时,,D、H分别是锻造终了锻件的直径和高度, 在相应变形温度和速度下的真实流动应力,摩擦系数,热锻时取0.3-0.5,无润滑取0.5,5.3 自由工艺过程规程的制定,4.4.3. 选择锻造设备,2)长方形截面锻件镦粗,L、B、H分别为坯料的长、宽、高,3)矩形截面在平砧间拔长,l是送尽量,h是坯料截面高度,4.4.3. 选择锻造设备,4)圆截面坯料在圆弧砧上拔长,l是送尽量,d是坯料直径,
12、(2)在锻锤上锻造。根据锻件的变形功来计算设备的打击能量或吨位,1)圆柱体坯料镦粗变形功W(J),4.4.3. 选择锻造设备,2)长方形坯料镦粗变形功W(J),经验类比法: 在统计分析生产实践数据的基础上,整理出经验公式、表格或图线,根据锻件某些主要参数(如质量、尺寸、接触面积),直接按公式、表格或图线选取设备吨位。,确定锻造设备吨位的方法:,5.3 自由工艺过程规程的制定,4.4.3. 选择锻造设备,5.3 自由工艺过程规程的制定,4.4.3. 选择锻造设备,填写工艺过程规程制定的所有内容,包括: 下料方法 工序 加热设备、加热及冷却规范 锻造设备 锻件锻后处理等,5.3 自由工艺过程规程的
13、制定,4.4.5. 选择锻造设备,5.4 制定自由锻工艺过程规程举例,图5.11齿轮锻件图,图5.10 齿轮零件图,1设计、绘制锻件图,图5-12 齿轮锻造工艺过程示意图 1-下料 2-镦粗 3-垫环局部镦粗 4-冲孔 5-冲子扩孔 6-修整,2确定变形工序及工序尺寸,5.4 制定自由锻工艺过程规程举例,3 计算坯料尺寸 坯料体积要考虑锻件体积、冲孔心料体积和烧损体积。,4 选择设备吨位 根据锻件形状尺寸查有关手册。,5 确定锻造温度范围 45钢的始锻温度为1200,终锻温度为800。,6 填写工艺过程卡片(略),5.4 制定自由锻工艺过程规程举例,5.4 制定自由锻工艺过程规程举例,5.4 制定自由锻工艺过程规程举例,4.5 大型锻件自由锻造工艺特点,大型锻件生产的主要特点如下: (1)质量要求严格 由于大型锻件多数是机器中的关键件和重要件,一般工作条件特殊,承受载荷大,所以要求其质量必须可靠,性能必须优良,才能确保运行安全。 (2)工艺过程复杂 大型锻件的生产过程包括冶炼、铸锭、加热、锻造、粗加工、热处理等。 (3)生产费用高 大型锻件的原材料、能源、劳动力及工具消耗大,生产周期长,占用大型设备多,因而生产成本高。,