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1、材料成型技术材料成型技术金属的塑性成型工艺1课程知识七、自由锻工艺过程七、自由锻工艺过程 自自由由锻锻工工艺艺过过程程实实质质是是利利用用简简单单的的工工具具逐逐步步改改变变坯坯料料形形状状、尺尺寸寸和和状状态态，以以获获得得所所需需形形状状、尺尺寸寸和和性性能能（组组织织）的的锻件的加工工序。锻件的加工工序。 自由锻工艺的特点及其用途：自由锻工艺的特点及其用途： 特特点点:工工具具简简单单、通通用用性性强强、灵灵活活性性大大、所所需需设设备备吨吨位位较较 模锻小。模锻小。 用途用途 : 单件、小批量生产；大锻件。单件、小批量生产；大锻件。 应注意的主要问题：应注意的主要问题： 中中小小锻锻件
2、件为为成成形形问问题题。应应掌掌握握金金属属流流动动规规律律，灵灵活活运运用用各种变形工序。各种变形工序。 大大锻锻件件为为质质量量问问题题。应应提提高高材材料料冶冶金金质质量量，采采取取合合理理的的工艺措施。工艺措施。2课程知识1、自由锻件的分类、自由锻件的分类 按照工艺特点进行分类，即将形状特征按照工艺特点进行分类，即将形状特征相同、变形过程类似的锻件归为一类。相同、变形过程类似的锻件归为一类。3课程知识4课程知识2 2、自由锻件变形方案的确定、自由锻件变形方案的确定影响因素：影响因素： 技术要求、操作经验、生产管理水平、车间设备条件、技术要求、操作经验、生产管理水平、车间设备条件、工具辅
3、具情况、坯料供应状态、生产批量大小等。工具辅具情况、坯料供应状态、生产批量大小等。 应全面考虑实现工艺方案的可能性、锻件质量的可靠应全面考虑实现工艺方案的可能性、锻件质量的可靠性和经济上的合理性。性和经济上的合理性。 经验积累的一些典型锻件的工艺方案。经验积累的一些典型锻件的工艺方案。5课程知识6课程知识7课程知识8课程知识9课程知识10课程知识3 3 自由锻工艺过程的制定自由锻工艺过程的制定 自由锻工艺过程制定的内容：自由锻工艺过程制定的内容：o 依据零件图绘制锻件图依据零件图绘制锻件图o 确定坯料重量和尺寸确定坯料重量和尺寸o 确定变形工艺和锻比、选用工具确定变形工艺和锻比、选用工具o 选
4、择设备选择设备o 确定锻造温度范围、加热和冷却规范确定锻造温度范围、加热和冷却规范o 确定热处理规范确定热处理规范o 提出技术条件和检验要求提出技术条件和检验要求o 填写工艺卡片填写工艺卡片11课程知识一、一、 锻件图制定锻件图制定 基于零件图且考虑机械加工余量、锻件公差、锻造余块、检基于零件图且考虑机械加工余量、锻件公差、锻造余块、检 验试样及工艺卡头等绘制而成。验试样及工艺卡头等绘制而成。 机械加工余量机械加工余量 锻件表面留有供机械加工用的金属层。锻件表面留有供机械加工用的金属层。 锻件公称尺寸锻件公称尺寸 零件公称尺寸加上机械加工余量。零件公称尺寸加上机械加工余量。 锻件公差锻件公差
5、锻件公称尺寸的允许变化范围。锻件公称尺寸的允许变化范围。 锻造余块锻造余块 为简化锻件外形或工艺需要，对难锻造处所为简化锻件外形或工艺需要，对难锻造处所 填满的金属。填满的金属。 试样余块试样余块 为进行检验锻件内部组织和力学性能的试验为进行检验锻件内部组织和力学性能的试验 所需填加的金属。所需填加的金属。 工艺卡头工艺卡头 热处理或机加工所需的夹持部位。热处理或机加工所需的夹持部位。 锻件图绘制的一些特殊规定：锻件图绘制的一些特殊规定： 锻件形状用粗实线绘制而零件形状由假想线（双点划线）锻件形状用粗实线绘制而零件形状由假想线（双点划线） 绘制；锻件尺寸和公差标注在尺寸线上面，零件尺寸标注在尺
6、绘制；锻件尺寸和公差标注在尺寸线上面，零件尺寸标注在尺 寸线下面；检验试样和热处理夹头应注明其尺寸和位置；无法寸线下面；检验试样和热处理夹头应注明其尺寸和位置；无法 表示的条件可在技术条件中说明。表示的条件可在技术条件中说明。12课程知识13课程知识14课程知识二、确定坯料重量和尺寸二、确定坯料重量和尺寸 1、重量计算、重量计算G坯坯 = (G锻锻 +G芯芯+G切切)(1+%) kg 2、尺寸计算、尺寸计算 坯料体积确定：坯料体积确定：V坯坯 = G坯坯 / 截面尺寸确定（与所采用的锻造工序有关）：截面尺寸确定（与所采用的锻造工序有关）： 第一道工序采用第一道工序采用镦粗镦粗时时 为避免弯曲和
7、便于下料，高径比应满足下式为避免弯曲和便于下料，高径比应满足下式1.25 H0 / D0 2.5 圆截面坯料圆截面坯料 D0 = （0.81.0) V坯坯1/3 方截面坯料方截面坯料 a0 = （0.750.9) V坯坯1/3 第一道工序采用第一道工序采用拔长拔长时时D0 = 1.13(KLS锻锻)1/2 a0 = (KLS锻锻)1/2 15课程知识 锻比锻比 表示变形程度的一种方法。表示变形程度的一种方法。 KL = S0 / S1 = D02 / D12 拔长拔长 KL = H0 / H1 镦粗镦粗 锻比锻比KL对组织和力学性能的影响：对组织和力学性能的影响： 过小，铸态状枝晶未破碎，力学
8、性能恶化；过小，铸态状枝晶未破碎，力学性能恶化； 过大，形成纤维组织使横向塑性、韧性急剧下降。过大，形成纤维组织使横向塑性、韧性急剧下降。 钢材，经过了大变形，不需考虑锻比钢材，经过了大变形，不需考虑锻比 钢锭，必须考虑锻比。钢锭，必须考虑锻比。 3 3、钢锭规格的选择、钢锭规格的选择 首先，确定各种金属损耗，求出（或按经验和资料得到）首先，确定各种金属损耗，求出（或按经验和资料得到）钢锭钢锭利用率利用率；然后，求出钢锭重量，选取钢锭规格。；然后，求出钢锭重量，选取钢锭规格。 = 1- (冒口冒口+ 锭底底+烧损)*100% G锭锭 =（G锻锻+ G损损) /16课程知识三、三、 确定变形工艺
9、和锻造比确定变形工艺和锻造比 选择工序，确定工序顺序，设计工艺尺寸等。选择工序，确定工序顺序，设计工艺尺寸等。 工序包括基本工序、辅助工序和修整工序。工序包括基本工序、辅助工序和修整工序。 工艺尺寸的设计原则：工艺尺寸的设计原则： 必须符合工艺特点；必须符合工艺特点； 必须保证各部分有足够的体积；必须保证各部分有足够的体积； 必须注意中间各火次加热的可能性；必须注意中间各火次加热的可能性； 必须预计轴向修整时的伸长必须预计轴向修整时的伸长(轴向尺寸精确且不能镦粗时轴向尺寸精确且不能镦粗时)。17课程知识锻比的确定锻比的确定18课程知识锻比的确定锻比的确定19课程知识四、确定锻造设备吨位四、确定
10、锻造设备吨位 1 1、目的、目的 内部锻透，提高生产率；节省动力，降低成本。内部锻透，提高生产率；节省动力，降低成本。 2 2、影响因素、影响因素 变形面积、锻件材质、变形温度等。变形面积、锻件材质、变形温度等。 通常以镦粗力大小进行选择。通常以镦粗力大小进行选择。 3 3、确定方法、确定方法 理论计算法理论计算法 - 根据塑性成形原理建立的公式，算出锻件成形所需的最大根据塑性成形原理建立的公式，算出锻件成形所需的最大的变形力，以此选取设备吨位。的变形力，以此选取设备吨位。 镦粗镦粗 经验类比法经验类比法 -在统计分析生产试验数据的基础上，整理出经验公式、表在统计分析生产试验数据的基础上，整理
11、出经验公式、表格或图线，根据锻件某些主要参数（重量，尺寸，接触面积），直接通过公格或图线，根据锻件某些主要参数（重量，尺寸，接触面积），直接通过公式、表格或图线选定所需的设备吨位。式、表格或图线选定所需的设备吨位。20课程知识例题例题21课程知识1 1、绘制锻件图、绘制锻件图22课程知识 2 2、确定变形工艺和工具（由、确定变形工艺和工具（由D/d, H/d, H/DD/d, H/d, H/D且依据于图且依据于图5-95-9进进 行）行）23课程知识基本概念：基本概念： 机机械械加加工工余余量量、锻锻造造余余块块、试试样样余余块块、锻锻件件工工称称尺尺寸寸、锻锻造比造比思考题：思考题： 1、自自由由锻锻工工艺艺的的特特点点及及其其主主要要用用途途是是什什么么？不不同同材材料料自自由锻面临主要问题是什么？为什么？由锻面临主要问题是什么？为什么？ 2、试述自由锻件的分类及其采用的基本工序。、试述自由锻件的分类及其采用的基本工序。 3、自由锻工艺过程的制定包括哪些内容？、自由锻工艺过程的制定包括哪些内容？ 4、锻锻造造比比对对锻锻件件组组织织和和力力学学性性能能有有哪哪些些影影响响？其其选选择择与与锻件大小有何关系？锻件大小有何关系？ 24课程知识
