自由锻工艺过程

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锻造工艺过程及模具设计第5章自由锻工艺过程

锻造工艺过程及模具设计第5章自由锻工艺过程自由锻是一种常见的金属锻造工艺，其特点是材料在锻造过程中自由变形，不受模具限制，可以制造出形状复杂的零件。

在自由锻工艺过程中，对于模具的设计和选择非常重要，合理的模具设计可以提高产品质量和生产效率。

自由锻工艺过程分为以下几个主要步骤：1.材料准备：选择合适的金属材料，根据所需零件的要求进行预处理，如加热或降温处理，以提高材料的塑性和硬度。

2.模具设计：根据产品的形状和尺寸要求，设计合理的模具结构。

模具应该具有足够的强度和刚性，以承受锤击和材料的变形力。

3.热处理：对于一些特殊材料，需要进行热处理以改变其组织和性能。

热处理可以分为加热、保温和冷却三个阶段。

4.塔斯锻：将预处理后的材料放置在模具中，通过锤击将其塑性变形成所需形状。

根据材料的类型和形状要求，可采用单锻、多锻或自由锻等不同的锻造方式。

5.修整：在锻造过程中，可能会出现一些缺陷或不均匀性，需要通过修整来改善。

修整可以通过剪切、磨削、冲击等方式进行。

6.热处理：将锻造后的零件进行再次热处理，以消除残余应力，并使其形成稳定的组织和性能。

7.车床加工：根据产品的要求，对锻造后的零件进行车床加工，加工出精确的尺寸和表面质量。

8.表面处理：为了提高零件的耐腐蚀性和美观度，可以对锻造后的零件进行表面处理，如镀铬、喷涂等。

自由锻工艺过程中，模具设计起着至关重要的作用。

合理的模具设计可以提高产品质量和生产效率，避免或减少缺陷和废品的产生。

在模具设计过程中，需要考虑以下几个因素：1.材料的变形性能：不同金属材料具有不同的塑性和硬度，因此，在设计模具时需要考虑材料的变形性能，并合理选择模具的形状和尺寸。

2.零件的形状和尺寸要求：根据所需零件的形状和尺寸要求，设计相应的模具结构。

模具应该具有足够的强度和刚性，以承受锤击和材料的变形力。

3.生产效率和成本：考虑到生产效率和成本，模具设计应尽量简单化，减少加工和调整工序，提高生产效率和降低成本。

自由锻的工艺流程

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第3章2-自由锻工艺

程
拔长并留出台阶
1
锻出凹挡及拔长端部并修整
实际生产自由锻加工录像-圆柱件锻造
实际生产自由锻加工录像-大型锻件锻造
八、自由锻件的结构工艺性
避免锥体和斜面结构
几何体间的交接处不应形成空间曲线
截面变化大的锻件，采用组合连接
自由锻件上不应设计出加强筋、凸台、工字形截面
思考题
➣
➣ ➣
工艺性分析
坯料质量加热规范
绘制锻件图
确定工序锻后热处理
参数选择
选择设备
1. 绘制锻件图
锻件图 1. 敷料
为简化锻件形状、便于进行锻造而增加的一部分金属。
2. 锻件余量
3. 锻件公差
为保证切削加工的精度而增加的尺寸。
允许锻件尺寸的变化范围。
锻件的余块
锻件图
2．制订变形工艺过程及选用工具
➣ ➣
D d
冲子扩孔
b.心轴扩孔
孔径大而壁厚较薄的环形锻件，通常采用芯轴扩孔。芯轴扩孔的变形实质是相当毛坯沿圆周方向拔长。
心轴扩孔(马架扩孔）
冲孔和扩孔动画
3. 弯曲：将坯料弯成所规定外形的锻造工序，用以锻造各种弯曲类锻件。如起重吊钩，弯曲轴杆等。
4. 错移：将坯料的一部分相对另一部分相互平行错移的锻造工序。用以锻造曲轴类锻件，错移前坯料需要压肩。
空心冲子冲孔 1坯料 2冲垫 3冲子 4心料
c 在垫环上冲孔
这种方法只适用于高径比小于0.125的薄饼锻件。
在垫环上的冲孔 1冲子 2坯料 3垫环 4心料
2. 扩孔：减小空心坯料壁厚而增加其内外径的锻造工序，用以锻造各种圆环锻件。
a.冲子扩孔

2-自由锻模锻工艺

弯曲连杆旳模锻过程
三锤上模锻工艺规程（锻件图）旳制定
1 绘制锻件图：设计和制造锻模旳根据；计算坯料旳根据；检验锻件旳根据。工艺参数旳拟定： (1)分模面：即锻模上、下模或凸、凹模旳分界面。
选择分模面旳原则：要确保锻件能从模膛中取出；
d
有利于发觉上下模错移，预防出废品；
a b
a 使模膛有最浅旳深度，便于充斥； b
四模锻件旳构造工艺性
具有合理旳分模面、斜度和圆角半径，以便于从模膛中取出锻件；非配合表面设计成不加工表面；使模锻成形轻易，降低工序：
零件力求简朴、平直、对称；截面差不要过大，Fmax/Fmin≤2 不宜过于扁薄；应防止高旳凸起和深凹。防止小孔、多孔构造，防止窄沟、深槽构造；
4 -φ20
c
c 分模面最佳是平面；
降低余块，节省金属。 d
a-a
b-b
c-c
d-d
(2)加工余量和铸造公差：余量1～4mm，公差±0.3～3mm, 冲孔连皮4～8mm。 (3) 斜度：斜度一般为5～12° (4) 圆角半径：在锻件上全部两平面交角处都需做成圆角，
目旳是降低模具旳磨损和便于金属旳充填。
2 拟定模锻工步 3 算料 4 选择模锻设备 5 模锻旳后续工序
（六）填写工艺卡
三自由锻零件构造工艺性
1 尽量防止锥面和斜面以及不规则曲面；
2 两部分连接处不用弧面（采用截柱体）；
3 锻件上不得有加强筋和小凸台； 4 形状复杂件可分几种部分锻出。
§2-4 模锻
将金属坯料放在锻模旳模膛内，在锻压力旳作用下，迫使金属料依模膛旳形状而变形旳一种铸造措施。
一锻模和模膛
样旳要求。如精整表面外形、鼓形滚圆、弯曲矫正等。

自由锻工艺过程

智能化发展趋势与挑战
1 2 3
数据驱动模型
基于大数据和机器学习技术，建立数据驱动模型，实现自由锻工艺的智能化预测和优化。
智能传感器与控制系统
研发高精度、高稳定性的智能传感器和控制系统，实时监测和调整自由锻工艺参数，提高产品质量和生产效率。
多学科交叉融合
结合材料科学、力学、热力学等多学科知识，深入研究自由锻工艺机理，为智能化发展提供理论支撑。06自由锻数值模拟与 Nhomakorabea能化发展
数值模拟技术应用现状
有限元法（FEM）应用
通过建立物理模型的数学方程，利用有限元法模拟自由锻过程中的应力、应变和温度分布。
有限体积法（FVM）应用
有限体积法适用于处理复杂几何形状和边界条件，广泛应用于自由锻工艺模拟。
粒子法（SPH）应用
光滑粒子流体动力学方法（SPH）适用于模拟大变形和自由表面流动，为自由锻工艺提供了新的模拟手段。
辅助工序
为了保证锻件质量和提高生产效率，自由锻还包括一些辅助工序，如预锻、修整、校直等。预锻是为了减少终锻时的变形量，提高锻件的精度和表面质量；修整是对锻件进行局部的加工和调整，以满足尺寸和形状要求；校直是对弯曲的锻件进行矫正，以保证其直线度。
冷却与热处理
冷却
锻造完成后，需要对锻件进行冷却。冷却方式包括空冷、坑冷、炉冷等。冷却速度对锻件的组织和性能有很大影响，因此需要根据锻件材质和要求选择合适的冷却方式。
应变分析
应变是金属在自由锻过程中发生的形状和尺寸变化。通过应变分析，可以了解金属的变形程度和分布情况，进而评估锻件的几何形状和尺寸精度。同时，应变分析还可以为后续的工艺优化提供重要依据。
工艺参数优化方法
试验法

锻造工艺过程及模具设计课件：自由锻主要工序分析-

自由锻主要工序分析
4.4.3 彎曲：將坯料彎成所規定外形的鍛造工序，用以鍛造各種彎曲類鍛件。
圖4.24 彎曲時坯料的形狀變化
自由锻主要工序分析
4.4.4 錯移：將坯料的一部分相對另一部分相互平行錯移的鍛造工序。用以鍛造曲軸類鍛件，錯移前坯料需要壓肩。
动画演示
圖4.25 錯移 a) 在一個平面內的錯移 b) 在兩個平面內的錯移
根據鐓粗後網格的變形程度分為三個變形區:
區域Ⅰ：難變形區；區域Ⅱ：大變形區；區域Ⅲ：小變形區，變形程度介於區域Ⅰ與區域Ⅱ之間。
➢變形結果：變形不均勻，易出現缺陷。
自由锻主要工序分析
2. 鐓粗坯料容易出現的缺陷：
(１) 坯料側面出現鼓形，可能引起表面縱裂； (２) 坯料上下兩端出現粗大的鑄造組織； (３) 坯料內部變形不均勻，晶粒大小不均勻，鍛件性能也不均勻； (４) 高徑比較大的坯料，易產生縱向彎曲, 變形失穩。
3. 鍛造軸杆鍛件可以提高後續拔長工序的鍛造比；
4. 提高鍛件的力學性能等。
自由锻主要工序分析
主要方法: 平砧鐓粗、墊環鐓粗和局部鐓粗。
4.2.1 平砧鐓粗
平砧镦粗动画
自由锻主要工序分析
1. 平砧鐓粗變形分析
II
h
III
III II I
I
r
圖4.2 平砧鐓粗變形分佈與應力狀態分析
自由锻主要工序分析
自由锻主要工序分析
4.2.3 局部鐓粗 :
•作用：鍛造凸肩直徑和高度較大的餅塊鍛件，或端部帶有較大法蘭的軸杆鍛件。 •特點：與平砧鐓粗相似，但受“剛端”的影響。
自由锻主要工序分析
4.10 局部鐓粗
自由锻主要工序分析
4.3 拔長

第5章自由锻工艺过程

3．钢锭规格的选择
1）首先确定钢锭的各种损耗，求钢锭的利用率
1 冒口锭底烧损 100%
碳素钢钢锭：冒口 18% - 25%，锭底 5% - 7%
合金钢钢锭：冒口 25% - 30%，锭底 7% -10%
计算钢锭质量：
G锭
G锻 G损
2）根据锻件类型，参照资料选取 G锭 G锻 /
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每一次的加油，每一次的努力都是为了下一次更好的自己。20.12. 820.12. 8Tuesday, December 08, 2020
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天生我材必有用，千金散尽还复来。0 5:51:04 05:51:0 405:51 12/8/20 20 5:51:04 AM
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安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦绷。20. 12.805: 51:0405 :51Dec-208-De c-20
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，
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. 选择锻造设备
（1)在水压机上锻造
最大变形力 F pA
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
H D
0.5时，
p
s (1
3
当
H D
0.5
时，
p
s (1
4
D) H D) H
D、H分别是锻造终了锻件的直径和高度， s 在相应变形温度和速度下的真实流动应力

第5章自由锻工艺

5. 绘制锻件图
• 在余量、公差和各种余块确定后，便可绘制锻件图。 • 锻件图中，锻件形状用粗实线描绘。 • 为了便于了解零件的形状和检验锻后的实际余量，在锻件图内，用假想线(双点划线)画出零件形状。 • 锻件尺寸和公差标注在尺寸线上面，零件的公称尺寸要加上括号，标注在相应尺寸线下面。
• 如锻件带有检验试样、热处理夹头时，在锻件图上应注明其尺寸和位置。 • 在图形上无法表示的某些技术要求，以技术条件的方式加以说明。
曲轴类锻件的锻造过程
5. 弯曲类锻件
• 外形特征是轴线有一处或多处弯曲，沿弯曲轴线，截面可以是等截面，也可以是变截面。弯曲可以是对称弯曲和非对称弯曲。
弯曲类锻件的锻造过程
• 锻造弯曲锻件的基本工序是拔长、弯曲；辅助工序和修整工序是分段压痕、滚圆和平整。
(1)—下料(120kg) (2)—压槽卡出两端 (3)—拔出中间部分 (4)—弯曲左端圆弧 (5)—弯曲右端圆弧 (6)—弯曲中间圆弧
5.1 自由锻件的分类
按外形特征及其成形方法，为6 类： • 饼块类、 • 空心类、 • 轴杆类、 • 曲轴类、 • 弯曲类、 • 复杂形状类。
1. 饼块类锻件
• 外形特征为横向尺寸大于高度尺寸，或两者相近，如圆盘、叶轮、齿轮、模块、锤头等。
块类锻件的自由锻过程
• 所用基本工序为镦粗。随后的辅助工序和修整工序为倒棱、滚圆、平整等。
轴类锻件的自由锻过程
• 基本工序是拔长，或镦粗加拔长；辅助工序和修整工序为倒棱、滚圆和校直。
4. 曲轴类锻件
• 外形特征不仅沿轴线有截面形状和面积变化，而且轴线有多方向弯曲的实心长轴，包括各种形式的曲轴，如单拐曲轴和多拐曲轴等。
曲轴类锻件的锻造过程

锻造工艺过程及模具设计第4章自由锻主要工序分析

锻造工艺过程及模具设计第4章自由锻主要工序分析自由锻是指在模具的约束下，锻件在模具空间内进行变形整形的锻造工艺。

其主要工序包括下料、预制凸台、定位、往复锻造、锻前锻后凸台校正、锻后整形、锻件脱模等步骤。

自由锻的主要工序如下：1.下料：根据锻件的几何形状和尺寸要求，从锻件毛坯材料中切割出具有一定形状和尺寸的小块材料。

2.预制凸台：将预制块材料放入模具的凸台部分，并用锤具或模具进行敲击，使其在模具空间内完成初步变形。

3.定位：将预制凸台好的块材料放入模具的定位孔中，并用工具进行定位，确保锻件在后续锻造过程中能够保持稳定的位置。

4.往复锻造：利用锤击等外力作用于锻件，使其在模具的空间内进行往复变形。

这个过程中，锻件会沿着凸台的轮廓线依次进行膨胀、压缩和扩散等变形，最终达到设计要求的形状和尺寸。

5.锻前锻后凸台校正：在锻造过程中，由于锻件受到力的作用，凸台和锻件之间可能会产生一定的错位或变形。

在锻前和锻后，需要对凸台进行校正，保证其与锻件的配合精度。

6.锻后整形：在锻造完成后，可能需要对锻件进行一些细致的整形处理。

比如修整边角、去除表面瑕疵、修改尺寸等。

7.锻件脱模：将完成锻造和整形处理的锻件从模具中取出，并进行除锈、清洗等工序。

自由锻的模具设计需要根据锻件的形状和尺寸要求，制作相应的凸台和定位孔。

模具的设计应该考虑凸台的形状和尺寸与锻件的匹配度，以及凸台和模具的材料选择和加工工艺。

同时，还要考虑锻件的变形特点和力的作用点，确保锻造过程中力能够均匀地作用于锻件，防止出现局部变形或破坏。

另外，模具的结构应该简单、易于制造和维修，并且在使用过程中要具有一定的强度和刚度，以确保模具在锻造过程中能够保持稳定性。

总之，自由锻的主要工序包括下料、预制凸台、定位、往复锻造、锻前锻后凸台校正、锻后整形和锻件脱模等步骤，模具的设计需要考虑凸台和定位孔的形状和尺寸与锻件的匹配度，以及锻件的变形特点和力的作用点等因素。

第5章自由锻工艺过程

第5章自由锻工艺过程自由锻工艺是金属加工中常用的一种工艺方法，它通过对金属材料施加一定的力进行塑性变形，从而使其形成所需的形状。

自由锻工艺具有成本低、工艺灵活、生产效率高等优点，因此在制造业中得到广泛应用。

自由锻工艺过程包括以下几个步骤：选择合适的锻击设备和锻模，准备锻件原料，加热锻件至适当的温度，进行锻击加工，进行必要的后处理和修整。

下面将对这些步骤进行详细介绍。

首先，选择合适的锻击设备和锻模是自由锻工艺过程的关键。

锻击设备可以根据需要选择不同类型的锻击机，如气锤、液压锤等。

同时，锻模的设计也十分重要，它决定了锻件最终形状的精度和质量。

锻模设计要考虑到锻件的形状、尺寸、材料特性等因素，确保锻件在锻击过程中能够得到准确的变形。

其次，在进行自由锻工艺之前，需要准备好锻件原料。

锻件原料可以是钢坯、铝坯等金属材料，它们需要经过预处理，如锯切、去除表面氧化物等。

预处理的目的是为了提高原料的可塑性和锻件的尺寸精度。

然后，将锻件加热至适当的温度，这是进行自由锻的关键步骤之一、在加热过程中，要控制好加热温度和保温时间，以确保锻件表面温度均匀，并达到合适的变形温度。

加热温度和时间可以根据材料的不同进行调整，一般情况下，加热温度要略高于材料的再结晶温度。

接下来，进行锻击加工。

在锻击过程中，将预热好的锻件放置在锻模中，施加一定的力进行塑性变形。

锻击时要控制好锻击的力度和速度，以确保锻件的形状和尺寸精度。

锻件在锻击过程中会受到很大的力和热量，要注意施加适当的冷却措施，避免锻件过热和变形。

最后，进行必要的后处理和修整。

在锻击完成后，锻件可能会存在一些表面缺陷、残余应力等问题，需要进行清理、研磨、退火等后处理操作。

锻件的尺寸和形状也可能存在一些偏差，需要进行修整和校准，以达到设计要求。

总之，自由锻工艺是一种常用的金属加工方法，通过对金属材料施加力进行塑性变形，使其形成所需的形状。

自由锻工艺具有成本低、工艺灵活、生产效率高等优点，广泛应用于制造业中。

自由锻工艺过程概述

自由锻工艺过程概述引言自由锻工艺是一种常用的金属成形方法，通过将金属材料置于加热状态下，然后施加压力，使其通过形状改变来达到所需的形状和尺寸。

本文将概述自由锻工艺的过程以及其在不同行业中的应用。

自由锻工艺的基本原理自由锻的基本原理是在加热的金属材料上施加压力，使其变形为所需的形状。

自由锻工艺中主要包括以下几个步骤：1.材料选择：选择适合自由锻的合金材料，一般选用具有良好可锻性的材料，如碳素钢、合金钢等。

2.加热：将金属材料加热至适当的温度，以提高其可塑性和变形性能。

3.锻造模具准备：根据所需的形状和尺寸，制作合适的锻造模具。

4.施加压力：将加热后的金属材料放置在锻模上，通过施加压力使其变形。

5.冷却处理：在锻造完成后，对金属材料进行必要的冷却处理，以提高其强度和硬度。

自由锻工艺的应用领域自由锻工艺在各个行业中都有广泛的应用，下面介绍一些常见的应用领域：汽车制造业在汽车制造业中，自由锻工艺主要用于生产汽车曲轴、减震器、悬挂系统等零部件。

由于自由锻工艺能够提供优良的力学性能和表面质量，因此被广泛应用于汽车工业中。

船舶制造业船舶制造业也是自由锻工艺的重要应用领域，特别是对于大型船舶的制造。

自由锻工艺可以用于制造船体结构件、推进器、舵机装置等关键部件，以提供良好的强度和可靠性。

航空航天工业在航空航天工业中，自由锻工艺被广泛应用于制造发动机零部件、机身结构件、飞行控制系统等重要部件。

由于航空航天领域对于材料的强度和重量要求非常高，因此自由锻工艺成为理想的制造方法。

石油化工工业石油化工工业中的许多设备和管道都需要使用高强度、耐腐蚀的金属材料。

自由锻工艺可以提供高强度和良好的抗腐蚀性能，因此在制造石油化工设备中得到广泛应用。

自由锻工艺的优势和挑战自由锻工艺具有以下优势：•优良的力学性能：自由锻工艺可以提供优异的力学性能，如高强度、优良的韧性等。

•良好的表面质量：锻件表面光洁度好，无气孔、夹杂等缺陷，提高了零部件的使用寿命。

第5章自由锻工艺过程

精品课件
第5章自由锻工艺过程
2）锻比对锻件组织和性能的影响一般规律是：锻造过程随锻比增大，由于内部孔隙焊合，
铸态组织打碎，锻件的纵向和横向机械性能均得列明显提高．当锻比超过一定数值后形成纤维组织．横向机械性能急剧下降导致锻件出现各向异性．锻比是衡量锻件性能的一个重要指标。
出中间，两端轴颈 8 扭转，Ⅰ和Ⅲ拐各扭30°
精品课件
第5章自由锻工艺过程
弯曲类锻件
工序：基本工序：拔长、弯曲工步
辅助和修整工序：分段压痕、滚圆和平整等工步
复杂形状类锻件：主要有阀体、叉杆、吊环体、十字轴等零件。锻造难度较大。
精品课件
第5章自由锻工艺过程
自由锻件的分类
精品课件
第5章自由锻工艺过程
精品课件
第5章自由锻工艺过程
4)检验试样及操作夹头对于有特殊要求的锻件，需要在试样特殊位置添加热处理或机械加工用夹头。
图夹头及余块
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第5章自由锻工艺过程
5)绘制锻件图：锻件图用粗实线绘制，为了便于了解零件的形状和检查锻后的实际余量，在锻件图内用假想线绘出零件简单形状。锻件的尺寸和公差标注在尺寸线上面，零件的尺寸加括号标注在尺寸线下面，如图上无法表示的某些条件，可以技术条件的方式加以说明。
第5章自由锻工艺过程
第5章自由锻工艺过程
自由锻工艺过程的实质是利用简单的工具逐步改变坯料的形状、尺寸和状态，以获得所要求形状、尺寸和性能的锻件的加工程序.
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第5章自由锻工艺过程
自由锻研究的主要内容是：
对于碳钢和低合金钢的中小型锻件，在锻造时主要是成形问题，要求掌握金属的流动规律。
精品课件

第4章自由锻主要工序分析

第4章自由锻主要工序分析
高径比不同，变形区域情况发生变化，如下图所示。 Ⅰ—难变形区 Ⅱ—大变形区 Ⅲ—小变形区 IV—均匀变形区
Ⅳ
图4．3 不同高径比坯料镦粗时变形情况
第4章自由锻主要工序分析
2. 镦粗坯料容易出现的缺陷：
由于镦粗坯料出现鼓形畸变，会产生如下缺陷。
(１) 可能引起表面纵裂； (２) 坯料上下两端出现粗大的铸造组织； (３) 坯料内部变形不均匀，晶粒大小不均匀，锻件性能也不均匀；
第4章自由锻主要工序分析
•冲孔坯料的形状与坯料直径D0与孔径d之比有关:
当D0/d≤2～3时：拉缩严重，外径明显增大；当D0/d＝3～5时：几乎无拉缩，外径有所增大；当D0/d＞5时：多余金属挤向端面形成凸台。
冲孔变形
第4章自由锻主要工序分析
2.空心冲子冲孔
图4.20 空心冲子冲孔 1坯料 2冲垫 3冲子 4心料
第4章自由锻主要工序分析
第四章自由锻主要工序分析
第4章自由锻主要工序分析
4.1 自由锻工艺过程特征和工序分类
4.2 镦粗 4.3 拔长 4.4 自由锻其他主要工序
第4章自由锻主要工序分析
4.1 自由锻工艺过程特征和工序分类
4.1.1 自由锻工艺过程特征 4.1.2 自由锻工序分类
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第4章自由锻主要工序分析
4.1 自由锻工艺过程特征和工序分类
4.1.1 自由锻工艺过程特征
（1）工具简单，通用性强，灵活性大，适合单件和小批锻件的生产。
（2）工具与坯料部分接触，逐步变形，所需设备功率比模锻
小，可锻造大型锻件。（3）靠人工操作控制锻件的形状和尺寸，效率低、劳动强度大。来自第4章自由锻主要工序分析

自由锻工艺

您当前的位置：第四章>>第四节返回4.4 自由锻工艺4.4.1 自由锻的工艺特点一．应用设备和工具有很大的通用性，且工具简单，所以只能锻造形状简单的锻件，操作强度大，生产效率低。

二．自由锻可以锻出质量从不到1kg到200～300t的锻件。

对大型锻件，自由锻是唯一的加工方法，因此自由锻在重型机械制造中有特别重要的意义。

三．自由锻依靠操作者控制其形状和尺寸，锻件精度低，表面质量差，金属消耗也较多。

所以，自由锻主要用于品种多，产量不大的单件小批量生产，也可用于模锻前的制坯工序。

4.4.2 自由锻的基本工序无论是手工自由锻、锤上自由锻以及水压机上自由锻，其工艺过程都是由一些锻造工序所组成。

所谓工序是指在一个工作地点对一个工件所连续完成的那部分工艺过程。

根据变形的性质和程度不同，自由锻工序可分为：基本工序，如镦粗、拔长、冲孔、扩孔、芯轴拔长、切割、弯曲、扭转、错移、锻接等，其中镦粗、拔长和冲孔三个工序应用得最多；辅助工序，如切肩、压痕等；精整工序，如平整、整形等三类。

一．镦粗镦粗是使坯料的截面增大，高度减小的锻造工序。

镦粗有完全镦粗如图4-15所示和局部镦粗。

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4-16所示。

图4-16完全镦粗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。

镦粗的一般规则、操作方法及注意事项如下：1．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，如图4-17a所示。

工件镦弯后应将其放平，轻轻锤击矫正，如图4-17b所示。

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。

2．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。

图2-17 局部镦粗a)漏盘上镦粗 b)胎膜内镦粗 c)中间镦粗图4-17 镦弯的产生和矫正（a）镦弯的产生 b)镦弯的矫正3．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。

自由锻工艺过程概述

自由锻工艺过程概述
1.材料准备：首先需要选择合适的金属材料，如钢、铝、铜等，并进
行切割、热处理等工艺以获得所需的材料性能。

2.模具设计与制备：根据待锻造工件的形状和尺寸要求，设计并制备
模具。

模具的形状和结构直接影响到锻工件的质量和精度。

3.预锻：将金属材料加热至一定温度后，通过锤击或冲压等方式使其
产生初步的塑性变形，以便后续锻造工艺的顺利进行。

预锻可以用于改善
金属的组织结构，消除内部应力等。

4.精锻：精锻是指在预锻后对金属材料进行细化加工，使其形成更加
精确的形状和尺寸。

在精锻过程中，需要控制锻造力度、温度、速度等参数，以确保工件的质量。

5.校直与修磨：通过校直和修磨等工艺，对精锻后的工件进行调整，
去除表面缺陷、修复尺寸偏差等。

6.热处理：为了改变金属材料的组织结构和性能，通常需要进行热处理。

热处理可以包括退火、正火、淬火、回火等工艺。

7.表面处理：为了改善工件的表面性能和外观质量，可以采用镀锌、
喷涂、抛光等表面处理工艺。

8.检验与包装：对锻件进行必要的性能和尺寸检验，以确保其质量达
到要求。

合格的锻件经过清洁和包装后，可以出厂供应或使用。

总体而言，自由锻工艺作为一种传统的金属成形工艺，具有灵活多样、生产效率高、材料利用率高等优点。

但是，由于其对设备和操作技术的要
求较高，以及锻造时的寿命和安全等问题，使得自由锻工艺在现代工业制
造中逐渐被其它成形工艺取代。

尽管如此，自由锻工艺仍然在一些特殊情况下有其独特的应用优势，比如在制造超大型铸造模具、复杂形状的金属零部件等方面，仍有较大的应用空间。

第三章自由锻工艺

手工自由锻机器自由锻
手工自由锻依靠人力利用简单的工具对坯料进行锻打，改变坯料的形状和尺寸获得锻件。
机器自由锻依靠专用的自由锻设备和专用的工具对毛坯进行锻打，改变坯料的形状和尺寸，获
得所需的锻件。
空气锤空气锤的吨位(锤头重量）一般为65-750Kg
常用自由锻设备蒸汽-空气锤一般吨位为0.5－5t。
高径比(H/D)对镦粗变形的影响
H/D ≥3.0，镦粗坯料容易失稳，发生弯曲。 H/D =2.5～1.5，形成双鼓形。 H/D ＝1.5～0.5，形成单鼓形。 H/D <0.5 , 上下难变形区重合，难以锻造。
合适的锻造的高径比应小于2.5，在2～2.2范围内最好。
H0 3 D0
失稳弯曲
双鼓形双鼓形单鼓形
液（水）压机液(水）压机的吨位较大，（500～15000 t），最大可达 750000kN(75000t )。可以锻造质量为1~300t的锻件。
缺点锻件尺寸精度低，加工余量大生产率低，
自由锻的特点劳动强度大等。
优点所用工具简单，通用性强，灵活性大，适用单间和小批量生产，特别是大型锻件的生产.
一、拔长的主要类型
1.平砧间拔长在水平的砧座和锤头之间的拔长。
（1）方截面
方截面
（2）圆截面
圆截面
（3）圆截面
方截面
2.型砧间拔长
拔长在一定形状的砧之间的进行。型砧拔长主要应用于塑性较差的材料。
圆弧型砧
3.空心件拔长上平下V源自砧上下V型砧二、拔长变形分析
1.拔长时锻造比拔长的变形程度可用变形前（F0/㎜2）后（F/㎜2）横
3）分类：平砧镦粗；垫环镦粗；局部镦粗三大类。
平砧镦粗