自由锻工艺设计
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。
锻造工艺设计学复习知识点
1.体积成形〔锻造、热锻〕：利用外力，通过工具或模具使金属毛坯产生塑性变形，发生金属材料的转移和分配，从而获得具有一定形状、尺寸和内在质量的毛坯或零件的一种加工方法。
2.自由锻：只用简单的通用性工具，或在锻压设备的上、下砧间直接使坯料成形而获得所需锻件的方法。
特点： 1、工具简单，通用性强，操作灵活性大，适合单件和小批锻件，特别是特大型锻件的生产。
2、工具与毛坯局部接触，所需设备功率比生产同尺寸锻件的模锻设备小得多，适应与锻造大型锻件。
3、锻件精度低，加工余量大，生产效率低，劳动强度大3.模锻：利用模具使坯料变形而获得锻件的锻造方法。
通过冲击力或压力使毛坯在一定形状和尺寸的锻模模腔内产生塑性模锻特点： (1)锻件形状较复杂，尺寸精度高; (2)切削余量小，材料利用率高，模锻件本钱较低； (3)与自由锻相比，操作简单，生产率高；(4) 设备投资大，锻模本钱高，生产准备周期长，且模锻件受到模锻设备吨位的限制，适于小型锻件的成批和大量生产。
变形获得锻件4.锻造工艺流程：备料---加热---模锻---切边、冲孔—热处理—酸洗、清理---校正5.锻造用料：碳素钢和合金钢、铝、镁、铜、钛等及其合金。
材料的原始状态：棒料、铸锭、金属粉末和液态金属。
6.一般加热方法：可分为燃料〔火焰〕加热和电加热两大类。
7.钢在加热时的常见缺陷：氧化、脱碳、过热、过烧、裂纹8.自由锻主要工序：镦粗、拔长、冲孔、扩孔9.使坯料高度减小，横截面增大的成形工序称为镦粗。
镦粗分类：完全镦粗、端部镦粗、中间镦粗10.镦粗的变形分析：难变形区、大变形区、小变形区11.镦粗工序主要质量问题：①锭料镦粗后上、下端常保存铸态组织②侧外表易产生纵向或呈45度方向的裂纹③高坯料镦粗时常由于失稳而弯曲。
防止措施: 1、使用润滑剂和预热工具 2、采用凹形毛坯 3、采用软金属垫 4、采用叠镦和套环内镦粗 5、采用反复镦粗拔长的锻造工艺12.使坯料横截面积减小而长度增加的成形工序叫拔长13.在坯料上锻制出透孔或不透孔的工序叫冲孔14.冲孔的质量分析：走样、裂纹、孔冲偏15.减小空心坯料壁厚而增加其内、外径的锻造工序叫扩孔16.采用一定的工模具将坯料弯成所规定的外形的锻造工序称为弯曲17.扭转是将坯料的一局部相对于另一局部绕其轴线旋转一定角度的锻造工序18.按成形方法的不同，模锻工艺可分为开式模锻、闭式模锻、挤压和顶镦四类19.模具形状对金属变形流动的影响：⑴控制锻件的最终形状和尺寸⑵控制金属的流动方向⑶控制塑性变形区⑷提高金属的塑性⑸控制坯料失稳提高成形极限20.开式模锻变形过程：第Ⅰ阶段是由开场模压到金属与模具侧壁接触为止；第Ⅰ阶段完毕到金属充满模膛为止是第Ⅱ阶段；金属充满模膛后，多余金属由桥口流出，此为第Ⅲ阶段。
自由锻
a)工艺性差的结构b)工艺性好的结构
4．合理采用组合结构锻件的横截面积有急剧变化或形状较复杂时，可设计成由数个简单件构成的组合体，如图2-17所示。每个简单件锻造成形后，再用焊接或机械联接方式构成整体零件。
图2-17复杂件结构
a)工艺性差的结构b)工艺性好的结构
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3．锻件公差锻件公差是锻件名义尺寸的允许变动量，其值的大小与锻件形状、尺寸有关，并受生产具体情况的影响。
图2-11锻件余量及敷料
1—敷料2—锻件余量
自由锻件余量和锻件公差可查有关手册。钢轴自由锻件的余量和锻件公差，见表2-1。
表2-1钢轴自由锻件余量和锻件公差（双边）（mm）
零件长度
零件直径
<50
50~80
30CrMnSiA、50CrVA、18Cr2Ni4WA、20CrNi3A
1180
850
0.3～0.8
40CrMnA
1150
800
0.3～0.8
铜合金
800~900
650~700
—
铝合金
450~500
350~380
—
（六）填写工艺卡片
半轴的自由锻造工艺卡片见表2-5。
表2-5半轴自由锻工艺卡
锻件名称
半轴
自由锻工艺规程：根据零件图绘制锻件图、计算坯料的质量与尺寸、确定锻造工序、选择锻造设备、确定坯料加热规范和填写工艺卡片等。
（一）绘制自由锻件图
以零件图为基础，结合自由锻工艺特点绘制而成的图形，它是工艺规程的核心内容，是制定锻造工艺过程和锻件检验的依据。锻件图必须准确而全面反映锻件的特殊内容，如圆角、斜度等，以及对产品的技术要求，如性能、组织等。
锻造成形-自由锻(32)讲解
敷料是为了简化锻件形状、便于锻造而增添的金属部 分。由于自由锻只适宜于锻制形状简单的锻件，故对零件 上一些较小的凹挡、台阶、凸肩、小孔、斜面和锥面等都 应进行适当的简化，以减少锻造的困难，提高生产率。
加工余量 由于自由锻件的尺寸精度低、表面品质较 差，需要再切削，所以应在零件的加工表面增加供切削加 工用的金属部分，称为加工余量。
自由锻的工序可分为基本工序（镦粗 拔长 冲孔）、辅助工序和精整工序三大类。
（1）基本工序 它是使金属坯料实现主要的变 形要求，达到或基本达到锻件所需形状和尺寸的 工序。主要有以下几个：
镦粗 是使坯料高度减小、横截面积增大的 工序。它是自由锻生产中最常用的工序，适用于 饼块、盘套类锻件的生产。
拔长 是使坯料横截面积减小、长度增大的 工序。它适用于轴类、杆类锻件的生产。为达到 规定的锻造比和改变金属内部组织结构，锻制以 钢锭为坯料的锻件时，拔长经常与镦粗交替反复 使用。
(2)自由锻件应避免加强筋、凸台等结构。因为这些 结构难以用自由锻获得。若采用特殊工具或技术措施来生 产，必将增加成本，降低生产率。
(3)当锻件的横截面有急剧变化或形状较复杂时，可 采用特别的技术措施或工具；或者将其设计成几个简单件 构成的组合件，锻造后再用焊接或机械连接方法将其连成 整体件。
选择锻造工序
四、自由锻件结构的工艺性
设计锻造成形的零件时，除应满足使用性能要 求外，还必须考虑锻造工艺的特点，即锻造成形的 零件结构要具有良好的工艺性。这样可使锻造成形 方便，节约金属，保证质量和提高生产率。
(1)自由锻件应避免锥体、曲线或曲面交接以及 椭圆形、工字形截面等结构。因为锻造这些结构须 制备专用工具，锻件成形也比较困难，使锻造过程 复杂，操作极不方便。
锻造比
最新自由锻造工艺规程的编制及举例资料
自由锻造工艺规程的编制及举例制定自由锻工艺规程的过程就是自由锻工艺设计的过程。
主要有以下内容：(一)绘制锻件图自由锻件的锻件图是在零件图的基础上考虑了加工余量、锻造公差、工艺余块等之后绘制的图绘制自由锻件的锻件图可按以下步骤进行：1.简化锻件形状为了简化锻造工艺，零件上的小孔、凹档、台阶等部分，可加上余块而不予锻岀，如图a。
是否加余块要根据零件的形状、尺寸、锻造技术水平和经济效果来确定。
2.确定加工余量和锻件公差(1)机械加工余量【机械加工余量】为使零件具有一定的加工尺寸和表面粗糙度，在零件表面需要加工的部分，锻件上留一层供作机械加工用的金属，称作机械加工余量（见上图a）。
（2）余块【余块】为简化锻件外形及锻造过程，在锻件的某些地方和添一些大于机械加工余量的金属，种加添的金属称作余块（见上图a）。
（3 ）锻件公差【锻件公差】锻件实际尺寸与基本尺寸之间所允许的误差。
公差值的大小是根据锻件形状、寸并考虑生产的具体情况而定的。
3．绘制锻件图在锻件图上，规定用粗实线绘出锻件的形状。
为了便于了解零件的形状和检查锻件的实际加工余量，在锻件图上还要用双点划线绘出零件的主要形状，如图10-27b 。
（二）计算坯料质量与尺寸【坯料质量】坯料质量可按下式计算G 坯料=G 锻件+G 烧损+G 料头式中G 坯料——坯料质量G 锻件——锻件质量G 烧损——加热时由于坯料表面氧化而烧损的质量。
第一次加热取被加热金属的2~3%，以后每次加热取1.5~2.0%G 料头——在锻造过程中冲掉或切掉的那部分金属的质量。
如冲孔时坯料中部的料芯，修切端部的料头等。
当锻造大型锻件时，如采用钢锭作坯料，还要考虑应切掉的钢锭头部和尾部的质量。
2．坯料尺寸根据坯料质量即可确定坯料尺寸。
在计算坯料尺寸前，先要考虑锻造比。
【锻造比】是指坯料在锻造前后的断面积的比值。
对于拔长工序来说，其锻造比R d 可按下式计算:R d =A 0 /A 1 或L 1 /L 0式中A 0 、A 1 ——拔长前、后坯料的断面积；L 0 、L 1 ——拔长前、后坯料的长度。
自由锻工艺
2.确定锻造比
锻造比：表示锻件在锻造成形时变形程度，锻造 比以金属变形前后的横断面积的比值或高度的比 值来表示锻比大小。
KLA 0/AD 02/D 2
KL H0 /H
.
锻造比反映了锻造对锻件组织和力学性能的影响， 是保证锻件品质的一个重要指标。 锻造比大：力学性能好；太大会造成力学性能各 向异性
表4-8 典型锻件的锻造比
.
表4-7 锻造工序锻造比和变形过程总锻造比的计算方法
.
.
➢ 重要锻件：采用镦粗拔长联合工艺，锻比要求 高达6～8。
4.4.4选择锻造设备
常用设备：锻锤和水压机
.
1.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。
(1)在水压机上锻造 (2)在锻锤上锻造 在锻锤上自由锻时，由于其打击力是不定的， 所以应根据锻件成形所需变形功来计算设备的打击能量或吨位。
.
α
单垫环镦粗
3.局部镦粗
坯料只在局部长度上产生鐓粗变形。
.
刚端
图4-19 局部镦粗
1、坯料局部鐓粗时， 按杆部选择坯料直径 2、H头/D0≤3
对于头部大杆部细小的杆件，选大于杆部直径的坯料
.
图4-20 头大杆细类锻件的局部镦粗
4.3.3 冲孔
在坯料上用冲子冲出通孔或不通孔（盲孔）的锻造工序。
.
图4-53 在垫环上冲孔 1—冲子 2—坯料 3—垫环 4—芯料
4.3.4 扩孔
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。
分类：
1.冲子扩孔（胀形扩孔）
2.芯轴扩孔（拔长扩孔）
3.辗压扩孔（拔长扩孔）
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。
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
第十一章自由锻和模锻
第十一章自由锻和模锻第一节自由锻自由锻是利用冲击力或压力使金属在上下两个抵铁之间产生变形，从而获得所需形状及尺寸的锻件。
1.自由锻的优缺点2.自由锻的设备一、自由锻工序自由锻的工序可分为基本工序、辅助工序和精整工序三大类。
1．基本工序它是使金属坯料实现主要的变形要求，达到或基本达到锻件所需形状和尺寸的工艺过程。
如镦粗、拔长、弯曲、冲孔、切割、扭转和错移等。
实际生产中常采用的是镦粗、拔长和冲孔三个工序。
2．辅助工序是指进行基本工序之前的预变形工序。
如压钳口、倒棱、压肩等． 3．整理工序它是在完成基本工序之后，用以提高锻件尺寸及位置精度的工序。
二、自由锻工艺规程的制订制订自由锻的工艺规程包括绘制锻件图，确定变形工步，计算坯料的重量和尺寸，选定设备和工具，确定锻造温度范围和加热、冷却及热处理的方法和规范等。
1．绘制锻件图绘制锻件图应考虑以下几个因素．(1)(1)敷料如图1l—1(a)所示(2)加工余量(3)锻件公差锻件图的画法如图11—1(b)所示，2．坯料质量及尺寸计算坯料质量可按下式计算；G坯料=G锻件+G烧损+ G烧损式中 G坯料——坯料质量；G锻件——锻件质量；G烧损——加热时坯料表面氧化而烧损的质量．第一次加热取被加热金属的2～3％，以后各次加热取1.5～2.0％，G烧损——在锻造过程中冲掉或被切掉的那部分金属的质量．如冲孔时坯料中部的料芯．修切端部产生的料头等．当锻造大型锻件采用钢锭作坯料时，还要考虑切掉的钢锭头部和钢锭尾部的质量。
3．选择锻造工序选择自由锻造工序，主要是根据工序特点和锻件形状来确定，对一般锻件的大致分类及所采用的工序如表11-1所示。
三，自由锻锻件结构工艺性1．1．锻件上具有锥体或斜面的结构，从工艺角度衡量是不合理的如图11—2(a)。
因为锻造这种结构，必须制造专用工具，锻件成形也比较困难，使工艺过程复杂化，操作很不方便，影响设备的使用效率，所以要尽量避免。
应改进设汁，如图ll--2(b)。
锻造工艺与模具设计
1.自由锻工艺规程一般包括以下内容：（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）填写工艺规程卡片等。
2。
冷锭加热规范：加热过程分为预热、加热、均热。
保温目的(1)低温装炉温度下保温目的是减小坯料断面温差，防止因温度应力而引起破裂（2）中温800～810°C保温的目的是减小前段加热后坯料断面上的温差，减小温度应力,并缩短坯料在锻造温度下的保温时间，以减小氧化，脱碳，甚至过热过烧.（3）锻造高温下的保温，是为了防止坯料中心温度过低,引起锻造变形不均，还可以通过高温扩散作用，使坯料组织均匀化，以提高塑性,减少变形不均.3。
确定锻造比:锻造比是表示锻件变形程度的指标，它是指在锻造过程中,锻件镦粗或拔长前后的截面积之比或高度之比，即（Ao，Do，Ho，和A，D，H，分别为锻件锻造前后的截面积，直径和高度）4.三拐曲轴的锻造过程：锻造曲轴类锻件的基本工序是拔长错移和扭转。
锻造曲轴时应尽可能采用那些不切断纤维和不使用钢材心部材料外露的工艺方案，当生产批量较大且条件允许时，应尽量采用全纤维锻造。
另外，扭转时，尽量采用小角度扭转。
过程：（1)下料(2)压槽<卡出II段>(3）错移<压出II拐扁方>（4）压槽〈I，III 分段〉(5）压出<I，III扁方>（6）压槽〈I，III与轴端分段>（7)摔出中间，两端轴颈（8)扭转I，III拐各扭30°5。
弯曲类锻件的锻造过程:锻造该类锻件的基本工序是拔长和弯曲.当锻件上有多处弯曲时，其弯曲的次序一般是先弯端部及弯曲部分与直线部分的交界处,然后再弯其余的圆弧部分。
对于形状复杂的弯曲件，弯曲时最好采用垫模或非标累工装等，以保证形状和尺寸的准确性并且提高生产效率.过程〈a〉20t吊钩的锻造过程：1）下料2）拔杆部及两端头部3)弯头部4）弯曲根部5）旋转180°弯根部6)弯曲端部7）弯曲中部8）直立墩弯9)锻出斜面〈b>卡瓦的锻造过程：1）下料2）压槽卡出粮囤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.6。
自由锻工艺
自由锻工艺自由锻是指：锻造时对金属坯料施加一外力，使之产生塑性变形，从而获得具有一定尺寸、形状和内部组织的毛坯或零件的一种压力加工方法。
由于工件的尺寸和形状要靠操作技术来保证，所以自由锻要求工人有较高的技术水平。
自由锻生产率低，加工余量大，但工具简单，通用性大，故被广泛用于锻造形状较简单的单件、小批生产的锻件[font=宋体一自由锻工艺特点 1. 用简单的工具和锻压设备生产锻件 2. 适于小批量、大锻件 3. 对设备要求相对较低，使金属渐次变形生产锻件 4. 加工余量大二工具和设备 1. 空气锤（Pneumatic hammer）2.蒸汽-空气锤(Steam-air hammer) 3. 液压机(hydraulic press) 4. 剁刀(triangular chisel) 5. 压棍(square cutter) 6. 钳子(fongs) 三工序预审用户的产品图纸和订货技术要求估工估料 1. 工艺人员接到营销部送来的用户图纸订货技术要求后，要进行详细的审阅：a 产品的类别（如压力容器、电站、石油化工、轧钢设备等）b 产品的名称（如筒体、顶盖、曲轴、转子、叶轮、冷轧辊等）c. 产品的材质（碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、不锈钢、模具钢等）d. 订货数量（考虑采购材料、设计工模具、交货周期等） e. 产品对材质冶炼（精炼、真空脱气等）、锻造比、金属纤维方向、调质、垂直淬火、正回火、焊接等铸锻热工艺性的要求。
f. 机加工工艺性的要求（粗加工、预留工艺夹头等）g. 检验项目及验收标准要求（要考虑本公司是否有相关的技术标准资料、生产设备工具、技术水平是否能满足用户的要求、能否采购到用户所需的材料、供料方和需要外协加工时的协作方是否能满足用户的要求，要考虑试样的预留_是本体留样还是体外取样，是本体一端取样还是多处取样，纵向、横向、切向，试样尺寸大小等，检验项目包括化学成分、机性、硬度、低倍、高倍金相、超声波探伤、磁粉探伤等）h. 要详细审阅用户产品图纸描述的形状、尺寸和文字的技术要求，是否清晰、正确，所有尺寸关系是否一致，有无存在矛盾的情况，内容是否阐述清楚，准确无误。
自由锻名词解释
自由锻名词解释自由锻是近年来发展起来的一种金工技术，是将一种特定形状的金属零件放入模具内重复完成在模具中的不同形状的金属零件，以达到自由改变零件的形状、精度和外观的目的。
本文将阐述自由锻的技术概念、工艺流程和应用领域。
自由锻技术概念自由锻是一种金工技术，也称为金属淬火、高温处理或热压技。
它使用一种特殊的金属模具，在高温下将金属零件施加压力，使其发生变形，以达到不同的目的。
模具由一种可耐高温的材料制成，可以让金属零件受到均匀的压力，从而获得不同的形状、精度和外观。
自由锻工艺流程设计原理：在自由锻工艺中，必须仔细斟酌模具、改变压力等因素，以达到设计所需的零件尺寸、形状、精度和外观。
压力安排：在自由锻工艺中，需要根据零件的特性和作用，选择合适的压力力度，以达到设计要求的目的。
材料选择：自由锻工艺需要使用一种耐高温的材料来制作模具，以确保耐久变形的效果。
操作程序：自由锻工艺需要在特定条件下操作，确保金属零件在变形过程中不会受到损坏。
自由锻应用领域自由锻可以用于制造多种工业零件，例如，可以用它来制造机械部件、汽车零件、管道零件、拉力件，甚至是医用牙齿等。
在汽车方面，自由锻可以用来制造车身零件和车轮，以提高汽车的整体性能和安全性。
此外，自由锻还可以用于制造家具件、机器件和航空部件等，展示了它在工业领域的多样性。
结论从上述内容可以看出，自由锻是一种有用的金工技术，不仅可以用来制造多种工业零件，还可以用于为汽车等设备提供更高的安全性。
自由锻的技术概念、工艺流程及其应用领域都是非常重要的，为了保证质量、可靠性和可靠性，必须有一套严格的工艺和操作准则。
只有在正确的环境中，采用正确的工艺和操作准则，才能制造出精确的零件，并为其优质的工业应用带来更大的价值。
第十章 自由锻造工艺
二．拔长
使毛坯横截面减小而长度增加的锻造工序。
作用： 成形轴杆类锻件； 改善锻件内部质量。
（1）拔长变形特点： 拔长前变形区的长、宽、高分别为：l0、b0、h0。
拔长后变形区的长、宽、高分别为：l、b、h。
送进量l0 相对送进量l0/h0 压下量Δh＝h0－h 展宽量Δb＝b－b0, 拔长 量Δl＝l－ l0
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），按此选取设备吨位。
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），直接通过公式、表格或图线选定所需锻压 设备吨位。
五、制订自由锻工艺规程卡
锻造工艺规程卡上需填写工艺规程制定的所有内容。它包括： 下料方法 工序 火次 加热设备 加热及冷却规范 锻造设备 锻件锻后处理。
第四节
胎模锻造简介
一．胎模锻及工艺特点：
在自由锻设备上采用活动模具成形锻件的方法称为胎模锻。 主要工艺特点：
1．与自由锻比，可以得到较高的锻件精度和较高的生产率； 2．与模锻比，不需要专用的模锻设备，可以在自由锻锤上生产模锻件， 胎模的制造简单、成本低； 3．采用人力操作胎模，劳动强度大； 4．适于小型锻件小批或中批生产。
变形程度表示: 压下量ΔH 镦粗比KH=H0/H
图10-2 平砧镦粗
(1)平砧镦粗：指毛坯在上下两个平砧之间的镦粗
根据镦粗后网格的变形程度分为三个变形区: 区域Ⅰ：难变形区； 区域Ⅱ：大变形区； 区域Ⅲ：小变形区，变形程度介于区域Ⅰ与区域Ⅱ之间。
变形结果：变 形不均匀，易 出现缺陷。
自由锻工艺设计的内容有哪些
自由锻工艺设计的内容有哪些？自由锻工艺设计的主要内容有：绘制锻件图、确定变形工序、计算坯料的质量和尺寸以及选定锻造设备。
1．绘制锻件图锻件图是在零件图的基础上考虑余块、机械加工余量、锻件公差等因素绘制出来的。
（1）余块为了简化锻件形状，便于锻造，通常直径小于25mm的孔、较窄的凹档、较短的台阶等应添加余块。
（2）机械加工余量: 所有加工面都应增加机械加工余量，非加工面不必增加机械加工余量。
（3）锻件公差: 所有锻件尺寸都应给出锻件公差，自由锻锻件公差的数值较大。
锻件图的画法:（手势）请看这个阶梯轴的自由锻锻件图。
锻件轮廓用粗实线画出。
零件基本形状用双点划线画出。
锻件尺寸、公差标注于尺寸线上方，公差值根据锻件的形状，查表获得。
该锻件形状与表中左边的图一致，总长680，在第三行的630~1000之间。
左边直径为110的轴段，在第三列的80~120之间，余量和公差为11±4，所以零件图上真实尺寸Φ110标注在尺寸线下方，锻件尺寸为Φ121±4，标注在尺寸线上方；同理，直径为190的轴段，在第五列的160~200之间，余量和公差为13±5，零件图上真实尺寸Φ190标注在尺寸线下方，锻件尺寸为Φ203±5，标注在尺寸线上方；直径为130的轴段，在第四列的120~160之间，余量和公差为12±5，零件图上真实尺寸Φ130标注在尺寸线下方，锻件尺寸为Φ142±5，标注在尺寸线上方。
长度方向：真实尺寸240标注在尺寸线下方，锻件尺寸为240加上该段的余量及公差11±4，即251±4标注在尺寸线上方；真实尺寸310标注在尺寸线下方，锻件尺寸为310加上表中查出的该段的余量及公差13±5即323±5标注在尺寸线上方；总长680标注在尺寸线的下方，锻件的总长是在零件每侧各加上一个最大余量13，即26，而公差只能选最大值±5，所以，最后得680+26±5，即706±5，标在尺寸线上方。
自由锻的基本工序
自由锻的基本工序自由锻是一种古老的手艺，它是文明史上最古老的金属加工方式之一，已有四千多年的历史。
自由锻可以制作出粗糙锻件，也可以制作出高精度的锻件，因此它被广泛应用于军工、航空、船舶、机械等行业。
本文将介绍自由锻的基本工序，为读者提供一些简单的概念，以便有兴趣的人更好地了解自由锻的基本原理。
自由锻的基本工序主要有四步：第一步：夹紧。
夹紧是指将要加工的钢件紧夹在锻模上，一般需要柔软的锻模。
锻模的尺寸和形状要严格按照设计图纸的要求进行制作，确保钢件夹紧时被夹紧牢固。
第二步：热处理。
热处理是指将钢件加热至一定温度，然后冷却，使钢件获得良好的加工性能，从而为锻件制作提供理想的性能参数。
第三步：锻造。
锻造是指在钢件固定在锻模上后，利用压力将钢件变形，从而使其成为所需尺寸和形状的零件。
第四步：清理锻件。
锻件在制作完成后，要进行清理，去除表面的毛刺和焊渣，调整锻件的表面外观，并且要进行检测，确保锻件尺寸精度和表面粗糙度符合设计要求。
以上是自由锻的基本工序，通过本文的介绍，读者应该可以比较清楚地了解自由锻的原理和基本工序。
尽管自由锻在当今工业中已不复存在，取而代之的是采用机械操作的压力机，但上述四步工序依然贯穿于各种金属加工方式中。
只要按照准备好的图纸要求，根据材料特性和加工目的来选择合适的工艺和设备，便可以实现所需要的零件。
自由锻的发展受到计算机和先进技术的极大推动，如今各行各业对高精度锻件的要求也越来越高，而且自由锻所涉及的工序也更加复杂，涉及热处理、机械加工、冷加工等多种工艺。
因此，了解自由锻的基本工序至关重要。
只要把握好自由锻的基本原理和操作流程，就可以轻松制作出高精度的锻件。
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。
(完整word版)自由锻工艺设计
制定自由锻工艺规程零件图图示的为一轴类零件，制定自由锻工艺规程。
该零件使用材料为45钢，采用自由锻制坯，设计过程如下：（1）绘制锻件图，根据零件图并考虑余量和公差绘出锻件图（参考李尚建—《锻造工艺及模具》）ⅠⅡⅢⅣⅤ（2）制定变形工艺（3）由锻件图可知，该轴最大轴径D2=296mm，轴向长度L=1425mm。
参照类似锻件锻造工艺确定工艺方案如下：坯料——预拔长——压肩——拔长制成品（4）工序尺寸的计算①预拔长：考虑拉缩问题，取保险量△=30mm，因此预拔长直径D拔=296+30=326mm②分段压痕压肩：轴Ⅰ，Ⅴ段，考虑到拔长后端面不平，切除料头质量，下料体积VⅠ0=1/4xπDⅠ2xL1+0.21D3 =12585218mm3下料长度LⅠ0= 4VⅠ0/(πD2拔)=150mm轴ⅡⅣ段，根据经验应按大于工程尺寸并小于正公差下料VⅡ0=1/4xπDⅡ2xLⅡ=8772435mm3下料长度LⅡ0= 4VⅡ0/(πD2拔)=105.2mm轴Ⅲ段VⅢ0=1/4xπDⅢ2xLⅢ=20286598mm3下料长度LⅢ0= 4VⅢ0/(πD2拔)=243.2mm压肩深度按下时确定h=（1/3~1/4）x（D-d）=（1/3~1/4）x（296-212）=21~28mm ⑸计算坯料尺寸原坯料尺寸包括锻件尺寸及烧损，即V0=(V锻+V切)x（1+δ）V锻=59000168 mm3V切=4001813 mm3取烧损率δ=3.5%得V0=65207051 mm3选择圆柱坯料Φ340，即D0=340mmH0=4V0/(πD20)=718mm锻件重量G坯=ρx V0=515Kg⑹选择设备吨位根据锻件形状尺寸，查表3—10，选用3.0吨自由锻锤⑺确定锻造火次及温度范围45钢始锻温度为1200℃终锻温度为800℃㈧热处理为方便机加工，锻件热处理定为退火，随炉冷却工艺卡片。
齿轮坯自由锻造工艺流程
具体设计方法与步骤
(2) 冲孔 冲孔应使冲孔芯料损失小，同时扩 孔次数不能太多，冲孔直径d冲应小 于或等于D/3即 d冲≤D/3=213/3=71mm,实际选用d=60mm (3) 扩孔 总扩孔量为锻件孔径减去冲孔直径， 即(131-60)=71mm,一般每次扩孔量为 25~30mm，分配各次扩孔量为21mm、25mm、25mm。 (4) 修整锻件 按锻件图进行修整
6
具体设计方法与步骤
1.设计绘制锻件图 该零件材料为40Cr，生产批量小，采取自由锻锻造齿轮坯。齿轮上 的齿形，圆周小凹槽，凸肩以及8×φ30mm通孔等部分，采用自由 锻方法很难成形这些部位，因此考虑到技术上的可行性和经济性， 决定不与锻出，并采用附加余块简化锻件外形，以利于锻造。锻造 出齿轮坯后可以进一步进行切削加工，最后成形。 根据零件图的尺寸规格，对照表所列中零件的高度和直径范围，可 以查出齿轮锻件加工余量和 公差。D=289，h=52，查得的加工余量 及公差为锻件水平方向a=10±4，锻件 高度方向b=9±3，内孔的双边c=13±5， 然后按查得的公差数值，便可绘出凸肩 齿轮的锻件图。
5
工艺规程的制定
5.确定锻造温度及规范造温度及规范 （1）.确定锻造的温度范围 各类合金钢的锻造温度范围可以从表中查出，基本的原 则是确保钢在锻造温度范围内具有良好的塑性和较低的 变形抗力，能够锻造出优质锻件，且较宽的锻造温度范 围和较少的加热次数，以及较高的生产率。 （2）.确定加热及冷却范围 对于导热性好，直径小于150~200mm的碳素结构钢小件， 采用一般加热规范，一般高温装炉，炉温控制在 1300℃~1350℃。当坯料加热至始锻温度后，立即出炉 锻造。 （3）. 确定冷却方法及规范 根据要求选择空冷、坑冷或 炉冷。中小型碳钢和低合金钢锻后均采取冷却速度较快 的空冷方法。碳素工具钢、合金工具钢及轴承钢，锻后 先空冷鼓风或喷雾等快速冷到200℃，然后把锻件放入 坑中或炉中缓冷。
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制定自由锻工艺规程
零件图
图示的为一轴类零件，制定自由锻工艺规程。
该零件使用材料为45钢，采用自由锻制坯，设计过程如下：
（1）绘制锻件图，根据零件图并考虑余量和公差绘出锻件图（参考李尚建—《锻造工艺及模具》）
ⅠⅡⅢⅣⅤ
（2）制定变形工艺
（3）由锻件图可知，该轴最大轴径D2=296mm，轴向长度L=1425mm。
参照类似锻件锻造工艺确定工艺方案如下：
坯料——预拔长——压肩——拔长制成品
（4）工序尺寸的计算
①预拔长：考虑拉缩问题，取保险量△=30mm，因此预拔长直径D拔=296+30=326mm
②分段压痕压肩：
轴Ⅰ，Ⅴ段，考虑到拔长后端面不平，切除料头质量，
下料体积
VⅠ0=1/4xπDⅠ2xL1+0.21D3 =12585218mm3
下料长度
LⅠ0= 4VⅠ0/(πD2拔)=150mm
轴ⅡⅣ段，根据经验应按大于工程尺寸并小于正公差下料
VⅡ0=1/4xπDⅡ2xLⅡ=8772435mm3
下料长度
LⅡ0= 4VⅡ0/(πD2拔)=105.2mm
轴Ⅲ段
VⅢ0=1/4xπDⅢ2xLⅢ=20286598mm3
下料长度
LⅢ0= 4VⅢ0/(πD2拔)=243.2mm
压肩深度按下时确定
h=（1/3~1/4）x（D-d）=（1/3~1/4）x（296-212）=21~28mm ⑸计算坯料尺寸
原坯料尺寸包括锻件尺寸及烧损，即
V0=(V锻+V切)x（1+δ）
V锻=59000168 mm3
V切=4001813 mm3
取烧损率δ=3.5%
得V0=65207051 mm3
选择圆柱坯料Φ340，即D0=340mm
H0=4V0/(πD20)=718mm
锻件重量G坯=ρx V0=515Kg
⑹选择设备吨位
根据锻件形状尺寸，查表3—10，选用3.0吨自由锻锤
⑺确定锻造火次及温度范围
45钢始锻温度为1200℃终锻温度为800℃
㈧热处理
为方便机加工，锻件热处理定为退火，随炉冷却
工艺卡片。