自由锻造工艺规程的编制及举例

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出，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。

ａ）

ｂ）

a) 机械加工余量、台阶、法兰、凹挡b)锻件图

锻件

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，在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，这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、尺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。

对于镦粗工序来说，其锻造比 (R u )可按下式计算:

R u =A 1 /A 0 或H 0 /H 1

式中 A 0 、 A 1 ——镦粗前、后坯料的断面积；

H 0 、 H 1 ——镦粗前、后坯料的高度。

确定坯料的尺寸时，应满足对锻件的锻造比要求，并应考虑变形工序对坯料尺寸的限制。采用镦粗法锻造时，为避免镦弯，坯料的高径比 (H 0 /D 0 <2.5)。但为下料方便，坯料高径比还应大于1.25。

根据坯料质量，由下式求出坯料体积 V 坯。

V 坯 =m 坯/ ρ

ρ——金属密度。对于钢铁ρ =7.85kg/dm 3 。

然后，求出坯料横截面积A 0 。

采用拔长法锻造时，由公式：

A 0 =R d A 1

因锻后横截面积A 1 可知，故可求出A 0 ( 坯料为钢锭时，锻造比R d 取2.3～3.0；坯料为轧材时， R d 取l.3～1.5)，最后可求出坯料直径或边长。

（三）制定锻造工序

根据不同类型的锻件选用不同的锻造工序。工序确定后，尚须确定所用的工夹具、加热设备、加热和冷却规范及根据锻件质量确定锻造设备。

（四）自由锻件的锻造工艺规程举例。

自由锻件的锻造工艺规程举例见下表。

锻件名称齿轮坯工艺类别自由锻造

材料45设备65kg空气锤

加热火次１锻造温度范围1200～800℃

锻件图坯料图

序号工序名称变形简图

１墩粗

２冲孔

３修整外圆

４修整平面

齿轮坯自由锻工艺过程

锻件的结构工艺性

绘制锻件图等工艺设计工作是解决如何锻造出合格锻件的问题，而锻件的结构工艺性，则是考虑什么样的结构容易优质高产地锻造出来的问题。锻造方法不同，对零件的结构工艺性的要求也不同。下面分别讨论自由锻、胎模锻和锤上模锻的零件结构工艺性。

( 一 ) 自由锻件的结构工艺性

1、自由锻零件的特点

自由锻主要生产形状简单、精度较低和表面粗糙度较高的毛坯。这是设计锻件结构时要首先考虑的因素。同时，还要在保证零件使用性能的前提下，考虑如何便于锻打，如何才能提高生产效率。

2、自由锻件的结构工艺性要求

自由锻件的结构工艺性要求见下表。

结构工艺性要求不合理合理

锻件上应避免有锥形和楔形

表面

应避免出现加强肋，工字形截

面等复杂结构

应力求简化两球形面的交接

应避免出现形状复杂的凸台

及叉形件的内凸台等

自由锻件的结构工艺性

(二) 胎模锻件和模锻件的结构工艺性

1. 胎模锻和模锻件的特点

胎模锻和模锻允许零件上有较复杂的曲面、肋条和小凸台，甚至可以在锻件上制出花纹和文字。

由于坯料是在模膛内产生塑性变形的，所以成形性好，锻件的精度较高，表面粗糙度值较低，这是模锻和胎模锻优于自由锻的地方。

必须注意，在与模锻锤击方向平行的面上，一般是不允许有凹入和凸出部分的，否则无法进行模锻。

2. 胎模锻件和模锻件的结构工艺性要求

胎模锻件和模锻件的结构工艺性要求见下表。

结构工艺性要求不合理合理模锻件必须有一个合理的分模面，

有利于坯料充满模膛，节约金属材

料便于模具加工，减少错移量，以

保证锻件能从锻模中顺利取出来。