自由锻工艺过程
自由锻造和模型锻造的工艺过程
自由锻造和模型锻造的工艺过程自由锻造和模型锻造的工艺过程2009-06-28 20:50第6章自由锻造和模型锻造的工艺过程采用通用工具或直接在锻造设备的上下砧之间进行的锻造，称为自由锻造，简称自由锻。
自由锻的工艺灵活，锻造时金屑坯料只有部分表面与工具或上下砧面接触，其余为自由表面，坯料在水平方向进行塑性变形时流动自由，因而要求设备功率比模锻小；锻件形状和尺寸全凭锻工掌握和控制，因此生产效率低，锻件复杂程度和精度较低。
随着锻造生产的发展，批量的增加，自由锻件必然被生产效率高、精度高、锻件形状复杂的模锻件所代替，但特大型锻件还必须靠自由锻生产，而且随着科学技术的发展，自由锻造的现代化，锻件的内部质量、精度与生产效率都将有很大的提高。
采用模具在锻造设备上进行的锻造称为模型锻造，简称模锻。
模锻时金属坯料表面与模具全面接触，坯料在进行塑性变形时流动不自由，受到模壁限制，因而要求设备功率大；锻件的尺寸和形状由终锻模膛控制，余量小，精度与效率都高，而且便于实现机械化和自动化。
自由锻造适合于单件、小批生产，模型锻造则适合于大批量的生产。
6．1 自由锻造6．1．1 自由锻造基本工序自由锻造的基本工序有拔长、镦粗、冲孔、扩孔、切断、弯第97页形、扭转和错移等。
(1)拔长是使锻件长度增长、横截面积减小的操作工序，主要用于锻造轴类锻件，如台阶轴、拉杆和连杆等。
①拔长的基本方法拔长时沿坯料的一面顺次锻打一遍后，坯料一般会发生翘曲，应将坯料翻转180°后轻击拉直，然后再翻转90°顺次锻打。
对塑性较差的高合金钢等锻件，应采用沿螺旋方向翻转90°的方法锻造，以保证锻造时变形均匀和温度均匀。
翻转方法如图6—1所示。
②拔长的操作要点a．拔长时坯料每次进给量不得小于单面压下量，否则容易产生折叠。
b．直径较大的坯料拔成较小的圆截面时，应先锻成方形截面，当拔长到接近锻件直径时，再倒棱滚圆。
如果用圆钢拔成方钢，圆钢的最小直径应在方钢边长的1．4倍以上，才能保证锻得出。
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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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
自由锻工艺过程
例题
1、绘制锻件图
2、确定变形工艺和工具（由D/d, H/d, H/D且依据于图5-9进 行）
基本概念： 机械加工余量、锻造余块、试样余块、锻件工称尺寸、
锻造比
思考题： 1、自由锻工艺的特点及其主要用途是什么？不同材料自
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。 3、自由锻工艺过程的制定包括哪些内容？ 4、锻造比对锻件组织和力学性能有哪些影响？其选择与
材料成型技术
金属的塑性成型工艺
七、自由锻工艺过程
自由锻工艺过程实质是利用简单的工具逐步改变坯料形 状、尺寸和状态，以获得所需形状、尺寸和性能（组织）的 锻件的加工工序。
自由锻工艺的特点及其用途： 特点:工具简单、通用性强、灵活性大、所需设备吨位较
模锻小。 用途 : 单件、小批量生产；大锻件。 应注意的主要问题： 中小锻件为成形问题。应掌握金属流动规律，灵活运用 各种变形工序。 大锻件为质量问题。应提高材料冶金质量，采取合理的 工艺措施。
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： ⑴ 必须符合工艺特点； ⑵ 必须保证各部分有足够的体积； ⑶ 必须注意中间各火次加热的可能性； ⑷ 必须预计轴向修整时的伸长(轴向尺寸精确且不能镦粗时) 。
锻比的确定
锻比的确定
四、确定锻造设备吨位
1、目的 内部锻透，提高生产率；节省动力，降低成本。
1、自由锻件的分类 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。
2、自由锻件变形方案的确定
影响因素：
技术要求、操作经验、生产管理水平、车间设备条件 、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 性和经济上的合理性。
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
tc4自由锻的工艺规程
TC4（钛合金）是一种高性能的钛合金材料，具有较高的强度、良好的耐腐蚀性和较低的密度。
自由锻是一种常见的金属锻造工艺，可用于生产TC4 零件。
以下是一般TC4 自由锻工艺规程：
1. 锻造前准备：
a. 检查原材料，确保TC4 棒材或板材的尺寸、形状和质量满足锻造要求。
b. 准备锻造设备、工具和模具，确保设备运行稳定，模具尺寸和形状符合要求。
2. 加热：
a. 将TC4 原材料放入加热炉中，按照预定的升温曲线进行加热。
b. 加热温度通常在850-1000°C 之间，具体温度根据零件结构和锻造要求确定。
c. 保温时间应根据原材料的厚度、加热温度和锻造要求来确定。
3. 自由锻：
a. 将加热后的TC4 原材料放入锻造模具中，通过锤击或压力加工的方式进行锻造。
b. 锻造过程中，应根据零件的形状和尺寸逐步增加锻造力，避免过大的冲击载荷导致零件变形或破裂。
c. 控制锻造速度和锻造次数，以减少锻造应力和裂纹的产生。
4. 冷却：
a. 锻造完成后，将TC4 零件迅速移至冷却设备中，按照预定的冷却曲线进行冷却。
b. 冷却速度应适当，以降低零件的内应力和减少变形。
5. 后续加工：
a. 对锻造后的TC4 零件进行后续加工，如切削、磨削、钻孔等，以达到预定的尺寸和形状。
b. 如有必要，可对零件进行热处理，以进一步提高其力学性能。
自由锻工艺过程特征和工序分类
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③
修整工序：用来修整锻件尺寸和形状、使其 完全达到锻件图要求的工序，一般是在某一 基本工序完成后进行。如镦粗后的鼓形滚圆 和截面滚圆、端面平整、拔长后校正等。
其他金属材料成型技术课程
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3. 基本工序的内容
表1 自由锻主要工序 镦 拔 弯
①
工具简单，通用性强，灵活性大，适合单件 和小批量锻件生产。
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②
工具与毛坯部分接触，逐步变形，所需设备 功率比模锻小得多。可锻造大型锻件，也可 锻造多种多样、变形程度相差很大的锻件。
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自由锻工艺过程特征和工序分类
主讲教师：刘桂荣
包头职业技术学院
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目
11
录
自由锻工艺过程特征 自由锻工序介绍
2
3
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一、自由锻工艺过程特征
粗 冲 孔 错
移
长 心 轴 扩 孔 扭
转
曲 心 轴 拔 长 切
割
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表2 自由锻辅助工序与修整工序 辅助工序 压 钳 把 倒 棱 修正工序 校 滚 平 压 痕
正
圆
整
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尺寸的工序，是自由锻造过程中主要变形工
序。如镦粗、拔长、冲孔、心轴扩孔、心轴
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。
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。
自由锻工艺过程
辅助和修整工序：倒棱、滚 圆、校正等工步
轴杆类锻件
主要有传动轴、轧辊、立柱、拉 杆等零件。 工序： 基本工序：拔长或 墩粗+ 拔长工步
辅助和修整工序：倒棱、滚圆 工步
曲轴类锻件
工序： 基本工序：拔 长、错移和扭转等工 步
辅助和修整工序： 分段压痕、局部倒棱、 滚圆和校正等工步
1 下料 2 压槽 3错移 4 压槽 5 压出Ⅰ和Ⅲ 6 压槽 7 摔出中
间，两端轴颈 8 扭转，Ⅰ和Ⅲ拐各扭30°
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。
自由锻件的分类
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.
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。
对于大型锻件和高合金钢锻件，因为用钢锭为 原材料，锻造时的关键是质量问题，除了提高原 材料冶金质量外，还应从锻造工艺方面采取措施 。
概念：余块 锻造比 1.自由锻造工序如何分类？各工序变形有何特点？ 2.“镦粗比”与“锻造比”有何不同？各用于什么条件？有什么实用意义？ 锻造比对组织和性能有何影响？ 3.自由锻工艺规程包括哪些内容？如何填写工艺卡片？ 4. 改善大锻件内部质量有哪些措施？
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空心类锻件
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轴类锻件的生产过程
1）坯料重量G坯为锻件重量与锻造时各种
金属损耗重量之和。
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。
(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。
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。
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。
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。
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自由锻工艺过程的制定
自由锻工艺过程制定的内容： 依据零件图绘制锻件图 确定坯料重量和尺寸 确定变形工艺和锻比、选用工具 选择设备 确定锻造温度范围、加热和冷却规范 确定热处理规范 提出技术条件和检验要求 填写工艺卡片
一、 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 验试样及工艺卡头等绘制而成。 机械加工余量 — 锻件表面留有供机械加工用的金属层。 锻件公称尺寸 — 零件公称尺寸加上机械加工余量。 锻件公差 — 锻件公称尺寸的允许变化范围。 锻造余块 — 为简化锻件外形或工艺需要，对难锻造处所 填满的金属。 试样余块 — 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。 工艺卡头 — 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 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。
例题
1、绘制锻件图
2、确定变形工艺和工具（由D/d, H/d, H/D且依据于图5-9进 行）
基本概念： 机械加工余量、锻造余块、试样余块、锻件工称尺寸、 锻造比
思考题：
1、自由锻工艺的特点及其主要用途是什么？不同材料自 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。
中小锻件为成形问题。应掌握金属流动规律，灵活运用 各种变形工序。
大锻件为质量问题。应提高材料冶金质量，采取合理的 工艺措施。
1、自由锻件的分类 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。
2、自由锻件变形方案的确定
影响因素： 技术要求、操作经验、生产管理水平、车间设备条件、 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 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。
3、自由锻工艺过程的制定包括哪些内容？ 4、锻造比对锻件组织和力学性能有哪些影响？其选择与 锻件大小有何关系？
二、确定坯料重量和尺寸
1、重量计算 G坯 = (G锻 +G芯+G切)(1+δ%) kg 2、尺寸计算 坯料体积确定： V坯 = G 坯 / ρ 截面尺寸确定（与所采用的锻造工序有关）： ⑴ 第一道工序采用镦粗时 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 D0 = （0.8～1.0) V坯1/3 方截面坯料 a0 = （0.75～0.9) V坯1/3 ⑵第一道工序采用拔长时 D0 = 1.13(KLS锻)1/2 a0 = (KLS锻)1/2
材料成型技术
金属的塑性成型工艺
七、自由锻工艺过程
自由锻工艺过程实质是利用简单的工具逐步改变坯料形 状、尺寸和状态，以获得所需形状、尺寸和性能（组织）的 锻件的加工工序。 自由锻工艺的特点及其用途： 特点:工具简单、通用性强、灵活性大、所需设备吨位较 模锻小。 用途 : 单件、小批量择 首先，确定各种金属损耗，求出（或按经验和资料得到）钢锭 利用率η；然后，求出钢锭重量，选取钢锭规格。 η= [1- (δ冒口+ δ锭底+δ烧损)]*100%
G锭 =（G锻+ G损) /η
三、 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。 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： ⑴ 必须符合工艺特点； ⑵ 必须保证各部分有足够的体积； ⑶ 必须注意中间各火次加热的可能性； ⑷ 必须预计轴向修整时的伸长(轴向尺寸精确且不能镦粗时) 。
锻比的确定
锻比的确定
四、确定锻造设备吨位 1、目的 内部锻透，提高生产率；节省动力，降低成本。 2、影响因素 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。 3、确定方法 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 的变形力，以此选取设备吨位。 镦粗 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 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。
锻比 — 表示变形程度的一种方法。 K L = S 0 / S 1 = D 02 / D 12 KL = H 0 / H1
拔长 镦粗
锻比KL对组织和力学性能的影响： 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。 钢材，经过了大变形，不需考虑锻比 钢锭，必须考虑锻比。