第三章自由锻造工艺教材
合集下载
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
机械基础 课件3 自由锻
1. 塑性变形的变形的基本方式
1. 塑性变形的基本方式
花纹板
型钢
丝杠
2. 锻造
锻造：自由锻和模锻
1）锻造的加热
钢的始锻温度一般应在铁碳相图的固相线以下150～250℃， 低、中碳钢加热温度一般在1150～1 250℃，终锻温度一般 在A1以上50～100℃。
作业1：
学习通：自由锻
课堂总结
1、塑性成型的基本方式 2、自由锻的特点、工序安排、自由锻锻件的设计注意 事项
2）冷却：
低、中碳钢和低合金钢的小型锻件采用空气冷却。
2. 锻造
3）加热缺陷
氧化烧损与表面脱碳：炉气中氧与钢表面层化合生成氧化皮，造 成金属损耗，且在高温下钢料表层的一部分碳会被烧失。
过热：温度太高，会产生氧化造成表面脱碳现象和晶粒粗大、力 学性能下降
过烧：温度太高，严重的还会晶界氧化、熔化反而降低了金属的 锻造性。
3. 自由锻
➢ 锻造流线
纤维组织形成示意图
热加工中粗大枝晶和各种 夹杂物沿变形方向伸长，使枝 晶间富集的杂质和非金属夹杂 物的走向逐渐与变形方向一致， 使之变成条带状、线状或片层 状，这种组织称为流线。使金 属的力学性能呈现各向异性。 在沿着纤维伸展方向上具有较 高的力学性能，而在垂直于纤 维伸展方向的性能较低。
3. 自由锻
➢ 锻造流线
3. 自由锻
➢ 锻造流线
4. 自由锻锻件设计
(1) 锻件上应避免有锥体或斜面的结构
4. 自由锻锻件设计
(2) 自由锻锻件上不应设计出加强筋、凸台、工字形截面或空 间曲线形表面。
4. 自由锻锻件设计
(3) 锻件由数个简单几何体构成时，几何体的交接处不应形成 空间曲线。
锻造3-自由锻
3.3.2 坯料重量与尺寸
1 坯料重量 G坯=G锻+G损 实质上是V坯=V锻+V损 关于烧损率 与设备（燃料）、尺寸、加热时 间、气氛等有关 2 坯料尺寸 （1）体积不变，换算 （适当靠上差） （2）变形要求 镦粗：H0/D0（讨论p92公式）； 拔长：免先镦粗 （3）规格靠标准（查GB702）
冲孔后网格的变形
D0/d=2~3，
D0/d=3~5，
D0/d≥ 5
3.2.4.2 扩孔
1. 冲子扩孔（expending with a punch） 以胀形方式变形 内外径均扩大，上端面略有“拉缩”， 锻件易裂 避免方法：A变形不宜太大；B高温 （坯料应增加芯料损耗） 2. 芯轴扩孔（“马杠扩孔，saddle forging”） 以拔长方式变形（p83图4.23），（辗压扩孔类此）。切 向流动，内外径均增大，环高略增——展宽。 工具：马架mandrel supporter，间距不宜过大；芯轴 （mandrel），不宜过小（否则，工件内孔呈梅花状）， 推荐弓形断面
3.3 中小锻件工艺规程
3.3.1 锻件图 锻造技术文件之一
构成 用途 介绍“会签” 1）余量 影响因素 加工表面 根据零件要求 去缺陷深度概念 非加工表面 2）公差（forging tolerance） 工艺人员确保， 分配方向：对称（注意，模锻不同） 查表JB4249-86锤上钢质自由锻件机械加工余量与公 差（可能上升为行业标准）
第3章 自由锻造
自由锻（open die forging， free forging）定义（p71）、特点： 优点：工具简单、通用、灵活，可整体变形、可局部变形， 所需设备吨位小。 适用于 单件、小批量生产。是大型锻件成形的惟一手段。 缺点：锻件精度低，加工余量大，生产率低，劳动强度大， 对操作要求高。 成形问题——碳钢、低合金钢，中、小型件 改性问题——大型锻件，高合金钢锻件
教学课件第三章自由锻造工艺
一般取： 相对送进量为： l0/h0 =0.5～0.8
绝对送进量为： l0=（0.4～0.8）B ；
送进量小，变形出现双鼓形，截面的上下变形大，中 心部位小，中心出现拉应力，产生中心拉裂缺陷。
送进量大，变形出现单鼓形，截面的中心变形大，能锻 透，但侧面和棱脚部位出现拉应力，可能产生拉裂缺陷。
b.压下量Δh
c拔长的作用
★由横截面积较大的坯料得到横截面 积较小而轴向较长的轴类锻件；
★作为辅助工序进行局部变形； ★ “反复镦拔”工序。
29
d拔长的类型 按砧铁类型分为： 平砧铁间拔长、型砧拔长、芯轴拔长 按坯料截面形状分为： 矩形截面坯料拔长、圆截面坯料拔长
平砧拔长
30
2 矩形截面毛坯拔长
1）所用砧铁类型：平砧 2）变形参数
高达25米、重4000多吨的“新一代钢铁巨人”、 “超级大力 士”。 全球只有3台。
晚香玉
第二节自由锻工序及锻件分类
一、自由锻工序 ★锻造工序
锻造过程中直接改变坯料形状和尺寸的工艺过程。 ★自由锻的工序分为：
基本工序、辅助工序、精整工序
自由锻件的成形都是这三类工序的组合
1 基本工序
使坯料实现主要的变形要求，达 到或基本达到锻件所需要形状和尺 寸的工序。
★ 锻锤是以冲击力使坯料变形的，设备规格以落下部分的 重量来表示。
★ 空气锤的吨位较小，只有0.5～10kN，用于锻100kg以 下的锻件；蒸汽—空气锤的吨位较大，可达10～50KN , 可锻1500kg以下的锻件。
2.液压机：油压机、水压机
液压机是以液体产生的静压力使坯料变形的，设备规格 以最大压力来表示。
例：圆环及圆筒的锻造工艺过程
3 轴杆类锻件
这类锻件为实心轴杆，轴向尺寸远远 大于横截面尺寸，可以是直轴或阶梯轴，如 传动轴、轧辊、立柱、拉杆等，也可以是矩 形、方形、工字形或其他形状截面的杆件如 连杆、摇杆、杠杆、推杆。
绝对送进量为： l0=（0.4～0.8）B ；
送进量小，变形出现双鼓形，截面的上下变形大，中 心部位小，中心出现拉应力，产生中心拉裂缺陷。
送进量大，变形出现单鼓形，截面的中心变形大，能锻 透，但侧面和棱脚部位出现拉应力，可能产生拉裂缺陷。
b.压下量Δh
c拔长的作用
★由横截面积较大的坯料得到横截面 积较小而轴向较长的轴类锻件；
★作为辅助工序进行局部变形； ★ “反复镦拔”工序。
29
d拔长的类型 按砧铁类型分为： 平砧铁间拔长、型砧拔长、芯轴拔长 按坯料截面形状分为： 矩形截面坯料拔长、圆截面坯料拔长
平砧拔长
30
2 矩形截面毛坯拔长
1）所用砧铁类型：平砧 2）变形参数
高达25米、重4000多吨的“新一代钢铁巨人”、 “超级大力 士”。 全球只有3台。
晚香玉
第二节自由锻工序及锻件分类
一、自由锻工序 ★锻造工序
锻造过程中直接改变坯料形状和尺寸的工艺过程。 ★自由锻的工序分为：
基本工序、辅助工序、精整工序
自由锻件的成形都是这三类工序的组合
1 基本工序
使坯料实现主要的变形要求，达 到或基本达到锻件所需要形状和尺 寸的工序。
★ 锻锤是以冲击力使坯料变形的，设备规格以落下部分的 重量来表示。
★ 空气锤的吨位较小，只有0.5～10kN，用于锻100kg以 下的锻件；蒸汽—空气锤的吨位较大，可达10～50KN , 可锻1500kg以下的锻件。
2.液压机：油压机、水压机
液压机是以液体产生的静压力使坯料变形的，设备规格 以最大压力来表示。
例：圆环及圆筒的锻造工艺过程
3 轴杆类锻件
这类锻件为实心轴杆，轴向尺寸远远 大于横截面尺寸，可以是直轴或阶梯轴，如 传动轴、轧辊、立柱、拉杆等，也可以是矩 形、方形、工字形或其他形状截面的杆件如 连杆、摇杆、杠杆、推杆。
塑性成形工艺与模具设计自由锻造工艺PPT课件
镦粗的变形程度镦粗的变形规律高径比对镦粗变形的影响第二节自由锻基本工序分析提高锻件变形均匀的措施变形不均匀对锻件的影响环孔斜度对流动的影响毛坯直径的选取送进量的影响综合考虑送进量对拔长效率和锻件质量的影响一般认为h00508砧子形状的影响第二节自由锻基本工序分析砧子形状的影响第二节自由锻基本工序分析拔长操作的方法三冲孔第二节自由锻基本工序分析三冲孔在垫环上冲孔四扩孔芯轴扩孔主要内容填写工艺卡片等
第19页/共41页
第二节 自由锻基本工序分析
三、冲孔 1.实心冲孔
第20页/共41页
第二节 自由锻基本工序分析
三、冲孔 2.空心冲子冲孔 3.在垫环上冲孔
第21页/共41页
第二节 自由锻基本工序分析
四、扩孔 1. 冲子扩孔 2.芯轴扩孔
第22页/共41页
第二节 自由锻基本工序分析
五、芯轴拔长
第一节自由锻工序分类
可分为基本工序、辅助工序和修整工序： 基本工序主要有： 镦粗、拔长、冲孔、芯轴扩孔、芯轴拔长、弯曲、 切割、错移、扭转、锻接
辅助工序：为了完成基本工序而使毛坯预先产生某一变形的工序。
修整工序：用来精整锻件尺寸和形状，消除锻件表面不平、歪曲等，使锻件达到锻 件图的要求。
第1页/共41页
三、胎模锻造实例
第40页/共41页
感谢您的欣赏！
第41页/共41页
五、制定自由锻工艺规程卡
第34页/共41页
第三节 自由锻工艺的制定
五、制定自由锻工艺规程卡
第35页/共41页
第三节 自由锻工艺的制定
五、制定自由锻工艺规程卡
第36页/共41页
第四节 胎模锻造
一、胎模锻造及工艺特点 在自由锻锤上采用活动模具成形锻件的方法称为胎模锻造，其主要工艺特点是：
第19页/共41页
第二节 自由锻基本工序分析
三、冲孔 1.实心冲孔
第20页/共41页
第二节 自由锻基本工序分析
三、冲孔 2.空心冲子冲孔 3.在垫环上冲孔
第21页/共41页
第二节 自由锻基本工序分析
四、扩孔 1. 冲子扩孔 2.芯轴扩孔
第22页/共41页
第二节 自由锻基本工序分析
五、芯轴拔长
第一节自由锻工序分类
可分为基本工序、辅助工序和修整工序： 基本工序主要有： 镦粗、拔长、冲孔、芯轴扩孔、芯轴拔长、弯曲、 切割、错移、扭转、锻接
辅助工序：为了完成基本工序而使毛坯预先产生某一变形的工序。
修整工序：用来精整锻件尺寸和形状，消除锻件表面不平、歪曲等，使锻件达到锻 件图的要求。
第1页/共41页
三、胎模锻造实例
第40页/共41页
感谢您的欣赏！
第41页/共41页
五、制定自由锻工艺规程卡
第34页/共41页
第三节 自由锻工艺的制定
五、制定自由锻工艺规程卡
第35页/共41页
第三节 自由锻工艺的制定
五、制定自由锻工艺规程卡
第36页/共41页
第四节 胎模锻造
一、胎模锻造及工艺特点 在自由锻锤上采用活动模具成形锻件的方法称为胎模锻造，其主要工艺特点是：
最新机械制造工艺基础教案——2—3 自由锻(一)
巩固练习
1、什么是自由锻？
2、自由锻常用的设备有哪些？
课堂小结
本课主要讲解了自由锻的定义，特点，加热炉以及自由锻常用的设备空气锤和水压机。
作业布置
一、课堂作业
1、什么是自由锻？
2、P30 7
3、P30 8
4、什么是空气锤及表达方法？
二、家庭作业
1、P30 8
2、什么是空气锤及表达方法？
2、自由锻常见缺陷及其产生原因
更新、补
充、删节
内容
课外作业
见课堂教学安排中的作业布置
教学后记
授课主要内容或板书设计
§2—3自由锻（一）
只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下砧间直接使坯料变形而获得所需的几伺形状及内部质量的锻件的锻造方法称为自由锻。
自由锻件的精度不高，形状简单，其形状和尺寸一般通过操作者使用通用工具来保证，主要用于单件、小批量生产。
空气锤是通过手柄9或踏杆12控制旋阀16的旋转角度操纵的。锤头可实现空行程、悬空、压紧锻件、单击、连续锤击等不同动作。锤击时可使锤头产生不同的锤击力。
空气锤的吨位以落下部分的质量表示。落下部分包括工作缸活塞、锤杆、锤头和上砧块(或上锻模)。常用空气锤的吨位为0、15—0、75t(150--750h8)，适用于中小型锻件的生产。
课题序号
16
授课班级
授课课时
2课时
授课形式
讲解法
授课章节
名称
§2—3自由锻（一）
使用教具
投影仪、胶片
教学目标
1、掌握自由锻的概念、特点、适用；
2、了解自由锻的常用设备；
3、掌握自由锻的方法；
4、自由锻常见缺陷及其产生原因。
教学重点
1、自由锻的概念、特点、适用
1、什么是自由锻？
2、自由锻常用的设备有哪些？
课堂小结
本课主要讲解了自由锻的定义，特点，加热炉以及自由锻常用的设备空气锤和水压机。
作业布置
一、课堂作业
1、什么是自由锻？
2、P30 7
3、P30 8
4、什么是空气锤及表达方法？
二、家庭作业
1、P30 8
2、什么是空气锤及表达方法？
2、自由锻常见缺陷及其产生原因
更新、补
充、删节
内容
课外作业
见课堂教学安排中的作业布置
教学后记
授课主要内容或板书设计
§2—3自由锻（一）
只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下砧间直接使坯料变形而获得所需的几伺形状及内部质量的锻件的锻造方法称为自由锻。
自由锻件的精度不高，形状简单，其形状和尺寸一般通过操作者使用通用工具来保证，主要用于单件、小批量生产。
空气锤是通过手柄9或踏杆12控制旋阀16的旋转角度操纵的。锤头可实现空行程、悬空、压紧锻件、单击、连续锤击等不同动作。锤击时可使锤头产生不同的锤击力。
空气锤的吨位以落下部分的质量表示。落下部分包括工作缸活塞、锤杆、锤头和上砧块(或上锻模)。常用空气锤的吨位为0、15—0、75t(150--750h8)，适用于中小型锻件的生产。
课题序号
16
授课班级
授课课时
2课时
授课形式
讲解法
授课章节
名称
§2—3自由锻（一）
使用教具
投影仪、胶片
教学目标
1、掌握自由锻的概念、特点、适用；
2、了解自由锻的常用设备；
3、掌握自由锻的方法；
4、自由锻常见缺陷及其产生原因。
教学重点
1、自由锻的概念、特点、适用
锻造锻造方法与工艺课件
(二)自由锻工序
锻造时，锻件的形状是通过各种变形工序将坯料逐步 锻成的。
自由锻的工序按其作用不同分为： 基本工序、辅助工序和精整工序三类。 1.基本工序
使坯料完成主要变形的工序称为基本工序，常用的 有镦粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲、切割、扭转、错移和 锻接等；
第3页，此课件共43页哦
2.辅助工序 为方便基本工序的操作，先对坯料进 行少量的变形，如压肩、压钳口、倒棱等；
第8页，此课件共43页哦
1)终锻模膛 由它可得锻件最终形状和尺寸，其结构特点 是： 沿模膛四周有飞边槽； 对通孔锻件锻后留有冲孔连皮。 2)预锻模膛 使坯料变形到接近锻件的形状和尺寸。 特点：无飞边槽。 (2)制坯模膛 此外还有：成形模膛；镦粗台及击扁面等。
第9页，此课件共43页哦
对复杂件预先的部分变形加工。有： 1）拔长模膛； 2）滚压模膛； 3）弯曲模膛； 4）切断模膛； 2.曲柄压力机上模锻 曲柄压力机传动示意 曲柄压力机上模锻特点： (1)产生静压力；
3.精整工序 为使锻件尺寸、表面合格，基本工序后 应用的工序,如校正、滚圆、表面平整等。
锻件分类及基本工序方案:
见下表自由锻常用设备按施力的性质分为：
锻锤(产生冲击力)和压力机(产生压力,详见下页 简介)
第4页，此课件共43页哦
水压机是以静压力作用在坯料上，工作时震 动小，易将锻件锻透，变形速度慢，有利于金属 的再结晶，可以提高锻件塑性，工作效率高。
第10页，此课件共43页哦
(2)压力机行程固定； (3)导向严细，自动顶件；
(4)锻模镶块组合简又省；
(5)清除氧化皮困难；
(6)效率高，锻件精，设备贵，宜大量生产。
3.摩擦压力机上模锻 看传动图
特点：参见教材P103自行总结(课后作业)
第三章 自由锻造
六 切割 圆形截面坯料 的切割是用了带 凹槽的剁垫（置 于下砧铁上）， 边切割边旋转坯 料，直至切断， 见图。
第二节 工艺过程的制定
主要内容： 1)根据零件图作出锻件图； 2)确定毛坯的重量和尺寸； 3)决定变形工艺和工具； 4)选择设备； 5)确定火次、锻造温度范围、加热和冷却规范； 6)确定热处理规范； 7)对锻件提出技术要求和检验要求； 8)编制工时定额。
• (4)锻件拔长后须进行修整，修整方形或 矩形锻件时，应沿下砧子的长度方向送 进（图3-30a ），以增加工件与砧子的接 触长度。拔长过程中若产生翘曲应及时 翻转180°轻打校平。圆形截面的锻件用 型砧或摔子修整（图3-30b ）。
三、冲孔
在坯料中冲出透孔或不透孔的工序。根据冲孔所 用的冲子的形状不同，冲孔分实心冲子冲孔和 空心冲子冲孔。实心冲子冲孔分单面冲孔和双 面冲孔。
注意事项： 1)冲孔前坯料必需镦粗，使端面平整，高度减小， 直径增大； 2)冲头必须放正，打击方向应和冲头端面垂直； 3)在冲出的初孔内应撒上煤末或木炭粉，以便取 出冲头； 4)冲制深孔时要经常取出冲头在水中冷却；
四、弯曲 将毛坯弯成所规定的外形的锻造工序叫弯曲。
注意事项： 1)当锻件有数处弯曲时，弯曲的次序一般是先弯 端部及弯曲部分与直线部分交界的地方，然后 再弯其余的圆弧部分。
(2) 采用拔长法锻造：应按锻件最大截面积 F 锻， 考虑锻比、修整量要求等选取坯料尺寸：
F坯 K L F锻
D0 1.13 V坯
3.钢锭规格的选择 方法一：确定各种金属损耗求出钢锭利用率 算出钢锭的计算重量G锭选取重量相等或稍 大的钢锭规格。 方法二：经验法
三
确定锻造工序
通常，自由锻件的成形过程是由一系列锻造工序组合而成 的，工序的选择主要是根据锻件的形状和工序的特点来确定 （表12-4）。 1）盘类、圆环类锻件 包括各种圆盘、叶轮、齿轮、模块 等，其特点是横向尺寸大于高度尺寸，或者二者相近。锻造基 本工序是镦粗，其中带孔件需冲孔。 2）空心类锻件 包括各种圆环、齿圈、轴承环和各种圆筒、 缸体、空心轴等，锻造空心件的基本工序有镦粗、冲孔、马杠 扩孔、芯棒拔长等。
第三章 自由锻工艺.
纵向折叠产生原因：拔长时压缩量过大，90°反转再压时，
高径比过大造成弯曲形成折叠。每一次压缩后锻件宽度与
高度之比小于2～2.5可避免。
表面折叠产生原因：纠正坯料棱形截面时过分压下，造成
斜度增加，90°反转再压时，变形部分高径比过大造成折
叠，合理的操作及增加锻件底面平整度可避免。
3.内部横向裂纹 产生原因与防止：拔长大锭料时，进给量大，相对送进量小，拔 长区出现双鼓形，中间锻不透，心部沿轴向出现附加拉应力，引 发裂纹。正确地选择送进量、适当的操作和利用合适工具可避免。
一、拔长的主要类型
1.平砧间拔长
（1）方截面
在水平的砧座和锤头之间的拔长。
方截面
（2）圆截面
圆截面
（3）圆截面
方截面
Hale Waihona Puke 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
上平下V型砧
上下V型砧
3.空心件拔长
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
轮类锻件
典型的自由锻锻件
自由锻工艺过程制定的依据、内容及其方式： 锻件要求 生产实际条件 制订自由锻工艺规程 依据 设备能力 技术水平及其先进性 经济性
①根据零件图绘制锻件图；
②确定坯料的材料、质量和尺寸；
③制订变形工艺及锻打火次；
④设计工步图； 制订自由锻工艺规程 内容
⑤选择各成形工步用辅助工具；
3－3
镦粗 拔长 冲孔 扩孔 弯曲 错移
自由锻基本工序
基本工序
等六种工序。
一、镦粗
1）定义：使坯料高度减小而横截面增大的成形工序。
自由锻工艺PPT课件
-
5.空心类锻件
17
图4-5 195型单拐曲轴的全纤维锻造过程
6.弯曲类锻件
-
图4-7 弯曲类锻件的锻造过程
18
a) 20t吊钩的锻造过程 b)卡瓦的锻造过程
7.复杂形状类锻件
-
吊环螺钉 羊角吊钩
19
羊角锤头
-
4.3 自由锻基本工序分析
自由锻基本工序？
了解和掌握自由锻每种基本工序金属的流动 规律和变形分布，对合理选择成形工序，准 确分析锻件质量和制定锻件自由锻工艺规程 非常重要
D0/d ≥5，H0=H
44
D0/d ＜5，H0=(1.1~1.2)H
实心冲孔的优点？
(3)冲孔时易产生的缺陷及防止措施 冲孔时如果操作不当、坯料尺寸不合适、坯料温度
不均匀等，可能会使锻件形状“走样”，产生孔冲偏、 斜孔、裂纹等缺陷
-
D0/d ＞ 3
H0/D0 ≤1.5
H0/D0 ≤1.5
图4-51 冲孔缺陷示意图
自由锻视频
适用范围：1、中小型锻件的单件小批量生产； 2、大型锻件生产
优点：工具简单、通用性强、灵活性大 缺点：锻件精度低，加工余量大，劳动强度大，生产率低 2
-
中小型锻件，大型锻件。为模锻完成制坯工序。
3
-
4
-
16000吨水压机上， 重260吨的巨型钢锭4570毫米、 长3450毫米的核电筒节B 中国第二重型机械集团公司（以 下简称中国二重或二重）
图4-57 辗压扩孔工作原理图 1—环形坯料 2—芯辊 3—辗压辊
4—导向辊 5—信号辊 53
-
4.3.5 弯曲
将坯料弯曲成规定外形的锻造工序称为弯曲，这种方法可用于 锻造各种弯曲类锻件，如起重吊钩、弯曲轴杆等。
自由锻工艺课件(PPT 38张)
锻件的余量、余块
2．余块
为了简化锻件的外形或锻造工艺的需要，通常需
要添加金属。这种加添的金属部分叫做余块。
锻造时，有些零件上的小孔，尺寸不大的凹档或台阶等 ，一般不锻出，而加上余块，以简化锻件形状和操作。但简
化后的锻件形状，会增加金属的消耗和机械加工工时。因此
，是否要加放余块应根据零件的形状、尺寸和锻造技术水平 及经济效益等具体情况而定。
碳素钢轴 类锻件
合金钢轴 类锻件
最大截面
最大截面
2.0~2.5
2.5~3.0
锤 头
水轮机主 轴
最大截面
轴 身
≥2.5
≥2.5
热轧辊
冷轧辊 齿轮轴
辊 身
辊 身 最大截面
2.5~3.0
3.5~5.0 2.5~3.0
水轮机立 柱
模 块
最大截面
最大截面 最大截面
≥3.0
≥3.0 Seite 25 6.0~8.0
§5-2 自由锻工艺规程的制定
自由锻工艺规程的内容：
⑴ 根据零件图绘制锻件图； ⑵ 确定坯料的质量和尺寸； ⑶ 制订变形工艺及选用工具； ⑷ 选择设备吨位； ⑸ 确定锻造温度范围，制订坯料加热和锻件冷却规范； ⑹ 制订锻件热处理规范； ⑺ 提出锻件的技术条件和检验要求； ⑻ 填写工艺规程卡片等。
Seite 10
Seite 13
3．锻造公差
由于设备精度或技术差异，锻件实际尺
寸达不到公称尺寸，允许存在一定的误差，就是锻造公
差。
确定余量必须保证锻件在机械加工时能获得所需要的零 件尺寸和粗糙度，选择余量和公差时根据工厂的实际情 况来定。
Seite 14
4．检验用试样及工艺夹头 供锻后组织性能检验以及方便 锻后热处理的吊挂和机械加工的夹持等。 5．绘制锻件图 在锻造余量、公差和各种余块确定后，便可 绘制锻件图。 锻件的外形用粗实线描绘，标出锻造公称尺寸和公差，同 时在公称尺寸后面或下面标出零件尺寸并加上括号以示区别 。为了帮助了解成品零件的形状和便于锻后检查余量，应在 锻件图上用假想线（双点划线或细实线），描绘出零件的轮 廓形状。
【精品课件】锻压工艺学-锻造-自由锻造PPT共77页
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功课件】锻压工艺学-锻造-自由锻造
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
2-自由锻模锻工艺
2 加热速度： 钢材可快速加热，而钢锭和合金钢则采用缓慢加热。 3 锻造温度范围： T始锻～T终锻 T始锻=T加热 T终锻不能太高（晶粒继续长大），太低（可锻性下降）。
（六）确定加热火次：加热次数 锻造一个锻件所需时间
只需 加热
P93 图2-17
确定从始锻温度降到终锻温度所需时间
一次
从始锻温度降到终锻温度所需时间 ＞ 锻造一个锻件所需时间
（六）填写工艺卡
二 自由锻零件结构工艺性
1 尽量避免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 形状复杂件可分几个部分锻出。
3 自由锻的特点和应用： 特点：
工具简单，费用少； 各种重量的锻件都能适应，尤其它是锻造大型锻件的唯一方法； 生产率低 ，劳动条件差； 只能锻形状简单件，精度低加工余量大。
应用： 单件、小批最经济； 锻造大型锻件的唯一的方法。
§2-4 模锻
将金属坯料放在锻模的模膛内，在锻压力的作用下，迫 使金属料依模膛的形状而变形的一种锻造方法。
一 锻模和模膛
1 锻模：采用高强度金属制成，如5CrNiMo等模具钢。 组成：上模和下模。 分类：单模膛锻模、多模膛锻模。
2 模膛：上下模接触时所形成的空腔。 模膛分类：制坯模膛和模锻模膛。
a-a
b-b
c-c
d-d
(2)加工余量和锻造公差： 余量1～4mm，公差±0.3～3mm, 冲孔连皮4～8mm。 (3)模锻 斜度： 斜度一般为5～12°
(4) 圆角半径：在锻件上所有两平面交角处都需做成圆角， 目的是减少模具的磨损和便于金属的充填。
锻件图用粗实线表示，双点化线表示零件的形状。分模面
（六）确定加热火次：加热次数 锻造一个锻件所需时间
只需 加热
P93 图2-17
确定从始锻温度降到终锻温度所需时间
一次
从始锻温度降到终锻温度所需时间 ＞ 锻造一个锻件所需时间
（六）填写工艺卡
二 自由锻零件结构工艺性
1 尽量避免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 形状复杂件可分几个部分锻出。
3 自由锻的特点和应用： 特点：
工具简单，费用少； 各种重量的锻件都能适应，尤其它是锻造大型锻件的唯一方法； 生产率低 ，劳动条件差； 只能锻形状简单件，精度低加工余量大。
应用： 单件、小批最经济； 锻造大型锻件的唯一的方法。
§2-4 模锻
将金属坯料放在锻模的模膛内，在锻压力的作用下，迫 使金属料依模膛的形状而变形的一种锻造方法。
一 锻模和模膛
1 锻模：采用高强度金属制成，如5CrNiMo等模具钢。 组成：上模和下模。 分类：单模膛锻模、多模膛锻模。
2 模膛：上下模接触时所形成的空腔。 模膛分类：制坯模膛和模锻模膛。
a-a
b-b
c-c
d-d
(2)加工余量和锻造公差： 余量1～4mm，公差±0.3～3mm, 冲孔连皮4～8mm。 (3)模锻 斜度： 斜度一般为5～12°
(4) 圆角半径：在锻件上所有两平面交角处都需做成圆角， 目的是减少模具的磨损和便于金属的充填。
锻件图用粗实线表示，双点化线表示零件的形状。分模面
第三章 自由锻造分析
• （1）拔长过程中要将毛坯料不断反复地 翻转90°，并沿轴向送进操作（图a）。 螺旋式翻转拔长（图b），是将毛坯沿一 个方向作90°翻转，并沿轴向送进的操 作。单面顺序拔长（图c），是将毛坯沿 整个长度方向锻打一遍后，再翻转90°， 同样依次沿轴向送进操作。用这种方法 拔长时，应注意工件的宽度和厚度之比 不要超过2.5，否则再次翻转继续拔长时 容易产生折叠。
• (4)锻件拔长后须进行修整，修整方形或 矩形锻件时，应沿下砧子的长度方向送 进（图3-30a ），以增加工件与砧子的接 触长度。拔长过程中若产生翘曲应及时 翻转180°轻打校平。圆形截面的锻件用 型砧或摔子修整（图3-30b ）。
三、冲孔
在坯料中冲出透孔或不透孔的工序。根据冲孔所 用的冲子的形状不同，冲孔分实心冲子冲孔和 空心冲子冲孔。实心冲子冲孔分单面冲孔和双 面冲孔。
注意事项： 1)冲孔前坯料必需镦粗，使端面平整，高度减小， 直径增大； 2)冲头必须放正，打击方向应和冲头端面垂直； 3)在冲出的初孔内应撒上煤末或木炭粉，以便取 出冲头； 4)冲制深孔时要经常取出冲头在水中冷却；
四、弯曲 将毛坯弯成所规定的外形的锻造工序叫弯曲。
注意事项： 1)当锻件有数处弯曲时，弯曲的次序一般是先弯 端部及弯曲部分与直线部分交界的地方，然后 再弯其余的圆弧部分。
• ⑵ 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。
⑶ 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。矫正镦歪的方 法是将坯料斜立，轻打镦歪的斜角，然 后放正，继续锻打（如下图）。如果锤 头或抵铁的工作面因磨损而变得不平直 时，则锻打时要不断将坯料旋转，以便 获得均匀的变形而不致镦歪。
第3章 锻造
塑性成形性能是用来衡量压力加工工艺性好坏的主要工艺性上一页下一页返回311最小阻力定律在塑性变形过程中
第3章 锻造 章
3.1 3.2 3.3 3.4 金属塑性成形 自由锻 模锻 板料冲压
3.1 金属塑性成形
3. 1. 1压力加工的特点 压力加工的特点
(1)改善金属的组织、提高力学性能 改善金属的组织、 改善金属的组织 (2)材料的利用率高。 材料的利用率高。 材料的利用率高 (3)较高的生产率。 较高的生产率。 较高的生产率 (4)毛坯或零件的精度较高。 毛坯或零件的精度较高。 毛坯或零件的精度较高 (5)不能加工脆性材料 如铸铁 和形状特别复杂 特别是内腔 不能加工脆性材料(如铸铁 和形状特别复杂(特别是内腔 不能加工脆性材料 如铸铁)和形状特别复杂 形状复杂)或体积特别大的零件或毛坯 或体积特别大的零件或毛坯。 形状复杂 或体积特别大的零件或毛坯。
上一页 下一页 返回
3.2 自由锻
3. 2. 2自由锻工序 自由锻工序
1.基本工序 基本工序 使金属坯料产生一定程度的塑性变形.以得到所需形状 以得到所需形状、 使金属坯料产生一定程度的塑性变形 以得到所需形状、尺寸 或改善材质性能的工艺过程。 或改善材质性能的工艺过程。它是锻件成形过程中必需的变 形工序.如墩粗、拔长、弯曲、冲孔、切割、扭转和错移等. 形工序 如墩粗、拔长、弯曲、冲孔、切割、扭转和错移等 如墩粗 实际生产中最常用的是墩粗、拔长和冲孔3个工序 个工序。 实际生产中最常用的是墩粗、拔长和冲孔 个工序。 1)徽粗 徽粗 沿工件轴向进行锻打.使其长度减小 使其长度减小.横截面积增大的操作过 沿工件轴向进行锻打 使其长度减小 横截面积增大的操作过 程。 2)拔长 拔长 拔长是沿垂直于工件的轴向进行锻打.以使其截面积减小 以使其截面积减小.而 拔长是沿垂直于工件的轴向进行锻打 以使其截面积减小 而 长度增加的操作过程. 长度增加的操作过程
第3章 锻造 章
3.1 3.2 3.3 3.4 金属塑性成形 自由锻 模锻 板料冲压
3.1 金属塑性成形
3. 1. 1压力加工的特点 压力加工的特点
(1)改善金属的组织、提高力学性能 改善金属的组织、 改善金属的组织 (2)材料的利用率高。 材料的利用率高。 材料的利用率高 (3)较高的生产率。 较高的生产率。 较高的生产率 (4)毛坯或零件的精度较高。 毛坯或零件的精度较高。 毛坯或零件的精度较高 (5)不能加工脆性材料 如铸铁 和形状特别复杂 特别是内腔 不能加工脆性材料(如铸铁 和形状特别复杂(特别是内腔 不能加工脆性材料 如铸铁)和形状特别复杂 形状复杂)或体积特别大的零件或毛坯 或体积特别大的零件或毛坯。 形状复杂 或体积特别大的零件或毛坯。
上一页 下一页 返回
3.2 自由锻
3. 2. 2自由锻工序 自由锻工序
1.基本工序 基本工序 使金属坯料产生一定程度的塑性变形.以得到所需形状 以得到所需形状、 使金属坯料产生一定程度的塑性变形 以得到所需形状、尺寸 或改善材质性能的工艺过程。 或改善材质性能的工艺过程。它是锻件成形过程中必需的变 形工序.如墩粗、拔长、弯曲、冲孔、切割、扭转和错移等. 形工序 如墩粗、拔长、弯曲、冲孔、切割、扭转和错移等 如墩粗 实际生产中最常用的是墩粗、拔长和冲孔3个工序 个工序。 实际生产中最常用的是墩粗、拔长和冲孔 个工序。 1)徽粗 徽粗 沿工件轴向进行锻打.使其长度减小 使其长度减小.横截面积增大的操作过 沿工件轴向进行锻打 使其长度减小 横截面积增大的操作过 程。 2)拔长 拔长 拔长是沿垂直于工件的轴向进行锻打.以使其截面积减小 以使其截面积减小.而 拔长是沿垂直于工件的轴向进行锻打 以使其截面积减小 而 长度增加的操作过程. 长度增加的操作过程
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基本工序、辅助工序、精整工序
自由锻件的成形都是这三类工序的组合
1 基本工序
使坯料实现主要的变形要求，达 到或基本达到锻件所需要形状和尺 寸的工序。
主要有：镦粗、拔长、冲孔、 弯曲、扭转、错移、切割。
2辅助工序
基本工序之前的预变形工序，主要 有： 压钳口、倒棱、压肩等
3精整工序
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。
八 切割 将毛坯一部分或几部分切掉以获得所需形状的锻件的工序
第四节 自由锻工艺规程的制定
一、概述 二、自由锻件的结构工艺性 三、自由锻工艺规程的制定
一、概述
1 工艺规程 ① 定义 规定产品或零件制造工艺过程和操作 方法的工艺文件。 主要形式有：工艺过程卡 工艺卡 工序卡
②工艺规程的作用 指导生产 生产准备工作的依据 新厂（车间）扩建的依据
二、自由锻件的结构工艺性
1 零件的结构工艺性概念
指所设计的零件在能满足使用要求的前 提下制造的可行性和经济性。即零件制造 的难易程度。
它包括零件的各个制造过程中的工艺性， 有零件结构的铸造、锻造、冲压、焊接、 热处理、切削加工等工艺性。由此可见， 零件结构工艺性涉及面很广，具有综合性， 必须全面综合地分析。
第三讲 自由锻造工艺
第一节 概述 第二节 自由锻工序及锻件分类 第三节 自由锻基本工序分析 第四节 自由锻工艺规程的制定 第五节 胎模锻
第一节 概述
一、自由 锻 概念 只采用通用工具或直接在锻造设备的上、下砥铁间使
坯料自由变形，获得锻件毛坯的塑性成形方法称为自由 锻。 二、自由锻分类 1 手工自由锻
29
d拔长的类型 按砧铁类型分为： 平砧铁间拔长、型砧拔长、芯轴拔长 按坯料截面形状分为： 矩形截面坯料拔长、圆截面坯料拔长
目录
平砧拔长
30
目录
2 矩形截面毛坯拔长
1）所用砧铁类型：平砧 2）变形参数
设拔长前变形区的长、宽、高分别为l0、b0、h0； 拔长后变形区的长、宽、高分别为l、b、h，则： • L0称为送进量 • l0/h0称为相对送进量 • Δh＝h0－h称为压下量 • Δb＝b－b0称为展宽量 • Δl＝l－l0称为拔长量
3 圆形截面毛坯拔长
1）在平砧上拔长 特点： 拔长效率低 若压下量小时易在锻件内形成纵向裂纹 解决方法： a 先将圆截面毛坯压成矩形断面，后拔长，再 压成八角形，最后锻圆。 b用型砧拔长
平砧拔长圆截面毛坯时的截面变化过程
2）型砧（或摔子）内拔长圆截面坯料 特点：
■拔长效率高，与平砧比可提高拔长效率 20%～40%；
在垫环上冲孔
3 冲孔件的形状与坯料直径D0、孔径d的关系
◆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。
冲孔时坯料形状的变化
四 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。
2.液压机：油压机、水压机
液压机是以液体产生的静压力使坯料变形的，设备规格 以最大压力来表示。
水压机的压力大，可达5000～15000kN，是锻造大型锻 件的主要设备。
空 气 锤
—
单 柱 蒸 汽 空 气 锤
—
双 柱 蒸 汽 空 气 锤
10T桥式电液锤
10T电液锤-15T操作机械手
8000吨自由锻油压机
3)影响矩形截面坯料拔长效率的因素
a 送进量 采用小的送进量拔长可使轴向变形量增大而横 向变形量减小，有利于提高拔长效率，但送进量 不能太小，否则会增加压下次数，反而降低拔长 效率，另外还会造成表面缺陷。
一般取： 相对送进量为： l0/h0 =0.5～0.8
绝对送进量为： l0=（0.4～0.8）B ；
■ 可防止纵向裂纹产生
4 空心件拔长
减小空心坯料外径而增加长度的锻造工序，用 以锻造各种长筒锻件。
心轴拔长 1坯料 2锻件 3心轴 4 砧子
33
5 拔长的操作要点 ★坯料在平砥铁上拔长时应反复作90o翻转,圆轴应逐步成形,
最后摔圆；
★ 应选用适当的送进量,以提高拔长效率，一般取
l0 = (0.4～0.8)B； ★拔长后的宽高比b / h≤2.5，以免翻转90o后再拔长时弯折；
基本锻造工序：拔长、弯曲
例：卡瓦的锻造过程
非洲菊
★
自
圆 轴 锻 件
由 锻 实
锻例
造
盘 套 锻 件 锻 造
叉 杆 锻 件 锻 造
大 型 锻 件 锻 造
42
全纤维自由锻造
第三节 自由锻基本工序分析
一、 镦粗
使坯料整体或一部分高度减小截面积增大的工序 锻造比为：Y镦=H0/H 镦粗比为：H0/D0
送进量小，变形出现双鼓形，截面的上下变形大，中 心部位小，中心出现拉应力，产生中心拉裂缺陷。
送进量大，变形出现单鼓形，截面的中心变形大，能锻 透，但侧面和棱脚部位出现拉应力，可能产生拉裂缺陷。
b.压下量Δh
Δh大，可提高拔长效率，同时可强化 心部变形，有利于锻合内部缺陷，在材料 塑性允许的前提下，尽量提高。
平砧镦粗
平砧镦粗变形与应力状态分析
2) 坯料尺寸的影响
Ⅰ—难变形区 Ⅱ—大变形区 Ⅲ—小变形区 Ⅳ—均匀变形
不同高径比坯料镦粗时鼓型情况与变形分布
28
4 镦粗的质量问题及控制
质量问题： 侧表面产生纵向或45º裂纹；
侧表面出现鼓形； 上下端存留铸态组织； 高坯料镦粗易失稳弯曲；。 质量控制措施： a 采用润滑、预热工具
4）矩形截面拔长的缺陷及防止方法
a 表面横向裂纹与角裂
产生原因：
锻造低塑性材料时，当送进量过大， 同时压缩量过大所引起的；角部温度散失 快，产生热应力。
防止方法：
控制送进量、一次压下量；及时倒角。
b表面折叠 ★表面横向折叠 ★表面纵向折叠
C内部横向裂纹
产生原因
相对送进量太小，拔长变形区出现双鼓 形，轴心部位受到轴向拉应力的作用，导 致中心裂纹。
★冲子扩孔
★芯轴扩孔
★辗压扩孔
五 弯曲
将毛坯弯成所需形状的工序
弯曲时坯料的形状变化
六 扭转
将毛坯一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定 角度的工序
七 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。
错移 a) 在一个平面内的错移 b) 在两个平面内的错移
1概述 a定义 使坯料横截面减小而长度增加的锻造 基本工序。 拔长时的锻造比：Y拔＝F0/F
b 拔长变形实质
一系列镦粗工序的叠加组合,但受两端“刚端 ”的影响，不是镦粗的简单叠加。
c拔长的作用
★由横截面积较大的坯料得到横截面 积较小而轴向较长的轴类锻件；
★作为辅助工序进行局部变形； ★ “反复镦拔”工序。
2 镦粗主要方法 完全镦粗、局部镦粗和垫环镦粗
3 镦粗的变形流动特点（针对圆截面坯料平 砧镦粗讨论）
特点： 金属变形不均匀
影响变形不均匀的因素：摩擦力、坯料尺寸
1)摩擦力的影响
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Ⅰ与Ⅱ之间。
１５０００吨自由锻水压机
能生产最大锻件为600吨。主要用于核电筒体、反应器筒节、封 头板、大型轧辊等锻件。
高达25米、重4000多吨的“新一代钢铁巨人”、 “超级大力 士”。 全球只有3台。
晚香玉
第二节自由锻工序及锻件分类
一、自由锻工序 ★锻造工序
锻造过程中直接改变坯料形状和尺寸的工艺过程。 ★自由锻的工序分为：
翻转法拔长
圆轴逐步拔长法
翻转法拔长
三、 冲孔
采用冲子将坯料冲出透孔或不透孔的锻造工序
1 冲孔的应用
1）锻件带有直径大于30mm以上的盲孔 或通孔；
2）需要扩孔的环形锻件预冲孔； 3）需要拔长的空心件预冲孔。
2 冲孔的方法
实心冲子冲孔、空心冲子冲孔、垫环上冲孔
34
冲孔方法
实心冲子冲孔
空心冲子冲孔
b 用侧凹形毛坯镦粗 c 使用软金属垫镦粗 d 叠料镦粗、套环内镦粗 f 反复镦粗拔长工艺 h 采用合适的锻造比及锻造力
侧凹镦粗，在侧凹面上产生径向压应力分 量，可以避免侧表面纵向开裂，并减小鼓型
软金属垫镦粗
叠料镦
套环内镦粗
二、拔长
• 1概述 • 2矩形截面坯料拔长 • 3圆形截面坯料的拔长 • 4空心件拔长 • 5拔长的操作要点
辅助工序
预压钳把
钢锭倒棱
分段压痕
修整工序
鼓形滚圆
端面平整
弯曲校正
二、自由锻件分类
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。
锻造基本工序：镦粗
例：齿轮的锻造过程
2 空心类锻件
这类锻件有中心通孔，一般为圆周 等壁厚锻件，轴向可有阶梯变化，如各 种圆环、齿圈、轴承环、各种圆筒、空 心轴等。
③制定原则 保证产品质量 提高劳动生产率、降低成本 降低劳动强度，保证生产安全。
④必备原始资料
零件图 产品验收质量标准 年生产纲领（产量） 制造厂的生产条件：设备、工装、技术水平等 设计手册及有关标准 国内外有关制造技术资料
2 自由锻工艺规程制定的内容
锻件的结构工艺性分析 绘锻件图 确定坯料的质量及尺寸 制定变形工艺和确定锻造比 选锻造设备 确定锻造温度范围、制定坯料加热及冷却规范 制定热处理规范 技术条件及检验要求 填写工艺规程卡片
锻造基本工序：镦粗、冲孔、 扩孔或芯轴拔长
例：圆环及圆筒的锻造工艺过程
自由锻件的成形都是这三类工序的组合
1 基本工序
使坯料实现主要的变形要求，达 到或基本达到锻件所需要形状和尺 寸的工序。
主要有：镦粗、拔长、冲孔、 弯曲、扭转、错移、切割。
2辅助工序
基本工序之前的预变形工序，主要 有： 压钳口、倒棱、压肩等
3精整工序
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。
八 切割 将毛坯一部分或几部分切掉以获得所需形状的锻件的工序
第四节 自由锻工艺规程的制定
一、概述 二、自由锻件的结构工艺性 三、自由锻工艺规程的制定
一、概述
1 工艺规程 ① 定义 规定产品或零件制造工艺过程和操作 方法的工艺文件。 主要形式有：工艺过程卡 工艺卡 工序卡
②工艺规程的作用 指导生产 生产准备工作的依据 新厂（车间）扩建的依据
二、自由锻件的结构工艺性
1 零件的结构工艺性概念
指所设计的零件在能满足使用要求的前 提下制造的可行性和经济性。即零件制造 的难易程度。
它包括零件的各个制造过程中的工艺性， 有零件结构的铸造、锻造、冲压、焊接、 热处理、切削加工等工艺性。由此可见， 零件结构工艺性涉及面很广，具有综合性， 必须全面综合地分析。
第三讲 自由锻造工艺
第一节 概述 第二节 自由锻工序及锻件分类 第三节 自由锻基本工序分析 第四节 自由锻工艺规程的制定 第五节 胎模锻
第一节 概述
一、自由 锻 概念 只采用通用工具或直接在锻造设备的上、下砥铁间使
坯料自由变形，获得锻件毛坯的塑性成形方法称为自由 锻。 二、自由锻分类 1 手工自由锻
29
d拔长的类型 按砧铁类型分为： 平砧铁间拔长、型砧拔长、芯轴拔长 按坯料截面形状分为： 矩形截面坯料拔长、圆截面坯料拔长
目录
平砧拔长
30
目录
2 矩形截面毛坯拔长
1）所用砧铁类型：平砧 2）变形参数
设拔长前变形区的长、宽、高分别为l0、b0、h0； 拔长后变形区的长、宽、高分别为l、b、h，则： • L0称为送进量 • l0/h0称为相对送进量 • Δh＝h0－h称为压下量 • Δb＝b－b0称为展宽量 • Δl＝l－l0称为拔长量
3 圆形截面毛坯拔长
1）在平砧上拔长 特点： 拔长效率低 若压下量小时易在锻件内形成纵向裂纹 解决方法： a 先将圆截面毛坯压成矩形断面，后拔长，再 压成八角形，最后锻圆。 b用型砧拔长
平砧拔长圆截面毛坯时的截面变化过程
2）型砧（或摔子）内拔长圆截面坯料 特点：
■拔长效率高，与平砧比可提高拔长效率 20%～40%；
在垫环上冲孔
3 冲孔件的形状与坯料直径D0、孔径d的关系
◆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。
冲孔时坯料形状的变化
四 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。
2.液压机：油压机、水压机
液压机是以液体产生的静压力使坯料变形的，设备规格 以最大压力来表示。
水压机的压力大，可达5000～15000kN，是锻造大型锻 件的主要设备。
空 气 锤
—
单 柱 蒸 汽 空 气 锤
—
双 柱 蒸 汽 空 气 锤
10T桥式电液锤
10T电液锤-15T操作机械手
8000吨自由锻油压机
3)影响矩形截面坯料拔长效率的因素
a 送进量 采用小的送进量拔长可使轴向变形量增大而横 向变形量减小，有利于提高拔长效率，但送进量 不能太小，否则会增加压下次数，反而降低拔长 效率，另外还会造成表面缺陷。
一般取： 相对送进量为： l0/h0 =0.5～0.8
绝对送进量为： l0=（0.4～0.8）B ；
■ 可防止纵向裂纹产生
4 空心件拔长
减小空心坯料外径而增加长度的锻造工序，用 以锻造各种长筒锻件。
心轴拔长 1坯料 2锻件 3心轴 4 砧子
33
5 拔长的操作要点 ★坯料在平砥铁上拔长时应反复作90o翻转,圆轴应逐步成形,
最后摔圆；
★ 应选用适当的送进量,以提高拔长效率，一般取
l0 = (0.4～0.8)B； ★拔长后的宽高比b / h≤2.5，以免翻转90o后再拔长时弯折；
基本锻造工序：拔长、弯曲
例：卡瓦的锻造过程
非洲菊
★
自
圆 轴 锻 件
由 锻 实
锻例
造
盘 套 锻 件 锻 造
叉 杆 锻 件 锻 造
大 型 锻 件 锻 造
42
全纤维自由锻造
第三节 自由锻基本工序分析
一、 镦粗
使坯料整体或一部分高度减小截面积增大的工序 锻造比为：Y镦=H0/H 镦粗比为：H0/D0
送进量小，变形出现双鼓形，截面的上下变形大，中 心部位小，中心出现拉应力，产生中心拉裂缺陷。
送进量大，变形出现单鼓形，截面的中心变形大，能锻 透，但侧面和棱脚部位出现拉应力，可能产生拉裂缺陷。
b.压下量Δh
Δh大，可提高拔长效率，同时可强化 心部变形，有利于锻合内部缺陷，在材料 塑性允许的前提下，尽量提高。
平砧镦粗
平砧镦粗变形与应力状态分析
2) 坯料尺寸的影响
Ⅰ—难变形区 Ⅱ—大变形区 Ⅲ—小变形区 Ⅳ—均匀变形
不同高径比坯料镦粗时鼓型情况与变形分布
28
4 镦粗的质量问题及控制
质量问题： 侧表面产生纵向或45º裂纹；
侧表面出现鼓形； 上下端存留铸态组织； 高坯料镦粗易失稳弯曲；。 质量控制措施： a 采用润滑、预热工具
4）矩形截面拔长的缺陷及防止方法
a 表面横向裂纹与角裂
产生原因：
锻造低塑性材料时，当送进量过大， 同时压缩量过大所引起的；角部温度散失 快，产生热应力。
防止方法：
控制送进量、一次压下量；及时倒角。
b表面折叠 ★表面横向折叠 ★表面纵向折叠
C内部横向裂纹
产生原因
相对送进量太小，拔长变形区出现双鼓 形，轴心部位受到轴向拉应力的作用，导 致中心裂纹。
★冲子扩孔
★芯轴扩孔
★辗压扩孔
五 弯曲
将毛坯弯成所需形状的工序
弯曲时坯料的形状变化
六 扭转
将毛坯一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定 角度的工序
七 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。
错移 a) 在一个平面内的错移 b) 在两个平面内的错移
1概述 a定义 使坯料横截面减小而长度增加的锻造 基本工序。 拔长时的锻造比：Y拔＝F0/F
b 拔长变形实质
一系列镦粗工序的叠加组合,但受两端“刚端 ”的影响，不是镦粗的简单叠加。
c拔长的作用
★由横截面积较大的坯料得到横截面 积较小而轴向较长的轴类锻件；
★作为辅助工序进行局部变形； ★ “反复镦拔”工序。
2 镦粗主要方法 完全镦粗、局部镦粗和垫环镦粗
3 镦粗的变形流动特点（针对圆截面坯料平 砧镦粗讨论）
特点： 金属变形不均匀
影响变形不均匀的因素：摩擦力、坯料尺寸
1)摩擦力的影响
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Ⅰ与Ⅱ之间。
１５０００吨自由锻水压机
能生产最大锻件为600吨。主要用于核电筒体、反应器筒节、封 头板、大型轧辊等锻件。
高达25米、重4000多吨的“新一代钢铁巨人”、 “超级大力 士”。 全球只有3台。
晚香玉
第二节自由锻工序及锻件分类
一、自由锻工序 ★锻造工序
锻造过程中直接改变坯料形状和尺寸的工艺过程。 ★自由锻的工序分为：
翻转法拔长
圆轴逐步拔长法
翻转法拔长
三、 冲孔
采用冲子将坯料冲出透孔或不透孔的锻造工序
1 冲孔的应用
1）锻件带有直径大于30mm以上的盲孔 或通孔；
2）需要扩孔的环形锻件预冲孔； 3）需要拔长的空心件预冲孔。
2 冲孔的方法
实心冲子冲孔、空心冲子冲孔、垫环上冲孔
34
冲孔方法
实心冲子冲孔
空心冲子冲孔
b 用侧凹形毛坯镦粗 c 使用软金属垫镦粗 d 叠料镦粗、套环内镦粗 f 反复镦粗拔长工艺 h 采用合适的锻造比及锻造力
侧凹镦粗，在侧凹面上产生径向压应力分 量，可以避免侧表面纵向开裂，并减小鼓型
软金属垫镦粗
叠料镦
套环内镦粗
二、拔长
• 1概述 • 2矩形截面坯料拔长 • 3圆形截面坯料的拔长 • 4空心件拔长 • 5拔长的操作要点
辅助工序
预压钳把
钢锭倒棱
分段压痕
修整工序
鼓形滚圆
端面平整
弯曲校正
二、自由锻件分类
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。
锻造基本工序：镦粗
例：齿轮的锻造过程
2 空心类锻件
这类锻件有中心通孔，一般为圆周 等壁厚锻件，轴向可有阶梯变化，如各 种圆环、齿圈、轴承环、各种圆筒、空 心轴等。
③制定原则 保证产品质量 提高劳动生产率、降低成本 降低劳动强度，保证生产安全。
④必备原始资料
零件图 产品验收质量标准 年生产纲领（产量） 制造厂的生产条件：设备、工装、技术水平等 设计手册及有关标准 国内外有关制造技术资料
2 自由锻工艺规程制定的内容
锻件的结构工艺性分析 绘锻件图 确定坯料的质量及尺寸 制定变形工艺和确定锻造比 选锻造设备 确定锻造温度范围、制定坯料加热及冷却规范 制定热处理规范 技术条件及检验要求 填写工艺规程卡片
锻造基本工序：镦粗、冲孔、 扩孔或芯轴拔长
例：圆环及圆筒的锻造工艺过程