金属塑性成形工艺技术
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解：①绘锻件图：根据锻件总长度340，最大直 径100查表知，a=10±4绘出锻件图如下。
110±4 (100)
70±4 (60)
50±4
(40)
50±8 (30)
150±8 (130)
360±8 (340)
AUTS
②变形工序：头部镦粗→杆部分段拔长
③计算坯料：
头部镦粗段 V1＝3.14×0.552×0.5＝0.475 dm3
（2）确定方法：理论计算法和查表法。
目前生产中比较实用的是查表法，可根据锻件大小 和形状查表选择锻锤的吨位。
工艺设计还包括选用工夹具、确定加热设备、制 定加热及冷却规范、热处理工艺等内容，最终需将 设计结果填写在工艺卡片上。
7.零件结构的自由锻工艺性
①应避免锥形、楔形， 尽量采用圆柱面或平行平面,以利于锻造。
L0＝
V坯 ＝ 1.031.27 F0 3.14 0.42
260
mm
即坯料尺寸为φ80×260 。
3.3.2 锤模锻工艺设计
主要内容： 1、绘制模锻件图； 2、计算坯料的重量和尺寸； 3、确定模锻工步； 4、选择锻压设备； 5、设计锻模模膛； 6、确定锻造温度范围、加热和冷却规范。
1.绘制模锻件图
Βιβλιοθήκη BaiduD01＝（0.8～1）3 V1＝（63 ～ 79）mm
杆部拔长段 D02＝ 1.3 ~ 1.5 Dmax ＝ (1.14 ～1.22)×70
＝（80 ～86） mm 最终取D0＝80 mm V锻＝3.14×(0.552×0.5+0.352×1+0.252×2.1)＝1.27 dm3
m锻＝V锻×ρ，m烧损＝ m锻＝3％m锻，m料损忽略不计 m坯＝1.03 m锻＝1.03×V锻×ρ
例：如图所示的轴，批量为10件/月，材料为45号钢。
安徽工程科技学院机械系
2.确定变形工序 锻造变形工序应依据锻件的形状、尺寸、
技术要求、生产批量和生产条件等综合考虑 。
一般来说，盘类锻件以镦粗为主，轴杆类 锻件以拔长为主，空心件肯定要冲孔(大孔还 需要进一步扩孔)，弯杆少不了弯曲。各类自 由锻件的基本变形工序方案见表3-8。
3.3 金属塑性成形工艺设计
3.3.1 自由锻工艺设计 主要内容：
①绘制锻件图； ②确定变形工序； ③计算坯料的重量和尺寸； ④确定加热温度及冷却方式； ⑤选定锻造设备等。
1.绘制锻件图
锻件图＝零件图 + 余块
+ 加工余量 + 锻造公差
绘制方法：一般用粗实线画出锻件最终轮 廓,用双点划线画出零件的主要轮廓形状 。在尺寸线上方或左面标注锻件的尺寸与 公差；在尺寸线下方或右面用圆括号标出 零件尺寸。
模锻件图＝零件图+分模面+加工余量+模锻斜度
+冲孔连皮+余块+圆角+公差 ★分模面（上、下模的分界面） 选择原则：
A. 应选在锻件最大截面处，以利锻件脱模; B. 尽量选用平面，以简化模具结构、方便制造; C. 应选在上、下模膛轮廓相同的位置上，以便
于及时发现错模； D. 选在模膛深度最浅且上、下模深度基本一致
始锻温度：1200℃，终锻温度：800℃
（2）加热：箱式加热炉（煤、油或电能）
可将冷的坯料直接送入高温的加热炉中，提高生产率 。
（3）冷却：
空冷： WC≤0.5%的碳钢 及WC≤0.3%的低合金钢中、小锻件一般采用空冷。
6.选择锻造设备
（1）选择依据：锻件重量、类型和尺寸。
设备吨位大小要适当，既不能造成能量的过分浪费 ，又要保证锻件能充分锻透。
的位置，以便于金属充满模膛。
AUTS
例1:
★加工余量和公差：只在锻后需机加工之处添加。
★余块（为简化形状而增加的料块）:窄槽、齿形、小
孔（孔径小于25mm）、深孔（深度大于3倍直径）、 横向孔以及其它妨碍出模的凹部均不锻出。
★冲孔连皮（为避免上、下冲头对撞损坏模具而在模锻 通孔时留下的金属层）: 连皮厚度一般为4～8 mm
V 则坯料直径：D0≥0.8 3 0
当锻造的第一工序为拔长时：
D0≥ Y Dmax
D0 — 毛坯直径（mm）； V0 — 坯料的体积（mm3）； Dmax— 拔长后锻件的最大直径（mm）； Y — 锻造比。
根据算出的坯料重量可算出坯料的体积，
坯料的尺寸则取决于第一工序的性质。
若是镦粗，则坯料的高径比不应超过2.5（以 免镦弯），但要大于1.25（使下料方便）；
， 锻后再由冲孔切边模切除。
★模锻斜度:垂直于分型面的表面上加。
外壁斜度5º或7º，内壁斜度7º或10º
★圆角半径:所有转角都应为圆角。
内圆角r =1 ~ 4mm，外圆角R =(3 ~ 4)r
安徽工程科技学院机械系
齿轮锻件图
A U TS
2.确定模锻工步
盘类（齿轮、法兰等）：
镦粗制坯+（预锻）+终锻 轴类（曲轴、连杆等）：
拔or滚or弯制坯+预锻+终
3.计算坯料尺锻寸：根据锻件质量和加热、
锻造过程中的损耗计算。（略）
4.选定模锻锤吨位：根据锻件质量查表确定。 5.确定锻造温度范围、加热和冷却规范。
6.修整工序:
即模锻件成形后提高精度和表面质量的工序 。
①切边：即带飞边的模锻件终锻后切除飞边的工序 。
②冲连皮：即带孔的锻件经终锻后，冲除孔内连皮 的工序。
②各表面交接处应避免弧线或曲线， 尽量采用直线或圆，以利于锻制。
③应避免肋板或凸台， 以利于减少余块和简化锻造工艺。
④大件和形状复杂的锻件， 可采用锻-焊、锻-螺纹联接等组合结构， 以利于锻造和机械加工。
8.自由锻工艺设计示例
例：试绘出图示齿轮轴的自由锻件图，并选 择锻造工序和计算坯料尺寸。
安徽工程科技学院机械系
若是拔长，则按锻件的最大截面（最小变形） 处满足锻造比要求来选择坯料尺寸。 最后所确定的坯料直径或边长应为标准值(市 场可买到），再按体积计算坯料的长度，即：
L0＝V0/F0 ＝ 4 V0/D02 采用钢锭为坯料的大型锻件，则根据算出的 坯料重量选取标准钢锭。
5.确定锻造温度范围及加热冷却规范 （1）锻造温度范围：对于45号钢
AUTS
3.计算毛坯重量
m0=（md+mc+mq）（1+δ） 式中 m0 —— 毛坯重量（kg）
md ——锻件重量（kg） mc —— 冲孔芯料重量（kg） mq —— 切除料头重量（kg） δ—— 烧损率，燃料加热一般取2％~3％，
电加热取0.5%~1%。
4.计算毛坯尺寸
当锻造的第一工序为镦粗时：
110±4 (100)
70±4 (60)
50±4
(40)
50±8 (30)
150±8 (130)
360±8 (340)
AUTS
②变形工序：头部镦粗→杆部分段拔长
③计算坯料：
头部镦粗段 V1＝3.14×0.552×0.5＝0.475 dm3
（2）确定方法：理论计算法和查表法。
目前生产中比较实用的是查表法，可根据锻件大小 和形状查表选择锻锤的吨位。
工艺设计还包括选用工夹具、确定加热设备、制 定加热及冷却规范、热处理工艺等内容，最终需将 设计结果填写在工艺卡片上。
7.零件结构的自由锻工艺性
①应避免锥形、楔形， 尽量采用圆柱面或平行平面,以利于锻造。
L0＝
V坯 ＝ 1.031.27 F0 3.14 0.42
260
mm
即坯料尺寸为φ80×260 。
3.3.2 锤模锻工艺设计
主要内容： 1、绘制模锻件图； 2、计算坯料的重量和尺寸； 3、确定模锻工步； 4、选择锻压设备； 5、设计锻模模膛； 6、确定锻造温度范围、加热和冷却规范。
1.绘制模锻件图
Βιβλιοθήκη BaiduD01＝（0.8～1）3 V1＝（63 ～ 79）mm
杆部拔长段 D02＝ 1.3 ~ 1.5 Dmax ＝ (1.14 ～1.22)×70
＝（80 ～86） mm 最终取D0＝80 mm V锻＝3.14×(0.552×0.5+0.352×1+0.252×2.1)＝1.27 dm3
m锻＝V锻×ρ，m烧损＝ m锻＝3％m锻，m料损忽略不计 m坯＝1.03 m锻＝1.03×V锻×ρ
例：如图所示的轴，批量为10件/月，材料为45号钢。
安徽工程科技学院机械系
2.确定变形工序 锻造变形工序应依据锻件的形状、尺寸、
技术要求、生产批量和生产条件等综合考虑 。
一般来说，盘类锻件以镦粗为主，轴杆类 锻件以拔长为主，空心件肯定要冲孔(大孔还 需要进一步扩孔)，弯杆少不了弯曲。各类自 由锻件的基本变形工序方案见表3-8。
3.3 金属塑性成形工艺设计
3.3.1 自由锻工艺设计 主要内容：
①绘制锻件图； ②确定变形工序； ③计算坯料的重量和尺寸； ④确定加热温度及冷却方式； ⑤选定锻造设备等。
1.绘制锻件图
锻件图＝零件图 + 余块
+ 加工余量 + 锻造公差
绘制方法：一般用粗实线画出锻件最终轮 廓,用双点划线画出零件的主要轮廓形状 。在尺寸线上方或左面标注锻件的尺寸与 公差；在尺寸线下方或右面用圆括号标出 零件尺寸。
模锻件图＝零件图+分模面+加工余量+模锻斜度
+冲孔连皮+余块+圆角+公差 ★分模面（上、下模的分界面） 选择原则：
A. 应选在锻件最大截面处，以利锻件脱模; B. 尽量选用平面，以简化模具结构、方便制造; C. 应选在上、下模膛轮廓相同的位置上，以便
于及时发现错模； D. 选在模膛深度最浅且上、下模深度基本一致
始锻温度：1200℃，终锻温度：800℃
（2）加热：箱式加热炉（煤、油或电能）
可将冷的坯料直接送入高温的加热炉中，提高生产率 。
（3）冷却：
空冷： WC≤0.5%的碳钢 及WC≤0.3%的低合金钢中、小锻件一般采用空冷。
6.选择锻造设备
（1）选择依据：锻件重量、类型和尺寸。
设备吨位大小要适当，既不能造成能量的过分浪费 ，又要保证锻件能充分锻透。
的位置，以便于金属充满模膛。
AUTS
例1:
★加工余量和公差：只在锻后需机加工之处添加。
★余块（为简化形状而增加的料块）:窄槽、齿形、小
孔（孔径小于25mm）、深孔（深度大于3倍直径）、 横向孔以及其它妨碍出模的凹部均不锻出。
★冲孔连皮（为避免上、下冲头对撞损坏模具而在模锻 通孔时留下的金属层）: 连皮厚度一般为4～8 mm
V 则坯料直径：D0≥0.8 3 0
当锻造的第一工序为拔长时：
D0≥ Y Dmax
D0 — 毛坯直径（mm）； V0 — 坯料的体积（mm3）； Dmax— 拔长后锻件的最大直径（mm）； Y — 锻造比。
根据算出的坯料重量可算出坯料的体积，
坯料的尺寸则取决于第一工序的性质。
若是镦粗，则坯料的高径比不应超过2.5（以 免镦弯），但要大于1.25（使下料方便）；
， 锻后再由冲孔切边模切除。
★模锻斜度:垂直于分型面的表面上加。
外壁斜度5º或7º，内壁斜度7º或10º
★圆角半径:所有转角都应为圆角。
内圆角r =1 ~ 4mm，外圆角R =(3 ~ 4)r
安徽工程科技学院机械系
齿轮锻件图
A U TS
2.确定模锻工步
盘类（齿轮、法兰等）：
镦粗制坯+（预锻）+终锻 轴类（曲轴、连杆等）：
拔or滚or弯制坯+预锻+终
3.计算坯料尺锻寸：根据锻件质量和加热、
锻造过程中的损耗计算。（略）
4.选定模锻锤吨位：根据锻件质量查表确定。 5.确定锻造温度范围、加热和冷却规范。
6.修整工序:
即模锻件成形后提高精度和表面质量的工序 。
①切边：即带飞边的模锻件终锻后切除飞边的工序 。
②冲连皮：即带孔的锻件经终锻后，冲除孔内连皮 的工序。
②各表面交接处应避免弧线或曲线， 尽量采用直线或圆，以利于锻制。
③应避免肋板或凸台， 以利于减少余块和简化锻造工艺。
④大件和形状复杂的锻件， 可采用锻-焊、锻-螺纹联接等组合结构， 以利于锻造和机械加工。
8.自由锻工艺设计示例
例：试绘出图示齿轮轴的自由锻件图，并选 择锻造工序和计算坯料尺寸。
安徽工程科技学院机械系
若是拔长，则按锻件的最大截面（最小变形） 处满足锻造比要求来选择坯料尺寸。 最后所确定的坯料直径或边长应为标准值(市 场可买到），再按体积计算坯料的长度，即：
L0＝V0/F0 ＝ 4 V0/D02 采用钢锭为坯料的大型锻件，则根据算出的 坯料重量选取标准钢锭。
5.确定锻造温度范围及加热冷却规范 （1）锻造温度范围：对于45号钢
AUTS
3.计算毛坯重量
m0=（md+mc+mq）（1+δ） 式中 m0 —— 毛坯重量（kg）
md ——锻件重量（kg） mc —— 冲孔芯料重量（kg） mq —— 切除料头重量（kg） δ—— 烧损率，燃料加热一般取2％~3％，
电加热取0.5%~1%。
4.计算毛坯尺寸
当锻造的第一工序为镦粗时：