第二章锻造

2）余量 锻件为切削加工而增加的尺寸，根据 锻件的形状、尺寸、结构、锻造方法等因素确定。
3）公差 锻件名义尺寸所允许的偏差，根据锻 件的形状、尺寸、锻造方法等因素而定。
用粗实线画出锻件的最终轮廓，在尺寸线上方标注锻件 的主要尺寸和公差；用双点划线画出零件的主要轮廓形状， 并在锻件尺寸线 的下面或右面用括号注出零件尺寸。
震动和噪声大
曲柄压力机
高
高
无震动、噪声 小 无震动、噪声 小
摩擦压力机 空气锤、蒸汽 -空气锤
较高 较高
高 中等
胎模锻
模具简单且不用固定， 震动和噪声大 取换方便
第五节
锻造工艺规程的制订
一、绘制锻件图
1、敷料、加工余量 、公差
1）敷料 为简化锻件形状和结构，便于进行锻 造而增加的一部分金属，也称余块。
三．锻造工序的确定
自由锻的锻造工序应根据锻件的形状、尺寸和技术要求， 并综合考虑生产批量、生产条件以及各基本工序的变形特点等 确定。
模锻件按形状和结构可分为两大类：
长轴类锻件，如台阶轴、曲 轴、连杆、弯曲摇臂等(图8-12)； 一般为拔长、滚挤、预锻、弯曲、 预锻、终锻成型。 短轴类模锻件，如齿轮、 法兰盘等(图8-13)。一般为镦粗、 预锻、终锻成型。
2．摩擦压力机上模锻
滑块行程不固定，有一定冲击作用； 滑块运动速度慢，金属在变形过程中的再结晶可以充分进 行，故特别适合于锻造低塑性合金钢和非铁金属（如铜合金） 等；滑块打击速度慢，设备具有顶料装置，可采用整体式锻模、 组合模具；可锻造形状复杂、敷料和锻模斜度较小的锻件；设 备承受偏心载荷能力差，故只适于单膛模锻，对于形状复杂的 锻件，需要在自由锻设备或其它设备上制坯。
摩擦压力机的吨位多在10000KN以下，3500KN吨位的应 用较多，适用于中、小批量生产中小型锻件。
第三节
胎模锻
胎模锻是在自由锻设备上使用胎模生产模锻件的工 艺方法，介于自由锻和模锻之间。
一、工艺特点
1．与自由锻相比较
操作简单，生产率高；锻件敷料少，加工余量小，精度 高，节省金属材料，减少了后续加工的工作量；锻件内部组 织、纤维分布更合理。
2、
制坯模膛
将坯料制成接近锻件的形状，使金属易于 充满模锻模膛。
拔长模膛——用来减小坯料某 部分的横截面积，以增加该部分的 长度。 滚压模膛——用来减小坯料 某部分的横截面积，以增大另 一部分的横截面积。主要是使 金属按模锻件形状来分布。
弯曲模膛——对于弯曲的杆类模锻件，需用 弯曲模膛来弯曲坯料。 切断模膛——上模与下模的角部组成的一对 刀口，用来切断金属。
二、模锻设备
模锻设备分模锻锤和压力机。模锻锤有蒸汽-空气模 锻锤、无砧座锤、高速锤等；模锻压力机有曲柄压力机、 摩擦压力机、平锻机等。 模锻设备多为封闭框架结构，比自由锻设备机身刚度 大，锻模安装在滑块与砧座上，滑块与立柱间导向精度较 高，并有顶出锻件等机构。
三、锤上模锻
最常用的设备是蒸汽-空气模锻锤，锻模模膛 按作用的不同，分为模锻模膛和制坯模膛。 。
锻锤以落下的锤头作为 冲击能量，靠冲击力使坯料 成形，设备规格以落下部分 （也称锤头，包括锤杆、上 砧等)的质量来表示，一般 用于中小锻件及胎模锻。 如空气锤，它用电动机 驱动压缩缸，以压缩空气带 动锻锤，对锻件进行加工。
2、液压机
自由锻采用的液压机主要是水压机，水压机以静压力作用 于坯料上，且作用时间长，有利于将坯料整个截面锻透，工作 时震动小、劳动条件好，主要用于几十吨至上百吨大型、巨型 的锻件。
1、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
自由锻件的结构工艺性（续）
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
二、模锻件的结构工艺性
(a)为使金属易充满模膛，尽量避免模锻件截面间差别过大 （b）过扁过薄处，模锻时，冷却快，变形抗力剧增，易损坏锻模 （c）有一个高而薄的Байду номын сангаас缘，金属难充满模膛，且最后取出锻件困难
（3）压盖
①拔长；②局部镦粗； ③冲孔。 ①镦粗；②冲孔；③ 切肩；④芯轴拔长。
6．图2-5所示零件大批量生产时，应选择哪种锻造方法 较为合理？请定性绘出锻件图，并选择锻造基本工序。
第二章 锻造
利用冲击力（锻锤）或压力（压力机）使金 属坯料在抵铁间或模膛内变形，得到所需形状和 尺寸的锻件的工艺方法。按是否使用锻模分为自 由锻、模锻两大方法。
第一节
自由锻
在锻造设备的上、下抵铁之间上（或只采用通用工具）使金 属坯料变形获得锻件的方法。金属在受力变形时，在抵铁间向 各个方向自由流动，不受限，形状、尺寸由锻工控制。
曲轴类零件
曲轴、偏 心轴等
弯曲类零件
吊钩等
拔长、弯曲
第二节
模锻
模锻是利用冲击力（锻锤）或压力（压力机），使金属坯料 在锻模模膛内变形的锻造方法。
一、工艺特点
1．金属坯料在模具中成形，尺寸 精确，加工余量小。 2．生产率高，操作技术要求不高， 劳动强度较低。 3．可锻出形状复杂锻件。 4．节省材料，减少切削量，材料 利用率高，降低成本。 5．受设备吨位限制，锻件质量不 能太大（150kg以下）。 6．锻模成本高，适用于大批量生 产。
3．合模 主要用于制造形状 较复杂、精度较高的非 回转体锻件，如连杆、 拨叉等。
第四节
锻造方法 使用设备 空气锤 自由锻 蒸汽-空气锤 水压机
常用锻造方法的比较
生产率 低 低 低 锻件精度 低 低 低 工模具 通用工具 通用工具 通用工具 对环境影响 震动和噪声大 震动和噪声大 无震动、噪声 小
适用范围 单件小批生产小型锻件 单件小批生产中型锻件 单件小批生产大型锻件
锻件类别 盘类零件 轴杆类零件 筒类零件
常见锻件
图例
锻造工序
齿轮、凸 轮等
传动轴、 连杆等 筒体等 圆环、法 兰、齿圈 等
镦粗（或拔长、镦 粗）、冲孔
拔长（或镦粗、拔 长）、切肩、拔长 镦粗（或拔长、镦 粗）、冲孔、在心 轴上拔长
环类零件
镦粗（或拔长、镦 粗）、冲孔、扩孔
拔长（或镦粗、拔 长）、错移、拔长、 扭转
一、工艺特点 1．金属流动自由，工具简单，通用性强。 2．应用广泛，几克~几百吨的锻件都适 用，重型机械中的大型、巨型锻件只能采用自 由锻。 3．锻件尺寸精度低，材料利用率低，生 产率低。 4．只能用于形状简单的锻件。 5．劳动强度大。
二、自由锻设备
自由锻造设备有锻锤和液压机两大类，常用的锻锤有 空气锤、蒸汽-空气锤；液压机有水压机等。 1．锻锤
2．与模锻相比较
扩大自由锻设备生产范围；可进行局部成形，可有一个 以上的分模面；模具简单且不用固定，成本低，可锻制较复 杂零件；锻件形状、尺寸精度比模锻件差。
二、胎模
胎模种类较多，常用的有扣模、筒模、合模等。 1．扣模 主要用于制造非回转体锻件，如杆类锻件等。
2．筒模
主要用于制造回转 体盘类锻件，如齿坯、 法兰盘等。
（d）好，即将（c）改成（ d）
截面相差过 大
过扁、过薄
二、模锻件的结构工艺性（续）
模锻件应尽量避免深孔或多孔结构。 下图中间轴孔属深孔结构，其上又有四个非加工孔，不能锻出，故 应将轮毂高度减小，四个孔改用机械加工方法制出
二、模锻件的结构工艺性（续）
模锻件的整体结构应简单。
采用组合 件，简化 锻件结构
1．模锻模膛 坯料在此变形后成为锻件，有预锻模膛、终锻 模膛两种。
1）预锻模膛：将坯料变形到接近锻件的形状和尺 寸，便于金属充满终锻模膛，减少终锻模膛磨损，延 长锻模寿命，多用于较复杂的锻件。模膛高度、斜度、 圆角比终锻模膛大，无飞边槽。 2）终锻模膛：将坯料最终变形到锻件所需的形状 和尺寸，模膛形状和锻件的形状一致，但尺寸比锻件 大一个收缩量。终锻模膛的四周设置飞边槽
锤上自由锻工艺规程的制订
3、确定变形工步
齿轮坯自由锻工艺过程:
锻件图
下料
镦粗
垫环局 部镦粗
冲 孔
冲子冲孔
修整
半轴自由锻工艺
锻出头部
拔长
拔长及修整 台阶
锻件图 材料: 18CrMnTi 坯料尺寸:Ф 130×240 坯料重量:25kg 锻造设备:0.5T自由锻锤
拔长并留出 台阶 锻出凹挡 及拔长端 部并修整
具体数值 查表确定！
5.冲孔连皮
许多模锻件都具有孔形，当模锻件的孔径大于 25mm时，应将该孔形锻出。但由于模锻无法锻 出通孔，需在孔中留出冲孔连皮，其厚度依孔 径而定。
二．坯料的质量及尺寸计算
锻件的坯料质量：m坯料=m锻件+m烧损+m料头 坯料的尺寸：m坯料除以密度即为体积，根据坯料截面可 算得落料尺寸。但需注意镦粗坯料高粗比应控制在1.25~2.5； 拔长坯料截面应满足1.3~1.5（轧钢）、2.5~3（钢锭）的锻造 比要求。
2、分模面
齿轮坯锻件分 模面的选择
能从模膛中顺利取出； 金属易于充满模膛； 简化模具制造； 能及时发现错模； 减少余块节约金属。
3.模锻斜度
模锻件上平行于锤击方向(垂直于分模面)的表面必须 具有斜度，以便于从模膛中取出锻件。
4.模锻圆角半径
在模锻件上所有两平面的交角均需做成圆角。圆 角结构可使金属易于充满模膛，避免锻模的尖角 处产生裂纹，减缓锻件外尖角处的磨损，从而提 高锻模的使用寿命。同时可增大锻件的强度。
自由锻设备小结
设备 空气锤 蒸气-空气锤 吨位（T） 0.05~1 0.5~5 锻件质量 100 kg 1500 kg 作用力 冲击力 冲击力 动力 电动机 蒸气或压缩空气
水压机
500~15000
1~300T
静压力
高压水
变形大、锻透深度大、 内部质量好，没有振 动，噪音小。
20MPa
(200个大气压)
5．对图2-3和图2-4定性绘出锻件图，并选择自由锻基本 工序（零件全部机械加工）。 （1）阶梯轴（图2-3）。坯料尺寸：ф150×220 ； 材料：45钢 ；生产批量：10件。
①拔长；②切肩、拔长； ③切肩、拔长。
（2）套筒（图2-4）。坯料尺寸：ф150×170 ；材 料：45钢 ；生产批量：20件。 ①镦粗；②冲孔；③切肩； ④芯轴拔长。 ①拔长；②局部镦粗； ③冲孔。
模锻工步确定以后，再根 据已确定的工步选择相应的制 坯模膛和模锻模膛。
第六节
锻件结构的工艺性
一、自由锻件的结构工艺性
自由锻零件设计应满足使用性能要求，符合自由锻工 艺特点，节约金属，保证质量，提高生产率。自由锻由于 受到锻造设备、工具及工艺特点的限制，故自由锻锻件表 面一般只能由平面和圆柱面组成，对于横截面尺寸变化较 大、形状复杂的锻件，可以分成几个简单部分分别锻造， 然后再用机械连接或焊接成整体。
锤 上 模 锻
模 锻 压 力 机 上 模 锻
蒸汽-空气模 锻锤、无砧座 锤、高速锤等
大批量生产中小型锻件， 适用于各类模锻件 大批量生产中小型锻件， 不宜进行拔长和滚压工 步 中小批量生产中小型锻 件，可用于精密模锻 中小批量生产中小型锻 件
高
中等
锻模安装在滑块与砧 座上，模膛复杂 锻模固定，可采用组 合模具，有导柱、导 套和顶料装置 锻模固定，多用单膛 模锻
0.4~0.9MPa ) (4~9个大气压）
三、自由锻的工序
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158
1．基本工序
主要有镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转、错移等。
a) 镦粗
b) 拔长
c) 冲孔
d)扩孔
e) 弯曲
ｆ)切割
2．辅助工序
在基本工序前，为基本工序操作方便而进行的预先变形工 序，有切肩、倒棱、压钳口等。
3．精整工序
在基本工序后，用以修整锻件表面形状、尺寸、位置的工 序，有摔圆、平整、校直等。
四、弯曲连杆模锻件的多膛锻模及锻造过程。
五、压力机上模锻
用压力使金属坯料在模膛内成形，常用的模锻压力机 有曲柄压力机、摩擦压力机、平锻压力机、模锻水压机等。
1．曲柄压力机上模锻
变形抗力由机架承受，工作时无震动；滑块行程固定，一 个行程只能完成一定高度的成形，不宜进行拔长和滚压工步， 复杂件应采用多台设备成形；有导柱、导套和顶料装置，锻件 精度高，且可用于杆类件的端部镦粗；可采用组合模具，更换 容易，制造简单，节省模具材料，降低成本；坯料表面的氧化 皮不易清除；生产率高，劳动条件好；设备复杂，价格高。 曲柄压力机的吨位规格很多，有2000～120000KN，适用 于大批量生产中小型锻件。