(工艺技术)自由锻造工艺规程的编制及举例
自由锻的工艺流程
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自由锻工艺ppt课件
图4-60 锻件的各种尺寸、
余量和公差的关系
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3.锻造余块 4.检验试样及工艺夹头
图4-61 锻件的各种余块
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5.绘制锻件图
图4-64 齿轮零件图
图4-65 齿轮锻件图
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4.4.2 坯料质量和尺寸的确定 1.坯料质量的计算
2.坯料尺寸的确定
3.钢锭规格的选择 1)首先确定钢锭的各种损耗，求出钢锭的利用率η为 2)根据锻件类型，参照经验资料先定出概略的钢锭利用率η，然后 求得钢锭的计算质量G锭＝G锻／η，再从有关钢锭规格表中，选取60 所需的钢锭规格。
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）
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2.确定锻造比
锻造比：表示锻件在锻造成形时变形程度，锻造 比以金属变形前后的横断面积的比值或高度的比 值来表示锻比大小。
KL A0 / A D02 / D2
KL H0 / H
锻造比反映了锻造对锻件组织和力学性能的影响，
是保证锻件品质的一个重要指标。
锻造比大：力学性能好；太大会造成力学性能各
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双面冲孔
1.实心冲头冲孔
图4-48 实心冲头冲孔
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1—坯料 2—冲垫 3—冲子 4—芯料
(1)实心冲头冲孔时坯料变形特点 由于实心冲头冲孔时，坯料 处于局部加载，整体受力和整体发生变形的状态。 。
第4章 自由锻造工艺
3.局部镦粗
图4-19
局部镦粗
图4-20
头大杆细类锻件的局部镦粗
4.3.2 拔长
1.拔长类型
2.拔长变形过程分析 3.坯料拔长时易产生的缺陷与防止措施 4.拔长操作方法 5.压痕与压肩
1.拔长类型
(1)平砧拔长 平砧拔长是生产中用得最多的一种拔长方法。
(2)型砧拔长 型砧拔长是指将坯料放在V型砧或圆弧型砧中进 行的拔长。 (3)芯轴拔长 芯轴拔长也称空心件拔长，空心件通常为管件， 这类坯料拔长时，在孔中穿一根芯轴。
图4-8
平砧镦粗
图4-9 平砧镦粗时变形分布与应力状态
图4-10
侧凹坯料镦粗时的受力情况
图4-11
铆镦与端面辗压
图4-12
软金属垫镦粗
图4-13
铆镦
图4-14 叠料镦粗过程
图4-15
套环内镦粗
图4-16
不同高径比坯料镦粗时
图4-17
不同高径比坯料镦粗过
2.垫环镦粗
图4-18
垫环镦粗
4.3.1 镦粗
使坯料高度减小而横截面增大的成形工序称为镦粗。
镦粗的目的在于：
1)由横截面积较小的坯料得到横截面积较大而高度较小的坯料或
锻件。 2)增大冲孔前坯料的横截面积以便于冲孔、平整端面。 3)反复镦粗、拔长，可提高下一步坯料拔长的锻造比。 4)反复镦粗和拔长可使合金钢中碳化物破碎，达到均匀分布。 5)提高锻件的力学性能和减小力学性能的异向性。
2.经验类比法
(1)镦粗时
(2)拔长时
表4-10 自由锻锤锻造能力
4.4.5 制订自由锻工艺规程举例
1.设计、绘制锻件图
2.确定变形工序及中间坯料尺寸
3.计算原坯料尺寸
自由锻造工艺规程编制(DOCX 34页)
自由锻造工艺规程编制(DOCX 34页)当用钢锭作原毛坯时，上式中还应加上冒口重量G 冒口和底部重量G 底部。
锻件重量G 锻件根据锻件图决定。
对于复杂形状的锻件，一般先将锻件分成形状简单的几个单元体，然后按公称尺寸计算每个单元体的体积，G 锻件可按下式求得； G 锻件=γ（V 1+V 2+…+V n ）式中 γ----金属的密度；V 1+V 2+…+V n-----各单元体体积。
对轴类锻件需考虑台阶处之余面（图8.3、8.4）所需的重量。
图8.3 台阶轴类锻件余面其计算公式为：G 余面=0.2（D-d ）2（D+2d ）(尺寸以dm 计算);图8.4 曲轴类锻件余面其计算公式为：G 余面=h 2B(尺寸以dm 计算)。
G 切头包括修切锻件端部时的料头重量和冲孔芯料等，端部料头重量的计算方法见表8.1。
表8.1是一种最简单的端部切料情况的计算方法，而实际上切料的数值与锻件的复杂程度有关。
例如锻造台阶时，为防止内凹和夹层现象，压痕和压肩时端部所留的最短长度应大于0.3D。
如果台阶轴的轴颈较短时，则切区的料头重量便要较多。
因此，复杂件切料的数值根据具体工艺来定。
表8.1 端部料头的计算公式冲孔芯料决定于冲孔方法和锻件尺寸，计算方法见表8.2.表8.2冲孔芯料的计算注：表中d --------实心孔之直径（mm）H --------冲孔前坯料的高度（mm）表8.3 火耗与加热次数所占锻件重量的百分比烧损的重量G 烧损与炉子的类型，毛坯的性质和加热次数等有关，一般用所占的百分数表示。
见表8.3。
钢锭冒口和底部切区的重量G 冒口和G 底部占整个钢锭重量百分比见表8.4。
8.2.2.毛坯尺寸的确定毛坯尺寸的确定与所采用的第一个基本工步（镦粗或拔长）有关，所采用的工步不同，确定的方法也不一样。
表8.4钢锭冒口和底部切去的重量百分比（％）（1）采用镦粗法锻制锻件时，毛坯尺寸的确定对于钢坯，为避免镦粗时产生弯曲，应使毛坯高度H 不超过其直径D（或方形边长A）的2.5倍，但为了在截料时便于操作，毛坯高度H不应小于1.25D（或A），即1.25D（A）≤H≤2.5D（A）对圆毛坯；D=（0.8～1）3坯V对方毛坯；A=（0.75～0.8）3坯V初步确定了D（或A）之后，应根据国家标准选用标准直径或边长。
最新自由锻造工艺规程的编制及举例资料
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岀，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。
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，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，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、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。
自由锻造工艺规程的编制与举例(doc 12页)
自由锻造工艺规程的编制与举例(doc 12页)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/ ρρ——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。
第10章锻造（自由锻造工艺规程的编制及举例）
第十章锻压章节重点本章重点介绍了锻压的分类、特点、应用塑性变形对金属组织和性能的影响自由锻的主要工序及工艺要点锻压件的特点及应用。
学习目标1了解锻压的分类、特点、应用。
2理解塑性变形对金属组织和性能的影响常用金属的锻压性能。
3了解自由锻的主要工序及工艺要点识读锻件图、坯料的质量和尺寸、锻造工序、加热和冷却规范、锻造设备等会画简单锻件图。
4了解其他常用锻压方法的特点及应用、锻压技术发展趋势。
5初步具备合理选择典型零件的锻压方法、分析锻件结构工艺性具有锻件质量与成本分析的初步能力。
第一节锻压的基本知识一、锻压的概述【锻压】是指对坯料施加压力使其产生塑性变形改变尺寸、形状及改善性能用以制造机械零件、工件或毛坯的成形加工方法。
它是锻造和冲压的总称。
锻压包括轧制、挤压、拉拨、自由锻造、模型锻造、冲压等加工方法其典型工序实例如图所示。
常用的锻压加工方法锻压加工是以金属的塑性变形为基础的各种钢和大多数非铁金属及其合金都具有不同程度的塑性因此它们可在冷态或热态下进行锻压加工而脆性材料如灰铸铁、铸造铜合金、铸造铝合金等则不能进行锻压加工。
金属锻压加工的主要特点: 优点1 能改善金属内部组织提高金属的力学性能。
2 节省金属材料。
与直接切削钢材的成形相比还可以节省金属材料的消耗而且也节省加工工时。
3 生产效率较高。
如齿轮轧制、滚轮轧制等制造方法均比机械加工的生产率高出几倍甚至几十倍以上。
缺点: 1 不能获得形状很复杂的制件其制件的尺寸精度、形状精度和表面质量还不够高 2 加工设备比较昂贵制件的成本比铸件高。
二、金属的塑性变形金属在外力作用下将产生变形其变形过程包括弹性变形和塑性变形两个阶段。
【弹性变形】是指除去外力后物体完全恢复原状的变形。
【塑性变形】是指作用在物体上的外力取消后物体的变形不完全恢复而产生的永久变形。
塑性变形不仅能用于成形加工还会对金属的组织和性能产生很大影响。
一塑性变形的实质1 单晶体的塑性变形单晶体的变形方式有滑移和孪生两种。
2.4.1 自由锻工艺设计
基本工序简图
二、自由锻件分类 饼块类 锻件外形横向尺寸大于高度尺寸，或两者 相近的锻件．
空心类 锻件有中心通孔，一般为圆周等壁厚锻件．
按锻件形状 成形方法
分为六大类
轴杆类 沿轴向尺寸远大于径向尺寸的锻件．
曲轴类 锻件为实心长轴，一般沿轴线有截面积和形 状的变化及轴线多向弯曲．
弯曲类 锻件具有弯曲的轴线，一处弯曲或多处弯曲， 截面相等或不相等，对称弯曲和非对称弯曲 锻件．
增加锻造比锻件的力学性能得到明显提高。
锻造比过大，形成纤维组织后，增加各向异性。
用钢厂的棒材锻制锻件时，由于材料经过轧制，组织和力 学性能已经得到改善，可以不考虑锻造比。钢锭锻制锻件 时，必须考虑锻造比。
锻造比及其计算方法
典型锻件锻造比
五、自由锻设备吨位计算与选择 计算方法：理论计算法和经验类比法确定，一般用经验类 比法确定
6）复杂形状锻件：如阀体、叉杆、吊环体、十字轴等，根据上述 的锻件工序进行组合，锻造是应合理的选择锻造工序。
基本工序
3－3 自由锻基本工序
镦粗 拔长 冲孔 扩孔 弯曲 错移
等六种工序。
3－4 自由锻工艺规程的制定
一、自由锻锻件图的制订与绘制
自由锻锻件图是在
零件图基础上考虑加工
余量、锻件公差、锻造
确定锻造工艺过程：下料－镦粗－垫环局部镦粗－冲孔－扩孔－ 修整。
锻造工艺过程
40
3.计算原坯料尺寸： 通过计算得出圆坯料尺寸D0=120mm ，H0=220mm. 4.选择设备吨位： 查表2－7，选则设备吨位为0.5t 5.确定锻造温度范围 查表2－8，确定锻造的始锻温度1200℃，终锻温度800 ℃ 6.填写工艺卡片
2.4 自由锻工艺设计
自由锻工艺
图2- 6传动轴简化后的形状自由锻工艺编制如图2-5 所示轴的锻造工艺规程。
轴材料为45钢，数量20件。
图2-5轴零件简图1. 简化锻件形状为简化锻件形状与锻造工序，故键槽，退刀槽，销，小孔均加余块，不予锻出：同时考虑减少轴的 台阶数。
按表2-1来确定是否加余块,即台阶是否锻出。
零件总长度: L =400mm各部分长度:由左向右分别设各段长度为l 1﹑l 2﹑l 3﹑l 4, l 5, l 6,及l 7；则l 1=55mm l 2=34mm l 3=22mm l 4=194mm l 5=20mm l 6=45mm l 7=32mm各部分直径: 相应的直径分别设为D 1、 D 2、D 3、D 4、D 5 ,D 6, D 7, 则 D 1=φ28mm D 2=φ36mm D 3=φ40mm D 4=φ48mm D 5=φ40mm D 6=φ36mm D 7=φ25mm各部分台阶高度:由左向右台阶高度分别设为h 1、h 2、h 3、h 4、h 5、h 6，则h 1 = mm=4mm22836212-=-D D h 2 = mm=2mm 23640223-=-D D h 3 = mm=4mm 24048234-=-D D h 4 = mm=4mm 24048254-=-D D h 5= mm=2mm 23640265-=-D D h 6= mm=5.5mm 22536276-=-D D查表2-1,根据各部分台阶高度h 1、h 2、h 3、h 4、h 5、h 6),零件总长(L)及相邻台阶直径(D 2、D 3、D 4、D 5 ,D 6, D 7,),查得各部分锻出的最小长度。
因为除h 6=5.5mm>5mm 外,其余h 均小于5mm,故l 1 至 l 6为锻不出部分，应加余块。
右端台阶（l 7段）：根据h 6=5.5mm,L=400mm,相邻直径D 6=36mm,查表2-1得锻出台阶的最小长度l =32mm<140mm ，故不需锻出。
【经典】第三章自锻工艺
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。
6）复杂形状锻件：如阀体、叉杆、吊环体、十字轴等，根据上述 的锻件工序进行组合，锻造是应合理的选择锻造工序。
基本工序
3－3 自由锻基本工序
镦粗 拔长 冲孔 扩孔 弯曲 错移
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。
2）镦粗的目的：改变坯料截面积；便于冲孔操作；提高 锻造比的反复镦粗与拔长；减小力学性能的各向异性。
变形时A区金属轴向流动，借助与外端的作用力拉着B区一起伸 长，实现拔长。 A区金属沿切向流动时受B区金属的限制，B区对A 区金属切向流动限制愈强烈，愈有利于拔长。
芯轴拔长受力与变形流动情况
（3）芯轴拔长时易出现问题 内孔裂纹:裂纹产生是由于坯料内壁产生切向拉应力超过材料
强度而形成。压靠时由于芯轴与坯料存在一定间隙，内壁金属受到 弯曲作用使内孔受到切向拉应力或由于压下量过大，温度低，塑性 差造成，采用V型砧和捶击均匀、避免在一处捶击可减少裂纹。
横表面裂纹形成原因与预防：轴心区变形过大，使上下表层金属沿 轴向受附加拉应力造成，对于塑性较差材料和砧面摩擦系数过大时 易形成。改善润滑条件、加大锤砧转角处的圆角可避免。
角裂纹产生原因与预防：矩形坯料拔长，当送进量过大，心部金属 变形过大，拉着表面金属轴向伸长，前后不变形部分的存在使沿轴 向产生附加拉应力，再加上边角部分冷速较快，塑性降低易产生裂 纹。操作上勤倒角，通过倒角变形。消除附加应力。
(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。
齿轮自由锻工艺规程的制定
齿轮自由锻工艺规程的制定齿轮锻造工艺规程的制定1.设计、绘制锻件图图—1 齿轮零件图因采用自由锻，所以应简化锻件外形以便锻造。
根据《锻造手册》——《圆环类自由锻件机械加工余量与公差（GB/T 15826-1995）》查得：锻件水平方向的双边余量和公差为a=(12±5)mm,锻件高度方向双边余量与公差为b=(7±2)mm,内孔双边余量和公差为：c=(16±7)mm,因此绘制齿轮的锻件图2。
图—2齿轮锻件图2.确定变形工步及中间坯料尺寸由锻件图—2知D=292mm,凸肩部分D肩=198mm，d=104mm,H=57mm.凸肩部分高度H肩=30mm,得到D肩/d=1.9,H/d=0.548.参照课本图3—48变形工序为：镦粗—冲孔—冲子扩孔。
根据锻件形状特点，各工步坯料尺寸如下：（1）镦粗由于锻件带有单面凸肩，需用垫环镦粗，如图—2，则应确定垫环尺寸。
垫环孔腔体积V垫应比锻件凸肩体积V肩大10%～15%，取13%，由式V肩=π（D肩2- d2）.H肩/4计算得V 肩=668876.5mm3.于是V垫=1.13×668876.5=755830.4mm3因冲孔时会使坯料产生拉缩，所以H垫应比锻件凸肩高度H肩增大15%～35%，取20%为宜。
H垫=1.2H肩=1.2×30=36mm垫环内径d垫根据体积不变原则得：d垫=1.13√（V垫/H垫）=163.7mm垫环内壁应有斜度（7'），上孔直径定为164mm，下端孔定位为155mm.为除去氧化皮，在垫环镦粗之前应进行自由镦粗，工艺过程如图—3所示。
自由镦粗后坯料的直径应略小于垫环内径，而经垫环镦粗后上端法兰部分应比锻件最大直径略小。
（2）冲孔冲孔时应注意两个问题，1、冲孔芯料损失小2、扩孔次数不能太多。
冲孔直径d冲应小于D/3,即d冲≤D/3=198/3=66mm.实际选用d冲=60mm。
（3）扩孔总扩孔量为锻件孔径减去冲孔直径，即104—60=44mm.按课本表3—4每次扩孔量为25～30mm，分配各次扩孔量，各次扩孔为20mm,24mm。
2-自由锻模锻工艺
（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
自由锻工艺过程
5.2 自由锻件变形工艺过程的确定
制定工艺过程规程是编制自由锻规程 最重要的一部分。
自由锻件变形工艺过程的确定就是确 定基本工序、辅助工序、修整工序，以及 确定各变形工序顺序和中间坯料尺寸等。
5.3 自由锻件工艺过程规程的制定
1．根据零件图绘制锻件图； 2．决定坯料的质量和尺寸； 3．制订变形工艺过程及选用工具； 4．选择锻压设备； 5．确定锻造温度范围、加热和冷却规范； 6．确定热处理规范； 7．提出锻件的技术条件和检验要求； 8．填写工艺过程卡片等。
工序： 基本工序： 墩粗、冲 孔、扩孔或芯轴拔长
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
锻件余量
绘制锻件图
(2)锻造公差：实际锻造生产中，如锻时测量误差． 终锻温度的差异，工人技术水平等，锻件实际尺寸 不可能达到锻件的公称尺寸，允许有一定的误差， 叫做锻造公差。锻造公差约为加工余量的 1/4~1/3.
锻件公差
120±3 ( 110) 142+-34 ( 130) 230±4 ( 190)
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单拐曲轴的锻造过程
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三拐曲轴的锻造过程
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1-下料 2-镦粗 3-垫环局部镦粗 4-冲孔 5-冲子扩孔 6-修整
（3）计算坯料尺寸 坯料体积要考虑锻件体积、冲孔
心料体积和烧损体积。
（4）选择设备吨位 根据锻件形状尺寸查有关手册
第二节 锻造工艺规程的制定
举例：齿轮坯模锻件图
（1）分模面（2）加工余量、公差、敷料 （3）模锻斜度（4）圆角半径（没有注明 圆角半径都取R=2.5mm）
二、坯料重量和尺寸的计算
•G
坯料=G锻件+G烧损+G料头
G锻件→由锻件体积算出 G烧损→与加热次数有关
• 锻件的尺寸：与选用的锻造工序有关 • 应用镦粗工序：H/D<2.5 ,太大易弯 • 应用拔长工序：一般不小于2.5～3，
对轧材取1.3～1.5
三、锻造工序的确定
1、长轴类模锻件 （1）不用制坯工序，直接终锻 —适合于形状简单、截面变化不大的 场合； （2）拔长→预锻→终锻 —适合于坯料横截面大于锻件最大截面 （3）拔长→滚压→预锻→终锻 —适合于坯料横截面小于锻件最大截面
2、盘类锻件（短轴类模锻件）
1、镦粗→终锻 ——适合一般形状简单的锻件 2、镦粗→预锻→终锻 ——适合高轮毂，薄轮辐的锻件 四、锻造工艺中的其它内容 （1）根据合金确定始锻及终锻温度 （2）确定加热规范（加热温度、保温时间） （3）选择锻造设备 （4）辅助工序（校正，切飞边、冲孔连皮）
分形面的选择比较图
模锻斜度
模锻斜度比铸件
大，一般取5～ 15°、模锻圆角半径和冲孔连皮
有利于冲型，减
小应力集中，提 高模具寿命； 外圆角半径 1.5～2mm； 内圆角半径 2～3mm；
模锻无法直接锻
出通孔，冲孔连 皮的厚度由锻件 孔径决定，如 φ20～80mm时， 厚度取4～8mm。
第二节 锻造工艺规程的制定
零件图→锻件图→锻造→锻件→机加工→锻件 一、绘制锻件图 1、敷料、余量及公差 敷料—简化锻件形状 余量—0.4～5mm，与锻件尺寸、加工精度有 关 公差—±0.3～3mm，与锻件大小，模具精度， 设备状态有关
自由锻造工艺规程的编制与举例
自由锻造工艺规程的编制与举例自由锻造工艺规程编制：一、前言自由锻造是一种常见的金属加工工艺，常用于生产各种形状的金属零件。
为了确保自由锻造过程的质量稳定和安全性，制定一份规程对于指导工艺操作和保证产品质量至关重要。
二、工艺步骤1. 材料准备选择适当的合金材料，进行材料检验和清洁处理。
2. 加热将材料放入锻造炉内进行加热，控制加热温度和时间，以确保材料达到合适的塑性。
3. 锻造将加热好的材料放入锻造机上，进行力的作用，将材料成形为所需形状。
4. 锻后处理进行锻后处理，例如退火、冷却等，以消除内应力和改善材料的性能。
5. 检验与修整对锻造后的零件进行外观和尺寸的检验，并进行必要的修正和6. 清洁和包装清洁锻造后的零件，并根据客户要求进行包装和标记。
三、规程要求1. 设备要求确保锻造机的运行状态良好，维护日常保养，保证其正常使用。
定期进行设备检修，确保操作安全。
2. 温度控制准确控制加热温度和时间，以免过渡加热导致材料变形或者质量不达标。
3. 锻造力控制根据零件的形状和要求，合理选择锻造力度，以避免过度锻造或不足锻造导致零件存在缺陷。
4. 清洁和包装要求保证锻造后的零件无灰尘和污染，按照客户的要求进行包装，以防止运输过程中的损坏。
举例：以锻造一个螺栓为例，规程如下：1. 材料准备选择合适的强度和韧性的合金钢材料，并进行材料检验和清洁2. 加热将材料放入锻造炉内进行加热，控制加热温度为1000℃，加热时间为20分钟，以确保材料达到合适的塑性。
3. 锻造将加热好的材料放入锻造机上，施加100吨的锻造力，将材料锻造成圆柱形。
4. 锻后处理将锻造后的零件进行退火处理，退火温度为800℃，持续时间为1小时。
5. 检验与修整对锻造后的螺栓进行外观和尺寸的检验，保证尺寸的准确性，修整并确保无明显的裂纹和缺陷。
6. 清洁和包装对螺栓进行清洁处理，并用防锈纸包装，按照客户要求进行标记和包装。
七、质量控制1. 检测要求在自由锻造过程中，对于关键尺寸和性能要求高的零件，需要进行非破坏性和破坏性检测，以保证零件质量和使用寿命。
锻件厂自由锻工艺规程的制定
锻件厂自由锻工艺规程的制定一、自由锻工艺规程制订的原则及内容制订自由锻工艺规程的原则：必须结合生产实际条件、设备能力和技术水平等，所编制的工艺先进，能满足产品的全部技术要求；在保证质量的前提下，力求提高生产率、节约金属材料消耗，经济合理。
自由锻工艺规程包括下列内容：根据零件图绘制锻件图；确定坯料的材料、质量和尺寸；制订变形工艺及选取工具；选取锻造设备吨位；确定锻造温度范围，制订坯料加热和锻造后锻件冷却规范；制订锻件热处现工艺规范；提出锻件的技术要求和检验结果；填写工艺规程卡片等。
二、自由锻锻件图的制订与绘制自由锻锻件图是在零件图基础上考虑加工余量、锻件公差、锻造余块、检验试样和工艺夹头等因素而绘制而成的图。
1.机械加工余量一般锻件的尺寸精度和表面质量达不到图纸要求，需要机械加工，在零件表面需要加工的部分，锻件表面留有一层机械加工用的金属，称为机械加工余量。
加工余量的大小与零件的形状尺寸、加工精度、表面要求、锻造加热质量、设备工具精度和操作技术水平有关，对于非加工面，可无需加放加工余量。
2.锻件公差锻造生产中，由于锻造温度、锻造设备及其操作者技术水平的影响。
锻件的实际尺寸达不到公称尺寸，允许有一定的偏差，称为锻件公差。
通常锻造公差为加工余量的1/4~1/3。
3.锻造余块对于锻件上较小的孔、狭窄的凹挡、直径差较小而长度不大的台阶等难锻造的地方，通常都需填满金属，而不锻造出，通过后续机械加工办法加工成形，把锻造时这部分附加的金属称为锻造余块。
显然加放锻造余块，会增加机械加工工时和消耗金属材料，是否加放锻造余块，要根据零件形状、锻造技术水平加工成本等决定。
4.检验试样和工艺夹头对于某些有特殊要求的锻件，须在锻件适当的部位添加供检验锻件内部组织和力学性能的试样余块，以利于检验锻件组织和进行力学性能测试。
为便于热处埋及其机械加工的吊挂和夹持定位，在锻件的适当位置增加部分工艺夹头。
5.绘制锻件图机械加工余量、公差和各种锻造余块确定后可绘制锻件图。
普通自由锻造工艺流程
普通自由锻造工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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【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
式中A0、A1——拔长前、后坯料的断面积；
L0、L1——拔长前、后坯料的长度。
根据坯料质量，由下式求出坯料体积V坯 。
V坯=m坯/p
p―― 金属密度。对于钢铁p=7.85kg/dm3。
然后，求出坯料横截面积A0。
采用拔长法锻造时，由公式：
A0=R d A1
因锻后横截面积A1可知，故可求岀A0 (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1.3〜1.5),最后可求岀坯料直径或边长。
对于镦粗工序来说，其锻造比(R u)可按下式计算:
R u =A1/A0或H0/H1
式中A0、A1——镦 粗前、后坯料的断面积 ；
H0、H1——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(H0/D0 <2.5)。但为下料方便，坯料高径比 还应大于1.25。
(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、 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。
三) 制定锻造工序
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
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 岀，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。
b）
a）机械加工余量、台阶、法兰、凹挡b）锻件图锻件Biblioteka 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, 锻件上留一层供作机械加工用的金属，称作机械加工余量
(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， 种加添的金属称作余块(见上图a)。