第5章自由锻工艺过程
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
自由锻的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。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!自由锻的工艺流程自由锻是一种采用锻模与材料自由变形的新型锻造技术，其工艺流程如下：一、原材料准备阶段在进行自由锻的工艺流程之前，需要准备好所需的原材料。
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
自由锻工艺规程的制订工艺：将原材料或半成品加工成产品的工作、方法、技术等。
规程：将某种政策、制度等所做的分章分条的规定。
（1）锻件图的绘制在零件图的基础上，考虑加工余量、锻造公差、余块等因素后绘制的工艺图。
a）加工余量锻件表面留有供机械加工的金属层，5-20mm。
b）锻造公差锻件尺寸相对于公称尺寸所允许的变动量。
c）余块为便于锻造而增加的那一部分金属。
如较小孔、槽等。
（2）确定坯料的重量和尺寸1）坯料重量计算m坯=m锻件+m损m损=m烧+m芯+m切其中：m烧——火耗损失m芯——冲孔冲掉的芯料m切——修切端部的损失2）坯料尺寸、锻造比锻造比：锻件在锻造成形时的变形程度。
锻造比过小，达不到性能要求，过大则增大工作量，引起各向异性。
只有锻造比选择合适时，则毛坯内部缺陷被压合，树枝晶被打碎，晶粒显著细化，力学性能得到提高。
a）锻造比的计算方法:拔长时，B拔=A0/A镦粗时，B镦=H0/H一般情况下，铸锭作为坯料时，锻造比不小于2.5—3；轧制型材作为坯料时，锻造比选择1.3—1.5。
b）坯料尺寸：根据坯料重量和锻造比确定。
（3）选择自由锻工序（4）选择锻造设备根据锻件的尺寸、形状、材料等条件来选择设备种类及其规格，既保证锻透工件、有较高的生产率，又不浪费动力，并使操作方便。
（5）填写工艺卡自由锻的基本工序1. 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、局部镦粗和垫环镦粗等三种方式。
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3-1所示。
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，镦粗可作为提高锻造比的预备工序。
镦粗的一般规则、操作方法及注意事项如下：⑴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（图3-2a）。
工件镦弯后应将其放平，轻轻锤击矫正（图3-2b）。
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。
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
第5章 锻压成形
第5章 锻压成形
5.1.2 锻压成形的基本方式 1.轧制 轧制是材料在旋转轧辊的压力下产生连续塑性变形,获
得要求的截面形状,并改变其 性能的加工方法。通过合理设 计轧辊上的各种不同孔形,可以轧制出不同截面的原材料, 如 钢板、各种型材、无缝钢管等,也可以直接轧制出毛坯或零 件。
第5章 锻压成形
2.挤压 挤压是坯料在三向压应力作用下从模具的模孔挤出,使 之横截面积减小,长度增加, 成为所需制品的方法。按照挤压 温度可将其分为冷挤、温挤和热挤,适用于加工有色金属、 低碳钢等金属材料。 3.拉拔 拉拔是坯料在牵引力作用下通过模孔拉出,使之横截面 积减小,长度增加,成为所需 制品的方法。拉拔生产主要用来 制造各种细线、棒、薄壁管等型材。
第5章 锻压成形
拉拔时金属呈两向压应力和一 向拉应力状态,如图5－ 5(b)所示。拉应力容易使金属内部的缺陷处产生应力集中,增 加金 属破裂倾向,表现为金属的塑性下降。实践证明,三向应 力状态中的压应力数越多,金属 的塑性越好;拉应力数目越多, 其塑性越差。
第5章 锻压成形
图5－5 不同变形方式时金属的应力状态
2.冷变形强化 金属在塑性变形过程中,随着变形程度的增加,强度和硬 度提高而塑性和韧性下降的 现象称为冷变形强化或加工硬 化。
第5章 锻压成形
3.回复和再结晶 对加工硬化组织进行加热,变形金属将继续发生回复、 再结晶和晶体长大三个阶段的 变化。 (1)回复。当加热温度较低时,原子的活动能力较小,形变 金属的显微组织无显著变 化,金属的强度、硬度稍有下降,这 种变化称为回复。
第5章 锻压成形
5.2.2 金属的可锻性 金属的可锻性是指锻造金属材料时获得合格制品的难易
程度,生产中常用金属塑性和 变形抗力两个因素来综合衡量。 金属的可锻性好表现为塑性高,变形抗力小,适宜锻压加 工成 形,相反则金属的可锻性差。
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
(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
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)
返回文档
单拐曲轴的锻造过程
返回文档
三拐曲轴的锻造过程
返回文档
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
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。
- 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)。
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 /
•
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
•
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
•
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
4.4.3. 选择锻造设备
液压机产生静压力使金属坯料变形。 由于静压力作用时间长，容易达到较 大的锻透深度，可获得整个断面为细 晶粒组织的锻件。
液压机是大型锻件的唯一成形设备， 大型先进液压机的生产常标志着一个 国家工业技术水平发达的程度。
液压机工作平稳，金属变形过程中无 振动，噪音小，劳动条件较好。但设 备庞大、造价高。
原坯料直径应按锻件最大截面积F锻, 并考虑锻比KL和修整量
等要求来确定： F坯＝KL·F锻
即 D0 = 1.13√KLF锻
再按国家材料规格，选取标准直径或标准边长。
计算坯料高度（下料长度）： 圆坯料
H0 = V坯/( /4 D02 )
方坯料
H0 = V坯 /a 02
54.3.4自.2确由定工坯艺料过质程量规和程尺的寸 制定
sV
ln
H0 H
1( B 8H
H H
0 0
)
3
5.3 自由工艺过程规程的制定
4.4.3. 选择锻造设备
➢确定锻造设备吨位的方法： 经验类比法： 在统计分析生产实践数据的基础上，整理出经验 公式、表格或图线，根据锻件某些主要参数（如 质量、尺寸、接触面积），直接按公式、表格或 图线选取设备吨位。
坯
/
• 头道工序为镦粗
为避免弯曲，高径比应小于2.5，为便于下料，高径 比应大于1.25: 1.25 H0/D0 2.5
可得
D0 = (0.8～1.0) 3 V坯
a0 = (0.75～0.9)3 V坯
5.43.4自.2由确定工坯艺料过质程量规和程尺的寸制定
3．钢锭规格的选择
G坯 (G锻 G芯 G切）（1 ）
第5章 自由锻工艺过程
5.42.自4自由由锻锻件工变艺规形程工的艺制过定程的确定
（1）根据零件图绘制锻件图 （2）确定坯料的质量和尺寸 （3）制定变形工艺和确定锻造比 （4）选择锻造设备 （5）确定锻造温度范围，制定坯料加热和锻件冷却规范 （6）制定锻件热处理规范 （7）制定锻件的技术条件和检验要求 （8）填写工艺规程卡片
5.3 自由工艺过程规程的制定
4.4.3. 选择锻造设备
5.3 自由工艺过程规程的制定
4.4.5. 选择锻造设备
填写工艺过程规程制定的所有内容，包括： 下料方法 工序 加热设备、加热及冷却规范 锻造设备 锻件锻后处理等
5.4 制定自由锻工艺过程规程举例
1．设计、绘制锻件图
图5.10 齿轮零件图
零件的公称尺寸＋余量后的尺寸＝锻件公称尺寸
54..34自.1锻由件工图艺的过制程定与规绘程制的制定
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。
简化后的锻件形状，会增加金 属的消耗和机械加工工时。 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。
5.3 自由工艺过程规程的制定
4.4.3. 制定变形工艺和确定锻造比
1.制定变形工艺：包括必须的变形工序、工序的顺序、计算坯 料尺寸等
确定工序毛坯尺寸时应注意的问题：
1) 坯料各工序的变形尺寸必须符合变形工艺规则。 2)必须保持锻件各部分有足够的体积，锻件最后需要精整时， 应留有充足的修整量。 3)在多火次锻打较大锻件时，应考虑中间各火次加热的可能 性。 4)有些长轴类锻件的轴向尺寸要求精确，且因锻件太长不能 镦粗(例如曲轴等)，必须预计到锻件在精修时轴向会略有伸 长。
5.3 自由工艺过程规程的制定
4.4.3. 选择锻造设备
用小的设备锻造太大的锻件，锻件内部锻不透，而且 生产率低。
反之，小型锻件用太大的设备进行锻造速度慢，打击 力不易控制，也不适宜。
5.3 自由工艺过程规程的制定
4.4.3. 选择锻造设备
➢确定锻造设备吨位的方法：
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 大变形力（或变形功），选取设备吨位。
水压机锻造空心锻件的工艺过程方案选接
5.3 自由工艺过程规程的制定
锻件图 是以零件图为基础，考虑了加工余量、锻件 公差、锻造余块、检验试样及工艺夹头等因素绘制 而成。
54.3.4自.1锻由件工图艺的过制程定规与绘程制的制定
1．加工余量 当锻造不能达到零件的尺寸精度和粗 糙度要求时，零件表面需增加一层供切削加工用的金 属，称为机械加工余量，简称余量。
5.3 自由工艺过程规程的制定
4.4.1锻件图的制定与绘制
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。
5.3 自由工艺过程规程的制定
4.4.1锻件图的制定与绘制
5．绘制锻件图
典型锻件图
1.锻件的外形用粗实线描绘 2.标出锻造公称尺寸和公差 3.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 4.用假想线（双点划线或细实线）
G坯 (G锻 G芯 G 切）（1 ）
式中 G锻 ─ 锻件重量(kg)，依公称尺寸确定；
─ 钢的加热烧损率（见表）；
G芯 ─ 冲孔芯料损失，取决于冲孔方式； G切 ─ 拔长后切除料头的损失，取决于切除部位的尺寸；
5.3 自由工艺过程规程的制定
4.4.2确定坯料质量和尺寸
2．坯料尺寸的计算
V ＝G 坯
6.0~8.0
5.3 自由工艺过程规程的制定
4.4.3. 制定变形工艺和确定锻造比
5.3 自由工艺过程规程的制定
4.4.3. 制定变形工艺和确定锻造比
5.3 自由工艺过程规程的制定
4.4.3. 选择锻造设备
根据作用在坯料上力的性质，自由锻设备分为 •锻锤（空气锤和蒸汽－空气锤） •水(液)压机
描绘出零件的轮廓形状。
(帮助了解成品零件的形状和便于锻后 检查余量)
5.3 自由工艺过程规程的制定
4.4.1锻件图的制定与绘制
例子
5.3 自由工艺过程规程的制定
4.4.1锻件图的制定与绘制
1.加余块（敷料）
敷料
5.3 自由工艺过程规程的制定
4.4.1锻件图的制定与绘制
2.锻件余量
锻件余量
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. 制定变形工艺和确定锻造比
2.锻比大小 •反映了锻造对锻件组织和力学性能的影响 •表示锻件在锻造成形时变形程度 •是保证锻件品质的一个重要指标
5.3 自由工艺过程规程的制定
4.4.3. 制定变形工艺和确定锻造比
5.3 自由工艺过程规程的制定
4.4.3. 制定变形工艺和确定锻造比
5.42.自4自由由锻锻件工变艺规形程工的艺制过定程的确定
4.4.1锻件图的制定与绘制 制定变形工艺过程是编制自由锻规程最重要的一部分
内容：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。
5.2 自由锻件变形工艺过程的确定
锤上锻造空心锻件的工艺过程方案选择
5.2 自由锻件变形工艺过程的确定
摩擦系数，热锻时取0.3-0.5，无润滑取0.5
5.3 自由工艺过程规程的制定
4.4.3. 选择锻造设备
2）长方形截面锻件镦粗
p
1.15 s (1
3L B 6L
B) H
L、B、H分别为坯料的长、宽、高
3）矩形截面在平砧间拔长
p 1.15 s (1
3
l) h
l是送尽量，h是坯料截面高度
4.4.3. 选择锻造设备
➢ 用钢材锻造，因其一般经过大变形的锻轧，组 织性能均得到改善，一般不须考虑锻造比。
➢ 钢锭的锻造必须考虑锻造比。一般要求锻造比 取2-4。
➢ 重要锻件：采用镦粗拔长联合工艺，锻比要求 高达6～8。
5.3 自由工艺过程规程的制定
4.4.3. 制定变形工艺和确定锻造比
锻件名称
碳素钢轴 类锻件
合金钢轴 类锻件
4.4.1锻件图的制定与绘制
3.锻件公差