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。

（4）修整锻件按锻件图—2进行最后修整。

图—3齿轮锻造工艺过程

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.计算原坯料尺寸

原坯料体积V0包括锻件体积V锻和冲孔芯料体积V芯，以及加热过程的烧损体积，即

V0=（V锻+V芯）×（1+△）

锻件体积按锻件图公称尺寸计算：V锻=2247602.2mm³。

冲孔芯料体积：冲孔芯料厚度与毛坯厚度有关，因冲孔毛坯高度H孔坯=1.05H锻=1.05×57=59.85mm,H芯=（0.15～0.2）H孔坯，此处取0.2。则H芯=0.2×59.85=11.97mm。于是

V芯=π（d冲²H芯）/4=33844.4mm³.

烧损率△取3.5%。则V0=2361297mm³.

由于第一道工步为镦粗，为防坯料失稳，则按一下公式计算坯料直径

D0=（0.8～1.0）³√V0=107～133mm。

取D0=120mm

H0=V0/(πD0²/4)=208.8mm 取210mm

4.选择设备吨位

根据锻件形状尺寸查课本表3—10，选用0.5吨自由锻锤。

5.锻造温度范围

45钢的始锻温度为1200°C，终端温度为800°C。

锻件名称齿轮坯

锻件材料45钢

坯料质量19.53Kg

锻件质量约14.5Kg

每坯锻件数 1

坯料尺寸Φ120X220

火次温度

/°C

操作说

明

变形过程简图设备工具

下料加热

锯床放射炉

1 1200～

800

镦粗

0.5吨自

由锻

普通漏

盘

2 1200～

800

垫环镦粗

3 1200～

800

冲孔

冲头

4 1200～

800

扩孔

5 1200～

800

修整