锻造工艺学5

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锻件分类及所需锻造工序
锻件类别 盘类零件 轴类零件 筒类零件 环类零件 弯曲类零件
图 例
锻造工序 镦粗(或拔长-镦粗) ,冲孔等 拔长(或镦粗-拔长) ,切肩,锻台阶等 镦粗(或拔长-镦粗) ,冲孔,在百度文库轴上拔长等 镦粗(或拔长-镦粗) ,冲孔,在芯轴上扩孔等 拔长,弯曲等
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锻件重量(kg),依公称尺寸确定; 式中 G锻 — 锻件重量 ,依公称尺寸确定; G芯 — 冲孔芯料损失,取决于冲孔方式; 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; 拔长后切除料头的损失,取决于切除部位的尺寸; δ — 钢料加热烧损率
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2.坯料尺寸的计算 . V 坯= G 坯 / ρ
五,设备吨位的计算与选择
根据作用在坯料上力的性质, 根据作用在坯料上力的性质,自由锻设备 分为锻锤和液压机两大类. 分为锻锤和液压机两大类.
在使用锻锤进行锻造时, 在使用锻锤进行锻造时,必须正确选择合适的设备 .用小的设备锻造太大的锻件,锻件内部锻不透,而且 用小的设备锻造太大的锻件,锻件内部锻不透, 生产率低. 生产率低. 反之,小型锻件用太大的设备进行锻造速度慢, 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,也是不适宜的. 击力不易控制,也是不适宜的.
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方向和位置以及其它特殊要求. 方向和位置以及其它特殊要求.
二,坯料重量和尺寸的计算
1.坯料重量的计算 . 坯料的重量包括锻件重量和损耗重量.损耗系数指火耗, 坯料的重量包括锻件重量和损耗重量.损耗系数指火耗, 切除料头与冲孔芯料等的损耗. 切除料头与冲孔芯料等的损耗.即: G坯=(G锻+G芯+G切)(1+δ%) %
H
0
= V 坯 /a
2 0
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3.钢锭规格选择 .
⑴第一种方法:先根据各种损耗求出利用率η: 第一种方法:先根据各种损耗求出利用率 : η = [1-(δ冒口 + δ锭底 + δ烧损)]×100% ×
碳素钢钢锭: 式中 碳素钢钢锭:δ冒口 = 18%~25%,δ锭底 = 5%~7% ~ , ~ 合金钢钢锭: 合金钢钢锭:δ冒口 = 25%~30%,δ锭底 = 7%~10% ~ , ~
第五章 自由锻工艺
材料科学与工程学院
自由锻工艺过程的实质是利用简单和 通用的工具逐步改变坯料的形状和尺寸, 通用的工具逐步改变坯料的形状和尺寸, 从而获得所要求形状和性能的锻件的加工 过程. 过程.
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特点: 特点: 1.逐步变形方式,其所需设备功率比模锻要小得多 .逐步变形方式, 可以用较小设备锻较大锻件; ,可以用较小设备锻较大锻件; 2.锻件精度低,生产效率低,适合小批,单件,大 .锻件精度低,生产效率低,适合小批,单件, 型锻件的生产. 型锻件的生产. 自由锻工艺要研究的内容是 自由锻工艺要研究的内容是:锻件的成形规律和如何提 内容 高锻件质量两方面. 高锻件质量两方面. 在重型机械中, 在重型机械中,自由锻是生产大型锻件和特大型锻件唯 一成型的方法. 一成型的方法.
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§5-1 自由锻件的分类及变形方案的确定
为了便于制订工艺规程,自由锻件可分为以下几类: 为了便于制订工艺规程,自由锻件可分为以下几类: 1.轴杆类锻件:轴向尺寸远大于横截面尺寸.基本工 .轴杆类锻件:轴向尺寸远大于横截面尺寸. 序为:拔长或镦粗+ 序为:拔长或镦粗+拔长 2.矩形断面锻件:可归为轴杆类 .矩形断面锻件: 3.曲轴类锻件:不仅沿轴线有截面形状和面积变化, .曲轴类锻件: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. 而且轴线有多方向弯曲. 基本工序为:拔长,错移, 基本工序为:拔长,错移,扭转
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锻锤产生冲击力使金属坯 料变形. 料变形.锻锤的吨位是以落下 部分的质量来表示的.生产中 部分的质量来表示的. 常使用的锻锤是空气锤和蒸汽 空气锤. -空气锤.空气锤利用电动机 带动活塞产生压缩空气, 带动活塞产生压缩空气,使锤 头上下往复运动进行锤击. 头上下往复运动进行锤击.它 的特点是结构简单,操作方便, 的特点是结构简单,操作方便, 维护容易,但吨位较小, 维护容易,但吨位较小,只能 用来锻造100kg以下的小型锻 用来锻造 以下的小型锻 蒸汽- 件.蒸汽-空气锤采用蒸汽和 压缩空气作为动力, 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, 的锻件, 的锻件
然后计算钢锭的计算G锭: 然后计算钢锭的计算 G锭=(G锻 + G损)/η /
除冒口,锭底及烧损外的损耗量. 式中 G损 — 除冒口,锭底及烧损外的损耗量.
最后按G锭参照有关钢锭规格表选取相应规格的钢锭. 最后按 锭参照有关钢锭规格表选取相应规格的钢锭. 锭参照有关钢锭规格表选取相应规格的钢锭
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V坯
⑵当头道工序为拔长时,原坯料直径应按锻件最大截面积S锻 当头道工序为拔长时,原坯料直径应按锻件最大截面积 , 并考虑锻比 L和修整量等要求来确定: 并考虑锻比K 和修整量等要求来确定: S坯=KLS锻 即D0 = 1.13√KLS锻 再按国家材料规格,选取标准直径或标准边长, 再按国家材料规格,选取标准直径或标准边长,然后计算 坯料高度(下料长度): 坯料高度(下料长度): 圆坯料 H 0 = V坯 /(π /4 × D 0 2 ) 方坯料
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4.盘形类(饼块类)锻件:横向尺寸大于高度尺寸. .盘形类(饼块类)锻件:横向尺寸大于高度尺寸. 基本工序为: 基本工序为:镦粗 5.空心类锻件:有中心通孔. .空心类锻件:有中心通孔. 基本工序为:镦粗,冲孔,扩孔, 基本工序为:镦粗,冲孔,扩孔,或芯轴拔长等 6.弯曲类锻件:具有弯曲的轴线,弯曲可以是对称的 .弯曲类锻件:具有弯曲的轴线, 也可是不对称的. ,也可是不对称的. 基本工序为:拔长, 基本工序为:拔长,弯曲 7.复杂形状锻件 不同工序的组合. . 不同工序的组合.
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各工序坯料尺寸设计和工序选择是同时进行的, 各工序坯料尺寸设计和工序选择是同时进行的, 在确定各工序毛坯尺寸时应注意: 在确定各工序毛坯尺寸时应注意: 坯料尺寸必须符合变形规则. ⑴ 坯料尺寸必须符合变形规则.如镦粗时的高径比 小于3等 小于 等. 应考虑各工序变形时坯料尺寸的变化规律. ⑵ 应考虑各工序变形时坯料尺寸的变化规律.如冲 孔时坯料高度略有减小, 孔时坯料高度略有减小,扩孔时坯料高度略有增加等 . 锻件最后需要精整时,应留有修整量. ⑶ 锻件最后需要精整时,应留有修整量. 大锻件须多火次完成时, ⑷ 大锻件须多火次完成时,应考虑中间各火次加热 的可能性. 的可能性.
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典 型 锻 件 图
一张完善的锻件图,除必须表明锻件的形状尺寸,余量 一张完善的锻件图,除必须表明锻件的形状尺寸, 公差,材料牌号,锻后热处理方法和要求外, 公差,材料牌号,锻后热处理方法和要求外,个别重要零件 ,还应在锻件图中表明截取机械性能实验,金相组织试样的 还应在锻件图中表明截取机械性能实验,
零件的公称尺寸+余量后的尺寸=锻件公称尺寸
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锻件的余量, 锻件的余量,余块
2.余块 为了简化锻件的外形或锻造工艺的需要,通常需 . 为了简化锻件的外形或锻造工艺的需要, 要添加金属.这种加添的金属部分叫做余块. 要添加金属.这种加添的金属部分叫做余块.
锻造时,有些零件上的小孔, 锻造时,有些零件上的小孔,尺寸不大的凹档或台阶等 ,一般不锻出,而加上余块,以简化锻件形状和操作.但简 一般不锻出,而加上余块,以简化锻件形状和操作. 化后的锻件形状,会增加金属的消耗和机械加工工时. 化后的锻件形状,会增加金属的消耗和机械加工工时.因此 ,是否要加放余块应根据零件的形状,尺寸和锻造技术水平 是否要加放余块应根据零件的形状, 及经济效益等具体情况而定. 及经济效益等具体情况而定.
⑴头道工序用镦粗法锻造时,为避免弯曲,高径比应小于 头道工序用镦粗法锻造时,为避免弯曲, 2.5,为便于下料,高径比应大于1.25.即 ,为便于下料,高径比应大于 .
1.25 ≤ H 0 /D0 ≤ 2.5
从而可得 D0 = (0.8~1.0) ~ a0 = (0.75~0.9) 3 V坯 ~
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3.锻造公差 .
由于设备精度或技术差异, 由于设备精度或技术差异,锻件实际尺
寸达不到公称尺寸,允许存在一定的误差,就是锻造公 寸达不到公称尺寸,允许存在一定的误差, 差.
确定余量必须保证锻件在机械加工时能获得所需要的零 件尺寸和粗糙度, 件尺寸和粗糙度,选择余量和公差时根据工厂的实际情 况来定. 况来定.
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四,锻造比的确定
锻件变形程度的一种方法 锻造比是表示锻件变形程度的一种方法, 锻造比是表示锻件变形程度的一种方法,也是保证锻 件质量的一个重要指标.应合理选择锻造比. 件质量的一个重要指标.应合理选择锻造比. 型材一般经过大变形的锻轧,组织性能均得到改善, 型材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. 一般不须考虑锻造比. 钢锭的锻造必须考虑锻造比. 钢锭的锻造必须考虑锻造比. 一般要求锻造比大于3. 一般要求锻造比大于 .
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三,变形工艺过程的制订
内容:自由锻成形的基本工序, 内容:自由锻成形的基本工序,辅助工艺和修整 工序, 工序,以及各变形工序的顺序和中间坯料尺寸等
各类锻件变形工序的选择, 各类锻件变形工序的选择,应根据锻件的 形状,尺寸和技术要求, 形状,尺寸和技术要求,结合各锻造工序的变 形特点,参考有关典型工艺而具体确定. 形特点,参考有关典型工艺而具体确定.
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典型锻件的锻造比见表
锻件名称 碳素钢轴 类锻件 合金钢轴 类锻件 热轧辊 冷轧辊 齿轮轴 计算部位 最大截面 最大截面 辊 身 辊 身 最大截面 锻造比 2.0~2.5 2.5~3.0 2.5~3.0 3.5~5.0 2.5~3.0 锻件名称 锤 头 水轮机主 轴 水轮机立 柱 模 块 航空用大 型锻件 计算部位 最大截面 轴 身 最大截面 最大截面 最大截面 锻造比 ≥2.5 ≥2.5 ≥3.0 ≥3.025 Seite 6.0~8.0
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一,绘制锻件图
锻件图是以零件图为基础,考虑了加工余量,锻 是以零件图为基础,考虑了加工余量,
件公差,锻造余块,检验试样及工艺夹头等因素 件公差,锻造余块, 绘制而成. 绘制而成.
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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 零件表面需增加一层供切削加工用的金属, 工余量,简称余量. 工余量,简称余量.
§5-2 自由锻工艺规程的制定
自由锻工艺规程的内容: 的内容:
根据零件图绘制锻件图; ⑴ 根据零件图绘制锻件图; 确定坯料的质量和尺寸; ⑵ 确定坯料的质量和尺寸; 制订变形工艺及选用工具; ⑶ 制订变形工艺及选用工具; 选择设备吨位; ⑷ 选择设备吨位; ⑸ 确定锻造温度范围,制订坯料加热和锻件冷却规范; 确定锻造温度范围,制订坯料加热和锻件冷却规范; ⑹ 制订锻件热处理规范; 制订锻件热处理规范; 提出锻件的技术条件和检验要求; ⑺ 提出锻件的技术条件和检验要求; 填写工艺规程卡片等. ⑻ 填写工艺规程卡片等.
第二种方法(经验法 经验法): ⑵ 第二种方法 经验法 :
根据锻件类型,参照经验资料先定出概略的钢锭利用率 , 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,选取所需的钢锭规格. 再从有关钢锭规格表中,选取所需的钢锭规格.
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4.检验用试样及工艺夹头 供锻后组织性能检验以及方便 . 锻后热处理的吊挂和机械加工的夹持等. 锻后热处理的吊挂和机械加工的夹持等. 5.绘制锻件图 在锻造余量,公差和各种余块确定后,便可 在锻造余量,公差和各种余块确定后, . 绘制锻件图. 绘制锻件图. 锻件的外形用粗实线描绘,标出锻造公称尺寸和公差, 粗实线描绘 锻件的外形用粗实线描绘,标出锻造公称尺寸和公差,同 时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 为了帮助了解成品零件的形状和便于锻后检查余量, .为了帮助了解成品零件的形状和便于锻后检查余量,应在 锻件图上用假想线 双点划线或细实线) 描绘出零件 假想线( 零件的轮 锻件图上用假想线(双点划线或细实线),描绘出零件的轮 廓形状. 廓形状.
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