自由锻工艺设计的内容有哪些.docx
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自由锻工艺设计的内容有哪些
自由锻工艺设计的内容有哪些？
自由锻工艺设计的主要内容有：
绘制锻件图、确定变形工序、计算坯料的质量和尺寸以及选定锻造设备。
1．绘制锻件图
锻件图是在零件图的基础上考虑余块、机械加工余量、锻件公差等因素绘制出来的。
（1）余块
为了简化锻件形状，便于锻造，通常直径小于25mm的孔、较窄的凹档、较短的台阶等应添加余块。
（2）机械加工余量:
所有加工面都应增加机械加工余量，非加工面不必增加机械加工余量。
（3）锻件公差:
所有锻件尺寸都应给出锻件公差，自由锻锻件公差的数值较大。
锻件图的画法:
（手势）请看这个阶梯轴的自由锻锻件图。
锻件轮廓用粗实线画出。
零件基本形状用双点划线画出。
锻件尺寸、公差标注于尺寸线上方，公差值根据锻件的形状，查表获得。
该锻件形状与表中左边的图一致，总长680，在第三行的630~1000之间。
左边直径为110的轴段，在第三列的80~120之间，余量和公差为11±4，所以零件图上真实尺寸Φ110标注在尺寸线下方，锻件尺寸为Φ121±4，标注在尺寸线上方；
同理，直径为190的轴段，在第五列的160~200之间，余量和公差为13±5，零件图上真实尺寸Φ190标注在尺寸线下方，锻件尺寸为Φ203±5，标注在尺寸线上方；
直径为130的轴段，在第四列的120~160之间，余量和公差为12±5，零件图上真实尺寸Φ130标注在尺寸线下方，锻件尺寸为Φ142±5，标注在尺寸线上方。
长度方向：
真实尺寸240标注在尺寸线下方，锻件尺寸为240加上该段的余量及公差11±4，即251±4标注在尺寸线上方；
真实尺寸310标注在尺寸线下方，锻件尺寸为310加上表中查出的该段的余量及公差13±5即323±5标注在尺寸线上方；
总长680标注在尺寸线的下方，锻件的总长是在零件每侧各加上一个最大余量13，即26，而公差只能选最大值±5，所以，最后得680+26±5，即706±5，标在尺寸线上方。
2．确定变形工序
变形工序依据锻件的结构形状进行确定。
（手势）这个盘块类变形工序为锻粗—冲孔；
（手势）带凸缘的这两个零件的变形工序为局部锻粗—冲孔。
（手势）轴杆类零件的变形工序是拔长—切肩—锻台阶；
（手势）带轴头的轴杆类零件的变形工步是局部镦粗—拔长。
（手势）圆筒类零件的变形工序是锻粗—冲孔—芯轴拔长。
芯轴拔长是减小空心坯料的壁厚而增加其长度，适用于锻造长筒形锻件。
（手势）圆环类的变形工序是锻粗—冲孔—芯轴扩孔。
芯轴扩孔是使坯料的壁厚减薄，内、外径同时增大的工序，适用于锻造圆环类锻件。
（手势）弯曲类的变形工序是拔长—弯曲。
请看齿轮坯的自由锻工艺示例
锻件名称
工艺类别
锻造温度范围
设备
材料
加热火次
齿轮坯
自由锻
1200～800℃
65Kg
空气锤
45钢
1
这是锻件图
这是坯料图
序号
工序名称
这一列是工序简图
使用工具
操作要点
1
局部镦粗
工具为：
火钳，镦粗漏盘
操作要点为控制镦粗后的高度为45mm
2
冲孔
工具为：
火钳，镦粗漏盘，冲子，冲孔漏盘
注意冲子应对中，
采用双面冲孔。
3
修整外圆
工具为：
火钳，冲子
边轻打边修整，消除外圆鼓形，并达到Φ92±1mm
4
修整平面
工具为：
火钳，
镦粗漏盘
轻打使锻件厚度达到44±1mm
3．计算毛坯质量
m坯=（m锻+m冲+m切）（1+δ）
m坯—为毛坯重量（kg）；
m锻—为锻件重量（kg），锻件重量根据锻件图计算得到；
m冲—为冲孔芯料的重量（kg），参照经验公式计算得出；
m切—为切除料头重量（kg），参照经验公式计算得出；
δ—为烧损率，燃料加热2%~3%，电加热0.5%~1%
4．计算毛坯尺寸
根据前面计算的毛坯的重量，算出毛坯的体积V坯=m坯/γ
（1）首道工序为镦粗时
首道工序为镦粗时，坯料的高度和直径之比不得大于2.5，以防镦弯；即H/D坯≤2.5，所以高度H≤2.5倍D坯，带入圆柱体体积计算公式，得到坯料直径D坯的计算式。
计算所得的坯料直径再查设计手册，靠大值取标准直径。
（2）首道工序为拔长
首道工序为拔长时，锻件的最大截面处应符合要求的锻造比，保证锻透以提高其力学性能。
得到坯料的直径的计算公式为
同样，计算所得的坯料直径再查设计手册，靠大值取标准直径。
v将上述内容，按变形顺序，以简图形式绘于一张表格上，就是自由锻造工艺卡。
自由锻造工艺卡有哪些作用呢？
自由锻造工艺卡可以指导自由锻生产，进行自由锻锻件的检验。
5．零件结构的自由锻工艺性
自由锻只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下砧之间直接使坯料成形，难以锻出形状复杂的锻件，所以零件结构应尽量简单，以减少工艺余块和简化锻造工艺。
（1）避免锥面或楔形
请看阶梯轴锻件。
（手势）a）图中，锥面不易锻造出来，改为b）图的圆柱面，易于锻造。
（手势）还有这个零件，a）图中，楔面不易锻造出来，b）图的平行平面就易于锻造出来。
（2）避免立体相贯线。
各表面交接处应避免弧线或曲线，尽量采用直线或圆，以利于锻制。
（手势）a）图为圆柱与圆柱相贯，相贯线为空间曲线，不易锻出，B）图中，圆柱面改为平面，相贯线为平面上的圆，锻造方便一些。
（手势）再看这个零件。
A）图中相贯线为圆弧，不易锻造，b）图改为平板与平面相贯，相贯线为直线，易于锻造。
（3）避免肋板或凸台
（手势）A）图中的锻件有肋板，不容易锻出来，b）图去掉了肋板，方便锻造了。
（手势）再看这个零件。
A）图中的锻件有凸台，不容易锻出来，b）图去掉了凸台，方便锻造了。
（4）可以采用锻-焊、锻-螺纹连接等组合结构，来简化锻件的结构
（手势）a）图为锻-螺纹连接结构，b）图为锻-焊结构，1、2为焊缝。
（5）自由锻件的设计应尽可能简单、平直、对称。
6．自由锻工艺设计示例
（手势）这是一个台阶轴零件，材料为45钢，小批生产。
（1）零件结构分析
该零件是带轴头的轴杆件，结构较为合理，退刀槽、螺纹等部位难以锻出，需要通过机械加工出来。
（2）绘制锻件图
台阶轴上两个环槽和螺纹均难以锻出，应添加余块。
为简化工艺，头部的侧平面亦不锻出。
参考节选的工艺手册，该锻件形状与表中中间的图一致，总长264，在第一行0~315之间。
三个轴段的直径分别为100、60、42，介于80~120、50~80、0~50之间，可以确定锻件各尺寸的机械加工余量和公差分别为9±3，8±3，7±2。
这是零件的锻件图。
（3）确定变形工序
采取拔长—切肩—锻台阶的工序
（4）计算坯料质量和尺寸，这里就省略了。
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