1、摘 要目前國內外的鍛造方法主要的仍然是自由鍛和模鍛，工業發達國家的模鍛大大超過自由鍛。因為模鍛生產率高，鍛件尺寸精度高，材料利用率高，纖維組織沿鍛件輪廓分布，故力學性能好，故強度高，耐沖擊抗疲勞。如果能結合胎膜鍛、型砧鍛，其經濟效益會顯著提高，“鍛壓”是人類發明的最古老的生產技術之一，也是機械制造業中重要的技術之一。它包含了鍛造和沖壓技術，以及與之相關的塑性變形技術。鍛造作為金屬加工的主要方法和手段，因此鍛造工藝是發展趨勢，鍛造加工能保證金屬纖維組織的連續性，使鍛件的纖維組織與鍛件外形保持一致，金屬流線完整，可保證零件具有良好的力學性能與長的使用壽命，鍛件是機器中負重載荷的零件，特別適合結構尺

2、寸小而載荷大或受疲勞載荷的零件。不懂鍛件設計就有可能違反鍛造原理和鍛造結構工藝性,輕則延長零件的生產周期鍛造加工能保證金屬纖維組織的連續性，使鍛件的纖維組織與鍛件的外形保持一致，金屬流線完整，可保證零件具有良好的力學性能與長的使用壽命，增加制造困難，增加成本；重則可能無法把您設計的零件鍛造出來。本設計將通過對各種鍛件的具體案例的結構設計及其工藝性進行分析，把握鍛件的結構設計及其工藝性的制造規律，并通過其規律的把握，達到靈活運用制造技術，合理設計零件結構及其工藝的目的。關鍵詞：自由鍛；模鍛；鍛造工藝；胎膜鍛；結構AbstractCurrently，forging method at home a

3、nd abroad，mainly remains Free forging and Roll forging，Model Forging of Industrial developed countries easily outnumbered Free forging. Beca mechanical property. High strength, impact fatigue resistance. "Forge" is one of the oldest use of high production rate of Roll forging，high dimensio

4、n precision of forging，high utilization ratio of material and fibrous tissue distributes the outlines of forging，so it has good production technology of human invention, is one of the important technology in mechanical manufacturing industry. It includes the forging and stamping technology, and the

5、plastic deformation associated with technology. Forging as main methods and means of metal processing . Forging ps histiocytomarocess can ensure the continuity of metallic fibrou , consistent with appearance of fibrous tissue and forgings forging, metal flow line complete, guaranteed parts with good

6、 mechanical properties and long service life, Forging is the weight-bearing loads in the machine parts, particularly suited to the structure of small size and loading large or subject to fatigue loading parts，If we can combine The fetal membrane hammers and the swage block hammers，the Economic effic

7、iency will obviously enhances，so Forging craft is the trend of development, we will disobey Forging principle and Forging structure technology capability if we can not understand Forging design, the result range from not forging the components to protracting the production cycle, increasing manufact

8、uring difficulties and costing this Graduation Project, we can grasp the law of the manufacture of structural design and forging structure technology capability by analysising the structural design of a wide range of forging and the technology capability, also nimbly use the technique of manufacture

9、, reasonably design the structural and the craft by grasping the law. Keywords:Free forging；Roll forging；Forging craft；The fetal membrane hammers；structural目 錄摘 要IAbstractII前 言1第1章 緒論31.1 目前鍛件的應用31.2 目前國內外發展概況和發展趨勢4第2章 鍛件的結構設計及工藝性分析52.1 對鍛造零件結構工藝性的要求52.2 鍛件組織特點52.3 鍛件的結構工藝性5自由鍛件的結構工藝性5模鍛件的結構工藝性9第3章

10、鍛件的結構設計錯誤示例及其改進123.1 模鍛件的分模位置問題12上下對稱鍛件的分模位置不應選在上平面或下平面12傾斜鍛件不宜采用折線分模13左右對稱的鍛件，分模面不宜選在過度截面上14高度小于或者等于臺階直徑的圓餅類鍛件，不宜軸向分模15頭部較大的軸類鍛件不宜直線分模163.2 模鍛件的模鍛斜度問題17模膛內側不能與分模面垂直17同一鍛件的內模斜度不應比外模斜度小18同一鍛件上不宜出現多種模鍛斜度20分模面兩側的模鍛斜度不能相互錯開213.3 零件上過于復雜的部分不要鍛出，應合理設計余塊21對于有凸緣的鍛件22對于有難成形的復雜形狀的鍛件23對于零件相鄰臺階直徑相差不大的鍛件253.4 需增

11、設定位塊的錘上模鍛件263.5 模鍛件連皮的問題27沖孔連皮不能太薄，也不宜太厚27鍛件內孔較大時，不宜用平底連皮28鍛件上的小孔不宜鍛出連皮, 只進行壓凹293.6 對于法蘭較薄的鍛件，在鍛件兩側各增加一塊工藝凸臺敷料313.7 合理確定鍛件的分合32單拐曲線兩件合鍛32軸套類零件兩件合鍛33復雜模鍛件的分鍛34有驟變橫截面模鍛件的分鍛353.8 合理確定鍛件的凸肩36凸肩與鍛件直徑相差不大時不宜鍛出凸肩36高度過小的凸肩不要鍛出373.9 自由鍛件結構應力求簡單38自由鍛件應盡量避免有錐形和斜度平面38自由鍛件應避免兩曲面或曲面與棱柱面交接40自由鍛件應避免加強筋41自由鍛件不允許在基體上

12、或在叉件內側有凸臺42大型鍛件臺階余面的重量不能忽視,鍛造設備不能選擇過大，也不能選擇太小433.10 孔徑小于30mm的孔，不宜鍛出453.11 模鍛件應盡可能直接模鍛成形463.12 加大連接板的厚度473.13 復雜鍛件應成對稱形狀，可使模具和夾具通用483.14 合理選擇鍛件上的倒圓半徑493.15 不能忽視預鍛成型503.16 平鍛機上終鍛成形時的沖孔芯料不能太薄513.17 合理安排毛刺、飛邊的位置52第4章 結論54參 考 文 獻55致 謝56前 言現代科學技術的迅猛發展，迫使作為現代工業基礎的機械制造業也必須緊跟時代的脈搏，并應超前于其他工業部門的發展，為他們提供大量優質的裝備

13、。我國的機械制造產品質量雖有較大的提高，然而與世界發達的工業國家相比，在某些方面仍然存在產品性能差、壽命短、質量不穩定等問題。1其原因當然是多方面的，首要的是設計，所以設計要相應改變。機械零件制造結構設計是把零件設計得最大限度地滿足制造條件，即根據零件的功能進行理論設計及計算，并按照制造條件確定零件的結構。這樣做，方便去除多余功能或過剩功能的結構，以便優化結構，減少毛坯廢品，省工省料，降低成本，提高產品的價值。2產品的競爭力來源于嚴格的管理和降低成本。降低機械產品成本，則首先是設計。在功能相同的條件下，產品零件結構有利于制造時降低成本的關鍵。“鍛壓”是人類發明的最古老的生產技術之一，也是機械制

14、造業中重要的技術之一。它包含了鍛造和沖壓技術，以及與之相關的塑性變形技術。鍛造作為金屬加工的主要方法和手段之一，5使其在國民經濟中占有舉足輕重的地位，在裝備制造業中涉及到：機械、汽車、船舶、航空、航天、大型發電設備、化工容器、軍工、輕工等領域。特別是機械、汽車制造業中是不可或缺的主要加工工藝。在機械設計中，不僅要保證所設計的機械設備具有良好的工作性能，而且還要考慮能否制造和便于制造。這種在機械設計中綜合考慮制造、裝配工藝及維修等方面各種技術問題，稱為機械設計工藝性，機器及其零部件的工藝性體現在結構設計當中，所以又稱為結構設計工藝性。7而鍛件的結構設計及其工藝性分析，是接下來我所要討論的課題。鍛

15、件是由坯料（型鋼或鋼錠）經加熱后鍛造而成的坯件。鍛件的力學性能好，因為鍛件是鍛鋼組織，結晶致密，晶粒細小，纖維組織分配合理，故強度高，耐沖擊抗疲勞。3鍛件是機器中負重載荷的零件，特別適合結構尺寸小而載荷大或受疲勞載荷的零件。一般機器中的金屬機械零件的傳統生產過程是：制造毛坯，熱處理后切削加工，或再經熱處理后精加工而成零件。通常毛坯制造是：鑄造生產鑄件；鍛造生產鍛件；焊接生產焊件；擠壓生產擠壓件；沖壓生產沖壓件。各種方法有各自的應用價值，哪一種方法都沒有老化。本設計將通過對各種鍛件的具體案例的結構設計及其工藝性進行分析，把握鍛件的結構設計及其工藝性的制造規律，并通過其規律的把握，達到靈活運用制造

16、技術，合理設計零件結構及其工藝的目的。本設計將通過對3040個鍛件的工藝性分析，并畫出合理與不合理之處，說明其原因。第1章 緒論1.1 目前鍛件的應用飛機鍛件：按重量計算，飛機上有85%左右的構件是鍛件。飛機發動機的渦輪盤、后軸頸（空心軸）、葉片、機翼的翼梁, 機身的肋筋板、輪支架、起落架的內外筒體等都是涉及飛機安全的重要鍛件。飛機鍛件多用高強度耐磨、耐蝕的鋁合金、鈦合金、鎳基合金等貴重材料制造。4為了節約材料和節約能源，飛機用鍛件大都采用模鍛或多向模鍛壓力機來生產。汽車鍛件：汽車鍛按重量計算，汽車上有1719%的鍛件。一般的汽車由車身、車箱、發動機、前橋、后橋、車架、變速箱、傳動軸、轉向系統

17、等15個部件構成汽車鍛件的特點是外形復雜、重量輕、工況條件差、安全度要求高。如汽車發動機所使用的曲軸、連桿、凸輪軸、前橋所需的前梁、轉向節、后橋使用的半軸、半軸套管、橋箱內的傳動齒輪等等，無一不是有關汽車安全運行的保安關鍵鍛件。柴油機鍛件：柴油機是動力機械的一種，它常用來作發動機。以大型柴油機為例，所用的鍛件有汽缸蓋、主軸頸、曲軸端法蘭輸出端軸、連桿、活塞桿、活塞頭、十字頭銷軸、曲軸傳動齒輪、齒圈、中間齒輪和染油泵體等十余種。 船用鍛件：船用鍛件分為三大類，主機鍛件、軸系鍛件和舵系鍛件。主機鍛件與柴油機鍛件一樣。軸系鍛件有推力軸、中間軸艉軸等。舵系鍛件有舵桿、舵柱、舵銷等。兵器鍛件：鍛件在兵器

18、工業中占有極其重要的地位。按重量計算，在坦克中有60%是鍛件。火炮中的炮管、炮口制退器和炮尾，步兵武器中的具有膛線的槍管及三棱刺刀、火箭和潛艇深水炸彈發射裝置和固定座、核潛艇高壓冷卻器用不銹鋼閥體、炮彈、槍彈等，都是鍛壓產品。除鋼鍛件以外，還用其它材料制造武器。石油化工鍛件：鍛件在石油化工設備中有著廣泛的應用。如球形儲罐的人孔、法蘭，換熱器所需的各種管板、對焊法蘭催化裂化反應器的整鍛筒體（壓力容器），加氫反應器所用的筒節，化肥設備所需的頂蓋、底蓋、封頭等均是鍛件。礦山鍛件：按設備重量計算，礦山設備中鍛件的比重為12-24%。礦山設備有：采掘設備、卷揚設備、破碎設備、研磨設備、洗選設備、燒結設備

19、、核電鍛件1.2 目前國內外發展概況和發展趨勢機械零件制造結構設計是把零件設計得最大限度地滿足制造條件，即根據零件的功能進行理論設計及計算，并按照制造條件確定零件的結構。6這樣做，方便去除多余功能或過剩功能的結構，以便優化結構，減少毛坯廢品，省工省料，降低成本，提高產品的價值。產品的競爭力來源于嚴格的管理和降低成本。降低機械產品成本，則首先是設計。在功能相同的條件下，產品零件結構有利于制造時降低成本的關鍵。在機械設計中，不僅要保證所設計的機械設備具有良好的工作性能，而且還要考慮能否制造和便于制造。9這種在機械設計中綜合考慮制造、裝配工藝及維修等方面各種技術問題，稱為機械設計工藝性，機器及其零部

20、件的工藝性體現在結構設計當中，所以又稱為結構設計工藝性。結構設計工藝性問題設計的面較廣，它存在于零部件生產的各個階段：材料選擇、毛坯生產、機械加工、熱處理、機器裝配、機器操作、維修等。11在結構設計中，產生矛盾事，應統籌安排，綜合考慮，找出主要問題，予以妥善解決。一般機器中的金屬機械零件的傳統生產過程是：制造毛坯，熱處理后切削加工，或再經熱處理后精加工而成零件。通常毛坯制造是：鑄造生產鑄件；鍛造生產鍛件；焊接生產焊件；擠壓生產擠壓件；沖壓生產沖壓件。各種方法有各自的應用價值，哪一種方法都沒有老化。10目前國內外的鍛造方法主要的仍然是自由鍛和模鍛，工業發達國家的模鍛大大超過自由鍛。鍛造工藝是發展

21、趨勢，因為模鍛生產率高，鍛件尺寸精度高，材料利用率高，纖維組織沿鍛件輪廓分布，故力學性能好。只要生產鍛件批量夠大，就會降低鍛件成本而提高經濟效益。由于品種多而批量不大的產品生產需要，自由鍛仍然是適用的，如果能結合胎膜鍛、型砧鍛，其經濟效益會顯著提高。第2章 鍛件的結構設計及工藝性分析2.1 對鍛造零件結構工藝性的要求1、結構力求簡單、對稱，橫截面尺寸不應有突然變化。2、鍛模件應有合理的鍛造斜度和圓角半徑。3、材料應具有良好的可鍛性。2.2 鍛件組織特點金屬經過鍛造加工后能改善其組織結構和力學性能。經過鍛造方法熱加工變形后由于金屬的變形和再結晶，使原來的粗大枝晶和柱狀晶粒變為晶粒較細、大小均勻的

22、等軸再結晶組織，使鋼錠內原有的偏析、疏松、氣孔、夾渣等壓實和焊合，其組織變得更加緊密，提高了金屬的塑性和力學性能。15鍛造加工能保證金屬纖維組織的連續性，使鍛件的纖維組織與鍛件外形保持一致，金屬流線完整，可保證零件具有良好的力學性能與長的使用壽命2.3 鍛件的結構工藝性鍛件的結構工藝性是指鍛件的結構設計在滿足使用性能和保證質量的前提下，在一定的生產條件和生產規模下，能以最少的勞動量，最低的成本、最高的生產率的方法鍛造成型的性質。在進行鍛件的結構設計時，應充分考慮到：1）鍛件材料；2)鍛造設備與工裝；3）生產批量；4）零件的使用要求；5）零件的形狀和尺寸特征等因素，從中尋求最合理的工藝過程所對應

23、的具有良好工藝性的鍛件結構。14因此，要求設計人員不但要熟練地掌握鍛件的設計知識，而且還要很好的了解工藝知識。自由鍛件的結構工藝性1、自由鍛件的分類自由鍛造是一種通用性很強的工藝方法，鍛件結構品種繁多，復雜程度不等。自由鍛件的成型過程均由一系列變形工序組合而成。因此，自由鍛件可按鍛造工藝特點，根據鍛件的形狀特征和變形性質加以分類。具體有：餅塊類、空心類、軸桿類、曲軸類、彎曲類、復雜形狀。2、自由鍛件結構設計要點自由鍛件的結構因受其加工使用設備和工具的限制，在設計時應考慮到鍛造是否方便、經濟和可能。因此，自由鍛件的結構應力求簡單、對稱，由直線和平面或圓柱面組成的平滑形狀。（具體要點有第三大節舉例

24、說明）3、自由鍛件的結構要素a余塊的設計 為簡化鍛件外形及鍛造過程，在自由鍛件的某些地方添加一些大于余量的金屬，這部分體積的金屬成為余塊。在設計余塊時，應該注意：、對于短凸緣（法蘭）的鍛件，為了防止凸緣在鍛造時的變形，應在軸向添加余塊，使凸緣增長。、當零件相鄰臺階直徑相差不大時，可以在直徑較小的地方添加徑向余塊。、當零件上較小的孔，窄的凹檔以及難以用自由鍛造成型的復雜形狀，均可通過加設余塊以使鍛件外形得以簡化。、對于需要試樣檢驗以及需留有熱處理或機械加工夾頭的鍛件，應在鍛件的相應部位添加余塊。余塊的添加雖然使鍛造工藝得以簡化，但金屬的消耗以及機械加工工時也相應增加。這一問題應視鍛件的生產批量和

25、工具制造等情況綜合考慮。b.臺階與凹檔的設計 為使自由鍛件上的臺階和凹檔在鍛造時能夠順利進行，應對其最大高度和最小長度的幾何參數加以限制。c.法蘭的設計 自由鍛件的法蘭可分為端部法蘭和中間法蘭兩種形式。在進行鍛件設計時，應對在指定的截面尺寸條件下可鍛出法蘭的最小厚度或長度這一幾何參數加以限制。當鍛件的法蘭厚度或長度不滿足條件時，應適當加大法蘭厚度或長度方向的余量。對于端部法蘭，亦可采用將兩鍛件連鍛后切割的方法。d.孔的設計 帶孔的自由鍛件可按其基本尺寸特征，分為盤類、環類、短筒類和長筒類四類。在進行自由鍛件孔的設計時，應考慮以下因素：、對于錘鍛件，當孔徑d<30mm時，H>3d或H

26、3D、d0.5D的孔，一般均允許不鍛出。、對于套筒件，當孔徑d<30mm或壁厚t<12mm時，也可以不鍛出。、對于水壓機鍛件，其孔徑d<150mm時，可以不沖出。、所有帶孔鍛件的最小沖孔直徑，均與錘鍛的噸位有關。e凸臺的設計 鍛件上凸臺的幾何參數主要有高度尺寸h和寬度尺寸b（或直徑d）在設計凸臺時應注意：、對于圓盤形鍛件，當其直徑D/d1.2，高度H4h時，凸臺可以不鍛出。、對于非圓形鍛件，當其邊長B/b1.2，高度H4h時，凸臺亦可不鍛出。f自由鍛件的加工余量與公差 零件的公稱尺寸、鍛件的公稱尺寸、加工余量和鍛造公差之間存在一定的關系。4、鍛件圖鍛模設計、工藝規程制訂、模鍛

27、生產過程、鍛模加工及鍛件檢驗，都離不開鍛件圖。鍛件圖分為冷鍛件圖和熱鍛件圖，冷鍛件圖用于最終鍛件檢驗和熱鍛件圖設計；熱鍛件圖用于鍛模設計與加工制造。習慣上將冷鍛件圖稱為鍛件圖。冷鍛件圖根據零件圖設計，通常要解決下列問題。a.確定分模面模鍛件是在可分的模腔中成形，組成模具型腔的各模塊的分合面稱為“分模面”；分模面與鍛件表面的交線稱為鍛件的“分模線”。鍛件分模位置合適與否，直接關系到鍛件成形、出模，材料利用率等一系列問題。因此，分模線是模鍛件最重要、最基本的結構要素。確定分模位置最基本的原則是：保證鍛件形狀盡可能與零件形狀相同，容易從模腔中取出；此外應爭取獲得鐓粗成形。故此，鍛件分模位置應選在具有

28、最大水平投影尺寸的位置上。為了提高鍛件質量和生產過程的穩定性，除滿足上述分模原則外，確定開式模鍛件的分模位置還應考慮下列要求：、為使分模結構盡量簡單和便于發現上下模在模鍛過程中的錯移，分模平面盡可能采用直線狀，并應使分模線選在鍛件側面的中部；、頭部尺寸較大的長軸類鍛件，不宜直線分模，而應用折線分模，使上下模型腔深度大致相等，以確保尖角處能充填飽滿；、為便于鍛模加工制造和鍛件切邊，同時也為了節約金屬材料，當圓餅類鍛件的H（2.53）D時，則無論是在錘上鍛造還是在曲柄壓力機上鍛造或螺旋壓力機上鍛造，都應考慮徑向分模，而盡量不采用軸向分模。因徑向分模的鍛模型槽可車削加工，效率高，工時省，切邊模刃口形

29、狀簡單，制造方便；徑向分模還可鍛出內腔，節約金屬。但當H/D較大時，錘上模鍛時，顯然不能再考慮徑向分模。若仍采用徑向分模，則因模具高度尺寸太大，鍛造困難，鍛錘打擊能量下降，需要的出模力也大；、對金屬流線有要求的鍛件，為避免纖維組織被切斷，應盡可能沿鍛件截面外形分模，如肋頂分模。同時還應考慮鍛件工作時的受力情況，應使纖維組織與剪應力方向垂直。b 確定鍛件的機械加工余量和公差普通模鍛方法很難滿足機械零件的要求，一般來說存在如下兩方面的問題，即：、鍛件走樣。由于欠壓、鍛模磨損、上下模錯移、毛坯體積和終鍛溫度的波動，使得鍛件的形狀發生變化，尺寸在一定范圍內波動；又由于鍛件出模需要模膛帶有斜度，鍛件側壁

30、不得不添加敷料；形狀復雜的長軸類鍛件還可能發生翹曲歪扭，從而導致鍛件與零件有較大的差別；、表面質量不易保證。由于鍛件表面氧化與脫碳，合金元素蒸發與污染，表面裂紋時有發生；表面粗糙度也達不到零件圖要求等，使得鍛件的表面質量遠遠低于機械加工零件表面質量；正是這兩方面的原因，使得鍛件設計時，不得不考慮添加一層包覆零件外層的金屬，即余量，而且還得規定適當的公差，以保證鍛件的誤差落在余量范圍之內。自由鍛件的鍛件圖時在零件圖的基礎上加上機械加工余量、鍛造公差和余塊等繪制成的。在鍛件圖上鍛件的形狀用粗實線繪制，零件的形狀用雙點劃線在鍛件圖內繪制。鍛件的公稱尺寸和公差標注在尺寸線的上面，零件的公稱尺寸和公差標

31、注在尺寸線的下面，并且加以括號見圖2-3-1。圖2-3-1 自由鍛件的鍛件圖示例Fig.3-1-1 Forging a free sample of forgings map鍛件上凡是需要機械加工的表面，都應給予加工余量。此外，對于重要的承力件，要求100%取樣試驗或為了檢驗和機械加工定位的需要，還得考慮必要的工藝余塊。加工余量的大小與零件的形狀復雜程度、尺寸精度、表面粗糙度、鍛件材質和模鍛設備等因素有關。過大的余量將增加切削加工量和金屬損耗；加工余量若不足，又會使鍛件廢品率增加。 模鍛件的結構工藝性1、模鍛件的分類 鍛件的結構與模鍛工藝的選擇密切相關。同一鍛件可采用多種工藝方案；反之，在工藝

32、方案選擇的同時亦可對鍛件的結構設計提出合理化要求。a錘上模鍛件的分類 盤類：簡單形狀、較復雜形狀、復雜形狀 軸類：直軸類、彎曲類、拔牙類、叉類。b螺旋壓力機上模鍛件分類 由于螺旋壓力機可帶有頂件裝置，且可采用多向分模的組合凹模，鍛件可按外形特點、成型特點和所用模具形式分類:頂鍛類、擠壓類、盤類；長軸類；用組合凹模鍛出的鍛件；精密鍛件。c熱模鍛壓力機上模鍛件分類 熱模鍛壓力機上模鍛件的設計原則與錘上模鍛件相同，但由于熱模鍛壓力機上具有頂件裝置，坯料可以立式放置，加以鍛件多采用無鉗口模鍛，故應注意坯料放置的穩定性等因素。鍛件可按形狀和成型特點分類:圓餅類、長軸類、彎曲軸類。d平鍛機上模鍛件分類 平

33、鍛機上模鍛件的結構特點與錘上模鍛件區別較大。由于設備及工裝所決定，平鍛工藝適于頭部粗大的旋轉體長桿類鍛件和帶通孔或盲孔鍛件的頂鐓，并可鍛出兩個不同方向帶有凹陷的鍛件。平鍛件的分類:帶頭部的桿類鍛件（無孔類）、帶頭部的桿類鍛件（不通孔類）、無桿部的通孔類鍛件、無桿部的通孔類鍛件（不通孔）、管材鐓粗、聯合模鍛件。e胎膜鍛件的分類 胎膜鍛是自由鍛造設備上采用專用工具（胎膜）來生產鍛件的一種工藝方法。胎膜大致可分為制坯、成型和修整三類。胎膜鍛件的尺寸精度和表面質量主要取決于操作工人的經驗和選擇工裝的合理性，通常較模鍛件要差一些，但與自由鍛件相比，形狀可較復雜、余量可大大減少。13胎膜鍛件的結構要素和金

34、屬變形方式已接近普通模鍛工藝。按變形工藝特點不同，胎膜鍛件的分類。圓軸類:臺階類、法蘭類； 圓盤類：法蘭、齒輪、杯筒；圓環類：環、套； 桿類：直桿、彎桿、枝桿、叉桿。2、模鍛件的結構設計要點由于工藝條件所決定，模鍛件的形狀可比自由鍛件復雜。但為了使金屬易于充滿模膛，減少變形工序和提高模具壽命，模鍛件外形的設計仍應力求簡單、平直和對稱，盡量避免鍛件的截面差別過大，或具有過薄的壁，過高的筋和凸起等結構。模鍛件結構設計注意事項。（由第三節具體說明）3、模鍛件的結構要素把零件圖變成鍛件圖是鍛造工藝設計過程中的重要環節。鍛件設計者應從技術上、經濟上和管理上進行協調，全面分析用戶的要求，充分考慮鍛件結構的

35、合理性來進行鍛件的設計。這不僅確定了鍛件的外形、尺寸和加工精度，而且對后續加工的材料消耗、工序的繁簡、產品質量的穩定性以及模具壽命的長短等決定鍛件成本高低的影響起著重要作用。.模鍛件的加工余量由下列因素共同組成：        Z=M+m+h+x/2                式中： Z加工余量（）；     &#

36、160;  M精加工的最小余量（）；        m鍛件的最大錯移量等形位公差（）；        h表面缺陷（凹坑、脫碳等）層的深度（）；        x鍛件尺寸的下偏差（）。.影響加工余量的因素鍛件需要切削加工的表面均應有足夠的余量,而余量的大小,受下列因素的影響：（1）鍛件的尺寸大小。鍛件尺寸大，加工余量較大；鍛件尺寸小，加工余量也小。（2）零件的尺寸精度、表面粗糙度

37、要求以及零件的形狀復雜程度。 當尺寸精度和表面粗糙度要求高或形狀復雜時，必須多次加工，此時加工余量就應適當增加。（3）鍛件各類公差對加工余量有影響，尤其應著重考慮錯移、直線度、平面度、同軸度、頂桿壓痕等形位公差。（4） 零件機械加工方法與工藝。機械切削加工零件時，只要求鍛件能保證最小余量即可；電解加工時，則要求有均勻的余量；有中間熱處理工序或零件需經焊接或組合加工時，應留有較多的余量。（5）鍛件的材料。鋁鎂合金毛坯加熱后氧化少，可減小粗加工余量；鋼和鈦合金鍛件表面缺陷層深，應加大余量。第3章 鍛件的結構設計錯誤示例及其改進本章將通過對各種鍛件的具體錯誤案例進行糾錯工藝性分析，并把握鍛件的結構設

38、計及其工藝性的制造規律，通過其規律的把握，達到靈活運用制造技術，合理設計零件結構及其工藝的目的。通過對3040個鍛件進行工藝性分析，并畫出合理與不合理之處，說明其原因。主要分析的有：模鍛件的分模位置問題、模鍛斜度問題、合理確定鍛件的分合問題、合理確定鍛件的凸肩問題等等一系列的研究。3.1 模鍛件的分模位置問題對于零件相鄰臺階直徑相差不大的鍛件表3-3-3 余塊設計的糾錯分析表Tab.3-3-3 Table of odd block design error correction analysis左圖（不合理）右圖（合理）零件上過于復雜的部分不要鍛出，否則容易使得較復雜的部分產生形變、應力集中，

39、破壞鍛件；鍛件表面氧化與脫碳，合金元素蒸發與污染，表面裂紋時有發生，使得鍛件設計時，不得不考慮添加一層包覆零件外層的金屬，如圖例3-3-3左圖。對于零件相鄰臺階直徑相差不大的鍛件，均可加設余塊使鍛件外形簡化，防止變形，便于加工，余塊的添加雖然使鍛造工藝得以簡化，但金屬的消耗以及機械加工工時也相應增加。改進后如圖例3-3-3右圖。圖3-3-3 余塊設計的糾錯分析Fig. 3-3-3 odd block design error correction analysis3.4 需增設定位塊的錘上模鍛件表3-3-4 有關定位塊設置的糾錯分析表Tab.3-3-4 Table of related loc

40、alization block establishment error correction analysis左圖（不合理）右圖（合理）圖例3-4-1左視圖中所示的鍛件上模部分具有較高的筋，下模部分是圓形的平面，這類鍛件定位不良，在鍛造時會產生轉動，使第一錘打出的筋被第二錘打擊時破壞，因此不合理。此鍛件需增設一個特殊形狀的余塊，以保證每次打擊時鍛件不易變位，經改進，如圖例3-4-1右圖。圖3-3-4 有關定位塊設置的糾錯分析Fig. 3-3-4 Related localization block establishment error correction analysis3.5 模鍛件連皮

41、的問題 連皮的問題也是模鍛件關鍵的結構要素之一。沖孔連皮不能太薄，也不宜太厚；鍛件內孔較大時，不宜用平底連皮，而應該采用斜底連皮；鍛件上直徑較小的內孔，如連桿小頭的內孔，或小于30mm的小孔，不宜鍛出連皮，只進行壓凹。 沖孔連皮不能太薄，也不宜太厚表3-5-1 有關連皮設計的糾錯分析表Tab.3-5-1 Table of related including packaging design error correction analysis上圖（不合理）下圖（合理）鍛件上的沖孔連皮不能太薄過薄的連皮，鍛件容易發生鍛不足和要求較大的打擊力，導致模膛突出部分加速磨損或打塌。圖例3-5-1上圖中，連

42、皮太薄，不符合要求，應查閱相關手冊，適當加厚。連皮也不宜太厚，太厚的連皮，沖切困難，使鍛件形狀走樣，而且浪費金屬。根據圖例3-5-1上視圖中右側平底連皮厚度的確定，進行改進，如圖例3-5-1下圖。圖3-5-1 有關連皮設計的糾錯分析Fig. 3-5-1 Related including packaging design error correction analysis 鍛件內孔較大時，不宜用平底連皮表3-5-2 有關連皮設計的糾錯分析表Tab.3-5-2 Table of related including packaging design error correction analysi

43、s上圖（不合理）下圖（合理）內孔較大的鍛件（d>2.5h或d>60mm），不宜用平底連皮。這是因為這種形式的連皮，平底連皮較薄，阻礙金屬外流，鍛模不易將內孔處的多余金屬向四周排除，易使鍛件內孔產生折疊，模膛內的沖頭部分會過早地磨損或壓塌，如圖例3-5-2上圖。采用斜底連皮，連皮斜度增加了連皮和內孔接觸處的連皮厚度，促進金屬向外流動，避免產生折疊，沖頭不易損壞模膛內的沖頭部分會過早地磨損或壓塌。因此，應采用斜度連皮，這時，S1=0.65S,D1=(0.25-0.3)D;S2=1.35S，如圖例3-5-2下圖。圖3-5-2 有關連皮設計的糾錯分析Fig. 3-5-2 Related i

44、ncluding packaging design error correction analysis 鍛件上的小孔不宜鍛出連皮, 只進行壓凹表3-5-3 有關連皮設計的糾錯分析表Tab.3-5-3 Table of related including packaging design error correction analysis上圖（不合理）下圖（合理）鍛件上直徑較小的內孔，如連桿小頭的內孔，或小于30mm的小孔，不宜鍛出連皮，否則模鍛在熱處理時和模鍛過程中會因應力集中而導致開裂，并在模鍛時金屬難以充分充填模膛，如圖例3-5-3上圖。圖例3-5-3上視圖中，連桿小頭內孔徑僅為28mm是

45、小于30mm的小孔，只進行壓凹，其目的不是為了節省金屬，而是通過壓凹變形，有助于小孔周圍充滿變形，然后機械加工出內孔，又比較經濟。如圖例3-5-3下圖。圖3-5-3 有關連皮設計的糾錯分析Fig. 3-5-3 Related including packaging design error correction analysis3.6 對于法蘭較薄的鍛件，在鍛件兩側各增加一塊工藝凸臺敷料表3-6 有關工藝凸臺敷料設計的糾錯分析表Tab.3-6 Table of related craft lug boss surgical dressing design error correction an

46、alysis左圖（不合理）右圖（合理）圖例3-6-1左圖中所示，鍛件法蘭較薄，在復合模中切邊、沖孔時定位困難，因此不合理。為此在鍛件兩側各增加一塊工藝凸臺敷料。切邊時這兩個工藝凸臺進入切邊凹模上的對應凹槽，使定位準確。切邊時，敷料隨之被切去。鍛件是方形的，鍛模以檢驗面為基準合模澆鹽檢查錯移。為此開出了澆口。此澆口還可以用來撬出卡模的鍛件。經上述原則，改進后，如圖例3-6-1右圖。圖3-6 有關工藝凸臺敷料設計的糾錯分析Fig. 3-6 Related craft lug boss surgical dressing design error correction analysis3.7 合理確

47、定鍛件的分合如下是針對鍛件什么情況下進行分合的工藝性分析：單拐曲線兩件合鍛；軸套類零件兩件合鍛；有驟變橫截面模鍛件的分鍛等問題。 單拐曲線兩件合鍛表3-7-1 有關鍛件的分合設計的糾錯分析表Tab.3-7-1 Table of design of the forging division of the error correction analysis上圖（不合理）下圖（合理）圖例3-7-1上圖中，連桿與連桿蓋分鍛，這樣既費時又費力，很難保證配合精度。單拐曲線兩件合鍛，連桿與連桿蓋合鍛，有利于成形，鍛后切開，便于兩件配合，簡化了模鍛。例如圖例3-7-1下圖。圖3-7-1 有關鍛件的分合設計的糾

48、錯分析Fig. 3-7-1 Design of the forging division of the error correction analysis 軸套類零件兩件合鍛表3-7-2 有關鍛件的分合設計的糾錯分析表Tab.3-7-2 Table of design of the forging division of the error correction analysis上圖（不合理）下圖（合理）圖例3-7-2上圖中，兩件用兩套鍛模分鍛，這樣做既費時又費力。對于軸套類零件，兩件應該用一套鍛模合鍛，有利于成形，也有利于分割后的配合。例如圖例3-7-1下圖。3-7-2 有關鍛件的分合設計的

49、糾錯分析Fig. 3-7-2 Design of the forging division of the error correction analysis 復雜模鍛件的分鍛表3-7-3 有關鍛件的分合設計的糾錯分析表Tab.3-7-3 Table of design of the forging division of the error correction analysis上圖（不合理）下圖（合理）圖例3-7-3上圖中所示，整體模鍛時比較復雜，這種圓形長柄叉類件不利整體鍛造，因此不合理。為此改用圖例3-7-3下圖焊接組合結構，在模鍛時只需鍛出半邊，較簡單方便，還可使軸向孔鍛造成型，金屬損

50、耗降低。圖3-7-3 有關鍛件的分合設計的糾錯分析Fig. 3-7-3 Design of the forging division of the error correction analysis 有驟變橫截面模鍛件的分鍛表3-7-4 有關鍛件的分合設計的糾錯分析表Tab.3-7-4 Table of design of the forging division of the error correction analysis上圖（不合理）下圖（合理）圖例3-7-4上圖中所示，對于有驟變橫截面尺寸的模鍛件，整體模鍛時比較復雜，因此不利整體鍛造，不合理。為此改用圖例3-7-4下圖，用幾個較簡單

51、的形狀組合或焊接而成，這樣較簡單方便，金屬損耗降低。圖3-7-4 有關鍛件的分合設計的糾錯分析Fig. 3-7-4 Design of the forging division of the error correction analysis3.8 合理確定鍛件的凸肩 凸肩與鍛件直徑相差不大時不宜鍛出凸肩表3-8-1 有關鍛件的凸肩設計的糾錯分析表Tab.3-8-1 Table of convex shoulder of the forging design error correction analysis左圖（不合理）右圖（合理）為了減少鍛造困難，當鍛件直徑與凸肩直徑之比D/D1<1

52、.2時，不要鍛出鍛件的凸肩，否則鍛造困難，很難成形，容易造成不必要的磨損與形變。如圖例3-8-1左圖。圖例3-8-1左視圖中，鍛件直徑D=99.2mm、凸肩直徑D1=88.2mm，因此D/D1=1.12<1.2，不鍛出凸肩，可以減少鍛造困難，省時省力，鍛后車削，這樣很經濟，所以不應鍛出鍛件的凸肩。改進后如圖例3-8-1右圖。圖3-8-1 有關鍛件的凸肩設計的糾錯分析Fig. 3-8-1 Convex shoulder of the forging design error correction analysis 高度過小的凸肩不要鍛出表3-8-2 有關鍛件的凸肩設計的糾錯分析表Tab.3

53、-8-2 Table of convex shoulder of the forging design error correction analysis左圖（不合理）右圖（合理）為了減少鍛造困難，當凸肩高度與鍛件高度之比H/H1<1/4時，不要鍛出鍛件的凸肩，否則鍛造困難，很難成形，容易造成不必要的磨損與形變，如圖例3-8-2左圖。當鍛件凸肩高度不大時，若添加余塊，金屬添加不多。圖3-8-2左側圖中凸肩高度H=11.2mm，鍛件高度H1=141.6mm，那么H/H1<1/4，則不必鍛出。改進后如右圖例3-8-1右圖。圖3-8-2 有關鍛件的凸肩設計的糾錯分析Fig. 3-8-2

54、Convex shoulder of the forging design error correction analysis 3.9 自由鍛件結構應力求簡單自由鍛件的結構應力求簡單，避免鍛件上的加強筋及工字形截面，橢圓形截面，弧線和曲線表面等復雜結構。如下是針對上述幾種情況的糾錯分析。 自由鍛件應盡量避免有錐形和斜度平面表3-9-1 有關自由鍛件形體設計的糾錯分析表Tab.3-9-1 Table of physical design of the free forging of error correction analysis上圖（不合理）下圖（合理）圖例3-9-1-1以及圖例3-9-1-

55、2上圖中所示的是自由鍛件，其自由鍛件中卻有了錐度的曲面和斜度平面，因受其加工使用設備和工具的限制，鍛造時很困難，有費時又費力，很難保證其錐度和傾斜度，強加鍛制會鍛彎較薄的凸緣部分，使鍛件形變。對于圖例3-9-1-1以及圖例3-9-1-2上圖中所示的自由鍛件，其有錐度的曲面和傾斜平面我們設計時應盡量避免之，自由鍛件的結構應力求簡單、對稱，由直線和平面或圓柱面組成的平滑形狀。經改進，例如圖例3-9-1-1及3-9-1-2下圖，鍛件清晰、合理，結構簡單，經濟加工。圖3-9-1-1 有關自由鍛件形體設計的糾錯分析Fig. 3-9-1-1 Physical design of the free forg

56、ing of error correction analysis圖3-9-1-2 有關自由鍛件形體設計的糾錯分析Fig. 3-9-1-2 Physical design of the free forging of error correction analysis 自由鍛件應避免兩曲面或曲面與棱柱面交接表3-9-2 有關自由鍛件形體設計的糾錯分析表Tab.3-9-2 Table of physical design of the free forging of error correction analysis上圖（不合理）下圖（合理）圖例3-9-2-1以及圖例3-9-2-2上視圖中所示的是

57、自由鍛件，其自由鍛件中卻有了兩曲面或曲面與棱柱面交接的情形，因受其加工使用設備和工具的限制這樣鍛造時很困難，又費時又費力，很難保證其鍛造精度，強加鍛制會容易使交接處折斷。對于圖例3-9-2-1以及圖例3-9-2-2上視圖中所示的自由鍛件，其兩曲面或曲面與棱柱面交接的情形我們設計時應盡量避免之，自由鍛件的結構應力求簡單、對稱，由直線和平面或圓柱面組成的平滑形狀。經改進，例如圖例3-9-2-1及3-9-2-2下圖，鍛件清晰、合理，結構簡單，經濟加工。圖3-9-2-1 有關自由鍛件形體設計的糾錯分析Fig. 3-9-2-1 Physical design of the free forging of error correction analysis圖3-9-2-2 有關自由鍛件形體設計的糾錯分析Fig. 3-9-2-2 Physical design of the free forging of error correction analysis 自由鍛件應避免加強筋表3-9-2 有關自由鍛件形體設計的糾錯分析表Tab.3-9-2 Table of physical design of the free