3.3金屬塑性成形工藝設計3.3.1自由鍛工藝設計主要內容：①繪制鍛件圖；②確定變形工序；③計算坯料的重量和尺寸；④確定加熱溫度及冷卻方式；⑤選定鍛造設備等。1.繪制鍛件圖鍛件圖＝零件圖+余塊+加工余量+鍛造公差繪制方法：一般用粗實線畫出鍛件最終輪廓,用雙點劃線畫出零件的主要輪廓形狀。在尺寸線上方或左面標注鍛件的尺寸與公差；在尺寸線下方或右面用圓括號標出零件尺寸。例：如圖所示的軸，批量為10件/月，材料為45號鋼。

安徽工程科技學院機械系AUTS2.確定變形工序鍛造變形工序應依據鍛件的形狀、尺寸、技術要求、生產批量和生產條件等綜合考慮。一般來說，盤類鍛件以鐓粗為主，軸桿類鍛件以拔長為主，空心件肯定要沖孔(大孔還需要進一步擴孔)，彎桿少不了彎曲。各類自由鍛件的基本變形工序方案見表3-8。

3.計算毛坯重量

m0=（md+mc+mq）（1+δ）式中m0——毛坯重量（kg）md——鍛件重量（kg）mc——沖孔芯料重量（kg）mq——切除料頭重量（kg）δ——燒損率，燃料加熱一般取2％~3％，電加熱取0.5%~1%。4.計算毛坯尺寸當鍛造的第一工序為鐓粗時：則坯料直徑：D0≥0.8當鍛造的第一工序為拔長時：

D0≥DmaxD0—毛坯直徑（mm）；V0—坯料的體積（mm3）；Dmax—拔長后鍛件的最大直徑（mm）；Y—鍛造比。根據算出的坯料重量可算出坯料的體積，坯料的尺寸則取決于第一工序的性質。若是鐓粗，則坯料的高徑比不應超過2.5（以免鐓彎），但要大于1.25（使下料方便）；若是拔長，則按鍛件的最大截面（最小變形）處滿足鍛造比要求來選擇坯料尺寸。最后所確定的坯料直徑或邊長應為標準值(市場可買到），再按體積計算坯料的長度，即：L0＝V0/F0＝4V0/D02采用鋼錠為坯料的大型鍛件，則根據算出的坯料重量選取標準鋼錠。5.確定鍛造溫度范圍及加熱冷卻規范

（1）鍛造溫度范圍：對于45號鋼始鍛溫度：1200℃，終鍛溫度：800℃

（2）加熱：箱式加熱爐（煤、油或電能）可將冷的坯料直接送入高溫的加熱爐中，提高生產率。（3）冷卻：空冷：WC≤0.5%的碳鋼及WC≤0.3%的低合金鋼中、小鍛件一般采用空冷。6.選擇鍛造設備（1）選擇依據：鍛件重量、類型和尺寸。設備噸位大小要適當，既不能造成能量的過分浪費，又要保證鍛件能充分鍛透。（2）確定方法：理論計算法和查表法。目前生產中比較實用的是查表法，可根據鍛件大小和形狀查表選擇鍛錘的噸位。工藝設計還包括選用工夾具、確定加熱設備、制定加熱及冷卻規范、熱處理工藝等內容，最終需將設計結果填寫在工藝卡片上。7.零件結構的自由鍛工藝性①應避免錐形、楔形，盡量采用圓柱面或平行平面,以利于鍛造。②各表面交接處應避免弧線或曲線，盡量采用直線或圓，以利于鍛制。③應避免肋板或凸臺，以利于減少余塊和簡化鍛造工藝。④大件和形狀復雜的鍛件，可采用鍛-焊、鍛-螺紋聯接等組合結構，以利于鍛造和機械加工。8.自由由鍛工藝藝設計示示例例：試繪出出圖示齒齒輪軸的的自由鍛鍛件圖，，并選擇擇鍛造工工序和計計算坯料料尺寸。。安徽工程程科技學學院機械械系AUTS解：①繪鍛件件圖：根根據鍛件件總長度度340，最大大直徑100查查表知，，a=10±4繪出鍛鍛件圖如如下。50±8150±±8360±±8(30)(130)(340)110±±470±450±4(40)(60)(100)②變形工工序：頭頭部鐓粗粗→桿部部分段拔拔長③計算坯坯料：頭部鐓粗粗段V1＝3.14×0.552×0.5＝0.475dm3D01＝（0.8～1）＝＝（63～79））mm桿部拔長長段D02＝Dmax＝(1.14～1.22)×70＝（80～86）mm最終取D0＝80mmV鍛＝3.14×(0.552×0.5+0.352×1+0.252×2.1)＝1.27dm3m鍛＝V鍛×ρ，m燒損＝m鍛＝3％m鍛，m料損忽略不計計m坯＝1.03m鍛＝1.03×V鍛×ρL0＝mm即坯料尺尺寸為φφ80××260。3.3.2錘錘模鍛鍛工藝藝設計計主要內內容：：1、繪繪制模模鍛件件圖；；2、計計算坯坯料的的重量量和尺尺寸；；3、確確定模模鍛工工步；；4、選選擇鍛鍛壓設設備；；5、設設計鍛鍛模模模膛；；6、確確定鍛鍛造溫溫度范范圍、、加熱熱和冷冷卻規規范。。AUTS1.繪繪制模模鍛件件圖模鍛件件圖＝＝零件件圖+分模模面+加工工余量量+模模鍛斜斜度+沖孔孔連皮皮+余余塊+圓角角+公公差★分模面面（上、、下模模的分分界面面）選擇原原則：：A.應選在在鍛件件最大大截面面處，，以利利鍛件件脫模模;B.盡量選用用平面，，以簡化化模具結結構、方方便制造造;C.應選在上上、下模模膛輪廓廓相同的的位置上上，以便便于及時發發現錯模模；D.選在模膛膛深度最最淺且上上、下模模深度基基本一致致的位置，，以便于于金屬充充滿模膛膛。例1:★余塊（為簡化化形狀而而增加的的料塊））:窄槽、齒齒形、小小孔（孔徑徑小于25mm）、深深孔（深深度大于于3倍直直徑）、、橫向孔以以及其它它妨礙出出模的凹凹部均不不鍛出。。★沖孔連皮皮（為避免上上、下沖沖頭對撞撞損壞模模具而在在模鍛通孔時留留下的金金屬層）:連連皮厚度度一般為為4～8mm，鍛后再由由沖孔切切邊模切切除。★加工余量量和公差差：只在鍛后后需機加加工之處處添加。。★模鍛斜度度:垂直于分分型面的的表面上上加。外壁斜度度5o或或7o，，內壁斜度度7o或或10oo★圓角半徑徑:所有轉角角都應為為圓角。。內圓角r=1~4mm，外圓圓角R=(3~4)r安徽工程程科技學學院機械械系AUTS齒輪鍛件件圖3.計算算坯料尺尺寸：根據鍛件件質量和和加熱、、鍛造過程程中的損損耗計算算。（略略）4.選定定模鍛錘錘噸位：根據鍛件件質量查查表確定定。5.確定定鍛造溫溫度范圍圍、加熱熱和冷卻卻規范。。2.確定定模鍛工工步拔or滾滾or彎彎制坯+預鍛+終鍛盤類（齒輪、法法蘭等）：鐓粗制坯坯+（預預鍛）+終鍛軸類（曲軸、連連桿等）：6.修整整工序:即模鍛件件成形后后提高精精度和表表面質量量的工序序。①切邊：：即帶飛邊邊的模鍛鍛件終鍛鍛后切除除飛邊的的工序。。②沖連皮皮：即帶孔的的鍛件經經終鍛后后，沖除除孔內連連皮的工工序。③校正：：即為消除除鍛件在在鍛后產產生的彎彎曲、扭扭轉等變變形，使使之符合合鍛件圖圖技術要要求的工工序。④熱處理理和清理理：模鍛件經經過修整整后，一一般還需需通過熱熱處理和和清理。。采用正火火或退火火，細化化晶粒；；清理表面面缺陷或或氧化皮皮。7.零件件結構的的模鍛工工藝性①應有合合理的分分模面，，保證鍛鍛件從模模膛中取取出又利利于金屬屬填充、、減少余余塊和易易于制模模。②與分模模面垂直直的非加加工面應應有結構構斜度，，以利于于從模膛膛中取出出鍛件。。③應避免免肋的設設置過密密或高寬寬比過大大，以利利于金屬屬充填模模腔。④應避免免腹板過過薄，以以減小變變形抗力力及利于于金屬充充填模腔腔。

避免橫截面面積相差過大

避免薄壁、高肋及直徑過大的凸緣

⑤應盡量量避免深深孔或多多孔結構構。以利利于制模模和減少少余塊。。⑥形狀復復雜件宜宜采用鍛鍛-焊、、鍛-螺螺紋聯接接等組合合結構，，以簡化化模具和和減少余余塊。7.模鍛鍛工藝設設計示例例例：齒輪輪零件，，材料為為45鋼鋼，中批批量生產產。試編編制模鍛鍛工藝規規程。（1）零零件結構構分析：：零件結構構合理。。（2）繪繪制鍛件件圖：該零件孔孔內應有有連皮，，參考有有關標準準和資料料，選定定機械加加工余量量、鍛件件公差、、模鍛斜斜度、模模鍛圓角角等參數數值，繪繪出鍛件件圖。（3）確確定變形形工步：：該鍛件系系盤類件件，應采采用鐓粗粗－終鍛鍛工步。。（4）選選擇修整整工序：：需安排切切邊、沖沖連皮、、校正、、熱處理理（正火火或退火火）、清清理等修修整工序序。3.3.3沖沖壓工藝藝設計（（自學））沖壓工藝藝設計包包括沖裁裁、彎曲曲、拉深深等工序序中的工工藝設計計以及沖沖壓工序序選擇、、模具選選擇等。。1.沖裁裁工藝設設計(1)落落料模刃刃口尺寸寸:落料件尺尺寸取決決于凹模模刃口尺尺寸，且隨著凹凹模磨損損刃口尺尺寸會增增大；(2)沖沖孔模刃刃口尺寸寸:由于制件件孔的尺尺寸取決決于凸模模刃口尺尺寸,且隨著凸凸模磨損損刃口尺尺寸會減減少。安徽工程程科技學學院機械械系AUTS確定新制制凸模、、凹模尺尺寸的基基本原則則為：落料→以凹模為基準，，凹模尺尺寸接近近于落料料件的最最尺寸，，凸模比比凹模縮縮小一個個最小間間隙值；；沖孔→以凸模為基準，，凸模尺尺寸接近近于沖孔孔件的最最大尺寸寸，凹模模比凸模模放大一一個最小小間隙值值。2.彎曲曲工藝設設計(1)凸凸模圓角角半徑rp：一般情況況下，凸凸模圓角角半徑取取等于或或略小于于工件內內側圓角角半徑r。當工工件圓角角半徑較較大時且且精度較較高時，，應進行行回彈計計算。(2)彎彎曲件毛毛坯長度度計算：：彎曲件毛毛坯長度度為彎曲曲件的直直線部分分和彎曲曲部分的的中性層層長度之之和。3.拉深深工藝設設計（1）拉拉深間隙隙Z：即拉深模模具中凸凸模和凹凹模之間間的單邊邊徑向間間隙。（2）凸凸、凹模模直徑：：當要求拉拉深件外外形正確確時，凹凹模直徑徑應等于于拉深件件外徑，，凸模直直徑為凹凹模直徑徑減去間間隙值。。當要求求拉深件件內形正正確時，，凸模直直徑應等等于拉深深件內徑徑，凹模模直徑等等于凸模模直徑加加間隙值值。（3）毛毛坯直徑徑計算：：毛坯直徑徑通常是是根據拉拉深件與與坯料表表面積相相等的原原則計算算得出的的。（4）拉深次次數確定：當拉深件的拉拉深系數小于于極限拉深系系數時，須采采用多次拉深深工藝。4.沖壓工序序選擇（1）工序類類型的選擇：：主要根據沖壓壓件的形狀、、尺寸等確定定。查表（2）工序順順序：主要根據零件件的結構形狀狀和模具類型型確定。帶孔平平板件件采用用單工工序模模時一一般先先落料料后沖沖孔，，采用連連續模模時則則須先先沖孔孔后落落料。。帶空的的彎曲曲件或或拉深深件應應先彎彎曲或或拉深深后再再沖孔孔，以防孔孔變形形。形狀復復雜的的彎曲曲件一一般先先彎兩兩端和和兩側側，后彎中中間部部分。。5.模模具選選擇（1））模具具類型型的選選擇：：按照沖沖模完完成的的工序序性質質可分分為沖孔模模、落落料模模、彎彎曲模模、拉拉深模模等，，按其工工序的的組合合程度度可分為為：單工序序模、、復合合模和和連續續模三三類。。考慮因因素：沖壓件件的形形狀、、尺寸寸、精精度要要求和和生產產批量量等。。單工序序模---只能能完成成一道道沖壓壓工序序的沖沖模。。（簡單單模））特點：：結構簡簡單、、制造造容易易，但但生產產效率率低，，適于生生產小小批量量、低低精度度的沖沖壓件件。連續模模---在沖沖床一一次行行程中中，在在模具具不同同工（級進進模））上同時時完成成多道道沖壓壓工序序的沖沖模。。特點：結構構簡單單，生生產效效率高高，AUTS復合模模---在沖沖床的的一次次行程程中，，在模模具的的同一一工位上上同時時完成成多道道沖壓壓工序序的沖沖模。。特點：生產產效率率高但但模具具結構構復雜雜，通通常用用于沖沖孔與與落料料、落落料與與拉深深等少少量工工序的的復合合，適合大批量量生產產高精精度的的沖壓壓件。。連續模模沖孔凸模落料料凸模模凹模導正銷復合模模凸凹模模凸模凹模（2））模具具結構構的選選擇：：考慮沖沖壓件件的形形狀、、尺寸寸、精精度及及生產產批量量等。。1）簡簡易模模：用用于新新品種種試制制或小小批量量生產產①鑲塊塊式模模；②柔性性模；；③低熔熔點合合金模模。2）高高精度度沖模模：用用于精精密沖沖壓件件。6.零零件結結構的的沖壓壓工藝藝性(1)沖壓壓件材材料：：應盡量量選用用價格格較低低的材材料，，并充分分利用用邊角角余料料，以以降低低材料料費。。(2)沖壓壓件的的精度度和表表面質質量：：沖壓件件的精精度要要求不不應超超過沖沖壓工工藝所所能達達到的的一般般精度度，以減少少制模模成本本和工工序數數。(3)沖壓壓件的的形狀狀和尺尺寸1)沖沖裁件件的形形狀和和尺寸寸落料料件件的的外外形形和和沖沖孔孔件件的的孔孔形形均應應簡簡單單、、對對稱稱，，落料料件件形形狀狀還還應應使使排排樣樣時時廢廢料料較較少少。。沖裁裁件件的的各各邊邊交交接接處處應應采采用用圓圓弧弧過過渡渡，，以防止模模具相應應部位易易于磨損損或產生生應力集集中。沖裁件孔孔徑和孔孔邊距不不得過小小，以防止凸凸模剛性性不足或或孔邊沖沖裂2）彎彎曲件的的形狀和和尺寸彎曲件的的形狀：：彎曲件件的形狀狀應力求求簡單、、對稱，，盡量采采用V形形、Z形形等簡單單、對稱稱的形狀狀，以利利于制模模和減少少彎曲次次數。彎曲半徑徑：彎曲曲件的彎彎曲半徑徑不應小小于最小小彎曲半半徑，以以防止彎彎曲處開開裂：但但也不宜宜過大，，以免因因回彈量量過大而而使制件件精度降降低。彎曲邊高高度h：：彎曲件件的彎曲曲邊不應應過短，，以利于于彎曲成成形：不不允許增增加彎曲曲邊高度度h時，，可在彎彎曲后再再切短或或先預壓壓工藝槽槽后再彎彎曲。防止孔變變形：帶帶孔工件件彎曲時時，孔的的位置應應避開變變形區，，或在孔孔附近預預沖工藝藝孔、槽槽，以免免彎曲時時孔變形形。防止撕裂裂：僅有有局部彎彎曲的工工件，應應在交接接處沖孔孔、以避避免產生生應力集集中而撕撕裂。3）拉深深件的形形狀和尺尺寸拉深件形形狀：拉拉深件形形狀應力力求簡單單、對稱稱，盡量量采用回回轉體，，尤其是是圓筒形形，并盡盡量減少少拉深件件深度，，以利于于制模和和減少拉拉深次數數。拉深件轉轉角：拉拉深件各各轉角的的圓角半半徑不宜宜過小，，以免增增加拉深深次數和和整形工工序。孔的位置置：拉深深件上的的孔應避避開轉角角處，以以防止孔孔變形或或利于沖沖孔。4）采用用組合工工藝或切切口工藝藝形狀復雜雜件和大大件可采用沖沖-焊、、沖-鉚鉚接、沖-螺紋紋聯接等等組合工工藝。形狀復雜雜件還可采用用切口工工藝。優缺點點:以簡化模模具結構構和沖壓壓工藝，，省工省省料；但制件的的結構剛剛性較差差。7.沖壓壓工藝設設計示例例（自學學）(1)零零件結構構分析(2)沖沖裁間隙隙(3)模模具刃口口尺寸(4)沖沖壓工序序選擇1)工工序類型型，2））工序順順序。(5)模模具類型型9、靜夜四無無鄰，荒居居舊業貧。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨中黃葉樹樹，燈下白頭頭人。。21:53:5921:53:5921:5312/29/20229:53:59PM11、以我獨獨沈久，，愧君相相見頻。。。12月-2221:53:5921:53Dec-2229-Dec-2212、故人江海海別，幾度度隔山川。。。21:53:5921:53:5921:53Thursday,December29,202213、乍見翻翻疑夢，，相悲各各問年。。。12月-2212月-2221:53:5921:53:59December29,202214、他他鄉鄉生生白白發發，，舊舊國國見見青青山山。。。。29十十二二月月20229:53:59下下午午21:53:5912月月-2215、比不了得就就不比，得不不到的就不要要。。。十二月229:53下下午12月-2221:53December29,202216、行動出成成果，工作作出財富。。。2022/12/2921:53:5921:53:5929December202217、做前，能夠夠環視四周；；做時，你只只能或者最好好沿著以腳為為起點的射線線向前。。9:53:59下午9:53下下午21:53:5912月-229、沒有失敗敗，只有暫暫時停止成成功！。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很多事事情努力力了未必必有結果果，但是是不努力力卻什么么改變也也沒有。。。21:53:5921:53:5921:5312/29/20229:53:59PM11、成成功功就就是是日日復復一一日日那那一一點點點點小小小小努努力力的的積積累累。。。。12月月-2221:53:5921:53Dec-2229-Dec-2212、世間成事事，不求其其絕對圓滿滿，留一份份不足，可可得無限完完美。。21:53:5921:53:5921:53Thursday,December29,202213、不不知知香香積積寺寺，，數數里里入入云云峰峰。。。。12月月-2212月月-2221:53:5921:53:59December29,202214、意志堅強強的人能把把世界放在在手中像泥泥塊一樣任任意揉捏。。29十二二月20229:53:59下下午21:53:5912月-2215、楚塞三湘接接，荊門九派派通。。。十二月229:53下下午12月-2221:53December29,202216、少少年年十十五五二二十十時時，，步步行行奪奪得