第2章鍛造工藝設計鍛造

鍛造是利用手動工具或鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產生塑性變形以獲得具有一定力學性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法，是鍛壓（鍛造與沖壓）的兩大組成部分之一。分類：①按作用力的來源：手工鍛造和機械鍛造。②按鍛造溫度：熱鍛、溫鍛和冷鍛。③按照工藝特點：自由鍛和模鍛。1編輯課件鍛造的應用第2章鍛造工藝設計主要用于生產各種重要的、承受重載荷的機器零件或毛坯，如機床的主軸和齒輪、內燃機的連桿、起重機的吊鉤等。2編輯課件第2章鍛造工藝設計自由鍛定義：利用沖擊力或壓力使金屬在上下兩個砥鐵（砧塊）間產生變形以獲得所需鍛件的鍛造方法。分類：手工鍛造和機械鍛造。3編輯課件第2章鍛造工藝設計優點：所需的工具簡單，具有很強的通用性，生產準備周期短，因而應用較為廣泛。采用自由鍛方法既可以生產不足1千克的小鍛件，也可以生產大至200～300噸以上的大型鍛件，而且自由鍛是生產大型鍛件的唯一方法，因此它在重型機械制造中具有特別重要的作用，常用來生產大型零件的毛坯。不足：生產效率低，鍛件形狀簡單，尺寸精度低，表面粗糙；工人勞動強度高，鍛件的形狀和尺寸主要取決于操作者的技術水平，不易實現機械化和自動化。自由鍛4編輯課件第2章鍛造工藝設計自由鍛的主要設備自由鍛設備5編輯課件第2章鍛造工藝設計自由鍛工序基本工序輔助工序精整工序金屬坯料能產生一定程度的塑性變形，以達到所需形狀和尺寸的工藝過程。鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、切割、扭轉和錯移等。為基本工序操作方便而進行的預變形工序。壓鉗口、壓鋼錠棱邊、切肩等。減少鍛件表面缺陷而進行的工序。清除鍛件表面凹凸不平及整形等。6編輯課件第2章鍛造工藝設計自由鍛基本工序7編輯課件第2章鍛造工藝設計自由鍛工藝設計工藝設計的目的①組織生產過程③控制和檢查產品質量②規定操作規范8編輯課件第2章鍛造工藝設計自由鍛工藝規程的內容：根據零件圖繪制鍛件圖確定坯料的質量和尺寸確定鍛造工序選擇鍛壓設備確定鍛造溫度范圍、加熱冷卻規范填寫工藝卡片自由鍛工藝設計9編輯課件第2章鍛造工藝設計1.繪制鍛件圖--以零件圖為基礎自由鍛工藝設計10編輯課件第2章鍛造工藝設計1.繪制鍛件圖

1)

鍛件敷料：是為了簡化鍛件形狀，便于鍛造而加上去的一部分附加金屬。當零件上帶有較小的凹槽、臺階、凸肩、法蘭和孔時，皆需增加敷料。自由鍛工藝設計11編輯課件第2章鍛造工藝設計1.繪制鍛件圖

2)機械加工余量：一般自由鍛件的尺寸精度和表面質量都較差，達不到零件圖的要求，在鍛件的加工表面應增加供切削加工用的余量，稱之為鍛件機械加工余量，簡稱鍛件余量。自由鍛工藝設計12編輯課件第2章鍛造工藝設計1.繪制鍛件圖

3)鍛件公差:在鍛造過程中，由于各種因素的影響，如終鍛溫度的差異、鍛壓設備工具的精度和操作技術水平的差異等，使得鍛件實際尺寸不可能達到公稱尺寸，允許其有一定的誤差，稱為鍛件公差。自由鍛工藝設計典型鍛件圖13編輯課件第2章鍛造工藝設計加熱方式燒損率δ（％）首次以后各次室式燒爐2.5~41.5~2.0油爐2~31.5~2.0煤氣爐1.5~2.51.5~2.0電阻爐1~1.51.5~2.0接觸感應電加熱<0.51.5~2.02.確定毛坯質量和尺寸質量：毛坯尺寸：當頭道工序采用鐓粗法鍛造時，為避免失穩，毛坯的高徑比應小于2.5，為便于下料，高徑比應大于1.25，即

當頭道工序為拔長時，原毛坯直徑應按鍛件最大面積，并考慮鍛比和修整量等要求來確定。自由鍛工藝設計14編輯課件第2章鍛造工藝設計3.確定鍛造工序

鍛造工序的內容包括：變形工序的選擇、決定工序順序、設計工序尺寸等。鍛件所需變形工序及工序順序應根據鍛件形狀、尺寸和技術要求，并考慮具體生產條件等而確定。自由鍛工藝設計15編輯課件第2章鍛造工藝設計3.確定鍛造工序1)盤類件:鐓粗、沖孔2)軸類件:拔長、切肩、鍛臺階3)筒類件:鐓粗、沖孔、心軸上拔長4)環類件:鐓粗、沖孔、心軸上擴孔6)彎曲類件:拔長、彎曲5)曲軸類件:拔長、錯移、鍛臺階、扭轉自由鍛工藝設計16編輯課件第2章鍛造工藝設計3.確定鍛造工序

1)盤類件:鐓粗、沖孔自由鍛工藝設計17編輯課件第2章鍛造工藝設計3.確定鍛造工序

1)盤類件:鐓粗、沖孔下料鐓粗鐓擠臺階沖孔滾圓平整齒輪坯的鍛造過程自由鍛工藝設計18編輯課件第2章鍛造工藝設計3.確定鍛造工序

1)盤類件:鐓粗、沖孔自由鍛工藝設計19編輯課件第2章鍛造工藝設計3.確定鍛造工序

2)軸類件:拔長、切肩、鍛臺階自由鍛工藝設計20編輯課件第2章鍛造工藝設計3.確定鍛造工序

2)軸類件:

拔長、切肩、鍛臺階下料拔長鐓臺階拔長傳動軸的鍛造過程自由鍛工藝設計21編輯課件第2章鍛造工藝設計3.確定鍛造工序

2)軸類件:

拔長、切肩、鍛臺階自由鍛工藝設計22編輯課件第2章鍛造工藝設計3.確定鍛造工序

3)筒類件:

鐓粗、沖孔、心軸上拔長自由鍛工藝設計23編輯課件第2章鍛造工藝設計3.確定鍛造工序

3)筒類件:

鐓粗、沖孔、心軸上拔長

下料鐓粗沖孔心軸拔長鍛件

圓筒的鍛造過程自由鍛工藝設計24編輯課件第2章鍛造工藝設計3.確定鍛造工序

4)環類件:

鐓粗、沖孔、心軸上擴孔自由鍛工藝設計25編輯課件第2章鍛造工藝設計3.確定鍛造工序

4)環類件:

鐓粗、沖孔、心軸上擴孔

下料鐓粗沖孔心軸擴孔平整端面圓環的鍛造過程自由鍛工藝設計26編輯課件第2章鍛造工藝設計3.確定鍛造工序

5)曲軸類件:

拔長、錯移、鍛臺階、扭轉自由鍛工藝設計27編輯課件第2章鍛造工藝設計3.確定鍛造工序

6)彎曲類件:拔長、彎曲自由鍛工藝設計28編輯課件第2章鍛造工藝設計4.選擇鍛造設備

自由鍛常用設備為鍛錘和水壓機兩種。這些設備雖無過載損壞問題，但若設備噸位選得過小，則鍛件內部鍛不透，且生產率低，反之，若設備噸位選得過大，不僅浪費動力，還會因為設備工作速度低而影響生產效率和增加生產成本。

鍛造設備的選擇主要與變形面積、鍛件材質和變形溫度等因素有關。在自由鍛中，變形面積由鍛件大小和變形工序性質來確定。由于鐓粗時鍛件與工具的接觸面積相對于其它變形工序要大得多，而很多鍛造過程又均與鐓粗有關，因此常以鐓粗力的大小來選擇設備。

自由鍛工藝設計29編輯課件第2章鍛造工藝設計5.確定溫度范圍

鍛造溫度范圍是指始鍛溫度和終鍛溫度之間的溫度范圍。金屬在鍛造前的加熱是為了提高金屬的塑性，降低變形抗力，減小鍛造設備的噸位。鍛造溫度范圍應在保證不出現過熱和過燒的前提下盡量提高始鍛溫度，使材料具有良好的塑性和較低的變形抗力，以減少鍛造火次，提高生產效率。自由鍛工藝設計30編輯課件第二章塑性成形技術自由鍛工藝設計實例二搖桿軸自由鍛工藝過程31編輯課件第二章塑性成形技術搖桿軸自由鍛工藝過程鍛件名稱搖桿軸毛坯工藝類別自由鍛材料40Cr設備150kg空氣錘加熱火次2鍛造溫度范圍1180℃--850℃鍛件圖坯料圖32編輯課件第二章塑性成形技術搖桿軸自由鍛工藝過程火次序號工序名稱工序簡圖使用工具操作要點11壓肩圓嘴鉗壓肩摔子邊輕打邊旋轉鍛件2拔長圓嘴鉗將壓肩一端拔長至直徑≮41mm自由鍛工藝設計實例二33編輯課件第二章塑性成形技術搖桿軸自由鍛工藝過程火次序號工序名稱工序簡圖使用工具操作要點13摔圓及修整圓嘴鉗摔子邊輕打邊旋轉鍛件；將拔長部分摔圓至Φ40±1mm24壓肩圓嘴鉗壓肩摔子掉頭；邊輕打邊旋轉鍛件34編輯課件第二章塑性成形技術搖桿軸自由鍛工藝過程火次序號工序名稱工序簡圖使用工具操作要點25拔長圓嘴鉗邊輕打邊旋轉鍛件；將壓肩一端拔長至直徑≮41mm6摔圓及修整圓嘴鉗摔子邊輕打邊旋轉鍛件；將拔長部分摔圓至Φ40±1mm7檢驗35編輯課件第二章塑性成形技術自由鍛工藝設計實例二36編輯課件第2章鍛造工藝設計齒輪零件自由鍛工藝過程零件材料為45鋼，生產數量為20件。

(a)正面(b)背面

齒輪零件三維模型

自由鍛工藝設計實例一37編輯課件第2章鍛造工藝設計齒輪零件圖1.齒輪零件自由鍛工藝過程自由鍛工藝設計實例一38編輯課件第2章鍛造工藝設計

齒輪零件自由鍛工藝過程

1）設計、繪制鍛件圖齒輪鍛件圖齒輪坯鍛件三維模型

自由鍛工藝設計實例一39編輯課件第2章鍛造工藝設計齒輪零件自由鍛工藝過程

2）確定變形工序墊環局部鐓粗——沖孔——沖子擴孔

1—下料；2—鐓粗；3—墊環局部鐓粗；4—沖孔；5—沖子擴孔（三次）；6—修整齒輪鍛造工藝過程自由鍛工藝設計實例一40編輯課件第2章鍛造工藝設計齒輪零件自由鍛工藝過程

3）計算原始坯料體積與尺寸

（1）原始坯料體積

（2）原坯料直徑和高度自由鍛工藝設計實例41編輯課件第2章鍛造工藝設計齒輪零件自由鍛工藝過程4.選擇鍛造設備

鍛錘噸位可按下式進行近似計算，

G=（0.002～0.003）KSK可由文獻查得，為安全起見，取最大值13，鐓粗后鍛件的橫截面積S最大不超過鍛件的橫截面積，可按鍛件的最大橫截面積計算，為716cm2。經計算，所需鍛錘最大噸位為G=0.003×13×716=28kg，因此可選0.25噸以上自由鍛錘。5.確定鍛造溫度范圍

45鋼的始鍛溫度為1200℃，終鍛溫度為800℃。自由鍛工藝設計實例42編輯課件第2章鍛造工藝設計齒輪零件自由鍛工藝過程6.填寫工藝卡片

鍛件名稱齒輪坯工藝類別自由鍛材料45設備0.25t空氣錘加熱火次1鍛造溫度范圍1200℃～800℃鍛件圖坯料圖自由鍛工藝設計實例43編輯課件齒輪零件自由鍛工藝過程2.7鍛造工藝設計序號工序名稱工序簡圖使用工具操作要點1自由鐓粗火鉗鐓粗后的高度為90mm2局部鐓粗火鉗和鐓粗漏盤控制鐓粗后的高度為62mm3沖孔火鉗、鐓粗漏盤、沖子和沖孔漏盤1．注意沖子對中；2．采用雙面沖孔，左圖為工件翻轉后將孔沖透的情況4一次擴孔火鉗、鐓粗漏盤、沖子和擴孔漏盤注意沖子對中44編輯課件齒輪零件自由鍛工藝過程5二次擴孔火鉗、鐓粗漏盤、沖子和擴孔漏盤注意沖子對中6三次擴孔火鉗、鐓粗漏盤、沖子和擴孔漏盤注意沖子對中7修整外圓火鉗和沖子邊輕打邊旋轉鍛件，使外圓消除弧形并達到直徑為302±5mm8修整平面火鉗和鐓粗漏盤輕打（如砧面不平還要打邊轉動鍛件），使鍛件厚度達到62±4mm9檢驗45編輯課件第二章塑性成形技術接盤毛坯自由鍛工藝過程自由鍛工藝設計實例三接盤零件

46編輯課件第二章塑性成形技術接盤毛坯自由鍛工藝過程自由鍛工藝設計實例三47編輯課件第二章塑性成形技術鍛件名稱齒輪坯工藝類別自由鍛材料45設備65kg空氣錘加熱火次2鍛造溫度范圍1200℃--800℃鍛件圖坯料圖自由鍛工藝設計實例三48編輯課件第二章塑性成形技術2.7