《自由鍛工藝》PPT課件.ppt

第三章 自由鍛工藝,1.自由鍛工序及鍛件分類,2.自由鍛造基本工序分析 3.自由鍛工藝規(guī)程的制訂,本章內(nèi)容重點(diǎn)：自由鍛工序 難點(diǎn)：鍛造基本工序分析 自由鍛工藝規(guī)程的制訂,本章內(nèi)容：,31 概述,分類,手工自由鍛,機(jī)器自由鍛,依靠人力利用簡(jiǎn)單的工具對(duì)坯料進(jìn)行鍛打， 改變坯料的形狀和尺寸獲得鍛件。,依靠專用的自由鍛設(shè)備和專用的工具對(duì)毛 坯進(jìn)行鍛打，改變坯料的形狀和尺寸，獲 得所需的鍛件。,自由鍛的定義及其分類,手工自由鍛,機(jī)器自由鍛,直接利用工具或設(shè)備將熱坯料進(jìn)行塑性變形，形成具有一定形狀和尺寸鍛件的工藝方法。,定義,常用自由鍛設(shè)備,空氣錘,蒸汽-空氣錘,液（水）壓機(jī),空氣錘的噸位(錘頭重量）一般為65-750Kg,液(水）壓機(jī)的噸位較大， （50015000 t），最大可達(dá) 750000kN(75000t )。可以鍛造質(zhì)量為1300t的鍛件。,優(yōu)點(diǎn) 所用工具簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)，靈活性大，適用單間和小批量生產(chǎn)，特別是大型鍛件的生產(chǎn).,缺點(diǎn) 鍛件尺寸精度低，加工余量大生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大等。,自由鍛的特點(diǎn),一般噸位為0.55t。,空氣錘的噸位(錘頭重量）一般為65-750Kg 空氣錘結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單； 操作方便，維護(hù)容易，設(shè)備投資少，噸位不大，適用于生產(chǎn)小型鍛件。,1）空氣錘,特點(diǎn),蒸汽壓力0.70.8 MPa或壓縮空氣壓力0.60.8MPa 來工作。 規(guī)定的壓力有保證，而機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性好，故落下部分的質(zhì)量可顯著增大，錘擊功能大為提高，噸位為0.55t 。 蒸汽錘需用一套輔助設(shè)備，如蒸汽鍋爐或空氣壓縮機(jī)等，較空氣錘復(fù)雜。 適合鍛造中型或較大的鍛件，是機(jī)器制造廠普遍使用的設(shè)備,）蒸汽-空氣錘,特點(diǎn),壓下速度較慢，沖擊較小的靜壓力作用于坯料使金屬變形;工作時(shí)震動(dòng)和噪音小，勞動(dòng)條件較好； 壓力作用的時(shí)間長(zhǎng)，容易達(dá)到較大的鍛造深度，可獲得整個(gè)截面為細(xì)晶粒組織的鍛件； 特大型鍛件自由鍛造的主要設(shè)備。需一套供水系統(tǒng)與操縱系統(tǒng)，設(shè)備龐大，造價(jià)很高。,特點(diǎn),）水壓機(jī),火車軸鍛件,吊鉤鍛件,吊環(huán)類鍛件,輪類鍛件,典型的自由鍛鍛件,自由鍛工藝過程制定的依據(jù)、內(nèi)容及其方式：,制訂自由鍛工藝規(guī)程 依據(jù),生產(chǎn)實(shí)際條件,設(shè)備能力,技術(shù)水平及其先進(jìn)性,經(jīng)濟(jì)性,鍛件要求,制訂自由鍛工藝規(guī)程 內(nèi)容,根據(jù)零件圖繪制鍛件圖； 確定坯料的材料、質(zhì)量和尺寸； 制訂變形工藝及鍛打火次； 設(shè)計(jì)工步圖； 選擇各成形工步用輔助工具； 制訂鍛件溫度范圍及加熱、冷卻規(guī)范； 確定鍛件熱處理規(guī)范； 選擇設(shè)備，安排生產(chǎn)； 提出鍛件技術(shù)要求及檢驗(yàn)要求 填寫工藝規(guī)程卡片等。,自由鍛造方式：,32 自由鍛工序特點(diǎn)及鍛件分類,一、自由鍛工序,修整工序,自由鍛工序分類,基本工序,輔助工序,主要的變形工序，能夠較大的改變坯料形狀和尺寸的工序。如鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔、芯軸拔長(zhǎng)、彎曲、錯(cuò)移、扭轉(zhuǎn)等。,坯料進(jìn)入基本工序前的各種預(yù)先變形的工序。如鋼錠倒棱、預(yù)壓夾鉗把、階梯軸分段壓痕等 。,用來精整鍛件尺寸和形狀使其完全達(dá)到鍛件圖要求的工序。如鐓粗后的鼓形滾圓和截面滾圓、凸起、凹下及不平和有壓痕的平整、端面平整、拔長(zhǎng)后的彎曲校直和鐓斜后的校直等。,基本工序簡(jiǎn)圖,二、自由鍛件分類,按鍛件形狀 成形方法 分為六大類,餅塊類,空心類,軸桿類,曲軸類,彎曲類,復(fù)雜形狀,鍛件外形橫向尺寸大于高度尺寸，或兩者相近的鍛件,鍛件有中心通孔，一般為圓周等壁厚鍛件,沿軸向尺寸遠(yuǎn)大于徑向尺寸的鍛件,鍛件為實(shí)心長(zhǎng)軸，一般沿軸線有截面積和形狀的變化及軸線多向彎曲,鍛件具有彎曲的軸線，一處彎曲或多處彎曲，截面相等或不相等，對(duì)稱彎曲和非對(duì)稱彎曲鍛件,由上述五類鍛件的特征所組成的復(fù)雜鍛件,1） 餅塊類鍛件,如圓盤、葉輪、齒輪、錘頭等，所采用的基本工序?yàn)殓叴帧ｋS后的輔助工序及修整工序?yàn)椋旱估?、滾圓、平整。,2）空心類鍛件 如各種圓環(huán)、齒圈、軸承環(huán)和各種圓筒、缸體、空心軸等，所采用的基本工序?yàn)椋虹叴帧?沖孔、擴(kuò)孔、或芯軸拔長(zhǎng)等。隨后的輔助工序及修整工序?yàn)椋旱估狻L圓、校直等。,3）軸桿類鍛件：如傳動(dòng)軸、車軸、軋輥、立柱、拉桿、連桿等，鍛造軸桿類鍛件的基本工序?yàn)榘伍L(zhǎng)，或鐓粗-拔長(zhǎng)，輔助工序及修整工序?yàn)椋旱估?、滾圓。,4）曲軸類鍛件：如各種形式的曲軸，鍛造曲軸類鍛件的基本工序?yàn)榘伍L(zhǎng)、錯(cuò)移和扭轉(zhuǎn)，輔助工序及修整工序?yàn)椋悍侄螇汉邸⒕植康估?、滾圓、校直。,5）彎曲類鍛件：如吊勾、支座等。鍛造此類鍛件的基本工序?yàn)榘伍L(zhǎng)、彎曲，輔助工序及修整工序?yàn)椋悍侄螇汉酆蜐L圓、平整。,6）復(fù)雜形狀鍛件：如閥體、叉桿、吊環(huán)體、十字軸等，根據(jù)上述的鍛件工序進(jìn)行組合，鍛造是應(yīng)合理的選擇鍛造工序。,33 自由鍛基本工序,基本工序,鐓粗 拔長(zhǎng) 沖孔 擴(kuò)孔 彎曲 錯(cuò)移,等六種工序。,一、鐓粗 1）定義：使坯料高度減小而橫截面增大的成形工序。 2）鐓粗的目的：改變坯料截面積；便于沖孔操作；提高鍛造比的反復(fù)鐓粗與拔長(zhǎng)；減小力學(xué)性能的各向異性。,平砧鐓粗,墊環(huán)鐓粗,局部鐓粗,3）分類：平砧鐓粗；墊環(huán)鐓粗；局部鐓粗三大類。,2.變形分析 1）鐓粗試驗(yàn)： 對(duì)稱面網(wǎng)格法的鐓粗試驗(yàn)，觀察鐓粗后網(wǎng)格的變化情況。,坯料子午面網(wǎng)格變化,（一）平砧鐓粗 1.平砧鐓粗與鐓粗比 平砧鐓粗 坯料在上下平砧或平板之間的壓制變形稱為平砧鐓粗。 鐓粗比（K） K=坯料鐓粗前高度Ho /坯料鐓粗后的高度H 即 KHo/H,2）變形分析 對(duì)稱面可分為三個(gè)變形區(qū) 區(qū)：難變形區(qū)，該變形區(qū)受端面摩擦影響，變形十分困難。 II區(qū)：大變形區(qū)，該變形區(qū)處于坯料中段，受摩擦影響較小，應(yīng)力狀態(tài)有利于變形，因此變形程度較大。 III區(qū)：小變形區(qū)，該區(qū)域變形程度介于區(qū)域I和區(qū)域II之間。,變形及其應(yīng)力分析,3.高徑比對(duì)鐓粗變形的影響,H/D 3.0，鐓粗坯料容易失穩(wěn)，發(fā)生彎曲。 H/D =2.51.5，形成雙鼓形。 H/D 1.50.5，形成單鼓形。 H/D 0.5 , 上下難變形區(qū)重合，難以鍛造。,合適的鍛造的高徑比應(yīng)小于2.5，在22.2范圍內(nèi)最好。,高徑比(H/D)對(duì) 鐓粗變形的影響,失穩(wěn)彎曲,雙鼓形,單鼓形,雙鼓形,難以鍛造,不同高徑比坯料鼓形體積變化,4.減小鼓形的措施,鐓粗的鼓形導(dǎo)致,鐓粗減小鼓形工藝措施,內(nèi)部變形不均勻，形成三個(gè)變形區(qū),鍛件組織和性能不均勻,增加鍛件的開裂傾向,反復(fù)的鐓粗和滾圓,側(cè)凹坯料鐓粗,軟金屬墊環(huán)鐓粗,疊料鐓粗,套環(huán)內(nèi)鐓粗,側(cè)凹坯料鐓粗,軟金屬墊環(huán)鐓粗,套環(huán)內(nèi)鐓粗,疊料鐓粗,（二）墊環(huán)鐓粗 坯料在單個(gè)墊環(huán)或兩個(gè)墊環(huán)進(jìn)行的鐓粗。,單個(gè)墊環(huán)鐓粗,兩個(gè)墊環(huán)鐓粗,（三）局部鐓粗 坯料只在局部長(zhǎng)度進(jìn)行的鐓粗。,局部鐓粗,二、拔長(zhǎng),1）定義：使坯料橫截面減小而長(zhǎng)度增加的成形工序。 2）目的：減小坯料的截面積；其它工序局部輔助變形； 提高鍛造比反復(fù)拔長(zhǎng)。 3）分類：,根據(jù)坯料截面,矩形截面的拔長(zhǎng) 圓截面拔長(zhǎng) 空心坯料的拔長(zhǎng),二大類,根據(jù)砧形狀,平砧拔長(zhǎng) 型砧拔長(zhǎng),三大類,一、拔長(zhǎng)的主要類型 1.平砧間拔長(zhǎng) 在水平的砧座和錘頭之間的拔長(zhǎng)。,（3）圓截面 方截面,（2）圓截面 圓截面,（1）方截面 方截面,2.型砧間拔長(zhǎng) 拔長(zhǎng)在一定形狀的砧之間的進(jìn)行。型砧拔長(zhǎng)主要應(yīng)用于塑性較差的材料。,圓弧型砧,上平下V型砧,上下V型砧,3.空心件拔長(zhǎng),二、拔長(zhǎng)變形分析,1.拔長(zhǎng)時(shí)鍛造比 拔長(zhǎng)的變形程度可用變形前（F0/2）后（F/2）橫截面之比：鍛造比（又稱鍛比）K來表示，即,鍛造比不能過小，過小不利于鍛和坯料內(nèi)部的空隙，不易擊碎鑄態(tài)樹枝晶，使鍛件達(dá)不到性能要求。 鍛造比過大，增加鍛造工作量，使鍛件形成纖維組織，鍛件的各向異性增加。,拔長(zhǎng)參數(shù)示意圖,拔長(zhǎng)前： h0、l0、b0 ； 拔長(zhǎng)后： h、l、b,2.拔長(zhǎng)時(shí)變形特點(diǎn) 1）平砧間拔長(zhǎng)特點(diǎn) （1）拔長(zhǎng)效率,當(dāng)l0b0時(shí)， lb，軸向流動(dòng)增加，展寬量小。 因此，采用小變形量可以提高拔長(zhǎng)效率。送進(jìn)量太大，展寬量大，拔長(zhǎng)效率低，送進(jìn)量太小，壓下次數(shù)多，效率低。,拔長(zhǎng)效率與送進(jìn)量有關(guān)l0 有關(guān)。,當(dāng)l0b0時(shí)， l b，軸向橫向位移相等。 當(dāng)l0b0時(shí)， lb，橫向流動(dòng)增加，寬度增加。,壓下量：hh0h； 展寬量：bbb0； 拔長(zhǎng)量： lll0； 相對(duì)送進(jìn)量：l0/h0,拔長(zhǎng)的每一次操作變形與鐓粗相似。 當(dāng) li/hi0.5，拔長(zhǎng)變形區(qū)出現(xiàn)雙鼓形，中心鍛不透，變形出現(xiàn)在上下表層，中心出現(xiàn)拉應(yīng)力（圖a）。 當(dāng)li/hi1，出現(xiàn)單鼓形，心部變形大，能鍛透，展寬量大，降低拔長(zhǎng)效率，鼓形表面易產(chǎn)生拉應(yīng)力。,合適的l/h0.50.8，或l0.5B 相對(duì)壓下量對(duì)拔長(zhǎng)變形的影響,（2）拔長(zhǎng)時(shí)變形與應(yīng)力,2）型砧內(nèi)拔長(zhǎng) 型砧內(nèi)拔長(zhǎng)，解決了圓形坯料在平砧間拔長(zhǎng)軸向縮小、橫向展寬大而采用的一種拔長(zhǎng)方法。 型砧內(nèi)拔長(zhǎng)由于受到側(cè)向壓力，減少坯料的橫向流動(dòng)，增加軸向流動(dòng)，增加拔長(zhǎng)效率。,型砧拔長(zhǎng)對(duì)拔長(zhǎng)效率。鍛透深度合金屬塑性的影響,3）空心件拔長(zhǎng)的特點(diǎn),（1）定義：減小空心坯料外徑（壁厚）增加其長(zhǎng)度的鍛造工藝。 （2）變形特點(diǎn)：變形區(qū)分為直接受力A區(qū)和間接受力區(qū)B區(qū)。 變形時(shí)A區(qū)金屬軸向流動(dòng)，借助與外端的作用力拉著B區(qū)一起伸長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)拔長(zhǎng)。 A區(qū)金屬沿切向流動(dòng)時(shí)受B區(qū)金屬的限制，B區(qū)對(duì)A區(qū)金屬切向流動(dòng)限制愈強(qiáng)烈，愈有利于拔長(zhǎng)。,芯軸拔長(zhǎng)受力與變形流動(dòng)情況,（3）芯軸拔長(zhǎng)時(shí)易出現(xiàn)問題 內(nèi)孔裂紋:裂紋產(chǎn)生是由于坯料內(nèi)壁產(chǎn)生切向拉應(yīng)力超過材料強(qiáng)度而形成。壓靠時(shí)由于芯軸與坯料存在一定間隙，內(nèi)壁金屬受到彎曲作用使內(nèi)孔受到切向拉應(yīng)力或由于壓下量過大，溫度低，塑性差造成，采用V型砧和捶擊均勻、避免在一處捶擊可減少裂紋。 壁厚不均勻：坯料加熱不均勻或受力不均勻造成壁厚不均勻。 抽芯困難：拔長(zhǎng)時(shí)用直芯拔長(zhǎng)，沒有潤滑等造成抽芯困難。采用帶錐度芯棒及采用石墨潤滑和按照一定順序拔長(zhǎng)，有利于抽芯。,（三）坯料拔長(zhǎng)時(shí)易產(chǎn)生的缺陷和防止措施,1.表面橫向裂紋與角裂,側(cè)表面裂紋產(chǎn)生原因與預(yù)防：送進(jìn)量和壓下量過大，軸心部分變形大，側(cè)表面沿軸向受拉應(yīng)力造成。適當(dāng)控制壓下量可避免。 橫表面裂紋形成原因與預(yù)防：軸心區(qū)變形過大，使上下表層金屬沿軸向受附加拉應(yīng)力造成，對(duì)于塑性較差材料和砧面摩擦系數(shù)過大時(shí)易形成。改善潤滑條件、加大錘砧轉(zhuǎn)角處的圓角可避免。 角裂紋產(chǎn)生原因與預(yù)防：矩形坯料拔長(zhǎng)，當(dāng)送進(jìn)量過大，心部金屬變形過大，拉著表面金屬軸向伸長(zhǎng)，前后不變形部分的存在使沿軸向產(chǎn)生附加拉應(yīng)力，再加上邊角部分冷速較快，塑性降低易產(chǎn)生裂紋。操作上勤倒角，通過倒角變形。消除附加應(yīng)力。,2.表面折疊,橫向折疊,縱向折疊,表面折疊,表面折疊產(chǎn)生原因：糾正坯料棱形截面時(shí)過分壓下，造成斜度增加，90反轉(zhuǎn)再壓時(shí)，變形部分高徑比過大造成折疊，合理的操作及增加鍛件底面平整度可避免。,橫向折疊產(chǎn)生原因：送進(jìn)量過小，壓下量很大，上下兩端金屬局部變形引起的。通過增加送進(jìn)量，使兩次送進(jìn)量與單邊壓縮量之比大于11.5（2l0/h11.5）,縱向折疊產(chǎn)生原因：拔長(zhǎng)時(shí)壓縮量過大，90反轉(zhuǎn)再壓時(shí)，高徑比過大造成彎曲形成折疊。每一次壓縮后鍛件寬度與高度之比小于22.5可避免。,3.內(nèi)部橫向裂紋,產(chǎn)生原因與防止：拔長(zhǎng)大錠料時(shí)，進(jìn)給量大，相對(duì)送進(jìn)量小，拔長(zhǎng)區(qū)出現(xiàn)雙鼓形，中間鍛不透，心部沿軸向出現(xiàn)附加拉應(yīng)力，引發(fā)裂紋。正確地選擇送進(jìn)量、適當(dāng)?shù)牟僮骱屠煤线m工具可避免。,4.內(nèi)部縱向裂紋產(chǎn)生原因與防止：拔長(zhǎng)送進(jìn)量很大，壓下量較小，金屬沿軸向流行小，橫向流動(dòng)大而引起。合理選擇送進(jìn)量，使軸向流動(dòng)量大于橫向流動(dòng)量或采用型砧可避免。,5.對(duì)角線裂紋產(chǎn)生原因與防止： 當(dāng)送進(jìn)量較大，并且在同一部位連續(xù)翻轉(zhuǎn)重?fù)魰r(shí)產(chǎn)生。控制鍛造溫度和送進(jìn)量可避免。,6.端面縮口,坯料端面縮口,產(chǎn)生原因與防止：拔長(zhǎng)時(shí)首次送進(jìn)量太小，表面金屬變形，中心部位金屬未變形或變形較小引起。防止這種表面缺陷的方法為保證足夠的被壓縮長(zhǎng)度和較大的壓縮量，矩形截面坯料，B/H1.5時(shí)，A0.4B，當(dāng)B/H1.5時(shí)，A0.5B，圓形截面：A0.3D。,端部拔長(zhǎng)時(shí)坯料長(zhǎng)度,7.端部孔壁裂紋,孔壁裂紋產(chǎn)生原因與防止：受芯棒表面摩擦影響和內(nèi)表面溫度低原因，空心件外表面金屬比內(nèi)表面流動(dòng)快，形成喇叭口，拔長(zhǎng)時(shí)，端部金屬內(nèi)變形困難，在空心件變形的表面產(chǎn)生切向應(yīng)力，產(chǎn)生裂紋。防止措施：采用型砧拔長(zhǎng)，先拔長(zhǎng)兩端，芯軸預(yù)熱（150250）。,（四）拔長(zhǎng)操作 拔長(zhǎng)操作坯料在拔長(zhǎng)時(shí)的送進(jìn)和翻轉(zhuǎn)方法主要有三種：螺旋式旋轉(zhuǎn)送料法；往復(fù)翻轉(zhuǎn)送料法；單面壓縮法。,（五）壓痕和壓肩 軸類鍛造時(shí)為了鍛出臺(tái)階和凹擋，應(yīng)先利用三角壓棍或圓形棍壓痕，切出所需要的長(zhǎng)度，進(jìn)行分段拔長(zhǎng)，形成平齊的過渡面。H小于20mm，壓痕即可，H大于20mm，先壓痕后壓肩，壓肩深度h1/22/3H。,（六）影響拔長(zhǎng)效率和拔長(zhǎng)質(zhì)量的因素,主要有,（）送進(jìn)量 （）壓下量 （）砧面與坯料的形狀 （）拔長(zhǎng)操作方法 （）坯料的加熱溫度,（）送進(jìn)量的影響：當(dāng)送進(jìn)量太小（l0h0），拔長(zhǎng)變形區(qū)出現(xiàn)單鼓形，心部變形大容易鍛透，同時(shí)展寬量較大，降低拔長(zhǎng)效率，容易引起表面橫向裂紋及角裂，一般認(rèn)為相對(duì)送進(jìn)量l0/h0= 0.50.8較為合適，絕對(duì)送進(jìn)量l0=（0.40.8）B，B為砧寬。,（）拔長(zhǎng)操作的影響：拔長(zhǎng)時(shí)坯料的送進(jìn)與翻轉(zhuǎn)根據(jù)鍛件大小可采用幾種方法，小件可采用左右90來回翻轉(zhuǎn)或螺旋線翻轉(zhuǎn)法，大鍛件可采用先沿一邊將坯料壓一遍，然后翻轉(zhuǎn)90再壓另一面。 （）坯料加熱溫度： 盡可能高的采用鍛造溫度有利于拔長(zhǎng)操作。,（）壓下量的影響：拔長(zhǎng)時(shí)增加壓下量，可以提高生產(chǎn)率和強(qiáng)化心部變形，有利于內(nèi)部缺陷的鍛合。只要金屬及合金塑性允許，盡量采用大壓下量。一般壓下量取h=（0.10.2h0），并且壓后端面的寬度與高度的比值不應(yīng)超過2.5，否則90翻轉(zhuǎn)再壓會(huì)出現(xiàn)折迭。 （）砧子形狀的影響：拔長(zhǎng)的砧子有平砧和型砧兩類，型砧的拔長(zhǎng)效率較高，平砧拔長(zhǎng)時(shí)，為了提高效率，可采用先將圓截面坯料壓成方形截面，然后壓成八角形截面，最后壓成圓形截面。,三、沖孔,（1）定義:用沖子將坯料沖出透孔或不透孔的鍛造工序稱為沖孔。,帶有大于30mm以上鍛件鍛孔； 擴(kuò)孔前的預(yù)沖孔； 空心件拔長(zhǎng)前沖孔。,（2） 沖孔目的,閉式?jīng)_孔 開式?jīng)_孔,實(shí)芯沖子沖孔 空心沖子沖孔 墊環(huán)沖孔三種,實(shí)芯沖子沖孔時(shí)，芯料損失小，操作簡(jiǎn)單。,（3） 沖孔分類,（一）實(shí)芯沖子沖孔 沖孔過程如右圖所示。沖子壓入孔深7080高度翻轉(zhuǎn)180沖子壓穿。,實(shí)芯沖子沖孔,1.實(shí)芯沖子沖孔時(shí)變形分析 變形區(qū)分為A區(qū)、B區(qū)和C區(qū)，A區(qū)發(fā)生鐓粗變形，同時(shí)受到B區(qū)金屬約束。B區(qū)金屬受A區(qū)金屬擠壓，徑向擴(kuò)大軸向壓縮，A區(qū)金屬不斷向B區(qū)金屬轉(zhuǎn)移，形成C區(qū)。,沖孔變形過程坯料形狀的變化：,23,=35,5,上端面凹進(jìn)，下端面翹起，外徑增大,上、下端面走樣很小，而外徑仍有增大,沖子鐓壓的金屬被擠向上端面形成凸臺(tái)，外徑不變。,2.沖孔坯料尺寸計(jì)算 1）沖孔后外徑直徑,其中：V：坯料體積（mm3）； f: 沖子橫截面面積（mm3）； F0:坯料橫截面面積（mm3） ； H：沖孔后坯料高度（mm）； h：孔底余料高度（mm）。,2）沖孔件坯料高度確定,實(shí)芯沖子沖孔，在D0/d02.53，H0D0時(shí)坯料原始高度可按下式確定：,D0/d05，H0（1.11.2）H; D0/d05，H0H; h(0.150.2)H,3.沖孔時(shí)產(chǎn)生缺陷及其預(yù)防,（1）走樣 D0/d0 太小，容易走樣，沖孔前鐓粗增加D0/d0之比，沖孔后端面整平。,（2）孔偏心 沖頭定位不準(zhǔn)，坯料加熱不均勻。,（3）斜孔 操作不當(dāng)，坯料和工具不規(guī)范。,（4）裂紋 坯料塑性低，坯料溫度低，D0/d0 太小。,（二）空心沖子沖孔,利用空心的沖子進(jìn)行沖孔的操作。 操作特點(diǎn): 坯料變形較小，芯料損失大。 目的：獲得空心坯料;鍛件取料；去掉心部質(zhì)量較差的部 分；使用與直徑較大的坯料（直徑400mm以上）,空心沖子沖孔,（三）墊環(huán)上沖孔,在墊環(huán)上進(jìn)行沖孔的操作，主要用于沖較薄的毛坯。墊環(huán)沖孔芯料損失大，芯料高度h0.78H，主要用于H/D0.125鍛件。,墊環(huán)沖孔,（四）擴(kuò)孔,定義：減小空心坯料壁厚,增大外徑和內(nèi)徑的鍛造工步稱 為擴(kuò)孔。 種類：自由鍛的擴(kuò)孔分為沖頭擴(kuò)孔和芯軸擴(kuò)孔兩種。,（一）沖頭擴(kuò)孔 沖孔過程 用直徑比空心坯料內(nèi)孔大的帶有錐度的沖子，穿過坯料的內(nèi)孔而使其內(nèi)外孔擴(kuò)大。沖子擴(kuò)孔一般用于D/d1.7和H0.125D0的鍛件。,坯料變形特點(diǎn): 近似與脹形，受力與沖孔變形的B區(qū)相似。,擴(kuò)孔量： 由于沖頭擴(kuò)孔時(shí)坯料沿切向受拉應(yīng)力，容易脹裂紋，因此每一次的擴(kuò)孔量不宜過大，擴(kuò)孔量見下表。,沖頭沖孔,擴(kuò)孔量,沖子,經(jīng)驗(yàn)表明： 鍛件質(zhì)量kg，沖孔后可直接擴(kuò)孔次再加熱一火，允許再擴(kuò)孔次 鍛件質(zhì)量kg，沖孔后可直接擴(kuò)孔次再加熱一火，允許再擴(kuò)孔次 薄壁件擴(kuò)孔較難,馬架擴(kuò)孔,（二）芯軸擴(kuò)孔 芯軸擴(kuò)孔是將芯軸穿過坯料而放在馬架上，坯料每轉(zhuǎn)過一個(gè)角度壓下一次，逐漸將坯料的壁厚壓薄、內(nèi)外徑擴(kuò)大的加工工序。 變形特點(diǎn)：相當(dāng)于拔長(zhǎng)，但與芯軸拔長(zhǎng)不同，它是局部加載，局部變形，變形區(qū)金屬主要沿切向和寬度方向流動(dòng)。 變形區(qū)金屬受三向壓應(yīng)力，不宜產(chǎn)生裂紋等缺陷，可以鍛制薄壁鍛件。,擴(kuò)孔前坯料尺寸的確定 （1）坯料高度（Ho）確定 式中：H為鍛件高度（mm）， K為展寬系數(shù)，由諾模圖求出。 （2）坯料外徑Do確定 （3）沖孔直徑do確定,馬架擴(kuò)孔最小芯棒直徑如下表所示。,計(jì)算展寬量的諾模圖,式中V鍛鍛件體積。,彎曲過程中彎曲區(qū)的內(nèi)邊金屬受壓縮，外邊受拉伸，彎曲區(qū)毛坯的斷面積要減小，內(nèi)邊可能產(chǎn)生折疊，外邊可能產(chǎn)生裂紋。圓角半徑越小，彎曲角越大，情況越嚴(yán)重。,五 彎曲,將毛坯鍛造成所規(guī)定的外形的鍛造工序叫彎曲。,彎曲時(shí)注意事項(xiàng)： （1）坯料上有數(shù)處彎曲時(shí)，一般彎曲端部及其彎曲與直線交界的地方，然后在彎其余的圓弧部分。,（2）為了抵消彎曲區(qū)斷面積的縮小，一般彎曲前在彎曲的地方預(yù)先堆積金屬，或采用斷面積稍大的原毛坯。 （3）被彎曲部分的加熱不宜過長(zhǎng)，加熱均勻。,6.錯(cuò)移,錯(cuò)移是指將坯料的一部分相對(duì)另一部分平行錯(cuò)移開的鍛造工步。 錯(cuò)移分為在一個(gè)平面內(nèi)錯(cuò)移和在兩個(gè)平面內(nèi)錯(cuò)移兩種。,在兩個(gè)平面錯(cuò)移,在一個(gè)平面錯(cuò)移,34 自由鍛工藝規(guī)程的制定,一、自由鍛鍛件圖的制訂與繪制 自由鍛鍛件圖是在 零件圖基礎(chǔ)上考慮加工 余量、鍛件公差、鍛造 余塊、檢驗(yàn)試樣和工藝 夾頭等因素而繪制而成 的圖。它是編制鍛造工 藝、設(shè)計(jì)模具、指導(dǎo)生 產(chǎn)和鍛件驗(yàn)收的主要依 據(jù)和后續(xù)機(jī)械加工的技術(shù)資料。,鍛件尺寸與公差余量,各種余塊,1.加工余量 鍛件表面留有機(jī)械加工用的金屬層，稱為加工余量。余量的大小與零件的形狀尺寸、加工精度、表面要求、鍛造加熱質(zhì)量、設(shè)備工具精度和操作技術(shù)水平有關(guān)。,2.鍛件公差 鍛件的實(shí)際尺寸達(dá)不到公稱尺寸，允許有一定的偏差，這種偏差被成為鍛件公差。,3.鍛造余塊 對(duì)于難鍛造的一些小孔、凹槽等，通常填滿金屬,這部分附加的金屬稱為余塊。,鍛件圖制定的內(nèi)容,4.檢驗(yàn)試樣和工藝夾頭 對(duì)于某些有特殊要求的鍛件，須在鍛件適當(dāng)?shù)牟课惶砑釉嚇佑鄩K，以供鍛后檢驗(yàn)和鍛件組織和力學(xué)性能測(cè)試。為了便于熱處理及其機(jī)械加工的吊掛和夾持定位，在鍛件的適當(dāng)位置增加部分工藝夾頭。,5.繪制鍛件圖 余量、公差和各種余塊確定后可繪制鍛件圖。鍛件圖繪制中，粗實(shí)線表示鍛件形狀，用假想線畫出零件簡(jiǎn)單形狀。鍛件的尺寸、公差標(biāo)注在尺寸線上面，下面用帶括弧的標(biāo)注零件公稱尺寸。圖上不能表示的可用技術(shù)要求注明。,法蘭盤零件圖,法蘭盤鍛件圖,二、坯料質(zhì)量和尺寸的確定,自由鍛用原材料主要有兩種：鋼材、鋼坯以及鋼錠。,1.坯料質(zhì)量的確定,按下式確定坯料質(zhì)量,2.坯料尺寸的確定,頭一道采用鐓粗時(shí)，應(yīng)滿 Ho（1.252.5）Do帶入,1.25,2.5,得：,頭一道為拔長(zhǎng)時(shí)，坯料直徑可按下式確定,F坯KLF鍛 式中KL為鍛造比，F(xiàn)鍛鍛件最大截面積，由此計(jì)算出原坯料的直徑：,初步計(jì)算出原坯料的直徑或邊長(zhǎng)，按國家材料規(guī)格，選標(biāo)準(zhǔn)直徑或邊長(zhǎng)，然后計(jì)算坯料尺寸。 圓坯料： 方坯料：,鋼錠質(zhì)量G錠,第二種方法：利用經(jīng)驗(yàn)資料確定，然后求質(zhì)量: G錠G鍛/,3.鋼錠規(guī)格的選擇,第一種方法：先求利用率，再確定質(zhì)量。,利用率,錘上鍛造空心鍛件工藝制定,水壓機(jī)鍛造空心鍛件工藝制定,三、變形工藝過程的制訂,制定變形工藝過程的內(nèi)容：基