金屬性成型工藝

1、第三章第三章 自由鍛成形自由鍛成形 第一節(jié) 自由鍛的分類 第二節(jié) 自由鍛工藝方法 第三節(jié) 自由鍛件變形方案的確定 第四節(jié) 自由鍛工藝過程的制訂 自由鍛成形：利用簡單的工具如平砧、型砧等，自由鍛成形：利用簡單的工具如平砧、型砧等，在自由鍛設備的沖擊或壓力作用下，使加熱好的在自由鍛設備的沖擊或壓力作用下，使加熱好的坯料變形獲得所需幾何形狀及性能的鍛件的方法，坯料變形獲得所需幾何形狀及性能的鍛件的方法，稱為自由鍛成形。稱為自由鍛成形。 適用場合：單件、小批量生產；大型鍛件生產。適用場合：單件、小批量生產；大型鍛件生產。 優(yōu)點：工藝靈活，適用范圍廣，設備簡單。優(yōu)點：工藝靈活，適用范圍廣，設備簡單。 缺

2、點：加工余量大，勞動強度高，工作環(huán)境差。缺點：加工余量大，勞動強度高，工作環(huán)境差。自由鍛件的分類自由鍛件的分類 自由鍛是通用性很強的工藝方法，它可以鍛造出自由鍛是通用性很強的工藝方法，它可以鍛造出多種多樣的鍛件，鍛件復雜程度差別很大，為便于安多種多樣的鍛件，鍛件復雜程度差別很大，為便于安排生產和制定工藝規(guī)程，應按鍛造工藝特點將鍛件分排生產和制定工藝規(guī)程，應按鍛造工藝特點將鍛件分類，即把形狀特征相同，變形過程類似的鍛件歸為一類，即把形狀特征相同，變形過程類似的鍛件歸為一類，按此，自由鍛按工藝特點分為七類：類，按此，自由鍛按工藝特點分為七類：第一節(jié)第一節(jié) 自由鍛件的分類自由鍛件的分類第第類：包括光

3、滑的實心圓柱體和有臺階的實心圓柱體類：包括光滑的實心圓柱體和有臺階的實心圓柱體鍛件。這類鍛件包括各種傳動軸、推力軸、機車軸、偏鍛件。這類鍛件包括各種傳動軸、推力軸、機車軸、偏心軸、立柱，其它如螺栓、鉚釘等也屬于這一類。如圖心軸、立柱，其它如螺栓、鉚釘等也屬于這一類。如圖3-1a。 圖圖3-1a 自由鍛件分類圖自由鍛件分類圖 第第類：包括各種實心的矩形斷面鍛件，例如方桿、類：包括各種實心的矩形斷面鍛件，例如方桿、砧塊、錘頭、模塊、方鐵，各類連桿、搖桿、杠桿等，砧塊、錘頭、模塊、方鐵，各類連桿、搖桿、杠桿等，如圖如圖3-1b。圖圖3-1b 自由鍛件分類圖自由鍛件分類圖 圖圖3-1c 自由鍛件分類圖

4、自由鍛件分類圖第第類：包括各種曲軸和曲柄軸如圖類：包括各種曲軸和曲柄軸如圖3-1c。 圖圖3-1d 自由鍛件分類圖自由鍛件分類圖第第類：包括各種帶孔和不帶孔的盤形鍛件，如圓盤、類：包括各種帶孔和不帶孔的盤形鍛件，如圓盤、凸緣盤、汽輪機葉輪、齒輪等凸緣盤、汽輪機葉輪、齒輪等3-1d。 圖圖3-1e 自由鍛件分類圖自由鍛件分類圖第第類：包括各種空心鍛件，例如圓環(huán)、空心容器、圓類：包括各種空心鍛件，例如圓環(huán)、空心容器、圓筒、炮筒、汽缸、空心軸等。如圖筒、炮筒、汽缸、空心軸等。如圖3-1e。 圖圖3-6 自由鍛件分類圖自由鍛件分類圖第第類：包括各種彎曲的鍛件如各種吊鉤、彎桿、鐵類：包括各種彎曲的鍛件如

5、各種吊鉤、彎桿、鐵錨、船尾架、船架等如圖錨、船尾架、船架等如圖3-1f。 圖圖3-7 自由鍛件分類圖自由鍛件分類圖第第類：包括其它各種復雜形狀的鍛件，例如高壓容類：包括其它各種復雜形狀的鍛件，例如高壓容器的封頭、十字頭、半角、吊環(huán)螺釘等如圖器的封頭、十字頭、半角、吊環(huán)螺釘等如圖3-1g。第二節(jié)第二節(jié) 自由鍛工藝方法自由鍛工藝方法 自由鍛造的工藝方法包括基本工序、輔助工序自由鍛造的工藝方法包括基本工序、輔助工序和修整工序?；竟ば蛴戌叴帧伍L、沖孔、擴孔、和修整工序?；竟ば蛴戌叴帧伍L、沖孔、擴孔、彎曲、扭轉、錯衣、切割及鍛焊等。輔助工序是配彎曲、扭轉、錯衣、切割及鍛焊等。輔助工序是配合基本工

6、序使坯料預先變形的工序，如鋼錠倒棱、合基本工序使坯料預先變形的工序，如鋼錠倒棱、分段壓痕、預壓鉗把等。修整工序安排在基本工序分段壓痕、預壓鉗把等。修整工序安排在基本工序之后，用于修整鍛件的形狀。之后，用于修整鍛件的形狀。 因此，自由鍛造的工藝順序為：輔助工序因此，自由鍛造的工藝順序為：輔助工序-基本基本工序工序-修整工序。修整工序。 一、鐓粗一、鐓粗 鐓粗：使坯料高度減小，橫截面積增大的鍛造工序。鐓粗：使坯料高度減小，橫截面積增大的鍛造工序。 局部鐓粗：在坯料局部進行的鐓粗，稱為局部鐓粗。局部鐓粗：在坯料局部進行的鐓粗，稱為局部鐓粗。 鐓粗的過程：鐓粗的過程： 1.坯料高度減小的同時，側面變成

7、鼓形，如圖坯料高度減小的同時，側面變成鼓形，如圖3-2所示。所示。 2.坯料在鐓粗過程中，分為三個變性區(qū)，如圖坯料在鐓粗過程中，分為三個變性區(qū)，如圖3-3所示。所示。 第第變形區(qū)：受三個方向的壓應力。變形區(qū)：受三個方向的壓應力。 第第變形區(qū)：受三個方向的壓應力。變形區(qū)：受三個方向的壓應力。 第第變形區(qū)：受兩個方向壓應力及一個方向拉應力。變形區(qū)：受兩個方向壓應力及一個方向拉應力。 原因：坯料與上、下砧子接觸的部分降溫快，變形抗力大；原因：坯料與上、下砧子接觸的部分降溫快，變形抗力大；坯料上、下端面在徑向方向變形時與砧面存在摩擦。以上坯料上、下端面在徑向方向變形時與砧面存在摩擦。以上原因導致坯料上

8、、下端面變形緩慢。原因導致坯料上、下端面變形緩慢。 3.第第變形區(qū)拉應力的負面影響：材料塑性差時，側面容變形區(qū)拉應力的負面影響：材料塑性差時，側面容易出現裂紋。易出現裂紋。 4.高徑比：坯料高度高徑比：坯料高度h與直徑與直徑d之比。之比。 （1）h/d3時，坯料鐓粗后容易出現雙鼓形。其原因時，坯料鐓粗后容易出現雙鼓形。其原因在于，打擊能量首先被坯料上、下兩端金屬吸收，上、下在于，打擊能量首先被坯料上、下兩端金屬吸收，上、下兩端變形大，中間變形小。兩端變形大，中間變形小。 （2）h/d3時，坯料容易產生縱向彎曲。時，坯料容易產生縱向彎曲。 （3）通常，）通常， h/d=0.82.0。 5.適用場

9、合：鍛造盤餅類鍛件；沖孔前增加截面積；平整適用場合：鍛造盤餅類鍛件；沖孔前增加截面積；平整鍛件；提高鍛造比；提高力學性能，減小力學性能的方向鍛件；提高鍛造比；提高力學性能，減小力學性能的方向性。性。 6.鍛造比：拔長或墩村前后鍛件的截面比或高度比。若經鍛造比：拔長或墩村前后鍛件的截面比或高度比。若經過多次鍛造，則總鍛造比為多次鍛造比之和。過多次鍛造，則總鍛造比為多次鍛造比之和。 0-代表鍛造前參數，代表鍛造前參數，1-代表鍛造后參數。代表鍛造后參數。212010ddsskl10hhkl 二、拔長二、拔長 拔長：使坯料橫截面積減小而使長度增減的鍛造工序，稱拔長：使坯料橫截面積減小而使長度增減的鍛

10、造工序，稱為拔長。為拔長。 拔長按照坯料截面形狀不同分為矩形斷面拔長、圓形斷面拔長按照坯料截面形狀不同分為矩形斷面拔長、圓形斷面拔長和心軸拔長三種。拔長和心軸拔長三種。 拔長工藝參數：送進量和壓下量。拔長工藝參數：送進量和壓下量。 拔長主要問題：生產率和質量。拔長主要問題：生產率和質量。 1.矩形截面拔長矩形截面拔長 （1）相對進送量：送進長度）相對進送量：送進長度l與坯料寬度與坯料寬度a之比。之比。 （2）絕對進送量：送進長度）絕對進送量：送進長度l與型砧寬度與型砧寬度b之比。之比。 相對進送量小，金屬沿著軸向流動多；但是過小時，相對進送量小，金屬沿著軸向流動多；但是過小時，會增加送進次數。

11、會增加送進次數。 絕對進送量過小時，坯料上部和下部變形大，中間變絕對進送量過小時，坯料上部和下部變形大，中間變形小，中間部分受軸向拉應力，在拔長錠料或低塑性毛坯形小，中間部分受軸向拉應力，在拔長錠料或低塑性毛坯時，容易產生橫向裂紋，如圖時，容易產生橫向裂紋，如圖36、38所示。所示。 絕對送進量較大時，拔長高合金鋼材料并在同一部位絕對送進量較大時，拔長高合金鋼材料并在同一部位反復重擊，經常由于金屬沿著對角線的激烈相對流動，從反復重擊，經常由于金屬沿著對角線的激烈相對流動，從而產生對角線裂紋。如圖而產生對角線裂紋。如圖39、37所示。所示。 經驗表明，經驗表明，l/h=0.50.8較為合適。較為

12、合適。 （3）拔長翻料方法：大坯料，先沿著一面壓一遍；?。┌伍L翻料方法：大坯料，先沿著一面壓一遍；小坯料，可以采用左右坯料，可以采用左右90c來回翻料方法即可。來回翻料方法即可。 2.圓端面坯料拔長圓端面坯料拔長 （1）平砧拔長。容易產生裂紋，如圖）平砧拔長。容易產生裂紋，如圖311、312、313所示。所示。 （2）型砧拔長，如圖）型砧拔長，如圖314所示。所示。 （3）芯軸拔長，如圖）芯軸拔長，如圖315所示。所示。 三、沖孔三、沖孔 沖孔：將坯料沖出透孔或不通孔的鍛造工序稱為沖孔。沖孔：將坯料沖出透孔或不通孔的鍛造工序稱為沖孔。 （1）走樣：沖孔時毛坯高度減小，外徑上小下大，而）走樣：沖

13、孔時毛坯高度減小，外徑上小下大，而且上端凹進，下端凸出的現象，稱為走樣。且上端凹進，下端凸出的現象，稱為走樣。 走樣與走樣與d/d有關，比值越小，走樣越明顯，一般取有關，比值越小，走樣越明顯，一般取d/d0.3。 （2）裂紋。低塑性材料的內孔圓角處和外側表面容易）裂紋。低塑性材料的內孔圓角處和外側表面容易產生裂紋，如圖產生裂紋，如圖3-18所示。該種現象與所示。該種現象與d/d有關。一般取有關。一般取d/d2.53。 四、擴孔四、擴孔 擴孔：減小空心坯料壁厚而增加其外徑的鍛造工序，稱為擴孔：減小空心坯料壁厚而增加其外徑的鍛造工序，稱為擴孔。擴孔。 常用的擴孔方法有沖頭擴孔和馬杠擴孔。如圖常用的

14、擴孔方法有沖頭擴孔和馬杠擴孔。如圖319,320所示。所示。 五、彎曲五、彎曲 彎曲：將毛坯彎成所規(guī)定的形狀的鍛造工序，稱為彎曲。彎曲：將毛坯彎成所規(guī)定的形狀的鍛造工序，稱為彎曲。 彎曲的方法分為角度彎曲和成形彎曲。彎曲的方法分為角度彎曲和成形彎曲。 多次彎曲時，先從端部以及與直線相連接的部位開始彎曲。多次彎曲時，先從端部以及與直線相連接的部位開始彎曲。然后在彎曲其他部分。然后在彎曲其他部分。 六、扭轉六、扭轉 扭轉：將坯料的一部分相對另外一部分扭轉一定角度的工扭轉：將坯料的一部分相對另外一部分扭轉一定角度的工序稱為扭轉。如圖序稱為扭轉。如圖324所示。所示。 七、錯移七、錯移 錯移：使坯料一

15、部分相對另一部分錯開，但仍然保持軸線錯移：使坯料一部分相對另一部分錯開，但仍然保持軸線平行的工序稱為錯移。如圖平行的工序稱為錯移。如圖325所示。所示。 第三節(jié)第三節(jié) 自由鍛件變形方案的確定自由鍛件變形方案的確定1.變形方案要考慮的因素變形方案要考慮的因素 各基本工序變形和流動的特點各基本工序變形和流動的特點 鍛件的基本特點和技術要求鍛件的基本特點和技術要求 工人操作經驗、生產管理水平、車間設備條件、工具工人操作經驗、生產管理水平、車間設備條件、工具輔具情況輔具情況 坯料供應狀態(tài)生產批量大小坯料供應狀態(tài)生產批量大小 根據以上情況全面考慮工藝方案的可能性，鍛造質量的根據以上情況全面考慮工藝方案的

16、可能性，鍛造質量的可靠性和經濟上的合理性?？煽啃院徒洕系暮侠硇浴?.不同形狀鍛件的變形方案的確定不同形狀鍛件的變形方案的確定 由于長期實踐經驗的積累，對某些典型鍛件的成型過程由于長期實踐經驗的積累，對某些典型鍛件的成型過程已漸趨一致，或者可能有的幾個方案也大致已定，掌握這些已漸趨一致，或者可能有的幾個方案也大致已定，掌握這些基本知識，結合實際工作經驗就可以掌握任何鍛件變形方案基本知識，結合實際工作經驗就可以掌握任何鍛件變形方案的制定。的制定。 、類鍛件的變形工藝：類鍛件的變形工藝：(長軸或方形截面的桿類長軸或方形截面的桿類)主要采用拔長變形工藝，當坯料直接拔長不能滿足鍛比要求主要采用拔長變形

17、工藝，當坯料直接拔長不能滿足鍛比要求時，或鍛件要求橫向力學性能時，則應采用鐓粗拔長變時，或鍛件要求橫向力學性能時，則應采用鐓粗拔長變形工藝。圖形工藝。圖3-26、 3-27為這類件的鍛造過程。為這類件的鍛造過程。 圖圖3-26 3-26 傳動軸的鍛造過傳動軸的鍛造過程程1-1-下料下料 2-2-拔長拔長 3-3-鐓鐓出法蘭出法蘭 4-4-拔出鍛件拔出鍛件要給學生解釋出為什么要給學生解釋出為什么不能直接拔長獲得。不能直接拔長獲得。圖圖3-27 搖桿的鍛造過程搖桿的鍛造過程1-下料下料 2-扁方拔長扁方拔長 3-切扣大切扣大、小頭、小頭 4-大頭沖孔桿部壓槽大頭沖孔桿部壓槽 5-小頭沖孔切頭小頭沖

18、孔切頭圖在工序圖在工序2要 先 夾 住要 先 夾 住一 端 ， 將一 端 ， 將其 余 部 分其 余 部 分鍛 扁 ； 然鍛 扁 ； 然后 將 中 間后 將 中 間部 分 翻 轉部 分 翻 轉拔 長 ； 掉拔 長 ； 掉頭 ， 將 另頭 ， 將 另一 端 鍛 扁一 端 鍛 扁， 然 后 模， 然 后 模具鍛圓。具鍛圓。 第第類類(曲軸類曲軸類)鍛件的鍛造變形工藝鍛件的鍛造變形工藝 ：對于第：對于第類類鍛件其基本工序有拔長、錯移和扭轉。鍛造曲軸時盡可能鍛件其基本工序有拔長、錯移和扭轉。鍛造曲軸時盡可能采用那些不切斷纖維，不使鋼錠中心部的材料露出表面，采用那些不切斷纖維，不使鋼錠中心部的材料露出表

19、面，不扭轉或扭轉角度不大的方案，當批量較大和條件允許時，不扭轉或扭轉角度不大的方案，當批量較大和條件允許時，應盡可能采用全纖維鍛造。圖應盡可能采用全纖維鍛造。圖3-28為三拐曲軸的鍛造過程，為三拐曲軸的鍛造過程，圖圖2-1-50是是h5型單拐曲軸的全纖維鍛造過程。型單拐曲軸的全纖維鍛造過程。圖圖3-28 三拐曲軸的鍛造過程三拐曲軸的鍛造過程 1-下料下料 2-壓槽（卡出壓槽（卡出段）段） 3-錯移、壓出錯移、壓出拐扁方拐扁方 4-壓槽（壓槽（、分段）分段） 5-壓出壓出、拐扁方拐扁方 6-壓槽（壓槽（、與曲端分段）與曲端分段）7-摔出中間、兩端軸頸摔出中間、兩端軸頸 8-扭轉，扭轉，、拐各扭拐

20、各扭30 w 第第類類(餅塊類餅塊類)鍛鍛件的變形方案件的變形方案: 一般一般均以鐓粗成型。當鍛均以鐓粗成型。當鍛件帶有凸肩時，可以件帶有凸肩時，可以根據凸肩尺寸，選用根據凸肩尺寸，選用墊環(huán)鐓粗或局部鐓粗，墊環(huán)鐓粗或局部鐓粗，如鍛件有孔且可以沖如鍛件有孔且可以沖擊時，還需采用沖孔擊時，還需采用沖孔工藝。工藝。圖3-30第第類類(空心類空心類)鍛鍛件的變形工藝件的變形工藝 :該類該類鍛件一般均需鐓粗、鍛件一般均需鐓粗、沖孔。有的稍加修沖孔。有的稍加修正就可達到鍛件尺正就可達到鍛件尺寸，有的需擴大其寸，有的需擴大其內外徑內外徑(圖圖3-31)，有，有的還需芯軸拔長的還需芯軸拔長(圖圖3-32)，以

21、增加其長，以增加其長度。度。圖圖3-31圖圖3-32至于采用哪種變形方案，這將取決于鍛件幾何尺寸的相互關系，空心鍛件主要尺寸是d、d及h，編制工藝時，可根據尺寸參照圖3-33選擇制定。圖圖3-33 第第類類(彎曲類彎曲類)鍛件的鍛造方案：鍛件的鍛造方案： 其其基本工序是彎曲。彎曲基本工序是彎曲。彎曲前的制坯工藝一般采用前的制坯工藝一般采用拔長。當鍛件有多處彎拔長。當鍛件有多處彎曲時，其彎曲次序是先曲時，其彎曲次序是先彎端部及彎曲部分與直彎端部及彎曲部分與直線部分交界處，然后再線部分交界處，然后再彎其余的圓弧部分。彎其余的圓弧部分。 為保證尺寸精確，為保證尺寸精確，并提高生產率，建議在并提高生產

22、率，建議在生產中多采用墊模。生產中多采用墊模。 圖圖3-35 20t吊鉤的鍛吊鉤的鍛造過程造過程 1-下料（下料（105kg），），2-用摔子拔桿并調頭用摔子拔桿并調頭 拔頭部拔頭部 ，3-彎曲頭部彎曲頭部 4-彎曲根部，彎曲根部，5-旋轉旋轉180彎曲根部，彎曲根部，6-彎彎曲端部，曲端部， 7-彎曲中部彎曲中部 8-直立鐓彎，直立鐓彎，9-鍛出鍛出斜面。斜面。 w 圖圖3-36 卡瓦的鍛造卡瓦的鍛造過程過程1-下料（下料（120kg） 2-壓槽卡出兩端壓槽卡出兩端 3-拔長中間部分拔長中間部分 4-彎曲左端圓弧彎曲左端圓弧 5-彎曲右端圓弧彎曲右端圓弧 6-彎曲中間圓弧彎曲中間圓弧 第第類

23、類(復雜形狀類復雜形狀類)鍛件的變形方案：鍛件的變形方案： 該類鍛件的鍛造該類鍛件的鍛造難度較大，應根據鍛件的形狀特點采用適當工序組合鍛造。難度較大，應根據鍛件的形狀特點采用適當工序組合鍛造。第四節(jié)第四節(jié) 自由鍛工藝過程的制訂自由鍛工藝過程的制訂 本節(jié)為本課程第一個重點及難點。本節(jié)為本課程第一個重點及難點。 自由鍛工藝過程的內容包括自由鍛工藝過程的內容包括 （1）根據零件圖繪制鍛件圖。）根據零件圖繪制鍛件圖。 （2）確定坯料重量和尺寸。）確定坯料重量和尺寸。 （3）確定變形工藝和鍛比。）確定變形工藝和鍛比。 （4）選擇鍛壓設備。）選擇鍛壓設備。 （5）確定鍛造溫度范圍、加熱和冷卻規(guī)范。）確定鍛

24、造溫度范圍、加熱和冷卻規(guī)范。 （6）確定熱處理規(guī)范）確定熱處理規(guī)范 （7）填寫工藝卡片等。）填寫工藝卡片等。 在制定自由鍛工藝過程，應結合生產條件、設備在制定自由鍛工藝過程，應結合生產條件、設備能力和技術水平等實際情況，力求經濟上合理、技術能力和技術水平等實際情況，力求經濟上合理、技術上先進，以確保正確指導生產。上先進，以確保正確指導生產。一、鍛件圖的制定一、鍛件圖的制定 鍛件圖是編制鍛造工藝、設計工具、指導生產和驗收鍛件鍛件圖是編制鍛造工藝、設計工具、指導生產和驗收鍛件的主要依據，也是聯系后續(xù)加工工藝的重要技術資料，它是根的主要依據，也是聯系后續(xù)加工工藝的重要技術資料，它是根據零件圖，考慮了

25、加工余量、鍛件公差、鍛造余塊、檢驗試樣據零件圖，考慮了加工余量、鍛件公差、鍛造余塊、檢驗試樣及工藝卡頭等繪制而成的。及工藝卡頭等繪制而成的。1.機械加工余量機械加工余量 一般鍛件的尺寸精度和表面光潔度達不到零件圖的要求。一般鍛件的尺寸精度和表面光潔度達不到零件圖的要求。所以鍛件表面上留有供機械加工用的金屬層稱為機械加工余量所以鍛件表面上留有供機械加工用的金屬層稱為機械加工余量(簡稱余量簡稱余量) 余量的大小取決于余量的大小取決于零件的形狀、尺寸和加工精度零件的形狀、尺寸和加工精度表面表面粗糙度要求粗糙度要求鍛造加熱質量鍛造加熱質量設備工具精度設備工具精度操作技術水平等。操作技術水平等。 零件的

26、公稱尺寸加上余量，即為鍛件公稱尺寸。對于零件的公稱尺寸加上余量，即為鍛件公稱尺寸。對于非加非加工面則無需加放余量工面則無需加放余量。非加工表面，也稱為。非加工表面，也稱為“黑皮黑皮”。2.鍛造公差鍛造公差 鍛造生產中，由于各種因素的影響，鍛件的實際尺鍛造生產中，由于各種因素的影響，鍛件的實際尺寸達不到公稱尺寸，允許有一定的誤差，稱為鍛造公差。寸達不到公稱尺寸，允許有一定的誤差，稱為鍛造公差。 鍛件實際尺寸大于其公稱尺寸的部分稱為上偏差鍛件實際尺寸大于其公稱尺寸的部分稱為上偏差(正偏正偏差差)，小于其公稱尺寸的部分稱為下偏差，小于其公稱尺寸的部分稱為下偏差(負偏差負偏差)。鍛件。鍛件無論是否需機

27、械加工的部分都應注明鍛造公差，通常鍛無論是否需機械加工的部分都應注明鍛造公差，通常鍛造公差為余量的造公差為余量的1/31/4。 機械加工余量與鍛機械加工余量與鍛造工差的關系，如圖造工差的關系，如圖3-37所示，余量和公差的所示，余量和公差的具體數值可查閱有關手具體數值可查閱有關手冊。冊。圖圖3-37 鍛件的各種尺寸和余量公差鍛件的各種尺寸和余量公差 3.鍛造余塊鍛造余塊 為簡化鍛件外形或鍛造工藝需要，在零件上較小的孔、為簡化鍛件外形或鍛造工藝需要，在零件上較小的孔、狹窄的凹擋，直徑差較小而長度不大的臺階狹窄的凹擋，直徑差較小而長度不大的臺階(圖圖3-18)等難于等難于鍛造的地方，都需填滿金屬，

28、這部分金屬叫做鍛造余塊。鍛造的地方，都需填滿金屬，這部分金屬叫做鍛造余塊。4.試樣余塊試樣余塊 除按鍛造工藝要求加放余塊外，對于有特殊要求的鍛除按鍛造工藝要求加放余塊外，對于有特殊要求的鍛件，尚需在適當位置添加試樣余塊，如供檢驗內部組織和件，尚需在適當位置添加試樣余塊，如供檢驗內部組織和力學性能試驗用余塊，熱處理或機械加工用夾頭等。力學性能試驗用余塊，熱處理或機械加工用夾頭等。 可見，當考慮了鍛造成型特點和各種工藝余塊之后，可見，當考慮了鍛造成型特點和各種工藝余塊之后，所設計的鍛件形狀與零件形狀往往不一樣。所設計的鍛件形狀與零件形狀往往不一樣。 圖圖3-18 鍛件的各種余塊鍛件的各種余塊5.鍛

29、件圖鍛件圖 當余量、公差、余塊等確定后，便可繪制鍛件圖。鍛當余量、公差、余塊等確定后，便可繪制鍛件圖。鍛件圖上的鍛件形狀用粗實線描繪，為了便于了解零件形狀件圖上的鍛件形狀用粗實線描繪，為了便于了解零件形狀和檢查鍛后的實際余量，在鍛件圖內用虛線畫出零件簡單和檢查鍛后的實際余量，在鍛件圖內用虛線畫出零件簡單形狀，鍛件的尺寸和公差標注在尺寸線上面，零件的尺寸形狀，鍛件的尺寸和公差標注在尺寸線上面，零件的尺寸加括號，標注在尺寸線下面。加括號，標注在尺寸線下面。 如鍛件帶有檢驗試樣，熱處理夾頭時，在鍛件圖上應如鍛件帶有檢驗試樣，熱處理夾頭時，在鍛件圖上應注明其尺寸和位置，在圖上無法表示的某些條件，可以技

30、注明其尺寸和位置，在圖上無法表示的某些條件，可以技術條件方式加以說明。術條件方式加以說明。鍛件的機械加工余量與公差鍛件的機械加工余量與公差 錘上鋼質自由鍛件的機械加工余量與公差錘上鋼質自由鍛件的機械加工余量與公差 錘 上 鋼 質 自 由 鍛 件 的 機 械 加 工 余 量 與 公 差錘 上 鋼 質 自 由 鍛 件 的 機 械 加 工 余 量 與 公 差(gb/t15826.1 1995)適用于含碳量不超過適用于含碳量不超過0.9%和其他合和其他合 金成分金成分總含量不超過總含量不超過4%的碳素鋼和合金鋼的自由鍛件。的碳素鋼和合金鋼的自由鍛件。示圖見圖示圖見圖3.12。 標準中術語標準中術語 余

31、塊：指為簡化鍛件外形及鍛造過程，在鍛件的某些地方加添一些大于機械加工余量的金屬。 法蘭：指在鍛件上長度與直徑比小于0.5倍，且此直徑比其相鄰直徑均大于1.5倍的臺階。 凹檔：指在鍛件上直徑（或非圓形鍛件的截面尺寸）小于其鄰接兩部分直徑（或截面尺寸）的部分。 機械加工余量與公差的等級機械加工余量與公差的等級 等級分為兩個：e級和f級。 f級：用于一般精度鍛件； e級：用于較高精度的鍛件。e級往往需要特殊的工具和增加鍛造費用，因此用于較大批量生產。 自由鍛件的形狀與位置公差無特殊要求時，均不得大于gb/t15826規(guī)定的公差值。 gb/t15826的機械加工余量適合于軋材鍛造的零件。采用鋼錠鍛造時

32、，余量與上偏差（內孔和凹檔為下偏差）允許按標準的數值增加50%。 余量不包括機械加工夾頭、熱處理夾頭、理化檢驗用料及最終熱處理（調質等）要求粗加工的余量。這些余量應按需方另外增加。軸類零件（包括光軸、臺階軸和曲軸），鍛件的長度尺寸可以按照3去3入，7退8進的原則，將尾數化整為0或5mm。 鍛件圖的繪制方法鍛件圖的繪制方法 如下圖3-13所示，鍛件的外形用粗實線表示，零件的輪廓線用雙點劃線表示。鍛件的基本尺寸和公差標注在尺寸線 上面，零件的尺寸標注在尺寸線下面的括號內。 薄壁型圓環(huán)件薄壁型圓環(huán)件 即零件尺寸符合 時，鍛件的余量和公差按表查出后，按照下列要求適當增加： 1.要求f級鍛件精度的零件，

33、按表的余量增值系數f增加其高度h和內徑d的余量，而外徑的余量和公差不增加。 2.要求e級鍛件精度的零件，按表的余量增值系數f增加其外徑d，高度h和內徑d的余量。 3.余量按增值系數增加后的鍛件尺寸，其公差也要增加，公差的增值系數均為1.2。 上述尺寸增加的數值以毫米為單位均按四舍五入化整。mmdd402表表3-7 錘上鋼質盤、柱類自由鍛件機械加工余量與公差（錘上鋼質盤、柱類自由鍛件機械加工余量與公差（gb/t15826.2-1995）表表3-8 帶孔圓盤類自由鍛件機械加工余量與公差（帶孔圓盤類自由鍛件機械加工余量與公差（gb/t15826.3-1995） 例題例題1如圖所示雙聯齒輪，批量為如圖

34、所示雙聯齒輪，批量為10件件/月，材料為月，材料為45鋼，鋼，試繪制鍛件圖。試繪制鍛件圖。 解題解題：（：（1）分析圖紙。雙聯齒輪為全加工，總計）分析圖紙。雙聯齒輪為全加工，總計7個加工個加工 尺寸。尺寸。 （2）直徑）直徑25mm的孔不能鍛出，需要加余塊；直徑的孔不能鍛出，需要加余塊；直徑53mm，高度為，高度為6mm的凹檔不能鍛出，需要合并在直徑的凹檔不能鍛出，需要合并在直徑64mm部分，需要加余塊。因此零件圖上有部分，需要加余塊。因此零件圖上有4個尺寸需要配個尺寸需要配給加工余量：直徑給加工余量：直徑96mm，直徑，直徑64mm，高度，高度39mm，高度，高度12mm。 （3）具體配置情

35、況如下。根據）具體配置情況如下。根據gb/t15826.1-1995之之錘上鋼質盤、柱類自由鍛件機械加工余量與公差錘上鋼質盤、柱類自由鍛件機械加工余量與公差規(guī)定，規(guī)定，對于對于f級鍛件，有：級鍛件，有： 直徑直徑96mm，高度，高度39mm配給的機械加工余量為配給的機械加工余量為62， 62，因此以上尺寸為直徑，因此以上尺寸為直徑1032mm，452mm。 12mm高度配給機械加工余量為高度配給機械加工余量為62，因此該尺寸，因此該尺寸為為182mm。 直徑直徑64mm配給機械加工余量為配給機械加工余量為62，因此該尺寸，因此該尺寸為直徑為直徑722mm。 鍛件圖如圖所示。鍛件圖如圖所示。 例

36、題例題2如圖所示雙聯齒輪，試繪制鍛件圖。如圖所示雙聯齒輪，試繪制鍛件圖。 與同學一起做，并糾正與同學一起做，并糾正 由于標準不同帶來的誤差。由于標準不同帶來的誤差。 例題例題3如圖所示為齒輪軸，批量為如圖所示為齒輪軸，批量為15件件/月，材料為月，材料為40cr，試繪制鍛件圖。試繪制鍛件圖。 解題解題：（：（1）分析圖紙。圖紙上共有）分析圖紙。圖紙上共有13個加工尺寸。個加工尺寸。 （2）直徑）直徑35mm與直徑與直徑30mm的臺階高度為的臺階高度為2.5mm，根，根據據gb/t15826.7-1995不具備鍛出條件，可以加余塊并入道不具備鍛出條件，可以加余塊并入道直徑直徑35mm部分，平臺也

37、不能鍛出。直徑部分，平臺也不能鍛出。直徑70mm與左側直徑與左側直徑35mm臺階高度為臺階高度為17.5mm，臺階長度，臺階長度20mm，也不符合鍛，也不符合鍛出條件，可以合并到直徑出條件，可以合并到直徑70mm直徑一體，但是如果現場直徑一體，但是如果現場條件具備，也可以鍛出。直徑條件具備，也可以鍛出。直徑70mm與右側直徑與右側直徑35mm部分部分可以鍛出（最小鍛出條件為可以鍛出（最小鍛出條件為70mm）。因此，零件圖上有）。因此，零件圖上有5個尺寸需要配給機械加工余量：直徑個尺寸需要配給機械加工余量：直徑70mm，直徑，直徑35mm，臺階長度臺階長度20mm，20mm，總長，總長160mm

38、。 （3）具體配置情況如下。）具體配置情況如下。根據根據gb/t15826.1-1995之之錘上鋼質臺階軸類自由鍛件機械加工余量與公差錘上鋼質臺階軸類自由鍛件機械加工余量與公差規(guī)定，規(guī)定，對于對于f級鍛件，有：級鍛件，有： 總長總長160mm配給配給93，總長為，總長為1786mm。 直徑直徑70mm配給配給93，為，為793mm；直徑；直徑70mm臺臺階長度為階長度為20mm，配給，配給93，為，為386mm； 直徑直徑35mm兩處均配給兩處均配給93，為，為443mm；兩處臺；兩處臺階的長度，左側不變，右側服從總長度。階的長度，左側不變，右側服從總長度。 鍛件圖如下圖所示。鍛件圖如下圖所示

39、。 w w w w w w w w w w w w w w w w 1.坯料重量的計算坯料重量的計算 坯料重量坯料重量m坯坯(kg)應包括鍛件重量和各種損耗重量應包括鍛件重量和各種損耗重量 m坯坯=(m鍛鍛+m芯芯+m切切) (1+%)或者：或者： m坯坯= (1+k)m鍛鍛k值：實心圓盤類：值：實心圓盤類：2%3%；階梯軸：；階梯軸：8%10%；空心；空心類：類：10%12%。自由鍛用原自由鍛用原材料有兩種材料有兩種鋼材、鋼坯鋼材、鋼坯多用于中小型鍛件多用于中小型鍛件鋼錠鋼錠主要用于大中型鍛件。主要用于大中型鍛件。二、確定坯料重量和尺寸二、確定坯料重量和尺寸 g鍛鍛件重量，由鍛件公稱尺寸計算

40、而得鍛鍛件重量，由鍛件公稱尺寸計算而得 g芯沖孔芯料損失，取決于沖孔方式，沖孔直徑和坯料高度芯沖孔芯料損失，取決于沖孔方式，沖孔直徑和坯料高度（h0）具體計算為：）具體計算為： 實心沖孔實心沖孔m芯芯（1.181.57）d2h0空心沖孔空心沖孔m芯芯（4.324.71）d2h0墊環(huán)沖孔墊環(huán)沖孔g芯芯6.16 d2h0m切切鍛件拔長端部由于不平整而應切除料頭的重量（鍛件拔長端部由于不平整而應切除料頭的重量（kg）它）它與鍛件拔長后的直徑（與鍛件拔長后的直徑（d）或截面寬度（）或截面寬度（b），高度（），高度（h）有）有關，計算公式為：關，計算公式為：圓形件圓形件m切切（1.651.8）d3矩形件

41、矩形件m切切（2.22.36）b2h 采用鋼錠鍛造時，為保證鍛件重量，還應考慮必須切采用鋼錠鍛造時，為保證鍛件重量，還應考慮必須切除的鋼錠冒口和錠底的重量。除的鋼錠冒口和錠底的重量。 表表3-1 采用不同加熱方法時鋼的一次燒損率采用不同加熱方法時鋼的一次燒損率 爐 型 燒損率（%）爐 型燒損率（%）室式爐（煤爐）2.5-4電阻爐 1-1.5油爐2-3接觸電加熱和感應加熱 1.53.0汽輪機轉子汽輪機轉子發(fā)電機轉子發(fā)電機轉子軸身軸身軸身軸身3.5-6.03.5-6.0水輪機主軸水輪機主軸法法 蘭蘭輥輥 身身最好最好1.52.5汽輪機葉輪汽輪機葉輪旋翼軸、渦旋翼軸、渦輪軸輪軸輪輪 轂轂法法 蘭蘭4

42、.0-6.06.0-8.0水壓機立柱水壓機立柱最大截面最大截面3.0航空用大型航空用大型鍛件鍛件最大截面最大截面6.0-8.0 表表3-2典型鍛件鍛造比典型鍛件鍛造比 例題例題8計算例題計算例題6中的鍛造比并制訂鍛造工藝。中的鍛造比并制訂鍛造工藝。 解題：解題：kl=h0/h1=80.67/45=1.792 鍛造比不符合表鍛造比不符合表3-2的規(guī)定，應該重新選擇坯料尺寸。的規(guī)定，應該重新選擇坯料尺寸。 取取kl=2.5，則，則 h0=kl*h1=112.5mm 由此計算得到由此計算得到 d0=5.5cm=55mm 鍛造工藝見下頁。鍛造工藝見下頁。 我 例題例題9計算例題計算例題7中的鍛造比并確

43、定鍛造工藝。中的鍛造比并確定鍛造工藝。 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，而很多鍛造過程與鐓粗有關，因此常以鐓粗力大小來選擇多，而很多鍛造過程與鐓粗有關，因此常以鐓粗力大小來選擇設備。設備。過小則鍛件內部鍛不透，且生產效率低。過小則鍛件內部鍛不透，且生產效率低。 過大工作速度低，同樣也影響生產效率和鍛件成本。過大工作速度低，同樣也影響生產效率和鍛件成本。四、確定鍛造設備噸位四、確定鍛造設備噸位自由鍛常用設備自由鍛常用設備鍛錘鍛錘水壓機水壓機特點：無過載損壞問題特點：無過載損壞問題 設備噸位選擇設備噸位選擇自由鍛設備噸位自由鍛

44、設備噸位選擇的主要依據選擇的主要依據變形溫度、變形溫度、鍛件材質、鍛件材質、變形面積變形面積鍛件大小鍛件大小變形工序性質（變形面積）變形工序性質（變形面積）確定設備噸位的方法：理論計算法和經驗類比法確定設備噸位的方法：理論計算法和經驗類比法 。1.理論計算法理論計算法 (1)水壓機鍛造時，由于壓力變化平穩(wěn)，可根據鍛件成型水壓機鍛造時，由于壓力變化平穩(wěn)，可根據鍛件成型必需的最大變形力來選擇設備噸位。必需的最大變形力來選擇設備噸位。 最大變形力最大變形力 f=pa a：鍛件與工具的接觸面在水平方向上的投影面積。：鍛件與工具的接觸面在水平方向上的投影面積。 p：鍛件與工具接觸面上單位流動壓力：鍛件與

45、工具接觸面上單位流動壓力(即平均單位壓力即平均單位壓力) 其中其中p可根據不同情況計算。可根據不同情況計算。 a) 圓形鍛件鐓粗：當圓形鍛件鐓粗：當h/d0.5時，時，p=s(1+ ) 當當h/d0.5時，時，p=s(1+ ） hdu4hdu3 b)方形件鐓粗方形件鐓粗 p=1.15s1+ l、b、h為鍛件長、寬、高為鍛件長、寬、高d、h分別為鍛造終了鍛件的直徑和高度分別為鍛造終了鍛件的直徑和高度s流動應力，是金屬在相應變形溫度、速度下的真應力。流動應力，是金屬在相應變形溫度、速度下的真應力。 摩擦系數，熱鍛時取摩擦系數，熱鍛時取0.30.5,無潤滑一般取無潤滑一般取0.536lbbulh c

46、) 矩形坯料平砧拔長矩形坯料平砧拔長 p=1.15s1+ l送進量；送進量；h鍛件高度鍛件高度 d)圓形坯料在圓弧砧上拔長時圓形坯料在圓弧砧上拔長時 p=s（1+ ） d:鍛件直徑鍛件直徑hlu323lud (2)用鍛錘錘造，由于其打擊力是不定的，所以應根據鍛件用鍛錘錘造，由于其打擊力是不定的，所以應根據鍛件所需變形功來選擇設備的打擊能量噸位。所需變形功來選擇設備的打擊能量噸位。 a）圓柱體鍛件鐓粗變形功：）圓柱體鍛件鐓粗變形功： wsv d0、h0坯料直徑和高度；坯料直徑和高度；d、h鍛件直徑和高度；鍛件直徑和高度； v鍛件體積。鍛件體積。 b） 長板形鍛件鐓粗變形功為：長板形鍛件鐓粗變形功

47、為： wsv b0、h0坯料寬度和高度；坯料寬度和高度；b、h鐓粗后寬度和高度。鐓粗后寬度和高度。hdhdhh0091lnhbhbhh0081ln c) 打擊能量：打擊能量： 根據最后一錘的變形功根據最后一錘的變形功w（變形程度取（變形程度取3%5%）考慮錘的打擊效率考慮錘的打擊效率，便可算出所需打擊能量，便可算出所需打擊能量e(j) e=w/ d）鍛錘的噸位）鍛錘的噸位 通常鍛錘的噸位是以落下重量通常鍛錘的噸位是以落下重量g(kg)表示，與打擊能表示，與打擊能量有如下關系：量有如下關系： g= g:重力加速度重力加速度 g=9.8m/s； v：鍛錘打擊速度，一般?。哄戝N打擊速度，一般取v=6

48、-7m/s； :打擊效率，一般打擊效率，一般=0.70.9； 如取如取v=6.5m/s,=0.8,則則g=w/1.72wvg222.經驗類比法經驗類比法 這是用統(tǒng)計分析生產實踐數據的基礎上總結歸納這是用統(tǒng)計分析生產實踐數據的基礎上總結歸納出的經驗公式或圖表來估算鍛造所需設備噸位的一種出的經驗公式或圖表來估算鍛造所需設備噸位的一種方法，應用時只需根據鍛件的某些主要系數方法，應用時只需根據鍛件的某些主要系數(如重量、如重量、尺寸、材質尺寸、材質)便可迅速確定設備噸位。便可迅速確定設備噸位。 鐓粗時，鐓粗時，g=(0.0020.003)ks(kg) k與鋼料強度極限與鋼料強度極限b有關的系數，由表有關的系數，由表3-3確定。確定。 s材料鐓粗后的橫截面積材料鐓粗后的橫截面積(cm2) 拔長時拔長時 g=2.5s s坯料橫截面積坯料橫截面積 自由鍛用鍛錘的鍛造能力范圍可參照表自由鍛用鍛錘的鍛造能力范圍可參照表3-4 表表3-33-3系數系數 設 備 噸設 備 噸位（位（t） 鍛件類型鍛件類型0.250.50.751.02.03.05.0圓餅圓餅d ( mm)20025030040050060