鍛造工藝與模具設(shè)計(jì) 第四章

第四章自由鍛造工藝西南交通大學(xué)希望學(xué)院空氣錘§4.1概述一、定義

自由鍛——利用沖擊力或壓力使金屬在上下兩個(gè)平板之間產(chǎn)生變形，從而得到所需形狀及尺寸的鍛件。或者說(shuō)：只用簡(jiǎn)單的工具，或在鍛造設(shè)備的上下砧間直接對(duì)坯料施加外力，使坯料產(chǎn)生變形而獲得所需形狀及內(nèi)部質(zhì)量的鍛件的加工方法。動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)2

自由鍛工藝所研究的內(nèi)容主要包括金屬在自由鍛過(guò)程中的變形規(guī)律和特點(diǎn)以及如何提高鍛件質(zhì)量的方法。

對(duì)于中小型鍛件（碳鋼和低合金鋼），其所用原材料大多是經(jīng)過(guò)鍛軋的型坯，這類坯料質(zhì)量較好，在鍛造時(shí)主要解決成形問(wèn)題；

對(duì)于大型鍛件和高合金鋼鍛件，其所用原材料為內(nèi)部組織較差的鋼錠，由于其內(nèi)部組織存在成分偏析、夾雜、氣泡等較多缺陷，其在鍛造時(shí)關(guān)鍵的問(wèn)題是改變性能和提高鍛件質(zhì)量。

自由鍛造：手工自由鍛造和機(jī)械自由鍛造（自由鍛）

鍛錘自由鍛——產(chǎn)生沖擊力使金屬坯料變形（中小型）

水壓機(jī)自由鍛——靠壓力使坯料變形（大型）

優(yōu)點(diǎn)：所用工具簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)、靈活性大，因此適合單件和小批鍛件。

缺點(diǎn)：鍛件精度低，加工余量大，生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)2§4.2自由鍛工序及自由鍛件分類

自由鍛件在成形過(guò)程中，由于其形狀的不同而導(dǎo)致所采用的變形工序也不同，按其性質(zhì)和作用分為：

自由鍛工序

基本工序輔助工序修整工序

4.2.1

自由鍛工序組成⑴基本工序

指能夠大幅度地改變坯料形狀和尺寸的工序，是主要變形工序。

如鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔、芯軸拔長(zhǎng)、彎曲、錯(cuò)移、扭轉(zhuǎn)、切割、芯軸擴(kuò)孔等。

⑵輔助工序

指在坯料進(jìn)入基本工序前預(yù)先變形的工序。

如鋼錠倒棱和縮頸倒棱、預(yù)壓鉗把、階梯軸分段壓痕等。⑶修整工序

即后續(xù)工序。指用來(lái)精整鍛件尺寸和形狀使完全達(dá)到鍛件圖要求的工序。一般是在某一基本工序完成后進(jìn)行。

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面的平整，拔長(zhǎng)后的彎曲校直和鍛斜后的校正等。自由鍛件的成形都是這三類工序的組合修整工序

為了便于制訂工藝規(guī)程，自由鍛件按其工藝特點(diǎn)可分為以下幾類（即把形狀特征相同、變形過(guò)程類似的鍛件歸為一類）：1．實(shí)心圓柱體軸桿類鍛件：軸向尺寸遠(yuǎn)大于橫截面尺寸。基本工序?yàn)椋喊伍L(zhǎng)或鐓粗＋拔長(zhǎng)

2．實(shí)心矩形斷面鍛件：可歸為軸桿類

3．曲軸類鍛件：不僅沿軸線有截面形狀和面積變化，而且軸線有多方向彎曲。

基本工序?yàn)椋喊伍L(zhǎng)、錯(cuò)移、扭轉(zhuǎn)4.2.2

自由鍛件分類4．盤(pán)形類（餅塊類）鍛件：橫向尺寸大于高度尺寸。基本工序?yàn)椋虹叴?/p>

5．空心類鍛件：有中心通孔?；竟ば?yàn)椋虹叴?、沖孔、擴(kuò)孔、或芯軸拔長(zhǎng)等

6．彎曲類鍛件：具有彎曲的軸線，彎曲可以是對(duì)稱的，也可是不對(duì)稱的?；竟ば?yàn)椋喊伍L(zhǎng)、彎曲

7．復(fù)雜形狀鍛件：不同工序的組合。

1．實(shí)心圓柱體軸桿類鍛件：軸向尺寸遠(yuǎn)大于橫截面尺寸，可以是直軸或階梯軸，如傳動(dòng)軸、機(jī)車(chē)軸、立柱、拉桿，尺寸較大的鉚釘、螺栓等?；竟ば?yàn)椋喊伍L(zhǎng)（主要）鐓粗＋拔長(zhǎng)（a.鍛件直接拔長(zhǎng)不滿足鍛造比時(shí)；

b.鍛件橫向力學(xué)性能要求較高時(shí)；

c.鍛件具有尺寸相差較大的臺(tái)階法蘭時(shí).)輔助工序和修正工序?yàn)榈估饨呛蜐L圓。圖4-1傳動(dòng)軸的鍛造過(guò)程2．實(shí)心矩形斷面鍛件：可歸為軸桿類；包括各種矩形、方形及工字形斷面的實(shí)心類鍛件。如：方桿、搖桿、模塊、錘頭、砧塊等；基本工序?yàn)椋喊伍L(zhǎng)（主要）鐓粗＋拔長(zhǎng)

（鍛件具有尺寸相差較大的臺(tái)階法蘭時(shí).)

圖4-2搖桿傳動(dòng)軸

的鍛造過(guò)程3．盤(pán)形類（餅塊類）鍛件：橫向尺寸大于高度尺寸，或兩者相近，如圓盤(pán)、齒輪、圓形模塊、葉輪等；基本工序?yàn)椋虹叴郑ㄖ饕?；輔助和修整工序?yàn)榈估狻L圓、平整等

圖4-3盤(pán)餅類鍛件的鍛造過(guò)程

a)齒輪的鍛造過(guò)程b)錘頭的鍛造過(guò)程4．曲軸類鍛件：實(shí)心類軸，不僅沿軸線有截面形狀和面積變化，而且軸線有多方向彎曲。包括：各式曲軸，單拐、多拐曲軸；

基本工序?yàn)椋喊伍L(zhǎng)、錯(cuò)移、扭轉(zhuǎn)；鍛造曲軸時(shí)，應(yīng)盡可能采用那些不切斷纖維和不使不銹鋼材心部材料外露的工藝方案；在扭轉(zhuǎn)時(shí)，盡量采用小角度扭轉(zhuǎn)；輔助和修整工序?yàn)榉侄螇汉?、局部倒棱、滾圓、校正等。

引擎的主要旋轉(zhuǎn)機(jī)件，裝上連桿后，可承接連桿的上下(往復(fù))運(yùn)動(dòng)變成循環(huán)(旋轉(zhuǎn))運(yùn)動(dòng)。是發(fā)動(dòng)機(jī)上的一個(gè)重要的機(jī)件，其材料是由碳素結(jié)構(gòu)鋼或球墨鑄鐵制成的，有兩個(gè)重要部位:主軸頸，連桿頸，(還有其他)。主軸頸被安裝在缸體上，連桿頸與連桿大頭孔連接，連桿小頭孔與汽缸活塞連接，是一個(gè)典型的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。曲軸的潤(rùn)滑主要是指與連桿大頭軸瓦與曲軸連桿頸的潤(rùn)滑和兩頭固定點(diǎn)的潤(rùn)滑.曲軸的旋轉(zhuǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力源。也是整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的源動(dòng)力4．曲軸類鍛件：圖4-4三拐曲軸的鍛造過(guò)程234．曲軸類鍛件：圖4-5195型單拐曲軸的全纖維鍛造過(guò)程5．空心類鍛件：有中心通孔，一般為圓周等壁厚鍛件，軸向可有階梯變化，如各種圓環(huán)、齒圈、炮筒、軸承環(huán)等；基本工序?yàn)椋虹叴?、沖孔（主要）

擴(kuò)孔或芯軸拔長(zhǎng)（外徑較大或軸向長(zhǎng)度較大時(shí)）輔助和修整工序?yàn)椋旱估狻L圓、校正等。

圖4-6空心類鍛件的鍛造過(guò)程

a)圓環(huán)的鍛造過(guò)程b)圓筒的鍛造過(guò)程6．彎曲類鍛件：具有彎曲的軸線，彎曲可以是對(duì)稱或不對(duì)稱的，截面可以是等截面或不等截面的，如：吊鉤，鐵錨、船尾架等；基本工序?yàn)椋喊伍L(zhǎng)、彎曲

彎曲次序：a.當(dāng)鍛件上多處彎曲時(shí)，一般先彎端部及彎曲部分與直線部分的交界處，然后彎曲其余圓弧部分；

b.對(duì)于形狀復(fù)雜的彎曲件，彎曲時(shí)最好采用墊?；?/p>

非標(biāo)類工裝等；輔助和修整工序工序?yàn)榉侄螇汉?、滾圓、平整。

16．彎曲類鍛件：圖4-7彎曲類鍛件的鍛造過(guò)程

a)20t吊鉤的鍛造過(guò)程b)卡瓦的鍛造過(guò)程7．復(fù)雜形狀鍛件：除以上六類的復(fù)雜形狀的鍛件，也可是上述六類鍛件中某些特征多組成的復(fù)雜鍛件，如十字軸、吊環(huán)螺釘、閥體、叉桿、羊角等；這類鍛件鍛造難度大，所用輔助工序較多。

鍛件類別圖例鍛造工序盤(pán)類零件

鐓粗（或拔長(zhǎng)－鐓粗），沖孔等軸類零件

拔長(zhǎng)（或鐓粗－拔長(zhǎng)），切肩，鍛臺(tái)階等筒類零件

鐓粗（或拔長(zhǎng)－鐓粗），沖孔，在芯軸上拔長(zhǎng)等環(huán)類零件

鐓粗（或拔長(zhǎng)－鐓粗），沖孔，在芯軸上擴(kuò)孔等彎曲類零件

拔長(zhǎng)，彎曲等鍛件分類及所需鍛造工序

金屬塑性變形及流動(dòng)的幾個(gè)問(wèn)題

（一）影響金屬塑性變形流動(dòng)的三個(gè)因素

加載情況、受力情況、變形情況

整體加載——整體受力

如鐓粗

局部加載——整體受力——整體變形

如拔長(zhǎng)、沖孔（D/d>5）

局部加載——局部受力——局部變形

如沖孔（D/d<5）（二）金屬塑性變形的不均勻性

實(shí)質(zhì)上是由金屬質(zhì)點(diǎn)的不均勻流動(dòng)引起的。

（三）塑性變形時(shí)金屬的流動(dòng)方向

最小阻力定律

§4.3自由鍛基本工序分析

基本工序是自由鍛件在變形過(guò)程中的核心工序，了解和掌握自由鍛每種基本工序中的金屬流動(dòng)規(guī)律和變形分布，對(duì)合理選擇成形工序、準(zhǔn)確分析鍛件質(zhì)量、制訂鍛件自由鍛工藝規(guī)程是非常重要的。定義：在外力作用下，使坯料高度減小，橫截面增大的鍛造工序。

4.3.1鐓粗§4.3自由鍛基本工序分析

4.3.1鐓粗動(dòng)畫(huà)（一）鐓粗的作用：⑴獲得橫截面較大而高度較小的鍛件（餅塊件）。⑵用作沖孔前的準(zhǔn)備工序(增大坯料的橫截面積以便于沖孔)。

⑶“反復(fù)鐓拔法”，鐓粗與拔長(zhǎng)相結(jié)合，可提高鍛造比，同時(shí)擊碎合金工具鋼中的塊狀碳化物，并使其分布均勻以提高鍛件的使用性能。

⑷提高鍛件的橫向力學(xué)性能以減小力學(xué)性能的異向性。鐓粗方式:（二）鐓粗分類：原料來(lái)分:圓截面鐓粗方截面鐓粗等矩形截面鐓粗平砧鐓粗局部鐓粗墊環(huán)鐓粗（三）主要質(zhì)量問(wèn)題和變形流動(dòng)特點(diǎn)

-------針對(duì)圓截面坯料的鐓粗討論

1．質(zhì)量問(wèn)題：

a.側(cè)表面產(chǎn)生縱向或45o裂紋；

b.側(cè)表面出現(xiàn)鼓形；

c.上下端存留鑄態(tài)組織；

d.高坯料鐓粗易失穩(wěn)彎曲。2．變形流動(dòng)特點(diǎn)

變形區(qū)按變形程度大小大致可以分為三個(gè)區(qū)，如圖所示：IIIIIIIIIIII平砧鐓粗變形分布與應(yīng)力狀態(tài)分析I區(qū)域（Ⅰ）

屬于難變形區(qū)，原因：鐓粗時(shí)由于坯料兩端面與工具存在摩擦力影響，導(dǎo)致變形十分困難、變形程度??；

IIIIIIIIIIII平砧鐓粗變形分布與應(yīng)力狀態(tài)分析I區(qū)域（II）

處于坯料中斷內(nèi)部，屬于大變形區(qū)，原因：受摩擦力影響小應(yīng)力狀態(tài)有利于變形；

IIIIIIIIIIII平砧鐓粗變形分布與應(yīng)力狀態(tài)分析I區(qū)域（III）

屬于小變形區(qū)，該區(qū)變形程度介于區(qū)域I和區(qū)域II之間原因：由于區(qū)域II的金屬向外流動(dòng)時(shí)對(duì)其產(chǎn)生壓應(yīng)力所引起，并使其在切向產(chǎn)生拉應(yīng)力，越靠近坯料表面切向拉應(yīng)力越大，當(dāng)超過(guò)允許值時(shí)，便引起縱向裂紋產(chǎn)生；低塑材料由于抗剪切強(qiáng)度弱，常在側(cè)表面450產(chǎn)生裂紋；

IIIIIIIIIIII平砧鐓粗變形分布與應(yīng)力狀態(tài)分析I3.鐓粗結(jié)果：

a.坯料由圓柱形變?yōu)楣男?。另外，（I）區(qū)與工具接觸，溫度降低快，也是難變形的原因之一。

b.這樣三個(gè)區(qū)域的變形不均勻使金屬內(nèi)部晶粒粗細(xì)不一。大變形區(qū)變形充分，得到細(xì)晶粒；難變形區(qū)，還保留粗大的鑄態(tài)組織。

c.（Ⅱ）（Ⅲ）區(qū)變形的不均，又引起了側(cè)表面裂紋的產(chǎn)生。

IIIIIIIIIIII平砧鐓粗變形分布與應(yīng)力狀態(tài)分析I4．減少缺陷可采取的措施有：

a.采用潤(rùn)滑和預(yù)熱工具;b.用側(cè)凹形毛坯鐓粗;c.

采用軟金屬墊鐓粗；d.

采用鉚墩、疊料鐓粗；e.

套環(huán)內(nèi)鐓粗；f.

反復(fù)鐓粗與側(cè)面修直。

a.采用潤(rùn)滑和預(yù)熱工具;鐓粗低彈塑性材料時(shí)可使用玻璃粉、玻璃布和石墨粉等作為潤(rùn)滑劑。為防止變形金屬溫度降低過(guò)快，鐓粗時(shí)所用的工具應(yīng)預(yù)熱至200-300OC。b.用側(cè)凹形毛坯鐓粗;鐓粗低彈塑性材料或大鍛件時(shí)，鐓粗前可將坯料預(yù)壓成凹形；原因：側(cè)凹形坯料在鐓粗時(shí)，在側(cè)凹面上產(chǎn)生徑向力分量，對(duì)側(cè)表面的縱向開(kāi)裂起阻止作用，并減小鼓肚形狀產(chǎn)生。圖4-10側(cè)凹坯料鐓粗時(shí)的受力情況b.用側(cè)凹形毛坯鐓粗;獲得側(cè)凹坯料方法：鉚墩與端面碾壓。圖4-11鉚鐓與端面輾壓c.

采用軟金屬墊鐓粗；

鐓粗時(shí)，在工具與坯料之間放置一塊溫度不低于坯料溫度的軟金屬墊板或墊環(huán)。

軟金屬墊鐓粗

軟金屬墊鐓粗d.

采用鉚墩、疊料鐓粗；鉚墩鐓粗鉚墩就是預(yù)先將坯料端部局部成形，然后再重?fù)翮叴职阎虚g內(nèi)凹部分鐓粗，使其變成圓柱形；對(duì)于小批料，可先將坯料放斜輕擊，旋轉(zhuǎn)打棱成下圖a的形狀，然后再放正鐓粗；高速鋼坯料在鐓粗時(shí)常因出現(xiàn)鼓形而產(chǎn)生縱向裂紋，為了防止產(chǎn)生縱向裂紋，常用此鉚墩法。圖4-13鉚鐓疊料鐓粗主要用于扁平的圓盤(pán)類鍛件；方法：將兩塊坯料疊起來(lái)鐓粗，直到形成鼓形后，再把坯料上下翻轉(zhuǎn)1800對(duì)疊，繼續(xù)鐓粗；疊料鐓粗不僅能使金屬變形均勻，而且能顯著降低變形抗力。圖4-14疊料鐓粗過(guò)程e.

套環(huán)內(nèi)鐓粗；

方法：在坯料外圈加一個(gè)碳鋼外套，靠套環(huán)的徑向壓應(yīng)力來(lái)減少坯料由于變形不均勻引起的外邊面附加拉應(yīng)力，鐓粗后將外套去掉。這種方法主要用于鐓粗低塑性的高合金鋼等。圖4-15套環(huán)內(nèi)鐓粗f.反復(fù)鐓粗與側(cè)面修直。；

在鐓粗坯料產(chǎn)生鼓形后，可以通過(guò)圓周側(cè)壓將鼓形修直，在繼續(xù)鐓粗；可以消除鼓形表面上的附加拉應(yīng)力，同時(shí)可以獲得側(cè)面平直、沒(méi)有鼓形的鐓粗鍛件。5.不同高徑比坯料的鐓粗

H0/D0=2.5-1.5ⅠⅡⅢⅣⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅣH0/D0=2.5HO/D0=1.45H0/D0=1～0.67H0/D0=0.22不同髙徑比坯料鐓粗的變形情況開(kāi)始在坯料兩端先產(chǎn)生鼓形，形成4個(gè)變形區(qū)，其中前3個(gè)與前述變形相同坯料中部Ⅳ變形區(qū)為均勻變形區(qū)；Ⅳ變形區(qū)不受摩擦影響，內(nèi)部變形均勻，側(cè)面保持圓柱形。5.不同高徑比坯料的鐓粗

H0/D0=1.5-1.0ⅠⅡⅢⅣⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅣH0/D0=2.5HO/D0=1.45H0/D0=1～0.67H0/D0=0.22不同髙徑比坯料鐓粗的變形情況由開(kāi)始的雙鼓形逐漸向單鼓行過(guò)渡；如b圖過(guò)渡到c圖。abcd5.不同高徑比坯料的鐓粗

H0/D0<0.5ⅠⅡⅢⅣⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅣH0/D0=2.5HO/D0=1.45H0/D0=1～0.67H0/D0=0.22不同髙徑比坯料鐓粗的變形情況坯料相對(duì)高度較小，三個(gè)變形區(qū)各處的變形條件相差不大，坯料的上下變形區(qū)Ⅰ相接觸，當(dāng)繼續(xù)變形時(shí)，該區(qū)也一定變形；該種情況下的變形，鼓肚相對(duì)較小。5.不同高徑比坯料的鐓粗

H0/D0>3ⅠⅡⅢⅣⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅣH0/D0=2.5HO/D0=1.45H0/D0=1～0.67H0/D0=0.22不同髙徑比坯料鐓粗的變形情況坯料鐓粗時(shí)易產(chǎn)生失穩(wěn)，導(dǎo)致縱向彎曲；彎曲后若不及時(shí)校正而繼續(xù)鐓粗，就可能產(chǎn)生折疊。6.

鐓粗時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)；a.為了避免鐓粗時(shí)產(chǎn)生縱向失穩(wěn)彎曲，圓柱體坯料高徑比不宜超過(guò)2.5-3，在2-2.2范圍內(nèi)最好;b.鐓粗前坯料斷面應(yīng)平整，端面與軸線要垂直，且加熱溫度要均勻，鐓粗時(shí)要使坯料圍繞它的軸線不斷地轉(zhuǎn)動(dòng);c.

對(duì)有皮下缺陷的錠料，鐓粗前應(yīng)進(jìn)行倒棱制坯，可使缺陷得以焊合，以免鐓粗時(shí)出現(xiàn)裂紋；d.

為了減小鐓粗時(shí)所需的力量，坯料應(yīng)加熱到其所允許的最高溫度；e.

鐓粗時(shí)每次的壓下量應(yīng)小于材料所允許的變形范圍；

（四）.

墊環(huán)鐓粗；坯料在單個(gè)墊環(huán)上或兩個(gè)墊環(huán)間進(jìn)行鐓粗稱為墊環(huán)鐓粗，又為鐓擠；可用于鍛造帶有單邊或雙邊凸臺(tái)的齒輪或帶法蘭的餅類鍛件；由于鍛件凸臺(tái)和高度比較小，采用的坯料直徑大于環(huán)孔直徑，實(shí)質(zhì)屬于鐓擠變形。圖4-18墊環(huán)鐓粗

（五）.

局部鐓粗；坯料只在局部長(zhǎng)度上（端部或中間）產(chǎn)生鐓粗變形，稱為局部鐓粗；可以鍛造凸臺(tái)直徑較大和高度較高的餅類鍛件，或端部帶有較大法蘭的鍛件；局部鐓粗成形時(shí)的坯料尺寸，應(yīng)按桿部直徑選取；為了避免鐓粗時(shí)產(chǎn)生縱向彎曲，坯料變形部分高徑比H頭/D0不應(yīng)大于3.圖4-19局部鐓粗

（五）.

局部鐓粗；

對(duì)于頭部較大而桿部較細(xì)的鍛件，一般不能采用局部鐓粗，而是用于桿部直徑的坯料，采取先鐓粗頭部，然后再拔長(zhǎng)桿部，或者先拔長(zhǎng)桿部，然后再鐓粗頭部的方法。圖4-20頭大桿細(xì)類鍛件的局部鐓粗4.3.2拔長(zhǎng)

動(dòng)畫(huà)（一）定義：使坯料橫截面減小，以增加其長(zhǎng)度的鍛造工序

（二）拔長(zhǎng)作用：

⑴由橫截面積較大的坯料得到橫截面積較小、而軸向較長(zhǎng)的軸類鍛件；⑵作為輔助工序進(jìn)行局部變形；

⑶“反復(fù)鐓拔”工序。

拔長(zhǎng)工序是通過(guò)逐次送進(jìn)和反復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)坯料進(jìn)行壓縮變形，耗費(fèi)工時(shí)最多。

拔長(zhǎng)動(dòng)畫(huà).swf

1.拔長(zhǎng)類型根據(jù)拔長(zhǎng)所使用的工具不同，拔長(zhǎng)可分為平砧拔長(zhǎng)、型砧拔長(zhǎng)、芯軸拔長(zhǎng)三類；根據(jù)坯料截面形狀不同，拔長(zhǎng)又可以分為矩形截面拔長(zhǎng)、圓截面拔長(zhǎng)和空心截面三類；

（1）.平砧拔長(zhǎng)

平砧拔長(zhǎng)是生產(chǎn)中用的最多的一種拔長(zhǎng)方法，拔長(zhǎng)過(guò)程中有以下幾種坯料的截面變化情況：1）

方→方截面拔長(zhǎng)圖4-21方截面坯料拔長(zhǎng)2）圓→方截面拔長(zhǎng)3）圓→圓截面拔長(zhǎng)

（1）.平砧拔長(zhǎng)圖4-22圓截面坯料拔長(zhǎng)圖4-23平砧拔長(zhǎng)圓截面坯料時(shí)的截面變化過(guò)程是指將坯料放在V型砧或圓弧型砧中進(jìn)行拔長(zhǎng)；V型砧拔長(zhǎng)可分為兩種方式：上平砧下V型砧上拔長(zhǎng)上下V型砧中拔長(zhǎng)主要用于低彈塑性材料；為提高拔長(zhǎng)效率：利用型砧的側(cè)面壓力限制金屬的橫向流動(dòng)，迫使金屬沿軸向伸長(zhǎng)。

（2）.型砧拔長(zhǎng)圖4-24在型砧中拔長(zhǎng)

a)圓弧型砧b)上平砧下V型砧c)上下V型砧也叫空心拔長(zhǎng)，空心件通常為管件，拔長(zhǎng)時(shí)，在孔中穿一根芯軸；芯軸拔長(zhǎng)是一種減小空心坯料外徑（厚度）并增加其長(zhǎng)度的鍛造工序；用于鍛制長(zhǎng)筒類鍛件。

（3）.芯軸拔長(zhǎng)圖4-25芯軸拔長(zhǎng)

1—上砧2—V型砧3—芯軸4—坯動(dòng)畫(huà)2.拔長(zhǎng)時(shí)主要質(zhì)量問(wèn)題和變形流動(dòng)特點(diǎn)：

1）．質(zhì)量問(wèn)題：裂紋，表面折疊，端面內(nèi)凹，組織與性能不均。

2）．拔長(zhǎng)時(shí)的變形特點(diǎn)

拔長(zhǎng)時(shí)坯料變形情況與鐓粗變形有某些相似之處，它是兩端帶有不變形金屬的鐓粗。

拔長(zhǎng)時(shí)，最關(guān)注的是拔長(zhǎng)速度和拔長(zhǎng)對(duì)鍛件質(zhì)量的影響。

影響這兩項(xiàng)指標(biāo)的主要因素有：送進(jìn)量L0、壓下量△h、砧面與坯料的形狀、錘擊的輕重與操作方法以及坯料的加熱溫度等等。

矩形截面拔長(zhǎng)（1）送進(jìn)量的大小除影響生產(chǎn)率外，還影響鍛件質(zhì)量當(dāng)送進(jìn)量太小，而坯料厚度（h0）又比較大，即當(dāng)L0<0.5h0時(shí)會(huì)出現(xiàn)鍛不透的現(xiàn)象，坯料內(nèi)部變形小而產(chǎn)生軸向拉應(yīng)力，有可能導(dǎo)致鍛件內(nèi)部產(chǎn)生裂紋。送進(jìn)量過(guò)大又會(huì)產(chǎn)生外部橫向裂紋和內(nèi)部縱向裂紋。所以，送進(jìn)量還需根據(jù)坯料厚度來(lái)考慮，一般取L0=(0.6～0.8)h0。

一般認(rèn)為Δh=(0.1～0.2)h0，并且壓后斷面的寬高比不應(yīng)小于2～2.5倍，否則翻轉(zhuǎn)90°再壓第二次時(shí)就會(huì)產(chǎn)生彎曲以致形成折疊。（2）壓下量（Δh）是指變形前后坯料厚度之差，即Δh=h0-h。

每次錘擊的壓下量不宜過(guò)大

矩形截面拔長(zhǎng)必須指出：選擇壓下量時(shí)應(yīng)結(jié)合送進(jìn)量來(lái)考慮。一般送進(jìn)量應(yīng)該足夠大，即L0>(0.5～0.75)Δh。否則，會(huì)產(chǎn)生折疊，表面折疊產(chǎn)生主要是送進(jìn)量與壓下量不合適，導(dǎo)致鍛件報(bào)廢。

拔長(zhǎng)時(shí)坯料溫度應(yīng)適中、均勻。錘擊須快，錘擊的輕重（打擊力的大?。┮阅苠懲概髁蠟闇?zhǔn)。3.型砧拔長(zhǎng)的變形特點(diǎn)：

型砧拔長(zhǎng)是為了解決圓形截面坯料在平砧間拔長(zhǎng)時(shí)軸向伸長(zhǎng)小、橫向展寬大而采用的；其作用是利用側(cè)壓限制金屬的橫向流動(dòng)，迫使金屬沿軸向伸長(zhǎng)；在型砧中拔長(zhǎng)可提高生產(chǎn)率，防止內(nèi)部縱向裂紋的產(chǎn)生。

拔長(zhǎng)砧子形狀及其對(duì)變形區(qū)分布的影響

a)上下V形砧b)上平下V砧c)上下平砧Ⅰ難變形區(qū)Ⅱ大變形區(qū)Ⅲ小變形區(qū)4．坯料拔長(zhǎng)時(shí)缺陷的防止措施

（1）表面橫向裂紋與角裂

前者是由于送進(jìn)量過(guò)大同時(shí)壓縮量也過(guò)大所引起的；后者除了變形原因外，主要是由于角部溫度散失快，產(chǎn)生溫度應(yīng)力，引起表面拉力過(guò)大(應(yīng)及時(shí)進(jìn)行倒角)。

圖4-35表面裂紋與角部裂紋（2）表面折疊分為橫向折疊與縱向折疊；一般經(jīng)打磨后可去除，但較深的折疊會(huì)使鍛件報(bào)廢。表面橫向折疊的產(chǎn)生主要是由于送進(jìn)量太小，壓下量過(guò)大；

避免措施：增大送盡量Lo。

圖4-36拔長(zhǎng)橫向折疊形成過(guò)程示意圖(＜Δh／2時(shí))（2）表面折疊表面縱向折疊產(chǎn)生原因：前一次毛坯被壓縮的太扁，即b/h>2.5,當(dāng)翻轉(zhuǎn)900再壓時(shí)，毛坯失穩(wěn)而形成的；避免措施：減小壓縮量，是每次壓縮后的坯料b/h<2.5。

圖4-37縱向折疊形成過(guò)程示意圖（2）表面折疊另一種縱向折疊產(chǎn)生：是在糾正坯料菱形截面時(shí)所產(chǎn)生的；這種折疊較淺，一般為雙面同時(shí)進(jìn)行；避免措施;在坯料拔長(zhǎng)過(guò)程中，控制好翻轉(zhuǎn)角度為900，避免坯料出現(xiàn)菱形截面。

圖4-38截面校正時(shí)折疊形成過(guò)程示意圖（3）內(nèi)部縱向裂紋也稱中心開(kāi)裂，這種裂紋除了隱藏在鍛件內(nèi)部外，有可能沿軸線方向發(fā)展到鍛件的端部；產(chǎn)生原因：送進(jìn)量過(guò)大，壓下量較小，所造成的中心拉應(yīng)力；避免措施;a.需要合理的壓下量和進(jìn)給量；

b.采用V型砧拔長(zhǎng)；

c.對(duì)方截面坯料，在倒角時(shí)應(yīng)該輕擊，減少一

次變形量。

圖4-39拔長(zhǎng)時(shí)內(nèi)部縱向裂紋與坯料受力情況

a)鍛件內(nèi)部裂紋b)方截面坯料倒角c)圓截面坯料壓扁（4）內(nèi)部橫向裂紋產(chǎn)生原因：也是由于送進(jìn)量太小，出現(xiàn)雙鼓形特征，引發(fā)軸心拉應(yīng)力；避免措施;a.可適當(dāng)增大相對(duì)送進(jìn)量，控制一次壓下量；

b.改變變形區(qū)的變形特征，避免出現(xiàn)雙鼓形使坯料變形區(qū)內(nèi)應(yīng)力分布合理；

圖4-40拔長(zhǎng)時(shí)鍛件

的內(nèi)部橫向裂紋（5）對(duì)角線裂紋在拔長(zhǎng)高合金工具鋼時(shí)，當(dāng)送進(jìn)量較大，并且在坯料同一部位反復(fù)重?fù)魰r(shí)，常易產(chǎn)生次裂紋；避免措施;a.控制鍛造溫服，進(jìn)給量的大小，避免金屬變形部分橫向流動(dòng)；

b.注意一次變形量不能過(guò)大和反復(fù)在同一部位上連續(xù)翻轉(zhuǎn)鍛打。特別注意低塑合金鋼。

圖4-41對(duì)角線裂紋與坯料變形情況（6）端面縮口也叫“端面窩心”，屬于表面缺陷，因常出現(xiàn)在坯料端面心部，拔長(zhǎng)后可以切去料頭將缺陷排除；產(chǎn)生原因：首次進(jìn)量太小，表面金屬變形大、軸心尚未來(lái)得及變形引起的；避免措施;坯料端部變形時(shí)，應(yīng)保證有足夠的送進(jìn)量和較大的壓縮量，使中心部位金屬得到充足的變形.

圖4-42拔長(zhǎng)和側(cè)面修直時(shí)坯料端面縮口

a)拔長(zhǎng)b)側(cè)面修直后鐓粗5.拔長(zhǎng)操作方法指坯料在拔長(zhǎng)時(shí)的送進(jìn)與翻轉(zhuǎn)方法，有以下三種：a)螺旋式翻轉(zhuǎn)送進(jìn)法b往復(fù)翻轉(zhuǎn)送進(jìn)法c）單面壓縮法圖4-45拔長(zhǎng)操作方法5.拔長(zhǎng)操作方法(1)螺旋式翻轉(zhuǎn)送進(jìn)法每壓下一次，坯料翻轉(zhuǎn)90°，每次翻轉(zhuǎn)為同一個(gè)方向，連續(xù)翻轉(zhuǎn)，如圖4-45a所示。

(2)往復(fù)翻轉(zhuǎn)送進(jìn)法每次往復(fù)翻轉(zhuǎn)90°，如圖4-45b所示。

(3)單面壓縮法即沿整個(gè)坯料長(zhǎng)度方向壓縮一面后，翻轉(zhuǎn)90°再壓縮另一面，如圖4-45c所示。

定義：采用沖子將坯料沖出透孔或盲孔(不透孔)的鍛造工序稱為沖孔。

實(shí)心沖子沖孔1毛坯2沖墊3沖子4心料4.3.3沖孔

較薄的坯料通常采用單面沖孔；

厚度較大的鍛件，一般采用雙面沖孔法

動(dòng)畫(huà)沖孔常用于：⑴大于Ф30的盲孔或透孔鍛件；

⑵需要擴(kuò)孔的鍛件需要預(yù)沖孔；

⑶需拔長(zhǎng)的空心件需要預(yù)沖孔。

具有透孔或盲孔的零件，在鍛造時(shí)應(yīng)盡量采用沖孔工序?qū)⒖族懗觯郧蠊?jié)約原材料和減少機(jī)械加工工作量。

1.實(shí)心沖頭沖孔將實(shí)心沖頭從坯料的一端沖入，當(dāng)孔深達(dá)到坯料高度70%-80%時(shí)，取出沖頭，將坯料翻轉(zhuǎn)1800，再用沖頭從坯料的另一面把孔沖穿。這種方法稱為雙面沖孔。圖4-48實(shí)心沖頭沖孔

1—坯料2—沖墊3—沖子4—芯料（1）實(shí)心沖頭沖孔時(shí)坯料變形特點(diǎn)

沖孔時(shí)，在沖頭下的圓柱體區(qū)（A區(qū)）

的金屬受鐓粗作用，沿水平方向流動(dòng)，但受

到外圍環(huán)形區(qū)金屬的阻礙而處于三向壓應(yīng)力

狀態(tài)。環(huán)形區(qū)（B區(qū)）則受到圓柱體區(qū)向外

擴(kuò)張作用而處于切向拉應(yīng)力狀態(tài)。當(dāng)切向拉

應(yīng)力超過(guò)材料強(qiáng)度時(shí)，鍛件孔壁就會(huì)產(chǎn)生縱

向裂紋。

圖4-49沖孔時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變簡(jiǎn)圖（1）實(shí)心沖頭沖孔時(shí)坯料變形特點(diǎn)

上述變形過(guò)程和坯料形狀的變化規(guī)律與坯料外徑和沖頭直徑有很大關(guān)系。

沖孔后，坯料的形狀也會(huì)走樣，即上端面凹進(jìn)，下端面凸出，高度減小和側(cè)面產(chǎn)生鼓形。因此，沖孔后鍛件尚需加修整工序。

圖4-50沖孔時(shí)坯料形狀變化的情況

（2）沖孔時(shí)易產(chǎn)生的缺陷及防止措施

⑴走樣

開(kāi)式?jīng)_孔時(shí)，坯料高度減小，外徑上小下大，上端面中心下凹，下端面中心凸起的現(xiàn)象；形成原因：由于環(huán)壁厚Do/d太小（越小，走樣越嚴(yán)重）；措施：沖孔前將坯料鐓至D/d>3后再?zèng)_孔。

圖4-51沖孔缺陷示意圖

⑵孔沖偏

沖偏原因：主要是由于定位不準(zhǔn)或加熱不均勻；措施：a.先壓一淺印，經(jīng)目視確定準(zhǔn)備位置后再在原位繼續(xù)下沖；

b.溫度不均引起的偏心就使溫度均勻后再?zèng)_；原坯料高度越高，越容易沖偏。

圖4-51沖孔缺陷示意圖

⑶斜孔

斜孔產(chǎn)生原因：主要操作不當(dāng)，坯料兩端不平行，沖頭端面與軸線不垂直，沖頭本身彎曲等；措施：a.在沖孔前坯料端面要進(jìn)行壓平，沖頭要標(biāo)準(zhǔn)；

b.在沖頭時(shí)，要檢查沖頭是否與坯料端面垂直；

c.沖孔過(guò)程中，要不斷轉(zhuǎn)動(dòng)坯料，使沖頭受力均勻；

圖4-51沖孔缺陷示意圖

⑷裂紋

主要是由于材料塑性低，開(kāi)式?jīng)_孔過(guò)程中常在坯料外側(cè)面和內(nèi)孔圓角處產(chǎn)生縱向裂紋；產(chǎn)生原因：a.坯料直徑與沖頭直徑的比值小，沖孔時(shí)使外側(cè)表面受較大的拉應(yīng)力，當(dāng)超過(guò)抗拉極限時(shí)，產(chǎn)生裂紋；

b,內(nèi)孔處裂紋由材料的塑性低和沖頭錐度連續(xù)漲大而開(kāi)裂。措施：a.增大Do/d的比值，減小沖孔坯料走樣程度；

b.沖低塑性材料時(shí)，不僅要求沖頭錐度要小，并采多次加熱沖孔的方法完成。

圖4-51沖孔缺陷示意圖

2.空心沖頭沖孔

大型鍛件沖孔徑大于400mm的孔時(shí)，一般采用空心沖頭；沖孔時(shí)坯料形狀變化較小，但芯料損失大；當(dāng)鍛造大鍛件時(shí)，將鋼錠冒口向下，能沖掉中心最差的部分。

圖4-52空心沖頭沖孔4.3.4擴(kuò)孔

減小空心坯料壁厚，而增加其內(nèi)、外徑的鍛造工序稱為擴(kuò)孔。圖4-54沖子擴(kuò)孔

1.沖子擴(kuò)孔

是采用直徑比空心坯料內(nèi)孔要大并帶有錐度的沖子，穿過(guò)坯料內(nèi)孔而使其內(nèi)、外徑擴(kuò)大；如擴(kuò)孔量過(guò)大，很容易將坯料脹裂，故每次擴(kuò)孔不易過(guò)大；當(dāng)鍛件質(zhì)量小于30kg，沖孔后可直接擴(kuò)孔1-2次，再加熱一次，允許擴(kuò)2-3次；當(dāng)鍛件質(zhì)量大于30kg，沖孔后可直接擴(kuò)孔1次，再加熱一次，允許擴(kuò)2-3次；

心軸擴(kuò)孔(馬架擴(kuò)孔）

2.芯軸擴(kuò)孔

是將芯軸穿過(guò)空心坯料并放在“馬架”上，然后將坯料每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度壓下一次，逐漸將坯料的厚度壓薄、內(nèi)徑擴(kuò)大；

動(dòng)畫(huà)

3.輾壓擴(kuò)孔

環(huán)形毛坯套在芯輥上，在汽缸壓力P作用下，將旋轉(zhuǎn)的碾壓輪壓下，坯料壁厚減薄，金屬沿切線方向伸長(zhǎng)（軸向也有少量展寬），環(huán)的內(nèi)、外尺寸增大。；

圖4-57輾壓擴(kuò)孔工作原理圖

1—環(huán)形坯料2—芯輥3—輾壓輥

4—導(dǎo)向輥5—信號(hào)輥工作原理：在摩擦力作用下，碾壓輪帶動(dòng)坯料和芯輥一起旋轉(zhuǎn)。因此，坯料的變形是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程。當(dāng)環(huán)的外徑增大與導(dǎo)向輥接觸時(shí)，使環(huán)在外徑增大的同時(shí)產(chǎn)生彎曲變形。另外，導(dǎo)向輥在碾壓過(guò)程中使環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)以及環(huán)的中心不產(chǎn)生左右擺動(dòng)。當(dāng)環(huán)外圈與信號(hào)輥接觸時(shí)，碾壓輪停止壓下并開(kāi)始回程，卸料機(jī)構(gòu)將鍛件自動(dòng)卸下，鍛件的外徑尺寸由碾壓終了時(shí)的碾壓輪，導(dǎo)向輥和信號(hào)輥三者的位置決定。為了避免增寬，可在擴(kuò)孔機(jī)上裝置兩對(duì)自由轉(zhuǎn)動(dòng)的椎形輥，以保證高度方向尺寸。

動(dòng)畫(huà)

3.輾壓擴(kuò)孔

1)鍛件精度比其他自由鍛方法高，金屬流線分布均勻，零件的使用壽命較長(zhǎng)。

2)材料利用率比其他自由鍛方法可提高10%~20%，切削加工時(shí)間可減少15%~25%。

3)勞動(dòng)條件好。4.3.5彎曲（局部加載，局部受力，局部變形）

彎曲是將坯料彎成所規(guī)定形狀的鍛造工序。它同其它工序聯(lián)合使用，可以得到各種彎曲形狀的鍛件，如吊鉤、叉子、夾鉗等。

彎曲時(shí)坯料的形狀變化動(dòng)畫(huà)

坯料彎曲時(shí)，彎曲變形區(qū)的金屬內(nèi)側(cè)受壓縮，可能產(chǎn)生折疊，外側(cè)金屬受拉伸，容易引起裂紋，而且彎曲處容易產(chǎn)生畸變；彎曲半徑越小，彎曲角度越大，上述現(xiàn)象越嚴(yán)重；坯料彎曲時(shí)，一般將坯料斷面比鍛件斷面增大10%-15%，鍛時(shí)先將不彎曲的部分拔長(zhǎng)到鍛件尺寸，然后再進(jìn)行彎曲變形。

4.3.6錯(cuò)移

錯(cuò)移是將毛坯的一部分與另一部分錯(cuò)開(kāi)一定距離而保持軸心平行的鍛造工序。制造曲軸時(shí)常采用這種方法。

錯(cuò)移a)在一個(gè)平面內(nèi)的錯(cuò)移

b)在兩個(gè)平面內(nèi)的錯(cuò)移4.3.6錯(cuò)移

自由鍛工藝過(guò)程的實(shí)質(zhì)是利用簡(jiǎn)單和通用的工具逐步改變坯料的形狀和尺寸，從而獲得所要求形狀和性能的鍛件的加工過(guò)程。

4.4自由鍛工藝規(guī)程的制定

特點(diǎn)：

1．逐步變形方式，其所需設(shè)備功率比模鍛要小得多，可以用較小設(shè)備鍛較大鍛件；

2．鍛件精度低，生產(chǎn)效率低，適合小批、單件、大型鍛件的生產(chǎn)。

自由鍛工藝要研究的內(nèi)容是：鍛件的成形規(guī)律和如何提高鍛件質(zhì)量?jī)煞矫妗?/p>

在重型機(jī)械中，自由鍛是生產(chǎn)大型鍛件和特大型鍛件唯一成型的方法。

自由鍛工藝規(guī)程的內(nèi)容：

⑴根據(jù)零件圖繪制鍛件圖；

⑵確定坯料的質(zhì)量和尺寸；

⑶制訂變形工藝及選用工具；

⑷選擇設(shè)備噸位；

⑸確定鍛造溫度范圍，制訂坯料加熱和鍛件冷卻規(guī)范；

⑹制訂鍛件熱處理規(guī)范；

⑺提出鍛件的技術(shù)條件和檢驗(yàn)要求；

⑻填寫(xiě)工藝規(guī)程卡片等。

一、繪制鍛件圖

鍛件圖是以零件圖為基礎(chǔ)，考慮了加工余量、鍛件公差、鍛造余塊、檢驗(yàn)試樣及工藝夾頭等因素繪制而成。4.4.1

鍛件圖的制訂與繪制圖4-60鍛件的各種尺寸、

余量和公差的關(guān)系

1．加工余量

當(dāng)鍛造不能達(dá)到零件的尺寸精度和粗糙度要求時(shí)，零件表面需增加一層供切削加工用的金屬，稱為機(jī)械加工余量，簡(jiǎn)稱余量。

零件的公稱尺寸＋余量后的尺寸＝鍛件公稱尺寸

鍛件的余量、余塊2．鍛造公差

由于設(shè)備精度或技術(shù)差異，鍛件實(shí)際尺寸達(dá)不到公稱尺寸，允許存在一定的誤差，就是鍛造公差；確定余量必須保證鍛件在機(jī)械加工時(shí)能獲得所需要的零件尺寸和粗糙度，選擇余量和公差時(shí)根據(jù)工廠的實(shí)際情況來(lái)定；鍛件上各部位不論是否需機(jī)械加工，都應(yīng)注明鍛造公差，通常鍛造公差為余量的1/4-1/3。

3．鍛造余塊

為了簡(jiǎn)化鍛件的外形或鍛造工藝的需要，通常需要添加金屬。這種加添的金屬部分叫做余塊。

圖4-61鍛件的各種余塊3．鍛造余塊

鍛造時(shí)，有些零件上的小孔，尺寸不大的凹檔或臺(tái)階等，一般不鍛出，而加上余塊，以簡(jiǎn)化鍛件形狀和操作。但簡(jiǎn)化后的鍛件形狀，會(huì)增加金屬的消耗和機(jī)械加工工時(shí)。因此，是否要加放余塊應(yīng)根據(jù)零件的形狀、尺寸和鍛造技術(shù)水平及經(jīng)濟(jì)效益等具體情況而定。4．檢驗(yàn)用試樣及工藝夾頭

對(duì)于某些有特殊要求的鍛件，需在鍛件特殊的適當(dāng)位置添加試樣余料，供鍛后檢查鍛件內(nèi)部組織及測(cè)試力學(xué)性能；為了鍛后熱處理的吊掛、夾持和機(jī)械加工的夾持定位，常在鍛件適當(dāng)位置增加部分工藝余塊和夾頭。

圖4-61鍛件的各種余塊5．繪制鍛件圖

在鍛造余量、公差和各種余塊確定后，便可繪制鍛件圖；鍛件的外形用粗實(shí)線描繪，標(biāo)出鍛造公稱尺寸和公差，同時(shí)在公稱尺寸后面或下面標(biāo)出零件尺寸并加上括號(hào)以示區(qū)別；為了幫助了解成品零件的形狀和便于鍛后檢查余量，應(yīng)在鍛件圖上用假想線（雙點(diǎn)劃線或細(xì)實(shí)線），描繪出零件的輪廓形狀。

一張完善的鍛件圖，除必須表明鍛件的形狀尺寸，余量公差，材料牌號(hào)，鍛后熱處理方法和要求外，個(gè)別重要零件，還應(yīng)在鍛件圖中表明截取機(jī)械性能實(shí)驗(yàn)，金相組織試樣的方向和位置以及其它特殊要求。典型鍛件圖

4.4.2坯料重量和尺寸的計(jì)算自由鍛用原材料有兩種：型材、鋼坯：多用于中小型鍛件鋼錠：多用于大中型鍛件

坯料的重量包括鍛件重量和損耗重量。損耗系數(shù)指火耗、切除料頭與沖孔芯料等的損耗。即：

G坯=(G鍛+G芯+G切)(1+δ％)

式中G鍛

─鍛件重量(kg)，依公稱尺寸確定；

G芯

─沖孔芯料損失，取決于沖孔方式、沖孔直徑、沖孔高度；

G切

─拔長(zhǎng)后切除料頭的損失，取決于切除部位的尺寸；

δ─鋼料加熱燒損率，與所選用的加熱設(shè)備類型有關(guān)。1．坯料重量的計(jì)算2．坯料尺寸的計(jì)算

⑴頭道工序用鐓粗法鍛造時(shí)，為避免彎曲，高徑比應(yīng)小于2.5，為便于下料，高徑比應(yīng)大于1.25。即

從而可得D0=(0.8～1.0)

a0=(0.75～0.9)⑵當(dāng)頭道工序?yàn)榘伍L(zhǎng)時(shí)，原坯料直徑應(yīng)按鍛件最大截面積S鍛,并考慮鍛造比KL和修整量等要求來(lái)確定：

S坯＝KL·S鍛

即D0=1.13√KLS鍛

再按國(guó)家材料規(guī)格，選取標(biāo)準(zhǔn)直徑或標(biāo)準(zhǔn)邊長(zhǎng)，然后計(jì)算坯料高度（下料長(zhǎng)度）：

圓坯料

方坯料3．鋼錠規(guī)格選擇

⑴第一種方法：先根據(jù)各種損耗求出利用率η：

η=[1-(δ冒口

+δ錠底

+δ燒損)]×100%

式中碳素鋼鋼錠：δ冒口

=18%～25%，δ錠底

=5%～7%

合金鋼鋼錠：δ冒口

=25%～30%，δ錠底

=7%～10%

然后計(jì)算鋼錠的計(jì)算G錠：

G錠=(G鍛

+G損)／η

式中G損

─除冒口、錠底及燒損外的損耗量。

最后按G錠參照有關(guān)鋼錠規(guī)格表選取相應(yīng)規(guī)格的鋼錠。

⑵第二種方法(經(jīng)驗(yàn)法)：

根據(jù)鍛件類型，參照經(jīng)驗(yàn)資料先定出概略的鋼錠利用率η，然后求得鋼錠的計(jì)算質(zhì)量

G錠

=G鍛／η

再?gòu)挠嘘P(guān)鋼錠規(guī)格表中，選取所需的鋼錠規(guī)格。

1.制訂變形工藝內(nèi)容：包括自由鍛成形的基本工序、輔助工藝和修整工序，以及各變形工序的順序和中間坯料尺寸等。

各類鍛件變形工序的選擇，應(yīng)根據(jù)鍛件的形狀、尺寸和技術(shù)要求，結(jié)合各鍛造工序的變形特點(diǎn)，參考有關(guān)典型工藝而具體確定。4.4.3制訂變形工藝和確定鍛造比

各工序坯料尺寸設(shè)計(jì)和工序選擇是同時(shí)進(jìn)行的，在確定各工序毛坯尺寸時(shí)應(yīng)注意：

⑴坯料尺寸必須符合變形規(guī)則。如鐓粗時(shí)的高徑比小于3等。

⑵應(yīng)考慮各工序變形時(shí)坯料尺寸的變化規(guī)律。如沖孔時(shí)坯料高度略有減小，擴(kuò)孔時(shí)坯料高度略有增加等。

⑶鍛件最后需要精整時(shí)，應(yīng)留有修整量。

⑷大鍛件須多火次完成時(shí)，應(yīng)考慮中間各火次加熱的可能性。2.鍛造比的確定

它是指在鍛造過(guò)程中，鍛件鐓粗或拔長(zhǎng)后的截面積之比或高度之比；鍛造比是表示鍛件變形程度的一種方法，也是保證鍛件質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。應(yīng)合理選擇鍛造比；

型材一般經(jīng)過(guò)大變形的鍛軋，組織性能均得到改善，一般不須考慮鍛造比；

鋼錠的鍛造必須考慮鍛造比；一般要求鍛造比大于3。2.鍛造比的確定

它是衡量鍛件質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，它的大小能反映鍛造組織和力學(xué)性能的影響；一般規(guī)律：

隨著鍛造比的增大，鍛件的內(nèi)部缺陷焊合，鑄態(tài)樹(shù)枝晶被打碎，鍛件的縱向和橫向力學(xué)性能均可得到提高；當(dāng)鍛造比超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，由于形成纖維組織，垂直于纖維方向的力學(xué)性能（抗拉強(qiáng)度、塑性和韌性等）急劇下降，導(dǎo)致鍛件出現(xiàn)各向異性，所以，必須合理的選擇鍛造比。典型鍛件的鍛造比見(jiàn)表鍛件名稱計(jì)算部位鍛造比鍛件名稱計(jì)算部位鍛造比碳素鋼軸類鍛件最大截面2.0~2.5錘頭最大截面≥2.5合金鋼軸類鍛件最大截面2.5~3.0水輪機(jī)主軸軸身≥2.5熱軋輥輥身2.5~3.0水輪機(jī)立柱最大截面≥3.0冷軋輥輥身3.5~5.0模塊最大截面≥3.0齒輪軸最大截面2.5~3.0航空用大型鍛件最大截面6.0~8.0在使用鍛錘進(jìn)行鍛造時(shí)，必須正確選擇合適的設(shè)備。用小的設(shè)備鍛造太大的鍛件，鍛件內(nèi)部鍛不透，而且生產(chǎn)率低。

反之，小型鍛件用太大的設(shè)備進(jìn)行鍛造速度慢，打擊力不易控制，也是不適宜的。4.4.4設(shè)備噸位的計(jì)算與選擇

根據(jù)作用在坯料上力的性質(zhì)，自由鍛設(shè)備分為鍛錘和液壓機(jī)兩大類。

正確選擇鍛錘的噸位，需要考慮變形面積、鍛件的材質(zhì)和變形溫度。精確計(jì)算選擇鍛錘的噸位，需要計(jì)算材料的變形力。

在實(shí)際工作中采用查表法，既快又方便。

鍛錘產(chǎn)生沖擊力使金屬坯料變形。鍛錘的噸位是以落下部分的質(zhì)量來(lái)表示的。生產(chǎn)中常使用的鍛錘是空氣錘和蒸汽－空氣錘。空氣錘利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)活塞產(chǎn)生壓縮空氣，使錘頭上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行錘擊。它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，維護(hù)容易，但噸位較小，只能用來(lái)鍛造100kg以下的小型鍛件。蒸汽－空氣錘采用蒸汽和壓縮空氣作為動(dòng)力，其噸位稍大，可用來(lái)生產(chǎn)質(zhì)量小于1500kg的鍛件，

液壓機(jī)產(chǎn)生靜壓力使金屬坯料變形。目前大型水壓機(jī)可達(dá)萬(wàn)噸以上，能鍛造300噸的鍛件。由于靜壓力作用時(shí)間長(zhǎng)，容易達(dá)到較大的鍛透深度，故液壓機(jī)鍛造可獲得整個(gè)斷面為細(xì)晶粒組織的鍛件。液壓機(jī)是大型鍛件的唯一成形設(shè)備，大型先進(jìn)液壓機(jī)的生產(chǎn)常標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家工業(yè)技術(shù)水平發(fā)達(dá)的程度。另外，液壓機(jī)工作平穩(wěn)，金屬變形過(guò)程中無(wú)振動(dòng)，噪音小，勞動(dòng)條件較好。但液壓機(jī)設(shè)備龐大、造價(jià)高。

4.4.5制訂自由鍛工藝規(guī)程舉例

現(xiàn)以齒輪零件為例來(lái)說(shuō)明自由鍛工藝規(guī)程的制定過(guò)程。

圖4-64齒輪零件圖圖4-65齒輪鍛件圖圖4-66齒輪鍛造工藝過(guò)程§4.5大型鍛件自由鍛造工藝特點(diǎn)

大型鍛件泛指在大噸位鍛壓設(shè)備上鍛造的外形尺寸和重量較大的鍛件，其中主要是大型自由鍛件，通常把10000KN以上的鍛造水壓機(jī)或5t以上自由鍛錘上鍛造的重型鍛件，稱為大型鍛件。

大型鍛件生產(chǎn)的主要特點(diǎn)：

⑴質(zhì)量要求嚴(yán)格質(zhì)量可靠、性能優(yōu)良等冶金質(zhì)量、鍛造、熱處理技術(shù)的優(yōu)化與控制、質(zhì)量分析與測(cè)試技術(shù)等有關(guān)。

⑵工藝過(guò)程復(fù)雜包括：冶煉、鑄錠、加熱、鍛造、粗加工、熱處理等。工藝環(huán)節(jié)多、周期長(zhǎng)、連續(xù)性強(qiáng)、集體勞動(dòng)、生產(chǎn)技術(shù)復(fù)雜。

⑶生產(chǎn)費(fèi)用高材料、能源、工具、設(shè)備等消耗大，所以提高材料利用率、降低消耗、減少?gòu)U品率，在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上具有重要的意義。4.5.1鋼錠冶金質(zhì)量的提高：

⑴提高煉鋼用爐料、輔助和耐火材料等的質(zhì)量，提高鋼液純凈度，防止冶鑄過(guò)程中受到污染。

⑵采用實(shí)用的爐外精煉技術(shù)。所謂爐外精煉，也稱為二次煉鋼，即把一次煉鋼的鋼液，再在精煉爐內(nèi)或鋼包內(nèi)進(jìn)行精煉提純，從而使冶金質(zhì)量進(jìn)一步提高。

⑶發(fā)展電爐煉鋼，逐步淘汰平爐煉鋼。

（4）改進(jìn)鑄錠技術(shù)，嚴(yán)格控制澆注溫度與澆注速度。

4.5.2大型鋼錠的加熱特點(diǎn)

橫截面尺寸大，加熱時(shí)內(nèi)外溫度差比中小型鍛坯大得多，溫度應(yīng)力、組織應(yīng)力和殘余應(yīng)力等問(wèn)題要充分重視。加熱時(shí)要保證充分均勻熱透。

4.5.3鍛造對(duì)鋼錠組織和性能的影響

1.鍛造對(duì)鋼錠組織和缺陷的改善

鋼錠在熱鍛變形過(guò)程中，可以破碎鑄態(tài)組織使晶粒細(xì)化，降低偏析程度并改善碳化物和夾雜的分布，此外還能焊合內(nèi)部缺陷，獲得合理的組織纖維分布。

（1）破碎鑄態(tài)組織，細(xì)化晶粒

變形程度達(dá)到一定值，鑄態(tài)的粗晶、樹(shù)枝狀晶以及晶界物質(zhì)被擊碎，經(jīng)過(guò)隨后的再結(jié)晶形成新的等軸細(xì)晶組織。這對(duì)于某些不能通過(guò)熱處理方式改變晶粒尺寸的鋼，如奧氏體鋼，可以通過(guò)嚴(yán)格控制變形溫度，并保證足夠的變形量，通過(guò)鍛造來(lái)細(xì)化晶粒。

圖4-67鋼錠鍛造變形組織轉(zhuǎn)變示意圖（2）降低偏析程度，改善碳化物及夾雜物的分布

在鍛造過(guò)程中，當(dāng)鋼錠加熱到高溫并延長(zhǎng)加熱時(shí)間時(shí)，由于原子間的擴(kuò)散作用顯著，枝晶偏析和晶間偏析都可得到不同程度的降低，通過(guò)鍛造變形擊碎枝晶和其后的再結(jié)晶作用，微觀偏析可基本得到消除。

宏觀偏析區(qū)域內(nèi)聚集較大夾雜物，如碳化物、硫化物等，在變形中被破碎，再加上高溫?cái)U(kuò)散和相互溶解的作用，使之教均勻地分散在金屬基體內(nèi)，因而改善了鋼錠組織，提高了鍛件的性能。（3）形成纖維組織

變形后，晶粒沿主應(yīng)變方向拉長(zhǎng)，晶界物質(zhì)隨之變化，造成變形后的組織性能具有一定的方向性，在低倍顯微鏡下可以明顯的看到這種方向性。

其中塑性?shī)A雜呈條狀，脆性物質(zhì)呈鏈狀。這種不均勻分布再結(jié)晶后也不會(huì)消失，這種方向性的熱變形組織結(jié)構(gòu)，稱為“纖維組織”或“流線”。

圖4-69鋼錠鍛造形成纖維組織示意圖

由于沿纖維方向的力學(xué)性能要高于垂直于纖維方向的力學(xué)性能，這就要根據(jù)鍛件的受力情況和破壞情況，正確控制流線的分布。這樣制訂出合理的鍛造工藝，改善制件的承載能力，防止失效破壞，提高使用性能。

圖4-70六拐曲軸鍛件中纖維分布圖

a)切斷纖維鍛造b)半連續(xù)纖維鍛造c)全纖維彎曲鍛造（4）鍛合內(nèi)部孔隙

鋼錠越大，那么內(nèi)部缺陷越多，致密性越低，內(nèi)部的孔隙多，所以鍛合壓實(shí)孔隙就是大型鍛造中存在的一個(gè)很重要的內(nèi)容。

通過(guò)大量生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和模型實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)具備以下條件有利于鍛合孔隙的：

①良好的應(yīng)力狀態(tài)，如足夠的靜水壓力。

②足夠大的變形量

③足夠高的變形溫度。

圖4-71熱鍛壓過(guò)程對(duì)孔隙類缺陷消除示意圖（4）鍛合內(nèi)部孔隙

空隙類缺陷分為微觀缺陷和宏觀缺陷。

微觀缺陷：由于尺寸小，在足夠的三向壓應(yīng)力作用下就可焊合。

宏觀缺陷：鍛合缺陷過(guò)程分為兩個(gè)階段：

①首先使缺陷區(qū)金屬產(chǎn)生塑性變形，使孔隙閉合；

②然后在三向應(yīng)力的作用下，加高溫條件，使孔隙兩壁焊合為一體。

（4）鍛合內(nèi)部孔隙

孔隙鍛合的機(jī)理：在上述變形條件下，首先發(fā)生屈服、變形，進(jìn)而閉合，壓緊，最后在高溫高壓作用下焊合、壓實(shí)。經(jīng)過(guò)合理的鍛壓，材料的致密性、連續(xù)性、力學(xué)性能顯著改善。

2.鍛造對(duì)鍛件性能的影響

經(jīng)鍛造壓實(shí)、再結(jié)晶后，致密性、均勻性都大有提高，綜合力學(xué)性能相應(yīng)提高。而鍛造比的大小對(duì)鍛件力學(xué)性能影響最大；隨著鍛造比的增加，縱向和橫向的塑性和強(qiáng)度指標(biāo)均有明顯增長(zhǎng)。繼續(xù)增大鍛造比，則增長(zhǎng)緩慢，并形成纖維組織，橫向塑性、韌性指標(biāo)開(kāi)始下降，明顯低于縱向的，出現(xiàn)異向性；一般來(lái)說(shuō)，大型鍛件的鍛造比在2～6的范圍內(nèi)；圖4-73碳素鋼錠拔長(zhǎng)鍛造比

對(duì)力學(xué)性能的影響4.5.4大型鍛件變形工藝分析

生產(chǎn)大鍛件必須根據(jù)對(duì)鍛件組織性能的具體要求。恰當(dāng)?shù)剡x用變形工藝。因此，有必要對(duì)大鍛件鍛造中常用變形工藝的特點(diǎn)進(jìn)行具體分析。

1.普通平砧拔長(zhǎng)

2.寬平砧腔壓法

3.FM鍛造法

4.中心壓實(shí)法

4.5.5大型鍛件鍛造工藝實(shí)例

看書(shū)

4.6胎模鍛

胎模鍛是在自由鍛設(shè)備上進(jìn)行模鍛件生產(chǎn)的一種鍛造工藝方法，所用模具稱為胎模；胎模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，種類多，使用時(shí)不需固定于上下砧塊上；胎模鍛造介于自由鍛和模鍛兩者之間的一種獨(dú)特工藝形式；動(dòng)畫(huà)4.6.1胎模鍛特點(diǎn)及胎模鍛分類

1.胎模鍛特點(diǎn)：1)由于胎模鍛時(shí)，鍛件的最終形狀與尺寸是靠模具型槽所獲得，因此，它能完成自由鍛中對(duì)操作技術(shù)要求高、體力消耗大的某些復(fù)雜工序，從而可減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，也降低了對(duì)工人的技術(shù)要求。

2)金屬在胎模內(nèi)成形，使操作簡(jiǎn)化，火次減少，同時(shí)由于金屬流動(dòng)受到型槽模壁的限制，使內(nèi)部組織比較致密，纖維連續(xù)，因此鍛件的質(zhì)量與產(chǎn)量都比自由鍛有較大提高。

3)鍛件表面質(zhì)量、形狀及尺寸精度比自由鍛高，從而使原來(lái)在機(jī)械加工余量、工藝余塊、燒損等方面造成的金屬損耗大為降低，節(jié)約了金屬，并減少了后續(xù)工序的機(jī)械加工工時(shí)。4)工藝操作靈活，可以局部成形，改變制坯程度，這樣就能隨時(shí)調(diào)整金屬在胎模內(nèi)的變形量，能在較小設(shè)備上制出同樣形狀與尺寸的模鍛件。

5)胎模鍛模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度要求低，容易制造，因此，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短。

6)胎模部件可以靈活組合更換，容易實(shí)現(xiàn)兩向分模，可鍛出帶側(cè)凹的復(fù)雜鍛件。胎模鍛的不足之處：1)胎?；顒?dòng)、分散、加熱次數(shù)多，因此勞動(dòng)強(qiáng)度仍然很大，生產(chǎn)效率也不高。

2)胎模鍛潤(rùn)滑條件差，操作時(shí)氧化皮難清除，所以鍛件精度低且表面質(zhì)量不高，機(jī)械加工余量和公差都比模鍛件大。3)加熱金屬長(zhǎng)期悶?zāi)２僮?，不僅易冷、增大變形抗力，同時(shí)模溫升高，隨后浸水冷卻，使模具工作條件變差而導(dǎo)致壽命短。2.胎模分類

胎模結(jié)構(gòu)與鍛件成形工藝有緊密關(guān)系，根據(jù)模具的主要用途大致可分為：制坯整形模、成形模及切邊沖孔模三大類；表4-13胎模分類及其主要用途表4-13胎模分類及其主要用途3.胎模鍛件分類

為了便于制訂胎模鍛造工藝及胎模設(shè)計(jì)，必須對(duì)胎模鍛件進(jìn)行分類，通常根據(jù)鍛件的外形尺寸、幾何形狀及其成形特點(diǎn)將鍛件分為九類；表4-14胎模鍛件分類表4-14胎模鍛件分類4.6.2胎模鍛工藝

鍛件圖是在零件圖的基礎(chǔ)上，考慮了胎模鍛生產(chǎn)特點(diǎn)并加以修改而成的；鍛件圖有冷鍛件圖和熱鍛件圖兩種；

冷鍛件圖：表明鍛件在室溫狀態(tài)時(shí)的幾何形狀和尺寸，供檢驗(yàn)鍛件使用；

熱鍛件圖：表明鍛件在變形終了溫度時(shí)幾何形狀與尺寸，供制造和檢驗(yàn)胎模使用；主要包括：確定分模面、余塊、余量、公差、鍛模斜度、圓角半徑、連皮、技術(shù)條件等。1.制訂鍛件圖

胎模鍛工藝內(nèi)容包括制訂鍛件圖、確定工藝及工藝方案、計(jì)算毛坯尺寸和確定設(shè)備噸位等；制訂鍛件圖應(yīng)滿足下列要求：(1)出模方便金屬變形后，要保證模具能分得開(kāi)、鍛件能取得出，即鍛件的分模面要選得合理，必要時(shí)還須在妨礙出模的地方添加上被稱為工藝余塊的多余金屬。

(2)保證尺寸金屬經(jīng)過(guò)加熱，表面氧化皮很難清除干凈，冷卻后還有體積收縮，為了保證零件所需的表面粗糙度及尺寸精度要求，在設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)將零件尺寸放大，即在要求加工部位加上機(jī)械加工余量，然后對(duì)所有尺寸再按收縮率放大。

(3)變形合理胎模鍛造時(shí)，金屬在外力作用下產(chǎn)生塑性流動(dòng)，然后充滿型槽而得到成形。減少金屬流動(dòng)阻力，合理圓角半徑，預(yù)防倒流而發(fā)生折疊現(xiàn)象。

綜合上述三方面要求，按制訂次序進(jìn)行說(shuō)明：(1)確定分模面

組成型槽的各模塊的分合面叫胎模分模面；胎模比較靈活，模具套數(shù)多，不同工序中可選取不同的分模面，一般選擇最大截面處進(jìn)行分模并垂直于作用力的方向；當(dāng)有多個(gè)分模方案可供選擇時(shí)，鍛件若采用合模生產(chǎn)，可在以下四處進(jìn)行分模。圖4-84分模面方案的選擇確定分模面一般應(yīng)注意以下原則：

1)容易發(fā)現(xiàn)上下模相對(duì)錯(cuò)移。

2)金屬容易充滿型槽。

3)提高金屬利用率。

4)簡(jiǎn)化模具制造。圖4-84分模面方案的選擇

對(duì)于大多數(shù)軸對(duì)稱形的鍛件，胎模鍛多應(yīng)用筒模進(jìn)行成形，這樣上述幾種因素影響就不大，分模面可選在主要變形區(qū)的大端面處。圖4-85筒模鍛造時(shí)的

鍛件分模面選擇(2)確定機(jī)械加工余量及公差

影響機(jī)械加工余量及公差的因素主要是鍛件的外形尺寸、生產(chǎn)批量、生產(chǎn)設(shè)備、模具、技術(shù)條件及技術(shù)要求等。選用胎模的生產(chǎn)鍛件機(jī)械加工余量及公差的統(tǒng)計(jì)數(shù)值按下表；胎模鍛造時(shí)的模具磨損、欠壓都易使鍛件尺寸增大，高度方向尤為如此，因此上極限偏差較大，下極限偏差取其一半。表4-15胎模生產(chǎn)鍛件的機(jī)械加工余量及公差(單位：mm)(3)模鍛斜度

由于鍛件變形后模具彈性變形恢復(fù)時(shí)產(chǎn)生的力作用于鍛件上，繼而轉(zhuǎn)化成為鍛件出模的摩擦阻力，另外鍛件冷縮緊抱模芯，又使內(nèi)壁出模阻力比外壁更大些；為了變形后便于上下模分開(kāi)、鍛件不卡在型槽內(nèi)，可在其內(nèi)外壁上做出斜度，該斜度稱為模鍛斜度；下圖斜度α=5-7度；型槽開(kāi)出模鍛斜度后，鍛件一端會(huì)比原尺寸增大，需要時(shí)可按公式計(jì)算或查表。圖4-86鍛件的模鍛斜度(4)圓角半徑

在金屬充填型槽的過(guò)程中，鍛件凹圓角半徑R是一個(gè)重要的工藝因素，尤其對(duì)于具有明顯金屬流動(dòng)轉(zhuǎn)折的鍛件，如有輪輻、輪轂的齒輪件、有工字截面的連桿件等更是如此；當(dāng)R太小，鍛造時(shí)模具會(huì)很快自然磨損，甚至因金屬倒流而形成折疊；若R太大，又會(huì)使金屬耗損增加。鍛件凸角半徑r可小一些，但需保證該處留有足夠的加工余量。圖4-87鍛件的圓角半徑鍛件凸、凹圓角半徑與該處的高度h及寬度b有關(guān)，其數(shù)值按下圖箭頭所示查取。同一鍛件的圓角半徑數(shù)值不要選得太多，以方便模具制造。圖4-88鍛件圓角半徑選用圖(5)沖孔連皮及壓凹

模鍛造時(shí)，鍛件的內(nèi)孔無(wú)法直接沖出，需要留下一層稱為沖孔連皮的金屬，鍛后再將其沖掉。當(dāng)內(nèi)孔不深時(shí)連皮可留于端面，內(nèi)孔較深時(shí)則留于中間較為合適。如孔徑d<30-50mm時(shí)不予沖孔，內(nèi)孔只需添放工藝余塊。表4-16連皮形式及尺寸(單位：mm)(6)冷縮率

上述五方面就可在零件圖的基礎(chǔ)上繪制出冷鍛件圖，當(dāng)制訂熱鍛件圖時(shí)還需考慮冷縮率；鍛件鍛造完成后從熱狀態(tài)到室溫狀態(tài)時(shí)會(huì)產(chǎn)生尺寸收縮，稱為冷縮；為了保證金屬在鍛造冷縮后能達(dá)到要求的尺寸，設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)將冷鍛件各尺寸放大，即：加上冷縮量；對(duì)于較尺寸較小或細(xì)長(zhǎng)或扁薄易冷件則可不加考慮。(6)技術(shù)要求

凡是在鍛件圖上無(wú)法表明的其他要求，如鍛件熱處理、測(cè)試項(xiàng)目、表面質(zhì)量、外形偏差及圖上未注明的圓角半徑、模鍛斜度等內(nèi)容，均可在圖的右下方以技術(shù)要求形式提出；2.胎模鍛工藝方案的選擇

胎模鍛幾種常見(jiàn)鍛件的工藝方案：(1)齒輪類鍛件常采用鐓粗制坯，筒模或墊模成形；(2)法蘭類鍛件

小型法蘭類鍛件與齒輪類鍛件相同，即采用墊?；蛲材３尚?；大型法蘭類鍛件常用外翻邊工序來(lái)成形法蘭的凸緣。(3)臺(tái)階軸類鍛件

常采用摔子成形各階梯，再用校正摔來(lái)整形。(4)圓環(huán)類鍛件

小型件采用筒?；蚝夏３尚危淮笮图紤]到材料的利用率，多采用鐓粗—沖孔—芯軸擴(kuò)孔等工序成形。

(5)非回轉(zhuǎn)體類鍛件

采用合模最終成形，關(guān)鍵在于成形的制坯工序選擇，原則上是力爭(zhēng)以最少的火次，使壞料的分配有利于終鍛成形。

3.毛坯尺寸確定

胎模鍛一般由于其批量不大、庫(kù)存材料規(guī)格也不能固定，所以毛坯多經(jīng)過(guò)估算，即對(duì)現(xiàn)有鍛件稱重或與其他同類產(chǎn)品比較，試鍛后再確定下料尺寸。

(1)毛坯質(zhì)量計(jì)算毛坯質(zhì)量G毛應(yīng)包括鍛件質(zhì)量G件和在鍛造生產(chǎn)過(guò)程中的工藝損耗質(zhì)量GI及加熱燒損質(zhì)量G火，

即G毛=G件+GI+G火。(2)毛坯尺寸計(jì)算

已知毛坯質(zhì)量G毛后，就需合理選擇毛坯直徑D及長(zhǎng)度L，選擇時(shí)應(yīng)考慮胎模鍛造工藝的要求。

1)對(duì)于要經(jīng)鐓粗制坯的鍛件，在選擇毛坯尺寸時(shí)應(yīng)按下列兩方面考慮：

①毛坯的長(zhǎng)徑比應(yīng)滿足鐓粗時(shí)不發(fā)生縱向彎曲及下料和加熱的高效率要求，可在1≤L／D≤2.5的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇。

②鍛件帶有桿部需采用鐓拔聯(lián)用工藝的毛坯直徑既要符合頭部鐓粗部分的長(zhǎng)徑比關(guān)系，又要保證桿部的卡料長(zhǎng)度大于0.3D，以防在拔長(zhǎng)操作過(guò)程中產(chǎn)生凹心。若卡料長(zhǎng)度小于0.3D，可考慮二件合鍛，然后切開(kāi)或放大毛坯尺寸，拔長(zhǎng)后切去余料。

2)不經(jīng)鐓粗制坯的鍛件一般按其最大直徑Dmax來(lái)選擇，并根據(jù)下述三種情況進(jìn)行修正：

①采用摔子滾擠頭部時(shí)，金屬會(huì)有積聚，所以毛坯尺寸D可比鍛件最大直徑Dmax略小一些，即取D＝(0.95～1.0)Dmax。

②只用拔長(zhǎng)鍛出臺(tái)階時(shí)產(chǎn)生的拉縮經(jīng)過(guò)摔光修整，其外徑將會(huì)縮小，所以毛坯尺寸應(yīng)比最大直徑略大，以取D＝(1.0～1.02)Dmax為宜。

③對(duì)于鍛件需要彎曲、壓扁桿部的工序時(shí)，毛坯截面積會(huì)有所縮小，因此應(yīng)將毛坯直徑適當(dāng)放大一些，一般取D=(1.02～1.05)Dmax。4.設(shè)備噸位的確定

若設(shè)備噸位太小，則會(huì)出現(xiàn)型槽充填不滿、火次增多、生產(chǎn)率下降以及設(shè)備和模具都易損壞等現(xiàn)象；若設(shè)備噸位過(guò)大，往往會(huì)引起模具破裂、砧面凹陷、設(shè)備動(dòng)力消耗增大且不安全等；胎模鍛工藝靈活多變，所以很難確定統(tǒng)一計(jì)算方法，以下兩種為例。(1)筒模成形表4-19為一般鍛件在閉式筒模內(nèi)無(wú)飛邊成形時(shí)，在不同噸位設(shè)備上達(dá)到的直徑尺寸。鍛件在開(kāi)式筒模內(nèi)成形時(shí)允許有更大的外形尺寸，即：D開(kāi)=（1.1-1.2）D閉。跳模鍛造需要采用較大的設(shè)備，鍛件才能在重?fù)魩状魏髲哪?nèi)自動(dòng)跳出：即D跳=（1.1-1.2）D閉

表4-19閉式筒模內(nèi)成形時(shí)設(shè)備噸位選擇(2)合模成形

合模與錘上模鍛的工作狀態(tài)近似，可采用下列簡(jiǎn)單關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算，即：G為所需鍛錘的落下部分質(zhì)量（kg）；A為鍛件變形部分（不計(jì)飛邊）的投影面積（mm2）；k鍛件的形狀系數(shù)，根據(jù)情況選擇，一般外形簡(jiǎn)單取5-6；按上述方法選出設(shè)備噸位后即可進(jìn)行試鍛調(diào)整。4.6.3胎模設(shè)計(jì)

胎模設(shè)計(jì)的任務(wù)就是解決既可作制坯用，也可作成形用的模具型槽及其外部形狀與尺寸，使模具輕巧耐用而操作方便。根據(jù)模具的主要用途，胎模大致可分為制坯整形模、成形模及切邊沖孔模三大類。1.制坯整形模

胎模鍛件一般都需要經(jīng)過(guò)制坯工序，常用的制坯整形模有漏盤(pán)、摔子和扣模。(1)漏盤(pán)漏盤(pán)又稱墊圈，這是胎模中結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單的通用模具，主要用于帶桿法蘭件的局部鐓粗或鐓擠凸臺(tái)制坯，也可作圓餅、環(huán)筒形等短粗旋轉(zhuǎn)體工件的鐓粗成形模具(圖4-89)。圖4-89漏盤(pán)結(jié)構(gòu)尺寸(單位為mm)(2)摔子

摔子是鍛工最常用的工具之一，也是一種最簡(jiǎn)單的胎模，一般由上、下摔及摔把組成；摔子主要用于旋轉(zhuǎn)體毛坯的局部拔細(xì)、卡槽、滾圓等

制坯工序；摔子也可作鍛后整形校直使用；按其用途可分為四種形式：卡摔、型摔、光摔、校正摔。1)卡摔又稱窄摔

如圖4-90a所示，長(zhǎng)度方向尺寸較小，一般L／D＜0.5，用于卡槽(壓痕)、卡臺(tái)(壓肩)及小凹擋成形。圖4-90摔子形式

a)卡摔b)型摔

c)光摔d)校正摔2)型摔

如圖4-90b所示，相當(dāng)于錘模鍛的滾擠型槽，用于卡料和聚料，坯料在摔形過(guò)變形量較大，型摔變形后，既可保證各臺(tái)階的同心度，又能起定位作用，為專用工具。

圖4-90摔子形式

a)卡摔b)型摔

c)光摔d)校正摔3）光摔

如圖4-90c所示，長(zhǎng)度方向尺寸較大，一般L／D＝1.5～3，是最常用的一種摔模，用于坯料已在平砧拔長(zhǎng)后截面轉(zhuǎn)形摔光。當(dāng)坯料變形量較小時(shí)，也可直接用光摔摔形。

圖4-90摔子形式

a)卡摔b)型摔

c)光摔d)校正摔4)校正摔

如圖4-90d所示，相當(dāng)于由型摔和光摔組成，用于回轉(zhuǎn)體長(zhǎng)軸類鍛件的校正與整形，為專用工具。光摔和校正摔又稱為整形摔子。

圖4-90摔子形式

a)卡摔b)型摔

c)光摔d)校正摔常用摔子結(jié)構(gòu)尺寸

圖4-91摔子結(jié)構(gòu)尺寸

a)拔細(xì)摔子b)滾圓摔子c)整形摔子

摔子成形時(shí),需不斷地翻轉(zhuǎn)坯料,既不產(chǎn)生飛邊,也不產(chǎn)生毛刺.設(shè)計(jì)合理與否主要在于是否操作方便。

除要求模具型槽表面光潔外，還希望開(kāi)口處以圓弧過(guò)渡。(3)扣模

扣模也稱扣子或成形模，由上、下扣?；騼H有下扣模(上模用上平砧代替)組成;扣形時(shí)坯料不翻轉(zhuǎn)，扣形后需翻轉(zhuǎn)900，在錘砧上平整側(cè)面；往往需扣形與平整側(cè)面交替進(jìn)行幾次，扣形后鍛件不產(chǎn)生飛邊和毛刺；用于扁平類鍛件的坯料沿長(zhǎng)度方向局部成形或制坯用。

也可用于簡(jiǎn)單形狀工件的終鍛成形使用。

圖4-92扣模形式

a)雙扇扣模b)單扇扣模扣模結(jié)構(gòu)尺寸

圖4-93扣模結(jié)構(gòu)尺寸扣模在結(jié)構(gòu)上分開(kāi)口和閉口兩種；開(kāi)口扣模多用于工件局部變形和對(duì)外形要求不嚴(yán)格的工件成形，反之則用閉口扣模。

扣模結(jié)構(gòu)尺寸

圖4-