安徽工程科技学院：《材料成型技术》课程电子教案（PPT教学课件）第三章 金属塑性成形（3.3）金属塑性成形工艺设计

3.3金属塑性成形工艺设计 3.3.1自由锻工艺设计 主要内容: ①绘制锻件图 ②确定变形工序; ③计算坯料的重量和尺寸; ④确定加热温度及冷却方式; ⑤选定锻造设备等

3.3 金属塑性成形工艺设计 3.3.1 自由锻工艺设计 主要内容： ①绘制锻件图； ②确定变形工序； ③计算坯料的重量和尺寸； ④确定加热温度及冷却方式； ⑤选定锻造设备等

1绘制锻件图 锻件图=零件图+余块 +加工余量+锻造公差 绘制方法:一般用粗实线画出锻件最终轮 廓,用双点划线画出零件的主要轮廓形状 。在尺寸线上方或左面标注锻件的尺寸与 公差;在尺寸线下方或右面用圆括号标出 零件尺寸

1.绘制锻件图 锻件图＝零件图 + 余块 + 加工余量 + 锻造公差 绘制方法：一般用粗实线画出锻件最终轮 廓,用双点划线画出零件的主要轮廓形状 。在尺寸线上方或左面标注锻件的尺寸与 公差；在尺寸线下方或右面用圆括号标出 零件尺寸

例:如图所示的轴,批量为10件/月,材料为45号钢。 (240)-3501 280土2 310) 760±12 (680) 由锻件图示例 、3—一余块2—台阶4-机械加1余量5一凹档

例：如图所示的轴，批量为10件/月，材料为45号钢

安徽工程剩技学院机系 2确定变形工序 锻造变形工序应依据锻件的形状、尺寸、 技术要求、生产批量和生产条件等综合考虑 般来说,盘类锻件以镦粗为主,轴杆类 锻件以拔长为主,空心件肯定要冲孔(大孔还 需要进一步扩孔),弯杆少不了弯曲。各类自 由锻件的基本变形工序方案见表3-8。 AUT S

安徽工程科技学院机械系 A U T S 2.确定变形工序 锻造变形工序应依据锻件的形状、尺寸、 技术要求、生产批量和生产条件等综合考虑 。 一般来说，盘类锻件以镦粗为主，轴杆类 锻件以拔长为主，空心件肯定要冲孔(大孔还 需要进一步扩孔)，弯杆少不了弯曲。各类自 由锻件的基本变形工序方案见表3-8

3计算毛坯重量 此y(m+ mcmc)(1+6) 0 毛坯重量(kg) md—锻件重量(kg) m 冲孔芯料重量(kg) 切除料头重量(kg 6——烧损率,燃料加热一般取2%~3%, 电加热取05%1%

3.计算毛坯重量 m0=（md+mc+mq）（1+δ） 式中 m0 —— 毛坯重量（kg） md ——锻件重量（kg） mc —— 冲孔芯料重量（kg） mq —— 切除料头重量（kg） δ—— 烧损率，燃料加热一般取2％~3％， 电加热取0.5%~1%

4计算毛坯尺寸 当锻造的第一工序为镦粗时 则坯料直径:Do≥08 当锻造的第一工序为拔长时: Do>√ YDmax Do一毛坯直径(mm); Vo一坯料的体积(mm3); Dmax—拔长后锻件的最大直径(mm); Y一锻造比

4.计算毛坯尺寸 当锻造的第一工序为镦粗时： 则坯料直径：D0≥0.8 当锻造的第一工序为拔长时： D0≥ Dmax D0 — 毛坯直径（mm）； V0 — 坯料的体积（mm3）； Dmax— 拔长后锻件的最大直径（mm）； Y — 锻造比。 3 V0 Y

根据算出的坯料重量可算出坯料的体积, 坯料的尺寸则取决于第一工序的性质。 若是粗,则坯料的高径比不应超过25(以 免镦弯),但要大于1.25(使下料方便); 若是拔长,则按锻件的最大截面(最小变形) 处满足锻造比要求来选择坯料尺寸 最后所确定的坯料直径或边长应为标准值(市 场可买到),再按体积计算坯料的长度,即 Lo=Vo/Fo=4Vo/πDo 采用钢锭为坯料的大型锻件,则根据算出的 坯料重量选取标准钢锭

根据算出的坯料重量可算出坯料的体积， 坯料的尺寸则取决于第一工序的性质。 若是镦粗，则坯料的高径比不应超过2.5（以 免镦弯），但要大于1.25（使下料方便）； 若是拔长，则按锻件的最大截面（最小变形） 处满足锻造比要求来选择坯料尺寸。 最后所确定的坯料直径或边长应为标准值(市 场可买到），再按体积计算坯料的长度，即： L0＝V0/F0 ＝ 4 V0/D0 2 采用钢锭为坯料的大型锻件，则根据算出的 坯料重量选取标准钢锭

5确定锻造温度范围及加热冷却规范 (1)锻造温度范围:对于45号钢 始锻温度:1200℃,终锻温度:800℃ (2)加热:箱式加热炉(煤、油或电能) 可将冷的坯料直接送入高温的加热炉中,提高生产率。 (3)冷却 空冷: Wc≤0.5%的碳钢 及Wc≤0.3%的低合金钢中、小锻件一般采用空冷

5.确定锻造温度范围及加热冷却规范 （1）锻造温度范围：对于45号钢 始锻温度：1200℃，终锻温度：800℃ （2）加热：箱式加热炉（煤、油或电能） 可将冷的坯料直接送入高温的加热炉中，提高生产率。 （3）冷却： 空冷： WC≤0.5%的碳钢 及WC≤0.3%的低合金钢中、小锻件一般采用空冷

6.选择锻造设备 (1)选择依据:锻件重量、类型和尺寸。 设备吨位大小要适当,既不能造成能量的过分浪费, 又要保证锻件能充分锻透。 (2)确定方法:理论计算法和查表法 目前生产中比较实用的是查表法,可根据锻件大小 和形状查表选择锻锤的吨位。 工艺设计还包括选用工夹具、确定加热设备、制 定加热及冷却规范、热处理工艺等内容,最终需将 设计结果填写在工艺卡片上

6.选择锻造设备 （1）选择依据：锻件重量、类型和尺寸。 设备吨位大小要适当，既不能造成能量的过分浪费， 又要保证锻件能充分锻透。 （2）确定方法：理论计算法和查表法。 目前生产中比较实用的是查表法，可根据锻件大小 和形状查表选择锻锤的吨位。 工艺设计还包括选用工夹具、确定加热设备、制 定加热及冷却规范、热处理工艺等内容，最终需将 设计结果填写在工艺卡片上

7零件结构的自由锻工艺性 ①应避免锥形、楔形, 尽量采用圆柱面或平行平面,以利于锻造。 ②各表面交接处应避免弧线或曲线, 尽量采用直线或圆,以利于锻制。 ③应避免肋板或凸台, 以利于减少余块和简化锻造工艺。 ④大件和形状复杂的锻件, 可采用锻-焊、锻-螺纹联接等组合结构, 以利于锻造和机械加工

7.零件结构的自由锻工艺性 ①应避免锥形、楔形， 尽量采用圆柱面或平行平面,以利于锻造。 ②各表面交接处应避免弧线或曲线， 尽量采用直线或圆，以利于锻制。 ③应避免肋板或凸台， 以利于减少余块和简化锻造工艺。 ④大件和形状复杂的锻件， 可采用锻-焊、锻-螺纹联接等组合结构， 以利于锻造和机械加工