锻造工艺设计课件

第第2章章 锻造工造工艺设计锻造造 锻造是利用手造是利用手动工具或工具或锻压机械机械对金属坯料施加金属坯料施加压力，使其力，使其产生塑性生塑性变形以形以获得具有一定力学性能、一定形状和尺寸得具有一定力学性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，是件的加工方法，是锻压（锻造与冲造与冲压）的两大）的两大组成部分之一。成部分之一。分分类：按作用力的来源：按作用力的来源：手工手工锻造和机械造和机械锻造。造。按按锻造温度：造温度：热锻、温、温锻和冷和冷锻。按照工按照工艺特点：特点：自由自由锻和模和模锻。1编辑课件锻造的造的应用用第第2章章 锻造工造工艺设计 主要用于生主要用于生产各种重要的、承受重各种重要的、承受重载荷的机器零件或毛坯，如机床的主荷的机器零件或毛坯，如机床的主轴和和齿轮、内燃机的、内燃机的连杆、起重机的吊杆、起重机的吊钩等。等。2编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计自由自由锻定定义：利用冲利用冲击力或力或压力使金属在上下两力使金属在上下两个砥个砥铁（砧（砧块）间产生生变形以形以获得所需得所需锻件的件的锻造方法。造方法。分分类：手工手工锻造和机造和机械械锻造。造。3编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计优点：点：所需的工具所需的工具简单，具有很，具有很强的通用性，生的通用性，生产准准备周期短，因而周期短，因而应用用较为广泛。采用自由广泛。采用自由锻方法既可以生方法既可以生产不足不足1千克的小千克的小锻件，也可以件，也可以生生产大至大至200300吨以上的大型吨以上的大型锻件，而且自由件，而且自由锻是生是生产大型大型锻件的件的唯一方法，因此它在重型机械制造中具有特唯一方法，因此它在重型机械制造中具有特别重要的作用，常用来生重要的作用，常用来生产大型零件的毛坯。大型零件的毛坯。不足：不足：生生产效率低，效率低，锻件形状件形状简单，尺寸精度低，表面粗糙；工人，尺寸精度低，表面粗糙；工人劳动强度高，度高，锻件的形状和尺寸主要取决于操作者的技件的形状和尺寸主要取决于操作者的技术水平，不易水平，不易实现机机械化和自械化和自动化。化。自由自由锻4编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计自由自由锻的主要的主要设备自由自由锻设备5编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计自由自由锻工序工序基本工序辅助工序精整工序金属坯料能金属坯料能产生一定程度的塑性生一定程度的塑性变形，以达到所需形，以达到所需形状和尺寸的工形状和尺寸的工艺过程。程。镦粗、拔粗、拔长、冲孔、弯曲、冲孔、弯曲、切割、扭切割、扭转和和错移等。移等。为基本工序操作方便而基本工序操作方便而进行的行的预变形工序。形工序。压钳口、口、压钢锭棱棱边、切肩等。、切肩等。减少减少锻件表面缺陷而件表面缺陷而进行的工序。清除行的工序。清除锻件表面凹件表面凹凸不平及整形等凸不平及整形等。6编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计自由自由锻基本工序基本工序7编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计自由自由锻工工艺设计工工艺设计的目的的目的组织生生产过程程控制和控制和检查产品品质量量规定操作定操作规范范8编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计自由锻工艺规程的内容：根据零件根据零件图绘制制锻件件图确定坯料的确定坯料的质量和尺寸量和尺寸确定确定锻造工序造工序选择锻压设备确定确定锻造温度范造温度范围、加、加热冷却冷却规范范填写工填写工艺卡片卡片自由自由锻工工艺设计9编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计1.绘制锻件图-以零件以零件图为基基础自由自由锻工工艺设计10编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计1.绘制锻件图 1)锻件敷料：件敷料：是是为了了简化化锻件形状，便于件形状，便于锻造而加上去的一部分附加金属。造而加上去的一部分附加金属。当零件上当零件上带有有较小的凹槽、台小的凹槽、台阶、凸肩、法、凸肩、法兰和孔和孔时，皆需增加敷料。，皆需增加敷料。自由自由锻工工艺设计11编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计1.绘制锻件图 2)机械加工余量：机械加工余量：一般自由一般自由锻件的尺寸精度和表面件的尺寸精度和表面质量都量都较差，达不到零件差，达不到零件图的要求，在的要求，在锻件的加工表面件的加工表面应增加供切削加工用的余量，称之增加供切削加工用的余量，称之为锻件机械加工余件机械加工余量，量，简称称锻件余量。件余量。自由自由锻工工艺设计12编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计1.绘制锻件图 3)锻件公差件公差:在在锻造造过程中，由于各种因素的影响，如程中，由于各种因素的影响，如终锻温度的差异、温度的差异、锻压设备工具的精度和操作技工具的精度和操作技术水平的差异等，使得水平的差异等，使得锻件件实际尺寸不可能达到公称尺寸，尺寸不可能达到公称尺寸，允允许其有一定的其有一定的误差，称差，称为锻件公差。件公差。自由自由锻工工艺设计典型典型锻件件图13编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计加加热方式方式烧损率率（）（）首次首次以后各以后各次次室式室式烧炉炉2.541.52.0油炉油炉231.52.0煤气炉煤气炉1.52.51.52.0电阻炉阻炉11.51.52.0接触感接触感应电加加热0.51.52.02.确定毛坯质量和尺寸质量：量：毛坯尺寸：毛坯尺寸：当当头道工序采用道工序采用镦粗法粗法锻造造时，为避免失避免失稳，毛坯的高径比，毛坯的高径比应小于小于2.5，为便便于下料，高径比于下料，高径比应大于大于1.25，即，即 当当头道工序道工序为拔拔长时，原毛坯直径，原毛坯直径应按按锻件最大面件最大面积，并考，并考虑锻比和修整量等要求比和修整量等要求来确定来确定。自由自由锻工工艺设计14编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计3.确定锻造工序 锻造工序的内容包括：造工序的内容包括：变形工序的形工序的选择、决定工序、决定工序顺序、序、设计工序工序尺寸等。尺寸等。锻件所需件所需变形工序及工序形工序及工序顺序序应根据根据锻件形状、尺寸和技件形状、尺寸和技术要求，要求，并考并考虑具体生具体生产条件等而确定。条件等而确定。自由自由锻工工艺设计15编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计3.确定锻造工序1)1)盘类件件:镦粗、冲孔粗、冲孔2)2)轴类件件:拔拔长、切肩、切肩、锻台台阶3)3)筒筒类件件:镦粗、冲孔、心粗、冲孔、心轴上拔上拔长4)4)环类件件:镦粗、冲孔、心粗、冲孔、心轴上上扩孔孔6)6)弯曲弯曲类件件:拔拔长、弯曲、弯曲5)5)曲曲轴类件件:拔拔长、错移、移、锻台台阶、扭、扭转自由自由锻工工艺设计16编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计3.确定锻造工序 1)1)盘类件件:镦粗、冲孔粗、冲孔自由自由锻工工艺设计17编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计3.确定锻造工序 1)盘类件件:镦粗粗、冲孔、冲孔下下料料 镦粗粗 镦挤台台阶 冲孔冲孔 滚圆 平整平整齿轮坯的坯的锻造造过程程自由自由锻工工艺设计18编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计3.确定锻造工序 1)盘类件件:镦粗粗、冲孔、冲孔自由自由锻工工艺设计19编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计3.确定锻造工序 2)轴类件件:拔拔长、切肩、切肩、锻台台阶自由自由锻工工艺设计20编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计3.确定锻造工序 2)轴类件件:拔拔长、切肩、切肩、锻台台阶下料下料 拔拔长 镦台台阶 拔拔长传动轴的的锻造造过程程自由自由锻工工艺设计21编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计3.确定锻造工序 2)轴类件件:拔拔长、切肩、切肩、锻台台阶自由自由锻工工艺设计22编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计3.确定锻造工序 3)筒筒类件件:镦粗、冲孔、心粗、冲孔、心轴上拔上拔长自由自由锻工工艺设计23编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计3.确定锻造工序 3)筒筒类件件:镦粗、冲孔、心粗、冲孔、心轴上拔上拔长 下料下料 镦粗粗 冲孔冲孔 心心轴拔拔长 锻件件 圆筒的筒的锻造造过程程自由自由锻工工艺设计24编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计3.确定锻造工序 4)环类件件:镦粗、冲孔、心粗、冲孔、心轴上上扩孔孔自由自由锻工工艺设计25编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计3.确定锻造工序 4)环类件件:镦粗、冲孔、心粗、冲孔、心轴上上扩孔孔 下料下料 镦粗粗 冲孔冲孔 心心轴扩孔孔 平整端面平整端面圆环的的锻造造过程程自由自由锻工工艺设计26编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计3.确定锻造工序 5)曲曲轴类件件:拔拔长、错移、移、锻台台阶、扭、扭转自由自由锻工工艺设计27编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计3.确定锻造工序 6)弯曲弯曲类件件:拔拔长、弯曲、弯曲自由自由锻工工艺设计28编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计4.选择锻造设备 自由自由锻常用常用设备为锻锤和水和水压机两种。机两种。这些些设备虽无无过载损坏坏问题，但若但若设备吨位吨位选得得过小，小，则锻件内部件内部锻不透，且生不透，且生产率低，反之，若率低，反之，若设备吨位吨位选得得过大，不大，不仅浪浪费动力，力，还会因会因为设备工作速度低而影响生工作速度低而影响生产效率和增加生效率和增加生产成本。成本。锻造造设备的的选择主要与主要与变形面形面积、锻件材件材质和和变形温度等因素有关。形温度等因素有关。在自由在自由锻中，中，变形面形面积由由锻件大小和件大小和变形工序性形工序性质来确定。由于来确定。由于镦粗粗时锻件与工具的接触面件与工具的接触面积相相对于其它于其它变形工序要大得多，而很多形工序要大得多，而很多锻造造过程程又均与又均与镦粗有关，因此常以粗有关，因此常以镦粗力的大小来粗力的大小来选择设备。自由自由锻工工艺设计29编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计5.确定温度范围 锻造温度范造温度范围是指始是指始锻温度和温度和终锻温度之温度之间的温度范的温度范围。金属在。金属在锻造前的加造前的加热是是为了提高金属的塑性，降低了提高金属的塑性，降低变形抗力，减小形抗力，减小锻造造设备的吨的吨位。位。锻造温度范造温度范围应在保在保证不出不出现过热和和过烧的前提下尽量提高始的前提下尽量提高始锻温度，使材料具有良好的塑性和温度，使材料具有良好的塑性和较低的低的变形抗力，以减少形抗力，以减少锻造火次，提造火次，提高生高生产效率。效率。自由自由锻工工艺设计30编辑课件第二章第二章 塑性成形技塑性成形技术自由自由锻工工艺设计实例二例二摇杆轴自由锻工艺过程31编辑课件第二章第二章 塑性成形技塑性成形技术摇杆杆轴自由自由锻工工艺过程程锻件名称件名称摇杆杆轴毛坯毛坯工工艺类别自由自由锻材料材料40Cr设备150kg空气空气锤加加热火次火次2锻造温度范造温度范围1180-850锻 件件 图 坯坯 料料 图32编辑课件第二章第二章 塑性成形技塑性成形技术摇杆杆轴自由自由锻工工艺过程程火次火次序号序号工序名称工序名称工序工序简图使用工具使用工具操作要点操作要点1 11 1压肩肩圆嘴嘴钳压肩摔子肩摔子边轻打打边旋旋转锻件件2 2拔拔长圆嘴嘴钳将将压肩一肩一端拔端拔长至至直径直径41mm41mm自由自由锻工工艺设计实例二例二33编辑课件第二章第二章 塑性成形技塑性成形技术摇杆杆轴自由自由锻工工艺过程程火次火次序号序号工序名称工序名称工序工序简图使用工具使用工具操作要点操作要点1 13 3摔摔圆及及修整修整圆嘴嘴钳摔子摔子边轻打打边旋旋转锻件；件；将拔将拔长部分摔部分摔圆至至401mm401mm2 24 4压肩肩圆嘴嘴钳压肩摔子肩摔子掉掉头；边轻打打边旋旋转锻件件34编辑课件第二章第二章 塑性成形技塑性成形技术摇杆杆轴自由自由锻工工艺过程程火次火次序号序号工序名称工序名称工序工序简图使用工具使用工具操作要点操作要点2 25 5拔拔长圆嘴嘴钳边轻打打边旋旋转锻件；件；将将压肩一端拔肩一端拔长至至直径直径41mm41mm6 6摔摔圆及及修整修整圆嘴嘴钳摔子摔子边轻打打边旋旋转锻件；件；将拔将拔长部分摔部分摔圆至至401mm401mm7 7检验35编辑课件第二章第二章 塑性成形技塑性成形技术自由自由锻工工艺设计实例二例二36编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计齿轮零件自由锻工艺过程零件材料零件材料为45钢，生，生产数量数量为20件。件。(a)正面正面 (b)背面背面 齿轮零件三零件三维模型模型 自由自由锻工工艺设计实例一例一37编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计齿轮零件零件图1.齿轮零件自由零件自由锻工工艺过程程自由自由锻工工艺设计实例一例一38编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计 齿轮零件自由锻工艺过程 1）设计、绘制制锻件件图齿轮锻件件图齿轮坯坯锻件三件三维模型模型 自由自由锻工工艺设计实例一例一39编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计齿轮零件自由零件自由锻工工艺过程程 2）确定）确定变形工序形工序 垫环局部局部镦粗粗冲孔冲孔冲子冲子扩孔孔 1下料；下料；2镦粗；粗；3垫环局部局部镦粗；粗；4冲孔；冲孔；5冲子冲子扩孔（三次）；孔（三次）；6修整修整齿轮锻造工造工艺过程程自由自由锻工工艺设计实例一例一40编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计齿轮零件自由零件自由锻工工艺过程程 3）计算原始坯料体算原始坯料体积与尺寸与尺寸 （1）原始坯料体原始坯料体积（2）原坯料直径和高度原坯料直径和高度自由自由锻工工艺设计实例例41编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计齿轮零件自由锻工艺过程4.选择锻造造设备 锻锤吨位可按下式吨位可按下式进行近似行近似计算，算，G=（0.0020.003）KS K可由文献可由文献查得，得，为安全起安全起见，取最大，取最大值13，镦粗后粗后锻件的横件的横截面截面积S最大不超最大不超过锻件的横截面件的横截面积，可按，可按锻件的最大横截面件的最大横截面积计算，算，为716cm2。经计算，所需算，所需锻锤最大吨位最大吨位为G=0.00313716=28kg，因此可，因此可选0.25吨以上自由吨以上自由锻锤。5.确定确定锻造温度范造温度范围 45钢的始的始锻温度温度为1200，终锻温度温度为800。自由自由锻工工艺设计实例例42编辑课件第第2章章 锻造工造工艺设计齿轮零件自由锻工艺过程6.填写工填写工艺卡片卡片 锻件名称齿轮坯工艺类别自由锻材料45设备0.25t空气锤加热火次1锻造温度范围1200800锻件图坯料图自由自由锻工工艺设计实例例43编辑课件齿轮零件自由锻工艺过程2.7 锻造工造工艺设计序号工序名称工序简图使用工具操作要点1自由镦粗火钳镦粗后的高度为90mm 2局部镦粗火钳和镦粗漏盘控制镦粗后的高度为62mm 3冲孔火钳、镦粗漏盘、冲子和冲孔漏盘1注意冲子对中；2采用双面冲孔，左图为工件翻转后将孔冲透的情况 4一次扩孔火钳、镦粗漏盘、冲子和扩孔漏盘注意冲子对中44编辑课件齿轮零件自由锻工艺过程5二次扩孔火钳、镦粗漏盘、冲子和扩孔漏盘注意冲子对中6三次扩孔火钳、镦粗漏盘、冲子和扩孔漏盘注意冲子对中7修整外圆火钳和冲子边轻打边旋转锻件，使外圆消除弧形并达到直径为3025mm8修整平面火钳和镦粗漏盘轻打（如砧面不平还要打边转动锻件），使锻件厚度达到624mm9检验45编辑课件第二章第二章 塑性成形技塑性成形技术接盘毛坯自由锻工艺过程自由自由锻工工艺设计实例三例三接接盘零件零件 46编辑课件第二章第二章 塑性成形技塑性成形技术接盘毛坯自由锻工艺过程自由自由锻工工艺设计实例三例三47编辑课件第二章第二章 塑性成形技塑性成形技术锻件名称件名称齿轮坯坯工工艺类别自由自由锻材料材料45 45 设备65kg65kg空气空气锤 加加热火次火次2 2锻造温度范造温度范围1200-800 1200-800 锻 件件 图 坯坯 料料 图自由自由锻工工艺设计实例三例三48编辑课件第二章第二章 塑性成形技塑性成形技术2.7 锻造工造工艺设计2.7.1 自由自由锻工工艺设计序号序号工序名称工序名称工序工序简图使用工具使用工具操作要点操作要点1 1镦粗粗火火钳镦粗漏粗漏盘控制控制镦粗后的高度粗后的高度为61mm 61mm 2 2冲孔冲孔火火钳镦粗漏粗漏盘冲冲子子冲孔漏冲孔漏盘1 1注意冲子注意冲子对中；中；2 2采用双面冲孔，采用双面冲孔，左左图为工件翻工件翻转后后将孔冲透的情况将孔冲透的情况 49编辑课件序号序号工序名称工序名称工序工序简图使用工具使用工具操作要点操作要点3 3修整外修整外圆火火钳冲子冲子边轻打打边旋旋转锻件，件，使外使外圆消除弧形并达消除弧形并达到到1041 mm1041 mm4 4修整平面修整平面火火钳镦粗漏粗漏盘轻打（如砧面不平打（如砧面不平还要打要打边转动锻件），件），使使锻件厚度达到件厚度达到601 601 mmmm5 5检验50编辑课件第二章第二章 塑性成形技塑性成形技术自由自由锻工工艺设计实例三例三51编辑课件