常用的锻造方法

• 三.锤上模锻工艺（ （ drop forging technology) • （一）The procedures and die cavities • 模锻的变形工步分为制坯工步(preforming)和模锻工步(die
foring) • 制坯工步使坯料初步成形，模锻工步完成锻件的最终成形。 • 相应的模锻模膛分为制坯模膛 、预锻模膛和终锻模膛。 • 1.finishing die cavity(终锻模膛）：使坯料最后变形到锻
• (4)使零件所加的余块最少； • (5)使分模面为平面，上、下模膛的深浅基本一致。
• 2.Machining allowance, tolerance （加工余量和公差）
• 公差、余量、比自由锻小得多。
• 确定的方法有两种：
• 按照零件的形状尺寸和锻件的精度等级；或 按照锻锤的吨位。
几乎是唯一的方法； • (3)所需的设备吨位较低。
Disadvantages: • (1)锻件的尺寸精度较低，加工余量大； • (2)锻件的形状受到一定的限制（比较简单）； • (3)生产率较低，劳动强度大。 • 应用：单件小批量生产。
• 二、工艺规程的制定
• 1、Draw up a forging drawing（绘制锻件图）
• 1.Parting plane（分模面）：上、下锻模在模锻件 上的分界面。
• Several rules • (1)分模面应选在锻件最大尺寸的截面上； • (2)为便于发现错模现象，应使上、下模的模膛外形
一致；
• (3)为便于金属充满模膛，便于取出锻件和锻模的制 造，最好把分模面选在使模膛具有最浅的方向上；
• 3-3..自由锻（Open die forging）
• 一General introduction • 1、分类：
• Manual hammering and machine • 机器自由锻根据锻造设备的不同，分为锤上自由锻
和水压机自由锻。
• 2、Equipments
• The hammer and the press are the two general types of forging equipments.The commonly used equipment in open die forging is :
件所需的形状和尺寸。
• 特点： • (1)形状与锻件相同， • (2)尺寸放大一个收缩量，钢件取1.5% • (3)沿模膛四周有飞边槽(flash gutter), 其作用： • (a)增加金属从模膛中流出的阻力； • (b)容纳多余的金属； • (c)减缓上、下模的冲击。
• 2.blocking die cavity(预锻模膛 ）：使坯料变形到 接近于锻件的形状和尺寸。
• 以零件图为基础并考虑下列因素绘制而成的：
• （1）余块—为简化锻件形状、便于锻造而增加的 一部分金属。
• （2）Machining allowance(锻件余量）—为后 续切削加工而留的加工余量。
• （3）Forging tolerance(锻件公差）—锻件名义 尺寸的允许偏差。
• 锻件图的画法：
• 3 .加强筋与表面凸台难以用自由段的方法锻出，工 字形截面或空间曲线形表面，也应避免；
• 4 .横截面有急剧变化或形状复杂的零件，应分成几 个易锻造的简单部分，再用焊接或机械连接的方法 组合成整体。
Байду номын сангаас
• 3.4、模锻（ Closed die forging）
• 模锻是将加热后的坯料放入锻模的模膛内锻压成型 的方法。
• 热轧圆钢的标准直径见表2-6。 • 采用钢锭为坯料的大型锻件，可根据实际经验估算
钢锭重量。
• 锻件的钢锭利用率约为0.50~0.65，锻造比通常取 2.5~5。
• 4、选择锻造设备
• 根据锻件的材料、尺寸和重量，并考虑实际生产的 条件。按表2－7选择。
• 5、确定锻造温度范围
• 碳钢锻件，要将坯料加热到铁碳相图的GSE线以上，获得 单一的奥氏体。
• 三、工艺规程举例
• 图2-35齿轮坯自由锻工艺： • （1）绘制锻件图： • 齿轮上的轮齿、小的凹槽、凸肩以及轮辐上的8个φ30的孔，
自由锻难以锻出，需加余块；
• 查表2-2的锻件的加工余量和公差为a=10±4, b= 9±3, c= 13±5, 绘出锻件图。
• （2）确定变形工步 • 参照表2-4，主要变形工步是镦粗和冲孔和扩孔， • 凸肩采用垫环局部镦粗，内孔较大，应用冲子扩孔。 • 注意：冲孔和扩孔时，金属会沿径向流动，并沿凸
• （1）Air-lift hammer（空气锤） • 工作原理：电动机通过传动机构带动压缩缸内的压
缩活塞做往复运动。其吨位较小（50~750 Kg), 最 大锻件质量<100Kg
空气锤
• （2）Steam-air -operated hammer（蒸气-空气 锤）
• 利用蒸气或压缩空气带动锤头工作，它的吨位稍大， 最大锻件质量<1500Kg, 但需要一套辅助设备（蒸 气锅炉或空气压缩机）。
• 各类自由锻件的基本变形工步方案见表2-4。 • 3、The calculation of blank`s quantity and size
（计算坯料重量和尺寸）
• 锻造用的坯料有两类：钢材和钢坯，用于中、小型 锻件；另一类为铸锭，用于大、中型锻件。
• The quantity：
• G坯料=G锻件+G损= G锻件+ G烧+G芯+ G切 • G烧计算方法列于表2-5 • The size: 应考虑锻造比(forging ratio),保证有足够
• 如图2-34 ，以粗实线表示锻件的形状、双点划线 表示零件的基本形状；零件尺寸注在锻件相应尺 寸下面的括号内。
2、The choice of forging operations（选择变形工 步）
• 根据工步的特点及锻件的形状、尺寸、技术要求和 生产批量等来确定。
• 包括确定锻件成形所需的基本工序、辅助工序和精 整工序的工步，以及所需的工具，确定工步的顺序 及变形尺寸等。
• （4）选定设备吨位
• 参照表2-7 ，此锻件属圆环类，选择0.5吨的自由 锻锤。
四、自由锻零件的结构工艺性（Structural design for open die forgings）
• 1.应避免锻件上有圆锥体或斜面的结构。
• 2.圆柱体与圆柱体的交接处锻造很困难，应改成平 面与圆柱或平面与平面相连；
• 需制定合适的锻造温度范围。
• Beginning temperature（始锻温度）—as high as possible
• For carbon steel，the beginning temperature is 150~250℃ below the AE line.
• Ending temperature（终锻温度）—as low as possible(ensure enough ductility)
的变形程度. • 采用碳素钢锭作坯料时，Y≥2.5~5 • 采用轧制的材料， Y≥1.3~1.5
• （1）饼块类和空心类锻件 • 通常采用镦粗法，坯料的高径比应为H/D≤2.5~3 • 坯料的直径或边长可按下式计算： • 圆截面坯料：D计 ≥0.8(V坯)1/3 • 方截面坯料：A计≥0.74(V坯)1/3 • D计—圆截面坯料计算直径， A计—方截面坯料的计算
• Disadvantages: • not suitable for large parts，<150Kg
• higher cost • 应用：适于中、小型锻件的成批或大量生产。 • 二.Classification • Drop forging and Press forging.(包括曲柄压力机上模锻、摩
擦压力机上模锻、平锻机上模锻、液压机上模锻等）。
• 锤上模锻（ drop forging ) • 主要用蒸气—空气模锻锤。图2-21，其特点： • 1）模锻锤的锤头（ram)与导轨之间的间隙(gap)较小，通常
其导轨较长；
• 2）为使锤头运动准确，机架(frame)与砧座(anvil)相连接，且 砧座比自由锻锤大得多；
边长
• （2）轴类锻件：
• 通常采用拔长法，拔长后的最大截面应达到规定的 锻造比要求。
•
F坯≥y·Fmax
• F坯—坯料的截面积， Fmax—拔长后的最大截面积
• 圆截面坯料：D计 ≥(y)1/2Dmax
• 根据计算的坯料直径或边长后，参照有关标准，确 定坯料的实际直径或边长，然后计算出坯料的长度。
• 1.Basic operations(基本工序）—使金属材料产 生一定的塑性变形，以达到所需形状和尺寸的工艺 过程。包括镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错移 等。
• 2.Assistant operations(辅助工序）—为方便基 本工序操作而进行的预变形，如倒棱、压肩等。
• 3.Finishing operations(精整工序）—用以减少 锻件表面的缺陷，包括修整鼓形、平整端面、校直 弯曲。
肩高度方向产生拉缩现象，因此，局部镦粗后的径 向尺寸要小些、凸肩的高度要大些。
• （3）计算坯料的重量和尺寸
• G锻=V锻·=17.8kg • 冲孔芯料的重量：取d=60mm, H=65mm, K2=1.3
（见表2-5） • G芯= K2 d2H=0.3kg • 烧损重量：需加热两次，系数K1=0.035 • G烧= G锻K1=0.6kg • G坯= G锻+ G芯+ G烧=18.7kg • 坯料的计算直径：D计 ≥0.8(V坯)1/3 • D计 =0.9(V坯)1/3=0.9（18.7/7.85）1/3=120mm • 查表2-6，选择坯料直径120mm • 坯料长度= V坯/A=210mm • 因此确定坯料的尺寸为φ120×210mm