自由锻造工艺规程
齿轮坯自由锻造工艺流程
工艺规程的制定
5.确定锻造温度及规范造温度及规范 （1）.确定锻造的温度范围 各类合金钢的锻造温度范围可以从表中查出，基本的原 则是确保钢在锻造温度范围内具有良好的塑性和较低的 变形抗力，能够锻造出优质锻件，且较宽的锻造温度范 围和较少的加热次数，以及较高的生产率。 （2）.确定加热及冷却范围 对于导热性好，直径小于150~200mm的碳素结构钢小 件，采用一般加热规范，一般高温装炉，炉温控制在 1300℃~1350℃。当坯料加热至始锻温度后，立即出炉 锻造。 （3）. 确定冷却方法及规范 根据要求选择空冷、坑冷或 炉冷。中小型碳钢和低合金钢锻后均采取冷却速度较快 的空冷方法。碳素工具钢、合金工具钢及轴承钢，锻后 先空冷鼓风或喷雾等快速冷到200℃，然后把锻件放入 坑中或炉中缓冷。
燕山大学机械工程学院
齿轮坯自由锻造工艺流程
09模具2班
王征 刘文涛 杨仁先 景阳端 江诚亮
绪论
齿轮是现代工业大量使用的零件，本文就是讨 论齿轮的自由锻生产。自由锻能进行的工序很 多，可分为基本工序、辅助工序、及精整工序 三大类。它的基本工序是使金属产生一定程度 的塑性变形以达到所需的形状和尺寸的工艺过 程，如镦粗，拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转 及错移等工序。
具体设计方法与步骤
(2) 冲孔 冲孔应使冲孔芯料损失小，同时扩 孔次数不能太多，冲孔直径d冲应小 于或等于D/3即 d冲≤D/3=213/3=71mm,实际选用d=60mm (3) 扩孔 总扩孔量为锻件孔径减去冲孔直径， 即(131-60)=71mm,一般每次扩孔量为 25~30mm，分配各次扩孔量为21mm、25mm、25mm。 (4) 修整锻件 按锻件图进行修整
具体设计方法与步骤
（2）.坯料尺寸计算 计算坯料的直径时，由于采用镦粗成形，可按 下式计算：
自由锻造和模型锻造的工艺过程
自由锻造和模型锻造的工艺过程自由锻造和模型锻造的工艺过程2009-06-28 20:50第6章自由锻造和模型锻造的工艺过程采用通用工具或直接在锻造设备的上下砧之间进行的锻造，称为自由锻造，简称自由锻。
自由锻的工艺灵活，锻造时金屑坯料只有部分表面与工具或上下砧面接触，其余为自由表面，坯料在水平方向进行塑性变形时流动自由，因而要求设备功率比模锻小；锻件形状和尺寸全凭锻工掌握和控制，因此生产效率低，锻件复杂程度和精度较低。
随着锻造生产的发展，批量的增加，自由锻件必然被生产效率高、精度高、锻件形状复杂的模锻件所代替，但特大型锻件还必须靠自由锻生产，而且随着科学技术的发展，自由锻造的现代化，锻件的内部质量、精度与生产效率都将有很大的提高。
采用模具在锻造设备上进行的锻造称为模型锻造，简称模锻。
模锻时金属坯料表面与模具全面接触，坯料在进行塑性变形时流动不自由，受到模壁限制，因而要求设备功率大；锻件的尺寸和形状由终锻模膛控制，余量小，精度与效率都高，而且便于实现机械化和自动化。
自由锻造适合于单件、小批生产，模型锻造则适合于大批量的生产。
6．1 自由锻造6．1．1 自由锻造基本工序自由锻造的基本工序有拔长、镦粗、冲孔、扩孔、切断、弯第97页形、扭转和错移等。
(1)拔长是使锻件长度增长、横截面积减小的操作工序，主要用于锻造轴类锻件，如台阶轴、拉杆和连杆等。
①拔长的基本方法拔长时沿坯料的一面顺次锻打一遍后，坯料一般会发生翘曲，应将坯料翻转180°后轻击拉直，然后再翻转90°顺次锻打。
对塑性较差的高合金钢等锻件，应采用沿螺旋方向翻转90°的方法锻造，以保证锻造时变形均匀和温度均匀。
翻转方法如图6—1所示。
②拔长的操作要点a．拔长时坯料每次进给量不得小于单面压下量，否则容易产生折叠。
b．直径较大的坯料拔成较小的圆截面时，应先锻成方形截面，当拔长到接近锻件直径时，再倒棱滚圆。
如果用圆钢拔成方钢，圆钢的最小直径应在方钢边长的1．4倍以上，才能保证锻得出。
锻造工艺守则
锻造工艺守则0XX.XXX.0XX1、适用范围本守则适用于铸造锻压厂一般工件的自由锻造工艺。
2、设备：空气锤（1000kg、750kg、400kg）、反射炉（1.5m3、0.8m3)3、使用辅料：无烟块煤（发热量6000大卡以上）、木柴（干燥、适用）4、工艺准备4.1根据工件图纸，设计（绘制）锻件图，确定材料牌号及质量。
4.2计算材料尺寸，通知（领料单）物资部（锯床）下料、送料。
4.3制定锻造工序卡片。
4.4选择设备，准备工装、工具。
5、工艺过程5.1点火：将木柴放入炉膛煤池中点燃，装入块煤。
块煤装入量一般为锻件重量的0.5～0.7倍。
5.2加热：块煤点燃后，炉温升至700℃左右时，保温。
5.3装炉：将锻件坯料分类、分区装入炉膛；先装大料，后装小料。
5.4升温：将锻件升温，炉温升至1260℃时，保温15-30min，取坯料锻打。
5.5锻打5.5.1准备：锻造工作危险性较大！锻造前，必须认真检查设备是否完好，否则不得开工！检查工装、工具的完好，确保完好后使用。
5.5.2锻造必须严格按锻件图和制定的工序来进行。
5.5.3一般锻件的始锻控制在1260℃左右，终锻控制在700℃以上；具体要按材料牌号对应工艺卡片执行。
5.5.4锻造的一般原则是：先锻小件，后锻大件。
锻打工序视不同工件而定，具体按相应的工艺卡片进行。
5.5.5自检：锻造过程中，随时自测锻件的形状和尺寸与锻件图的差距，确定后工序的进行。
5.5.6回炉：当锻件未达到锻件图要求，而温度已低于终锻温度，须回炉再加热后再锻，直至符合要求。
5.6冷却：锻件经自检合格后需冷却。
冷却方式按工艺卡片执行。
5.7检查：冷却后，须经质量检查人员检查合格，方可填写入库单，转入下道工序。
6 注意事项6.1 严格按《安全技术操作规程》中“锻工部分”的要求进行。
6.2 开炉前要全面检查设备、工装工具等完好。
6.3 严格控制始锻温度与终锻温度。
最新自由锻造工艺规程的编制及举例资料
自由锻造工艺规程的编制及举例制定自由锻工艺规程的过程就是自由锻工艺设计的过程。
主要有以下内容：(一)绘制锻件图自由锻件的锻件图是在零件图的基础上考虑了加工余量、锻造公差、工艺余块等之后绘制的图绘制自由锻件的锻件图可按以下步骤进行：1.简化锻件形状为了简化锻造工艺，零件上的小孔、凹档、台阶等部分，可加上余块而不予锻岀，如图a。
是否加余块要根据零件的形状、尺寸、锻造技术水平和经济效果来确定。
2.确定加工余量和锻件公差(1)机械加工余量【机械加工余量】为使零件具有一定的加工尺寸和表面粗糙度，在零件表面需要加工的部分，锻件上留一层供作机械加工用的金属，称作机械加工余量（见上图a）。
（2）余块【余块】为简化锻件外形及锻造过程，在锻件的某些地方和添一些大于机械加工余量的金属，种加添的金属称作余块（见上图a）。
（3 ）锻件公差【锻件公差】锻件实际尺寸与基本尺寸之间所允许的误差。
公差值的大小是根据锻件形状、寸并考虑生产的具体情况而定的。
3．绘制锻件图在锻件图上，规定用粗实线绘出锻件的形状。
为了便于了解零件的形状和检查锻件的实际加工余量，在锻件图上还要用双点划线绘出零件的主要形状，如图10-27b 。
（二）计算坯料质量与尺寸【坯料质量】坯料质量可按下式计算G 坯料=G 锻件+G 烧损+G 料头式中G 坯料——坯料质量G 锻件——锻件质量G 烧损——加热时由于坯料表面氧化而烧损的质量。
第一次加热取被加热金属的2~3%，以后每次加热取1.5~2.0%G 料头——在锻造过程中冲掉或切掉的那部分金属的质量。
如冲孔时坯料中部的料芯，修切端部的料头等。
当锻造大型锻件时，如采用钢锭作坯料，还要考虑应切掉的钢锭头部和尾部的质量。
2．坯料尺寸根据坯料质量即可确定坯料尺寸。
在计算坯料尺寸前，先要考虑锻造比。
【锻造比】是指坯料在锻造前后的断面积的比值。
对于拔长工序来说，其锻造比R d 可按下式计算:R d =A 0 /A 1 或L 1 /L 0式中A 0 、A 1 ——拔长前、后坯料的断面积；L 0 、L 1 ——拔长前、后坯料的长度。
第10章锻造（自由锻造工艺规程的编制及举例）
第十章锻压章节重点本章重点介绍了锻压的分类、特点、应用塑性变形对金属组织和性能的影响自由锻的主要工序及工艺要点锻压件的特点及应用。
学习目标1了解锻压的分类、特点、应用。
2理解塑性变形对金属组织和性能的影响常用金属的锻压性能。
3了解自由锻的主要工序及工艺要点识读锻件图、坯料的质量和尺寸、锻造工序、加热和冷却规范、锻造设备等会画简单锻件图。
4了解其他常用锻压方法的特点及应用、锻压技术发展趋势。
5初步具备合理选择典型零件的锻压方法、分析锻件结构工艺性具有锻件质量与成本分析的初步能力。
第一节锻压的基本知识一、锻压的概述【锻压】是指对坯料施加压力使其产生塑性变形改变尺寸、形状及改善性能用以制造机械零件、工件或毛坯的成形加工方法。
它是锻造和冲压的总称。
锻压包括轧制、挤压、拉拨、自由锻造、模型锻造、冲压等加工方法其典型工序实例如图所示。
常用的锻压加工方法锻压加工是以金属的塑性变形为基础的各种钢和大多数非铁金属及其合金都具有不同程度的塑性因此它们可在冷态或热态下进行锻压加工而脆性材料如灰铸铁、铸造铜合金、铸造铝合金等则不能进行锻压加工。
金属锻压加工的主要特点: 优点1 能改善金属内部组织提高金属的力学性能。
2 节省金属材料。
与直接切削钢材的成形相比还可以节省金属材料的消耗而且也节省加工工时。
3 生产效率较高。
如齿轮轧制、滚轮轧制等制造方法均比机械加工的生产率高出几倍甚至几十倍以上。
缺点: 1 不能获得形状很复杂的制件其制件的尺寸精度、形状精度和表面质量还不够高 2 加工设备比较昂贵制件的成本比铸件高。
二、金属的塑性变形金属在外力作用下将产生变形其变形过程包括弹性变形和塑性变形两个阶段。
【弹性变形】是指除去外力后物体完全恢复原状的变形。
【塑性变形】是指作用在物体上的外力取消后物体的变形不完全恢复而产生的永久变形。
塑性变形不仅能用于成形加工还会对金属的组织和性能产生很大影响。
一塑性变形的实质1 单晶体的塑性变形单晶体的变形方式有滑移和孪生两种。
自由锻
自由锻工艺规程的制订工艺：将原材料或半成品加工成产品的工作、方法、技术等。
规程：将某种政策、制度等所做的分章分条的规定。
（1）锻件图的绘制在零件图的基础上，考虑加工余量、锻造公差、余块等因素后绘制的工艺图。
a）加工余量锻件表面留有供机械加工的金属层，5-20mm。
b）锻造公差锻件尺寸相对于公称尺寸所允许的变动量。
c）余块为便于锻造而增加的那一部分金属。
如较小孔、槽等。
（2）确定坯料的重量和尺寸1）坯料重量计算m坯=m锻件+m损m损=m烧+m芯+m切其中：m烧——火耗损失m芯——冲孔冲掉的芯料m切——修切端部的损失2）坯料尺寸、锻造比锻造比：锻件在锻造成形时的变形程度。
锻造比过小，达不到性能要求，过大则增大工作量，引起各向异性。
只有锻造比选择合适时，则毛坯内部缺陷被压合，树枝晶被打碎，晶粒显著细化，力学性能得到提高。
a）锻造比的计算方法:拔长时，B拔=A0/A镦粗时，B镦=H0/H一般情况下，铸锭作为坯料时，锻造比不小于2.5—3；轧制型材作为坯料时，锻造比选择1.3—1.5。
b）坯料尺寸：根据坯料重量和锻造比确定。
（3）选择自由锻工序（4）选择锻造设备根据锻件的尺寸、形状、材料等条件来选择设备种类及其规格，既保证锻透工件、有较高的生产率，又不浪费动力，并使操作方便。
（5）填写工艺卡自由锻的基本工序1. 镦粗镦粗是使坯料的截面增大，高度减小的锻造工序。
镦粗有完全镦粗、局部镦粗和垫环镦粗等三种方式。
局部镦粗按其镦粗的位置不同又可分为端部镦粗和中间镦粗两种。
如图3-1所示。
镦粗主要用来锻造圆盘类（如齿轮坯）及法兰等锻件，在锻造空心锻件时，可作为冲孔前的预备工序，镦粗可作为提高锻造比的预备工序。
镦粗的一般规则、操作方法及注意事项如下：⑴被镦粗坯料的高度与直径（或边长）之比应小于2.5～3，否则会镦弯（图3-2a）。
工件镦弯后应将其放平，轻轻锤击矫正（图3-2b）。
局部镦粗时，镦粗部分坯料的高度与直径之比也应小于2.5～3。
自由锻造工艺规程的内容
自由锻造工艺规程的内容自由锻造工艺规程是一项重要的制造工艺，旨在生产高质量的锻件。
下面是关于自由锻造工艺规程的内容要点：1.工艺介绍：自由锻造是一种传统的金属加工工艺，通过对金属材料的加热和塑性变形，将其形成所需的形状。
自由锻造工艺具有高度的灵活性，适用于生产各种尺寸和形状的零件。
2.工艺参数：在进行自由锻造过程中，需要控制以下几个重要的工艺参数：- 锻造温度：根据金属材料的特性，确定适当的锻造温度，以保证良好的塑性变形。
- 锻造压力：根据锻件的尺寸和形状，选择合适的锻造压力。
过高的压力可能造成材料的过度变形或开裂，而过低的压力则可能导致缺陷。
- 锻造速度：控制锻造速度，确保均匀的金属流动和形状精度。
3.设备和工具：自由锻造过程中需要使用以下设备和工具：- 锻造机械：选择合适的锻造设备，如锤式锻造机、压力机等。
- 锻模：根据所需的锻件形状，设计和制造相应的锻模。
- 辅助设备：包括加热炉、冷却装置、润滑剂等。
4.材料选择：在自由锻造过程中，材料的选择十分重要。
应根据锻件使用环境和要求，选择合适的金属材料，如碳钢、合金钢、铜合金等。
要确保材料具有良好的塑性和机械性能，以便顺利进行锻造过程。
5.质量控制：在自由锻造过程中，应进行严格的质量控制，以确保所生产的锻件符合要求。
包括对材料、工艺参数和设备的监控，以及对成品锻件的检验和评估。
综上所述，自由锻造工艺规程是一项重要的制造工艺，通过控制工艺参数、选择合适的设备和材料，可以生产出高质量的锻件。
严格遵守规程要求，进行质量控制，将确保锻造过程的成功和最终产品的可靠性。
自由锻锻造规范
1 目的对本公司的锻压过程作出具体规定，确保产品的最终质量。
2 范围适用于本公司的自由锻工序。
3 职责生产部负责开发和维护此作业流程，并且确定各设备操作中的负责人4 程序4.1 自由锻工序自由锻工序：基本工序、辅助工序和修整工序。
4.1.1 基本工序使金属坯料产生一定程度的塑性变形，以得到所需形状、尺寸或改善材质性能的工艺过程。
它是锻件成形过程中必需的变形工序，如镦粗、拔长、弯曲、冲孔、切割、扭转和错移等。
实际生产中最常用的是镦粗、拔长和冲孔三个工序。
4.1.1.1镦粗沿工件轴向进行锻打，使其长度减小，横截面积增大的操作过程。
常用来锻造齿轮坯、凸缘、圆盘等零件，也可用来作为锻造环、套筒等空心锻件冲孔前的预备工序。
镦粗可分为全镦粗和局部镦粗两种形式，如图4.1镦粗时，坯料不能过长，高度与直径之比应小于2.5，以免镦弯，或出现细腰、夹层等现象。
坯料镦粗的部位必须均匀加热，以防止出现变形不均匀。
图4.1 镦粗a）全镦粗b）局部镦粗4.1.1.2拔长拔长是沿垂直于工件的轴向进行锻打，以使其截面积减小，而长度增加的操作过程，如图4.2常用于锻造轴类和杆类等零件。
对于圆形坯料，一般先锻打成方形后再进行拔长，最后锻成所需形状，或使用V型砧铁进行拔长，如图4.3图4.2拔长图4.3用V型砧铁拔长圆坯料4.1.1.3冲孔利用冲头在工件上冲出通孔或盲孔的操作过程。
常用于锻造齿轮、套筒和圆环等空心锻件，对于直径小于25mm的孔一般不锻出，而是采用钻削的方法进行加工。
a)在薄坯料上冲通孔时，可用冲头一次冲出。
若坯料较厚时，可先在坯料的一边冲到孔深的2／3深度后，拔出冲头，翻转工件，从反面冲通，以避免在孔的周围冲出毛刺，如图4.4b)实心冲头双面冲孔时，圆柱形坯料会产生畸变。
畸变程度与冲孔前坯料直径D0、高度H0和孔径d1等有关。
D0/d1愈小，畸变愈严重，另外冲孔高度过大时，易将孔冲偏，因此用于冲孔的坯料直径D0与孔径d1之图4.4孔a）薄坯料冲孔b）厚坯料冲孔1－冲头2－坯料3－垫环4－芯料4.2 辅助工序4.2.1 为使基本工序操作方便而进行的预变形工序称为辅助工序（压钳口、切肩等）。
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自由锻造工艺规程
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1.目的：明确自由锻造工艺规程，确保其持续受控；
2.范围：适合于自由锻造的工艺规程。
3.职责：
3.1锻造工艺员制订各锻件的工艺规程，锻造责任人负责工艺审批。
3.2部分重要锻件和所有的重大关键锻件，以及公司专项产品和重点产品的试制件、关键件等的自由锻造工艺、专用工艺，需召开专项技术会议，由技术人员、生产人员、操作人员、公司技术和生产负责人共同参加，进行工艺评审及技术交流等。
4.程序：
4.1 绘制锻件图
自由锻件的锻件图是在零件图的基础上考虑了加工余量、锻造公差、工艺余块等之后绘制的图。
绘制自由锻件的锻件图可按以下步骤进行 :
4.1.1简化锻件形状为了简化锻造工艺，零件上的小孔、凹档、台阶等部分，可加上余块而不予锻出，如图a。
是否加余块要根据零件的形状、尺寸、锻造技术水平和经济效果来确定。
表1
4.1.2确定加工余量和锻件公差
4.1.2.1机械加工余量
【机械加工余量】为使零件具有一定的加工尺寸和表面粗糙度，在零件表面需要加工的部分，在锻件上留一层供作机械加工用的金属，称作机械加工余量 (见上图a)。
4.1.2.2余块
【余块】为简化锻件外形及锻造过程，在锻件的某些地方和添一些大于机械加工余量的金属，这种加添的金属称作余块 (见上图a)。
4.1.2.3锻件公差
【锻件公差】锻件实际尺寸与基本尺寸之间所允许的误差。
公差值的大小是根据锻件形状、尺寸并考虑生产的具体情况而定的。
4.1.2.4绘制锻件图在锻件图上，规定用粗实线绘出锻件的形状。
为了便于了解零件的形状和检查锻件的实际加工余量，在锻件图上还要用双点划线绘出零件的主要形状，如表1b。
4.2计算坯料质量与尺寸
4.2.1坯料质量可按下式计算
G 坯料 =G 锻件 +G 烧损 +G 料头
式中 G 坯料——坯料质量
G 锻件——锻件质量
G 烧损——加热时由于坯料表面氧化而烧损的质量。
第一次加热取被加热金属的
2~3%，以后每次加热取1.5~2.0%
G 料头——在锻造过程中冲掉或切掉的那部分金属的质量。
如冲孔时坯料中部的料芯，修切端部的料头等。
当锻造大型锻件时，如采用钢锭作坯料，还要考虑应切掉的钢锭头部和尾部的质量。
4.2.2坯料尺寸根据坯料质量即可确定坯料尺寸。
在计算坯料尺寸前，先要考虑锻造比。
【锻造比】是指坯料在锻造前后的断面积的比值。
对于拔长工序来说，其锻造比 R d 可按下式计算:
R d =A 0 /A 1 或 L 1 /L 0
式中 A 0 、 A 1 ——拔长前、后坯料的断面积；
L 0 、 L 1 ——拔长前、后坯料的长度。
对于镦粗工序来说，其锻造比 (R u )可按下式计算:
R u =A 1 /A 0 或H 0 /H 1
式中 A 0 、 A 1 ——镦粗前、后坯料的断面积；
H 0 、 H 1 ——镦粗前、后坯料的高度。
确定坯料的尺寸时，应满足对锻件的锻造比要求，并应考虑变形工序对坯料尺寸的限制。
采用镦粗法锻造时，为避免镦弯，坯料的高径比 (H 0 /D 0 <2.5)。
但为下料方便，坯料高径比还应大于1.25。
根据坯料质量，由下式求出坯料体积 V 坯。
V 坯 =m 坯 / ρ
ρ——金属密度。
对于钢铁ρ =7.85kg/dm 3 。
然后，求出坯料横截面积A 0 。
采用拔长法锻造时，由公式：
A 0 =R d A 1
因锻后横截面积A 1 可知，故可求出A 0 ( 坯料为钢锭时，锻造比R d 取2.3～3.0；坯料为轧材时， R d 取l.3～1.5)，最后可求出坯料直径或边长。
4.3制定锻造工序
根据不同类型的锻件选用不同的锻造工序。
工序确定后，尚须确定所用的工夹具、加热设备、加热和冷却规范及根据锻件质量确定锻造设备。
自由锻工序的选择与整个锻造工艺过程中的火次（即坯料加热次数）和变形程度有关。
所需火次与每一火次中坯料成形所经历的工序都应明确规定出来，写在工艺卡片上。
4.4确定锻造温度范围
锻造温度范围是指始锻温度和终锻温度之间的温度范围。
锻造温度范围应尽量选宽一些，以减少锻造火次，提高生产率。
加热的始锻温度一般取固相线以下100~200℃，以保证金属不发生过热与过烧。
终锻温度一般高于金属的再结晶温度50~100℃，以保证锻后再结晶完全，锻件内部得到细晶粒组织。
碳素钢和低合金结构钢的锻造温度范围，一般以铁碳平衡相图为基础，且其终锻温度选在高于Ar3点，以避免锻造时相变引起裂纹。
高合金钢因合金元素的影响，始锻温度下降，终锻温度提高，锻造温度范围变窄。
部分金属材料的锻造温度范围见表2-4。
此外，锻件终锻温度还与变形程度有关，变形程度较小时，终锻温度可稍低于规定温度。
4.5自由锻件的锻造工艺规程
表4
4.6自由锻件的结构工艺性要求
自由锻件的结构工艺性要求见下表。
表5。