自由锻锻件生产流程和工艺过程介绍
锻造工艺过程及模具设计第5章自由锻工艺过程
锻造工艺过程及模具设计第5章自由锻工艺过程自由锻是一种常见的金属锻造工艺，其特点是材料在锻造过程中自由变形，不受模具限制，可以制造出形状复杂的零件。
在自由锻工艺过程中，对于模具的设计和选择非常重要，合理的模具设计可以提高产品质量和生产效率。
自由锻工艺过程分为以下几个主要步骤：1.材料准备：选择合适的金属材料，根据所需零件的要求进行预处理，如加热或降温处理，以提高材料的塑性和硬度。
2.模具设计：根据产品的形状和尺寸要求，设计合理的模具结构。
模具应该具有足够的强度和刚性，以承受锤击和材料的变形力。
3.热处理：对于一些特殊材料，需要进行热处理以改变其组织和性能。
热处理可以分为加热、保温和冷却三个阶段。
4.塔斯锻：将预处理后的材料放置在模具中，通过锤击将其塑性变形成所需形状。
根据材料的类型和形状要求，可采用单锻、多锻或自由锻等不同的锻造方式。
5.修整：在锻造过程中，可能会出现一些缺陷或不均匀性，需要通过修整来改善。
修整可以通过剪切、磨削、冲击等方式进行。
6.热处理：将锻造后的零件进行再次热处理，以消除残余应力，并使其形成稳定的组织和性能。
7.车床加工：根据产品的要求，对锻造后的零件进行车床加工，加工出精确的尺寸和表面质量。
8.表面处理：为了提高零件的耐腐蚀性和美观度，可以对锻造后的零件进行表面处理，如镀铬、喷涂等。
自由锻工艺过程中，模具设计起着至关重要的作用。
合理的模具设计可以提高产品质量和生产效率，避免或减少缺陷和废品的产生。
在模具设计过程中，需要考虑以下几个因素：1.材料的变形性能：不同金属材料具有不同的塑性和硬度，因此，在设计模具时需要考虑材料的变形性能，并合理选择模具的形状和尺寸。
2.零件的形状和尺寸要求：根据所需零件的形状和尺寸要求，设计相应的模具结构。
模具应该具有足够的强度和刚性，以承受锤击和材料的变形力。
3.生产效率和成本：考虑到生产效率和成本，模具设计应尽量简单化，减少加工和调整工序，提高生产效率和降低成本。
自由锻的工艺流程
自由锻的工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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第3章2-自由锻工艺
程
拔长并 留出台阶
1
锻出凹挡 及拔长端部 并修整
实际生产自由锻加工录像-圆柱件锻造
实际生产自由锻加工录像-大型锻件锻造
八、自由锻件的结构工艺性
避免锥体和斜面结构
几何体间的交接处 不应形成空间曲线
截面变 化大的 锻件， 采用组 合连接
自由锻件上不应设计 出加强筋、凸台、工字形截面
思考题
➣
➣ ➣
工艺性分析
坯料质量 加热规范
绘制锻件图
确定工序 锻后热处理
参数选择
选择设备
1. 绘制锻件图
锻件图 1. 敷料
为简化 锻件形状、 便于进行锻造 而增加的一部 分金属。
2. 锻件余量
3. 锻件公差
为保证 切削加工的 精度而增加 的尺寸。
允许锻件 尺寸的变化 范围。
锻件的余块
锻件图
2．制订变形工艺过程及选用工具
➣ ➣
D d
冲子扩孔
b.心轴扩孔
孔径大而壁厚较薄的环形锻件，通常采用芯轴扩孔。 芯轴扩孔的变形实质是相当毛坯沿圆周方向拔长。
心轴扩孔(马架扩孔）
冲孔和扩孔动画
3. 弯曲：将坯料弯成所规定外形的锻造工 序，用以锻造各种弯曲类锻件。如起重吊 钩，弯曲轴杆等。
4. 错移：将坯料的一部分相对另一部分相 互平行错移的锻造工序。用以锻造曲轴类 锻件，错移前坯料需要压肩。
空心冲子冲孔 1坯料 2冲垫 3冲子 4心料
c 在垫环上冲孔
这种方法只适用于高径比小于0.125的薄饼锻件。
在垫环上的冲孔 1冲子 2坯料 3垫环 4心料
2. 扩孔：减小空心坯料壁厚而增加其内外 径的锻造工序，用以锻造各种圆环锻件。
a.冲子扩孔
简述自由锻的基本工序
简述自由锻的基本工序
自由锻是一种常见的金属加工工艺，它是通过应用力将金属材料加工成所需形状的过程。
自由锻的基本工序包括以下几个步骤：
1. 热处理
在进行自由锻前，首先需要对金属材料进行加热，以改变其组织结构和物理性质。
一般采用淬火加热，即将材料加热到其临界温度以上，然后迅速冷却。
2. 钢坯准备
钢坯是指用于自由锻的金属材料。
钢坯准备包括选择合适的钢坯材料、切割钢坯、加工和铣削钢坯。
3. 预加工
预加工是对钢坯进行初始加工，以便更容易进行自由锻。
预加工包括将钢坯加热至温度范围内、对钢坯进行热挤压、锻件锤打和锻件提齿等。
4. 自由锻
自由锻是将钢坯的断面形状变形成所需形状的过程。
自由锻的主要方式有锤击和压制两种。
锤击方式是通过锤子敲打钢坯，压制方式是通过压力均匀施加压力以形成钢坯所需的形状。
自由锻的目的是使钢坯在变形中去除缺陷和气孔，提高其拉伸和疲劳性能。
5. 水淬和热处理
自由锻完成后，需要对钢件进行气冷或水淬处理，以控制其组织结构和硬度。
然后再对其进行回火、退火或正火处理，以达到所需的力学性能和化学性能。
总之，自由锻是一种重要的金属加工工艺，其基本工序包括热处理、钢坯准备、预加工、自由锻以及气冷或水淬和热处理。
在实际应用中，不同的工件形状和要求需要采取不同的自由锻技术和加工方法，以实现更好的加工效果和产品质量。
2-自由锻模锻工艺
弯曲连杆旳模锻过程
三 锤上模锻工艺规程（锻件图）旳制定
1 绘制锻件图： 设计和制造锻模旳根据；计算坯料旳根据；检验锻件旳根据。 工艺参数旳拟定： (1)分模面： 即锻模上、下模或凸、凹模旳分界面。
选择分模面旳原则： 要确保锻件能从模膛中取出；
d
有利于发觉上下模错移，预防出废品；
a b
a 使模膛有最浅旳深度，便于充斥； b
四 模锻件旳构造工艺性
具有合理旳分模面、斜度和圆角半径，以便于从模膛中取出锻件； 非配合表面设计成不加工表面； 使模锻成形轻易，降低工序：
零件力求简朴、平直、对称； 截面差不要过大，Fmax/Fmin≤2 不宜过于扁薄； 应防止高旳凸起和深凹。 防止小孔、多孔构造，防止窄沟、深槽构造；
4 -φ20
c
c 分模面最佳是平面；
降低余块，节省金属。 d
a-a
b-b
c-c
d-d
(2)加工余量和铸造公差： 余量1～4mm，公差±0.3～3mm, 冲孔连皮4～8mm。 (3) 斜度： 斜度一般为5～12° (4) 圆角半径：在锻件上全部两平面交角处都需做成圆角，
目旳是降低模具旳磨损和便于金属旳充填。
2 拟定模锻工步 3 算料 4 选择模锻设备 5 模锻旳后续工序
（六）填写工艺卡
三 自由锻零件构造工艺性
1 尽量防止锥面和斜面以及不规则曲面；
2 两部分连接处不用弧面（采用截柱体）；
3 锻件上不得有加强筋和小凸台； 4 形状复杂件可分几种部分锻出。
§2-4 模锻
将金属坯料放在锻模旳模膛内，在锻压力旳作用下，迫 使金属料依模膛旳形状而变形旳一种铸造措施。
一 锻模和模膛
样旳要求。 如精整表面外形、鼓形滚圆、弯曲矫正等。
简单零件的自由锻造工艺流程
简单零件的自由锻造工艺流程一、什么是自由锻造。
自由锻造啊，就像是打铁的艺术。
它是利用冲击力或者压力，让金属在上下两个砧块之间变形，这个过程没有模具的限制，所以叫自由锻造。
这就好比你捏橡皮泥，想怎么捏就怎么捏，不过这可是金属，可比橡皮泥硬多啦。
二、准备工作。
1. 原材料的选择。
这就像做菜选食材一样重要。
我们得根据要锻造的零件要求，选合适的金属材料。
比如说，如果要锻造一个强度要求高的小零件，可能就会选合金钢之类的。
这个材料得质量好，没有太多缺陷，不然锻造出来的零件也不会好到哪里去。
2. 加热设备的准备。
金属可不像面团，常温下很难变形，所以得把它加热。
这时候加热设备就登场啦。
像加热炉这种东西，得提前检查好，保证能正常工作，把金属加热到合适的温度。
就像冬天烤火一样，让金属变得“暖和”，这样它就容易塑形啦。
三、锻造过程。
1. 镦粗。
这是自由锻造里常见的一步。
把加热好的金属坯料放在砧块上，然后用压力让它的高度减小，横截面积增大。
想象一下，就像把一个瘦高的柱子变成矮胖的墩子。
这个过程要注意控制压力和变形速度，要是太猛了，金属可能会出现裂纹，那就像不小心把饼干捏碎了一样糟糕。
2. 拔长。
跟镦粗相反，拔长是让金属坯料变长变细。
就像是把一个粗短的面团拉成细长的面条一样。
不过这个过程也不容易，要从坯料的一端开始，一点点地让它变形均匀。
如果不均匀，那就会一边粗一边细，就像歪脖子树一样难看，而且还会影响零件的质量。
3. 冲孔。
有些零件中间需要有个孔，这时候就要冲孔啦。
用冲头在坯料上冲出一个孔来。
这就像在蛋糕上挖个洞一样，不过可不能乱挖，得按照设计要求来。
要注意冲头的位置和力度，不然这个孔可能会歪掉或者不圆，那就不符合要求啦。
四、后续处理。
1. 冷却。
锻造完了，金属可不能就这么不管了。
得让它慢慢冷却，就像运动完了要休息一下一样。
如果冷却太快，金属内部可能会产生应力，就像人突然被冷水激到会生病一样，零件可能就会出现裂纹或者变形。
自由锻工艺过程
智能化发展趋势与挑战
1 2 3
数据驱动模型
基于大数据和机器学习技术，建立数据驱动模型， 实现自由锻工艺的智能化预测和优化。
智能传感器与控制系统
研发高精度、高稳定性的智能传感器和控制系统， 实时监测和调整自由锻工艺参数，提高产品质量 和生产效率。
多学科交叉融合
结合材料科学、力学、热力学等多学科知识，深 入研究自由锻工艺机理，为智能化发展提供理论 支撑。06自由锻数值模拟与 Nhomakorabea能 化发展
数值模拟技术应用现状
有限元法（FEM）应用
通过建立物理模型的数学方程，利用有限元法模拟自由锻过程中 的应力、应变和温度分布。
有限体积法（FVM）应用
有限体积法适用于处理复杂几何形状和边界条件，广泛应用于自由 锻工艺模拟。
粒子法（SPH）应用
光滑粒子流体动力学方法（SPH）适用于模拟大变形和自由表面流 动，为自由锻工艺提供了新的模拟手段。
辅助工序
为了保证锻件质量和提高生产效率，自由锻还包括一些辅助工序，如预锻、修整、校直等。预锻是为了减少终锻 时的变形量，提高锻件的精度和表面质量；修整是对锻件进行局部的加工和调整，以满足尺寸和形状要求；校直 是对弯曲的锻件进行矫正，以保证其直线度。
冷却与热处理
冷却
锻造完成后，需要对锻件进行冷却。冷却方式包括空冷、坑 冷、炉冷等。冷却速度对锻件的组织和性能有很大影响，因 此需要根据锻件材质和要求选择合适的冷却方式。
应变分析
应变是金属在自由锻过程中发生的形状和尺寸变化。通过应变分析，可以了解金属的变形程度和分布 情况，进而评估锻件的几何形状和尺寸精度。同时，应变分析还可以为后续的工艺优化提供重要依据 。
工艺参数优化方法
试验法
四自由锻工序
Ⅱ区变形大，Ⅲ区变形小，Ⅱ区金属向外流动时便对Ⅲ区金属作用 有径向压应力，并使其在切向受拉应力。当切向拉应力超过材料的强度 极限或切向变形超过材料允许的变形程度时，便引起纵向裂纹。低塑性 材料由于抗剪切的能力弱，常在侧表面产生45°方向的裂纹。
● 高坯料镦粗时常由于失稳而弯曲。
的热量，使两区温度剧升，很快过热，甚至发生局部融化现象，在剪应力作
用下，很快沿对角线产生破坏；
坯料质量不好，加热时间较短，内部温度较低，或打击过重时，由于沿
对角线上金属流动过于剧烈，产生严重的加工硬化现象，也促使金属很快地
沿对角线开裂
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L<0.5h时，坯料内部的变形也是不均匀的，上部和下 部变形大，中部变形小，中间部分锻不透，轴心部分沿轴 向受附加拉应力，轴心部分原有的缺陷进一步扩大，易产 生内部横向裂纹。
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Ⅰ区变形程度最小—难变形区； Ⅱ区变形程度最大—大变形区； Ⅲ区变形程度居中—小变形区。
Ⅰ区：①、工具与坯料端面之间摩擦力最大，该区变形十分困 难，称为“难变形区”。 ②、在接触面上，由于中心处的金属流动还受到外层的阻碍， 愈靠近中心部分受到的摩擦阻力愈大，变形愈困难。 ③、在平板间热镦粗坯料时，与工具结触的上下端金属由于温 度降低快，变形抗力大，变形愈困难。 Ⅱ区：受摩擦的影响小，温度降低也慢，“大变形区”。应力 状态也有利于变形。 Ⅲ区：受摩擦的影响小，温度降低稍慢，介于Ⅰ、Ⅱ之间，称 为“小变形区”。
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一、冲孔的受力变形分析
金属变形流动特点（以开式实心冲子冲孔为例） 冲孔时，毛坯分成两部分：冲头下面的圆柱体A和冲头
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自由锻生产流程和工艺过程介绍
划线落料：根据产品要求将钢锭切割成合理大小及重量；
加热（含回火）：加热设备主要单室炉、推杆炉和台式退火炉，所有加热炉均采用天然气做燃料，钢锭的加热温度一般在1150℃～1240℃，冷钢锭的加热时间1～5小时左右，热钢锭的加热时间则是冷钢锭加热时间的一半，加热后的钢锭进入锻造工序。
锻造：被加热至1150～1240℃左右钢锭从加热炉中取出，然后由操作机放入空气锤或电液锤，根据钢锭的大小和锻造比要求进行相应的墩粗，拔长等工艺，实时监测锻件尺寸，并通过红外测温仪控制锻造温度。
检验：对锻件毛坯进行初步检验，主要是外观和尺寸的检验。
外观方面主要检验是否存在裂纹等缺陷，尺寸方面必须保证毛坯余量在图纸要求范围内，并做好记录。
热处理：将锻件加热到预定温度，保温一定时间，然后以预定的
速度冷却，以改善锻件内部组织和性能的一种综合工艺。
其目的是消除内应力，防止在机械加工时变形，调整硬度使锻件利于切削加工。
经过热处理后的钢锭，根据材质的要求对钢锭进行空冷或水冷、淬火处理。
粗加工：锻件基本成型后根据产品需求加工成各种不同规格的锻件。
超声波探伤：锻件冷却结束后温度降到20℃左右进行超声波探伤达到国标Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ等标准和表面缺陷的检验。
机械性能试验：为满足客户需求，须对锻件进行机械性能的测试主要是屈服、抗拉、冲击等试验。
目前企业主要检测设备有万能力学性能试验机1台、冲击试验机1台、连续式钢筋打点机、超声波探伤仪1台、磁粉探伤仪1台、测温仪2台、电动双刀拉床1台、冲击低温仪1台、金相显微镜1台、金相预磨机1台、金相切割机1台、布氏硬度计2台等，可基本满足各类锻件常规检测的需要。
最终检验：对锻件成品进行最终检验，确保锻件外观平整无裂纹等缺陷，尺寸在图纸要求范围内并做好记录。
入库：经过质量检测后成品锻件，经过简单包装处理后进入成品库以备发货。
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