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工程实践—工艺设计 Fundamentals of Materials Forming Process 哈尔滨工程大学 工程训练中心 锻造工艺设计 金属塑性成形 锻造的特点: 1）改善金属组织、提高力学性能； 2）生产效率高；3）材料利用率高；4）便于组织批量生产； 5）适用范围广。 缺点--不能加工脆性材料，生产的零件形状相对简单，易产生氧化、脱碳和烧损。 锻件相对铸件和机加工零件，有更高的强度和韧性 锻造成形 锻造工艺设计 锻造的应用: 主要用于生产各种重要的、承受重载荷的机器零件或毛坯如机床的主轴和齿轮、内燃机的连杆、起重机的吊钩等。 锻造成形 锻造工艺设计 自由锻 用简单的通用性工具，或在锻造设备的上下砧间直接使坯料变形从而获得所需的几何形状和尺寸的锻件的方法。 锻造工艺设计 自由锻 优点：所需的工具简单，具有很强的通用性，生产准备周期短，因而应用较为广泛。采用自由锻方法既可以生产不足1千克的小锻件，也可以生产大至200～300吨以上的大型锻件，而且自由锻是生产大型锻件的唯一方法，因此它在重型机械制造中具有特别重要的作用，常用来生产大型零件的毛坯。 不足：生产效率低，锻件形状简单，尺寸精度低，表面粗糙；工人劳动强度高，锻件的形状和尺寸主要取决于操作者的技术水平，不易实现机械化和自动化。 锻造工艺设计 1. 自由锻造的主要设备 自由锻 锻造工艺设计 自由锻造工序 自由锻 基本工序 辅助工序 精整工序 金属坯料能产生一定程度的塑性变形，以达到所需形状和尺寸的工艺过程。镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转、错移及锻接 为基本工序操作方便而进行的预变形工序。压钳口、压钢锭棱边、切肩等。 减少锻件表面缺陷而进行的工序。清除锻件表面凹凸不平及整形等。 锻造工艺设计 自由锻 锻造工艺设计 制定工艺规程的目的： 组织生产过程 规定操作规范 控制和检查产品质量 自由锻工艺规程的制定 锻造工艺设计 自由锻工艺规程的内容： 绘制锻件工艺图 计算坯料的质量和尺寸 确定变形工艺及选用工具 选定锻压设备、确定锻造温度范围 加热与冷却规范 填写工艺卡片 自由锻工艺规程的制定 锻造工艺设计 1. 绘制锻件图--以零件图为基础 自由锻工艺规程的制定 锻造工艺设计 1. 绘制锻件图 1) 锻件敷料：是为了简化锻件形状，便于锻造而加上去的一部分附加金属。当零件上带有较小的凹槽、台阶、凸肩、法兰和孔时，皆需增加敷料。 自由锻工艺规程的制定 锻造工艺设计 1. 绘制锻件图 2)机械加工余量：一般自由锻件的尺寸精度和表面质量都较差，达不到零件图的要求，在锻件的加工表面应增加供切削加工用的余量，称之为锻件机械加工余量，简称锻件余量。 材料，形状，尺寸，批量大小 自由锻工艺规程的制定 锻造工艺设计 1. 绘制锻件图 3)锻件公差:在锻造过程中，由于各种因素的影响，如终锻温度的差异、锻压设备工具的精度和操作技术水平的差异等，使得锻件实际尺寸不可能达到公称尺寸，允许其有一定的误差，称为锻件公差。 自由锻工艺规程的制定 锻造工艺设计 自由锻工艺规程的制定 自由锻工艺规程的制定 自由锻工艺规程的制定 2. 毛坯质量和尺寸的计算 1）质量： 包括修切锻件端部时的料头质量和冲孔芯料等 锻造工艺设计 注：表中d为实心冲子的直径(mm)；H为冲孔前坯料的高度（mm）。 自由锻工艺规程的制定 2. 毛坯质量和尺寸的计算 钢料加热烧损 。一般，第一次加热取被加热金属质量分数的2%~3%，以后各次加热取1.5%~2.0%。 锻造工艺设计 自由锻工艺规程的制定 2. 毛坯质量和尺寸的计算 2）毛坯尺寸： 计算圆形截面毛坯直径（或方形截面边长）的公式： 锻造工艺设计 2. 毛坯质量和尺寸的计算 2）采用拔长方法锻造锻件时，毛坯尺寸的确定 通常原毛坯直径按下式计算： 最后，根据毛坯体积V坯和确定的毛坯截面积求出毛坯的长度L坯。 锻造工艺设计 典型锻件的锻造比 2. 毛坯质量和尺寸的计算 2）采用拔长方法锻造锻件时，毛坯尺寸的确定 通常原毛坯直径按下式计算： 最后，根据毛坯体积V坯和确定的毛坯截面积求出毛坯的长度L坯。 锻造工艺设计 3. 选择锻造工序 1)盘类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔 2)轴类件:拔长（镦粗、拔长）、切肩、锻台阶 3)筒类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔、心轴上拔长 4)环类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔、心轴上扩孔 6)弯曲类件:拔长（镦粗、拔长）、弯曲 5)曲轴类件:拔长（镦粗、拔长）、错移、锻台阶、扭转 自由锻工艺规程的制定 锻造工艺设计 3. 选择锻造工序