锻件毛坯重量计算方法

锻件余量设计和材料消耗计算基本原则锻件余量设计和材料消耗计算基本原则1 范围本标准规定了滚动轴承（包括轮毂单元、凸缘等）套圈所有热锻锻件的设计基本方法，锻件重量、飞边重量、料芯重量、火耗重量、下料重量、材料消耗重量的基本计算方法。

本标准适用于滚动轴承（包括轮毂单元、凸缘等）套圈所有热锻锻件。

2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB/T 12361 钢质模锻件通用技术条件GB/T 12362 钢质模锻件公差及机械加工余量CSBTS TC98.25 滚动轴承套圈锻件技术条件3 术语和定义锻件重量：锻件毛坯的实际重量飞边重量：锻造过程中外轮廓分模面处多余的材料料芯重量：锻造过程中内孔多余的材料火耗重量：锻件在锻打过程中的热损耗下料重量（切料重量）：锻打一件锻件所需要的钢坯重量材料消耗定额：锻打一件锻件所需要的钢材消耗总重量4 锻件设计基本原则4.1 锻件余量设计基本原则4.1.1 法兰盘/单元外圈/轴承座/凸缘等锻件余量设计基本原则径向余量2.2mm，外径公差+1.0mm，内径公差-1.0mm；当直径超过φ100mm时，径向余量2.5 mm，外径公差+1.2mm，内径公差-1.2mm。

（注：在保证法兰盘两端厚度C1、C2最小壁厚不小于5mm的前提下）法兰大外径D径向余量2.5mm，外径公差+1.2mm。

轴向余量2.5mm, 两端轴向余量每端各2mm，一般外轮廓公差+1.0mm，内轮廓公差-1.0mm。

法兰内孔深度一般为h1小于等于10mm，h2小于等于18mm，具体可视产品情况而定。

料芯厚度：单元外圈料芯厚度一般按8mm设计。

图一4.1.2 挡环余量设计基本原则径向余量2.5mm。

确定毛胚类型及制造方法毛胚的种类和制造方法常用的毛胚种类：铸件和锻件。

铸件毛胚，在成批生产条件下，采用砂型铸造，机器造型。

金属模造型。

锻件，可承受冲击载荷、交变载荷，在成批生产条件下，采用锻模。

加工余量的分类1、总余量和工序余量总余量是指某一表面毛胚尺寸与零件设计尺寸之差。

工序余量是指每道工序切除的金属层厚度，即相邻两道工序尺寸之差。

2、单边余量和双边余量工序余量有单边余量和双边余量之分。

对于非对称表面，工序余量是单边的，称单边余量。

对于外圆和内圆这样具有对称结构的对称表面，工序余量是双边的，称双边余量，即指相邻两工序的直径尺寸之差。

3、最大余量和最小余量由于各工序尺寸都有公差，所以各工序实际切除的余量值是变化的，因此工序余量有公称余量、最大余量、最小余量之分。

相邻两工序的基本尺寸之差即是公称余量。

公称余量的变化范围称为余量公差。

工序尺寸公差一般按“入体原则”标注。

即对被包容尺寸（轴径），上偏差为0，其最大尺寸就是基本尺寸；对包容尺寸（孔径、槽宽），下偏差为0，其最小尺寸就是基本尺寸。

一、铸件毛胚的余量铸件的尺寸公差与机械加工余量加工余量RMA：A、B、C、D、E、F、G、H、J、K共十级，其中常用的为C-K。

公差等级：CT1-CT16，常用的为CT4-CT13。

成批生产铸件机械加工余量等级注：第一行为单边余量，第二行为双边余量。

铸件公差及公差带公差带位置：对称标注最小圆角半径（mm）（1）铸件壁部连接处的内转角应有铸造圆角。

计算时热裂性较大的合金取较大值。

（2）算出数值后，应选取与其接近的机械制造业常用的标准尺寸（详见GB2822-81）。

为便于制造，半径应尽可能统一。

例如，对于砂型及金属型铸件，一般统一用R3或R5，对压铸件用R1或R2。

铸造最小孔径表3-19 起模斜度（根据JB/T 5105-91）用二、锻件毛胚的余量选择毛胚该零件材料为45钢。

由于该拨叉在工作过程中要承受冲击载荷，为增强拨叉的强度和冲击韧性，获得纤维组织，以使金属纤维尽量不被切断，毛胚选用锻件。

锻造模具设计说明书班级：学号：姓名：指导老师：目录1、绘制冷锻件图 (2)2、计算锻件主要参数 (3)3、确定锻锤吨位 (3)4、确定毛边槽形状和尺寸 (4)5、确定终锻型槽 (4)6、设计预锻型槽 (4)7、绘制计算毛坯图 (6)8、制坯工步选择 (8)9、确定下料尺寸 (8)9.1 坯料截面积 (8)9.2 坯料直径 (8)9.3 坯料体积 (9)9.4 坯料长度： (9)10、制坯型槽设计 (9)⑴滚挤型槽设计 (9)⑵拔长型槽设计 (10)11、锻模结构设计 (12)12、拔叉件模锻工艺流程 (12)13、附录 (13)参考文献 (14)1、绘制冷锻件图零件为接线盘拨叉，是汽车的主要零件之一，工作时在高速下运转，工作条件比较繁重，绘制锻件图过程如下：（1）确定分模位置根据零件形状，采用上下对称的直线分模。

（2）确定公差和加工余量估算锻件质量约为0.4kg,材料为45钢，密度7.85g/cm3，材质系数为M1 。

锻件的形状复杂系数：SW锻=630，为 4 级复杂系数S4。

W外廓包容=0.1518.3 3.4 8.4 7.85拔叉冷锻件图由有关手册查得：高度公差为0.6mm ；长度公差为0.9 mm；宽度公1.4 mm 1.9 mm差为 1.0.57mm mm。

（3）模锻斜度零件图上的技术条件已注明模锻斜度为7 。

（4）圆角半径锻件高度余量为 0.75+0.4=1.15mm；则需倒角的叉内圆角半径为 1.15+2=3.15mm;取 3mm,其余部位的圆角半径取1.5mm。

（5）技术条件：2、计算锻件的主要参数（1）锻件在平面上的投影面积 8000mm2 ;（2）锻件周边长度为 576mm;（3）锻件体积为 80255mm3 ;（4）锻件质量为 0.63Kg 。

3、确定锻锤吨位总变形面积为锻件在平面上的投影面积与毛边面积之和，参考表 4-14 按 1t 模锻锤毛边槽考虑，假定毛边桥部宽度为23mm,总面积 F=8000+576*23=21248mm 2，按双作用模锻锤吨位确定的经验公式 G=（3.5~6.3）kF 确定锻锤吨位，取较大的系数 6.3，取k=1.0，于是G=6.3* 1.0* 212.48=1338Kg选用 1.5t 锤。

22/
5.2锻造比 • 锻造比是锻造时金属变形程度的一种表示方法。 锻造比以金属变形前后的横 断面积的比值来表示。不同的锻造工序，锻造比的计算方法各不相同。 • 1、拔长时，锻造比为y=F0/F1或y=L1/L0 • 式中F0,L0—拔长前钢锭或钢坯的横断面积和长度； • F1 ,L1—拔长后钢锭或钢坯的横截面积和长度。 • 2、镦粗时的锻造比，也称镦粗比或压缩比，其值为 • y=F1/F0或y=H0/H1 • F0, H0—镦粗前钢锭或钢坯的横截面积和高度； • F1, H1—镦粗后钢锭或钢坯的横截面积和高度。
三箱造型浇注位置和分型面
5/
2.3浇注位置选择原则
（1）铸件的重要加工面应朝下或侧立。因铸件的上表面容易产生砂眼、气孔、 夹渣等缺陷，组织也不如下表面致密； （2）铸件的大平面应朝下。大平面朝上容易产生夹砂缺陷 （3）为防止铸件薄壁部分产生浇不足或冷隔缺陷，应将面积较大的薄壁部分 置于铸型下部或使其处于垂直或倾斜的位置； （4）对于容易产生缩孔的铸件，应使厚的部分放在铸型的上部或侧面，以便 在铸件厚壁处直接安置冒口,使之实现自下而上的定向凝固。
两组数 铸铁选用
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4.1 PROCAST仿真简介 • Procast是为评价和优化铸造工艺与铸造产品而开发的专业CAE软件 • Procast是所有铸造模拟软件中集成化程度最高的 • 配备了功能强大的数据接口和自动网格划分工具 • 全部模块化设计，适合任何铸造过程的模拟 • 采用有限元技术，是目前唯一能对铸造凝固过程进行热——流动——应力完
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5.4锻造术语 • 锻件重量：锻件毛坯的实际重量 • 飞边重量：锻造过程中外轮廓分模面处多余的材料 • 料芯重量：锻造过程中内孔多余的材料 • 火耗重量： 锻件在锻打过程中的热损耗 • 下料重量（切料重量）：锻打一件锻件所需要的钢坯重量 • 材料消耗定额：锻打一件锻件所需要的钢材消耗总重量

第一节 塑性成形理论基础
第一节 塑性成形理论基础
一、塑性变形机理
多晶体金属的塑性变形由晶内变形和晶间变形所 组成。 晶内变形是指晶粒内部的变形，主要方式为滑移和 孪生。滑移变形容易进行，是主要的变形方式；孪 生变形比较困难，是次要的变形方式。
晶间变形是指晶粒间的相对位移，包括晶粒间的 相对滑动和转动，如图5-2所示。
一、自由锻（Free Forging）
锻造是在加压设备及工（模）具的作用下，通过金 属体积的转移和分配，使坯料、铸锭产生局部或全部 的塑性变形，以获得具有一定几何尺寸、形状和质量 的锻件的加工方法。自由锻是在自由锻设备上利用简 单的通用性工具（如砧子、型砧、胎模等）使坯料变 形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件的加工方 法。
③板材冲压常用的原材料有低碳钢以及塑性高的合金钢和有 色金属，多是表面质量好的板料、条料或带料，产品重量轻、 材料消耗少、强度高、刚性好。
④冲压件的尺寸公差主要由冲模来保证，因此产品具有足够 高的精度和较低的表面粗糙度，尺寸稳定，互换性好。但冲模 制造复杂、成本高，只有在大批量生产条件下，其优越性才显 得突出。
第二节 金属塑性成形方法
(4)冲裁件的排样
排样是指落料件在条料、带料或板料上合理布置的方法。图5-31为 同一个冲裁件采用四种不同排样方式时材料消耗的对比情况。
第二节 金属塑性成形方法
（一）自由锻基本工序 4 错移
错移是指将坯料的一部分相对于另一部分平移错开，但 仍保持轴线平行的锻造工序。
5 锻接 锻接是指将坯料在炉内加热至高温后用锤快击，使两坯
料在固相状态下结合的方法。
6 弯曲 弯曲是指采用一定的工模具将坯料弯成规定外形的锻造
工序。
第二节 金属塑性成形方法

锻件成本的构成及其计算一、锻件成本的构成锻件成本的构成可按生产费用的经济用途来划分，按经济用途划分的费用项目称为成本项目。

根据企业部门的规定，一般分为原材料、燃料和动力、工资及附加费、废品损失、车间经费和企业管理费等六项。

对于锻造生产，成本项目的划分和内容大致如下。

(1)原材料指构成锻件实体而消耗的钢材（扣除可回收的废料，如毛边、连皮、料头等的价值）。

(2)燃料和动力指直接用于生产锻件的外购自制的燃料和动力（电力、燃气、润滑油、氧气等）。

(3)模具指直接用于生产锻件的各种模具。

(4)生产工人的工资及附加费指直接参加锻件生产的工人工资及按规定比例提取的工资附加费。

(5)废品损失指生产过程中因废品所发生的损失。

(6)车间经费指为管理和组织车间生产所发生的费用。

车间经费包括生产工人以外人员的工资及工资附加费、办公费、生活用水电费、辅助材料费、固定资产（设备和厂房）折旧费、修理费、低值易耗品的摊销、劳动保护费、运输费、外部加工费、在制品的盈亏和毁损及其他费用。

(7)企业管理费指为管理和组织全厂生产所发生的费用。

对于综合厂的锻造车间则按比例分摊该项费用。

企业管理费包括：企业管理部门的工资及工资附加费，办公费、水电费、加班费、折旧费、修理费、低值易耗品摊销、劳动保护费、设计研究试验及检验费、仓库经费、警卫及消防器材费、职工教育及培训经费、利息支出、工会经费、奖励支出、材料和半成品及成品的盈亏和毁损、销售费和其他。

按费用的经费用途（即按成本项目）分组，可以清楚地反映产品成本的构成，观察不同经济用途的费用在成本中所占比例，分析造成成本升降的具体原因。

因此，在企业成本管理工作中，主要采用这种分类方法。

二、单件成本按照锻件种类汇集生产费用，计算单个锻件成本的方法叫做单件成本法。

为了衡量全厂或全车间的成本水平，可以把当期生产的全部锻件的单件成本加总，再除以当期生产锻件的总质量，即得到锻件吨成本。

单件成本法的特点是成本计算对象为每种锻件，因此便于计算每种锻件的价格。

滚压操作时需不断翻转坯料，但不作送进运动。
弯曲模膛：对于弯曲的杆类模锻件，需采用弯 曲模膛来弯曲坯料。坯料可直接或先经其它 制坯工步后放入弯曲模膛进行弯曲变形。
切断模膛：它是在上模与下模的角部组成的一 对刃口，用来切断金属。单件锻造时，用它 从坯料上切下锻件或从锻件上切下钳口；多 件锻造时，用它来分离成单个锻件。
4．模锻圆角半径
模锻圆角：指模锻件中断面形状和平面形状变
化部位棱角的圆角和拐角处的圆角。
作用：圆角结构可使金属易于充满模膛，避免锻
模的尖角处产生裂纹，减缓锻件外尖角处的磨损， 从而提高锻模的使用寿命。同时可增大锻件的强 度。
大小：模锻件外圆角半径(r)取1.5～12mm，内
圆角半径(R)比外圆角半径大 2～3倍。模膛越深 圆角半径的取值就越大。
二、坯料重量和尺寸的确定
坯料重量可按下式计算：
G坯料=G锻件+G烧损+G料头
式中：G坯料——坯料重量； G锻件——锻件重量； G烧损——加热中坯料ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ面因氧化而烧损的重量； 第一次加热取被加热金属重量的2%～3%； 以后各次加热的烧损量取1.5%～2.0%。 G料头——锻造过程中冲掉或被切掉的那部分金属
第4二.2节锻锻造造
锻造：在加压设备及工具作用下，使坯料、 铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得 一定尺寸、形状和质量的锻件的加工方法。
第一节 锻造方法
一、自由锻
定义：指用简单的通用工具，或在锻造设备的上
下砧间直接使坯料变形而获得所需的几何形状及 内部质量锻件的方法。
设备：
锻锤 中小型锻件 液压锤 大型件
适用范围：大批量生产中锻制中小型锻件。
优点：锻件精度高、生产率高、劳动条件好、节

性特甚，P使钢破断能转变温度增高的作用比碳强约20倍。 ②和Mn一样使钢晶粒粗化。
（4）氢的影响 钢中的氢是由锈蚀含水的炉料或从含有水蒸气的炉气中吸入的。此外在含氢的还原性气
氛中加热钢材、酸洗及电镀等，氢均可被钢件吸收，并通过扩散进入钢内。 氢对钢的危害是很大的。一是引起氢脆，即在低于钢材强度极限的应力任用下，经一定
主要体现在以下组织和性能： 1）打碎柱状晶，改善宏观偏析，把铸态组织变为锻态组织，并在合适的温度
和应力条件下，焊合内部空隙，提高材料的致密度。 2）铸锭经过锻造形成纤维组织，进一步通过轧制、挤压、模具锻造，使锻件
得到合理的纤维方向分布。
3）控制晶粒度的大小和均匀度。 4）是组织得到形变强化或形变---相变强化等。 通过上述组织的改变，使锻件的塑性、冲击韧度、疲劳强度、断裂韧度、 和持久强度也随之得到了改善。之后通过锻后热处理就可以得到零件所要求的 硬度、强度、塑性等良好的综合性能。
D、但是不是所有的缩孔都可以焊合，在金属结晶时，在金属的冒口附近形成 的集中缩孔以及二次缩孔，由于其表面被氧化，故不能在压力加工时焊合。此外， 分散缩孔（即缩松），和等轴晶区的显微组织相似，杂质较少，且表面未被氧化， 也是可以在压力加工时焊合的。
（二）、钢中杂质元素的影响
（1）锰和硅的影响 锰和硅是炼钢过程中必须加入的脱氧剂，用以去除溶于钢液中的氧。锰除了
二、锻造的基本知识
（一） 锻造的含义
锻造就是利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。
二、锻造的基本知识
（二）锻造的分类
（1）按照工具模具安置情况分类
自由锻造（固定的平砧或者型砧成型）
胎模锻（锻造模具为可移动式）

自由锻造工艺规程本章将要紧介绍自由锻造工艺规程编制过程并举例进行说明。

自由锻造工艺规程要紧由锻件图的设计，计算锻件重量，确定坯料规格或者钢锭规格；设计锻造工步，计算变形程度；确定锻造温度与加热火次、确定锻件复杂程度；确定锻造设备、工装及工具；确定坯料加热规范、锻件冷却及热处理规范、锻件表面清理规范；确定锻件理化检验规范等等。

编制工艺过程时应注意下述两个原则1）根据车间现有的条件，所编制的工艺技术先进，能满足产品的全部技术要求。

2）在保证优质的基础上，提高生产率，节约金属材料消耗，经济合理。

8.1.设计锻件图锻件图是编制锻造工艺、设计工具、指导生产与验收锻件的要紧根据，也是联系其它后续加工工艺的重要技术资料，它是根据零件图考虑了加工余量，锻件公差、锻造余块、检验试样及工艺卡头等绘制而成。

通常锻件的尺寸与表面粗糙度，达不到零件图的要求，锻件表面应留有一定的机械加工余量（下列简称余量）。

余量的大小要紧取决于：零件的形状尺寸与加工精度、表面粗糙度要求、锻件加热质量、设备工具精度与操作技术水平等。

零件的公称尺寸加上余量即为锻件公称尺寸，关于非加工表面，则无需加放余量。

在锻造生产实际中，由于各类因素的影响，如终锻温度的差异、锻压设备工具的精度与工人操作技术上的差异、锻件实际尺寸不可能达到公称尺寸，同意有一定的误差，称之锻造公差。

锻件上不论是否需经机械加工，都应注明锻造公差。

通常公差约为余量的1/4～1/3。

锻件的余量与公差具体数值可查阅有关手册、标准或者工厂标准确定。

图8.1 锻件的各类余块为了简化锻件外形或者根据锻造工艺需要，在零件上较小的孔、狭窄的凹档、直径差较小而长度不大的台阶等难于锻造的地方，通常都需填满金属（这部分金属叫做锻造余块），但这样做增加了机械加工工时与金属损耗。

因此，是否加放余块，应根据零件形状、锻造技术水平、加工成本等综合考虑确定。

除了锻造工艺要求加放余块之外，关于有特殊要求的锻件，尚需在锻件的适当位置添加试样余块（供检验锻件内部组织与力学性能试验用等）、热处理或者机械加工用夹头等。

1、锻件毛坯重量为：G毛坯= G锻件+ G烧损2、G锻件计算方法为：(1):对于矩形锻件：G锻件= 7.85×A×B×C(碳钢和低合金钢)G锻件= 7.93×A×B×C(不锈钢)A、B、C为矩形锻件毛坯外形尺寸（长、宽、高）。

（2）：对于圆饼形锻件：G锻件= 6.17×D2×H(碳钢和低合金钢)G锻件= 6.23×D2×H(不锈钢)D为圆饼形锻件毛坯外径；H为圆饼形锻件毛坯高度。

（3）：对于圆环形锻件：G锻件= 6.17×D2×H-6.17×d2×H +1.6φ2 H (碳钢和低合金钢)G锻件= 6.23×D2×H-6.23×d2×H +1.6φ2 H (不锈钢)D为圆环形锻件毛坯外径；d为圆环形锻件毛坯内径；H为圆环形锻件毛坯高度；φ为冲孔用冲头外径；1.6φ2 H为芯料重量。

（4）：对于不冲孔法兰形锻件：G锻件= 6.17×D2×C + 6.17×(N/2+A/2)2×(H-C) (碳钢和低合金钢)G锻件=6.23×D2×C + 6.23×(N/2+A/2)2×(H-C) (不锈钢)D为法兰锻件毛坯外径；C为法兰锻件毛坯厚度；H为法兰锻件毛坯总高度；A 为法兰锻件毛坯焊端外径；N为法兰锻件毛坯颈部外径。

（5）：对于冲孔法兰形锻件：G锻件= 6.17×D2×C + 6.17×(N/2+A/2)2×(H-C) -6.17×d2×H +1.6φ2 H (碳钢和低合金钢)G锻件= 6.23×D2×C + 6.23×(N/2+A/2)2×(H-C) -6.23×d2×H +1.6φ2 H (不锈钢)D为法兰锻件毛坯外径；d为法兰锻件毛坯内径; C为法兰锻件毛坯厚度；H为法兰锻件毛坯总高度；A为法兰锻件毛坯焊端外径；N为法兰锻件毛坯颈部外径。

图10-11 局部镦粗
二．拔长
使毛坯横截面减小而长度增加的锻造工序。
作用： 成形轴杆类锻件； 改善锻件内部质量。
（1）拔长变形特点： 拔长前变形区的长、宽、高分别为：l0、b0、h0。
拔长后变形区的长、宽、高分别为：l、b、h。
送进量l0 相对送进量l0/h0 压下量Δh＝h0－h 展宽量Δb＝b－b0, 拔长 量Δl＝l－ l0
理论计算法：根据塑性成形原理建立的公式，算出锻件成形 所需的最大变形力（或变形功），按此选取设备吨位。
经验类比法：在统计分析生产实践数据的基础上，整理出经 验公式、表格或图线，根据锻件某些主要参数（如质量、尺 寸、接触面积），直接通过公式、表格或图线选定所需锻压 设备吨位。
五、制订自由锻工艺规程卡
锻造工艺规程卡上需填写工艺规程制定的所有内容。它包括： 下料方法 工序 火次 加热设备 加热及冷却规范 锻造设备 锻件锻后处理。
第四节
胎模锻造简介
一．胎模锻及工艺特点：
在自由锻设备上采用活动模具成形锻件的方法称为胎模锻。 主要工艺特点：
1．与自由锻比，可以得到较高的锻件精度和较高的生产率； 2．与模锻比，不需要专用的模锻设备，可以在自由锻锤上生产模锻件， 胎模的制造简单、成本低； 3．采用人力操作胎模，劳动强度大； 4．适于小型锻件小批或中批生产。
变形程度表示: 压下量ΔH 镦粗比KH=H0/H
图10-2 平砧镦粗
(1)平砧镦粗：指毛坯在上下两个平砧之间的镦粗
根据镦粗后网格的变形程度分为三个变形区: 区域Ⅰ：难变形区； 区域Ⅱ：大变形区； 区域Ⅲ：小变形区，变形程度介于区域Ⅰ与区域Ⅱ之间。
变形结果：变 形不均匀，易 出现缺陷。

铸锻件⽑坯的分类选择分析铸锻件⽑坯的分类选择分析产品从原材料加⼯到成品⼀般要经过多道⼯序才能完成，对于⾦属制品，虽然可以应⽤少⽆切削加⼯新⼯艺直接从原材料制成成品。

但⽬前⼤多数是通过铸造、锻造、冲压或焊接等加⼯⽅法制成⽑坯，在经过切削加⼯制成。

⽑坯的质量之机影响成品的质量。

⽑坯的选择是否合适，影响到成品的制造周期、成本、性能、以及使⽤寿命。

因此正确的选择⽑坯是机械设计与制造当中的⾸要问题。

⽑坯种类的选择不仅影响⽑坯的制造⼯艺及费⽤，⽽且也与零件的机械加⼯⼯艺和加⼯质量密切相关。

为此需要⽑坯制造和机械加⼯两⽅⾯的⼯艺⼈员密切配合，合理地确定⽑坯的种类、结构形状，并绘出⽑坯图。

⼀、常见的⽑坯种类常见的⽑坯种类有以下⼏种：（⼀）铸件对形状较复杂的⽑坯，⼀般可⽤铸造⽅法制造。

⽬前⼤多数铸件采⽤砂型铸造，对尺⼨精度要求较⾼的⼩型铸件，可采⽤特种铸造，如永久型铸造、精密铸造、压⼒铸造、熔模铸造成和离⼼铸造等。

各种铸造⽅法及⼯艺特点见表 3-9 。

锻件⽑坯由于经锻造后可得到连续和均匀的⾦属纤维组织。

因此锻件的⼒学性能较好，常⽤于受⼒复杂的重要钢质零件。

其中⾃由锻件的精度和⽣产率较低，主要⽤于⼩批⽣产和⼤型锻件的制造。

模型锻造件的尺⼨精度和⽣产率较⾼，主要⽤于产量较⼤的中⼩型锻件。

其锻造⽅法及⼯艺特点见表 3-9 。

（三）型材型材主要有板材、棒材、线材等。

常⽤截⾯形状有圆形、⽅形、六⾓形和特殊截⾯形状。

就其制造⽅法，⼜可分为热轧和冷拉两⼤类。

热轧型材尺⼨较⼤，精度较低，⽤于⼀般的机械零件。

冷拉型材尺⼨较⼩，精度较⾼，主要⽤于⽑坯精度要求较⾼的中⼩型零件。

（四）焊接件焊接件主要⽤于单件⼩批⽣产和⼤型零件及样机试制。

其优点是制造简单、⽣产周期短、节省材料、减轻重量。

但其抗振性较差，变形⼤，需经时效处理后才能进⾏机械加⼯。

（五）其它⽑坯其它⽑坯包括冲压件，粉末冶⾦件，冷挤件，塑料压制件等。

⼆、⽑坯的选择原则选择⽑坯时应该考虑如下⼏个⽅⾯的因素：（⼀）零件的⽣产纲领⼤量⽣产的零件应选择精度和⽣产率⾼的⽑坯制造⽅法，⽤于⽑坯制造的昂贵费⽤可由材料消耗的减少和机械加⼯费⽤的降低来补偿。

工序： 基本工序： 墩粗、冲 孔、扩孔或芯轴拔长
辅助和修整工序：倒棱、滚 圆、校正等工步
轴杆类锻件
主要有传动轴、轧辊、立柱、拉 杆等零件。 工序： 基本工序：拔长或 墩粗+ 拔长工步
辅助和修整工序：倒棱、滚圆 工步
曲轴类锻件
工序： 基本工序：拔 长、错移和扭转等工 步
辅助和修整工序： 分段压痕、局部倒棱、 滚圆和校正等工步
1 下料 2 压槽 3错移 4 压槽 5 压出Ⅰ和Ⅲ 6 压槽 7 摔出中
间，两端轴颈 8 扭转，Ⅰ和Ⅲ拐各扭30°
弯曲类锻件 工序： 基本工序： 拔长、弯曲工步
辅助和修整工序：
分段压痕、滚圆和平 整等工步
复杂形状类锻件：主 要有阀体、叉杆、吊 环体、十字轴等零件。 锻造难度较大。
自由锻件的分类
第5章
自由锻工艺过程 自由锻工艺过程的实质是利用简单的工
具逐步改变坯料的形状、尺寸和状态，以 获得所要求形状、尺寸和性能的锻件的加 工程序.
自由锻研究的主要内容是：
对于碳钢和低合金钢的中小型锻件，在锻造时 主要是成形问题，要求掌握金属的流动规律。
对于大型锻件和高合金钢锻件，因为用钢锭为 原材料，锻造时的关键是质量问题，除了提高原 材料冶金质量外，还应从锻造工艺方面采取措施 。
概念：余块 锻造比 1.自由锻造工序如何分类？各工序变形有何特点？ 2.“镦粗比”与“锻造比”有何不同？各用于什么条件？有什么实用意义？ 锻造比对组织和性能有何影响？ 3.自由锻工艺规程包括哪些内容？如何填写工艺卡片？ 4. 改善大锻件内部质量有哪些措施？
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空心类锻件
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轴类锻件的生产过程
1）坯料重量G坯为锻件重量与锻造时各种
金属损耗重量之和。

1 . 2 5 H / D 2 . 5 0 0
从而可得 D0 = (0.8～1.0)
3
V坯
a0 = (0.75～0.9) 3 V 坯
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⑵当头道工序为拔长时，原坯料直径应按锻件最大截面积S锻 , 并考虑锻比KL和修整量等要求来确定： S坯＝KL· S锻 即D0 = 1.13√KLS锻 再按国家材料规格，选取标准直径或标准边长，然后计算 坯料高度（下料长度）： 圆坯料 2 H = V / ( / 4 D) 0 0 坯 方坯料
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四、锻造比的确定
锻造比是表示锻件变形程度的一种方法，也是保证锻 件质量的一个重要指标。应合理选择锻造比。 型材一般经过大变形的锻轧，组织性能均得到改善， 一般不须考虑锻造比。 钢锭的锻造必须考虑锻造比。 一般要求锻造比大于3。
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典型锻件的锻造比见表
锻件名称 计算部位 锻造比 锻件名称 计算部位 锻造比
航空用大 型锻件
五、设备吨位的计算与选择
根据作用在坯料上力的性质，自由锻设备 分为锻锤和液压机两大类。
在使用锻锤进行锻造时，必须正确选择合适的设备
。用小的设备锻造太大的锻件，锻件内部锻不透，而且 生产率低。 反之，小型锻件用太大的设备进行锻造速度慢，打 击力不易控制，也是不适宜的。
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三、大型锻件变形工艺分析
生产大锻件必须根据对锻件组织性能的具体要 求。恰当地选用变形工艺。因此，有必要对大锻件 锻造中常用变形工艺的特点进行具体分析。
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第一节 金属的锻造性能
一、金属的塑性变形概述 金属塑性变形的实质，对于单晶体是由于金属原子某晶面两侧受切应力
作用产生相对滑移，或晶体的部分晶格相对于某晶面沿一定方向发生切变， 即滑移理论和孪生理论。
二、热锻、冷锻、温锻、等温锻
从金属学的观点划分锻压加工的界限为再结晶温度。 1．热锻 在金属再结晶温度以上进行的锻造工艺称为热锻。在变形过程中 冷变形强化和再结晶同时存在，属于动态再结晶。 2．冷锻 在室温下进行的锻造工艺称为冷锻。冷锻可以避免金属加热出现 的缺陷，获得较高的精度和表面质量，并能提高工件的强度和硬度。但冷 锻变形抗力大，需用较大吨位的设备，多次变形时需增加再结晶退火和其 它辅助工序。目前冷锻主要局限于低碳钢、有色金属及其合金的薄件及小 件加工。 3．温锻 在高于室温和低于再结晶温度范围内进行的锻造工艺称为温锻。 与热锻相比，坯料氧化脱碳少，有利于提高工件的精度和表面质量；与冷 锻相比，变形抗力减小、塑性增加，一般不需要预先退火、表面处理和工 序间退火。温锻适用于变形抗力大、冷变形强化敏感的高碳钢、中高合金 钢、轴承钢、不锈钢等。 4．等温锻 在锻造全过程中，温度保持恒定不变的锻造方法称为等温锻。
避免锥形、楔形结构
三、自由锻零件结构工艺性
3、应避免圆柱面与圆柱面、圆柱面与棱柱面相交； 避免圆柱面与圆柱面、圆柱面与棱柱面相交
三、自由锻零件结构工艺性 4、零件上不允许有加强筋；
三、自由锻零件结构工艺性 5、对横截面尺寸相差很大或形状复杂的零件，应尽可能分别对其进 行锻造，然后用螺纹连接。
如下图：螺纹连接
（四）高合金钢的锻后冷却 由于高合金钢的导热性差，塑性低，终锻温度较高，如果冷却速度
快，会因热应力和组织应力使锻件出现裂纹。因此，终锻后应尽快采取 工艺措施保证锻件缓慢冷却。

材料定额的自动计算
材料比重= （1）圆钢 外圆直径(mm) 42 （2）扁钢(方钢/板材) 宽度(mm) 厚度(mm) 长度(mm) 139 毛坯 数量 1 毛坯 数量 1 每毛坯 加 工件数 1 每毛坯 加 工件数 10 每毛坯 净重kg 1.348 每毛坯 净重kg 8.653 每毛坯 净重kg 1.01 每毛坯 净重kg 0.0616 每毛坯 毛重kg 1.4154 每毛坯 毛重kg 9.08565 每毛坯 毛重kg 1.0605 每毛坯 毛重kg 0.06468 7.85 千克/立方分米 毛坯 数量 1 每毛坯 加 工件数 1 毛重系数= 1.05 乘系数后毛重kg 长度(mm) 37 每毛坯 净重kg 0.402 每毛坯 毛重kg 0.4221
毛坯 数量 1
每ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ坯 加 工件数 1
1.0605
每工件 毛重kg
长度(mm) 28
毛坯 数量 1
每毛坯 加 工件数 1
0.06468
一般毛重系数为1.05 锻件毛重系数为1.15 气割毛重系数为1.20
单件重量 件数 总重量
计算。
锻件毛重按（残料系数5%+火耗系数10%）= 15%
乘系数后毛重kg 每台件 数 20 每台件 数 每台量 重kg 8.442 每台量 重kg 0.000 每台件 数 每台量 重kg 0.000 每台量 重kg 0 每台量 重kg 0 毛 毛 毛 毛
每工件 毛重kg
0.422
每工件 毛重kg
65 19 （3）空心管(无缝钢管) 外圆(mm) 102 （4）空心套 外圆(mm) 115 (5)六角钢 每米重量 2.2
1.4154
每工件 毛重kg
壁厚(mm) 长度(mm) 16 255

锻件毛坯计算如图，根据零件图绘制锻件图。

在1吨模锻锤上模锻，生产批量为成批生产,材料45钢。

解：计算过程如下 1、确定机械加工余量和公差（1）计算锻件质量m()2223313290463610036100107.8510222m kg πππ--⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫=⨯⨯+⨯⨯--⨯⨯⨯⨯⨯⎢⎥ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦5.76kg = （2）计算锻件复杂系数S()2222132904636100361002220.5361321002S ππππ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫⨯⨯+⨯⨯--⨯⨯⎢⎥ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦==⎛⎫⨯⨯⎪⎝⎭S 在0.32~0.63G C =范围内，所以复杂系数为2S 级。

（3）材质系数M45钢含碳量c%=0.42~0.50%<0.65%所以材质系数为1M 级。

（4）由表2-2、表2-3查得零件加工余量锻件厚度尺寸100mm ，余量2.0~2.5mm ，取2.5mm 。

锻件长度尺寸132mm ，余量2.0~2.5mm ，取2.5mm 。

内孔直径尺寸46mm ，余量2.6mm 。

（5）根据锻件质量m 、复杂系数S 、材质系数M ，由表2-4、2-6查公差锻件尺寸132mm ，公差 2.11.13.2mm +-；锻件尺寸90mm ，公差 1.90.92.8mm +-；厚度尺寸100mm ，公差 2.70.93.6mm +-；厚度尺寸36mm ，公差 1.90.62.5mm +-；内孔直径46mm ，公差0.81.72.5mm +-；错差1.2mm ；残留飞边公差1.2mm ；表面缺陷，不允许超过1.2mm 。

2、确定模锻斜度由零件尺寸，查得，内表面拔模斜度10，外表面拔模斜度7。

3、圆角半径外圆角半径r=余量+a=2.5+2=4.5mm ，取r=5mm 。

内圆角半径R=（2~3）r ，根据需要，取R=8mm 。

4、冲孔连皮(当孔径为25~80mm 时,冲孔连皮厚度取4~8mm)冲孔连皮：对于有内孔的模锻件，锤上模锻不能直接锻出通孔，必须在所锻成的盲孔内保留一层具有一定厚度的金属层。