齿轮坯自由锻造工艺流程 PPT课件

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工艺规程的制定
1.绘制锻件图
根据零件图的基本图样，结合自由锻工艺特点考虑余块、锻件 余量和锻造公差等因素绘制锻件图。
2.坯料质量和尺寸的确定
(1)坯料质量的计算 坯料质量m坯=m锻+m烧+m头+m芯 (2)坯料尺寸确定 坯料尺寸与锻件成型工序有关，由于齿轮是饼块类或空心类锻 件，用镦粗工序锻造时，为了避免镦弯，应使坯料高度H不超 过直径D的2.5倍，即坯料高径比H/D不超过2.5。为了在截料时 便于操作，毛坯高度h不仅应小于2.5D，即高径比还应大于1.25 即1.25D<H<2.5D。
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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。
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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
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பைடு நூலகம்
绪论
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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。
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具体设计方法与步骤
3. 计算坯料质量和尺寸
(1).坯料质量计算
坯料质量等于锻件质量加上芯料质量和烧损质量，锻件质量按公式计 算为
m锻=V锻ρ=π/4(32×0.27+2.112×0.34+1.322×0.61) ×7.8=17.8kg
冲孔芯料的质量（取d=60mm，H=65mm）为 =(1.18~1.57)d2×H=0.3kg
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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
m芯
坯料的煤气炉加热的烧损率δ=2%，考虑到该锻件需要经过2~3次扩孔， 而至少需要加热2次，因此应取单火烧损率的上限再加上适当的烧损 值，即为δ=0.035，所以坯料的烧损质量为
m烧=17.8×0.035kg=0.6kg 所以坯料的质量为 m坯=m锻+m烧+m头+m芯=18.7kg
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工艺规程的制定
3.变形工艺过程的制订 齿轮的锻造，根据其横向尺寸大于或近于高度 的特点一般以镦粗为主，当锻件有凸肩时，可 按凸肩尺寸选垫环镦粗或局部镦粗。若锻件孔 需冲出还需采取冲孔。之后进行扩孔和端面平 整工序。
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工艺规程的制定
4.选定锻造吨位和设备 采用经验类比法锻锤吨位可按照下式计算 镦粗时 G=(0.002-0.0003)kF k——与钢材强度极限有关的系数 F——坯料横截面面积
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：
查表可知标准热轧圆钢直径，确定选取坯料直 径D=120mm。 坯料长度为L=210mm。 从而确定坯料尺寸为φ120×210mm。
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具体设计方法与步骤
4. 选定设备及规范 该锻件类型属于圆环，D=289，H=52，查表可知应选用 5kN的自由锻锤。40Cr属于合金结构钢，查表可知始锻温 度为1200℃，终锻温度为800℃。因为该锻件是直径为 200~350mm的碳素结构钢中型件，采用煤气炉三段式加 热规范，装料炉温为1150℃~1200℃，保温时间约为总加 热时间（1h~100min）的5%~10%，这里保温为15min，再 以最大加热速度加热至1200℃以后，再次保温均热约为 15min后开始锻造。 冷却方法：以为该锻件是中小型低合金结构钢，可以采 取空冷的冷却方式。
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具体设计方法与步骤
1.设计绘制锻件图 该零件材料为40Cr，生产批量小，采取自由锻锻造齿轮坯。齿轮上 的齿形，圆周小凹槽，凸肩以及8×φ30mm通孔等部分，采用自由 锻方法很难成形这些部位，因此考虑到技术上的可行性和经济性， 决定不与锻出，并采用附加余块简化锻件外形，以利于锻造。锻造 出齿轮坯后可以进一步进行切削加工，最后成形。 根据零件图的尺寸规格，对照表所列中零件的高度和直径范围，可 以查出齿轮锻件加工余量和 公差。D=289，h=52，查得的加工余量 及公差为锻件水平方向a=10±4，锻件 高度方向b=9±3，内孔的双边c=13±5， 然后按查得的公差数值，便可绘出凸肩 齿轮的锻件图。
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具体设计方法与步骤
2. 确定变形工艺 凸肩形齿轮锻件属于空心零件，根据锻件形状尺寸，确 定在锻锤上进行锻造，且主要变形工艺为镦粗、冲孔、冲头扩孔等工序， 同时根据锻件上的凸肩形状确定采用垫环辅助局部镦粗成型。 (1).镦粗 由于锻件带有单面凸肩，需采用垫环镦粗，这里要确定垫环尺寸。 垫环 孔腔体积V垫应比锻件凸肩体积V肩大10%—15%（厚壁取小值，薄壁取 大值），本例取12%，经计算V肩=753253mm3。则 V垫=(1+12%)V肩 =1.12×753253=843643 mm3 考虑到冲孔是会产生拉缩，垫环高度H垫应 比凸肩增大15%—30%（厚壁取小值，薄壁取大值），本例取20%。 H垫 =1.2H肩=1.2×34=40.8(mm)取40mm。 垫环内径d垫可根据体积不便求得，垫环内 壁应有斜度7度，上端孔径定为163mm，下端 孔径定为154mm。为了除去氧化皮在垫环 镦粗之前应进行平砧镦粗，工艺过程如图。 平砧镦粗后坯料的直径应略小于垫环内径， 经垫环镦粗后上端法兰部分直径应小于锻件最大直径。