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自由锻造工艺规程编制(DOCX 34页)当用钢锭作原毛坯时，上式中还应加上冒口重量G 冒口和底部重量G 底部。
锻件重量G 锻件根据锻件图决定。
对于复杂形状的锻件，一般先将锻件分成形状简单的几个单元体，然后按公称尺寸计算每个单元体的体积，G 锻件可按下式求得； G 锻件=γ（V 1+V 2+…+V n ）式中 γ----金属的密度；V 1+V 2+…+V n-----各单元体体积。
对轴类锻件需考虑台阶处之余面（图8.3、8.4）所需的重量。
图8.3 台阶轴类锻件余面其计算公式为：G 余面=0.2（D-d ）2（D+2d ）(尺寸以dm 计算);图8.4 曲轴类锻件余面其计算公式为：G 余面=h 2B(尺寸以dm 计算)。
G 切头包括修切锻件端部时的料头重量和冲孔芯料等，端部料头重量的计算方法见表8.1。
表8.1是一种最简单的端部切料情况的计算方法，而实际上切料的数值与锻件的复杂程度有关。
例如锻造台阶时，为防止内凹和夹层现象，压痕和压肩时端部所留的最短长度应大于0.3D。
如果台阶轴的轴颈较短时，则切区的料头重量便要较多。
因此，复杂件切料的数值根据具体工艺来定。
表8.1 端部料头的计算公式冲孔芯料决定于冲孔方法和锻件尺寸，计算方法见表8.2.表8.2冲孔芯料的计算注：表中d --------实心孔之直径（mm）H --------冲孔前坯料的高度（mm）表8.3 火耗与加热次数所占锻件重量的百分比烧损的重量G 烧损与炉子的类型，毛坯的性质和加热次数等有关，一般用所占的百分数表示。
见表8.3。
钢锭冒口和底部切区的重量G 冒口和G 底部占整个钢锭重量百分比见表8.4。
8.2.2.毛坯尺寸的确定毛坯尺寸的确定与所采用的第一个基本工步（镦粗或拔长）有关，所采用的工步不同，确定的方法也不一样。
表8.4钢锭冒口和底部切去的重量百分比（％）（1）采用镦粗法锻制锻件时，毛坯尺寸的确定对于钢坯，为避免镦粗时产生弯曲，应使毛坯高度H 不超过其直径D（或方形边长A）的2.5倍，但为了在截料时便于操作，毛坯高度H不应小于1.25D（或A），即1.25D（A）≤H≤2.5D（A）对圆毛坯；D=（0.8～1）3坯V对方毛坯；A=（0.75～0.8）3坯V初步确定了D（或A）之后，应根据国家标准选用标准直径或边长。
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。
自由锻造工艺规程的编制与举例(doc 12页)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/ ρρ——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。
（三）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。
（四）自由锻件的锻造工艺规程举例。
自由锻件的锻造工艺规程举例见下表。
锻件名称齿轮坯工艺类别自由锻造材料45设备65kg空气锤加热火次１锻造温度范围1200～800℃锻件图坯料图序号工序名称变形简图１墩粗２冲孔３修整外圆４修整平面齿轮坯自由锻工艺过程锻件的结构工艺性绘制锻件图等工艺设计工作是解决如何锻造出合格锻件的问题，而锻件的结构工艺性，则是考虑什么样的结构容易优质高产地锻造出来的问题。
锻造方法不同，对零件的结构工艺性的要求也不同。
下面分别讨论自由锻、胎模锻和锤上模锻的零件结构工艺性。
( 一 ) 自由锻件的结构工艺性1、自由锻零件的特点自由锻主要生产形状简单、精度较低和表面粗糙度较高的毛坯。
这是设计锻件结构时要首先考虑的因素。
同时，还要在保证零件使用性能的前提下，考虑如何便于锻打，如何才能提高生产效率。
2、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。
结构工艺性要求不合理合理锻件上应避免有锥形和楔形表面应避免出现加强肋，工字形截面等复杂结构应力求简化两球形面的交接应避免出现形状复杂的凸台及叉形件的内凸台等自由锻件的结构工艺性(二) 胎模锻件和模锻件的结构工艺性1. 胎模锻和模锻件的特点胎模锻和模锻允许零件上有较复杂的曲面、肋条和小凸台，甚至可以在锻件上制出花纹和文字。
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。
图2- 6传动轴简化后的形状自由锻工艺编制如图2-5 所示轴的锻造工艺规程。
轴材料为45钢，数量20件。
图2-5轴零件简图1. 简化锻件形状为简化锻件形状与锻造工序，故键槽，退刀槽，销，小孔均加余块，不予锻出：同时考虑减少轴的 台阶数。
按表2-1来确定是否加余块,即台阶是否锻出。
零件总长度: L =400mm各部分长度:由左向右分别设各段长度为l 1﹑l 2﹑l 3﹑l 4, l 5, l 6,及l 7；则l 1=55mm l 2=34mm l 3=22mm l 4=194mm l 5=20mm l 6=45mm l 7=32mm各部分直径: 相应的直径分别设为D 1、 D 2、D 3、D 4、D 5 ,D 6, D 7, 则 D 1=φ28mm D 2=φ36mm D 3=φ40mm D 4=φ48mm D 5=φ40mm D 6=φ36mm D 7=φ25mm各部分台阶高度:由左向右台阶高度分别设为h 1、h 2、h 3、h 4、h 5、h 6，则h 1 = mm=4mm22836212-=-D D h 2 = mm=2mm 23640223-=-D D h 3 = mm=4mm 24048234-=-D D h 4 = mm=4mm 24048254-=-D D h 5= mm=2mm 23640265-=-D D h 6= mm=5.5mm 22536276-=-D D查表2-1,根据各部分台阶高度h 1、h 2、h 3、h 4、h 5、h 6),零件总长(L)及相邻台阶直径(D 2、D 3、D 4、D 5 ,D 6, D 7,),查得各部分锻出的最小长度。
因为除h 6=5.5mm>5mm 外,其余h 均小于5mm,故l 1 至 l 6为锻不出部分，应加余块。
右端台阶（l 7段）：根据h 6=5.5mm,L=400mm,相邻直径D 6=36mm,查表2-1得锻出台阶的最小长度l =32mm<140mm ，故不需锻出。
