锻压工艺设计

工程实践—工艺设计FundamentalsofMaterialsFormingProcess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。CastingMachiningForging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。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，批量大小锻件余量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。典型锻件图（φ190）φ230±4（φ130）φ142±2（φ110）φ120±3（680）760±12（310）350±12（240）280±2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烧损切头锻件毛坯mmmm切头m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%。锻造工艺设计烧损m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：/坯坯mV5.225.100DH30)0.1~8.0(坯VD30)9.0~75.0(坯Va)D/(VH'20坯0420坯0'a/VH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。锻造工艺设计锻坯YAA锻YAD13.10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。锻造工艺设计锻坯YAA锻YAD13.10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1)盘类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔自由锻工艺规程的制定锻造工艺设计3.选择锻造工序1)盘类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔下料镦粗镦挤台阶冲孔滚圆平整齿轮坯的锻造过程自由锻工艺规程的制定锻造工艺设计3.选择锻造工序1)盘类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔锻造工艺设计3.选择锻造工序2)轴类件:拔长（镦粗、拔长）、切肩、锻台阶自由锻工艺规程的制定锻造工艺设计3.选择锻造工序2)轴类件:拔长（镦粗、拔长）、切肩、锻台阶下料拔长镦台阶拔长传动轴的锻造过程自由锻工艺规程的制定锻造工艺设计3.选择锻造工序2)轴类件:拔长（镦粗、拔长）、切肩、锻台阶锻造工艺设计4.选择锻造设备锻造设备的选择主要与变形面积、锻件材质和变形温度等因素有关。在自由锻中，常以镦粗力的大小来选择设备。自由锻锤的锻造能力范围，可参照表自由锻工艺规程的制定自由锻锤的锻造能力范围注：D—锻件外径；H—锻件高度；B—锻件宽度；L—锻件长度；G—锻件质量自由锻工艺规程的制定5.确定温度范围锻造温度范围是指始锻温度和终锻温度之间的温度范围。常用金属材料的始锻温度和终锻温度传动轴自由锻工艺过程材料40Cr，生产数量3件轴类零件的自由锻工艺举例锻造工艺设计自由锻工艺规程的制定1.绘制锻件图（1）确定锻件余块查表可知，直径62及右端可段出一层台阶，其余部位台阶高度h小于5的不锻出，而5h8的可锻出的台阶或凹档最小长为100mm。由此，最大直径其左端台阶不锻出。（2）确定机械加工余量与公差。根据GB/T15826.7-1995《台阶轴类锻件机械加工余量与公差》标准，精度为F级的该锻件，零件直径46mm和62mm，其机械加工余量和公差为8±3。零件总长为248mm和长度为111mm的台阶，其机械加工余量和公差为16±6。绘制锻件图，如图所示。锻造工艺设计自由锻工艺规程的制定1.绘制锻件图锻造工艺设计传动轴锻件图自由锻工艺规程的制定2.计算坯料质量和规格锻件的质量由基本尺寸再加上二分之一上偏差来计算。由表，锻件两端切头质量为由按一般火焰加热，烧损率取为3%。取本锻件全部采用拔长工序完成。取锻比为2.5，则坯料的直径，根据表3.7国家标准棒料直径，取毛坯直径为115mm，毛坯的长度kgVm65.6)37.1555.0285.1715.0(485.722锻锻kgm93.085.7)715.0555.0(22.033切头烧损切头锻件毛坯mmmmkgkgmmmmmm8074.703.1)93.065.6(%)31()(切头锻烧损切头锻件毛坯kgm8.7毛坯mmYAD19.1134/5.715.213.113.120锻mmDmL96))4(85.7/(20毛坯0自由锻工艺规程的制定3.拟定锻造工序轴类锻件的锻造工序主要拔长、压肩和精整工序。自由锻变形工序为：下料---拔长--压肩---拔长一端---修正。工艺过程如图所示。1—下料；2—拔长；3—压肩；4—拔长一端；5—切料头，修整图传动轴锻造工艺过程自由锻工艺规程的制定4.确定锻压设备与工具由锻件尺寸，由表3.9可知，选用0.25t自由锻锤即可。5.锻造温度范围由表3.10查得，40Cr始锻温度为1200℃，终锻温度为800℃。自由锻工艺规程的制定6.填写工艺卡片自由锻工艺规程的制定6.填写工艺卡片接盘零件自由锻工艺过程零件材料为45钢，生产数量为20件。锻造工艺设计接盘零件自由锻工艺过程零件材料为45钢，生产数量为20件。锻造工艺设计接盘零件自由锻工艺过程锻造工艺设计1.绘制锻件图（1）确定锻件余块圆弧槽和8小孔不锻出，不锻出部分为填充余块。（2）确定机械加工余量与公差查表3.3可知，直径D1=110的的双边余量和公差为a=7±2，高度H=60的双边余量和公差为b=6±2，零件内孔D内孔=40的双边余量和公差为c=11±4，零件直径D2=65mm的双边余量和公差为a=6±2，高度H1=30的双边余量和公差为b=6±2。（3）绘制接盘锻件图在零件相应尺寸上加上余量和公差可得到锻件各部位尺寸如下：D1=110+7±2=117±2；D2=65mm+6±2=71±2；H=60+6±2=66±2；H1=30+6±2=36±2；D内孔=40-11±4=29±4。根据计算的尺寸可绘制如图所示的接盘锻件图及接盘三维锻件图。接盘零件自由锻工艺过程零件材料为45钢，生产数量为20件。锻造工艺设计1.绘制锻件图2.确定毛坯的质量和尺寸锻件的质量由基本尺寸再加上二分之一上偏差来计算。按一般火焰加热，烧损率取为3%。取毛坯取毛坯直径=70mm故取料为烧损切头锻件毛坯mmmmkgVm79.3)67.029.03.072.037.018.1(485.7222锻件锻件kgHdm07.067.029.03.1)18.157.1(22芯kgkgmmm切头锻毛坯84.303.1)07.079.3(%)31()(kgm毛坯85.3mmmmmVD毛坯79~6385.785.3)0.1~8.0()0.1~8.0()0.1~8.0(3330坯mmDVH12807.085.7485.3)4/(22'0坯0mmmm12870接盘零件自由锻工艺过程3.确定变形工序接盘零件自由锻工艺过程1—下料；2—镦粗；3—垫环局部镦粗；4—冲孔；5—修整接盘锻造工艺过程54.确定锻压设备与工具根据锻件的尺寸，查表可知，选用0.25t自由锻锤即可。5.确定锻造温度范围查表可知，45钢的始锻温度为1200℃，终锻温度为800℃。接盘零件自由锻工艺过程锻造工艺设计6.填写工艺卡片锻造工艺设计接盘零件自由锻工艺过程6.填写工艺卡片锻造工艺设计接盘零件自由锻工艺过程