锻压工艺设计A

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造工序—基本工序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锻造工序的选择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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齿轮零件自由锻工艺过程零件材料为45钢，生产数量为20件。自由锻工艺规程的制定(a)正面(b)背面齿轮零件三维模型锻造工艺设计自由锻工艺规程的制定φ182φ173φ160φ145φ182φ230φ268φ290+0.0-0.1φ202+0.00-0.058-φ301018425251130°0.81.6其余0.4齿轮零件图齿轮零件自由锻工艺过程锻造工艺设计自由锻工艺规程的制定齿轮零件自由锻工艺过程1）设计、绘制锻件图φ302±5（φ290）φ131±6（φ145）φ214±5（φ202）28±4（18）62±4（52）齿轮锻件图齿轮坯锻件三维模型锻造工艺设计自由锻工艺规程的制定齿轮零件自由锻工艺过程2）确定变形工序垫环局部镦粗——冲孔——冲子扩孔2862φ130φ302φ214123456131—下料；2—镦粗；3—垫环局部镦粗；4—冲孔；5—冲子扩孔（三次）；6—修整齿轮锻造工艺过程锻造工艺设计自由锻工艺规程的制定齿轮零件自由锻工艺过程3）计算原始坯料体积与尺寸（1）原始坯料体积（2）原坯料直径和高度)1()(0芯料锻件VVVmmVD148~4.1183239046)0.1~8.0()0.1~8.0(330坯mmD130'0mmDVH244)1304/(3239046)4/(22'000303239046mmV锻造工艺设计自由锻工艺规程的制定齿轮零件自由锻工艺过程4.选择锻造设备锻锤吨位可按下式进行近似计算，G=（0.002～0.003）KSK可由文献查得，为安全起见，取最大值13，镦粗后锻件的横截面积S最大不超过锻件的横截面积，可按锻件的最大横截面积计算，为716cm2。经计算，所需锻锤最大吨位为G=0.003×13×716=28kg，因此可选0.25以上吨自由锻锤。5.确定锻造温度范围45钢的始锻温度为1200℃，终锻温度为800℃。锻造工艺设计自由锻工艺规程的制定齿轮零件自由锻工艺过程6.填写工艺卡片φ302±5（φ290）φ131±6（φ145）φ214±5（φ202）28±4（18）62±4（52）锻件名称齿轮坯工艺类别自由锻材料45设备0.5t空气锤加热火次1锻造温度范围1200℃～800℃锻件图坯料图锻造工艺设计齿轮零件自由锻工艺过程序号工序名称工序简图使用工具操作要点1自由镦粗火钳镦粗后的高度为90mm2局部镦粗火钳和镦粗漏盘控制镦粗后的高度为62mm3冲孔火钳、镦粗漏盘、冲子和冲孔漏盘1．注意冲子对中；2．采用双面冲孔，左图为工件翻转后将孔冲透的情况4一次扩孔火钳、镦粗漏盘、冲子和扩孔漏盘注意冲子对中齿轮零件自由锻工艺过程5二次扩孔火钳、镦粗漏盘、冲子和扩孔漏盘注意冲子对中6三次扩孔火钳、镦粗漏盘、冲子和扩孔漏盘注意冲子对中7修整外圆火钳和冲子边轻打边旋转锻件，使外圆消除弧形并达到直径为302±5mm8修整平面火钳和镦粗漏盘轻打（如砧面不平还要打边转动锻件），使锻件厚度达到62±4mm传动轴自由锻工艺过程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±3。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