第1章緒論1鍛造技術概況建國初期，我國的民族工業(yè)基礎極其薄弱，通過“一五”、“二五”近10年的努力，全面建成了現代工業(yè)制造領域的初步生產規(guī)模。到了20世紀50年代后期，我國相繼建成了一汽、一拖、二汽、哈軸、洛軸等廠”，形成了以蒸空鍛錘、熱模鍛壓機及平鍛機為主要設備的生產線，使鍛造這門古老的成形技術得到了快速的發(fā)展和應用。陸續(xù)生產出國產的第一輛汽車、第一臺萬噸水壓機、第一門大炮、第一輛坦克、第一架戰(zhàn)機、第一艘軍艦，并逐步開始向其他領域拓展。在隨后的數十年里，隨著各大生產企業(yè)裝備水平的不斷提高和產能的擴大，所生產的產品品種和數量也相繼增多，使鍛造技術得到了進一步的發(fā)展。近十年的時間里期間，鍛造在工藝技術及裝備技術方面取得了較大的突破。面對激烈的全球化市場競爭，企業(yè)管理的內涵已從生產能力的提升轉向以提質、增效、降本為主的內生動力變革。產品技術、工藝技術、模具技術及裝備技術都產生了較大的突破。鍛造產品向多元化、復合化發(fā)展；材料高強化、輕量化，多樣化；工藝向“控形、控性”、沖鍛結合等復合化工藝發(fā)展。鍛造生產向自動化、數字化、信息化方向發(fā)展。

①鍛造產品。

1)航空航天模鍛件。

航空鍛造行業(yè)在鍛造設備投入和萬噸級設備總量上已躍居世界第一位，模鍛件生產能力巨大但產出甚小，設備開工率嚴重不足，產能嚴重過剩。從事航空鍛造的企業(yè)在技術、產量、質量和生產管理方面，都達到了國家有關法規(guī)、規(guī)章和相關標準的規(guī)定要求，許多企業(yè)按照民用飛機適航條例的嚴格規(guī)定，通過外商全方位考核資質認證和首批件的試生產驗證，成為了國外飛機和發(fā)動機公司合格的鑄件經銷商。2）大型自由鍛件。掌握的大鍛件關鍵技術。

隨著鍛件向大型化發(fā)展，所需的特大型鋼錠越來越多。例如，400t級以上特大型優(yōu)質鋼錠的制造與產品應用體現出重機企業(yè)大型鍛件的綜合制造水平。我國在特大型真空鋼錠制造方面經驗豐富，雙真空鋼錠冶煉能力達到

700t，其產品應用涉及特大型支承輥、石化反應容器、核電等多個高端領域。

研究并掌握了大型鍛件鍛后熱處理應力控制、大型鍛件細化晶粒、大型鍛件性能熱處理加熱與淬火應力控制、大型鍛件分區(qū)回火熱處理、大鍛件熱處理工裝設計等系列關鍵技術。在大型軸類鍛件、大厚壁封頭類鍛件、特大厚壁管板、超大尺寸筒體等產品成功應用，獲得良好的綜合機械性能。

3)中小型模鍛件。

鍛件的市場應用有所擴大，部分替代了焊接、粉末冶金產品。在汽車鍛件成形領域，基本實現了大部分產品工藝的國產化，極少領域由于特殊裝備原因，沒有國產化。有色金屬鍛件比例在加大，鍛造鋁合金輕量化技術在汽車領域開始應用，鈦合金在航空航天工業(yè)、艦船與兵器工業(yè)、石化行業(yè)、高鐵車輛和醫(yī)用人造關節(jié)等領域得到廣泛應用。但是與國外市場比較，精鍛件和有色金屬鍛件的占比遠低于國外同行。中國鍛造公司早已徹底參加到國際性鍛造銷售市場的市場競爭，并具有了極強的競爭能力，在車輛鍛件行業(yè)，中國已徹底融進了國外市場，冷溫鍛技術已接近或達到國際優(yōu)秀水準。②工藝及生產技術。1)鍛造生產自動化、信息化、數字化。隨著行業(yè)產能的快速膨脹，一批國外先進鍛造分析自動化生產線的引進使用，國外先進的設備、模具、工藝理念，逐步滲透到工藝設計、設備使用維護等領域，探索出一套較為完善的設備維保體系，培養(yǎng)了一大批具有綠色化、數字化、自動化、信息化、低能耗理念的年輕設計使用人才。自動化裝備正在改變傳統的人工操作方式，貼近實際生產需求。國內鍛造行業(yè)中的部分龍頭企業(yè)建立了鍛造“智”能制造工廠發(fā)展模塊。拔尖公司把握住發(fā)展機會，提升對于鍛造領域的自動化技術、智能化和信息化管理生產制造科研開發(fā)和服務質量，產生了鍛造領域新的技術研發(fā)方位，幾個公司擔負的中國“智能化”生產制造重點早已進行并根據工程驗收，獲得了優(yōu)良的經濟發(fā)展和社會經濟效益。鍛造公司在執(zhí)行自動化技術、智能化和信息內容化以及邁向智能制造有了可以參考的模板和解決方案。2）鍛造模具材料及制造技術。

模具加工能力大幅提高，鍛壓沖壓模具技術與生產制造精密度完全做到國際性水準，有些公司早已變成國際性著名設備公司在華模具開發(fā)設計關鍵合作方。但國內模具鋼材質量在客戶中的認同度并不高，如高強度高韌模具鋼材，客戶還是以應用日本、德國等中國的為主導。一樣的模具鋼材，同樣加工工藝標準下，海外模具的使用壽命要高過中國的使用壽命，正常使用情況下，壽命基本都超過30%以上，而且性能穩(wěn)定。模具加工技術得到了很大的提高，高速、多軸加工設備比例逐年增高。生產加工高效率、生產加工品質、精密度、凹模表層質量都獲得了提高。模具熱處理工藝技術性也擁有非常大提高，熱處理加工早已廣泛選用。模具表層處理也逐漸被重視，如表層滲氮、表層硬化等，但與國外應用的廣泛性還有差別。值得指出，大型鍛模的焊補修復技術基本普及，一些鍛造企業(yè)已在模具修復方面鍍層解決等獲得重大突破，完成了根據原材質的焊接開發(fā)設計與加工工藝操縱的完全獨立。

③鍛造材料。

在鍛造原料層面更為重視節(jié)能減排措施節(jié)能降耗，針對材料表層質量和本質品質的規(guī)定持續(xù)提高。非熱處理鋼的運用比例顯著增加，比如高韌性非調鋼脹斷曲軸材料產品研發(fā)營銷推廣應用獲得極大的成功。更為重視不銹鋼板材的應用高效率，逐漸從關心鍛件的材料使用率向關心商品的材料使用率層面變化。新式航空公司材料迅速運用，尤其是鋁鋰合金、高強度高韌鋁合金、粉末狀耐熱合金和金屬材料基高分子的迅速運用，推動在中國航天航空工業(yè)生產的加快發(fā)展；優(yōu)秀纖維材料、施工材料及新式新型功能材料如碳纖維材料、碳納米復合材料、稀土材料的發(fā)展，推動了非金屬材料成型加工工藝及武器裝備的加快發(fā)展。1.2我國鍛造技術的發(fā)展趨勢開發(fā)具有中國自主知識產權的CAD/CAE/CAPP核心軟件。支持2-3家軟件企業(yè)，建立國產鍛造成形軟件研發(fā)生產基地，重點開發(fā)具有完全知識產權的國產成形分析軟件，并在行業(yè)內推廣，降低分析軟件采購成本，并擴大成形分析軟件的應用范圍，2021.9Forging&Metalforming57行業(yè)分析，提高國產軟件的可持續(xù)發(fā)展能力。牽頭行業(yè)協會與國外知名軟件公司建立合作關系，提高分析軟件的普及率，減輕企業(yè)負擔。在此規(guī)劃期內，將開發(fā)出集三維造型與成形分析于一體的國產CAD/CAE/CAPP軟件，國內市場占有率將達到5%以上?；静牧虾图夹g。在新一輪的技術革命中，鍛造行業(yè)面臨著新的洗牌。企業(yè)級國家重點實驗室仍需在新材料開發(fā)和傳統材料質量提升上投入精力，以滿足特殊工況和傳統產品質量提升的需要。同時，加強冶煉、鍛造、熱處理、機加工、無損檢測等設備的工藝參數的定量和可視化研究，為穩(wěn)定質量控制、缺陷預測和未來無人值班廠房建設奠定基礎。企業(yè)級研究需要在鍛造產品質量、成本、交貨期等方面投入精力，利用大數據系統掌握影響產品制造過程的關鍵控制點。通過聯合研究，從理論和實驗兩方面對鍛造產品的常見技術問題進行了研究。優(yōu)化冶煉、鍛造，形成完善的配套體系。深入廣泛應用先進技術軟件，實現新技術、低成本技術的開發(fā)和應用。鍛造行業(yè)的材料定制可以滿足材料訂制并對不一樣的成型加工工藝和不一樣的產品構造開展優(yōu)化服務項目，確保鍛造成型過程的可靠性和最后產品品質。鍛造商品的加工工藝設計和試制周期縮短20%～50%，工藝試驗費用降低20%以上。重大裝備核心基礎部件產品研發(fā)，提升可靠性。智能機器人控制板、濕式離合制動系統研究與運用、步進電機梁機械臂研究與運用。提升對柱塞泵、占比調速閥、在線監(jiān)測、四眼相機應用技術、設備狀態(tài)監(jiān)測技術、壓力傳感器等技術在液壓機上的研發(fā)，使核心技術盡快達到國際先進水平，實現關鍵核心部件的自給自足。要實現鍛造行業(yè)的自動化、數字化、信息化制造，務必將新一代信息科技與鑄造工藝技術相融合，圍繞鍛造及鑄造工藝CAD、鍛造生產制造、鍛造產品質量檢驗整個過程的各個階段，管理方法和服務項目，根據認知系統、鍛造過程、系統和方式鍛壓技術得到智能化系統管理決策、精準操縱和自執(zhí)行功能的云計算技術主要參數和信息內容，數字化是起點和基礎，加大國內數字設備和軟件的研發(fā)力度和市場滲透率。以自動化、信息化為目標，分兩個層次進行改造升級：一是設備自動化升級，重點推廣惡劣工作環(huán)境下的機器換人工作，全面實現自動化裝卸的改造升級。二是推進中小企業(yè)信息化，包括以自動化、數字化、信息化、網絡化為目標的互聯網+自動化鍛造企業(yè)升級工程、企業(yè)管理信息化工程、市場開發(fā)信息化工程等，以推動實現智能制造為理想，龍頭企業(yè)全面開展網絡協同制造和無人值守或“智能”工廠建設，實現“人、機、物、法、環(huán)、測”的廠內協同，以及上下游資源的網絡協作、區(qū)域資源協作和升級“智能”的設計、制造和管理。智能化是最終目標，基于打造行業(yè)云平臺建立設備智能遠程運維和故障診斷專家系統，建立鍛造行業(yè)工藝設計驗證、生產組織、過程控制和質量控制的數字化雙模型，逐步完善鍛造單元系統的自動化、數字化和信息化，并將新一代人類智能技術與CPS系統深度融合，實現了一種自我感知、自我學習、自我決策、自我執(zhí)行、自我適應的新型生產模式。結合5g時代的到來，突破傳統思維，建立數據庫，運用數據分析，優(yōu)化專家系統，為企業(yè)提供運營服務。第2章零件分析2.1零件尺寸拔叉與調速手柄相接，坐落于手柄下方，是汽車變速器上的構件，根據拔叉能夠轉動正中間調速輪，能夠讓鍵入/輸出傳動比更改，通常使用45鋼,ρ=7.827g/cm3，零件圖如圖2-1。圖2-1零件圖LINGJIA圖2-1零件圖LINGJIA2.2零件參數使用Creo畫出零件立體圖，并作出質量和體積分析得出零件體積為23742.5mm3，質量為0.186㎏。圖2-3零件分析LINGJIA圖2-2立體零件圖LINGJIA圖2-3零件分析LINGJIA圖2-2立體零件圖LINGJIA2.3冷鍛圖設計2.3.1分模面一般來說為了方便把零件從模具中取出，鍛件的尺寸應與零件尺寸大致相等。投影方向上面積最大的位置就是分模線位置。分模線應盡量選擇在鍛件表面對稱中心，這樣可以找到模具的錯位。為預防模具錯位，同時使結構盡可能簡單，分模線最好是直線。但是有些長軸類鍛件其頭部尺寸較正常來說比較大，直線性分模就不大適用了。取而代之的是，分開的部分應該是折線。上下模的深度應大致相等，如圖2-4所示。圖2-4分模位置圖2-4分模位置2.3.2加工余量和公差普通模鍛方法鍛造的鍛件很難滿足機器配件的要求，一般會有兩個問題因為毛坯受力，損壞，左右模移位，容積轉變，終端溫度波動等緣故，鍛件樣子發(fā)生改變，且規(guī)格在一定范疇內造成起伏。（2）因為鍛件表層受損壞，表層質量不容易確保。表層質量小于機械加工規(guī)定。恰好是因為這兩個要素，在設計方案鍛件時，額外一層金屬材料包囊住零件，即容量。影響鍛件容量和尺寸公差的要素以及明確方式①鍛件的樣子繁雜指數S===0.225Vd鍛件體積Vb外廓包容體體積根據表2-1可知圖2-5外廓包容體圖2-5外廓包容體表2-1鍛件形狀復雜系數程度等級表2-1鍛件形狀復雜系數程度等級鍛件的較復雜，其形狀復雜系數為S3②鍛件材質系數為M1低碳低合金含量鋼（<0.65%C）③模鍛件精度等級為普通級④明確容量和尺寸公差依據鍛件品質、模鍛件精度級別、鍛件的樣子繁雜指數，通過查詢表2-2和表2-3可以看出表2-2表2-2可以得出鍛件內外加工的余量（GB-T12362-2003）根據根據表2-3得知鍛件的有關數據（GB/T）12362-2003可知，水平方向和厚度方向均為1.0~1.5㎜，長度公差為，寬度公差和高度公差為2.3.3模鍛斜度為將模鍛件從槽中取出，槽壁在制作時形成一定角度，即鍛傾斜度。鍛件某部分的坡度由金屬材料添充槽的深層H和總寬B的比率決策。窄槽深槽較大。經計算得≤1.5,≤1,查表2-4和表2-5表2-4錘上模鍛件模鍛斜度數值表（GB/T）12361-2003表2-4錘上模鍛件模鍛斜度數值表（GB/T）12361-2003表2-5圓角半徑計算表表2-5圓角半徑計算表得α=5°β=5°內外圓角半徑R=2°2.3.4冷鍛圖冷鍛圖如圖2-6所示圖2-6冷鍛圖圖2-6冷鍛圖第3章繪制計算毛坯圖在長軸類鍛件終鍛前，宜將沿中心線橫截面相同的材料預制構件成不一樣截面的正中間坯料，使正中間坯料的截面類似相當于含有毛刺的鍛件中相對應的截面。根據要求推算出來的毛坯一般稱之為測算毛坯。3.1按名義尺寸繪制冷鍛件圖。當制作測算毛坯圖時，制作出鍛件的正視圖。3.2計算鍛件截面積。最先要在圖上選多個個能夠表明鍛件輪廓的點，按3-1式測算出各橫截面。i=1，2，3，（3-1）

第i個截面的計算毛坯截面積第i個截面的面積第i個截面處毛邊的截面積充滿系數，取0.7按照參考文獻1的表4-15先假設為74mm23.3選擇適當的伸縮比M。計算Fi計，即，把各hi計的頂點用樣條曲線連接，如此便得到了計算毛坯截面圖。3.4確定計算毛坯直徑di計。通過di計=1.13式計算di計，把各di計的頂點用樣條曲線連接，這般便獲得了測算毛坯直徑圖。詳細的測算毛坯圖應當包括鍛件圖的一個正視圖、剖面圖和直徑圖三個組成部分。3.5修正Fi計和di計。針對樣子差別很大的鍛件，不利金屬材料流動性，影響精度。因此對截面圖和直徑圖進行修正，用樣條曲線修改，使之不妨礙金屬流動和加工。3.6求F均，d均，h均。依據測算毛坯剖面圖和直徑圖便于提出均值截面F均和平均直徑d均，為零件體積加上毛邊體積，為27467.7mm3，L計為鍛件長度為70.8mm。3.7計算毛坯圖根據上述設計步驟畫出計算毛坯圖如圖3-1所示圖3-1計算毛坯圖圖3-1計算毛坯圖1234567Fi計mm2448.55495.5401.8659.8515.04286.5277.5hi計mm14.9516.5213.2921.9917.129.559.25di計mm23.9325.1522.6529.0325.6419.1318.82891011121314Fi計mm2296.4315.4370.4326.4181.5135.3122.3hi計mm9.8810.5112.3510.886.054.514.08di計mm19.4620.0721.7520.4215.2213.1412.50表3-1計算毛坯圖各截面數據表3-1計算毛坯圖各截面數據第4章坯料尺寸確定模鍛毛坯的體積應包括鍛造本體、在機加工中切削下體積和耗損容積的總數。材料截面規(guī)格及長短能夠以測算毛坯為基本開展測算，再依據熱鍛的特點，采用的制坯加工工藝和鍛方式明確。4.1坯料截面積為計算毛坯頭部最大尺寸處截面積，系數取0.754.2坯料體積鍛件體積(mm2),計算時取鍛件正公差之半;毛邊體積(mm2)連皮體積(mm2);火耗,按表4-1選取(第2次以后返爐加熱時取小的系數)加熱次數,i=1,2,3,...表4-1不同加熱爐中加熱鋼的一次火耗率表4-1不同加熱爐中加熱鋼的一次火耗率內孔直徑小于30，無連皮，采取壓凹，一次加熱，火耗取1.0%，金屬無法充滿毛邊，通常取倉部的50%，零件周長為219.45mm。4.3坯料長度所選規(guī)格鋼坯截面積鉗口夾頭長度經過坯料體積和坯料截面積計算長度為65.14mm，鉗夾頭長度取20mm，故坯料長度為85mm。第5章確定制坯工步在長軸類鍛件開展終端以前，必須將相同橫截面的材料預制構件成測算坯料的樣子。因而，需要采用適度流程，如拔長，滾擠，卡壓等，把構件不必要的金屬材料遷移到頭頂部。遷移金屬材料的量與繁雜指數相關：5.1計算繁重系數金屬流向頭部的繁重系數金屬沿軸向流動的繁重系數桿部斜率計算毛坯的最大直徑(mm)計算毛坯的最小直徑(mm)d拐桿部與頭部轉接處的直徑，又稱為拐點處直徑(mm)計算毛坯桿部長度(mm)5.2選擇制坯工步圖5-1長軸類鍛件制坯工步選用范圍圖表圖5-1長軸類鍛件制坯工步選用范圍圖表根據繁重系數，圖5-1查得，可采用拔長加閉滾，另外因為是叉形零件，外加預鍛，最后終鍛成型。模鍛錘噸位計算合理選擇鍛錘的噸位，不僅能獲得高質量的鍛件，而且能節(jié)能，保證正常生產，保證必須的用壽命。雖然怎么算變形力的理論方法很多，但由于模鍛過程是一個瞬態(tài)動態(tài)過程，受多種因素的制約，很難計算到十分精確的數值。因此，為便于生產，工程師一般會根據經驗或近似的公式來選擇設備噸位。根據式6-1，按鍛件在分模面上的投影面積、鍛件復雜程度和變形抗力大小確定模鍛錘噸位。（6-1）合金變形抗力系數，查表6-1鍛件復雜程度系數,查表6-1表6-1系數的值不包括毛邊的模鍛件在分模面上的投影面積1847.4mm表6-1系數的值圖6--1圖6--1分模面上的投影得，故取1t。第7章終鍛型槽設計7.1熱鍛圖設計終鍛槽是各種各樣槽中起到關鍵的槽，用于進行鍛件的最后成型。終鍛槽是依據熱鍛工程圖紙開展生產制造和檢測的，所以在設計方案終鍛槽前務必設計方案熱鍛工程圖紙。冷鍛圖是熱鍛件圖制作的第一步，但其中的數值也存在差異。首先，熱鍛圖尺寸和高度尺寸要根據分模面來繪制，以方便加工和檢測。其次，如果鍛件中存在孔要鍛造，應在熱鍛圖中把連皮畫出。再次，考慮金屬冷縮，熱鍛圖上的所有尺寸都應考慮,即按下式計算熱鍛件圖尺寸:熱鍛件尺寸（mm）冷鍛件尺寸（mm）終鍛溫度下金屬的收縮率，取1.2%熱鍛圖如圖7-1圖7-1熱鍛圖圖7-1熱鍛圖7.2連皮由于鍛件內螺紋直往低于25毫米，連皮在鍛造時鍛出較為艱難，需要應選用壓凹的方式，其目的是使鍛件能飽滿成型7.3毛邊槽設計毛邊槽時采用計算法，計算毛邊槽橋部高度用經驗公式，即--鍛件質量根據查表7-1確定毛邊槽其他尺寸。表7-1按橋部高度h確定的毛邊槽尺寸（參見圖7-2）表7-1按橋部高度h確定的毛邊槽尺寸（參見圖7-2）圖7-2毛邊槽簡圖圖7-2毛邊槽簡圖根據表中數據最終取值為：7.4鉗口鉗口坐落于終鍛槽和預鍛槽前面的凹腔。鉗口用來夾緊坯料，有利于從槽中取下鍛件。另一個是進膠口，用以澆注鉛或金屬鹽試品開展檢驗。鉗口頸坐落于鉗口與凹形槽，其目的是提升鍛件與筒夾連接的彎曲剛度，便捷鍛件脫模，也用以澆注鉛水亦或者金屬鹽液，鉗口如圖7-3。圖7-3鉗口圖7-3鉗口鉗口尺寸根據表7-2和表7-3取表7-2鉗口尺寸單位：mm表7-2鉗口尺寸單位：mm表7-3鉗口頸尺寸單位：mm表7-3鉗口頸尺寸單位：mm鉗夾頭直徑和坯料直徑相同，故7.5終鍛型槽終鍛型槽如圖7-4所示圖7-4終鍛型槽圖7-4終鍛型槽第8章預鍛型槽8.1預鍛型槽的設計預鍛有三種功能，一種是劈開叉口部分的毛坯，另一種是填充頭部，第三種是增強終鍛模膛的壽命，尤其是飛邊橋部的壽命。由于鍛件一般為冷態(tài)切邊，減少飛邊橋的磨損對切邊質量至關重要。在預鍛時設置阻力槽，以限制分裂金屬向外流動。當鍛件的叉部間距比較小時，則要在預鍛槽內設計劈料臺。在預鍛過程中，金屬被坯料臺擠壓到兩側并流入叉槽。一般情況下采用圖8-1,有關尺寸如下:圖8-1劈料臺圖8-1劈料臺尺寸根據零件圖確定預鍛型槽拔模角應比終鍛型槽拔模角大，當終鍛型槽拔模角為5時，預鍛型槽拔模角為7或者減少深度。8.2預鍛型槽預鍛型槽如圖8-2所示圖8-2預鍛型槽圖8-2預鍛型槽第9章制坯工步型槽設計確定了模鍛工序的工步，另一個任務就是設計制坯型槽。9.1拔長型槽拔長型槽重點是降低部分截面，提升坯料長短。型槽是在控制模塊的邊沿，上述由坎部、倉部和鉗口三部分構成。閉式拔長型槽多用于細長鍛件,這里的指拔長部分的長短，α是指拔長部分的薄厚。主要是明確拔長坎高度a，總寬度是b，拔長坎長短c等規(guī)格。因為選開式，，坎高坎長型槽寬度表9-1系數k表9-1系數k1k2表9-2系數k表9-2系數k4表9-3系數k表9-3系數k3根據參考文獻1的表9-19-29-3拔長型槽如圖9-1所示圖9-1拔長型槽圖9-1拔長型槽9.2滾擠型槽滾擠型槽關鍵降低坯料部分總面積，提升另一部分的總面積，使胚料沿徑向的容積遍布達到胚料測算的規(guī)定。具備小量拉撥，軋制和消除氧化皮的作用。滾擠型槽是由鉗口，本身和毛邊槽構成。鉗口是在夾緊快速夾具和夾緊細板坯。毛刺槽用以容下滾擠壓成型時造成的頂端毛刺，本身使胚料形變，從預估毛坯的基本上設計方案滾擠型槽，主要確定槽高H，寬度B等相關尺寸。棒材直徑：滾擠型槽寬度：滾擠型槽長度：根據熱鍛圖確定型槽高：根據表9-4確定表9-4確定滾擠型槽高度的系數表9-4確定滾擠型槽高度的系數鉗口處：取14mm毛刺槽：根據表9-5表9-5尾部小槽尺寸單位：mm表9-5尾部小槽尺寸單位：mm標注位置如圖9-2所示圖9-2滾擠型槽尺寸標注位置圖9-2滾擠型槽尺寸標注位置型槽橫截面的狀態(tài)每次毛坯直徑低于80毫米，適合使用弧狀型槽（根據下圖9-3(a)得知)；當毛坯直徑超過80毫米的時候，能夠選擇棱形橫截面型槽（通過下圖9-3(b)能夠得知)。圖9-3閉式滾擠型槽選擇的圖9-3閉式滾擠型槽選擇的截面方式因為毛坯直徑小于80mm，故選取圓弧形截面型槽。滾擠型槽尺寸如圖9-4所示圖9-4滾擠型槽圖9-4滾擠型槽第10章錘鍛模結構設計10.1型槽排布當預鍛模膛和終鍛模膛一起存在時，應該考慮兩者的布局。一是要在模具強度的條件下，力求彼此接近。另一個原因是終鍛模膛比預鍛模膛更接近鍛模中心。終鍛模膛與預鍛膛的大概排列簡圖圖10-1，當預鍛模膛偏離較大時，仍應使模膛中心在燕尾承擊面之內，見圖10-2。模膛中心超出燕尾承擊面，有將鍛模打裂的危險。經過后續(xù)計算知預鍛終鍛間的距離為36mm，為131mm，所以終鍛中心距離燕尾距離為44mm，預鍛中心距離為87mm。圖10-1終鍛與預鍛的布置當模具表面有三個以上的槽時，應根據槽的奇數偶數數來處理槽的排。當制坯槽的數量比較多時，槽的排列應與加熱護、切邊機位置相適應，并按工序順序排。一般來說，方向只能改變一次，以減少鋼坯往返次數。圖10-1終鍛與預鍛的布置圖10-2模膛中心不應超出圖10-2模膛中心不應超出燕尾承擊面10.2型槽壁厚10.2.1模膛至外壁的壁厚如圖10-3所示圖10-3模膛至外壁的壁厚圖10-3模膛至外壁的壁厚根據表10-1取表10-1系數k表10-1系數k1拔長滾擠10.2.2終鍛模膛與預鍛模膛的壁厚如圖10-4所示圖10-4圖10-4終鍛與預鍛的壁厚根據表10-2取表10-2系數k表10-2系數k210.2.3制坯模膛的壁厚根據下圖10-5能夠得出，制坯模膛承受力小，壁厚也小。其最少壁厚S）是~10毫米，為了避免打裂，取它的值是10毫米。圖10-5制坯模膛的壁厚圖10-5制坯模膛的壁厚圖形10.2.4錯移力的平衡和鎖扣的設計當鍛件的分模是斜坡時，左右模管理中心間距相距較遠時，在開展自由鍛的時候會造成水準作用力，使左右模產生挪動。結果不但給鍛件產生織構，另外會給鍛件的規(guī)格精密度和加工的剩余量不好的影響，并且能夠讓滑軌的損壞加速，而且和造成錘桿的使用壽命降低。所以，應設計方案有效的鍛模構造來均衡水準分量。每次鍛件分模面起伏H不是很明顯(<15毫米)，,可把鍛件斜放，造成方位反過來、尺寸相同的水準作用力，能夠做到當然清除鍛模錯移的目的，通過下圖10-6可以得知。圖10-6鍛件斜放圖10-6鍛件斜放10.3模塊尺寸及要求10.3.1承擊面鍛時要留出充足的觸碰總面積，以防止模具表層下移。承擊面的尺寸憑數據經驗明確，下表10-3就是各載貨量鍛錘的鍛模承擊面最少規(guī)定值表10-3最小的表10-3最小的承擊總面積1噸錘承擊面為300cm2，模膛、飛邊槽、鉗口面積為306.96cm2，故模塊面積最少達到606.96cm2。10.3.2模鍛錘裝模空間確定模塊尺寸應符合鍛錘的裝?？臻g要求，符合模塊規(guī)格標準。模鍛錘的裝?？臻g尺寸在JB/T1843—1999中作了規(guī)定，但固定鍛模的燕尾和鍵槽部分則尚未制定相應的標準。圖10-7及表10-4為JR/T1843-1999中的有關參數。圖10-7模鍛錘裝?？臻g圖10-7模鍛錘裝?？臻g表10-4JB/T1843-1999中的鍛錘參數表10-4JB/T1843-1999中的鍛錘參數10.3.3模塊寬度鍛模側璧與鍛錘導軌之間應有一定的間隙,這是為了:圖10-8模塊最大寬度單位：mm圖10-9模塊最小寬度單位：mm圖10-8模塊最大寬度單位：mm圖10-9模塊最小寬度單位：mm1)左右調鍛模時，不干涉導軌。2)錘頭修復后，導軌間的距離縮小，不會干擾導軌。因此，在確定鍛模的最大寬度時，側壁與導軌間的間隙不應小于20mm。如圖10-8所示，此外，有必要注意鍛模寬度處于正公差。如有必要，鍛模側壁應加工成限制其寬度。模塊的最小寬度應保證定位鍵和楔塊放置平穩(wěn)，增加的墊片不會出來，如圖10-9所示。燕尾槽取200mm寬，導軌間距520mm，故模塊寬度取值范圍為220mm~480mm根據各型槽寬度和壁厚計算，模塊寬度取378.65，取整為380mm，加上檢驗角刨去的5mm，為385mm。10.3.4模塊高度圖10-10模塊的高度圖10-10模塊的高度因為鍛模要翻新，要確定新鍛模高度H，也要確定翻新后的最小高度Hmin。見圖10-10和表10-5。表10-5模塊的高度單位：mm表10-5模塊的高度單位：mm1噸錘取320mm，上下模各160mm，其中包括燕尾槽深50mm。10.3.5模塊長度當鍛件非常長時鍛模長短超過鉆頭之外時，能夠讓外伸鉆頭的長短低于控制模塊的最小薄厚，這就是:l≤hmin圖10-11模塊的最大長度圖10-11模塊的最大長度當終鍛模膛超出錘頭長度較小時,可允許伸出錘頭的長度到:l≤1.2hmin根據表10-8知錘頭為84mm，型腔長度比錘頭長，根據模塊高度知hmin為110mm，故可取到194mm，已知模塊寬度433mm，根據承擊面模塊長度最小為140.02mm，取整加長為145mm，加上檢驗角5mm，為150mm。10.3.6模塊質量上控制模塊的較大品質小于模鍛錘載貨量的35%。上模品質太大會影響模鍛錘的實際操作協調能力或減少錘的嚴厲打擊高效率。下模塊的質量則無上述限制。根據上模塊長度、寬度、高度計算得質量為78.4kg，小于35%，合格。10.3.7鍛模檢驗角為了給生產定基準，給上下模具對齊找基準，鍛模上設定檢驗角。檢驗角是鍛模側邊上由2個生產加工表層組成的90°角。組成檢驗角的表層即是檢測面，檢測面規(guī)定刮平，刨進深層5毫米。見圖10-12。圖10-12檢驗角與檢驗面圖10-12檢驗角與檢驗面檢驗面的高度應使鍛模最后翻新后,每塊鍛模上尚余約30mm高的平面。在上下模翻新量基本相等的情況下，可用下式計算新鍛模的檢驗面高度:式中h—--每扇新鍛模檢驗面高度（mm);H—-新模高度(mm);Hmin—鍛模翻新后的最小高度(mm);10.4錘鍛模的緊固方式10.4.1燕尾及鍵槽鍛模的燕尾及鍵槽根據裝模零件—精準定位鍵、固緊楔、墊圈等與鉆頭及砧座相結合,見圖10-13。圖10-13鍛模與鍛錘的連接圖10-13鍛模與鍛錘的連接燕尾及鍵槽根據鍛錘的工藝規(guī)格設計。圖10-14及表10-6即為與表10-7、表10-8相適應的燕尾及鍵槽。設計鍛模時,基本不會注明燕尾及鍵槽尺寸，只需標出其代號即可。制造鍛模時,按燕尾及鍵槽的標準圖進行加工。圖10-14鍛模的燕尾及鍵槽圖10-14鍛模的燕尾及鍵槽燕尾高度應比鍛錘燕尾槽的深度高0.5~1mm，確保鍛模不會折斷，因此燕尾肩平面不懸空。因為燕尾與鍛模臺肩間的距離很大，圓弧不應太小，也不應與錘子或砧接觸。圓弧上不許有明顯的工具印痕，以避免應力集中。表10-6鍛模的燕尾及鍵槽單位：mm表10-6鍛模的燕尾及鍵槽單位：mm表10-7燕尾槽尺寸表10-7燕尾槽尺寸表10-8定位鍵槽尺寸表10-8定位鍵槽尺寸燕尾為鍵槽起重孔10.4.2鍵通過鍵確定鍛模在鍛錘上的前后位置。其形狀尺寸如圖10-15及表10-9所示。表10-9鍵單位：mm表10-9鍵單位：mm圖10-15鍵圖10-15鍵因為是1t錘，故選型號。10.4.3楔楔的作用是將鍛模燕尾固緊在錘頭或砧座上，其形狀尺寸如圖10-16及表10-10、10-11所示。圖10-16圖10-16楔表10-10表10-10楔的長度單位：mm表10-11表10-11楔單位：mm表10-11表10-1110.4.4墊片墊片在使用鍛模時，依據具體情況與鍵或楔相互配合功效。墊圈的材料為45、50或65Mn，采用冷軋板切割成,其厚度為0.5mm、0.75mm、1mm、2mm、3mm、5mm等。10.4.5各零件所處位置如圖所示如圖10-17所示圖10-17鍛模與鍛錘的聯接圖10-17鍛模與鍛錘的聯接圖10-17鍛模與鍛錘的聯接圖10-17鍛模與鍛錘的聯接1、7—緊固鍥2、5—燕尾3—錘頭4、10—定位鍵6—砧座8、9—墊片第11章鍛后熱處理根據書上所學，鍛造能夠更改零件的組織和特性。鍛件的組織和特性得到了綜合性提升。鍛造能清除澆鑄中的缺點，比如出氣孔，縮松，枝晶等。依據金屬材料和加工硬化的塑變，能夠做到優(yōu)化粗晶，能夠得到高密度的金屬材料組織，從而做到提升鍛件特性的總目標。在設計零件的過程中，零件的應力方向和纖維結構方向通過正確的選擇，就可以提高零件的抗沖擊性能。但是經過鍛造后，零件內部會產生大量應力，這些應力相互纏結，產生加工硬化，對后續(xù)的加工產生影響，可進行一定的熱處理手段消除纏結的應力，為后續(xù)的切割做準備。退火就是熱處理手段的一種，將毛坯的溫度加熱到臨界點以上或以下，然后?；穑屆鞲S爐子一起緩慢冷卻，力求得到接近平衡的組織。退火熱處理主要目的是使毛坯化學成分和組織均勻化，細化其晶粒尺寸，消除在鍛造過程中的形變和產生的加工硬化現象，增加鋼的成型性和可加工性，并為淬火準備組織。完全退火用于含碳量為0.3%~0.6%的亞共析鋼，其目的同退火處理一樣，調整零件硬度方便加工，提高零件的可加工性。針對低碳鋼和過共析鋼而言，完全淬火不能適合了。低碳鋼從開展完全淬火后能夠造成其強度減少，對鉆削生產加工導致不好影響。不完全退火零件屬于（亞共析鋼）或(過共析鋼)之間，將其加熱到某溫度區(qū)間，然后經過保溫后，緩慢冷卻，以達到近乎平衡結構的目的。由于零件被加熱的溫度在鐵素體區(qū)和奧氏體區(qū)之間，滲碳體或先共析鐵素體的分布和形態(tài)基本沒有改變。如果原亞共析鋼組織中的鐵素體均勻細小，但珠光體板之間的距離較小，硬度和晶粒大，通過進行不完全退火處理，就可以獲得到較低硬度的零件。不完全退火的溫度低，時間短，假如工藝水平合格，組織合理，亞共析鋼鍛件的完全退火可以被不完全退火代替。熱處理的另一種工藝為正火，正火是將零件加熱到或高于適當溫度，然后采取空冷的手法，以達到獲得類珠光體組織的目的。對于亞共析鋼來說，采取正火和完全退火的加熱溫度相似，但和完全淬火對比，淬火制冷速率比完全淬火低，開展變化的溫度很低，而且開展淬火的組織中珠光體組織較為細，所以零件的抗壓強度和硬度相比較都很好。對于含碳量小于0．25％的低碳鋼，可以用正火代替退火。因為正火冷卻速度快，可有效預防低碳鋼沿晶界析出三次滲碳體，進而可以提升鍛壓件的冷變形能力。正火也可以增加零件的硬度和低碳鋼的易切削性。在不進行其他熱處理工藝的情況下，通常采用正火處理，可以細化零件晶粒，提升低碳鋼的強度。中碳鋼的含碳量在0.25%~0.5%之間，也可考慮采用正火來代替退火。雖然中碳鋼經過正火后的硬度接近上限，但仍可以進行加工，畢竟正火成本低，生產率高。對于含碳量0.5%~0.75%的鋼，碳含量高，硬度比退火鋼高，因此機械加工進行困難。所以一般可以采用完全退火來降低硬度，提升機械加工性能。碳含量在0.75%之上的鋼大部分被稱作中碳鋼，高碳鋼在選用退火解決的情況下。假如有網狀結構析出，應先采用正火處理，消除，提高性能。因為碳和鋁合金元素成分提升的影響，過冷奧氏體的可靠性也伴隨著提升，TTT曲線圖往右邊偏位。中碳及中碳碳素鋼歷經淬火工藝后其強度過高，對機械加工不方便，所以能夠考慮到選用完全退火處理。特別是在鋁合金元素較多的鋼，其機構十分平穩(wěn)，就算不可以得到馬氏體和貝氏體的慢制冷標準下，也可以得到有關組織。然后，為了更好地消除地應力，減少強度，提高鉆削生產加工特性，應及時采取高溫回火處理零件。另外，考慮到使用性能，如果鋼材或零件的應力不大，對于性能的要求不嚴格，則不用考慮調質處理，可以采用正火為最終熱處理。因為正火生產周期短，操作便捷，成本比其他熱處理低等一系列優(yōu)點。在達到鋼材使用、工藝和壽命性能的前提條件下，盡可能考慮采用正火來代替退火。本鍛件采用的是45鋼，=0.45%，可用正火代替退火，提高切削性能。第12章機加工零件及后續(xù)處理12.1機加工歷經鍛后熱處理工藝，鍛件的加工性獲得提升，采用銑床對鍛件進行加工，首先進行切邊，把毛邊槽切掉，后根據熱鍛圖和冷鍛圖確定機械加工余量，進行粗銑和精銑。因為鍛造時不能直接將孔鍛出，采用了壓凹的方式，故在進行機加工的時候需要對其進行鉆孔和擴孔以達到標準。12.2表面淬火加工后，為進一步提升零件的強度，可以在零件的表面施行淬火處理。零件表面淬火是熱處理的其中一種方法，屬于四把火中的淬火，它的操作過程是把工件快速加熱，達到其淬火的溫度，快速降溫，如油冷和水冷，只為了得到零件表面一層的淬火組織。軸類零件如齒輪，凸輪，曲軸通常在產生使用在產生交變載荷的工作工作環(huán)境下工作，如拉壓剪扭彎的復合場，并且還會同時承受沖擊和與其他零件的摩擦。所以零件的表面承受應力要比中心承受的高。因此，則需要零件的表面要有比較高強、硬度和耐磨性，型芯除了要有足夠的強度，還要有塑性和韌性。表面淬火則可以使表面滿足硬度和芯部韌性的性能要求。感應加熱淬火就是表面淬火的一種方法。中碳鋼和中碳合金結構鋼通常使用感應加熱淬火，這種鋼材一般用來制造機床，汽車和拖拉機齒輪，軸和其他零件。因為這個設計中的坯料是45鋼，所以感應加熱表面淬火可以用來提高性能。噴射冷卻法是感應加熱中常用的冷卻方法。可以通過調節(jié)液體壓力，溫度和噴射時間來控制冷卻速度。在進行表面淬火后，工件表面應再進行一次低溫回火，以降低硬度和脆性，并保持較高的硬度和耐磨性。回火方法包括爐內回火和自回火?；鼗饻囟?50~180℃，回火時間1~2h。自回火的定義是利用工件內部的余熱，通過控制噴射冷卻的時間，進而可以利用工件內部余熱，對表面進行回火。第13章經過各工步后零件三維視圖13.1拔長工