【正文】 中，所以又稱為結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝性。它包含了鍛造和沖壓技術(shù)，以及與之相關(guān)的塑性變形技術(shù)。 [2]產(chǎn)品的競爭力來源于嚴(yán)格的管理和降低成本。我國的機械制造產(chǎn)品質(zhì)量雖有較大的提高，然而與世界發(fā)達(dá)的工業(yè)國家相比，在某些方面仍然存在產(chǎn)品性能差、壽命短、質(zhì)量不穩(wěn)定等問題。 不懂鍛件設(shè)計就有可能違反鍛造原理和鍛造結(jié)構(gòu)工藝性 ,輕則延長零件的生產(chǎn)周期鍛造加工能保證金屬纖維組織的連續(xù)性，使鍛件的纖維組織與鍛件 的 外形保持一致，金屬流線完整，可保證零件具有良好的力學(xué)性能與長的使用壽命，增加制造困難，增加成本；重則可能無法把您設(shè)計的零件鍛造出來。因為模鍛生產(chǎn)率高，鍛件尺寸精度高，材料利用率高，纖維組織沿鍛件輪廓分布，故力學(xué)性能好 ，故強度高，耐沖擊抗疲勞。 如果能結(jié)合胎膜鍛、型砧鍛，其經(jīng)濟效益會顯著提高， “ 鍛壓 ” 是人類發(fā)明的最古老的生產(chǎn)技術(shù)之一，也是機械制造業(yè)中重要的技術(shù)之一。本設(shè)計將通過對各種鍛件的具體案例的結(jié)構(gòu)設(shè)計及其工藝性進(jìn)行分析，把握鍛件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及其工藝性的制造規(guī)律，并通過其規(guī)律的把握 ，達(dá)到靈活運用制造技術(shù)，合理設(shè)計零件結(jié)構(gòu)及其工藝的目的 。 [1]其原因當(dāng)然是多方面的，首要的是設(shè)計，所以設(shè)計要相應(yīng)改變。降低機械產(chǎn)品成本，則首 先是設(shè)計。鍛造作為金屬加工的主要方法和手段之一， [5]使其在國民經(jīng)濟中占有舉足輕重的地位，在裝備制造業(yè)中涉及到：機械、汽車、船舶、航空、航天、大型發(fā)電設(shè)備、化工容器、軍工、輕工等領(lǐng)域。 [7] 而 鍛件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及其工藝性分析，是接下來我所要討論的課題。 一般機器中的金屬機械零件的傳統(tǒng)生產(chǎn)過程是：制造毛坯，熱處理后 切削加工，或再經(jīng)熱處理后精加工而成零件。 本設(shè)計將通過對 30— 40 個鍛件的工藝性分析，并畫出合理與不合理之處，說明其原因。 [4]為了節(jié)約材料和節(jié)約能源，飛機用鍛件大都采用模鍛或多向模鍛壓力機來生產(chǎn)。 柴油機鍛件：柴油機是動力機械的一種，它常用來作發(fā)動機。軸系鍛件有推力軸、中間軸艉軸等?；鹋谥械呐诠堋⑴诳谥仆似骱团谖?，步兵武器中的具有膛線的槍管及三棱刺刀、火箭和潛艇深水炸彈發(fā)射裝置和固定座、核潛艇高壓冷卻器用不銹鋼閥體、炮彈、槍彈等，都是鍛壓產(chǎn)品。 4 礦山鍛件：按設(shè)備重量計算，礦山設(shè)備中 鍛件的比重為 1224%。降低機械產(chǎn)品成本，則首先是設(shè)計。結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝性問題設(shè)計的面較廣，它存在于零部件生產(chǎn)的各個階段：材料選擇、毛坯生產(chǎn)、機械加工、熱處理、機器裝配、機器操作、維修等。各種方法有各自的應(yīng)用價值，哪一種方法都沒有老化。由于品種多而批量不大的產(chǎn)品生產(chǎn)需要，自由鍛仍然是適用的，如果能結(jié)合胎膜 鍛、型砧鍛，其經(jīng)濟效益會顯著提高。 鍛件組織特點 金屬經(jīng)過鍛造加工后能改善其組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。 [14]因此，要求設(shè)計人員不但要熟練地掌握鍛件的設(shè)計知識，而且還要很好的了解工藝知識。具體有：餅塊類、空心類、軸桿類、曲軸類、彎曲類、復(fù)雜形狀。在設(shè)計余塊時，應(yīng)該注意： ⅰ 、對于短凸緣（法蘭）的鍛件，為了防止凸緣在鍛造時的變形，應(yīng)在軸向添加余塊，使凸緣增長。 余塊的添加雖然使鍛造工藝得以簡化，但金屬的消耗以及機械加工工時也相應(yīng)增加。在進(jìn)行鍛件設(shè)計時，應(yīng)對在指定的截面尺寸條件下可鍛出法蘭的最小厚度或長度這一幾何參數(shù)加以限制。 在進(jìn)行自由鍛件孔的設(shè)計時，應(yīng)考慮以下因素： ⅰ 、對于錘鍛件，當(dāng)孔徑 d30mm 時， H3d 或 H≤3D 、 d≤ 的孔，一般 7 均允許不鍛出。 e．凸臺的設(shè)計 鍛件上凸臺的幾何參數(shù)主要有高度尺寸 h和寬度尺寸 b（或直徑 d） 在設(shè)計凸臺時應(yīng)注意： ⅰ 、對于圓盤形鍛件，當(dāng)其直徑 D/d≤ ，高度 H≤4h 時，凸臺可以不鍛出。鍛件圖分為冷鍛件圖和熱鍛件圖，冷鍛件圖用于 最終鍛件檢驗和熱鍛件圖設(shè)計；熱鍛件圖用于鍛模設(shè)計與加工制造。鍛件分模位置合適與否，直接關(guān)系到鍛件成形、出模，材料利用率等一系列問題。 為了提高鍛件質(zhì)量和生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性，除滿足上述分模原則外，確定開式模鍛件的分模位置還應(yīng)考慮下列要求： ⅰ 、為使分模結(jié)構(gòu)盡量簡單和便于發(fā)現(xiàn)上下模在模鍛過程中的錯移，分模平面盡可能采用直線狀，并應(yīng)使分模線選在鍛件側(cè)面的中部 ； 8 ⅱ 、頭部尺寸較大的長軸類鍛件，不宜直線分模，而應(yīng)用折線分模，使上下模型腔深度大致相等，以確保尖角處能充填飽滿 ； ⅲ 、為便于鍛模加工制造和鍛件切邊，同時也為了節(jié)約金屬材料，當(dāng)圓餅類鍛件的 H≤ （ ～ 3） D時，則無論是在錘上鍛造還是在曲柄壓力機上鍛造或螺旋壓 力機上鍛造，都應(yīng)考慮徑向分模，而盡量不采用軸向分模。同時還應(yīng)考慮鍛件工作時的受力情況，應(yīng)使纖維組織與剪應(yīng)力方向垂直。 自由鍛件的鍛件圖時在零件圖的基礎(chǔ)上加上機械加工余量、鍛造公差和余塊等繪制成的。此外，對于重要的承力件，要求 100%取樣試驗或為了檢驗和機械加工定位的需要，還得考慮必要的工藝余塊。同一鍛件可采用多種工藝方案；反之，在工藝方案選擇的同時亦可對鍛件的結(jié)構(gòu)設(shè)計提出合理 化要求。鍛件可按形狀 和成型特點分類 :圓餅類、長軸類、彎曲軸類。 e．胎膜鍛件的分類 胎膜鍛是自由鍛造設(shè)備上采用專用工具（胎膜）來生產(chǎn)鍛件的一種工藝方法。 按變形工藝特點不同，胎膜鍛件的分類。 模鍛件結(jié)構(gòu)設(shè)計注意事項。 ⅰ. 模鍛件的加工余量由下列因素共同組成： Z=M+m+h+x/2 式中： Z— 加工余量（㎜）； M— 精加工的最小余量（㎜）； m— 鍛件的最大錯移量等形位公差（㎜）； h— 表面缺陷（凹坑、脫碳等）層的深度（㎜）； x— 鍛件尺寸的下偏差（㎜）。 當(dāng)尺寸精度和表面粗糙度要求高或形狀復(fù)雜時，必須多次加工，此時加工余量就應(yīng)適當(dāng)增加。 （ 5）鍛件的材料。主要分析的有：模鍛件的分模位置問題、模鍛斜度問題、合理確定鍛件的分合問題、合理確定鍛件的凸肩問題等等一系列的研究。 上下對稱鍛件的分模位置不應(yīng)選在上平面或下平面 表 311 上下對稱鍛件的分模位置糾錯分析表 上圖（不合理） 下圖（合理） 圖例 311左圖所示是上下對稱的鍛件，分模位置不應(yīng)選在上平面或下平面，在上或下平面分模，不利于鍛件成形。 14 R 529.8R 5R 22 .1 9φ 4 43AA3 9 . 7 6R 2 分 模 位 置 （ 錯 誤 ）1 7 0 . 5 9φ 4 4R 529.8R 5R 22 .1 93A3 9 . 7 6R 21 7 0 . 5 9A分 模 位 置 （ 正 確 ）（ 錯 誤 ） （ 正 確 ） 圖 312傾斜鍛件的分模位置糾錯分析 Fing tilt position of the submode error correction analysis 左右對稱 的鍛件，分模面不宜選在過度截面上 表 313 左右對稱鍛件的分模位置的糾錯分析表 Table of Fing symmetrical position of the submode error correction analysis 左圖（不合理） 右圖（合理） 左右對稱或以軸線對稱的回轉(zhuǎn)零件，其分模位置選在了過渡截面上，這樣做使得模膛分模處的橫截面積相差很大，不利檢查上下模膛的相互錯移，鍛 造成形也不容易保證，如圖例 313左圖。 1 5 39。φ212.48φ150.64φ140.61HDR 70 .1 4R 7 5 .3 2R 106 .24R 70.14R 7 5. 3 2R106.24127.987 176。s minute mold position error correction analysis 左圖（不合理） 右圖（合理） 高度小于或者等于臺階直徑的圓餅類鍛件，考慮徑向分模，而盡量不采用軸向分模，若軸向分模使得模膛需要銑削加工，制造費時費力，如圖例 314左圖。s minute mold position error correction analysis 模鍛件的模鍛斜度問題 為了使鍛件能順利出模，模膛側(cè)壁面與分模面不能垂直，應(yīng)附加一定得斜度，即模鍛斜度 。 為了保證尖角充滿成形，應(yīng)以折線分模，使上下模的模膛深度大致相等，并減少損耗在斜度敷料上的金屬，如圖例 315下視圖。 為了使鍛件能順利出模，應(yīng)附加一定 的 斜度，即模鍛斜度， 改進(jìn)后也 一定程度地防止鍛件被拉傷，如圖例 321右圖。5 176。 由于鍛件終鍛成形后，溫度繼續(xù)下降，外模鍛斜度上的金屬由于冷縮而有助于鍛件出模，內(nèi)模鍛斜度上的金屬因冷縮反而將模膛的突起部分夾得更緊，阻礙鍛件出模，改進(jìn)后便于鍛件的出模，提高鍛件質(zhì)量和生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性，如圖例 322下圖。1 . 拔 模 斜 度 5 176。（ 正 確 ）（ 錯 誤 ）同 一 鍛 件 上出 現(xiàn) 多 種 模鍛 斜 度 圖 323 模 鍛斜度的糾錯分析 Draft angle error correction analysis 左圖（不合理） 右圖（合理） 同一鍛件上出現(xiàn)了多種模鍛斜度，是不合理的。 、 5176。 等，這樣做便于加工，既省時省力又經(jīng)濟，提高鍛件質(zhì)量和生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性，如圖例 323右圖。必須互相銜接，這時在分模面兩側(cè)可采用不同的模鍛斜度或其他措施。這一問題應(yīng)視鍛件的生產(chǎn)批量和工具制造等情況綜合考慮。 余塊的添加雖然使鍛造工藝得以簡化。7 7+ 3 22 3 5+ 3 2B B4 5 176。 25 對于零件相鄰臺階直徑相差不大的鍛件 表 333 余塊設(shè)計的糾錯分析表 Table of odd block design error correction analysis φ 7 . 37 6.6 6.81434.4φ 1 0 7 . 1φ 1 0 2 . 4φ 1 2 5 . 2φ 1 1 3 . 5φ 9 1 . 3φ 1 7 9 . 5φ 3 0 0+ 3 428+23φ 1 3 0+ 4 6φ 2 1 2+ 3 4余 量8 *φ7 .3余 量復(fù) 雜 形 狀 應(yīng) 添 加 余 塊（ φ 2 0 1 ）（ φ 1 4 5 ）（ φ 2 8 9 ）（18）（52）62+23（ 錯 誤 ） （ 正 確 ） 圖 333 余塊設(shè)計的糾錯分析 Fig. 333 odd block design error correction analysis 左圖（不合理） 右圖（合理） 零件上過于復(fù)雜的部分不要鍛出，否則容易使得較復(fù)雜的部分產(chǎn)生形變、應(yīng)力集中，破壞鍛件；鍛件表面氧化與脫碳，合金元素 蒸發(fā)與污染，表面裂紋時有發(fā)生，使得鍛件設(shè)計時，不得不考慮添加一層包覆零件外層的金屬，如圖例 333 左圖。113 3 . 4R 7. 615.2φ 1 0 8 . 22 5 . 1φ 1 0 8 . 27 176。沖孔連皮不能太薄，也不宜太厚 ； 鍛件內(nèi)孔較大時，不宜用平底連皮 ，而應(yīng)該采用斜底連皮； 鍛件上直徑較小的內(nèi)孔，如連桿小頭的內(nèi)孔，或小于 Φ30mm 的小孔，不宜鍛出連皮 ，只進(jìn)行壓凹。根據(jù)圖例 351 上視圖中右側(cè)平底連皮厚度的確定，進(jìn)行改進(jìn)，如圖例351 下圖。 采用斜底連皮，連皮斜度增加了連皮和內(nèi)孔接觸處的連皮厚度，促進(jìn)金屬向外流動，避免產(chǎn)生折疊，沖頭不易損壞模膛內(nèi)的沖頭部分會過早地磨損或壓塌。5 176。 圖例 353 上視圖中，連桿小頭內(nèi)孔徑僅為 Φ28mm 是小于 Φ30mm 的小孔，只進(jìn)行壓凹，其目的不是為了節(jié)省金屬，而是通過壓凹變形，有助于小孔周圍充滿變形，然后機械加工出內(nèi)孔，又比較經(jīng)濟。13.242.6R 5R 1 8. 35.1φ 8 1 . 2φ 1 0 1 . 55 176。切邊時，敷料隨之被切去。經(jīng)上述原則， 改進(jìn)后， 如圖例 361 右圖。例如圖例 371下圖。 單拐曲線兩件合鍛 表 371 有關(guān)鍛件的分合設(shè)計的糾錯分析表 Table of design of the fing division of the error correction analysis 上圖（不合理） 下圖（ 合理） 圖例 371上圖中，連桿與連桿蓋分鍛，這樣既費時又費力，很難保證配合精度。為此開出了澆口。 為此在鍛件兩側(cè)各增加一塊工藝凸臺敷料。 31 對于法蘭較薄的鍛件，在鍛件兩側(cè)各增加一塊工藝凸臺敷料 表 36 有關(guān)工藝凸臺敷料設(shè)計的糾錯