【文章內(nèi)容簡介】 機(jī)械零件的要求，一般來說存在如下兩方面的問題，即： ⅰ 、鍛件走樣。由于欠壓、鍛模磨損、上下模錯移、毛坯體積和終鍛溫度的波動，使得鍛件的形狀發(fā)生變化，尺寸在一定范圍內(nèi)波動；又由于鍛件出模需要模膛帶有斜度，鍛件側(cè)壁不得不添加敷料；形狀復(fù)雜的長軸類鍛件還可能發(fā)生翹曲歪扭，從而導(dǎo)致鍛件與零件有較大的差別 ； ⅱ 、表面質(zhì)量不易保證。由于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；表面粗糙度也達(dá)不到零件圖要求等，使得鍛件的表面質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于機(jī)械加工零件表面質(zhì)量 ； 正是這兩方面的原因，使得鍛件設(shè)計(jì)時，不得不考 慮添加一層包覆零件外層的金屬，即余量，而且還得規(guī)定適當(dāng)?shù)墓?，以保證鍛件的誤差落在余量范圍之內(nèi)。 自由鍛件的鍛件圖時在零件圖的基礎(chǔ)上加上機(jī)械加工余量、鍛造公差和余塊等繪制成的。在鍛件圖上鍛件的形狀用粗實(shí)線繪制，零件的形狀用雙點(diǎn)劃線在鍛件圖內(nèi)繪制。鍛件的公稱尺寸和公差標(biāo)注在尺寸線的上面，零件的公稱尺寸和公差標(biāo)注在尺寸線的下面，并且加以括號見圖 231。 9 φ 3 0 0+ 3 4（ φ 2 8 9 ）62+2 3（52）28+2 3（18）φ 1 3 0+ 4 6（ φ 1 4 5 ）φ 2 1 2+ 3 4（ φ 2 0 1 ） 圖 231 自由鍛件的鍛件圖示例 Fing a free sample of fings map 鍛件上凡是需要機(jī)械加工的表面，都應(yīng)給予加工余量。此外，對于重要的承力件，要求 100%取樣試驗(yàn)或?yàn)榱藱z驗(yàn)和機(jī)械加工定位的需要，還得考慮必要的工藝余塊。加工余量的大小與零件的形狀復(fù)雜程度、尺寸精度、表面粗糙度、鍛件材質(zhì)和模鍛設(shè)備等因素有關(guān)。過大的余量將增加切削加工量和金屬損耗；加工余量若不足，又會使鍛件廢品率增加。 模鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性 模鍛件的分類 鍛件的結(jié)構(gòu)與模鍛工藝的選擇密切相關(guān)。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(jì)提出合理 化要求。 a．錘上模鍛件的分類 盤類：簡單形狀、較復(fù)雜形狀、復(fù)雜形狀 軸類：直軸類、彎曲類、拔牙類、叉類。 b．螺旋壓力機(jī)上模鍛件分類 由于螺旋壓力機(jī)可帶有頂件裝置，且可采用多向分模的組合凹模，鍛件可按外形特點(diǎn)、成型特點(diǎn)和所用模具形式分類 :頂鍛類、擠壓類、盤類；長軸類；用組合凹模鍛出的鍛件；精密鍛件。 c．熱模鍛壓力機(jī)上模鍛件分類 熱模鍛壓力機(jī)上模鍛件的設(shè)計(jì)原則與錘上模鍛件相同，但由于熱模鍛壓力機(jī)上具有頂件裝置，坯料可以立式放置，加以鍛件多采用無鉗口模鍛，故應(yīng)注意坯料放置的穩(wěn)定性等因素。鍛件可按形狀 和成型特點(diǎn)分類 :圓餅類、長軸類、彎曲軸類。 d．平鍛機(jī)上模鍛件分類 平鍛機(jī)上模鍛件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與錘上模鍛件區(qū)別較 10 大。由于設(shè)備及工裝所決定，平鍛工藝適于頭部粗大的旋轉(zhuǎn)體長桿類鍛件和帶通孔或盲孔鍛件的頂鐓，并可鍛出兩個不同方向帶有凹陷的鍛件。平鍛件的分類 :帶頭部的桿類鍛件（無孔類）、帶頭部的桿類鍛件（不通孔類）、無桿部的通孔類鍛件、無桿部的通孔類鍛件（不通孔）、管材鐓粗、聯(lián)合模鍛件。 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。胎膜大致可分為制坯、成型和修整三類。 胎膜鍛件的尺寸精度和表面質(zhì)量主要取決于操作工人的經(jīng)驗(yàn)和選擇工裝的合理性，通常較模鍛件要差一些，但與自由鍛件相比，形狀可較復(fù)雜、余量可大大減少。 [13]胎膜鍛件的結(jié)構(gòu)要素和金屬變形方式已接近普通模鍛工藝。 按變形工藝特點(diǎn)不同，胎膜鍛件的分類。圓軸類 :臺階類、法蘭類； 圓盤類：法蘭、齒輪、杯筒；圓環(huán)類：環(huán)、套； 桿類：直桿、彎桿、枝桿、叉桿。 模鍛件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 由于工藝條件所決定，模鍛件的形狀可比自由鍛件復(fù)雜。但為了使金屬易于充滿模膛，減少變形工序和提高模具壽命，模鍛件外形的設(shè)計(jì)仍應(yīng)力求簡單、平直和 對稱，盡量避免鍛件的截面差別過大，或具有過薄的壁，過高的筋和凸起等結(jié)構(gòu)。 模鍛件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。（由第三節(jié)具體說明） 模鍛件的結(jié)構(gòu)要素 把零件圖變成鍛件圖是鍛造工藝設(shè)計(jì)過程中的重要環(huán)節(jié)。鍛件設(shè)計(jì)者應(yīng)從技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上和管理上進(jìn)行協(xié)調(diào)，全面分析用戶的要求，充分考慮鍛件結(jié)構(gòu)的合理性來進(jìn)行鍛件的設(shè)計(jì)。這不僅確定了鍛件的外形、尺寸和加工精度，而且對后續(xù)加工的材料消耗、工序的繁簡、產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性以及模具壽命的長短等決定鍛件成本高低的影響起著重要作用。 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（㎜）。 11 ⅱ. 影響加工余量的因素 鍛件需要切削加工的表面均應(yīng)有足夠的余量 ,而余量的大小 ,受下列因素的影響： （ 1）鍛件的尺寸大小。鍛件尺寸大，加工余量較大；鍛件尺寸小，加工余量也小。 （ 2）零件的尺寸精度、表面粗糙度要求以及零件 的形狀復(fù)雜程度。 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。 （ 3）鍛件各類公差對加工余量有影響，尤其應(yīng)著重考慮錯移、直線度、平面度、同軸度、頂桿壓痕等形位公差。 （ 4） 零件機(jī)械加工方法與工藝。機(jī)械切削加工零件時，只要求鍛件能保證最小余量即可；電解加工時，則要求有均勻的余量；有中間熱處理工序或零件需經(jīng)焊接或組合加工時，應(yīng)留有較多的余量。 （ 5）鍛件的材料。鋁鎂合金毛坯加熱后氧化少，可減小粗加工余量；鋼和鈦合金鍛件表面缺陷層深，應(yīng)加大余量。 12 第 3 章 鍛件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)錯誤 示例及其改進(jìn) 本章將通過對各種鍛件的具體錯誤案例進(jìn)行糾錯工藝性分析，并把握鍛件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其工藝性的制造規(guī)律，通過其規(guī)律的把握，達(dá)到靈活運(yùn)用制造技術(shù)，合理設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)及其工藝的目的。 通過對 30— 40 個鍛件進(jìn)行工藝性分析，并畫出合理與不合理之處，說明其原因。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。 模鍛件的分模位置問題 模 鍛件 的 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。因此，分模線是模鍛件最重要、最基 本的結(jié)構(gòu)要素。 如下針對 上下對稱的鍛件 的 分模位置 、 傾斜鍛件 的 分模位置 、 左右對稱或以軸線對稱的回轉(zhuǎn)零件 的分模位置、 高度小于或者等于臺階直徑的圓餅類 的 鍛件 分模位置等問題進(jìn)行工藝性分析。 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。 改進(jìn)后，鍛件成形容易，而且便于發(fā)現(xiàn)上下模在模鍛過程中的錯移，所以分模面應(yīng)該選擇在中 部，例如圖例311 右圖。 13 41.6R 39 .629.821R 31 .52 2 4 . 2 5φ 4 0106.32 7R18R 84341.6R 39 . 629.821R3 1. 52 2 4 . 2 5φ 4 0106.32 7R18R 843分 模 位 置 （ 正 確 ）分 模 位 置 （ 錯 誤 ）（ 錯 誤 ） （ 正 確 ） 圖 311上下對稱鍛件的分模位置糾錯分析 Symmetrical upper and lower fing correcting the location of the submode analysis 傾斜鍛件不宜采用折線分模 表 312 傾斜鍛件的分模位置的糾錯分析表 Table of fing tilt position of the submode error correction analysis 上圖（不合理） 下圖（合理） 圖例 312左圖所示是傾斜鍛件，不應(yīng)該采用折線分模，這樣做使得鍛模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，上下模也容易錯移，圖示鍛件不宜采用折線分模。 為了使模鍛結(jié)構(gòu)簡單，防止上下模錯移，應(yīng)盡可能采用直線分模，改進(jìn)后，提高鍛件質(zhì)量和生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性，如圖例 312 右圖。 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。 在過渡截面上分模，雖然使模膛加工簡單，便于模膛充滿，但不容易檢查上下模膛的相互錯移。因此，分模位置應(yīng)該選擇在尺寸不變的截面上，改進(jìn)后分模位置處橫截面積相等，成形容易，如圖例 313右圖。 15 R55R 3 00 176。 1 5 39。 0 R 2R275R2R350R5 1. 12R 3 075R3505 176。分 模 位 置 （ 錯 誤 ） 分 模 位 置 （ 正 確 ）（ 錯 誤 ）（ 正 確 ）R2R 2R 2 圖 313左右對稱鍛件的分模位置糾錯分析 Fing symmetrical position of the submode error correction analysis 高 度 小于或者等于臺階直徑的圓餅類鍛件，不宜軸向分模 表 314 圓餅類鍛件的分模位置的糾錯分析表 Table of the pie class fing divides the mold position the error correction analysis 16 9 . 1 2R 54 7 . 31 2 7 . 9 87 176。7 176。φ212.48φ150.64φ140.61HDR 70 .1 4R 7 5 .3 2R 106 .24R 70.14R 7 5. 3 2R106.24127.987 176。7 176。φ 2 1 2 . 4 8φ 1 4 0 . 6 1R 8 9 .78 3 176。R 3R 3DH47.3分 模 位 置 （ 錯 誤 ）分 模 位 置 （ 正 確 ）（ 正 確 ）（ 錯 誤 ） 圖 314 圓餅類鍛件的分模位置的糾錯分析 The pie class fing divides the mold position the error correction analysis 頭部較大的軸類鍛件不宜直線分模 表 315 頭部 較 大 的軸類鍛件的分模位置的糾錯分析表 Table of Forehead big axis class fing39。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(fèi)時費(fèi)力，如圖例 314左圖。 圓餅類鍛件的 H≤D 時，不宜軸向分模，應(yīng)該取 徑向分模 ，這樣 鍛模型槽可車削加工，效率高，工時省，切邊模刃口形狀簡單，制造方便；切邊模刃口形狀簡單，制造方便，若需要還可以沖出內(nèi)孔，減少金屬損耗。如圖例 314右圖。 17 1 4 5 . 6