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第五章 自由锻工艺 自由锻工艺过程的实质是利用简单和通用的工具逐步改变坯料的形状和尺寸，从而获得所要求形状和性能的锻件的加工过程。 特点： 1．逐步变形方式，其所需设备功率比模锻要小得多，可以用较小设备锻较大锻件； 2．锻件精度低，生产效率低，适合小批、单件、大型锻件的生产。自由锻工艺要研究的内容是：锻件的成形规律和如何提高锻件质量两方面。 §5-1 自由锻件的分类及变形方案的确定 为了便于制订工艺规程，自由锻件可分为以下几类： 1．轴杆类锻件：轴向尺寸远大于横截面尺寸。基本工序为：拔长或镦粗＋拔长 2．矩形断面锻件：可归为轴杆类 3．曲轴类锻件：不仅沿轴线有截面形状和面积变化，而且轴线有多方向弯曲。基本工序为：拔长、错移、扭转 4．盘形类（饼块类）锻件：横向尺寸大于高度尺寸。基本工序为：镦粗  5．空心类锻件：有中心通孔。 基本工序为：镦粗、冲孔、扩孔、或芯轴拔长等 6．弯曲类锻件：具有弯曲的轴线，弯曲可以是对称的，也可是不对称的。 基本工序为：拔长、弯曲  7．复杂形状锻件 不同工序的组合。 §5-2 自由锻工艺规程的制定 自由锻工艺规程的内容： ⑴ 根据零件图绘制锻件图； ⑵ 确定坯料的质量和尺寸； ⑶ 制订变形工艺及选用工具； ⑷ 选择设备吨位； ⑸ 确定锻造温度范围，制订坯料加热和锻件冷却规范； ⑹ 制订锻件热处理规范； ⑺ 提出锻件的技术条件和检验要求； ⑻ 填写工艺规程卡片等。 一、绘制锻件图 锻件图是以零件图为基础，考虑了加工余量、锻件公差、锻造余块、检验试样及工艺夹头等因素绘制而成。 1．加工余量 当锻造不能达到零件的尺寸精度和粗糙度要求时，零件表面需增加一层供切削加工用的金属，称为机械加工余量，简称余量。 零件的公称尺寸＋余量后的尺寸＝锻件公称尺寸 2．余块 为了简化锻件的外形或锻造工艺的需要，通常需要添加金属。这种加添的金属部分叫做余块。 锻造时，有些零件上的小孔，尺寸不大的凹档或台阶等，一般不锻出，而加上余块，以简化锻件形状和操作。但简化后的锻件形状，会增加金属的消耗和机械加工工时。因此，是否要加放余块应根据零件的形状、尺寸和锻造技术水平及经济效益等具体情况而定。 3．锻造公差 由于设备精度或技术差异，锻件实际尺寸达不到公称尺寸，允许存在一定的误差，就是锻造公差。确定余量必须保证锻件在机械加工时能获得所需要的零件尺寸和粗糙度，选择余量和公差时根据工厂的实际情况来定。 4．检验用试样及工艺夹头 供锻后组织性能检验以及方便锻后热处理的吊挂和机械加工的夹持等。5．绘制锻件图 在锻造余量、公差和各种余块确定后，便可绘制锻件图。 锻件的外形用粗实线描绘，标出锻造公称尺寸和公差，同时在公称尺寸后面或下面标出零件尺寸并加上括号以示区别。为了帮助了解成品零件的形状和便于锻后检查余量，应在锻件图上用假想线（双点划线或细实线），描绘出零件的轮廓形状。 一张完善的锻件图，除必须表明锻件的形状尺寸，余量公差，材料牌号，锻后热处理方法和要求外，个别重要零件，还应在锻件图中表明截取机械性能实验，金相组织试样的方向和位置以及其它特殊要求。 二、坯料重量和尺寸的计算 1．坯料重量的计算 坯料的重量包括锻件重量和损耗重量。损耗系数指火耗、切除料头与冲孔芯料等的损耗。即：  G坯=(G锻+G芯+G切)(1+δ％) 式中 G锻 ─ 锻件重量(kg)，依公称尺寸确定； G芯 ─ 冲孔芯料损失，取决于冲孔方式；  G切 ─ 拔长后切除料头的损失，取决于切除部位的尺寸； δ ─ 钢料加热烧损率 2．坯料尺寸的计算  ⑴头道工序用镦粗法锻造时，为避免弯曲，高径比应小于2.5，为便于下料，高径比应大于1.25。即  从而可得 D0 = (0.8～1.0)  a0 = (0.75～0.9) ⑵当头道工序为拔长时，原坯料直径应按锻件最大截面积S锻, 并考虑锻比KL和修整量等要求来确定：　　　  S坯＝KL·S锻 即D0 = 1.13√KLS锻 再按国家材料规格，选取标准直径或标准边长，然后计算坯料高度（下料长度）： 圆坯料