自由锻的基本工序和操作要点

锻件的锻造成型过程由一系列变形工序组成。根据工序的实施阶段和作用不同，自由锻的工序分为基本工序、辅助工序和精整工序三类。基本工序是实现锻件基本成型的工序，有镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、切割、错移、锻接等。为便于实施基本工序而使坯料预先产生少量变形的工序称为辅助工序，如压肩、压痕、倒棱等。在基本工序之后，为修整锻件的形状和尺寸，消除表面不平，矫正弯曲和歪扭等而施加的工序，称为精整工序，如滚圆、摔圆、平整、校直等。

下面以镦粗、拔长和冲孔为例，简要介绍几个基本工序的操作。

1.镦粗

镦粗是使坯料横截面增大、高度减小的工序，有整体镦粗和局部镦粗两种，如图3-7所示。它主要用于齿轮、法兰盘等盘类零件制造。镦粗的操作工艺要点有以下几点。

图3-7　镦粗

（a）整体镦粗；（b）局部镦粗

1）为使镦粗顺利进行，坯料的高径比，即坯料的原始高度H0与直径D0之比，应小于2.5～3。局部镦粗时，漏盘以上镦粗部分的高径比也要满足这一要求。若高径比过大，则易将坯料镦弯。发生镦弯现象时，应将坯料放平，轻轻锤击矫正，如图3-8所示。

2）高径比过大或锤击力不足时，还可能将坯料镦成双鼓形，如图3-9（a）所示；若不及时将双鼓形矫正而继续锻打，则可能发展成折叠，使坯料报废，如图3-9（b）所示。

3）为防止镦歪，坯料的端面应与轴线垂直。端面与轴线不垂直的坯料镦粗时，要先将坯料夹紧，将端面轻击矫正。

图3-8　镦弯及其矫正

图3-9　双鼓形及折叠

（a）双鼓形；（b）折叠

4）局部镦粗时，要选择或加工合适的漏盘。漏盘要有5°～7°的斜度，漏盘的上口部位应采取圆角过渡。

5）坯料镦粗后，需及时进行滚圆修整，以消除镦粗造成的鼓形。滚圆时要将坯料翻转90°，使其轴线与抵铁表面平行，一边轻轻锤击，一边滚动坯料。

2.拔长

拔长是使坯料长度增加、横截面减小的工序，适用于连杆、轴等轴类零件制造，其操作要点包括以下几点。

1）坯料沿抵铁宽度方向送进，每次的送进量L应为抵铁宽度B的1/3～2/3，如图3-10（a）所示。若送进量太大，则金属坯料主要向宽度方向流动，反而会降低拔长效率，如图3-10（b）所示；送进量太小，又容易产生夹层，如图3-10（c）所示。

图3-10　拔长时的送进方向和送进量

（a）送进量合适；（b）送进量太大，拔长效率低；（c）送进量太小，产生夹层

2）拔长过程中要不断翻转坯料，翻转的方法如图3-11所示。

图3-11　拔长时坯料的翻转方法

3）锻打时，每次的压下量不宜过大，应保持坯料宽度与厚度之比不超过2.5，否则翻转后继续拔长时容易形成折叠。

4）将圆截面坯料拔长成直径较小的圆截面锻件时，必须先把坯料锻成方形截面，待边长接近锻件直径时锻成八角形，然后滚打成圆形。圆截面坏料拔长时横截面的变化如图3-12所示。

图3-12　圆截面坯料拔长时横截面的变化

5）锻制台阶或凹挡时，要先在截面分界处压出凹槽，称为压肩（见图3-13）；压肩后，再把截面较小的一端锻出。

图3-13　压肩

6）套筒类锻件芯轴上的拔长操作如图3-14所示。坯料需先冲孔，然后套在拔长芯轴上拔长，坯料边旋转边轴向送进，并严格控制送进量。若送进量过大，不仅会使拔长效率低，而且会导致坯料内孔增大较多。

7）拔长后需进行调平、校直等修整，以使锻件表面光洁、尺寸准确。方形或矩形截面锻件修整时，将锻件沿抵铁长度方向送进（见图3-15（a）），以增加锻件与抵铁的接触长度。修整时，应轻轻锤击，可用钢板尺的侧面检查锻件的平直度及平整度。圆形截面的锻件修整时，锻件在送进的同时还应不断转动，如使用摔子修整（见图3-15（b）），则锻件的尺寸精度更高。

图3-14　芯轴上拔长

1—V形抵铁；2—上抵铁；3—拔长芯轴

图3-15　拔长后的修整

（a）方形、矩形截面锻件的修整；（b）用摔子修整圆形截面锻件

3.冲孔

冲孔是在坯料上锻出孔的工序。冲孔一般都是冲出圆形通孔，其工艺要点包括以下几点。

1）由于冲孔时坯料的局部变形量很大，为了提高塑性、防止冲裂，冲孔前应将坯料加热到始锻温度。

2）冲孔前坯料需先镦粗，以尽量减小冲孔深度，并使端面平整，以防止将孔冲斜。

图3-16　双面冲孔(www.xing528.com)

1—冲子；2—坯料；3—冲孔余料

3）为保证孔位正确，应先试冲，即先用冲子轻轻压出孔位的凹痕，如有偏差，可加以修正。

4）冲孔过程中应保持冲子的轴线与砧面垂直，以防冲斜。

5）一般锻件的通孔采用双面冲孔法冲出，如图3-16所示，即先从一面将孔冲至坯料厚度2/3～3/4的深度，取出冲子，翻转坯料，然后从反面将孔冲透。

6）较薄的坯料可采用单面冲孔法冲出，如图3-17所示。单面冲孔时，应将冲子大头朝下，漏盘上的孔不宜过大，且需仔细对正。

7）为防止坯料胀裂，冲孔的孔径一般要小于坯料直径的1/3。超过这一限制时，需先冲出一个较小的孔，然后采用扩孔的方法达到所要求的孔径尺寸。常用的扩孔方法有冲子扩孔和芯轴扩孔两种。冲子扩孔，如图3-18（a）所示，即利用扩孔冲子锥面产生的径向胀力将孔扩大。扩孔时，坯料内会产生较大的切向拉应力，容易冲裂，故每次的扩孔量不能太大。芯轴扩孔如图3-18（b）所示，实际上是将带孔坯料在芯轴上沿圆周方向拔长，扩孔量几乎不受什么限制，最适于锻制大直径的圆环件。

图3-17　单面冲孔

1—冲子；2—坯料；3—漏盘

图3-18　扩孔

（a）冲子扩孔；（b）芯轴扩孔
1—扩孔冲子；2—坯料；3—垫环

4.弯曲

将坯料弯成一定角度或弧度的工序称为弯曲，如图3-19所示。弯曲的方法有两种，一种方法是用上下抵铁压紧锻件的一端，在另一端用大锤打弯或用行车拉弯；另一种方法是在垫模中进行弯曲。

5.扭转

扭转是在保持坯料轴线方向不变的情况下，将坯料的一部分相对另一部分扳转一定角度的工序，如图3-20所示。扭转时，需将坯料加热至始锻温度，受扭曲变形的部分表面必须光滑，面与面的相交处要有圆角过渡，以防扭裂。

图3-19　弯曲

（a）角度弯曲；（b）成型弯曲
1—成型压铁；2—坯料；3—成型垫铁

图3-20　扭转

6.切割

切割是分割坯料或切除锻件余料的工序。方形截面坯料或锻件的切割如图3-21（a）所示，先将剁刀垂直切入工件，至将要断开时将工件翻转，再用剁刀或克棍截断。切割圆形工件时，要将工件放在带有凹槽的剁垫中，边切割、边旋转，如图3-21（b）所示。

图3-21　切割

（a）方料或锻件的切割；（b）圆料的切割
1—剁刀；2—工件；3—克棍；4—剁垫