如何进行自由锻造工艺设计？

自由锻造工艺设计(即自由锻造工艺规程的制定)是进行自由锻造生产必不可少的技术准备工作，是组织生产进程、规定操作规范、控制和检查锻件质量的依据。

自由锻造工艺设计的原则是: 应根据实际的生产条件编制工艺规程； 按工艺规程生产的锻件应能满足产品的全部技术要求； 在保证产品质量的基础上，应尽可能提高生产效率、节约金属材料消耗量和降低消耗生产成本。

自由锻造工艺设计主要包括绘制锻件图、确定坯料的质量和尺寸、确定变形工序、确定锻造温度范围及锻后处理规范等。

1.绘制锻件图

锻件图是指在零件图的基础上，根据自由锻造的特点，考虑加工余量、锻件公差、工艺余块等所绘制的图样。零件的图形用双点画线表示，锻件的轮廓用粗实线表示。锻件的基本尺寸与公差标注在尺寸线的上面或左面； 零件的基本尺寸标注在尺寸线的下面或右面，并且用圆括号括住。对于大型锻件，必须在同一坯料上锻造出用于性能检验的试样，试样的形状和尺寸也应在锻件图上表示出来。图10-27 所示为一台阶轴的锻件图。

图10-27　一台阶轴的锻件

(1)加工余量和工艺余块

加工余量是指为使零件具有一定的精度和表面质量，在锻件表面需要切削加工的部位增加一层供切削加工用的金属。零件越大、形状越复杂，则加工余量越大。工艺余块是指为简化锻件的外形及锻造过程，在锻件的某些部位添加的一些大于加工余量的金属块。锻件的加工余量和工艺余块如图10-27 所示。

(2)锻件公差

锻件公差是指锻件尺寸允许的变动量。自由锻造的锻件实际尺寸不可能刚好达到锻件的基本尺寸，允许有一定范围内的偏差。锻件的尺寸越大、精度越低，则锻件公差越大。锻件的加工余量和公差可查相关标准确定。

2.计算坯料的质量和尺寸(www.xing528.com)

坯料的质量可按下式计算:

坯料质量＝锻件质量＋坯料氧化烧损量＋切料损失量

式中，锻件质量可以按锻件体积和密度计算； 坯料氧化烧损量为总加热次数中的金属损失量，首次加热取锻件质量的2%～3%，以后每次加热取锻件质量的1.5%～2%； 切料损失量包括冲孔时的料芯和修切端部产生的料头等锻造过程中人为去掉的金属质量。

坯料尺寸选择与锻造工序有关，即要考虑锻造比(Y)的问题。镦粗时，为避免镦弯及下料方便，锻造比应满足以下关系: 1.25≤Y≤2.5； 拔长时，为使坯料有足够的变形以改善内部组织，锻件最大截面处的锻造比应满足以下关系: Y≥2.5 (钢锭)或Y≥1.3 (轧材)。

根据计算所得的坯料质量、锻件的尺寸和相应的锻造比，即可确定坯料尺寸。

3.确定变形工序

选择变形工序的主要依据是锻件的结构形状。一般轴类锻件的主要变形工序是拔长； 环类等空心锻件的主要变形工序是镦粗和冲孔； 齿轮坯、凸缘等锻件主要变形工序是镦粗或局部镦粗； 曲轴类锻件的主要变形工序是拔长和错移。

4.选择锻造设备

根据锻件的尺寸选择相应的锻造设备。

5.确定锻造温度范围及锻后处理规范

坯料的锻造温度范围可根据锻件材料查相关的资料确定； 坯料的加热方式、锻件的冷却方式及热处理工艺、锻件的检验标准和检验方法等内容，也应根据实际生产条件和锻件技术要求确定，并记录在工艺规程卡上。