锻件工艺性分析

锻件的工艺性分析主要考虑锻件的材料、几何形状、尺寸精度和表面质量、锻件内部质量、生产批量及设备条件等，下面分别简要介绍。

（1）锻件的材料 凡是采用开式模锻方法能锻造的任何金属材料，都可以进行闭式模锻。一些塑性较差的材料采用闭式模锻更为有利。

一般模锻用铝合金、镁合金等轻金属及其合金，因为模锻温度低，不易产生氧化、模具磨损小且锻件表面粗糙度值小等，适于采用闭式精密模锻。

钢质锻件的闭式模锻比轻合金困难，因为在低温下钢的变形抗力大，对模具的强度和耐磨性要求较高。因此，钢质锻件通常采用热态闭式模锻，但要求模具有较高的红硬性和抗热疲劳性能等。近年来，随着润滑和冷却技术的进步，模具寿命得到了显著提高。

（2）锻件的几何形状 如齿轮坯、轴承、突缘等旋转体锻件最适合于整体凹模闭式模锻。对于形状复杂的锻件，只要模锻时能从闭式凹模模膛中取出，就可采用整体凹模闭式模锻；若不能采用整体凹模闭式模锻，可采用可分凹模闭式模锻。所有旋转体锻件和部分形状复杂的锻件还可进行闭式精密模锻。从几何形状的角度考虑，能进行闭式模锻的锻件已列于表2-1中。一些闭式模锻件的实例及其工艺过程见第8章。

（3）锻件的尺寸精度和表面质量 在闭式模锻中，尤其在闭式精密模锻的工艺分析和模具设计中，应考虑上述影响锻件精度的诸多因素，进行具体分析计算，以确定锻件的尺寸精度。但是，由于影响因素比较复杂，使得理论上不易准确地计算。实际上，如能在生产中严格控制各因素，则锻件的尺寸精度约比模膛精度低1～2级。就精密模锻而言，目前，温锻件的尺寸精度可达4级，热锻件达5级左右。表面粗糙度则取决于坯料加热时的氧化程度、模膛的表面粗糙度、模锻时的冷却和润滑以及锻件的冷却条件等。通常，锻件的表面粗糙度值为Ra6.3～25μm。

表3-3列出各种机械加工方法所能达到的表面粗糙度。

闭式模锻中普通级和精密级锻件的尺寸公差见表3-4～表3-8。

表3-3 各种加工方法所能达到的表面粗糙度

① 括号内的表面粗糙度值和精度是极限值。

② 指该方法最适宜的表面粗糙度值。

表3-4 锻件的长度、宽度、高度、及错差、残留飞边公差（普通级）（GB/T12362-2003） （单位：mm）

例：锻件质量6kg，材质系数为M₁，形状复杂系数为S₂，最大厚度尺寸为160mm，平直分模线时各类公差查法。

注：锻件的高度或台阶尺寸及中心到边缘尺寸公差，按±1/2的比例分配。内表面尺寸的允许偏差，其正负符号与表中相反。长度、宽度尺寸的上、下偏差按±2/3，±1/3比例分配。

表3-5 锻件的长度、宽度、高度、及错差、残留飞边公差（普通级）（GB/T12362-2003） （单位：mm）(www.xing528.com)

例：锻件质量3kg，材质系数为M₁，形状复杂系数为S₃，最大厚度尺寸为120mm，平直分模线时各类公差查法。

注：锻件的高度或台阶尺寸及中心到边缘尺寸公差，按±1/2的比例分配。内表面尺寸的允许偏差，其正负符号与表中相反。长度、宽度尺寸的上、下偏差按±2/3，±1/3比例分配。

表3-6 锻件的厚度、顶料杆压痕公差及允许偏差（普通级）（GB/T12362-2003） （单位：mm）

例：锻件质量3kg，材质系数为M₁，形状复杂系数为S₃，最大厚度尺寸为45mm时各类公差查法。

注：上、下偏差按+3/4，-1/4比例分配。若有需要也可按+2/3，-1/3比例分配。

表3-7 锻件的厚度、顶料杆压痕公差及允许偏差（普通级）（GB/T12362-2003） （单位：mm）

例：锻件质量3kg，材质系数为M₁，形状复杂系数为S₃，最大厚度尺寸为45mm时各类公差查法。

注：上、下偏差按+3/4，-1/4比例分配。若有需要也可按+2/3，-1/3比例分配。

表3-8 锻件的中心距公差 （单位：mm）

例：当锻件中心距尺寸为300mm，有一道校正或精压工序，查得中心距极限偏差为普通级±1.0mm，精密级±0.8mm。

（4）锻件内部质量 锻件内部质量通常是指锻件的微观结构或金相组织。对于碳素结构钢和中碳合金结构钢锻件，一般都是采用相同牌号的热轧棒材作为毛坯。因热轧棒材已经过变形程度较大的塑性变形，其内部晶粒已被细化成纤维状态，金相组织比较均匀，经过闭式模锻后其金相组织更均匀，因此，其锻件内部质量较好。但对于一些特殊合金锻件，如轿车无噪声空调压缩机的活塞尾、活塞体、斜盘等运动零件，原来采用含硅（Si）量为9％～13％的中高硅铝合金通过压铸造工艺生产，因压铸件内部的气孔和疏松影响压缩机的气密性，所以近年来，国内外要求采用精密模锻件取代压铸件。随着航空、航天飞行器与轿车等交通与运载工具对铝、镁、钛等轻质材料及其闭式精密模锻件的需求迅速增长，这些轻质材料的闭式精密模锻件的内部质量变得至关重要。

（5）生产批量和设备条件 从提高材料利用率和生产效率的角度考虑，锻件生产批量越大，在锻件表层所设计的机加工余量应越小，其尺寸精度越高，表面粗糙度值越小；相应地要求设备的精度越高，行程次数高，自动化程度高。