进阶篇：3.8）锻造件设计
本章⽬的：设计出符合锻造⼯艺的零件
1.定义：
锻造是⼀种利⽤锻压机械对⾦属坯料施加压⼒，使其产⽣塑性变形以获得具有⼀定机械性能、⼀定形状和尺⼨锻件的加⼯⽅法。通过锻造能消除⾦属在冶炼过程中产⽣的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的⾦属流线，锻件的机械性能⼀般优于同样材料的铸件。相关机械中负载⾼、⼯作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可⽤轧制的板材、型材或焊接件外，多采⽤锻件。
锻造⽣产也是机械制造⼯业中提供⽑坯的主要途径之⼀。
2.锻造⽣产的分类
2.1 根据变形时的温度
1）热锻指终锻温度⾼于再结晶温度的锻造过程。变形过程中冷变形强化和再结晶同时存在，属于动态再结晶。
2）冷锻指室温下进⾏的体积塑性成形。可以避免加热出现的缺陷，精度和表⾯质量⾼，强度和硬度⾼。但变形抗⼒⼤，需⽤较⼤吨位设备，多次变形时需增加再结晶退⽕和其它辅助⼯序。主要局限于低碳钢、有⾊⾦属及其合⾦的薄件及⼩件加⼯。其成形⽅式有实⼼件正挤压、空⼼件正挤压、反挤压、复合挤压和镦粗。冷轧丝杆、长丝杆的轧制、冷镦六⾓螺栓。3）温锻：温锻的⾦属变形温度是在再结晶温度以下和室温以上的温度范围内，温锻是⼀种少⽆切屑塑性成形⼯艺。
4）等温锻指模具和坯料要保持在相同的恒定温度下，为了实现这个要求，模具必须带加热和保温装置。
钢的开始再结晶温度约为727℃，但普遍采⽤800℃作为划分线，⾼于800℃的是热锻；在300～800℃之间称为温锻或半热锻，在室温下进⾏锻造的称为冷锻。⽤于⼤多数⾏业的锻件都是热锻，温锻和冷锻主要⽤于汽车、通⽤机械等零件的锻造，温锻和冷锻可以有效的节材
2.2 成型机理
根据成形机理，锻造可分为⾃由锻、模锻、碾环、特殊锻造。
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1）⾃由锻。指⽤简单的通⽤性⼯具，或在锻造设备的上、下砧铁之间直接对坯料施加外⼒，使坯料产⽣变形⽽获得所需的⼏何形状及内部质量的锻件的加⼯⽅法。采⽤⾃由锻⽅法⽣产的锻件称为⾃由
锻件。⾃由锻都是以⽣产批量不⼤的锻件为主，采⽤锻锤、液压机等锻造设备对坯料进⾏成形加⼯，获得合格锻件。⾃由锻的基本⼯序包括镦粗、拔长、冲孔、切割、弯曲、扭转、错移及锻接等。⾃由锻采取的都是热锻⽅式。
2）模锻。模锻⼜分为开式模锻和闭式模锻。
⾦属坯料在具有⼀定形状的锻模膛内受压变形⽽获得锻件，模锻⼀般⽤于⽣产重量不⼤、批量较⼤的零件。模锻可分为热模锻、温锻和冷锻。温锻和冷锻是模锻的未来发展⽅向，也代表了锻造技术⽔平的⾼低
3.锻造的过程（图解）：
实际上，很少锻件是在如图14.2所⽰的⼀个阶段⾥制造出来的。那样通常会导致过多的飞边（确保模具填充）或者更⼤模具负荷。
因此，在⼤多数情况下，⼀系列的预成型加⼯是⼗分必要的，在精加⼯模具型腔的最后成型阶段之前，逐渐将坯料形状接近最后形状。预成型加⼯的数量和类型在很⼤程度上取决于加⼯后的锻件形状。图14.8显⽰了⼀个简单连杆锻件的典型加⼯顺序⑴。
4.锻造⽤材
锻造⽤料主要是各种成分的碳素钢和合⾦钢，其次是铝、镁、铜、钛等及其合⾦。材料的原始状态有棒料、铸锭、⾦属粉末和液态⾦属。⾦属在变形前的横断⾯积与变形后的横断⾯积之⽐称为锻造⽐。正确地选择锻造⽐、合理的加热温度及保温时间、合理的始锻温度和终锻温度、合理的变形量及变形速度对提⾼产品质量、降低成本有很⼤关系。
5.锻造件设计原则：
5.1锻造零件的结构要素；
5.1.1 模锻斜度；
5.1.2 圆⾓半径；
5.1.3 截⾯形状变化部位外圆⾓半径值（a）和内圆⾓半径（b）；
5.1.4 收缩截⾯、多台阶截⾯、齿轮轮辐、曲轴的凹槽圆⾓半径；
5.1.5 最⼩底厚；
5.1.6 最⼩壁厚、筋宽和筋端圆⾓半径；
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5.1.7 筋板最⼩厚度；
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5.1.8 最⼩冲孔直径，盲孔和连⽪厚度；
5.1.9 扁钢辗成圆柱形端尺⼨；
5.1.10 圆钢锤扁尺⼨；
5.2 锻件设计注意事项；
5.2.1 ⾃由锻造；
5.2.2 冲模锻造；
6.锻造件尺⼨公差标准
GB⁄T 12361-2016 钢质模锻件通⽤技术条件；
GB⁄T 12362-2016 钢质模锻件公差及机械加⼯余量;
铃原爱蜜莉 步兵GB⁄T 12363-2005 锻件功能分类;
何廖侣匀
JBT 9177-1999 钢制模锻件结构要素。
7.锻件通⽤技术条件（碳素钢和合⾦结构钢）
(摘⾃ JB/T 5000. 8—1998)
1)锻件表⾯不允许有裂纹、折褥、央层和其他影响使⽤的外观缺陷。加⼯⾯上的缺陷珂以清除，但清理深度不得超过该曲加⼯余量的75%，锻件⾮加⼯⾯上的缺陷应清理⼲净并圆滑过渡，清理深度不得超过⽣产⼚规定的锻件尺⼨偏差。对超过加⼯余重和锻件尺⼨偏差的缺陷，在征得需⽅同意后⽅吋清除并补焊。锻件不允许存在⽩点、内部裂纹和残余缩孔。
2)⽩点⽤超声波或低倍试验检杏并应符合GB/T 6402、GB 226及GB 1979的规定。
3)锻件的⼒学性能、化学成分应符合订货合同或图样的规定。
4)当需⽅有超声波探伤、⾼温强度、低温韧性、晶粒度、夹渣物、⾦相组织及其他补充要求时，其检验⽅法和验收标准⼭供需双⽅协商确定。
5)锻件的验收规则和试验⽅法按本标准要求进⾏。
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