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  1、齿轮坯自由锻造工艺流程09模具2班王征涛先端1绪论 齿轮是现代工业大量使用的零件，本文就是讨论齿轮的自由锻生产。自由锻能进行的工序很多，可分为基本工序、辅助工序、及精整工序三大类。它的基本工序是使金属产生某些特定的程度的塑性变形以达到所需的形状和尺寸的工艺过程，如镦粗，拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转及错移等工序。2PROC的制定1.绘制锻件图根据零件图的基本图样，结合自由锻工艺特点考虑余块、锻件余量和锻造公差等因素绘制锻件图。 2.坯料质量和尺寸的确定(1)坯料质量的计算坯料质量m坯=m锻+m烧+m头+m芯(2)坯料尺寸确定坯料尺寸与锻件成型工序有关，由于齿轮是饼块类或空心类锻件，用镦粗工序锻造时，为

  2、了避免镦弯，应使坯料高度H不超过直径D的2.5倍，即坯料高径比H/D不超过2.5。为了在截料时便于操作，毛坯高度h不仅应小于2.5D，即高径比还应大于1.25即1.25DH2.5D。3PROC的制定3.变形工艺过程的制订齿轮的锻造，根据其横向尺寸大于或近于高度的特点一般以镦粗为主，当锻件有凸肩时，可按凸肩尺寸选垫环镦粗或局部镦粗。若锻件孔需冲出还需采取冲孔。之后进行扩孔和端面平整工序。4PROC的制定4.选定锻造吨位和设备采用经验类比法锻锤吨位可按照下式计算镦粗时G=(0.002-0.0003)kFk与钢材强度极限有关的系数F坯料横截面面积5PROC的制定5.确定锻造温度及规范造温度及规范（1

  3、）.确定锻造的温度范围各类合金钢的锻造温度范围可以从表中查出，基本的原则是确保钢在锻造温度范围内拥有非常良好的塑性和较低的变形抗力，能够锻造出优质锻件，且较宽的锻造温度范围和较少的加热次数，以及较高的生产率。（2）.确定加热及冷却范围 对于导热性好，直径小于150200mm的碳素结构钢小件，采用一般加热规范，一般高温装炉，炉温控制在13001350。当坯料加热至始锻温度后，立即出炉锻造。（3）. 确定冷却方法及规范 根据要求选择空冷、坑冷或炉冷。中小型碳钢和低合金钢锻后均采取冷却速度较快的空冷方法。碳素工具钢、合金工具钢及轴承钢，锻后先空冷鼓风或喷雾等快速冷到200，然后把锻件放入坑中或炉中缓冷。

  4、6具体设计方法与步骤1.设计绘制锻件图该零件材料为40Cr，生产批量小，采取自由锻锻造齿轮坯。齿轮上的齿形，圆周小凹槽，凸肩以及830mm通孔等部分，采用自由锻方法很难成形这些部位，因此考虑到技术上的可行性和经济性，决定不与锻出，并采用附加余块简化锻件外形，以利于锻造。锻造出齿轮坯后能更加进一步进行切削加工，最后成形。根据零件图的尺寸规格，对照表所列中零件的高度和直径范围，可以查出齿轮锻件加工余量和公差。D=289，h=52，查得的加工余量及公差为锻件水平方向a=104，锻件高度方向b=93，内孔的双边c=135，然后按查得的公差数值，便可绘出凸肩齿轮的锻件图。7具体设计方法与步骤2. 确定变形

  5、工艺 凸肩形齿轮锻件属于空心零件，根据锻件形状尺寸，确定在锻锤上进行锻造，且主要变形工艺为镦粗、冲孔、冲头扩孔等工序，同时根据锻件上的凸肩形状确定采用垫环辅助局部镦粗成型。(1).镦粗 由于锻件带有单面凸肩，需采用垫环镦粗，这里要确定垫环尺寸。 垫环孔腔体积V垫应比锻件凸肩体积V肩大10%15%（厚壁取小值，薄壁取大值），本例取12%，经计算V肩=753253mm3。则 V垫=(1+12%)V肩=1.12753253=843643 mm3 考虑到冲孔是会产生拉缩，垫环高度H垫应比凸肩增大15%30%（厚壁取小值，薄壁取大值），本例取20%。 H垫=1.2H肩=1.234=40.8(mm)取40

  6、mm。 垫环内径d垫可根据体积不便求得，垫环内壁应有斜度7度，上端孔径定为163mm，下端孔径定为154mm。为了除去氧化皮在垫环镦粗之前应进行平砧镦粗，工艺过程如图。平砧镦粗后坯料的直径应略小于垫环内径，经垫环镦粗后上端法兰部分直径应小于锻件最大直径。8具体设计方法与步骤(2) 冲孔 冲孔应使冲孔芯料损失小，同时扩孔次数不能太多，冲孔直径d冲应小于或等于D/3即d冲D/3=213/3=71mm,实际选用d=60mm(3) 扩孔 总扩孔量为锻件孔径减去冲孔直径，即(131-60)=71mm,一般每次扩孔量为2530mm，分配各次扩孔量为21mm、25mm、25mm。(4) 修整锻件 按锻件图进

  7、行修整9具体设计方法与步骤3. 计算坯料质量和尺寸 (1).坯料质量计算坯料质量等于锻件质量加上芯料质量和烧损质量，锻件质量按公式计算为 m锻=V锻=/4(320.27+2.1120.34+1.3220.61) 7.8=17.8kg 冲孔芯料的质量（取d=60mm，H=65mm）为 m芯=(1.181.57)d2H=0.3kg 坯料的煤气炉加热的烧损率=2%，考虑到该锻件需要经过23次扩孔，而至少需要加热2次，因此应取单火烧损率的上限再加上适当的烧损值，即为=0.035，所以坯料的烧损质量为 m烧=17.80.035kg=0.6kg 所以坯料的质量为 m坯=m锻+m烧+m头+m芯=18.7kg

  8、10具体设计方法与步骤（2）.坯料尺寸计算计算坯料的直径时，由于采用镦粗成形，可按下式计算： 查表可知标准热轧圆钢直径，确定选取坯料直径D=120mm。 坯料长度为L=210mm。从而确定坯料尺寸为120210mm。11具体设计方法与步骤4. 选定设备及规范 该锻件类型属于圆环，D=289，H=52，查表可知应选用5kN的自由锻锤。40Cr属于合金结构钢，查表可知始锻温度为1200，终锻温度为800。因为该锻件是直径为200350mm的碳素结构钢中型件，采用煤气炉三段式加热规范，装料炉温为11501200，保温时间约为总加热时间（1h100min）的5%10%，这里保温为15min，再以最大加热速度加热至1200以后，再次保温均热约为15min后开始锻造。冷却方法：以为该锻件是中小型低合金结构钢，能采用空冷的冷却方式。12总结采用以上工艺可以锻造出齿轮坯，之后只要在进行切削加工成形就能制造出齿轮了。13致谢Thank you for watching!14

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