齒輪坯自由鍛造工藝流程

1、齒輪坯自由鍛造工藝流程09模具2班王征濤先端1緒論 齒輪是現(xiàn)代工業(yè)大量使用的零件，本文就是討論齒輪的自由鍛生產(chǎn)。自由鍛能進(jìn)行的工序很多，可分為基本工序、輔助工序、及精整工序三大類。它的基本工序是使金屬產(chǎn)生一定程度的塑性變形以達(dá)到所需的形狀和尺寸的工藝過(guò)程，如鐓粗，拔長(zhǎng)、沖孔、彎曲、切割、扭轉(zhuǎn)及錯(cuò)移等工序。2工藝規(guī)程的制定1.繪制鍛件圖根據(jù)零件圖的基本圖樣，結(jié)合自由鍛工藝特點(diǎn)考慮余塊、鍛件余量和鍛造公差等因素繪制鍛件圖。 2.坯料質(zhì)量和尺寸的確定(1)坯料質(zhì)量的計(jì)算坯料質(zhì)量m坯=m鍛+m燒+m頭+m芯(2)坯料尺寸確定坯料尺寸與鍛件成型工序有關(guān)，由于齒輪是餅塊類或空心類鍛件，用鐓粗工序鍛造時(shí)，為

2、了避免鐓彎，應(yīng)使坯料高度H不超過(guò)直徑D的2.5倍，即坯料高徑比H/D不超過(guò)2.5。為了在截料時(shí)便于操作，毛坯高度h不僅應(yīng)小于2.5D，即高徑比還應(yīng)大于1.25即1.25DH2.5D。3工藝規(guī)程的制定3.變形工藝過(guò)程的制訂齒輪的鍛造，根據(jù)其橫向尺寸大于或近于高度的特點(diǎn)一般以鐓粗為主，當(dāng)鍛件有凸肩時(shí)，可按凸肩尺寸選墊環(huán)鐓粗或局部鐓粗。若鍛件孔需沖出還需采取沖孔。之后進(jìn)行擴(kuò)孔和端面平整工序。4工藝規(guī)程的制定4.選定鍛造噸位和設(shè)備采用經(jīng)驗(yàn)類比法鍛錘噸位可按照下式計(jì)算鐓粗時(shí)G=(0.002-0.0003)kFk與鋼材強(qiáng)度極限有關(guān)的系數(shù)F坯料橫截面面積5工藝規(guī)程的制定5.確定鍛造溫度及規(guī)范造溫度及規(guī)范（1

3、）.確定鍛造的溫度范圍各類合金鋼的鍛造溫度范圍可以從表中查出，基本的原則是確保鋼在鍛造溫度范圍內(nèi)具有良好的塑性和較低的變形抗力，能夠鍛造出優(yōu)質(zhì)鍛件，且較寬的鍛造溫度范圍和較少的加熱次數(shù)，以及較高的生產(chǎn)率。（2）.確定加熱及冷卻范圍 對(duì)于導(dǎo)熱性好，直徑小于150200mm的碳素結(jié)構(gòu)鋼小件，采用一般加熱規(guī)范，一般高溫裝爐，爐溫控制在13001350。當(dāng)坯料加熱至始鍛溫度后，立即出爐鍛造。（3）. 確定冷卻方法及規(guī)范 根據(jù)要求選擇空冷、坑冷或爐冷。中小型碳鋼和低合金鋼鍛后均采取冷卻速度較快的空冷方法。碳素工具鋼、合金工具鋼及軸承鋼，鍛后先空冷鼓風(fēng)或噴霧等快速冷到200，然后把鍛件放入坑中或爐中緩冷。

4、6具體設(shè)計(jì)方法與步驟1.設(shè)計(jì)繪制鍛件圖該零件材料為40Cr，生產(chǎn)批量小，采取自由鍛鍛造齒輪坯。齒輪上的齒形，圓周小凹槽，凸肩以及830mm通孔等部分，采用自由鍛方法很難成形這些部位，因此考慮到技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)性，決定不與鍛出，并采用附加余塊簡(jiǎn)化鍛件外形，以利于鍛造。鍛造出齒輪坯后可以進(jìn)一步進(jìn)行切削加工，最后成形。根據(jù)零件圖的尺寸規(guī)格，對(duì)照表所列中零件的高度和直徑范圍，可以查出齒輪鍛件加工余量和公差。D=289，h=52，查得的加工余量及公差為鍛件水平方向a=104，鍛件高度方向b=93，內(nèi)孔的雙邊c=135，然后按查得的公差數(shù)值，便可繪出凸肩齒輪的鍛件圖。7具體設(shè)計(jì)方法與步驟2. 確定變形

5、工藝 凸肩形齒輪鍛件屬于空心零件，根據(jù)鍛件形狀尺寸，確定在鍛錘上進(jìn)行鍛造，且主要變形工藝為鐓粗、沖孔、沖頭擴(kuò)孔等工序，同時(shí)根據(jù)鍛件上的凸肩形狀確定采用墊環(huán)輔助局部鐓粗成型。(1).鐓粗 由于鍛件帶有單面凸肩，需采用墊環(huán)鐓粗，這里要確定墊環(huán)尺寸。 墊環(huán)孔腔體積V墊應(yīng)比鍛件凸肩體積V肩大10%15%（厚壁取小值，薄壁取大值），本例取12%，經(jīng)計(jì)算V肩=753253mm3。則 V墊=(1+12%)V肩=1.12753253=843643 mm3 考慮到?jīng)_孔是會(huì)產(chǎn)生拉縮，墊環(huán)高度H墊應(yīng)比凸肩增大15%30%（厚壁取小值，薄壁取大值），本例取20%。 H墊=1.2H肩=1.234=40.8(mm)取40

6、mm。 墊環(huán)內(nèi)徑d墊可根據(jù)體積不便求得，墊環(huán)內(nèi)壁應(yīng)有斜度7度，上端孔徑定為163mm，下端孔徑定為154mm。為了除去氧化皮在墊環(huán)鐓粗之前應(yīng)進(jìn)行平砧鐓粗，工藝過(guò)程如圖。平砧鐓粗后坯料的直徑應(yīng)略小于墊環(huán)內(nèi)徑，經(jīng)墊環(huán)鐓粗后上端法蘭部分直徑應(yīng)小于鍛件最大直徑。8具體設(shè)計(jì)方法與步驟(2) 沖孔 沖孔應(yīng)使沖孔芯料損失小，同時(shí)擴(kuò)孔次數(shù)不能太多，沖孔直徑d沖應(yīng)小于或等于D/3即d沖D/3=213/3=71mm,實(shí)際選用d=60mm(3) 擴(kuò)孔 總擴(kuò)孔量為鍛件孔徑減去沖孔直徑，即(131-60)=71mm,一般每次擴(kuò)孔量為2530mm，分配各次擴(kuò)孔量為21mm、25mm、25mm。(4) 修整鍛件 按鍛件圖進(jìn)

7、行修整9具體設(shè)計(jì)方法與步驟3. 計(jì)算坯料質(zhì)量和尺寸 (1).坯料質(zhì)量計(jì)算坯料質(zhì)量等于鍛件質(zhì)量加上芯料質(zhì)量和燒損質(zhì)量，鍛件質(zhì)量按公式計(jì)算為 m鍛=V鍛=/4(320.27+2.1120.34+1.3220.61) 7.8=17.8kg 沖孔芯料的質(zhì)量（取d=60mm，H=65mm）為 m芯=(1.181.57)d2H=0.3kg 坯料的煤氣爐加熱的燒損率=2%，考慮到該鍛件需要經(jīng)過(guò)23次擴(kuò)孔，而至少需要加熱2次，因此應(yīng)取單火燒損率的上限再加上適當(dāng)?shù)臒龘p值，即為=0.035，所以坯料的燒損質(zhì)量為 m燒=17.80.035kg=0.6kg 所以坯料的質(zhì)量為 m坯=m鍛+m燒+m頭+m芯=18.7kg

8、10具體設(shè)計(jì)方法與步驟（2）.坯料尺寸計(jì)算計(jì)算坯料的直徑時(shí)，由于采用鐓粗成形，可按下式計(jì)算： 查表可知標(biāo)準(zhǔn)熱軋圓鋼直徑，確定選取坯料直徑D=120mm。 坯料長(zhǎng)度為L(zhǎng)=210mm。從而確定坯料尺寸為120210mm。11具體設(shè)計(jì)方法與步驟4. 選定設(shè)備及規(guī)范 該鍛件類型屬于圓環(huán)，D=289，H=52，查表可知應(yīng)選用5kN的自由鍛錘。40Cr屬于合金結(jié)構(gòu)鋼，查表可知始鍛溫度為1200，終鍛溫度為800。因?yàn)樵撳懠侵睆綖?00350mm的碳素結(jié)構(gòu)鋼中型件，采用煤氣爐三段式加熱規(guī)范，裝料爐溫為11501200，保溫時(shí)間約為總加熱時(shí)間（1h100min）的5%10%，這里保溫為15min，再以最大加熱速度加熱至120