• 自由锻工艺过程的设计与工艺的编制
    【2023-12-07 】 产品尺寸与精度规格

      一般PROC的基本内容有工艺过程和操作方法。对设计计算的工艺方案,可用工艺卡片表示。锻造PROC由锻件图、锻造工艺卡片、热处理工艺和工艺守则等内容组成,它不但是锻造生产的基本文件之一,而且是组织生产、下达任务和生产前准备工作的基本依据之一,同时PROC也是生产时一定要遵守的规则和锻件的质量验收标准。

      (1)密切结合生产实际条件、设备能力和技术水平等真实的情况,所编制的工艺技术先进,能满足产品的全部技术要求。

      (2)在保证优质的基础上,力求提高生产效率,节约金属材料消耗,经济合理。

      锻件图是根据零件图设计的。一般来说,对于简单的零件,设计锻件图时只需在零件图的基础上加上机械加工余量和锻造公差即可。但当零件上有凹档、台阶、凸肩、法兰或孔时,则必须对它们附加上“余块”。对锻后不需机械加工的锻件,只在零件图上加上锻造公差。锻件的各种尺寸和余量公差关系,如下图所示:

      (2)对质量控制级别较高的锻件,应有主应力方向、流线方向、力学性能的检验部位、方向和数量及其他特殊检验的项目、级别、检验部位等规定;

      生产批量的大小是直接影响锻件设计的具体方案的主要的因素。从经济角度上说,批量大,锻件外形和尺寸应精确:反之能相对简单一些。

      一般锻件的尺寸精度和表面粗糙度达不到零件图的要求,锻件表面应留有供机械加工用的金属层,这层金属称为机械加工余量(简称余量)。余量大小的确定与零件的形状尺寸、加工精度、表面上的质量要求、锻造加热、设备工具精度和操作技术水平等有关。对于非加工面则无须加余量。零件公称尺寸加上余量,即为锻件公称尺寸。

      锻造生产中,由于各种各样的因素的影响,如终锻温度的差异,锻压设备、工具的精度和工人操作技术水平的差异,锻件实际尺寸不可能达到公称尺寸,允许有一定的偏差。这种偏差称为锻造公差,锻件尺寸大于其公称尺寸的部分称为上偏差(正偏差),小于其公称尺寸的部分称为下偏差(负偏差)。锻件上各部位不论是否机械加工,都应注明锻造公差。通常锻造公差约为余量的 1/4~1/3。锻件的余量和公差具体数值可查阅有关手册,或按工厂标准确定。在特殊情况下也可与机加工技术人员商定。

      为了简化锻件外形以符合锻造工艺过程需要,零件上较小的孔、狭窄的凹槽、直径差较小而长度不大的台阶等难以锻造的地方,通常填满金属,这部分附加的金属称锻造余块。

      为了制造一些能加工出准确的最终尺寸的锻件,必须在锻造阶段给定余量、公差以及平面度和同心度的技术条件。

      为机加工提供的余量增大了锻件的质量。附加质量和为去掉它所必需的加工工序,提高了成品零件的成本。因此,每个加工工步规定的余量应在保证用正常生产技术能容易获得成品件所有尺寸足够金属的前提下,尽量缩小。

      为了了解零件的形状和检查锻件的实际余量,在锻件图上用双点划线画出零件轮廓形状。锻件的名义尺寸和公差注在尺寸线上面,零件尺寸注在尺寸线下面,并用括号括起来。

      锻件的平面度和同心度通常由锻造车间和需方间协商。自由锻件的加工余量和公差,可由供需双方商量决定。表2-23所列的自由锻件的机械加工余量和尺寸公差可供参考。如果锻造工艺过程最终工序是切断,则锻件端面的斜角不应超过10°;如果锻件为矩形截面,则余量和公差按最大截面尺寸选取。

      目前,我国用液压机锻造铝合金锻件的余量和公差尚无统一标准,由企业自行规定。在没资料和数据时,可采用表 2-23 给出的数据。如果锻造工艺过程最终工序是切断,则锻件端面的斜角不应超过10°:如果锻件为矩形截面,则余量和公差按截面最大尺寸选取。

      式中G锻——锻件质量,kg(锻件质量按锻件图确定,对于复杂形状的锻件,一般先将锻件分成形状简单的几个单元体,然后按公称尺寸计算每个单元体的体积);

      在液压机锻造过程中,损耗的各种工艺余料是指冲孔锻件的芯料和端部切头的,若非冲孔锻件,则没有这种工艺余料。与钢的锻造不同,加热时铝合金的烧损不予考虑。

      坯料尺寸的确定与所采用的锻造工序有关,采用的锻造工序不同,计算坯料尺寸的方法也不同。

      各类锻件变形工序的选择可根据锻件形状、尺寸和技术方面的要求,结合各基本工序的变形特点,参考有关典型工艺确定。选择变形工艺包括确定制造该锻件所需的基本工序、辅助工序、安排工序顺序、设计工序尺寸。

      选择变形工艺是编制工艺中最重要的部分,也是难度较大的部分。由于影响因素很多,例如,工人的经验,技术水平,车间设备条件,坯料,生产批量,锻造用工、辅具,锻件的技术方面的要求等,所以没有统一的规定,要详细情况具体对待。一般来说,应遵守下列几个原则:

      总之,要结合车间的具体生产条件,参考类似典型工艺,尽量使用先进技术,保证获得良好的锻件质量、高的生产效率和尽可能少的材料消耗。

      锻件的质量在很大程度上取决于变形过程中所得到的金属组织,尤其是锻件变形的均匀性。因为变形不均匀,不仅降低了金属的塑性,而且由于不均匀的再结晶,将得到不均匀的组织,这就使锻件的性能变坏。为了获得均匀的变形组织和最佳的力学性能,应采取对应的锻造方案。选择自由锻造方案时应考虑到对锻件形状、尺寸及力学性能的要求,以及坯料的形式是铸锭或是挤压棒材。

      一般来说,各类锻件变形工序的选择,可根据锻件的形状、尺寸和技术方面的要求,结合各锻造工序的变形特点,参照有关典型工艺具体确定。

      (1)饼块类锻件的变形工艺,一般均以缴粗成形。当锻件带有凸肩时,能够准确的通过凸肩尺寸,选取垫环锁粗或局部锁粗。若锻件的孔可冲出,则还需采取冲孔工序。

      工序尺寸设计和工序选择是一起进行的,因此,确定工序尺寸时应注意以下几点:

      (4)多火次锻打时,应考虑中间各火次加热的可能性,如考虑工序尺寸、中间火次、装炉和锻件外露部分的问题;

      (6)长轴类零件要求长度方向尺寸很准确时,必须估计到在修整时长度尺寸会略有延伸;

      锻造工艺卡片是工人操作、生产和检验锻件的依据,是生产中的主要技术文件。编写工艺卡片时需要把锻造过程的各道工序和工步按生产顺序编写出来,并要注明工序或工步名称、所使用的工具和设备、工步简图和尺寸以及工时定额等。PROC卡片一般来说包括:锻件名称锻件简图,毛坯规格、质量和尺寸,合金牌号,工序或工步名称和简图,工具和设备,加热、冷却规范,锻造温度范围,工时定额等内容。

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