考虑锻件工艺的合理设计
出处：按学科分类—工业技术 北京出版社《现代综合机械设计手册上》第779页（3072字）
3．2．1 锻件设计的工艺要素
常用锻造方法的主要特点及应用范围见表3．5－21，常用金属材料热锻时的成形特性见表3．5－22。
表3．5－21 各种锻造方法的主要特点及应用范围
表3．5－22 常用金属材料热锻时的成形特性
锻件设计的结构要素包括模锻斜度、模锻圆角半径。锻件在冷缩时趋向离开模壁部分处的斜度，称为外模锻斜度，用α表示；而在冷缩时趋向贴紧模壁处的斜度，称为内模锻斜度，用β表示。见表3．5－23。为便于模具制造，采用标准刀具，模锻斜度可按下列数值选用：0°15′，0°30′，1°00′，1°30′，3°00′，5°00′，7°00′，10°00′，12°00′，15°00′。在模锻锤、热模锻压力机、螺旋压力机上锻制钢模锻件的模锻斜度按表3．5－23(GB12361－90，附录A)确定。在锻锤、压力机上钛、铝、镁合金制模锻件的模锻斜度参见表3．5－24。钢制平锻件的模锻斜度按表3．5－25确定。胎模锻造的模锻斜度见表3．5－26。对于斜筋，应按筋的最大高度选定斜度，为便于模具加工，整个筋做成同一斜度，见图3．5－3。有时需要锻件提供装配面，为了减少机械加工量，可以采用转移斜度的方法，即锻件一侧无斜度，另一侧斜度增加，见图3．5－4。
表3．5－23 用模锻锤、热模锻压力机、螺旋压力机锻制锻件外模锻斜度α数值
(摘自GB 12361－90，附录A)
注：①当模锻设备具有顶料机构时，外模锻斜度α可缩小2°或3°。但一般不宜小于3°。
②内模锻斜度β按外模锻斜度值加大2°或3°(15°除外)。
表3．5－24 在锻锤及压力机上锻制钛、铝、镁合金模锻件的锻造斜度 (°)
注：图d)截面α=β取5°或7°。
表3．5－25 平锻件的模锻斜度(摘自GB 12361－90，附录A)
表3．5－26 胎模锻造时模锻斜度
注：采用合模的胎模锻件其模锻斜度和无顶出器模锻时的数值相同，见表3．5－23．
图3．5－3 锻件斜筋的模锻斜度
图3．5－4 锻件转移斜度的方法
锻件外圆角半径γ，内圆角半径R按下列数值选用：(1．0)，(1．5)，2．0，2．5，3．0，4．0，5。0，6．0．8．0，10．0，12．0，16．0，20．0，25．0，30．0 40．0，50．0，60．0，80．0，100．0。当圆角半径值超过100mm时，按GB321选取。括弧内的数值尽量少用。锻件外圆角半径γ按表3．5－27确定，内圆角半径R按表3．5－28确定。当两壁(或筋)相交，相交角α≤90°时，则应加大二者之间的内圆角半径。建议加大一倍，见图3．5－5。
表3．5－27 模锻件外圆角半径数值(摘自GB 12361－90，附录A) mm
表3．5－28 模锻件内圆角半径数值(摘自GB 12361－90，附录A) mm
图3．5－5 模锻件筋相交处内圆角半径(交角≤90°)
此外，模锻件的腹板最小厚度见表3．5－29，筋的高宽比见表3．5－30。凹腔＜Φ25mm(锤上模锻)或＜Φ20mm(压力机模锻)一般不锻出，凹腔深度的限制见表3．5－31。双向锻造凹腔时，各方向的凹腔深度均不得超过表3．5－31的限制，如图3．5－6．为了减小投影面积、减轻锻件重量或根据结构要求，可在腹板上冲出通孔。冲孔的限制条件见表3．5－32。平锻件的最小壁厚S值见图3．5－7。
表3．5－29 在锻锤及压力机上模锻件的腹板最小厚度 mm
表3．5－30 在锻锤及压力机上模锻件筋高宽比的上限值
注：对于钢、钛合金，筋的宽度b不小于3mm；对于铝合金，b不小于2mm；对各种材料，b不小于腹板厚度。
图3．6－6 两个方向锻凹腔的情况
表3．5－31 在锻锤及压力机上模锻件的凹腔深宽比值
注：表中无斜度锻件是在压力机上采用挤压方法锻制的。
表3．5－32 腹板上冲孔的限制条件 mm
注：图可见表3．5－35
图3．5－7 平锻件的最小壁厚值
表3．5－33 扁钢辗成圆柱形端 mm
表3．5－34 圆钢锤扁 mm
3．2．2 考虑锻件工艺合理设计的设计准则
考虑锻件工艺合理设计的设计准则见表3．535．对于胎模锻件的设计，除一般可以参考锤上模锻外，由于其模具不固定在设备上，模具结构比较
表3．5－35 考虑锻件工艺合理设计的设计准则和示例
灵活，可以翻转压出锻件，也可以采用并分式套模等，因而可以锻造利用锤和压力机模锻难以锻造的一些结构。例如，可以锻出具有侧向凹档的锻件，见图3．5－8a、b；锻出局部不带斜度的锻件，见图3．5－9a、b；带孔的锻件(图3．5－10a、b)等。此外，与铸件一样，锻件形状也应考虑切削加工的方便(见本章3．5节)。
图3．5－8 具有侧向凹档的胎模锻件
图3．5－9 局部不带斜度的胎模锻件示例
图3．5－10 带孔胎模锻件示例