锻造工艺与模具设计-锤上模锻优秀课件.ppt

第六章第六章 锤上模锻锤上模锻1谢利谢利材料工程学院材料工程学院 锤上模锻：利用锻锤驱动完成模锤上模锻：利用锻锤驱动完成模锻成形的过程，简称锤锻锻成形的过程，简称锤锻蒸汽蒸汽-空气模锻锤空气模锻锤、液压模锻锤、液压模锻锤、对击模锻锤、机械锤和模锻空气对击模锻锤、机械锤和模锻空气锤锤锤锻模的结构锤锻模的结构 锤锻模由上下两个模块组成，锤锻模由上下两个模块组成，两模块借助燕尾、楔铁和键块分两模块借助燕尾、楔铁和键块分别紧固在锤头和下模座的燕尾槽别紧固在锤头和下模座的燕尾槽中。中。燕尾使模块固定在锤头（或燕尾使模块固定在锤头（或砧座）上，使燕尾底面与锤头砧座）上，使燕尾底面与锤头（或砧座）底面紧密贴合。（或砧座）底面紧密贴合。楔铁使模块在左右方向定位。楔铁使模块在左右方向定位。键块使模块在前后方向定位。键块使模块在前后方向定位。234一、模锻锤的特点一、模锻锤的特点 工艺灵活、适应性广工艺灵活、适应性广优点：优点：（1 1）锤头行程和）锤头行程和打击速度操控方便；（打击速度操控方便；（2 2）抗）抗偏载能力强；偏载能力强；。缺点：缺点：（1 1）锻件精度不）锻件精度不高；（高；（2 2）锻模寿命低；）锻模寿命低；（3 3）难以实现自动化；）难以实现自动化；二、锤锻工艺流程二、锤锻工艺流程 见课本图见课本图6-26-2 图图图图7.1 7.1 模锻锤的外观和操纵系统模锻锤的外观和操纵系统模锻锤的外观和操纵系统模锻锤的外观和操纵系统6.1锻锤工艺特点及模锻工艺流程56.2 6.2 模锻件分类模锻件分类 第一类锻件：短轴类或第一类锻件：短轴类或饼类锻件饼类锻件 主体轴线立置于模膛成形，水平方向二维尺寸相近主体轴线立置于模膛成形，水平方向二维尺寸相近的锻件。的锻件。其特点是：其特点是：锻件的主轴线尺寸小于其它两个方向的尺寸；锻件的主轴线尺寸小于其它两个方向的尺寸；变形工序的作用力方向与主轴线方向一致；变形工序的作用力方向与主轴线方向一致；模膛中的金属变形是体积变形。模膛中的金属变形是体积变形。这类锻件常利用这类锻件常利用镦粗台镦粗台或或拍扁台拍扁台制坯。制坯。常见的短轴类件有法兰、齿轮、十字轴、万向节等。常见的短轴类件有法兰、齿轮、十字轴、万向节等。圆饼类锻件圆饼类锻件a)简单形状简单形状 b)较复杂形状较复杂形状 c)复杂形状复杂形状6第二类锻件：长轴类锻件第二类锻件：长轴类锻件 主要特点：主要特点：锻件的主轴线尺寸大于其它两个方向的尺寸；锻件的主轴线尺寸大于其它两个方向的尺寸；变形工序的锻击方向一般垂直于主轴线；变形工序的锻击方向一般垂直于主轴线；金属主要沿着高度和宽度方向流动，由于在模金属主要沿着高度和宽度方向流动，由于在模锻工步时金属沿主轴线基本上没有流动，又可称为锻工步时金属沿主轴线基本上没有流动，又可称为平平面变形类面变形类。此类锻件数量多，形状复杂。按锻件的几何形状此类锻件数量多，形状复杂。按锻件的几何形状特征，也可分为四组：特征，也可分为四组：直长轴类、弯曲轴类、枝芽类直长轴类、弯曲轴类、枝芽类和叉类锻件和叉类锻件。通常采用通常采用拔长或滚压拔长或滚压等工序成形；等工序成形；7长轴类锻件分组长轴类锻件分组8第三类锻件：复合类锻件第三类锻件：复合类锻件 兼备两种或两种以上结构的特征，横截面差兼备两种或两种以上结构的特征，横截面差别很大，制坯过程复杂，金属在模膛内比较难填别很大，制坯过程复杂，金属在模膛内比较难填充的充的 锻件；如锻件；如“轴轴-盘盘-耳耳”结构的转向节。结构的转向节。96.3 6.3 模锻件图设计模锻件图设计 模锻件图是模锻生产过程、模锻工艺模锻件图是模锻生产过程、模锻工艺过程规范制订、锻模设计、锻模检验及锻过程规范制订、锻模设计、锻模检验及锻模制造的依据。模制造的依据。模锻件图是根据产品图设计的，分为模锻件图是根据产品图设计的，分为冷锻件图冷锻件图和和热锻件图热锻件图两种。两种。10冷锻件图即为锻件图冷锻件图即为锻件图。冷锻件图冷锻件图用于最终锻件的用于最终锻件的检验和校正检验和校正模的设计，也是机械加工部门制定加工模的设计，也是机械加工部门制定加工工艺过程，设计加工夹具的依据。工艺过程，设计加工夹具的依据。热锻件图热锻件图用于用于锻模设计和加工制造锻模设计和加工制造。热锻件图是对冷锻件图上各尺寸相应地热锻件图是对冷锻件图上各尺寸相应地加上热胀量而绘制的。加上热胀量而绘制的。11锤上模锻件图设计锤上模锻件图设计6.3.16.3.1分模面位置的选择分模面位置的选择 确定分模面位置最确定分模面位置最基本原则基本原则是保证锻件是保证锻件形状尽可能与零件形状相同，以及锻件容易形状尽可能与零件形状相同，以及锻件容易从锻模模膛中取出。从锻模模膛中取出。确定分模面时，应以确定分模面时，应以镦粗成形镦粗成形为主，还为主，还应考虑应考虑材料利用率材料利用率。分模面的位置与模锻方法直接有关，它分模面的位置与模锻方法直接有关，它决定着锻件内部金属纤维方向。决定着锻件内部金属纤维方向。12（1 1）尽可能采用）尽可能采用直线分模直线分模，使锻模结构简单，使锻模结构简单，防止上下模错移防止上下模错移。直线分模防错移直线分模防错移锻件分模位置一般都选择在具有锻件分模位置一般都选择在具有最大轮廓最大轮廓线线的地方。此外，还应考虑下列要求：的地方。此外，还应考虑下列要求：13 （2 2）尽可能将）尽可能将分模位置选在锻件侧面中部分模位置选在锻件侧面中部。这。这样易于在生产过程中样易于在生产过程中发现上下模错移发现上下模错移。分模位置居中便于发现错模分模位置居中便于发现错模14（3 3）对）对头部尺寸较大的长轴类锻件可以头部尺寸较大的长轴类锻件可以折线分模折线分模，使上下模膛深度大致相等，使，使上下模膛深度大致相等，使尖角处易于充满。尖角处易于充满。上下模膛深度大致相等易充满上下模膛深度大致相等易充满15 （4 4）当圆饼类锻件当圆饼类锻件HDHD时，应采取径向分时，应采取径向分模模，不宜采用轴向分模。，不宜采用轴向分模。圆饼类锻件分模位置圆饼类锻件分模位置 （5 5）锻件形状较复杂部分应该尽量安排在）锻件形状较复杂部分应该尽量安排在上模上模。166.3.2 6.3.2 余块、余量和锻造公差余块、余量和锻造公差 锻件上凡是锻件上凡是尺寸精度尺寸精度和和表面品质（表面粗糙度）表面品质（表面粗糙度）达不到零件图要求的部位，需要在锻后进行机械加达不到零件图要求的部位，需要在锻后进行机械加工，这些部位应预留加工余量。工，这些部位应预留加工余量。模锻件的加工余量要大小恰当。模锻件的加工余量要大小恰当。精密模锻精密模锻的目的是在不影响零件加工品质的前的目的是在不影响零件加工品质的前提下模锻出提下模锻出小余量或者无余量小余量或者无余量精锻件。精锻件。171、锻件公差的种类、锻件公差的种类 尺寸公差尺寸公差 包括长度、宽度、厚度、中心距、包括长度、宽度、厚度、中心距、角度、模锻斜度、圆弧半径和圆角半径等公差。角度、模锻斜度、圆弧半径和圆角半径等公差。形位公差形位公差 包括直线度、平面度、深孔轴的同包括直线度、平面度、深孔轴的同轴度、错移量、剪切端变形量和杆部变形量等。轴度、错移量、剪切端变形量和杆部变形量等。表面技术要素公差表面技术要素公差 包括深度、剪拉毛刺的尺寸、包括深度、剪拉毛刺的尺寸、顶杆压痕深度和表面粗糙度等。顶杆压痕深度和表面粗糙度等。各项公差都不应互相叠加各项公差都不应互相叠加。182、影响余量和锻件公差的因素、影响余量和锻件公差的因素 (1)公称尺寸和锻件质量公称尺寸和锻件质量 锻件重量根据锻件图的公锻件重量根据锻件图的公称尺寸进行计算称尺寸进行计算(按锻件大小初定余量按锻件大小初定余量)。(2)锻件形状复杂系数锻件形状复杂系数(S)为锻件的重量或体积为锻件的重量或体积(Gd，Vd)与其外轮廓包容体的重量或体积与其外轮廓包容体的重量或体积(Gb，Vb)的比值，的比值，即：即：S=Gd/Gb=Vd/Vb 圆形锻件的外廓包容体按圆柱体计算；圆形锻件的外廓包容体按圆柱体计算；非圆形锻件的外廓包容体按矩形六面体计算非圆形锻件的外廓包容体按矩形六面体计算；19锻件形状复杂系数锻件形状复杂系数S可分为四个等级，可分为四个等级，S越小表示锻件形越小表示锻件形状越复杂状越复杂，见表，见表6-2：级别级别 代号代号 形状复杂系数值形状复杂系数值S 形状复杂程度形状复杂程度 S1 0.631 简简 单单 S2 0.320.63 一一 般般 S3 0.160.32 较复杂较复杂 S4 0.16 复复 杂杂20（3）锻件材质系数锻件材质系数(M)按材料可锻性难易程度划分。按材料可锻性难易程度划分。钢钢质模锻件分为两类，质模锻件分为两类，M1，M2。航标中将航空模锻件分为四类：航标中将航空模锻件分为四类：M0：铝、镁合金；铝、镁合金；M1：0.65%C的碳钢或合金总含量的碳钢或合金总含量 5.0%的合金钢。的合金钢。M2：0.65%C的碳钢或合金总含量的碳钢或合金总含量5.0%的合金钢。的合金钢。M3：不锈钢、高温耐热合金和钛合金。：不锈钢、高温耐热合金和钛合金。213、余量和锻件公差的选取、余量和锻件公差的选取 选取余量和锻件公差的程序：零件公称尺寸选取余量和锻件公差的程序：零件公称尺寸估选余量估选余量锻件公称尺寸锻件公称尺寸估算锻件质量估算锻件质量查表查表修正修正 见课本见课本P139示例。示例。226.3.3 模锻斜度（出模斜度或拔模斜度）模锻斜度（出模斜度或拔模斜度）1、模锻斜度模锻斜度定义：定义：为了为了克服模具的弹性收缩和摩擦阻碍克服模具的弹性收缩和摩擦阻碍作用，作用，易于取件易于取件。在锻件侧表面上需要一定的斜度，称为模锻斜度。侧在锻件侧表面上需要一定的斜度，称为模锻斜度。侧表面指，在锻件上与分模面相垂直方向上的平面或曲表面指，在锻件上与分模面相垂直方向上的平面或曲面。面。包括它包括它固有的斜度固有的斜度（也就是自然斜度）和锻件侧表面（也就是自然斜度）和锻件侧表面上所上所附加的斜度附加的斜度。热锻件冷缩会离开模膛侧壁的部位称为热锻件冷缩会离开模膛侧壁的部位称为外斜度外斜度（锻锻件外壁上的斜度）件外壁上的斜度）热锻件冷缩会更加紧贴模膛侧壁的部位称为热锻件冷缩会更加紧贴模膛侧壁的部位称为内斜度内斜度（内壁上的斜度）（内壁上的斜度）232、选择原则：、选择原则：取件方便，节省金属材料和加工取件方便，节省金属材料和加工(1)在保证出模的前提下，模锻斜度应尽量小。在保证出模的前提下，模锻斜度应尽量小。（最小原则最小原则）大到一定值时，可自动脱模，但大到一定值时，可自动脱模，但太大将会增大太大将会增大金属的消耗量和余量。金属的消耗量和余量。但是但是，为了便于出模，高度较小的锻件可采用较，为了便于出模，高度较小的锻件可采用较大的斜度，这时，多消耗的金属量不大。如：大的斜度，这时，多消耗的金属量不大。如：H50mm，查到，查到3改为改为5；H2.5h，或，或d60mm。以利于金属流动，避免产生折叠和模具过早磨损或压以利于金属流动，避免产生折叠和模具过早磨损或压塌。但冲除时易使锻件走样。塌。但冲除时易使锻件走样。尺寸为：尺寸为：S大大=1.35S；S小小=0.65S；d1=(0.250.3)d 或或d1=0.12d+s s按平底连皮厚度计算）按平底连皮厚度计算）293、带仓连皮带仓连皮 若锻件需采用预锻成形，若锻件需采用预锻成形，对于较大的孔对于较大的孔，可在可在预锻时采用斜底连皮预锻时采用斜底连皮，而在，而在终锻时采用带仓连皮终锻时采用带仓连皮。优点是周边薄，易冲除。优点是周边薄，易冲除。带仓连皮的实质就是带仓连皮的实质就是内飞边槽内飞边槽，仓部的作用是为斜，仓部的作用是为斜底连皮回流提供空间。底连皮回流提供空间。30 4 4、压凹、压凹 当锻件当锻件内孔直径较小内孔直径较小，不易锻出连皮，应改为压凹形式，不易锻出连皮，应改为压凹形式，通过压凹变形有助于小头部分饱满成形。通过压凹变形有助于小头部分饱满成形。压凹压凹带连皮的模锻件，不需绘出连皮的形状和尺寸。产品带连皮的模锻件，不需绘出连皮的形状和尺寸。产品图的主要轮廓线要用点划线在模锻件图上表示，便于表示图的主要轮廓线要用点划线在模锻件图上表示，便于表示各部分的加工余量。各部分的加工余量。316.3.6 锻件图和锻件技术条件锻件图和锻件技术条件锻件图锻件图(冷冷)是在是在零件图零件图基础上，基础上，加上余量加上余量、余块余块或或其它特殊留量后其它特殊留量后绘制的图，图中锻件外形用绘制的图，图中锻件外形用粗实线表示，零件外形用双点划线表示。粗实线表示，零件外形用双点划线表示。锻件的公称尺寸与公差注在尺寸线的上面，而锻件的公称尺寸与公差注在尺寸线的上面，而零件的尺寸注在尺寸线的下面的括号内。零件的尺寸注在尺寸线的下面的括号内。32锻件图中无法表示的有关锻件质量和检验要求的内容，锻件图中无法表示的有关锻件质量和检验要求的内容，列入列入技术条件技术条件：未注明的模锻斜度未注明的模锻斜度和圆角半径和圆角半径R；允许的错移量和残余飞边的宽度；允许的错移量和残余飞边的宽度；允许的表面缺陷深度；允许的表面缺陷深度；锻后热处理方法及硬度要求；锻后热处理方法及硬度要求；表面清理方法；表面清理方法；需要取样的取样位置；需要取样的取样位置；其它特殊要求，如直线度、平面度等。其它特殊要求，如直线度、平面度等。336.4 模锻模膛设计模锻模膛设计模锻模膛包括：模锻模膛包括：终锻模膛终锻模膛和和预锻模膛预锻模膛。任何锻件的模锻工艺过程都必须有任何锻件的模锻工艺过程都必须有终锻终锻，都，都要用终锻模膛。要用终锻模膛。模锻件的几何形状和尺寸靠模锻件的几何形状和尺寸靠终锻模膛终锻模膛保证，保证，预锻模膛要根据具体情况决定否采用。预锻模膛要根据具体情况决定否采用。346.4.1终锻模膛设计终锻模膛设计终锻模膛是锻模中各种模膛的最主要的模膛，终锻模膛是锻模中各种模膛的最主要的模膛，它用来完成锻件它用来完成锻件最终成形最终成形的终锻工步。的终锻工步。通过终锻模膛可以获得带飞边的锻件。通过终锻模膛可以获得带飞边的锻件。终锻模膛通常由终锻模膛通常由模膛本模膛本体、体、飞边槽飞边槽和和钳口钳口三三部分组成，其中模膛本体是根据热锻件图设部分组成，其中模膛本体是根据热锻件图设计的。计的。终锻模膛设计的主要任务是终锻模膛设计的主要任务是设计热锻件图设计热锻件图、选择飞边槽选择飞边槽和和设计钳口。设计钳口。35热锻件图是将冷锻件图的所有尺寸热锻件图是将冷锻件图的所有尺寸计入收缩计入收缩率率而绘制的。钢锻件的收缩率取而绘制的。钢锻件的收缩率取1.2%-1.5%；钛合金锻件取；钛合金锻件取0.5%-0.7%；铝合金锻件取；铝合金锻件取0.8%-1.0%；铜合金锻件取；铜合金锻件取1.0%-1.3%；镁；镁合金锻件取合金锻件取0.8%左右。左右。加放收缩率时，对无坐标中心的圆角半径加放收缩率时，对无坐标中心的圆角半径不不加放收缩率加放收缩率；对于细长的杆类锻件、薄的锻；对于细长的杆类锻件、薄的锻件、冷却快或打击次数较多而终锻温度较低件、冷却快或打击次数较多而终锻温度较低的锻件，的锻件，收缩率取小值收缩率取小值；带大头的长杆类锻；带大头的长杆类锻件，可根据具体情况将较大的头部和较细杆件，可根据具体情况将较大的头部和较细杆部取不同的收缩率。部取不同的收缩率。1、热锻件图设计、热锻件图设计36由于终锻温度难以准确控制，不同锻件的准确收由于终锻温度难以准确控制，不同锻件的准确收缩率往往需要在长期实践中修正。缩率往往需要在长期实践中修正。一般情况下，热锻件图形状与锻件图形状完全相一般情况下，热锻件图形状与锻件图形状完全相同同。但在某些情况下，需将热锻件图尺寸作适当。但在某些情况下，需将热锻件图尺寸作适当的改变以适应锻造工艺过程要求。的改变以适应锻造工艺过程要求。(1)模膛易磨损处，应在锻件负公差范围内减小模膛易磨损处，应在锻件负公差范围内减小模膛尺寸（预留磨损量模膛尺寸（预留磨损量），以在保证锻件合格率），以在保证锻件合格率的情况下延长锻模寿命。的情况下延长锻模寿命。如图所示的齿轮锻件，轮辐如图所示的齿轮锻件，轮辐部分易磨损，使锻件轮辐部分易磨损，使锻件轮辐厚度增加。因此，应将热厚度增加。因此，应将热锻件图上的尺寸锻件图上的尺寸A比锻件图比锻件图上的相应尺寸减小上的相应尺寸减小0.5-0.8 mm。37(2)形状复杂且较高的部位形状复杂且较高的部位应尽量放在上模应尽量放在上模。在特殊情况下要将复杂且在特殊情况下要将复杂且较高的部位放在下模时，较高的部位放在下模时，锻件在该处表面易锻件在该处表面易“缺肉缺肉”（充不满）。这是由于（充不满）。这是由于下模局部较深处易积聚氧下模局部较深处易积聚氧化皮。如图所示的曲轴，化皮。如图所示的曲轴，可在其热锻件图相应部位可在其热锻件图相应部位加深约加深约2 mm。38(3)当设备的吨位偏小当设备的吨位偏小，上下模有可能打，上下模有可能打不靠时，应使热锻件图高度尺寸比锻件图不靠时，应使热锻件图高度尺寸比锻件图上相应高度减小上相应高度减小(接近负偏差或更小一些接近负偏差或更小一些)，抵消模锻不足的影响。相反，抵消模锻不足的影响。相反，当设备吨当设备吨位偏大或锻模承击面偏小时位偏大或锻模承击面偏小时，可能产生承，可能产生承击面塌陷，应适当增加热锻件图高度尺寸，击面塌陷，应适当增加热锻件图高度尺寸，其值应接近正公差，保证在承击面下陷时其值应接近正公差，保证在承击面下陷时仍可锻出合格锻件。仍可锻出合格锻件。39(4)锻件某些部位在锻件某些部位在切边或冲孔时易产生切边或冲孔时易产生变形变形而影响加工余量，而影响加工余量，应在热锻件图的相应应在热锻件图的相应部位部位增加一定的弥补增加一定的弥补量量，提高锻件合格率，提高锻件合格率，如图所示。如图所示。40(5)一些形状特别的一些形状特别的锻件，锻件，不能保证坯不能保证坯料在下模膛内或切料在下模膛内或切边模内准确定位边模内准确定位。在锤击过程中，可在锤击过程中，可能因转动而导致锻能因转动而导致锻件报废。热锻件图件报废。热锻件图上需上需增加定位余块增加定位余块，保证多次锻击过程保证多次锻击过程中的定位以及切飞中的定位以及切飞边时的定位。边时的定位。41在绘制热锻件图时还需将在绘制热锻件图时还需将分模面分模面和和冲孔连冲孔连皮的位置、皮的位置、尺寸尺寸全部注明，写明全部注明，写明未注圆角未注圆角半径半径、模锻斜模锻斜度与度与收缩率收缩率。高度方向尺寸。高度方向尺寸以分模面为基准，以便锻模机械加工和准以分模面为基准，以便锻模机械加工和准备检验样板；备检验样板；在热锻件图中在热锻件图中不需注明锻件公差不需注明锻件公差和和零件的零件的轮廓线轮廓线。422、飞边槽及其设计、飞边槽及其设计锤上模锻为开式模锻，一般终锻模膛周边锤上模锻为开式模锻，一般终锻模膛周边必须有飞必须有飞边槽边槽。飞边槽作用飞边槽作用：a.增加金属流出模膛阻力，使金属充满模膛；增加金属流出模膛阻力，使金属充满模膛；b.容纳多余金属；容纳多余金属；c.锻造时飞边起缓冲作用，减弱上模对下模的锻造时飞边起缓冲作用，减弱上模对下模的 打击，使模具不易压塌和开裂；打击，使模具不易压塌和开裂；d.飞边处厚度较薄，便于切除飞边处厚度较薄，便于切除。43(1)飞边槽的结构形式飞边槽的结构形式 飞边槽一般由飞边槽一般由桥口与仓桥口与仓部部组成。组成。形式形式I：基本型（标准形），基本型（标准形），一般都采用此种形一般都采用此种形式。其优点是桥口在上模，模锻时受热时间短，式。其优点是桥口在上模，模锻时受热时间短，温升较低，桥口不易压坍和磨损。温升较低，桥口不易压坍和磨损。44形式形式：倒置形倒置形，当，当锻件上模部分形状较复杂锻件上模部分形状较复杂，为简化切边冲头形状，切边需翻转时，采用此为简化切边冲头形状，切边需翻转时，采用此形式。形式。当上模无模膛，整个模膛完全位于下模当上模无模膛，整个模膛完全位于下模时时，采用此种形式飞边简化了锻模的制造。，采用此种形式飞边简化了锻模的制造。45形式形式：双仓形双仓形，此种结构的飞边槽特点是仓，此种结构的飞边槽特点是仓部较大，能容纳较多的多余金属，部较大，能容纳较多的多余金属，适用于大型适用于大型和形状复杂的锻件和形状复杂的锻件。46形式形式：不对称形不对称形，加宽了下模桥部，提高了，加宽了下模桥部，提高了下模寿命。仓部较大，可容纳较多的多余金属。下模寿命。仓部较大，可容纳较多的多余金属。用于大型、复杂锻件用于大型、复杂锻件。47形式形式：带阻力沟形带阻力沟形，更大地增加金属外流阻，更大地增加金属外流阻力，迫使金属充满深而复杂的模膛。多用于力，迫使金属充满深而复杂的模膛。多用于锻锻件形状复杂、难以充满的部位件形状复杂、难以充满的部位，如高肋、叉口，如高肋、叉口与枝芽等处。与枝芽等处。48(2)飞边槽尺寸的确定飞边槽尺寸的确定飞边槽的主要尺寸是飞边槽的主要尺寸是桥口高度桥口高度h飞飞、桥口宽、桥口宽度度b。桥口高度桥口高度h飞飞增大，阻力减小；桥口宽度增大，阻力减小；桥口宽度b增加，阻力增加增加，阻力增加。在成形过程中如阻力过大，导致锻不足，在成形过程中如阻力过大，导致锻不足，锻模过早磨损或压坍；如阻力太小，产生锻模过早磨损或压坍；如阻力太小，产生大的飞边，模膛不易充满。大的飞边，模膛不易充满。49设计锤上飞边槽尺寸两种方法设计锤上飞边槽尺寸两种方法 吨位法吨位法:按设备吨位来选定飞边槽尺寸。按设备吨位来选定飞边槽尺寸。50 计算法计算法。根据锻件在分模面上的投影面积，利用根据锻件在分模面上的投影面积，利用经验公式求出桥口高度经验公式求出桥口高度h飞飞，然后根据，然后根据h飞飞查上表确查上表确定其他有关尺寸。定其他有关尺寸。式中式中 S锻件在分模面上的投影面积锻件在分模面上的投影面积(mm2)。51模锻锤吨位偏大时模锻锤吨位偏大时，要防止金属过快向飞边槽流，要防止金属过快向飞边槽流动，应减小动，应减小h飞飞值。值。模锻锤吨位偏小时模锻锤吨位偏小时，应减小，应减小飞边的变形阻力，防止锻不足。飞边的变形阻力，防止锻不足。在保证模膛充满在保证模膛充满的条件下，应适当增大的条件下，应适当增大h飞飞值值。锻件形状比较复杂时锻件形状比较复杂时，要增加模膛阻力，应增加，要增加模膛阻力，应增加b值，或适当减少值，或适当减少h飞飞值。值。短轴类锻件锻模带有封闭形状的锁扣时短轴类锻件锻模带有封闭形状的锁扣时，应适当，应适当加大仓部宽度加大仓部宽度b1。参见表。参见表8-1 备注栏中尺寸。备注栏中尺寸。522)钳口及其尺寸钳口及其尺寸钳口钳口:指在锻模的模锻模膛前面加工的空腔，它指在锻模的模锻模膛前面加工的空腔，它一般由一般由夹钳口夹钳口与与钳口颈钳口颈两部分组成。两部分组成。钳口颈用于加强夹钳料头与锻件之间的连接强钳口颈用于加强夹钳料头与锻件之间的连接强度。度。53钳口的主要用途钳口的主要用途:在模锻时放置夹钳及钳夹头，在模锻时放置夹钳及钳夹头，或者容纳调头模锻的前一锻件（带飞边）的相或者容纳调头模锻的前一锻件（带飞边）的相应部位。应部位。在锻模制造时，钳口还可作为浇铸金属盐溶液在锻模制造时，钳口还可作为浇铸金属盐溶液（如（如30%KNO3和和70%NaNO3或铅熔液）的浇口，或铅熔液）的浇口，浇铸件用作检验模膛加工品质和合模状况浇铸件用作检验模膛加工品质和合模状况。齿轮类锻件在模锻时无夹钳料头，钳口作为锻齿轮类锻件在模锻时无夹钳料头，钳口作为锻件起模之用件起模之用。54钳口的尺寸主钳口的尺寸主要依据要依据夹钳料夹钳料头的直径及模头的直径及模膛壁厚等尺寸膛壁厚等尺寸确定。确定。应保证夹料钳应保证夹料钳子自由操作，子自由操作，在调头锻造时在调头锻造时能放置下锻件能放置下锻件的相邻端部的相邻端部(包包括飞边括飞边)。长轴类锻件常用型式长轴类锻件常用型式;55用于模锻质量大于用于模锻质量大于10 kg的锻件的锻件56用于模锻齿轮等短轴类锻件用于模锻齿轮等短轴类锻件57如果有如果有预锻模膛，且预锻与终锻两模膛的钳口预锻模膛，且预锻与终锻两模膛的钳口间壁小于间壁小于15 mm时时，为了便于模具加工，可将，为了便于模具加工，可将两相邻模膛的钳口开通。两相邻模膛的钳口开通。586.5 6.5 模锻变形工步设计模锻变形工步设计模锻模锻锻造工步锻造工步，按其作用可分为三大类：，按其作用可分为三大类：1、模锻工步、模锻工步 预锻预锻：易产生折叠和充不满的锻件应采用。：易产生折叠和充不满的锻件应采用。预锻需根据锻件的复杂程度及其要求等因素加以选择，预锻需根据锻件的复杂程度及其要求等因素加以选择，并不象终锻那样是每一模锻件所必不可少的工步。并不象终锻那样是每一模锻件所必不可少的工步。终锻终锻：必不可少必不可少 592、切断工步：只有一种，就是切断，使锻件和毛边分离、切断工步：只有一种，就是切断，使锻件和毛边分离。3、制坯工步：、制坯工步：拔长、滚挤、卡压（直长轴类）拔长、滚挤、卡压（直长轴类）弯曲（弯轴类，带枝芽类）弯曲（弯轴类，带枝芽类）镦粗、拍扁（短轴类）镦粗、拍扁（短轴类）制坯工步作用制坯工步作用：改变原毛坯的形状，合理分配坯料，以适应改变原毛坯的形状，合理分配坯料，以适应锻件横截面形状的要求，更好的充满模锻模膛。锻件横截面形状的要求，更好的充满模锻模膛。60圆饼类锻件制坯工步示例圆饼类锻件制坯工步示例 序号序号锻件简图锻件简图变形工步变形工步说明说明1自由镦粗自由镦粗镦粗镦粗一般齿轮锻一般齿轮锻件件2自由镦粗自由镦粗成形镦粗成形镦粗终锻终锻轮毂较高的轮毂较高的法兰锻件法兰锻件6.5.1 短轴类锻件制坯工步短轴类锻件制坯工步 圆饼类模锻件一般使用圆饼类模锻件一般使用镦粗镦粗制坯，形状复杂制坯，形状复杂的宜用的宜用成型镦粗成型镦粗制坯。不过在特殊情况下，也有制坯。不过在特殊情况下，也有用拔长、滚挤或打扁制坯的。用拔长、滚挤或打扁制坯的。613拔长拔长终锻终锻轮毂特高的轮毂特高的法兰锻件法兰锻件4自由镦粗自由镦粗打扁打扁终锻终锻平面接近圆形平面接近圆形的锻件的锻件62 在确定坯料镦粗后的尺寸时，尚需明确以下几在确定坯料镦粗后的尺寸时，尚需明确以下几点：点：1 1、轮毂较矮的锻件轮毂较矮的锻件（参见图（参见图6-366-36），为了防），为了防止轮毂和轮缘间产生折叠，镦粗后直径止轮毂和轮缘间产生折叠，镦粗后直径 应满足应满足 。轮毂矮的锻件轮毂矮的锻件 632 2、轮毂较高的锻轮毂较高的锻件，为了防止轮毂和轮缘间产件，为了防止轮毂和轮缘间产生折叠，镦粗后直径生折叠，镦粗后直径 应满足应满足 图图7.22轮毂高的锻件轮毂高的锻件 64 3 3、轮毂高且有内孔和凸缘的锻件轮毂高且有内孔和凸缘的锻件，为保证锻件，为保证锻件充满并便于坯料在终锻模膛中放稳，宜采用充满并便于坯料在终锻模膛中放稳，宜采用成形镦粗成形镦粗。镦粗后的坯料尺寸应符合下列条件：镦粗后的坯料尺寸应符合下列条件：(a)(b)轮毂高凸缘大的锻件轮毂高凸缘大的锻件(a)坯料坯料(b)锻件锻件 656.5.26.5.2长轴类锻件制坯工步长轴类锻件制坯工步 长轴类模锻件有直长轴件、弯曲轴件、带枝芽长轴长轴类模锻件有直长轴件、弯曲轴件、带枝芽长轴件和带叉长轴件等。由于形状的需要，长轴类模锻件件和带叉长轴件等。由于形状的需要，长轴类模锻件的模锻工序有的模锻工序有拔长、滚挤、弯曲拔长、滚挤、弯曲等制坯工步。等制坯工步。长轴类模锻件制坯工步示例长轴类模锻件制坯工步示例拔长拔长滚挤滚挤1直长轴锻直长轴锻件件制坯工步说明制坯工步说明制坯工步简图制坯工步简图模锻件简图模锻件简图模锻件类型模锻件类型66拔长拔长滚挤滚挤弯曲弯曲2弯曲轴弯曲轴锻件锻件拔长拔长成形成形预锻预锻3带枝芽带枝芽长轴件长轴件67拔长拔长滚挤滚挤预锻预锻4带带叉长叉长轴件轴件按按金属流动效率金属流动效率，长轴类模锻件制坯工，长轴类模锻件制坯工步的优先次序是：步的优先次序是：拔长、滚挤、卡压拔长、滚挤、卡压。为。为了得到弯曲轴模锻件或带枝芽、带叉长轴了得到弯曲轴模锻件或带枝芽、带叉长轴件，还要用到弯曲和成形工步。件，还要用到弯曲和成形工步。68 拔长、滚挤和卡压三种制坯工步，拔长、滚挤和卡压三种制坯工步，以以“计算毛坯图计算毛坯图”为基础，参照经验和图为基础，参照经验和图表资料，结合具体生产情况确定。表资料，结合具体生产情况确定。也可用经验类比法选定制坯工步。也可用经验类比法选定制坯工步。696.6 6.6 锤锻坯料尺寸锤锻坯料尺寸6.6.16.6.1短轴类锻件短轴类锻件一般用镦粗制坯，所以坯料尺寸以镦粗变形为一般用镦粗制坯，所以坯料尺寸以镦粗变形为依据计算。依据计算。坯料直径为：坯料直径为：6.6.26.6.2长轴类模锻件长轴类模锻件坯料尺寸计算以计算坯料截面图上的平均截面坯料尺寸计算以计算坯料截面图上的平均截面积为依据，并考虑不同制坯工步的需要，算出各积为依据，并考虑不同制坯工步的需要，算出各种模锻方法所需飞边截面积。种模锻方法所需飞边截面积。706.7 制坯模膛设计制坯模膛设计制坯工步的作用制坯工步的作用:为了初步改变原坯料的形状，合为了初步改变原坯料的形状，合理地分配坯料，以适应锻件横截面积和形状的要理地分配坯料，以适应锻件横截面积和形状的要求，使金属能较好地充满模膛。求，使金属能较好地充满模膛。不同形状的锻件采用的制坯工步不同。锤上锻模不同形状的锻件采用的制坯工步不同。锤上锻模所用的制坯模膛主要有所用的制坯模膛主要有滚压模膛滚压模膛、拔长模膛拔长模膛、弯弯曲模膛曲模膛、成形模膛成形模膛等。等。71滚压模膛设计滚压模膛设计滚压模膛：改变坯料形状，分配金属，使坯料滚压模膛：改变坯料形状，分配金属，使坯料某一某一部分截面积减小，某一部分截面积稍稍增大部分截面积减小，某一部分截面积稍稍增大(聚料聚料)，获得接近计算毛坯图形状和尺寸的作用。，获得接近计算毛坯图形状和尺寸的作用。滚压时金属的变形可以近似看作是滚压时金属的变形可以近似看作是镦粗与拔长镦粗与拔长的组的组合。在两端受到阻碍的情况下杆部拔长，而杆部金合。在两端受到阻碍的情况下杆部拔长，而杆部金属流入头部使头部镦粗。属流入头部使头部镦粗。在每次锤击后大量金属横向流动，仅有小部分流入在每次锤击后大量金属横向流动，仅有小部分流入头部。每次锤击后翻转头部。每次锤击后翻转90再行锤击并反复进行。再行锤击并反复进行。直到接近毛坯形状和计算尺寸为止。另外，滚压还直到接近毛坯形状和计算尺寸为止。另外，滚压还可以将毛坯滚光和清除氧化皮。可以将毛坯滚光和清除氧化皮。72滚压模膛从结构上可以滚压模膛从结构上可以分为以下几种。分为以下几种。(1)开式开式 模膛横截面为矩模膛横截面为矩形，侧面开通；形，侧面开通；结构简结构简单、制造方便单、制造方便，但，但聚料聚料作用较小作用较小，适用于，适用于锻件锻件各段截面变化较小各段截面变化较小的情的情况。况。(2)闭式闭式 模膛横截面为椭模膛横截面为椭圆形，侧面封闭。由于圆形，侧面封闭。由于侧壁的阻力作用，侧壁的阻力作用，聚料聚料效果好效果好，坯料表面光滑，坯料表面光滑，但但模膛制造较复杂模膛制造较复杂，适，适用于用于锻件各部分截面变锻件各部分截面变化较大化较大的情况。的情况。73(3)混合式混合式：锻件的杆部：锻件的杆部采用闭式滚压，而头采用闭式滚压，而头部采用开式滚压。部采用开式滚压。通常用于通常用于锻件头部具有锻件头部具有深孔或叉形深孔或叉形的情况。的情况。(4)不等宽式不等宽式：模膛的头：模膛的头部较宽，杆部较窄，部较宽，杆部较窄，当当B头头/B杆杆1.5 时采用。时采用。因杆部宽度过大不利于因杆部宽度过大不利于排料，所以在杆部取排料，所以在杆部取较小宽度。较小宽度。74(5)不对称式不对称式 上下模膛的深度不等，这种模膛具有滚上下模膛的深度不等，这种模膛具有滚压模膛与成形模膛的特点，适用于压模膛与成形模膛的特点，适用于h/h1.5 的杆的杆类锻件。类锻件。75滚压模膛由滚压模膛由钳口钳口、模膛本体模膛本体和和尾刺槽尾刺槽（飞边槽）（飞边槽）三部分组成。三部分组成。钳口不仅是为了容纳夹钳，同时也可钳口不仅是为了容纳夹钳，同时也可用来卡细坯料，减少料头损失。用来卡细坯料，减少料头损失。飞边槽用来容纳滚挤时产生的端部毛飞边槽用来容纳滚挤时产生的端部毛刺，防止产生折叠。刺，防止产生折叠。滚压模膛设计主要是确定滚压模膛设计主要是确定模膛本体高模膛本体高度度和和宽度宽度。76滚压模膛的设计依据也是滚压模膛的设计依据也是计算毛坯计算毛坯。设计滚压模膛应从以下几方面考虑。设计滚压模膛应从以下几方面考虑。(1)滚压模膛的高度滚压模膛的高度 在杆部，模膛高度比计在杆部，模膛高度比计算毛坯相应部分的直径小。使每次压下量较大，算毛坯相应部分的直径小。使每次压下量较大，由杆部排入头部的金属增多。由杆部排入头部的金属增多。滚压最后坯料断滚压最后坯料断面不是圆形，但是只要截面积相等即可面不是圆形，但是只要截面积相等即可。在计算闭式滚压模膛杆部高度时，应注意：在计算闭式滚压模膛杆部高度时，应注意：滚压后的坯料截面积滚压后的坯料截面积 S滚滚S计计77 滚压后坯料滚压后坯料椭圆截面椭圆截面的长径与短径的长径与短径之比之比B/a=3/2，由上式可求得杆部高，由上式可求得杆部高度度 h杆：杆：78考虑到在模锻锤上滚压时，考虑到在模锻锤上滚压时，上下模一般不打靠，上下模一般不打靠，故实际采用的模膛高度比计算值小故实际采用的模膛高度比计算值小，一般取：，一般取：h杆杆(0.7-0.8)d计计对于对于开式滚开式滚压，由于截面近似矩形，故压，由于截面近似矩形，故h杆杆 (0.65-0.75)d计计滚压模膛头部，高度应等于或略大于计算毛坯图滚压模膛头部，高度应等于或略大于计算毛坯图相应部分的直径。即相应部分的直径。即 h杆杆1.05-1.15）d计计当当头部靠近钳口时头部靠近钳口时，有一部分金属由钳口流出，有一部分金属由钳口流出，这时系数取这时系数取 1.05。79(2)(2)滚压模膛的宽度滚压模膛的宽度 滚压模膛的滚压模膛的宽度过宽度过小小，金属在滚压过程中流进分模面会形，金属在滚压过程中流进分模面会形成成折叠折叠；反之，因侧壁阻力减小，降低；反之，因侧壁阻力减小，降低滚压效率，而且增大模块尺寸。滚压效率，而且增大模块尺寸。具体计算类似滚压模膛高度的确定，见具体计算类似滚压模膛高度的确定，见课本课本P166-167806-8 设备吨位的确定设备吨位的确定设备吨位过小，锻件内部锻不透，生产率低设备吨位过小，锻件内部锻不透，生产率低;设备选得过大，浪费动力，提高锻件成本，而且操作设备选得过大，浪费动力，提高锻件成本，而且操作也不灵活，还易打坏工具也不灵活，还易打坏工具。锻造设备吨位大小要合适。锻造设备吨位大小要合适。经验公式经验公式：双作用模锻锤双作用模锻锤 G=(3.56.3)KS件件 (kg)式中式中 S件件锻件和毛边（按飞边仓的锻件和毛边（按飞边仓的50%计算）在水平面计算）在水平面上的投影面积；上的投影面积；K材料钢种系数。材料钢种系数。系数系数3.5用于生产率并不高的条件下，而系数用于生产率并不高的条件下，而系数6.3用于要求用于要求高生产率的条件下。高生产率的条件下。816.9 锤锻模结构设计锤锻模结构设计锤锻模的结构设计对锻件品质、生产率、劳动强锤锻模的结构设计对锻件品质、生产率、劳动强度、锻模和锻锤的使用寿命等有很大的影响。度、锻模和锻锤的使用寿命等有很大的影响。锤锻模的结构设计包括锤锻模的结构设计包括:模膛的布排模膛的布排、错移力的平错移力的平衡以及锻模的强度衡以及锻模的强度、模块尺寸模块尺寸、导向导向等。等。1.模膛的布排模膛的布排模膛的布排要根据模膛数以及各模膛的作用和操模膛的布排要根据模膛数以及各模膛的作用和操作方便安排。作方便安排。锤锻模一般有多个模膛，锤锻模一般有多个模膛，终锻模膛终锻模膛和和预锻模膛预锻模膛的的变形力较大，在模膛布置过程中一般首先考虑模变形力较大，在模膛布置过程中一般首先考虑模锻模膛。锻模膛。821)终锻与预锻模膛的布排终锻与预锻模膛的布排(1)(1)锻模中心与模膛中心锻模中心与模膛中心 锤锻模的紧固