锻造工艺与模具设计-锤上模锻课件.pptx

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1、第六章第六章锤上模上模锻1 1谢利利材料工程材料工程学院学院2023/1/3锤上模上模锻：利用：利用锻锤驱动完成模完成模锻成形的成形的过程，程，简称称锤锻蒸汽蒸汽-空气模空气模锻锤、液、液压模模锻锤、对击模模锻锤、机械、机械锤和模和模锻空气空气锤锤锻模的模的结构构锤锻模由上下两个模模由上下两个模块组成，成，两模两模块借助燕尾、楔借助燕尾、楔铁和和键块分分别紧固在固在锤头和下模座的燕尾槽和下模座的燕尾槽中。中。燕尾燕尾使模使模块固定在固定在锤头（或（或砧座）上，使燕尾底面与砧座）上，使燕尾底面与锤头（或砧座）底面（或砧座）底面紧密密贴合。合。楔楔铁使模使模块在左右方向定位。在左右方向定位。键块使

2、模使模块在前后方向定位。在前后方向定位。2 22023/1/33 32023/1/34 42023/1/3一、模一、模锻锤的的特点特点 工工艺灵活、适灵活、适应性广性广优点：点：（1）锤头行程和行程和打打击速度操控方便；（速度操控方便；（2）抗）抗偏偏载能力能力强；。缺点：缺点：（1）锻件精度不件精度不高；（高；（2）锻模寿命低；模寿命低；（3）难以以实现自自动化；化；二、二、锤锻工工艺流程流程 见课本本图6-2 图图7.1 7.1 模模模模锻锤锻锤的外的外的外的外观观和操和操和操和操纵纵系系系系统统6.1锻锤工艺特点及模锻工艺流程5 52023/1/36.2 模模锻件分件分类 第一第一类锻件

3、：短件：短轴类或或饼类锻件件主体主体轴线立置于模膛成形，水平方向二立置于模膛成形，水平方向二维尺寸相尺寸相近的近的锻件。件。其特点是：其特点是：锻件的主件的主轴线尺寸小于其它两个方向的尺寸；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形工序的作用力方向与主轴线方向一致；方向一致；模膛中的金属模膛中的金属变形是体形是体积变形。形。这类锻件常利用件常利用镦粗台粗台或或拍扁台拍扁台制坯制坯。常常见的短的短轴类件有法件有法兰、齿轮、十字、十字轴、万向、万向节等。等。圆饼类锻件件a)简单形状形状b)较复复杂形状形状c)复复杂形状形状6 62023/1/3第二第二类锻件：件：长轴类锻件件主要主要特

4、点：特点：锻件的主件的主轴线尺寸大于其它两个方向的尺尺寸大于其它两个方向的尺寸；寸；变形工序的形工序的锻击方向一般垂直于主方向一般垂直于主轴线；金属主要沿着高度和金属主要沿着高度和宽度方向流度方向流动，由于，由于在模在模锻工步工步时金属沿主金属沿主轴线基本上没有流基本上没有流动，又可称，又可称为平面平面变形形类。此此类锻件数量多，形状复件数量多，形状复杂。按。按锻件的几何件的几何形状特征，也可分形状特征，也可分为四四组：直直长轴类、弯曲、弯曲轴类、枝、枝芽芽类和叉和叉类锻件件。通常通常采用采用拔拔长或或滚压等工序成形；等工序成形；7 72023/1/3长轴类锻件分件分组8 82023/1/3第

5、三第三类锻件：复合件：复合类锻件件兼兼备两种或两种以上两种或两种以上结构的特征，横截面构的特征，横截面差差别很大，制坯很大，制坯过程复程复杂，金属在模膛内比，金属在模膛内比较难填充的填充的 锻件；如件；如“轴-盘-耳耳”结构的构的转向向节。9 92023/1/36.3 模模锻件件图设计模模锻件件图是模是模锻生生产过程、模程、模锻工工艺过程程规范制范制订、锻模模设计、锻模模检验及及锻模制造的依据。模制造的依据。模模锻件件图是根据是根据产品品图设计的，的，分分为冷冷锻件件图和和热锻件件图两种。两种。10102023/1/3冷冷锻件件图即即为锻件件图。冷冷锻件件图用于最用于最终锻件的件的检验和校正和

6、校正模的模的设计，也是机械加工部，也是机械加工部门制定加工制定加工工工艺过程，程，设计加工加工夹具的依据。具的依据。热锻件件图用于用于锻模模设计和加工制造和加工制造。热锻件件图是是对冷冷锻件件图上各尺寸相上各尺寸相应地地加上加上热胀量而量而绘制的。制的。11112023/1/3锤上模上模锻件件图设计6.3.1分分模面位置的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基本原则是保是保证锻件形状尽可能与零件形状相同，以及件形状尽可能与零件形状相同，以及锻件容件容易从易从锻模模膛中取出模模膛中取出。确定确定分模面分模面时，应以以镦粗成形粗成形为主，主，还应考考虑材料利用率材料利用率。分模面的

7、位置与模分模面的位置与模锻方法直接有关，方法直接有关，它决定着它决定着锻件内部金属件内部金属纤维方向。方向。12122023/1/3（1）尽可能采用）尽可能采用直直线分分模模，使使锻模模结构构简单，防止上下模防止上下模错移移。直直线分模防分模防错移移锻件分模位置一般都件分模位置一般都选择在具有在具有最大最大轮廓廓线的地方。此外，的地方。此外，还应考考虑下列要求：下列要求：13132023/1/3（2）尽可能将）尽可能将分模位置分模位置选在在锻件件侧面面中部中部。这样易于在生易于在生产过程中程中发现上下模上下模错移移。分分模位置居中便于模位置居中便于发现错模模14142023/1/3（3）对头部

8、尺寸部尺寸较大的大的长轴类锻件可以件可以折折线分模分模，使上下模膛深度大致相等，使，使上下模膛深度大致相等，使尖角尖角处易于易于充充满。上下上下模膛深度大致相等易充模膛深度大致相等易充满15152023/1/3（4）当当圆饼类锻件件HD时，应采取径向采取径向分模分模，不宜采用，不宜采用轴向分向分模。模。圆饼类锻件分模位置件分模位置（5）锻件形状件形状较复复杂部分部分应该尽量安排在尽量安排在上上模模。16162023/1/36.3.2 余余块、余量和、余量和锻造公差造公差锻件件上凡是上凡是尺寸精度尺寸精度和和表面表面品品质（表面粗糙（表面粗糙度）度）达不到达不到零件零件图要求的部位，需要在要求的

9、部位，需要在锻后后进行机行机械加工，械加工，这些部位些部位应预留加工余量。留加工余量。模模锻件的加工余量要大小恰当。件的加工余量要大小恰当。精密模精密模锻的目的是在不影响零件加工品的目的是在不影响零件加工品质的前的前提下模提下模锻出出小小余量或者无余量余量或者无余量精精锻件。件。17172023/1/31、锻件公差的种件公差的种类尺寸公差尺寸公差包括包括长度、度、宽度、厚度、中心度、厚度、中心距、角度、模距、角度、模锻斜度、斜度、圆弧半径和弧半径和圆角半径等公差。角半径等公差。形位公差形位公差包括直包括直线度、平面度、深孔度、平面度、深孔轴的同的同轴度、度、错移量、剪切端移量、剪切端变形量和杆

10、部形量和杆部变形量等。形量等。表面表面技技术要素公差要素公差包括深度、剪拉毛刺包括深度、剪拉毛刺的尺寸、的尺寸、顶杆杆压痕深度和表面粗糙度等。痕深度和表面粗糙度等。各各项公差都不公差都不应互相叠加互相叠加。18182023/1/32、影响余量和、影响余量和锻件公差件公差的的因素因素(1)公称尺寸和公称尺寸和锻件件质量量锻件重量根据件重量根据锻件件图的公称尺寸的公称尺寸进行行计算算(按按锻件大小初定余量件大小初定余量)。(2)锻件形状复件形状复杂系数系数(S)为锻件件的重量或体的重量或体积(Gd，Vd)与其外与其外轮廓包容体廓包容体的重量或体的重量或体积(Gb，Vb)的比的比值，即：即：S=Gd

11、/Gb=Vd/Vb 圆形形锻件的外廓包容体按件的外廓包容体按圆柱体柱体计算；算；非非圆形形锻件的外廓包容体按矩形六面体件的外廓包容体按矩形六面体计算算；19192023/1/3锻件形状复件形状复杂系数系数S可分可分为四个等四个等级，S越小表示越小表示锻件形件形状越复状越复杂，见表表6-2：级别代号代号形状复形状复杂系数系数值S 形状复形状复杂程度程度 S1 0.631 简 单 S2 0.320.63 一一 般般 S3 0.160.32 较复复杂 S4 0.16 复复杂20202023/1/3（3）锻件材件材质系数系数(M)按材料可按材料可锻性性难易程度划分。易程度划分。钢质模模锻件分件分为两两

12、类，M1，M2。航航标中将航空模中将航空模锻件分件分为四四类：M0：铝、镁合金；合金；M1：0.65%C的碳的碳钢或合金或合金总含量含量 5.0%的合金的合金钢。M2：0.65%C的碳的碳钢或合金或合金总含量含量 5.0%的合金的合金钢。M3：不：不锈钢、高温耐、高温耐热合金和合金和钛合金。合金。21212023/1/33、余量和、余量和锻件公差的件公差的选取取 选取余量和取余量和锻件公差的程序：零件公称尺寸件公差的程序：零件公称尺寸估估选余量余量锻件公称尺寸件公称尺寸估算估算锻件件质量量查表表修正修正 见课本本P139示例。示例。22222023/1/36.3.3 模模锻斜度（出模斜度或拔模

13、斜度）斜度（出模斜度或拔模斜度）1、模模锻斜度斜度定定义：为了了克服模具的克服模具的弹性收性收缩和摩擦阻碍和摩擦阻碍作用，作用，易于取件易于取件。在在锻件件侧表面上需要一定的斜度，称表面上需要一定的斜度，称为模模锻斜度斜度。侧表面指，在表面指，在锻件上与分模面相垂直方向上的平面或曲件上与分模面相垂直方向上的平面或曲面。面。包括包括它它固有的斜度固有的斜度（也就是自然斜度）和（也就是自然斜度）和锻件件侧表面表面上所上所附加的斜度附加的斜度。热锻件冷件冷缩会离开模膛会离开模膛侧壁的部位称壁的部位称为外斜度外斜度（锻件件外壁上的外壁上的斜度）斜度）热锻件冷件冷缩会更加会更加紧贴模膛模膛侧壁的部位称壁

14、的部位称为内斜度内斜度（内壁（内壁上的上的斜度）斜度）23232023/1/32、选择原原则：取件方便，取件方便，节省金属材料和加工省金属材料和加工(1)在保在保证出模的前提下，模出模的前提下，模锻斜度斜度应尽量小。尽量小。（最小原最小原则）大到一定大到一定值时，可自，可自动脱模，但脱模，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，高度了便于出模，高度较小的小的锻件可采用件可采用较大的斜度，大的斜度，这时，多消耗的金属量不大。如：，多消耗的金属量不大。如：H50mm，查到到3改改为5；H2.5h，或，或d60mm。以以利于金属流利于金属流动，避免，避

15、免产生生折叠和折叠和模具模具过早磨早磨损或或压塌。但冲除塌。但冲除时易使易使锻件走件走样。尺寸尺寸为：S大大=1.35S；S小小=0.65S；d1=(0.250.3)d 或或d1=0.12d+s s按按平底平底连皮厚度皮厚度计算）算）29292023/1/33、带仓连皮皮 若若锻件需采用件需采用预锻成形，成形，对于于较大的孔大的孔，可在可在预锻时采用斜底采用斜底连皮皮，而在，而在终锻时采用采用带仓连皮皮。优点是周点是周边薄，易冲除。薄，易冲除。带仓连皮的皮的实质就是就是内内飞边槽槽，仓部的作用是部的作用是为斜底斜底连皮回流提供空皮回流提供空间。30302023/1/34、压凹凹当当锻件件内孔直

16、径内孔直径较小小，不易，不易锻出出连皮，皮，应改改为压凹凹形式形式，通，通过压凹凹变形有助于小形有助于小头部分部分饱满成形。成形。压凹凹带连皮的模皮的模锻件，不需件，不需绘出出连皮的形状和尺寸。皮的形状和尺寸。产品品图的主要的主要轮廓廓线要用点划要用点划线在模在模锻件件图上表示，便于表示上表示，便于表示各部分的加工余量。各部分的加工余量。31312023/1/36.3.6 锻件件图和和锻件技件技术条件条件锻件件图(冷冷)是在是在零件零件图基基础上，上，加上余量加上余量、余余块或或其它特殊留量后其它特殊留量后绘制的制的图，图中中锻件外形用件外形用粗粗实线表示，零件外形用双点划表示，零件外形用双点

17、划线表示。表示。锻件的公称尺寸与公差注在尺寸件的公称尺寸与公差注在尺寸线的上面，而的上面，而零件的尺寸注在尺寸零件的尺寸注在尺寸线的下面的括号内的下面的括号内。32322023/1/3锻件件图中无法表示的有关中无法表示的有关锻件件质量和量和检验要求的内容，要求的内容，列入列入技技术条件条件：未注明的模未注明的模锻斜度斜度和和圆角半径角半径R；允允许的的错移量和残余移量和残余飞边的的宽度；度；允允许的表面缺陷深度；的表面缺陷深度；锻后后热处理方法及硬度要求；理方法及硬度要求；表面清理方法；表面清理方法；需要取需要取样的取的取样位置；位置；其它特殊要求，如直其它特殊要求，如直线度、平面度等。度、平

18、面度等。33332023/1/36.4 模模锻模膛模膛设计模模锻模膛包括：模膛包括：终锻模膛模膛和和预锻模膛模膛。任何任何锻件的模件的模锻工工艺过程都必程都必须有有终锻，都，都要用要用终锻模膛。模膛。模模锻件的几何形状和尺寸靠件的几何形状和尺寸靠终锻模膛模膛保保证，预锻模膛要根据具体情况决定否采用。模膛要根据具体情况决定否采用。34342023/1/36.4.1终锻模膛模膛设计终锻模膛是模膛是锻模中各种模膛的最主要的模膛，模中各种模膛的最主要的模膛，它用来完成它用来完成锻件件最最终成形成形的的终锻工步。工步。通通过终锻模膛可以模膛可以获得得带飞边的的锻件。件。终锻模膛通常由模膛通常由模膛本模膛

19、本体、体、飞边槽槽和和钳口口三三部分部分组成，其中模膛本体是根据成，其中模膛本体是根据热锻件件图设计的的。终锻模膛模膛设计的主要任的主要任务是是设计热锻件件图、选择飞边槽槽和和设计钳口。口。35352023/1/3热锻件件图是将冷是将冷锻件件图的所有尺寸的所有尺寸计入收入收缩率率而而绘制的。制的。钢锻件的收件的收缩率取率取1.2%-1.5%；钛合金合金锻件取件取0.5%-0.7%；铝合金合金锻件取件取0.8%-1.0%；铜合金合金锻件取件取1.0%-1.3%；镁合金合金锻件取件取0.8%左右。左右。加放收加放收缩率率时，对无坐无坐标中心的中心的圆角半径角半径不不加放收加放收缩率率；对于于细长的

20、杆的杆类锻件、薄的件、薄的锻件、冷却快或打件、冷却快或打击次数次数较多而多而终锻温度温度较低低的的锻件，件，收收缩率取小率取小值；带大大头的的长杆杆类锻件，可根据具体情况将件，可根据具体情况将较大的大的头部和部和较细杆杆部取不同的收部取不同的收缩率。率。1、热锻件件图设计36362023/1/3由于由于终锻温度温度难以准确控制，不同以准确控制，不同锻件的准确收件的准确收缩率往往需要在率往往需要在长期期实践中修正。践中修正。一般情况下，一般情况下，热锻件件图形状与形状与锻件件图形状完全相形状完全相同同。但在某些情况下，需将。但在某些情况下，需将热锻件件图尺寸作适当尺寸作适当的改的改变以适以适应锻

21、造工造工艺过程要求。程要求。(1)模模膛易磨膛易磨损处，应在在锻件件负公差范公差范围内减小内减小模膛尺寸（模膛尺寸（预留磨留磨损量量），），以在保以在保证锻件合格率件合格率的情况下延的情况下延长锻模寿命。模寿命。如如图所示的所示的齿轮锻件，件，轮辐部分易磨部分易磨损，使，使锻件件轮辐厚度增加。因此，厚度增加。因此，应将将热锻件件图上的尺寸上的尺寸A比比锻件件图上的相上的相应尺寸减小尺寸减小0.5-0.8 mm。37372023/1/3(2)形状复形状复杂且且较高的部位高的部位应尽量放在上模尽量放在上模。在特殊情况下要将复在特殊情况下要将复杂且且较高的部位放在下模高的部位放在下模时，锻件在件在该

22、处表面易表面易“缺肉缺肉”（充不（充不满）。）。这是由于是由于下模局部下模局部较深深处易易积聚氧聚氧化皮。如化皮。如图所所示的曲示的曲轴，可在其可在其热锻件件图相相应部位部位加深加深约2 mm。38382023/1/3(3)当当设备的吨位偏小的吨位偏小，上下模有可能打，上下模有可能打不靠不靠时，应使使热锻件件图高度尺寸比高度尺寸比锻件件图上相上相应高度减小高度减小(接近接近负偏差或更小一些偏差或更小一些)，抵消模，抵消模锻不足的影响。相反，不足的影响。相反，当当设备吨吨位偏大或位偏大或锻模承模承击面偏小面偏小时，可能，可能产生承生承击面塌陷，面塌陷，应适当增加适当增加热锻件件图高度尺寸，高度尺

23、寸，其其值应接近正公差，保接近正公差，保证在承在承击面下陷面下陷时仍可仍可锻出合格出合格锻件。件。39392023/1/3(4)锻件某些部位在件某些部位在切切边或冲孔或冲孔时易易产生生变形形而影响加工余量，而影响加工余量，应在在热锻件件图的相的相应部位部位增加一定的弥增加一定的弥补量量，提高，提高锻件合格率，件合格率，如如图所所示。示。40402023/1/3(5)一些形状特一些形状特别的的锻件，件，不能保不能保证坯坯料在下模膛内或切料在下模膛内或切边模内准确定位模内准确定位。在在锤击过程中，可程中，可能因能因转动而而导致致锻件件报废。热锻件件图上需上需增加定位余增加定位余块，保保证多次多次锻

24、击过程程中的定位以及切中的定位以及切飞边时的定位。的定位。41412023/1/3在在绘制制热锻件件图时还需将需将分模面分模面和和冲孔冲孔连皮的位置、皮的位置、尺寸尺寸全部注明，写明全部注明，写明未注未注圆角角半径半径、模模锻斜斜度与度与收收缩率率。高度方向尺寸。高度方向尺寸以分模面以分模面为基准，以便基准，以便锻模机械加工和准模机械加工和准备检验样板；板；在在热锻件件图中中不需注明不需注明锻件公差件公差和和零件的零件的轮廓廓线。42422023/1/32、飞边槽及其槽及其设计锤上上模模锻为开式模开式模锻，一般，一般终锻模膛周模膛周边必必须有有飞边槽槽。飞边槽作用槽作用：a.增加金属流出模膛阻

25、力，使金属充增加金属流出模膛阻力，使金属充满模膛；模膛；b.容容纳多余金属；多余金属；c.锻造造时飞边起起缓冲作用，减弱上模冲作用，减弱上模对下模的下模的打打击，使模具不易，使模具不易压塌和开裂；塌和开裂；d.飞边处厚度厚度较薄，便于切除薄，便于切除。43432023/1/3(1)飞边槽的槽的结构形式构形式 飞边槽一般由槽一般由桥口与口与仓部部组成。成。形式形式I：基本型（基本型（标准形），准形），一般都采用此种形一般都采用此种形式。其式。其优点是点是桥口在上模，模口在上模，模锻时受受热时间短，短，温升温升较低，低，桥口不易口不易压坍和磨坍和磨损。44442023/1/3形式形式：倒置形倒置形

26、，当，当锻件上模部分形状件上模部分形状较复复杂，为简化切化切边冲冲头形状，切形状，切边需翻需翻转时，采用此，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，采用此种形式，采用此种形式飞边简化了化了锻模的制造。模的制造。45452023/1/3形式形式：双双仓形形，此种，此种结构的构的飞边槽特点是槽特点是仓部部较大，能容大，能容纳较多的多余金属，多的多余金属，适用于大型适用于大型和形状复和形状复杂的的锻件件。46462023/1/3形式形式：不不对称形称形，加，加宽了下模了下模桥部，提高了部，提高了下模寿命。下模寿命。仓部部较大，可容大，可容纳较多的多余

27、金属。多的多余金属。用于大型、复用于大型、复杂锻件件。47472023/1/3形式形式：带阻力沟形阻力沟形，更大地增加金属外流阻，更大地增加金属外流阻力，迫使金属充力，迫使金属充满深而复深而复杂的模膛。多用于的模膛。多用于锻件形状复件形状复杂、难以充以充满的部位的部位，如高肋、叉口，如高肋、叉口与枝芽等与枝芽等处。48482023/1/3(2)飞边槽尺寸的确定槽尺寸的确定飞边槽的主要尺寸是槽的主要尺寸是桥口高度口高度h飞、桥口口宽度度b。桥口高度口高度h飞增大，阻力减小；增大，阻力减小；桥口口宽度度b增加，阻力增加增加，阻力增加。在成形在成形过程中如阻力程中如阻力过大，大，导致致锻不足，不足，

28、锻模模过早磨早磨损或或压坍；如阻力太小，坍；如阻力太小，产生生大的大的飞边，模膛不易充，模膛不易充满。49492023/1/3设计锤上上飞边槽尺寸两种方法槽尺寸两种方法 吨位法吨位法:按按设备吨位来吨位来选定定飞边槽尺寸。槽尺寸。50502023/1/3 计算法算法。根据根据锻件在分模面上的投影面件在分模面上的投影面积，利用，利用经验公式求出公式求出桥口高度口高度h飞，然后根据，然后根据h飞查上表确上表确定定其他有关尺寸。其他有关尺寸。式中式中 S锻件在分模面上的投影面件在分模面上的投影面积(mm2)。51512023/1/3模模锻锤吨位偏大吨位偏大时，要防止金属，要防止金属过快向快向飞边槽流

29、槽流动，应减小减小h飞值。模模锻锤吨位偏小吨位偏小时，应减小减小飞边的的变形阻力，防止形阻力，防止锻不足。不足。在保在保证模膛充模膛充满的条件下，的条件下，应适当增大适当增大h飞值。锻件形状比件形状比较复复杂时，要增加模膛阻力，要增加模膛阻力，应增加增加b值，或适当减少，或适当减少h飞值。短短轴类锻件件锻模模带有封有封闭形状的形状的锁扣扣时，应适当适当加大加大仓部部宽度度b1。参。参见表表8-1 备注注栏中尺寸。中尺寸。52522023/1/32)钳口及其尺寸口及其尺寸钳口口:指在指在锻模的模模的模锻模膛前面加工的空腔，它模膛前面加工的空腔，它一般由一般由夹钳口口与与钳口口颈两部分两部分组成。

30、成。钳口口颈用于加用于加强夹钳料料头与与锻件之件之间的的连接接强度。度。53532023/1/3钳口的主要用途口的主要用途:在模在模锻时放置放置夹钳及及钳夹头，或者容或者容纳调头模模锻的前一的前一锻件（件（带飞边）的相）的相应部位。部位。在在锻模制造模制造时，钳口口还可作可作为浇铸金属金属盐溶液溶液（如（如30%KNO3和和70%NaNO3或或铅熔液）的熔液）的浇口，口，浇铸件用作件用作检验模膛加工品模膛加工品质和合模状况和合模状况。齿轮类锻件在模件在模锻时无无夹钳料料头，钳口作口作为锻件起模之用件起模之用。54542023/1/3钳口的尺寸主口的尺寸主要依据要依据夹钳料料头的直径及模的直径及

31、模膛壁厚等尺寸膛壁厚等尺寸确定。确定。应保保证夹料料钳子自由操作，子自由操作，在在调头锻造造时能放置下能放置下锻件件的相的相邻端部端部(包包括括飞边)。长轴类锻件常用型式件常用型式;55552023/1/3用于用于模模锻质量大于量大于10 kg的的锻件件56562023/1/3用于用于模模锻齿轮等短等短轴类锻件件57572023/1/3如果有如果有预锻模膛，且模膛，且预锻与与终锻两模膛的两模膛的钳口口间壁小于壁小于15 mm时，为了便于模具加工，可将了便于模具加工，可将两相两相邻模膛的模膛的钳口开通。口开通。58582023/1/36.5 模模锻变形工形工步步设计模模锻锻造工步造工步，按其作用

32、可分，按其作用可分为三大三大类：1、模、模锻工步工步 预锻：易：易产生折叠和充不生折叠和充不满的的锻件件应采用。采用。预锻需根据需根据锻件的复件的复杂程度及其要求等因素加以程度及其要求等因素加以选择，并不象并不象终锻那那样是每一模是每一模锻件所必不可少的工步。件所必不可少的工步。终锻：必不可少必不可少59592023/1/32、切断工步：只有一种，就是切断，使、切断工步：只有一种，就是切断，使锻件和毛件和毛边分离分离。3、制坯工步：、制坯工步：拔拔长、滚挤、卡、卡压（直（直长轴类）弯曲弯曲（弯（弯轴类，带枝芽枝芽类）镦粗粗、拍扁（短、拍扁（短轴类）制坯工步制坯工步作用作用：改改变原毛坯的形状，

33、合理分配坯料，以适原毛坯的形状，合理分配坯料，以适应锻件横截面形状的要求，更好的充件横截面形状的要求，更好的充满模模锻模膛。模膛。60602023/1/3圆饼类锻件制坯工步示例件制坯工步示例 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 短短轴类锻件件制坯工制坯工步步圆饼类模模锻件一般使用件一般使用镦粗粗制坯，形状复制坯，形状复杂的宜用的宜用成型成型镦粗粗制坯。不制坯。不过在特殊情况下，也有在特殊情况下，也有用拔用拔长、滚挤或打扁制坯的。或打扁制坯的。6

34、1612023/1/33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62622023/1/3在确定坯料在确定坯料镦粗后的尺寸粗后的尺寸时，尚需明确以下，尚需明确以下几点：几点：1、轮毂较矮的矮的锻件件（参（参见图6-36），），为了了防止防止轮毂和和轮缘间产生折叠，生折叠，镦粗后直径粗后直径应满足足。轮毂矮的矮的锻件件 63632023/1/32、轮毂较高的高的锻件，件，为了了防止防止轮毂和和轮缘间产生折叠，生折叠，镦粗后直径粗后直径应满足足图7.22轮毂高的高的锻件件 64642023/1/3 3、轮毂高且有内孔和

35、凸高且有内孔和凸缘的的锻件件，为保保证锻件件充充满并便于坯料在并便于坯料在终锻模膛中放模膛中放稳，宜采用，宜采用成形成形镦粗粗。镦粗后的坯料尺寸粗后的坯料尺寸应符合下列条件：符合下列条件：(a)(b)轮毂高凸高凸缘大的大的锻件件(a)坯料坯料(b)锻件件 65652023/1/36.5.2长轴类锻件件制坯工制坯工步步 长轴类模模锻件有直件有直长轴件、弯曲件、弯曲轴件、件、带枝芽枝芽长轴件和件和带叉叉长轴件等。由于形状的需要，件等。由于形状的需要，长轴类模模锻件的模件的模锻工序有工序有拔拔长、滚挤、弯曲弯曲等等制坯工步。制坯工步。长轴类模模锻件制坯工步示例件制坯工步示例拔拔长滚挤1直直长轴锻件件

36、制坯工步制坯工步说明明制坯工步制坯工步简图模模锻件件简图模模锻件件类型型66662023/1/3拔拔长滚挤弯曲弯曲2弯曲弯曲轴锻件件拔拔长成形成形预锻3带枝芽枝芽长轴件件67672023/1/3拔拔长滚挤预锻4带叉叉长轴件件按按金属流金属流动效率效率，长轴类模模锻件制坯工件制坯工步的步的优先次序是：先次序是：拔拔长、滚挤、卡、卡压。为了得到弯曲了得到弯曲轴模模锻件或件或带枝芽、枝芽、带叉叉长轴件，件，还要用到弯曲和成形工步。要用到弯曲和成形工步。68682023/1/3拔拔长、滚挤和卡和卡压三种制坯三种制坯工步，以工步，以“计算毛坯算毛坯图”为基基础，参照，参照经验和和图表表资料，料，结合具体

37、生合具体生产情况确定。情况确定。也可用也可用经验类比法比法选定制坯定制坯工步。工步。69692023/1/36.6 锤锻坯料尺寸坯料尺寸6.6.1短短轴类锻件件一般用一般用镦粗制坯，所以坯料尺寸以粗制坯，所以坯料尺寸以镦粗粗变形形为依据依据计算算。坯料直径坯料直径为：6.6.2长轴类模模锻件件坯料坯料尺寸尺寸计算以算以计算坯料截面算坯料截面图上的平均截面上的平均截面积为依据，并考依据，并考虑不同制坯工步的需要，算出各不同制坯工步的需要，算出各种模种模锻方法所需方法所需飞边截面截面积。70702023/1/36.7 制坯模膛制坯模膛设计制坯工步的作用制坯工步的作用:为了初步改了初步改变原坯料的形

38、状，合原坯料的形状，合理地分配坯料，以适理地分配坯料，以适应锻件横截面件横截面积和形状的要和形状的要求，使金属能求，使金属能较好地充好地充满模膛。模膛。不同形状的不同形状的锻件采用的制坯工步不同。件采用的制坯工步不同。锤上上锻模模所用的制坯模膛主要所用的制坯模膛主要有有滚压模膛模膛、拔拔长模膛模膛、弯弯曲曲模膛模膛、成形模膛成形模膛等等。71712023/1/3滚压模膛模膛设计滚压模膛：改模膛：改变坯料形状，分配金属，使坯料坯料形状，分配金属，使坯料某一某一部分截面部分截面积减小，某一部分截面减小，某一部分截面积稍稍增大稍稍增大(聚料聚料)，获得接近得接近计算毛坯算毛坯图形状和尺寸的作用。形状

39、和尺寸的作用。滚压时金属的金属的变形可以近似看作是形可以近似看作是镦粗与拔粗与拔长的的组合。在两端受到阻碍的情况下杆部拔合。在两端受到阻碍的情况下杆部拔长，而杆部金，而杆部金属流入属流入头部使部使头部部镦粗。粗。在在每次每次锤击后大量金属横向流后大量金属横向流动，仅有小部分流入有小部分流入头部。每次部。每次锤击后翻后翻转90再行再行锤击并反复并反复进行。行。直到接近毛坯形状和直到接近毛坯形状和计算尺寸算尺寸为止。另外，止。另外，滚压还可以将毛坯可以将毛坯滚光和清除氧化皮。光和清除氧化皮。72722023/1/3滚压模膛从模膛从结构上可以构上可以分分为以下几种。以下几种。(1)开式开式 模膛横截

40、面模膛横截面为矩矩形，形，侧面开通；面开通；结构构简单、制造方便、制造方便，但，但聚料聚料作用作用较小小，适用于，适用于锻件件各段截面各段截面变化化较小小的情的情况。况。(2)闭式式 模膛横截面模膛横截面为椭圆形，形，侧面封面封闭。由于。由于侧壁的阻力作用，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，但但模膛制造模膛制造较复复杂，适，适用于用于锻件各部分截面件各部分截面变化化较大大的情况。的情况。73732023/1/3(3)混合式混合式：锻件的杆部件的杆部采用采用闭式式滚压，而，而头部采用开式部采用开式滚压。通常用于通常用于锻件件头部具有部具有深孔或叉形深孔或叉形的情况。

41、的情况。(4)不等不等宽式式：模膛的：模膛的头部部较宽，杆部，杆部较窄，窄，当当B头/B杆杆1.5 时采用。采用。因杆部因杆部宽度度过大不利于大不利于排料，所以在杆部取排料，所以在杆部取较小小宽度。度。74742023/1/3(5)不不对称式称式 上下模膛的深度不等，上下模膛的深度不等，这种模膛具有种模膛具有滚压模膛与成形模膛的特点，适用于模膛与成形模膛的特点，适用于h/h1.5 的杆的杆类锻件。件。75752023/1/3滚压模膛由模膛由钳口口、模膛本体模膛本体和和尾刺槽尾刺槽（飞边槽）槽）三部分三部分组成。成。钳口不口不仅是是为了容了容纳夹钳，同，同时也可也可用来卡用来卡细坯料，减少料坯料

42、，减少料头损失失。飞边槽用来容槽用来容纳滚挤时产生的端部毛生的端部毛刺，防止刺，防止产生折叠生折叠。滚压模膛模膛设计主要是确定主要是确定模膛本体高模膛本体高度度和和宽度度。76762023/1/3滚压模膛的模膛的设计依据也是依据也是计算毛坯算毛坯。设计滚压模膛模膛应从以下几方面考从以下几方面考虑。(1)滚压模膛的高度模膛的高度在杆部，模膛高度比在杆部，模膛高度比计算毛坯相算毛坯相应部分的直径小。使每次部分的直径小。使每次压下量下量较大，大，由杆部排入由杆部排入头部的金属增多。部的金属增多。滚压最后坯料断最后坯料断面不是面不是圆形，但是只要截面形，但是只要截面积相等即可相等即可。在在计算算闭式式

43、滚压模膛杆部高度模膛杆部高度时，应注意：注意：滚压后的坯料截面后的坯料截面积S滚S计77772023/1/3 滚压后坯料后坯料椭圆截面截面的的长径与短径径与短径之比之比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：78782023/1/3考考虑到在模到在模锻锤上上滚压时，上下模一般不打靠，上下模一般不打靠，故故实际采用的模膛高度比采用的模膛高度比计算算值小小，一般取，一般取：h杆杆(0.7-0.8)d计对于于开式开式滚压，由于截面近似矩形，故，由于截面近似矩形，故h杆杆(0.65-0.75)d计滚压模膛模膛头部，高度部，高度应等于或略大于等于或略大于计算毛坯算毛坯图相相

44、应部分的直径部分的直径。即。即 h杆杆1.05-1.15）d计当当头部靠近部靠近钳口口时，有一部分金属由，有一部分金属由钳口流出，口流出，这时系数取系数取 1.05。79792023/1/3(2)(2)滚压模膛的模膛的宽度度滚压模膛的模膛的宽度度过小小，金属在，金属在滚压过程中流程中流进分模面会形分模面会形成成折叠折叠；反之，因；反之，因侧壁阻力减小，降低壁阻力减小，降低滚压效率，而且增大模效率，而且增大模块尺寸尺寸。具体具体计算算类似似滚压模膛高度的确定，模膛高度的确定，见课本本P166-16780802023/1/36-8 设备吨位的确定吨位的确定设备吨位吨位过小，小，锻件内部件内部锻不透

45、，生不透，生产率低率低;设备选得得过大，浪大，浪费动力，提高力，提高锻件成本，而且操作件成本，而且操作也不灵活，也不灵活，还易打坏工具易打坏工具。锻造造设备吨位大小要合适。吨位大小要合适。经验公式公式：双作用模双作用模锻锤G=(3.56.3)KS件件(kg)式中式中S件件锻件和毛件和毛边（按（按飞边仓的的50%计算）在水算）在水平面上的投影面平面上的投影面积；K材料材料钢种系数。种系数。系数系数3.5用于生用于生产率并不高的条件下，而系数率并不高的条件下，而系数6.3用于要求用于要求高生高生产率的条件下。率的条件下。81812023/1/36.9 锤锻模模结构构设计锤锻模的模的结构构设计对锻件

46、品件品质、生、生产率、率、劳动强度、度、锻模和模和锻锤的使用寿命等有很大的影响。的使用寿命等有很大的影响。锤锻模的模的结构构设计包括包括:模膛的布排模膛的布排、错移力的平移力的平衡以及衡以及锻模的模的强度度、模模块尺寸尺寸、导向向等。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，模一般有多个模膛，终锻模膛模膛和和预锻模膛模膛的的变形力形力较大，在模膛布置大，在模膛布置过程中一般首先考程中一般首先考虑模模锻模膛。模膛。82822023/1/31)终锻与与预锻模膛的布排模膛的布排(1)(

47、1)锻模中心与模膛中心模中心与模膛中心锤锻模的模的紧固一般都是利固一般都是利用楔用楔铁和和键块配合燕尾配合燕尾紧固在下固在下模座和模座和锤头上。上。锻模中心模中心:指指锻模燕尾中心模燕尾中心线与燕尾上与燕尾上键槽中心槽中心线的交点，它位于的交点，它位于锤杆杆轴心心线上，上，应是是锻锤打打击力力的的作用中心（外力作用中心）作用中心（外力作用中心）。83832023/1/3模膛中心模膛中心：锻造造时模膛承受模膛承受锻件件反作用力的合力反作用力的合力作用点叫模膛作用点叫模膛中心中心（内力作用中心内力作用中心）。）。模膛中心与模膛中心与锻件形状有关件形状有关。当。当变形抗力分布均匀形抗力分布均匀时，模

48、膛，模膛(包括包括飞边桥部部)在分模面的水平投影的在分模面的水平投影的形心可当作模膛中心，可用形心可当作模膛中心，可用传统的吊的吊线法法寻找。找。变形抗力分布不均匀形抗力分布不均匀时，模膛中心，模膛中心则由形心向由形心向变形抗力形抗力较大的一大的一边移移动。84842023/1/3移移动距离距离的大小与模膛各部分的大小与模膛各部分变形抗力相差程形抗力相差程度有关，度有关，可凭生可凭生产经验确定确定。一般情况下不宜一般情况下不宜超超过下表所下表所列的数据。列的数据。85852023/1/3(2)模膛中心的布排模膛中心的布排 当模膛中心与当模膛中心与锻模中心位置模中心位置相重合相重合时，锻锤打打击

49、力与力与锻件反作用力在同一垂件反作用力在同一垂线上，不上，不产生生错移力，上下模没有明移力，上下模没有明显错移，移，这是理想的布是理想的布排。排。当当锻模模膛中心与模模膛中心与锻模中心偏移一段距离模中心偏移一段距离时，锻造造时会会产生偏心力矩，使上下模生偏心力矩，使上下模产生生错移，造成移，造成锻件在分模面上件在分模面上产生生错差，增加差，增加设备磨磨损。模膛中心与模膛中心与锻模中心的偏移量越大，偏心力矩越模中心的偏移量越大，偏心力矩越大，上下模大，上下模错移量以及移量以及锻件件错差量越大。因此差量越大。因此终锻模膛与模膛与预锻模膛布排模膛布排设计的中心任的中心任务是最大限是最大限度减小模膛中

50、心度减小模膛中心对锻模中心的偏移量模中心的偏移量。86862023/1/3当当锻模无模无预锻模膛模膛时，终锻模膛中心位置模膛中心位置应取在取在锻模中心。模中心。当当锻模有模有预锻模膛模膛时，两个模膛中心一般，两个模膛中心一般都不能与都不能与锻模中心重合。模中心重合。为了减少了减少错差、差、保保证锻件品件品质，应力求力求终锻模膛和模膛和预锻模模膛中心靠近膛中心靠近锻模中心。模中心。87872023/1/3模膛布模膛布排排时要注意：要注意：在在锻模前后方向上，两模膛中心均模前后方向上，两模膛中心均应在在键槽中心槽中心线上上。88882023/1/3 在在锻模左右方向上，模左右方向上，终锻模模膛中心