鍛造工藝與模具設(shè)計-錘上模鍛課件

第六章錘上模鍛1謝利xlustb@163.com材料工程學(xué)院2023/8/6第六章錘上模鍛1謝利2023/8/4錘上模鍛：利用鍛錘驅(qū)動完成模鍛成形的過程，簡稱錘鍛蒸汽-空氣模鍛錘、液壓模鍛錘、對擊模鍛錘、機(jī)械錘和模鍛空氣錘錘鍛模的結(jié)構(gòu)

錘鍛模由上下兩個模塊組成，兩模塊借助燕尾、楔鐵和鍵塊分別緊固在錘頭和下模座的燕尾槽中。

燕尾使模塊固定在錘頭（或砧座）上，使燕尾底面與錘頭（或砧座）底面緊密貼合。

楔鐵使模塊在左右方向定位。鍵塊使模塊在前后方向定位。22023/8/6錘上模鍛：利用鍛錘驅(qū)動完成模鍛成形的過程，簡稱錘鍛2202332023/8/632023/8/442023/8/642023/8/4一、模鍛錘的特點

工藝靈活、適應(yīng)性廣

優(yōu)點：（1）錘頭行程和打擊速度操控方便；（2）抗偏載能力強(qiáng)；……。

缺點：（1）鍛件精度不高；（2）鍛模壽命低；（3）難以實現(xiàn)自動化；……

二、錘鍛工藝流程

見課本圖6-2

圖7.1模鍛錘的外觀和操縱系統(tǒng)6.1鍛錘工藝特點及模鍛工藝流程52023/8/6一、模鍛錘的特點圖7.1模鍛錘的外觀和操縱系統(tǒng)6.1鍛6.2模鍛件分類

第一類鍛件：短軸類或餅類鍛件

主體軸線立置于模膛成形，水平方向二維尺寸相近的鍛件。其特點是：

①鍛件的主軸線尺寸小于其它兩個方向的尺寸；

②變形工序的作用力方向與主軸線方向一致；

③模膛中的金屬變形是體積變形。

這類鍛件常利用鐓粗臺或拍扁臺制坯。常見的短軸類件有法蘭、齒輪、十字軸、萬向節(jié)等。圓餅類鍛件a)簡單形狀b)較復(fù)雜形狀c)復(fù)雜形狀62023/8/66.2模鍛件分類圓餅類鍛件62023/8/4第二類鍛件：長軸類鍛件主要特點：

①鍛件的主軸線尺寸大于其它兩個方向的尺寸；

②變形工序的鍛擊方向一般垂直于主軸線；

③金屬主要沿著高度和寬度方向流動，由于在模鍛工步時金屬沿主軸線基本上沒有流動，又可稱為平面變形類。

此類鍛件數(shù)量多，形狀復(fù)雜。按鍛件的幾何形狀特征，也可分為四組：直長軸類、彎曲軸類、枝芽類和叉類鍛件。

通常采用拔長或滾壓等工序成形；

72023/8/6第二類鍛件：長軸類鍛件72023/8/4長軸類鍛件分組82023/8/6長軸類鍛件分組82023/8/4第三類鍛件：復(fù)合類鍛件

兼?zhèn)鋬煞N或兩種以上結(jié)構(gòu)的特征，橫截面差別很大，制坯過程復(fù)雜，金屬在模膛內(nèi)比較難填充的鍛件；如“軸-盤-耳”結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向節(jié)。92023/8/6第三類鍛件：復(fù)合類鍛件92023/8/46.3模鍛件圖設(shè)計

模鍛件圖是模鍛生產(chǎn)過程、模鍛工藝過程規(guī)范制訂、鍛模設(shè)計、鍛模檢驗及鍛模制造的依據(jù)。模鍛件圖是根據(jù)產(chǎn)品圖設(shè)計的，分為冷鍛件圖和熱鍛件圖兩種。

102023/8/66.3模鍛件圖設(shè)計102023/8/4

冷鍛件圖即為鍛件圖。

冷鍛件圖用于最終鍛件的檢驗和校正模的設(shè)計，也是機(jī)械加工部門制定加工工藝過程，設(shè)計加工夾具的依據(jù)。

熱鍛件圖用于鍛模設(shè)計和加工制造。熱鍛件圖是對冷鍛件圖上各尺寸相應(yīng)地加上熱脹量而繪制的。112023/8/6冷鍛件圖即為鍛件圖。112023/8/4錘上模鍛件圖設(shè)計6.3.1分模面位置的選擇

確定分模面位置最基本原則是保證鍛件形狀盡可能與零件形狀相同，以及鍛件容易從鍛模模膛中取出。

確定分模面時，應(yīng)以鐓粗成形為主，還應(yīng)考慮材料利用率。分模面的位置與模鍛方法直接有關(guān)，它決定著鍛件內(nèi)部金屬纖維方向。

122023/8/6錘上模鍛件圖設(shè)計122023/8/4（1）盡可能采用直線分模，使鍛模結(jié)構(gòu)簡單，防止上下模錯移。直線分模防錯移鍛件分模位置一般都選擇在具有最大輪廓線的地方。此外，還應(yīng)考慮下列要求：132023/8/6（1）盡可能采用直線分模，使鍛模結(jié)構(gòu)簡單，防止上下模錯移。直

（2）盡可能將分模位置選在鍛件側(cè)面中部。這樣易于在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)上下模錯移。分模位置居中便于發(fā)現(xiàn)錯模142023/8/6（2）盡可能將分模位置選在鍛件側(cè)面中部。這樣易于（3）對頭部尺寸較大的長軸類鍛件可以折線分模，使上下模膛深度大致相等，使尖角處易于充滿。上下模膛深度大致相等易充滿152023/8/6（3）對頭部尺寸較大的長軸類鍛件可以折線分模，使上下模膛深度

（4）當(dāng)圓餅類鍛件H≤D時，應(yīng)采取徑向分模，不宜采用軸向分模。圓餅類鍛件分模位置

（5）鍛件形狀較復(fù)雜部分應(yīng)該盡量安排在上模。162023/8/6（4）當(dāng)圓餅類鍛件H≤D時，應(yīng)采取徑向分模，不6.3.2余塊、余量和鍛造公差

鍛件上凡是尺寸精度和表面品質(zhì)（表面粗糙度）達(dá)不到零件圖要求的部位，需要在鍛后進(jìn)行機(jī)械加工，這些部位應(yīng)預(yù)留加工余量。模鍛件的加工余量要大小恰當(dāng)。

精密模鍛的目的是在不影響零件加工品質(zhì)的前提下模鍛出小余量或者無余量精鍛件。

172023/8/66.3.2余塊、余量和鍛造公差172023/8/41、鍛件公差的種類

尺寸公差

包括長度、寬度、厚度、中心距、角度、模鍛斜度、圓弧半徑和圓角半徑等公差。

形位公差包括直線度、平面度、深孔軸的同軸度、錯移量、剪切端變形量和桿部變形量等。

表面技術(shù)要素公差包括深度、剪拉毛刺的尺寸、頂桿壓痕深度和表面粗糙度等。各項公差都不應(yīng)互相疊加。

182023/8/61、鍛件公差的種類

尺寸公差包括長度、2、影響余量和鍛件公差的因素

(1)公稱尺寸和鍛件質(zhì)量鍛件重量根據(jù)鍛件圖的公稱尺寸進(jìn)行計算(按鍛件大小初定余量)。

(2)鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)(S)

為鍛件的重量或體積(Gd，Vd)與其外輪廓包容體的重量或體積(Gb，Vb)的比值，

即：S=Gd/Gb=Vd/Vb

圓形鍛件的外廓包容體按圓柱體計算；

非圓形鍛件的外廓包容體按矩形六面體計算；

192023/8/62、影響余量和鍛件公差的因素

(1)公稱尺寸鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)S可分為四個等級，S越小表示鍛件形狀越復(fù)雜，見表6-2：

級別代號形狀復(fù)雜系數(shù)值S形狀復(fù)雜程度

ⅠS10.63～1簡單

ⅡS20.32～0.63一般

ⅢS30.16～0.32較復(fù)雜

ⅣS4≤0.16復(fù)雜

202023/8/6鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)S可分為四個等級，S越小表示鍛件形狀越復(fù)雜，（3）

鍛件材質(zhì)系數(shù)(M)

按材料可鍛性難易程度劃分。鋼質(zhì)模鍛件分為兩類，M1，M2。

航標(biāo)中將航空模鍛件分為四類：

M0：鋁、鎂合金；

M1：＜0.65%C的碳鋼或合金總含量＜5.0%的合金鋼。

M2：≥0.65%C的碳鋼或合金總含量≥5.0%的合金鋼。

M3：不銹鋼、高溫耐熱合金和鈦合金。

212023/8/6（3）鍛件材質(zhì)系數(shù)(M)按材料可鍛性難易程度劃分。鋼3、余量和鍛件公差的選取

選取余量和鍛件公差的程序：零件公稱尺寸→估選余量→鍛件公稱尺寸→估算鍛件質(zhì)量→查表→修正

見課本P139示例。222023/8/63、余量和鍛件公差的選取

選取余量和鍛件公差的6.3.3模鍛斜度（出模斜度或拔模斜度）1、模鍛斜度定義：

為了克服模具的彈性收縮和摩擦阻礙作用，易于取件。在鍛件側(cè)表面上需要一定的斜度，稱為模鍛斜度。側(cè)表面指，在鍛件上與分模面相垂直方向上的平面或曲面。包括它固有的斜度（也就是自然斜度）和鍛件側(cè)表面上所附加的斜度。

熱鍛件冷縮會離開模膛側(cè)壁的部位稱為外斜度α（鍛件外壁上的斜度）熱鍛件冷縮會更加緊貼模膛側(cè)壁的部位稱為內(nèi)斜度β（內(nèi)壁上的斜度）232023/8/66.3.3模鍛斜度（出模斜度或拔模斜度）1、模鍛斜度2322、選擇原則：取件方便，節(jié)省金屬材料和加工

(1)在保證出模的前提下，模鍛斜度應(yīng)盡量小。（最小原則）α大到一定值時，可自動脫模，但α太大將會增大金屬的消耗量和余量。但是，為了便于出模，高度較小的鍛件可采用較大的斜度，這時，多消耗的金屬量不大。如：H<50mm，查到3°改為5°；H<30mm，查的3°、5°一律改為7°。

242023/8/62、選擇原則：取件方便，節(jié)省金屬材料和加工

(1)在保證出模(2)同一鍛件上內(nèi)模鍛斜度要比外模鍛斜度大。

（大小原則）原因在于鍛件冷卻時，外壁趨向離開模壁，而內(nèi)壁正相反。(3)模鍛斜度的大小（標(biāo)準(zhǔn)原則）外斜度α標(biāo)準(zhǔn)值為：3°、5°、7°、10°、12°等，常取7°；

內(nèi)斜度β標(biāo)準(zhǔn)值為：5°、7°、10°、12°、15°等，一般取10°。(4)同一鍛件上的外模鍛斜度和內(nèi)模鍛斜度不應(yīng)取多種斜度，而應(yīng)各取一統(tǒng)一數(shù)值。（統(tǒng)一原則）(5)只要鍛件能形成自然斜度，不必另外增設(shè)模鍛斜度。（自然原則）252023/8/6(2)同一鍛件上內(nèi)模鍛斜度要比外模鍛斜度大。

（大小原則）6.3.4鍛件圓角作用：保證金屬流動、提高模具壽命、提高鍛件質(zhì)量和便于出模。

鍛件上的凸圓角半徑稱為外圓角半徑r，也就是模具模膛上的凹圓角。作用是避免模具上的凹圓角太小造成應(yīng)力集中導(dǎo)致開裂，以及鍛件充滿。

凹圓角半徑稱為內(nèi)圓角半徑R，也就是模膛上的凸圓角，作用是便于金屬流動，防止鍛件折迭和模具壓塌。

262023/8/66.3.4鍛件圓角作用：保證金屬流動、提高模具壽命、提高鍛

外圓角半徑Rw過小，充填困難，鍛模崩裂；

Rw過大，機(jī)械加工余量小

Rn太小，會造成纖維被割斷、折疊，鍛件報廢，模具壓

塌，影響出模；

Rn太大，使余量加大，導(dǎo)致充不滿。

一般可按公式：Rw=余量+零件相應(yīng)處圓角半徑或倒角值

Rn=(2～3)Rw

圓角半徑應(yīng)選標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，便于選用相應(yīng)的制造模具的標(biāo)準(zhǔn)刀具。

272023/8/6外圓角半徑Rw過小，充填困難，鍛模崩裂；

6.3.5沖孔連皮對于有內(nèi)孔的鍛件，錘上模鍛不能直接鍛出透孔，必須在孔內(nèi)保留一層連皮。然后，在切邊壓力機(jī)上沖除。1、平底連皮

常用形式。連皮厚度S可根據(jù)經(jīng)驗選取或或按書上給的公式計算（P143式6-1）。

282023/8/66.3.5沖孔連皮對于有內(nèi)孔的鍛件，錘上模鍛不能直接鍛出透2、斜底連皮

用于較大的內(nèi)孔：d>2.5h，或d>60mm。以利于金屬流動，避免產(chǎn)生折疊和模具過早磨損或壓塌。但沖除時易使鍛件走樣。尺寸為：S大=1.35S；S小=0.65S；d1=(0.25～0.3)d或d1=0.12d+ss按平底連皮厚度計算）

292023/8/62、斜底連皮292023/8/43、帶倉連皮

若鍛件需采用預(yù)鍛成形，對于較大的孔，可在預(yù)鍛時采用斜底連皮，而在終鍛時采用帶倉連皮。優(yōu)點是周邊薄，易沖除。

帶倉連皮的實質(zhì)就是內(nèi)飛邊槽，倉部的作用是為斜底連皮回流提供空間。302023/8/63、帶倉連皮若鍛件需采用預(yù)鍛成形，對于較大的孔，可在預(yù)鍛

4、壓凹當(dāng)鍛件內(nèi)孔直徑較小，不易鍛出連皮，應(yīng)改為壓凹形式，通過壓凹變形有助于小頭部分飽滿成形。

壓凹帶連皮的模鍛件，不需繪出連皮的形狀和尺寸。產(chǎn)品圖的主要輪廓線要用點劃線在模鍛件圖上表示，便于表示各部分的加工余量。312023/8/64、壓凹壓凹帶連皮的模鍛件，不需繪出連皮的6.3.6鍛件圖和鍛件技術(shù)條件鍛件圖(冷)是在零件圖基礎(chǔ)上，加上余量、余塊或其它特殊留量后繪制的圖，圖中鍛件外形用粗實線表示，零件外形用雙點劃線表示。鍛件的公稱尺寸與公差注在尺寸線的上面，而零件的尺寸注在尺寸線的下面的括號內(nèi)。322023/8/66.3.6鍛件圖和鍛件技術(shù)條件鍛件圖(冷)是在零件圖基礎(chǔ)上鍛件圖中無法表示的有關(guān)鍛件質(zhì)量和檢驗要求的內(nèi)容，

列入技術(shù)條件：

①未注明的模鍛斜度α和圓角半徑R；

②允許的錯移量和殘余飛邊的寬度；

③允許的表面缺陷深度；

④鍛后熱處理方法及硬度要求；

⑤表面清理方法；

⑥需要取樣的取樣位置；

⑦其它特殊要求，如直線度、平面度等。

332023/8/6鍛件圖中無法表示的有關(guān)鍛件質(zhì)量和檢驗要求的內(nèi)容，

列入技術(shù)條6.4模鍛模膛設(shè)計模鍛模膛包括：終鍛模膛和預(yù)鍛模膛。任何鍛件的模鍛工藝過程都必須有終鍛，都要用終鍛模膛。模鍛件的幾何形狀和尺寸靠終鍛模膛保證，預(yù)鍛模膛要根據(jù)具體情況決定否采用。342023/8/66.4模鍛模膛設(shè)計模鍛模膛包括：終鍛模膛和預(yù)鍛模膛。3426.4.1終鍛模膛設(shè)計終鍛模膛是鍛模中各種模膛的最主要的模膛，它用來完成鍛件最終成形的終鍛工步。通過終鍛模膛可以獲得帶飛邊的鍛件。終鍛模膛通常由模膛本體、飛邊槽和鉗口三部分組成，其中模膛本體是根據(jù)熱鍛件圖設(shè)計的。終鍛模膛設(shè)計的主要任務(wù)是設(shè)計熱鍛件圖、選擇飛邊槽和設(shè)計鉗口。352023/8/66.4.1終鍛模膛設(shè)計終鍛模膛是鍛模中各種模膛的最主要的模膛熱鍛件圖是將冷鍛件圖的所有尺寸計入收縮率而繪制的。鋼鍛件的收縮率取1.2%-1.5%；鈦合金鍛件取0.5%-0.7%；鋁合金鍛件取0.8%-1.0%；銅合金鍛件取1.0%-1.3%；鎂合金鍛件取0.8%左右。加放收縮率時，對無坐標(biāo)中心的圓角半徑不加放收縮率；對于細(xì)長的桿類鍛件、薄的鍛件、冷卻快或打擊次數(shù)較多而終鍛溫度較低的鍛件，收縮率取小值；帶大頭的長桿類鍛件，可根據(jù)具體情況將較大的頭部和較細(xì)桿部取不同的收縮率。1、熱鍛件圖設(shè)計362023/8/6熱鍛件圖是將冷鍛件圖的所有尺寸計入收縮率而繪制的。鋼鍛件的收由于終鍛溫度難以準(zhǔn)確控制，不同鍛件的準(zhǔn)確收縮率往往需要在長期實踐中修正。一般情況下，熱鍛件圖形狀與鍛件圖形狀完全相同。但在某些情況下，需將熱鍛件圖尺寸作適當(dāng)?shù)母淖円赃m應(yīng)鍛造工藝過程要求。

(1)模膛易磨損處，應(yīng)在鍛件負(fù)公差范圍內(nèi)減小模膛尺寸（預(yù)留磨損量），以在保證鍛件合格率的情況下延長鍛模壽命。如圖所示的齒輪鍛件，輪輻部分易磨損，使鍛件輪輻厚度增加。因此，應(yīng)將熱鍛件圖上的尺寸A比鍛件圖上的相應(yīng)尺寸減小0.5-0.8mm。372023/8/6由于終鍛溫度難以準(zhǔn)確控制，不同鍛件的準(zhǔn)確收縮率往往需要在長期(2)形狀復(fù)雜且較高的部位應(yīng)盡量放在上模。在特殊情況下要將復(fù)雜且較高的部位放在下模時，鍛件在該處表面易“缺肉”（充不滿）。這是由于下模局部較深處易積聚氧化皮。如圖所示的曲軸，可在其熱鍛件圖相應(yīng)部位加深約2mm。382023/8/6(2)形狀復(fù)雜且較高的部位應(yīng)盡量放在上模。382023/8(3)當(dāng)設(shè)備的噸位偏小，上下模有可能打不靠時，應(yīng)使熱鍛件圖高度尺寸比鍛件圖上相應(yīng)高度減小(接近負(fù)偏差或更小一些)，抵消模鍛不足的影響。相反，當(dāng)設(shè)備噸位偏大或鍛模承擊面偏小時，可能產(chǎn)生承擊面塌陷，應(yīng)適當(dāng)增加熱鍛件圖高度尺寸，其值應(yīng)接近正公差，保證在承擊面下陷時仍可鍛出合格鍛件。392023/8/6(3)當(dāng)設(shè)備的噸位偏小，上下模有可能打不靠時，應(yīng)使熱鍛件圖(4)鍛件某些部位在切邊或沖孔時易產(chǎn)生變形而影響加工余量，應(yīng)在熱鍛件圖的相應(yīng)部位增加一定的彌補(bǔ)量，提高鍛件合格率，如圖所示。402023/8/6(4)鍛件某些部位在切邊或沖孔時易產(chǎn)生變形而影響加工余量，(5)一些形狀特別的鍛件，不能保證坯料在下模膛內(nèi)或切邊模內(nèi)準(zhǔn)確定位。在錘擊過程中，可能因轉(zhuǎn)動而導(dǎo)致鍛件報廢。熱鍛件圖上需增加定位余塊，保證多次鍛擊過程中的定位以及切飛邊時的定位。412023/8/6(5)一些形狀特別的鍛件，不能保證坯料在下模膛內(nèi)或切邊模內(nèi)在繪制熱鍛件圖時還需將分模面和沖孔連皮的位置、尺寸全部注明，寫明未注圓角半徑、模鍛斜度與收縮率。高度方向尺寸以分模面為基準(zhǔn)，以便鍛模機(jī)械加工和準(zhǔn)備檢驗樣板；在熱鍛件圖中不需注明鍛件公差和零件的輪廓線。422023/8/6在繪制熱鍛件圖時還需將分模面和沖孔連皮的位置、尺寸全部注明，2、飛邊槽及其設(shè)計錘上模鍛為開式模鍛，一般終鍛模膛周邊必須有飛邊槽。飛邊槽作用：

a.增加金屬流出模膛阻力，使金屬充滿模膛；

b.容納多余金屬；

c.鍛造時飛邊起緩沖作用，減弱上模對下模的打擊，使模具不易壓塌和開裂；

d.飛邊處厚度較薄，便于切除。432023/8/62、飛邊槽及其設(shè)計錘上模鍛為開式模鍛，一般終鍛模膛周邊必須有(1)飛邊槽的結(jié)構(gòu)形式飛邊槽一般由橋口與倉部組成。形式I：基本型（標(biāo)準(zhǔn)形），一般都采用此種形式。其優(yōu)點是橋口在上模，模鍛時受熱時間短，溫升較低，橋口不易壓坍和磨損。442023/8/6(1)飛邊槽的結(jié)構(gòu)形式飛邊槽一般由橋口與倉部組成。442形式Ⅱ：倒置形，當(dāng)鍛件上模部分形狀較復(fù)雜，為簡化切邊沖頭形狀，切邊需翻轉(zhuǎn)時，采用此形式。當(dāng)上模無模膛，整個模膛完全位于下模時，采用此種形式飛邊簡化了鍛模的制造。452023/8/6形式Ⅱ：倒置形，當(dāng)鍛件上模部分形狀較復(fù)雜，為簡化切邊沖頭形狀形式Ⅲ：雙倉形，此種結(jié)構(gòu)的飛邊槽特點是倉部較大，能容納較多的多余金屬，適用于大型和形狀復(fù)雜的鍛件。462023/8/6形式Ⅲ：雙倉形，此種結(jié)構(gòu)的飛邊槽特點是倉部較大，能容納較多的形式Ⅳ：不對稱形，加寬了下模橋部，提高了下模壽命。倉部較大，可容納較多的多余金屬。用于大型、復(fù)雜鍛件。472023/8/6形式Ⅳ：不對稱形，加寬了下模橋部，提高了下模壽命。倉部較大，形式Ⅴ：帶阻力溝形，更大地增加金屬外流阻力，迫使金屬充滿深而復(fù)雜的模膛。多用于鍛件形狀復(fù)雜、難以充滿的部位，如高肋、叉口與枝芽等處。482023/8/6形式Ⅴ：帶阻力溝形，更大地增加金屬外流阻力，迫使金屬充滿深而(2)飛邊槽尺寸的確定飛邊槽的主要尺寸是橋口高度h飛、橋口寬度b。橋口高度h飛增大，阻力減??；橋口寬度b增加，阻力增加。在成形過程中如阻力過大，導(dǎo)致鍛不足，鍛模過早磨損或壓坍；如阻力太小，產(chǎn)生大的飛邊，模膛不易充滿。492023/8/6(2)飛邊槽尺寸的確定飛邊槽的主要尺寸是橋口高度h飛、橋口設(shè)計錘上飛邊槽尺寸兩種方法①噸位法:按設(shè)備噸位來選定飛邊槽尺寸。502023/8/6設(shè)計錘上飛邊槽尺寸兩種方法①噸位法:按設(shè)備噸位來選定飛邊槽②計算法。根據(jù)鍛件在分模面上的投影面積，利用經(jīng)驗公式求出橋口高度h飛，然后根據(jù)h飛查上表確定其他有關(guān)尺寸。式中S——鍛件在分模面上的投影面積(mm2)。512023/8/6②計算法。式中S——鍛件在分模面上的投影面積(mm2)。模鍛錘噸位偏大時，要防止金屬過快向飛邊槽流動，應(yīng)減小h飛值。模鍛錘噸位偏小時，應(yīng)減小飛邊的變形阻力，防止鍛不足。在保證模膛充滿的條件下，應(yīng)適當(dāng)增大h飛值。鍛件形狀比較復(fù)雜時，要增加模膛阻力，應(yīng)增加b值，或適當(dāng)減少h飛值。短軸類鍛件鍛模帶有封閉形狀的鎖扣時，應(yīng)適當(dāng)加大倉部寬度b1。參見表8-1備注欄中尺寸。522023/8/6模鍛錘噸位偏大時，要防止金屬過快向飛邊槽流動，應(yīng)減小h飛值。2)鉗口及其尺寸鉗口:指在鍛模的模鍛模膛前面加工的空腔，它一般由夾鉗口與鉗口頸兩部分組成。鉗口頸用于加強(qiáng)夾鉗料頭與鍛件之間的連接強(qiáng)度。532023/8/62)鉗口及其尺寸鉗口:指在鍛模的模鍛模膛前面加工的空腔，它鉗口的主要用途:在模鍛時放置夾鉗及鉗夾頭，或者容納調(diào)頭模鍛的前一鍛件（帶飛邊）的相應(yīng)部位。在鍛模制造時，鉗口還可作為澆鑄金屬鹽溶液（如30%KNO3和70%NaNO3或鉛熔液）的澆口，澆鑄件用作檢驗?zāi)Ｌ偶庸て焚|(zhì)和合模狀況。齒輪類鍛件在模鍛時無夾鉗料頭，鉗口作為鍛件起模之用。542023/8/6鉗口的主要用途:在模鍛時放置夾鉗及鉗夾頭，或者容納調(diào)頭模鍛的鉗口的尺寸主要依據(jù)夾鉗料頭的直徑及模膛壁厚等尺寸確定。應(yīng)保證夾料鉗子自由操作，在調(diào)頭鍛造時能放置下鍛件的相鄰端部(包括飛邊)。長軸類鍛件常用型式;552023/8/6鉗口的尺寸主要依據(jù)夾鉗料頭的直徑及模膛壁厚等尺寸確定。長軸類用于模鍛質(zhì)量大于10kg的鍛件562023/8/6562023/8/4用于模鍛齒輪等短軸類鍛件572023/8/6用于模鍛齒輪等短軸類鍛件572023/8/4如果有預(yù)鍛模膛，且預(yù)鍛與終鍛兩模膛的鉗口間壁小于15mm時，為了便于模具加工，可將兩相鄰模膛的鉗口開通。582023/8/6如果有預(yù)鍛模膛，且預(yù)鍛與終鍛兩模膛的鉗口間壁小于15mm時6.5模鍛變形工步設(shè)計模鍛鍛造工步，按其作用可分為三大類：

1、模鍛工步

預(yù)鍛：易產(chǎn)生折疊和充不滿的鍛件應(yīng)采用。

預(yù)鍛需根據(jù)鍛件的復(fù)雜程度及其要求等因素加以選擇，

并不象終鍛那樣是每一模鍛件所必不可少的工步。

終鍛：必不可少592023/8/66.5模鍛變形工步設(shè)計模鍛鍛造工步，按其作用可分為三大類2、切斷工步：只有一種，就是切斷，使鍛件和毛邊分離。

3、制坯工步：拔長、滾擠、卡壓（直長軸類）

彎曲（彎軸類，帶枝芽類）

鐓粗、拍扁（短軸類）

制坯工步作用：改變原毛坯的形狀，合理分配坯料，以適應(yīng)鍛件橫截面形狀的要求，更好的充滿模鍛模膛。

602023/8/62、切斷工步：只有一種，就是切斷，使鍛件和毛邊分離。

3、圓餅類鍛件制坯工步示例

序號鍛件簡圖變形工步說明1自由鐓粗鐓粗一般齒輪鍛件2自由鐓粗成形鐓粗終鍛輪轂較高的法蘭鍛件6.5.1短軸類鍛件制坯工步圓餅類模鍛件一般使用鐓粗制坯，形狀復(fù)雜的宜用成型鐓粗制坯。不過在特殊情況下，也有用拔長、滾擠或打扁制坯的。612023/8/6圓餅類鍛件制坯工步示例序號鍛件簡圖變形工步說明1自由鐓粗一3拔長終鍛輪轂特高的法蘭鍛件4自由鐓粗打扁終鍛平面接近圓形的鍛件622023/8/63拔長輪轂特高的4自由鐓粗平面接近圓形的鍛件622023/8

在確定坯料鐓粗后的尺寸時，尚需明確以下幾點：

1、輪轂較矮的鍛件（參見圖6-36），為了防止輪轂和輪緣間產(chǎn)生折疊，鐓粗后直徑應(yīng)滿足

。

輪轂矮的鍛件

632023/8/6在確定坯料鐓粗后的尺寸時，尚需明確以下幾點：輪轂2、輪轂較高的鍛件，為了防止輪轂和輪緣間產(chǎn)生折疊，鐓粗后直徑應(yīng)滿足

圖7.22輪轂高的鍛件

642023/8/62、輪轂較高的鍛件，為了防止輪轂和輪緣間產(chǎn)生折疊，鐓粗后直3、輪轂高且有內(nèi)孔和凸緣的鍛件，為保證鍛件充滿并便于坯料在終鍛模膛中放穩(wěn)，宜采用成形鐓粗。鐓粗后的坯料尺寸應(yīng)符合下列條件：(a)

(b)輪轂高凸緣大的鍛件(a)坯料(b)鍛件

652023/8/63、輪轂高且有內(nèi)孔和凸緣的鍛件，為保證鍛件充滿6.5.2長軸類鍛件制坯工步長軸類模鍛件有直長軸件、彎曲軸件、帶枝芽長軸件和帶叉長軸件等。由于形狀的需要，長軸類模鍛件的模鍛工序有拔長、滾擠、彎曲等制坯工步。長軸類模鍛件制坯工步示例拔長滾擠1．直長軸鍛件制坯工步說明制坯工步簡圖模鍛件簡圖模鍛件類型662023/8/66.5.2長軸類鍛件制坯工步長軸類模鍛件制坯工步示例拔長1．拔長滾擠彎曲2．彎曲軸鍛件拔長成形預(yù)鍛3．帶枝芽長軸件672023/8/6拔長2．彎曲軸鍛件拔長3．帶枝芽長軸件672023/8/4拔長滾擠預(yù)鍛4．帶叉長軸件

按金屬流動效率，長軸類模鍛件制坯工步的優(yōu)先次序是：拔長、滾擠、卡壓。為了得到彎曲軸模鍛件或帶枝芽、帶叉長軸件，還要用到彎曲和成形工步。682023/8/6拔長4．帶叉長軸件按金屬流動效率，長軸類模鍛件制坯工步的優(yōu)拔長、滾擠和卡壓三種制坯工步，以“計算毛坯圖”為基礎(chǔ)，參照經(jīng)驗和圖表資料，結(jié)合具體生產(chǎn)情況確定。也可用經(jīng)驗類比法選定制坯工步。692023/8/6拔長、滾擠和卡壓三種制坯工步，以“6.6錘鍛坯料尺寸6.6.1短軸類鍛件一般用鐓粗制坯，所以坯料尺寸以鐓粗變形為依據(jù)計算。坯料直徑為：6.6.2長軸類模鍛件

坯料尺寸計算以計算坯料截面圖上的平均截面積為依據(jù)，并考慮不同制坯工步的需要，算出各種模鍛方法所需飛邊截面積。702023/8/66.6錘鍛坯料尺寸6.6.1短軸類鍛件坯料直徑為：6.66.7制坯模膛設(shè)計制坯工步的作用:為了初步改變原坯料的形狀，合理地分配坯料，以適應(yīng)鍛件橫截面積和形狀的要求，使金屬能較好地充滿模膛。不同形狀的鍛件采用的制坯工步不同。錘上鍛模所用的制坯模膛主要有滾壓模膛、拔長模膛、彎曲模膛、成形模膛等。712023/8/66.7制坯模膛設(shè)計制坯工步的作用:為了初步改變原坯料的形狀滾壓模膛設(shè)計滾壓模膛：改變坯料形狀，分配金屬，使坯料某一部分截面積減小，某一部分截面積稍稍增大(聚料)，獲得接近計算毛坯圖形狀和尺寸的作用。滾壓時金屬的變形可以近似看作是鐓粗與拔長的組合。在兩端受到阻礙的情況下桿部拔長，而桿部金屬流入頭部使頭部鐓粗。在每次錘擊后大量金屬橫向流動，僅有小部分流入頭部。每次錘擊后翻轉(zhuǎn)90°再行錘擊并反復(fù)進(jìn)行。直到接近毛坯形狀和計算尺寸為止。另外，滾壓還可以將毛坯滾光和清除氧化皮。722023/8/6滾壓模膛設(shè)計滾壓模膛：改變坯料形狀，分配金屬，使坯料某一部分滾壓模膛從結(jié)構(gòu)上可以分為以下幾種。(1)開式模膛橫截面為矩形，側(cè)面開通；結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，但聚料作用較小，適用于鍛件各段截面變化較小的情況。(2)閉式模膛橫截面為橢圓形，側(cè)面封閉。由于側(cè)壁的阻力作用，聚料效果好，坯料表面光滑，但模膛制造較復(fù)雜，適用于鍛件各部分截面變化較大的情況。732023/8/6滾壓模膛從結(jié)構(gòu)上可以分為以下幾種。732023/8/4(3)混合式：鍛件的桿部采用閉式滾壓，而頭部采用開式滾壓。通常用于鍛件頭部具有深孔或叉形的情況。(4)不等寬式：模膛的頭部較寬，桿部較窄，當(dāng)B頭/B桿＞1.5時采用。因桿部寬度過大不利于排料，所以在桿部取較小寬度。742023/8/6(3)混合式：鍛件的桿部采用閉式滾壓，而頭部采用開式滾壓。(5)不對稱式上下模膛的深度不等，這種模膛具有滾壓模膛與成形模膛的特點，適用于h′/h＝1.5的桿類鍛件。752023/8/6(5)不對稱式上下模膛的深度不等，這種模膛具有滾壓模膛與成滾壓模膛由鉗口、模膛本體和尾刺槽（飛邊槽）三部分組成。鉗口不僅是為了容納夾鉗，同時也可用來卡細(xì)坯料，減少料頭損失。飛邊槽用來容納滾擠時產(chǎn)生的端部毛刺，防止產(chǎn)生折疊。滾壓模膛設(shè)計主要是確定模膛本體高度和寬度。762023/8/6滾壓模膛由鉗口、模膛本體和尾刺槽（飛邊槽）三部分組成。762滾壓模膛的設(shè)計依據(jù)也是計算毛坯。設(shè)計滾壓模膛應(yīng)從以下幾方面考慮。(1)

滾壓模膛的高度在桿部，模膛高度比計算毛坯相應(yīng)部分的直徑小。使每次壓下量較大，由桿部排入頭部的金屬增多。滾壓最后坯料斷面不是圓形，但是只要截面積相等即可。在計算閉式滾壓模膛桿部高度時，應(yīng)注意：①滾壓后的坯料截面積

S滾＝S計772023/8/6滾壓模膛的設(shè)計依據(jù)也是計算毛坯。772023/8/4②滾壓后坯料橢圓截面的長徑與短徑之比B/a=3/2，由上式可求得桿部高度h桿：782023/8/6②滾壓后坯料橢圓截面的長徑與短徑之比B/a=3/2，由考慮到在模鍛錘上滾壓時，上下模一般不打靠，故實際采用的模膛高度比計算值小，一般取：h桿＝(0.7-

0.8)d計對于開式滾壓，由于截面近似矩形，故h桿＝(0.65-0.75)d計滾壓模膛頭部，高度應(yīng)等于或略大于計算毛坯圖相應(yīng)部分的直徑。即h桿＝1.05-1.15）d計當(dāng)頭部靠近鉗口時，有一部分金屬由鉗口流出，這時系數(shù)取1.05。792023/8/6考慮到在模鍛錘上滾壓時，上下模一般不打靠，故實際采用的模膛高滾壓模膛的寬度滾壓模膛的寬度過小，金屬在滾壓過程中流進(jìn)分模面會形成折疊；反之，因側(cè)壁阻力減小，降低滾壓效率，而且增大模塊尺寸。

具體計算類似滾壓模膛高度的確定，見課本P166-167802023/8/6滾壓模膛的寬度滾壓模膛的寬度過小，金屬在滾壓過程中流進(jìn)§6-8設(shè)備噸位的確定設(shè)備噸位過小，鍛件內(nèi)部鍛不透，生產(chǎn)率低;設(shè)備選得過大，浪費(fèi)動力，提高鍛件成本，而且操作也不靈活，還易打壞工具。鍛造設(shè)備噸位大小要合適。經(jīng)驗公式：雙作用模鍛錘

G=(3.5～6.3)K·S件

(kg)

式中S件──鍛件和毛邊（按飛邊倉的50%計算）在水平面上的投影面積；

K──材料鋼種系數(shù)。

系數(shù)3.5用于生產(chǎn)率并不高的條件下，而系數(shù)6.3用于要求高生產(chǎn)率的條件下。812023/8/6§6-8設(shè)備噸位的確定設(shè)備噸位過小，鍛件內(nèi)部鍛不透，生產(chǎn)率6.9錘鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計錘鍛模的結(jié)構(gòu)設(shè)計對鍛件品質(zhì)、生產(chǎn)率、勞動強(qiáng)度、鍛模和鍛錘的使用壽命等有很大的影響。錘鍛模的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括:模膛的布排、錯移力的平衡以及鍛模的強(qiáng)度、模塊尺寸、導(dǎo)向等。1.模膛的布排模膛的布排要根據(jù)模膛數(shù)以及各模膛的作用和操作方便安排。錘鍛模一般有多個模膛，終鍛模膛和預(yù)鍛模膛的變形力較大，在模膛布置過程中一般首先考慮模鍛模膛。822023/8/66.9錘鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計錘鍛模的結(jié)構(gòu)設(shè)計對鍛件品質(zhì)、生產(chǎn)率、勞1)終鍛與預(yù)鍛模膛的布排鍛模中心與模膛中心錘鍛模的緊固一般都是利用楔鐵和鍵塊配合燕尾緊固在下模座和錘頭上。

鍛模中心:指鍛模燕尾中心線與燕尾上鍵槽中心線的交點，它位于錘桿軸心線上，應(yīng)是鍛錘打擊力的作用中心（外力作用中心）。832023/8/61)終鍛與預(yù)鍛模膛的布排鍛模中心與模膛中心錘鍛模的模膛中心：鍛造時模膛承受鍛件反作用力的合力作用點叫模膛中心（內(nèi)力作用中心）。模膛中心與鍛件形狀有關(guān)。當(dāng)變形抗力分布均勻時，模膛(包括飛邊橋部)在分模面的水平投影的形心可當(dāng)作模膛中心，可用傳統(tǒng)的吊線法尋找。變形抗力分布不均勻時，模膛中心則由形心向變形抗力較大的一邊移動。842023/8/6模膛中心：鍛造時模膛承受鍛件反作用力的合力作用點叫模膛中心（移動距離的大小與模膛各部分變形抗力相差程度有關(guān)，可憑生產(chǎn)經(jīng)驗確定。一般情況下不宜超過下表所列的數(shù)據(jù)。852023/8/6移動距離的大小與模膛各部分變形抗力相差程度有關(guān)，可憑生產(chǎn)經(jīng)驗(2)模膛中心的布排當(dāng)模膛中心與鍛模中心位置相重合時，鍛錘打擊力與鍛件反作用力在同一垂線上，不產(chǎn)生錯移力，上下模沒有明顯錯移，這是理想的布排。當(dāng)鍛模模膛中心與鍛模中心偏移一段距離時，鍛造時會產(chǎn)生偏心力矩，使上下模產(chǎn)生錯移，造成鍛件在分模面上產(chǎn)生錯差，增加設(shè)備磨損。模膛中心與鍛模中心的偏移量越大，偏心力矩越大，上下模錯移量以及鍛件錯差量越大。因此終鍛模膛與預(yù)鍛模膛布排設(shè)計的中心任務(wù)是最大限度減小模膛中心對鍛模中心的偏移量。862023/8/6(2)模膛中心的布排當(dāng)模膛中心與鍛模中心位置相重合時，鍛當(dāng)鍛模無預(yù)鍛模膛時，終鍛模膛中心位置應(yīng)取在鍛模中心。當(dāng)鍛模有預(yù)鍛模膛時，兩個模膛中心一般都不能與鍛模中心重合。為了減少錯差、保證鍛件品質(zhì)，應(yīng)力求終鍛模膛和預(yù)鍛模膛中心靠近鍛模中心。872023/8/6當(dāng)鍛模無預(yù)鍛模膛時，終鍛模膛中心位置應(yīng)取在鍛模中心。8720模膛布排時要注意：①在鍛模前后方向上，兩模膛中心均應(yīng)在鍵槽中心線上。882023/8/6模膛布排時要注意：①在鍛模前后方向上，兩模膛中心均應(yīng)在鍵槽②在鍛模左右方向上，終鍛模膛中心與燕尾中心線（鍛模中心線）的偏移量，不應(yīng)超過下表所列數(shù)值。892023/8/6②在鍛模左右方向上，終鍛模膛中心與燕尾中心線（鍛模中心線）③一般情況下，終鍛的打擊力約為預(yù)鍛的兩倍，為了減少偏心力矩，預(yù)鍛模膛中心至鍛模燕尾中心線距離之比，應(yīng)等于或略小于1/2，即a/b＜l/2。④預(yù)鍛模膛中心線必須在燕尾寬度內(nèi)，模膛超出燕尾部分的寬度不得大于模膛總寬度的1/3。⑤當(dāng)鍛件因終鍛模膛偏移使錯差量過大時，允許采用L/5＜a＜L/3，即2L/3＜b＜4L/5。在這種條件下設(shè)計預(yù)鍛模膛時，應(yīng)當(dāng)預(yù)先考慮錯差量Δ。Δ值由實際經(jīng)驗確定，一般為1-4mm，如圖6-67中A—A剖面所示。錘噸位小者取小值，大者取大值。902023/8/6③一般情況下，終鍛的打擊力約為預(yù)鍛的兩倍，為了減少偏心力矩⑥若鍛件有寬大的頭部(如大型連桿鍛件)，兩個模膛中心距超出上述規(guī)定值;或終鍛模膛因偏移使錯差量超過允許值;或預(yù)鍛模膛中心超出鍛模燕尾寬度;可使兩個模膛置于不同鍛錘的模塊上聯(lián)合鍛造。這樣兩個模膛中心便可都處于鍛模中心位置上，能有效減少錯差，提高鍛模壽命，減少設(shè)備磨損。912023/8/6⑥若鍛件有寬大的頭部(如大型連桿鍛件)，兩個模膛中心距超出⑦為減小終鍛模膛與預(yù)鍛模膛中心距L，保證模膛模壁有足夠的強(qiáng)度，可選用下列排列方法。平行排列法，終鍛模膛和預(yù)鍛模膛中心位于鍵槽中心線上，L值減小的同時前后方向的錯差量也較小，鍛件品質(zhì)較好。922023/8/6⑦為減小終鍛模膛與預(yù)鍛模膛中心距L，保證模膛模壁有足夠的強(qiáng)前后錯開排列法:

預(yù)鍛模膛和終鍛模膛中心不在鍵槽中心線上。前后錯開排列能減小L值，但增加了前后方向的錯移量，適用于特殊形狀的鍛件。932023/8/6前后錯開排列法:932023/8/4反向排列法:

預(yù)鍛模膛和終鍛模膛反向布排，這種布排能減小L值，同時有利于去除坯料上的氧化皮并使模膛更好充滿，操作也方便;

主要用于上下模對稱的大型鍛件。942023/8/6反向排列法:942023/8/4(3)終鍛模膛、預(yù)鍛模膛前后方向的排列方法終鍛模膛、預(yù)鍛模膛的模膛中心位置確定后，模膛在模塊還不能完全放置，還需要對模膛的前后方向進(jìn)行排列。具體排列方法有2種。952023/8/6(3)終鍛模膛、預(yù)鍛模膛前后方向的排列方法終鍛模膛、預(yù)鍛模①鍛件大頭靠近鉗口，使鍛件質(zhì)量大且難出模的一端接近操作者，這樣操作方便、省力。②鍛件大頭難充滿部分放在鉗口對面，對金屬充滿模膛有利。這種布排法還可利用鍛件桿部作為夾鉗料，省去夾鉗料頭。962023/8/6①鍛件大頭靠近鉗口，使鍛件質(zhì)量大且難出模的一端接近操作者，2)制坯模膛的布排除終鍛模膛和預(yù)鍛模膛以外的其他模膛由于成形力較小，可布置在終鍛模膛與預(yù)鍛模膛兩側(cè)。具體原則如下：(1)制坯模膛按工藝過程順序排列，操作時一般只讓坯料運(yùn)動方向改變一次，以求縮短操作時間。(2)模膛的排列應(yīng)與加熱爐、切邊壓力機(jī)和吹風(fēng)管的位置相適應(yīng)。

例如，氧化皮最多的模膛是鍛模中頭道制坯模膛，應(yīng)位于靠近加熱爐的一側(cè)，且在吹風(fēng)管對面，不要讓氧化皮吹落到終鍛模膛、預(yù)鍛模膛內(nèi)。972023/8/62)制坯模膛的布排除終鍛模膛和預(yù)鍛模膛以外的其他模膛由于成(3)彎曲模膛的位置應(yīng)便于將彎曲后的坯料順手送入終鍛模膛內(nèi)，圖(a)所示。(4)拔長模膛位置如在鍛模右邊，應(yīng)采用直式，如在左邊，應(yīng)采取斜式，這樣可方便操作。982023/8/6(3)彎曲模膛的位置應(yīng)便于將彎曲后的坯料順手送入終鍛模膛內(nèi)2.錯移力的平衡與鎖扣設(shè)計錯移力一方面使鍛件錯移，影響尺寸精度和加工余量；另一方面加速鍛錘導(dǎo)軌磨損，使錘桿過早折斷。因此錯移力的平衡是保證鍛件尺寸精度和錘桿失效的一個重要問題。設(shè)備的精度對減小鍛件的錯差有一定的影響，但是最根本、最有積極意義的是在模具設(shè)計方面采取措施，因為后者的影響更直接，更具有決定作用。992023/8/62.錯移力的平衡與鎖扣設(shè)計錯移力一方面使鍛件錯移，影響尺寸1)有落差鍛件錯移力的平衡當(dāng)鍛件的分模面為斜面、曲面，或鍛模中心與模膛中心的偏移量較大時，在模鍛過程中產(chǎn)生水平分力。這種分力通常稱為錯移力，會引起鍛模在鍛打過程中錯移。鍛件分模線不在同一平面上(即鍛件具有落差)，在鍛打過程中，分模面上產(chǎn)生水平方向的錯移力，錯移力的方向明顯。錯移力一般比較大，在沖擊載荷的作用下，容易發(fā)生生產(chǎn)事故。1002023/8/61)有落差鍛件錯移力的平衡當(dāng)鍛件的分模面為斜面、曲面，或鍛平衡錯移力措施(1)成對鍛造:小鍛件。1012023/8/6平衡錯移力措施1012023/8/4(2)鍛件傾斜:鍛件較大，落差較小。由于傾斜了一個角度γ，拔模斜度發(fā)生變化。為保證鍛件鍛后能從模膛取出，角度γ值不宜過大。一般γ＜7°，且以小于拔模斜度最佳。1022023/8/6(2)鍛件傾斜:鍛件較大，落差較小。由于傾斜了一個角度γ，拔(3)平衡鎖扣：落差較大(l5-50mm)，用傾斜法解決不好。鎖扣高度等于鍛件分模面落差高度。鎖扣所受的力很大，容易損壞，鎖扣的厚度應(yīng)不小于1.5h。鎖扣斜度：當(dāng)h＝15-30mm時，α＝5°；h＝30-60mm時，α＝3°。鎖扣間隙δ＝0.2-0.4mm，須小于鍛件允許的錯差之半。1032023/8/6(3)平衡鎖扣：落差較大(l5-50mm)，用傾斜法解決不(4)聯(lián)合法（傾