第八章---锻模设计PPT课件VIP

.,1,第一节终锻模膛设,第八章锻模设计,终锻模膛用来完成锻件最终成形。组成：模膛、飞边槽和钳口。,一、热锻件图热锻件图的尺寸应比冷锻件图上的相应尺寸有所放大。理论上加放收缩率后的尺寸L按下式计算：,Ll（1）,终锻温度下金属的收缩率。,式中：l冷锻件尺寸；,.,2,二、飞边槽,1开式模锻中金属流动过程分析,.,3,2飞边槽的作用,造成足够大的横向阻力，促使模膛充满。容纳坯料上的多余金属，起补偿与调节作用。此外，对锤类设备还有缓冲作用。,3飞边槽的结构形式及尺寸。,使用最广泛，可减少受热，不易磨损和压塌。,用于高度方向不对称的锻件。利于充填成形和简化切边模的冲头形状，,适用形状复杂和坯料体积偏大的锻件，以容纳更多的金属。,.,4,第二节预锻模膛设计,一、预锻模膛的作用及选择作用：使制坯后的坯料进一步变形，以保证终锻时获得成形饱满、无折叠、裂纹或其他缺陷的优质锻件；有助于减少终锻模膛的磨损，提高使用寿命。缺点：预锻模膛增大锻模平面尺寸，降低生产率。锤和螺旋压力机上模锻易导致偏心打击，降低了锻件尺寸精度。适用：成形困难的复杂锻件（连杆、拨叉、叶片等）。锻件形状不复杂，但生产批量大，应采用预锻模膛。,.,5,二、预锻模膛的设计,1模膛的宽与高,原则：预锻模膛高度比终锻模膛大2.5mm，宽度应小12mm。预锻模膛不设飞边槽，模膛横截面面积稍大于终锻模膛。,预锻模膛应尽可能做到经预锻后的毛坯在终锻时只以镦粗成形为主。两者差别如图8-3所示。,.,6,2模锻斜度预锻模膛的斜度一般与终锻模膛相同。按图8-4设计更为合理:h=（0.80.9）h，若ha较大，取小的系数，反之则取大的系数。,为保证终锻时肋部顺利成形，并考虑使预锻件肋部的横截面面积小于终锻的相应面积，则应适当加大底部的圆角半径R。,.,7,3圆角半径预锻模膛内的圆角半径应比终锻模膛的大，目的是减小金属流动阻力，促进肋部预锻成形，防止产生折叠。圆角半径R：R=R+c式中R终锻模膛相应部位上的圆角半径；c系数。,终锻模膛深,H50mm，c=5。,.,8,4带枝芽的锻件为了便于金属流入枝芽处，简化预锻模膛的枝芽形状，与枝芽连接处的圆角半径适当增大，必要时可在分模面上设阻尼沟，加大预锻时金属流向飞边槽的横向阻力，如图8-6所示。,.,9,5叉形锻件锻件叉间距离不大时，必须在预锻时使用劈料台。预锻时依靠劈料台把金属劈开挤向两侧，流人叉部模膛内。,=1045时，按下式确定有关尺寸A=0.25B845时，采用图8-7b形式。,一般情况下，用图8-7a形式，叉部较窄时，用图8-7b形式。,.,10,6带工字形断面的锻件各种连杆锻件，根据肋的相对高度，采用图8-8所示方法来设计预锻模膛。,.,11,当hB的目的是：使终锻时首先产生飞边，然后充满模膛。实践证明，采用新方法设计的预锻模膛，避免了涡流和穿肋的产生，提高了锻件质量，方便了模膛制造。,.,14,第三节制坯工步的选择及制坯模膛设计,一、圆饼类锻件制坯工步的选择,（1）轮毂较矮的锻件（图8-10）：为了防止轮毂和轮缘间过渡区产生折叠，镦粗后毛坯直径应满足。,（2）轮毂较高的锻件（图8-1l）：为保证轮毂成形和防止折叠产生，镦粗后毛坯直径应满足。,.,15,（3）轮毂高且有内孔和突缘的锻件（图8-1）：为保证锻件充满型腔，并便于毛坯在终锻模膛中定位平稳，宜用成形镦粗。镦粗后的毛坯尺寸应满足：H1H1，D1Dl，dd。,.,16,二、长轴类锻件制坯工步的选择,1制坯工步的选择,长轴类锻件分为：直长轴线、弯曲轴线、带枝芽的和叉形件。长轴类锻件的模锻工序：拔长、滚挤、弯曲、卡压、成形等制坯工步和预锻及终锻工步所组成。,（1）直长轴线锻件一般采用拔长、滚挤、卡压、成形等制坯工步。得到中间毛坯，长度与终锻模膛的长度相等，沿锻件轴线的每一横截面积等于相应处锻件截面积与飞边截面积之和。,.,17,（2）弯曲轴线锻件（图8-13）制坯工步与前面的大致相同，但增加了一道弯曲工步，使得中间毛坯外形接近终锻（或预锻）模膛分模面上的形状。,（3）带枝芽的长轴锻件（图8-14）制坯工步与前面的大致相同，但增加一道成形工步或非对称滚挤工步，保证预锻时枝芽模膛得以充满。,.,18,（4）叉形件（图8-15）制坯工步与前面的大致相同，但还需预锻劈叉工步，来达到叉形部分的成形目的。,.,19,三、镦粗台和压扁台的设计,镦粗台（图8-18）：适用圆饼类锻件；压扁台（图8-19）：适用其平面图形近似矩形的锻件。作用：使坯料高度减小，水平尺寸增大，以便在终锻变形前将终锻模膛覆盖，防止产生折叠。镦粗过程还有去除氧化皮的作用。,.,20,镦粗台高度的确定：,式中原毛坯体积；D镦粗后毛坯直径。,压扁台有关尺寸的确定：,锻件宽度(mm)；,坯料压扁后宽度(mm)；,坯料压扁后长度(mm)。,式中,.,21,四、拔长模膛设计,拔长模膛作用：减小坯料的断面积，增加其长度。能清除氧化皮。拔长模膛组成：钳口、拔长平台和空腔。,1开式拔长模膛（图8-20）拔长平台断面呈矩形，边缘开通。结构形式简单、制造方便、但拔长效率低。,.,22,2闭式拔长模膛（图8-21）拔长平台断面呈椭圆形，边缘封闭，效率较高，而且毛坯表面光滑。,。,拔长坎的高度a：,ak1dmin,锻件杆部断面积变化不大，仅需拔长制坯工步时，高度：,锻件杆部断面变化较大，不仅需要拔长而且还要滚挤制坯时，拔长坎高：,.,23,拔长坎长度c,c太短将影响毛坯表面质量，不光滑；太长则降低拔长效率。可按下式确定：,模膛宽度B为了便于拔长操作，模膛宽度B宜稍大些，可按下式确定：,直排时：B=k4d坯（1020）mm,斜排时：B=（k40.4tan）d坯（1020）mm,C=k3d坯,.,24,其余尺寸,当无小头时：,R=0.25C,R1=0.25C,e=1.2d小头,E=2a,L=L拔5mm,.,25,五、滚挤模膛设计,滚挤模膛用于减小坯料局部断面积，以增大另一部分断面积，使毛坯体积分配符合计算毛坯的要求，也兼有去氧化皮和滚光的作用。,1滚挤模膛的结构形式,开式滚挤模膛：结构简单，制造方便，但聚积效率低，很少使用。,闭式滚挤模膛：模膛断面呈椭圆形，整个侧面封闭（图8-22）。金属沿轴向流动较强，聚积效果良好，适用断面变化较大的锻件。,.,26,金属在开式和闭式滚挤模膛中的受力情况比较（图8-23），因此闭式滚挤的效率高。,.,27,非对称滚挤模膛：这种模膛兼有滚挤与成形的功能，适用于非对称的长轴类锻件，选用时要考虑到锻件的非对称程度（图8-24）。,注意：一般h1/h2B,1.1dmax,1.25A杆均/hmin,.,31,第四节锻模结构设计,一、锤锻模结构设计,锤锻模：整体式和镶块式。镶块模：把终锻模膛容易磨损的部分用优质模具钢制成镶块，用楔铁或热套法安装在一般钢材制成的模块上。,1锻模紧固方法,常用楔铁和键块配合燕尾紧固的方法。,.,32,2模膛布置,锻模中心和模膛中心,锻模中心：锻模燕尾中心线和键槽中心线的交点。,模膛中心：模膛(包括飞边桥部)在水平面上投影面积的重心。,.,33,模锻模膛的布置,遵循以下原则：,锻模上无预锻模膛时，终锻模膛中心应与锻模中心重合。,在设有预锻模膛时，偏心打击将不可避免，应把预锻模膛和终锻模膛分设在锻模中心的两旁，并同时在键槽中心线上，使ab12或al3L。,.,34,制坯模膛的布置第一道制坯工步应当安排在吹风管的对面，以避免氧化皮落在终锻模膛里。,弯曲模膛的位置要便于弯曲后可直接地把坯料送到终锻模膛中，如图8-29a所示。,.,35,3模壁厚度模壁厚度：模膛到模块边缘的距离，或模膛之间的距离。模壁厚度应保证足够的强度，同时又要尽可能减小模块尺寸。具体设计时可查阅有关手册或资料。4错移力平衡与锁扣设计锻模错移：锻件分模面为斜面、曲面或锻模中心与模膛中心偏移量较大时，在模锻过程中将产生水平分力而引起。锻模错移产生缺陷：锻件错移，影响尺寸精度和加工余量，加速锻锤导轨的磨损，锤杆过早折断。平衡水平错移方法：采取锻件斜放、设置锁口、锻件斜放与设置锁口并用、锻件成对排列等措施来平衡错移力。,.,36,二、摩擦压力机上模锻锻模设计特点,锻模结构形式的选择模具结构形式：整体式（图8-30a、b）：大压力摩擦压力机多用整体式结构。,.,37,组合式（包括镶块式图8-30c、d）：节省模具钢，模具零件易标准化，生产周期短，成本低，适用中小型锻件的批量生产。,.,38,模块、模座设计和固定形式的选择,模块,圆柱体：用于圆形锻件或不太长的小型锻件。,方体：主要用于长轴类锻件,模块尺寸应根据锻件尺寸而定，尽可能使其标准化、系列化。,模块,模座,固定形式,.,39,导向部分设计导向装置：平衡模锻过程中出现的错移力，减少锻件错移，提高锻件精度和便于模具安装、调整。导向种类：导锁、导销、导柱导套和凸凹模自身导向。,.,40,无飞边闭式锻模设计（图8-30e、f）结构特点：锻模在冲头和凹模、推杆和凹模间自由滑动。滑动间隙控制：间隙过大：金属流动将产生纵向飞刺，加速模具磨损和造成推件困难；间隙过小：温度的影响和模具的变形，将使冲头和凹模、推杆和凹模间运动困难。推杆和凹模配合按三级动配合精度选用。冲头和凹模配合的间隙如表8-1所示。,.,41,承击面摩擦压力机行程速度比锻锤慢，模具受力条件较好，承击面一般为锤上模锻的13。,模膛布置摩擦压力机承受偏心载荷能力差，为保证螺杆正常工作，要求模膛中心、模块中心和螺杆中心重合。同时采用预锻和终锻两个模膛，要求两模膛的中心距不超过螺杆节圆半径。,.,42,三、热模锻压力机锻模结构设计特点,1工步图及工步设计,工步图：描述坯料在制坯和模锻过程应具有的形状和尺寸。,最常用变形工步：镦粗、压肩、弯曲、挤压、预锻及终锻。,工步设计：确定工步图的过程。,注意：热模锻压力机上预锻工步用得较多，因此预锻工步的设计最为重要。,主要是设计热锻件图和确定飞边槽形式及尺寸。热锻件图及飞边槽的设计原则与锤上模锻基本相同。,终锻工步设计,.,43,金属在终锻型槽内的变形主要以镦粗方式进行，飞边的阻力作用不像锤上模锻显得那么重要，而较多地起着排泄和容纳多余金属的作用。因此，飞边槽桥部及仓部高度比锤上的相应大一些，其结构形式及尺寸如图8-31。,当飞边槽仓部至模块边缘的距离小于2025mm时，可将仓部直接开通至模块边缘。,.,44,预锻工步设计,预锻工步图的高度尺寸比终锻工步图相应大25mm，而宽度尺寸适当减小，并使预锻件的横截面积稍大于终锻件相应的横截面积。,若终锻件的横截面呈圆形，则相应的预锻件横截面应为椭圆形。横截面的椭圆度约为终锻件相应截面直径的45。,.,45,应严格控制预锻件各部分的体积，使终锻时多余金属能合理地流动，避免产生金属回流、折叠等缺陷。,当孔径较大时，终锻模膛的连皮应设计成图8-32带仓结构，以容纳连皮处多余的金属。,.,46,应考虑预锻件在终锻模膛中的定位问题。预锻工步图中某些部位的形状和尺寸应与终锻件基本吻合。,形状简单的锻件，预锻模膛可以不设飞边槽。若设置飞边槽，桥部高度应比终锻模膛相应大3060，而桥部宽度和仓部高度可适当减小。如估计预锻时不会产生很大的飞边，则飞边槽可不制出仓部。,桥部,仓部,.,47,终锻时金属不能以镦粗而主要靠压入方式充填模膛时，预锻件的形状与终锻件应有显著差别，使预锻后坯件的侧面在终锻梃膛中变形一开始就与模壁接触，以限制金