锻造工艺学9锤上锻模设计

1第九章锤用锻模设计29.1模锻模膛设计

预锻模膛、终锻模膛一、终锻模膛设计1、热锻件图的设计（注意：为什么要设计热锻件图？等？）3要考虑以下问题：1）终锻模膛处，应在锻件负公差范围内预先增加磨损量，以提高锻模寿命；2）锻件上形状复杂且较高的部分尽量放在上模。对于具有高肋的锻件，其终锻模膛应在相应位置设排气孔；3）当设备吨位偏小，模锻不足现象严重时，应使热锻件图高度尺寸比锻件图上相应高度小一些，以抵消模锻不足的影响；44）锻件切边、冲孔时的部位，应在热锻件图的相应部位适当弥补，以提高锻件合格率；5）当锻件的形状不能保证坯料在下模膛或切边模内准确定位时，则应在热锻件图上增加必要的定位余块，以保证多次打击过程中的定位及切边时的定位。52、飞边槽

及其设计1）飞边槽的结构型式6型式1：桥口在上模，不和磨损。该型式采用较多；型式2：当上模部分形状较复杂，切边需要翻转时，为简化切边凸模形状可采用此型式。当整个模膛完全位于下模时，为简化锻模制造亦可采用；型式3：仓部大，适用于大型和形状复杂件；型式4：飞边阻力很大，一般只用于锻件形状复杂、难以充满的局部地方。72）飞边槽尺寸的确定

根据锻件在分模面上的投影面积，按经验公式选择飞边槽尺寸和设备吨位。原则：模膛时减小飞边阻力，难充满则加大飞边阻力。注意：飞边阻力是怎么产生的？如何改变飞边阻力？83、钳口及其尺寸1）钳口的作用与型式

↓模锻模膛前面的空腔，由夹钳口和钳口颈组成。注意：闭式模锻要不要钳口？料头是如何产生的？如何减少材料的浪费？9钳口的作用：●夹钳口在模锻时用来放置棒料及钳夹头；●钳口颈用来加强夹钳料头与锻件之间的连接强度；●有的锻件无夹钳料头，钳口作锻件起模之用；●锻模制造时，作为浇注模膛检验件（铅或金属盐，如硝酸钠硝酸钾混合物）的浇口——检验模膛尺寸。1011122）钳口的尺寸确定根据夹钳料头的直径及模膛壁厚等尺寸来确定。要保证夹钳的自由操作，在调头锻造时能够放置下锻件的相邻端部。│↓无料头浪费，节约材料13二、预锻模膛的设计预锻模膛是用以获得与锻件相近的形状，其主要作用如下：1)减少终锻模膛的磨损，提高模具使用寿命；2)使金属满终锻模膛，避免充不满的缺陷，减少飞边损失；3)改善金属在终锻模膛中的流动情况，避免在锻件上形成折叠等缺陷。149.2制坯模膛设计一、滚压模膛设计通过滚压，改变坯料的形状，减小某一部分的截面积，增大另一部分的截面积，获得计算毛坯图形状和尺寸的坯料。

举例：长轴类锻件制坯工步的确定15滚压时金属的变形是拔长和镦粗的组合。16注意：

1）滚压时金属的变形是拔长和镦粗的组合，坯料总长稍有增加；

2）杆部的拔长是在两端受阻碍的情况下进行的，大量金属横向流动，增加了坯料的宽度，仅有少量金属流入头部。↓每次打击后，必须翻转90度再打，重复几次（不能产生飞边！）。171、滚压模膛的横截面积1）闭式滚压模膛借助于滚压模膛侧壁的阻碍作用，有利于金属的轴向流动。滚压效率高，滚压后坯料表面光滑，但模膛加工困难。2）开式滚压模膛加工简单，滚压效率低，滚压后坯料表面质量较差。18开式、闭式选用原则：当由坯料杆部排出的金属较多时用闭式滚压，或者杆部闭式头部开式（即混合类滚压模膛），杆部排出的金属较少时用开式。

滚压模膛的横截面积应等于计算毛坯图相应部位的截面积→完全充满滚压模膛？192、滚压模膛的高度

杆部模膛高度应比计算毛坯相应部分的直径小一些，以增大每次的压下量，使排入头部的金属多一些。滚压后坯料横截面近似为椭圆，只需保证横截面积和计算毛坯截面积相等即可。计算闭式滚压模膛高度时，可假设滚压后坯料椭圆截面长短轴之比为1.5，据此可确定滚压模膛高度（然后是否就可以确定滚压模膛宽度？）。203、滚压模膛的纵截面形状

1）为了便于杆部金属流入头部，一般要在杆部设计2-5度的斜度，杆部与头部过渡处应设计适当的圆角；21222）滚压模膛宽度滚压模膛各部分的宽度对金属轴向流动有较大的影响：宽度小流动，但宽度过小则折迭。↓模膛宽度的确定主要从避免折迭出发，滚压模膛各部分的宽度应大于坯料上相应部分在变形过程中所达到的最大宽度，以保证金属不流出滚压模膛。→显然，滚压模膛的横截面积应略大于计算毛坯图相应部位的截面积！23243）滚压模膛长度：应根据热锻件长度确定（分为直轴件、弯曲轴件）。若弯曲时无拉伸现象，则模膛长度取为图中模膛中心线的展开长度。25若弯曲时有严重的拉伸现象，则模膛长度取为锻件的水平投影长度。264、滚压模膛的分类开式、闭式、混合式：

不等宽式：当头部宽度大于杆部1.5倍时

不对称式：适用于h’/h<1.5的杆类锻件2728二、拔长模膛设计1、分类1）按模膛横截面形状来分

开式模膛：截面为矩形，制造方便，应用较广。闭式模膛：截面为椭圆形，制造复杂。拔长操作困难：坯料要准确放置在模膛中，否则坯料。29开式拔长模膛（和自由锻中的平砧拔长相似)拔长效率的影响因素？30

闭式拔长模膛

（和自由锻型砧拔长相似）31斜式拔长模膛322）按其在锻模上的布置情况来分

●直式（图见前页）●斜式（图见前页）3）按工作特点来分●杆部最小高度和最大长度靠模具控制●杆部高度及长度完全由操334）拔长台适用于坯料拔长部分较短时。拔长台是在锻模分模面上留出的一个平台，属于简模膛。↓拔长后杆部高度及长度完全由操342、模膛尺寸

（要考虑生产率问题）●坎部的横截面形状●坎部高度●坎部长度●坎部纵截面形状351）坎部的高度a

应小于计算毛坯最小断面处的高度，以增加压下量，提高拔长效率。●拔长后采用滚压时●拔长后不进行滚压时362）坎部的长度c

为了提高拔长效率，每次送进量应适当小一些→

坎部不能太长。3）坎部的宽度37三、弯曲模膛的设计四、成形模膛的设计五、镦粗台、压扁台设计六、切断模膛设计389.3锻模结构设计●模膛（制坯、预锻、终锻）的布排●错移力的平衡及导向问题●锻模的强度●模块尺寸39一、模膛的布排原则：尽量减小设备的偏载，否则上下模（分模面错移），锤杆，导轨。1、终锻与预锻模膛的布排1）模膛中心与锻模中心锻模中心：锻模燕尾中心线与键槽中心线的交点，它位于锤杆轴线上，是锻锤打击力的作用中心。4042

模膛中心：锻造时模膛承受锻件反作用力的合力作用点。当变形抗力分布均匀时，可取为锻件在分模面上投影面积的重心。结论：单模膛锻模：使锻模中心与模膛中心重合

多模膛锻模：尽量减小模膛(预锻、终锻)中心对锻模中心的偏移量。偏移量不得大于设备。432）模膛的布排原则：预锻、终锻模膛尽量靠近锻模中心

(1)在锻模前后方向上，两模膛中心一般应在键槽中心线上；

(2)在锻模左右方向上，终锻模膛与预锻模膛中心的偏移量不得超过设备；

(3)预锻模膛中心线必须在燕尾槽宽度以内。模膛超出燕尾的部分其宽度不得大于模膛总宽度的1/3；4445(4)终锻与预锻模膛中心到锻模燕尾中心线距离之比应不大于1/2；

(5)锻件因终锻模膛偏移而使错差量过大时，应预先考虑错差量；→怎么考虑呢？

(6)具有宽大头部的锻件，应将两个模膛分别置于不同模块上联合锻造；

(7)为减小预锻、终锻模膛的中心距，在保证模膛间模壁有足够强度的条件下，可选用平行排列法、前后错开排列法、反向排列法。463）带平衡锁扣的模膛中心位置的确定（带落差锻件）

(1)平衡锁扣凸出部分在上模：模膛中心向平衡锁扣相反方向离开锻模中心一段距离

(2)平衡锁扣凸出部分在下模：模膛中心向平衡锁扣相同方向离开锻模中心一段距离↓

以减轻锤杆的偏载(注意分析上模受力)。47484）终锻预锻模膛前后方向的几种排列法492、制坯模膛的布排

(1)尽可能按工艺顺序排列，操作时一般只允一次方向，以缩短操作时间；

(2)模膛的排列应与加热炉、切边压力机的位置相适应；

(3)第一道制坯模膛的氧化皮最多，应位于吹风管的对面，以免氧化皮落到预锻、终锻模膛内；50(4)弯曲模膛的位置应使锻件能以最简便的方式某著名企业或翻转送入终锻模膛内，大型锻件应更多考虑工人操作方便的问题；51(5)拔长模膛的位置若在锻模右边，应采用直式，在左边则采用斜式，方便工人操作；

(6)切刀位置：前切刀一般位于锻模右前角，后切刀一般位于锻模左后角，便于操作。↓

(5)(6)两条太经验化了，可以不记。主要基于生产线的一般布置：通常左边来料，右边出锻件。52二、错移力的平衡和导向1、错移力产生的原因●锻件有落差；●模膛中心与锤杆中心不一致，模锻时产生偏心力矩；●设备上下砧面不平行。532、减小错移力的措施1）设备方面上下砧面尽量平行，减小导轨间隙，增加导向长度。2）模具结构方面使模膛中心与锤杆中心重合，采用锁扣和导向装置：54(1)锻件分模面不在同一平面时错移力的平衡该种情况错移力很大，但错移力方向明确：①对小件可成对锻造；②对较大锻件，可将其倾斜一个角度；③落差较大时可采用平衡锁扣；④落差很大时可联合②③两种方法。555657(2)模膛中心与锤杆中心不一致时错移力的平衡：采用导向锁扣导向锁扣除了能平衡上述错移力以外，还可以补充设备导向的不足，并有利于模具的安装和调整，但其主要作用是导向，用于以下情况：①要求锻件错差很小时；②细长的轴类锻件；58③一模多件的小模锻件；④齿轮类锻件、叉形和工字形锻件，以及模锻时不和调整其错移量的情况；⑤冷切边的锻件；⑥锤头与导轨间隙过大的情况。59(3)常用的锁扣形式

o圆形锁扣：一般用于齿轮件和环形件。这类锻件利用其外形很难确定错移的方向；

o纵向锁扣：一般用于直长轴类锻件，能保证轴类件在直径方向有较小的错移，也常用于一模多件模锻中；

o侧面锁扣：用于防止上下模相对转动或在纵横任意方向产生错移。制造困难，应用较少。60

角锁扣：作用和侧面锁扣相似，但可在模块的空间位置设置二、四个角锁扣。注意：锁扣的强度应足够，其尺寸一般按锻锤吨位确定。上、下锁扣之间还应保留一定的间隙。61626364三、模具强度锻模主要破坏形式：

1）燕尾根部转角处开裂

2）模膛深处的纵向开裂

3）模壁被打断

4）承击面被打塌65661、燕尾根部转角处开裂原因：燕尾与锤头和下砧的燕尾槽接触，而两侧悬空（间隙0.5mm），打击时此处应力集中。多模膛锻造常见。措施：燕尾圆角半径、光洁度、硬度、模具材料、模块纤维方向。672、模膛深处的纵向开裂原因：模膛深处受力过大、应力集中。3、模壁被打断原因：模壁太薄。684、承击面被打塌原因：承击面太小、多余能量过大、猛烈空打。69四、模具设计要注意的问题

1）模膛壁厚

2）模块高度

3）模具承击面

4）燕尾根部转角

5）模块纤维方向布置70承击面问题：指上下模合模后的接触面积，等于分模面面积减去模膛、飞边槽和锁扣的面积。71模块纤维方向问题：锻模寿命与其纤维方向密切相关，模块纤维方向不能与打击方向相同，否则模膛表面耐磨性下降，模壁。对长轴类锻件，为减轻模膛的磨损，应使锻模纤维方向与锻件轴线方向一致，为了减轻锻模的开裂，应使锻模纤维方向与锻模键槽方向一致。72模块纤维方向问题：对于短轴类锻件，锻模纤维方向应与键槽中心线方