第5章模锻工艺及锻模设计.docx

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1、第十一第十二第十三第十四上次课程回顾：第三节 铸造工艺方案的确定一、造型、制芯方法的选择二、铸件浇注位置的确定三、分型面的选择四、型（砂）芯设计第四节 铸造工艺参数的确定一、铸件尺寸公差二、机械加工余量三、铸件工艺余量四、铸件工艺补正量五、起模斜度（铸造斜度）六、铸造收缩率七、最小铸出孔及槽八、反变形量第五节 液态金属成形工艺设计实例一、铸造工艺图的绘制二、铸件图的绘制三、铸型（装配）图的绘制四、铸造工艺规程和工艺卡片的编制问题：1 在铸造生产中，选择造型方案时应考虑哪些基本原则？2 什么叫浇注位置？选择浇注位置应遵循哪些原则？3 怎样选择分型面？1 在铸造生产中，选择造型方案时应考虑哪些基本

2、原则？（1）造型、制芯方法应与生产批量相适应；（2）造型、制芯方法应适合工厂条件；（3）要兼顾铸件的精度要求和成本。2 什么叫浇注位置？选择浇注位置应遵循哪些原则？浇注位置：浇注时铸件在铸型中所处的位置。（1）铸件上质量要求高的部分及重要工作面、重要加工面、加工基准面和大平面应尽量朝下或垂直安放；（2）铸件的厚大部位应放在上部，尽量满足铸件自下而上的顺序凝固；（3）应保证铸件有良好的液态金属导入位置保证铸型充满；（4）应尽量少用或不用砂芯。3 怎样选择分型面？（1）分型面应选在铸件最大截面处，以保证顺利起出模样而不损坏铸型；（2）尽量将铸件全部或大部分放在同一个半型内；（3）尽量减少分型面的数

3、量；（4）分型面应尽量选用平面；（5）便于下芯、合型和检查型腔尺寸；（6）考虑工艺特点，尽量使加工及操作工艺简单。第四章内容回顾：第四章 液态金属成形工艺设计第一节 液态金属成形工艺设计概论一、设计依据二、设计内容和程序第二节 铸件结构的工艺性一、铸造工艺对铸件结构的要求二、铸造合金对铸件结构的要求三、铸造方法对铸件结构的要求第三节 铸造工艺方案的确定一、造型、制芯方法的选择二、铸件浇注位置的确定三、分型面的选择四、型（砂）芯设计第四节 铸造工艺参数的确定一、铸件尺寸公差二、机械加工余量三、铸件工艺余量四、铸件工艺补正量五、起模斜度（铸造斜度）六、铸造收缩率七、最小铸出孔及槽八、反变形量第五节

4、 液态金属成形工艺设计实例一、铸造工艺图的绘制二、铸件图的绘制三、铸型（装配）图的绘制四、铸造工艺规程和工艺卡片的编制测验：1 名词解释（1）铸造；（2）砂型铸造；（3）熔模铸造；（4）消失模铸造；（5）压力铸造；（6）低压铸造；（7）差压铸造。2 什么叫浇注系统？由几部分组成？3 铸造工艺参数有哪些？4 常用冒口有哪些？说明冒口的作用。冷铁的作用是什么？5 什么叫浇注位置？如何确定浇注位置？6 什么叫分型面？如何确定分型面7 比较图a及图b哪个铸造工艺好，并简要说明。第五章 模锻工艺及锻模设计塑性成形技术是指利用金属的塑性，在外力的作用下，获得具有一定轮廓、尺寸和力学性能的产品的加工技术。塑

5、性成形原理的核心内容塑性力学锻造与冲压（锻压）：将固态金属（体积金属或板料金属）加热，或在室温下在锻压机器的外力作用下通过模具成形为所需锻件或冲压件产品的方法。锻造：锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。三峡升船机螺母柱毛坯 我国首台400MN（4万吨）重型航空模锻液压机重型航空模锻液压机进行热试 顺利锻造出首个大型盘类件产品第一节 毛坯加热与锻件冷却一、毛坯加热方法1 锻前加热的目的目的：提高金属塑性、降低变形抗力、使金属易于流动成形锻造生产过程中的一个极其重要的环节。2 加热方法（1） 燃料火焰加热固体（煤、焦炭等）

6、、液体（重油、柴油等）、气体（煤气、天燃气等）缺点：劳动条件差，炉内气氛、炉温及加热质量较难控制，容易造成环境污染。（2）电加热优点、缺点电阻加热感应加热（3）少无氧化加热精密模锻时，毛坯必须采用少无氧化加热，可减少钢材的氧化和脱碳，有利于提高模具寿命。实现少无氧化加热的方法有多种，简单而效果较好的是带保护气氛的感应加热。3 金属加热时的变化和常见缺陷金属在加热过程中，由于能量升高，原子的振动加快、振幅增大，以及电子运动的自由行程改变，还有周围介质的影响等原因，金属将发生如下变化：化学变化：氧化、脱碳、吸氢，产生氧化皮与脱碳层等；物理变化：热导率、热扩散率、膨胀系数、密度等随温度的升高而变化；

7、组织结构变化：过热、过烧；力学性能变化：随加热温度升高，金属的塑形提高，变形抗力降低，残余应力逐步消失；但也可能产生温度应力与组织应力，过大的内应力会引起加热的金属开裂。4 金属材料锻造温度范围的确定锻造温度范围：是指开始锻造（始锻温度）与结束锻造（终锻温度）之间的温度区间。锻造温度确定的原则：确定锻造温度范围的基本方法：一般来讲，碳钢的锻造温度范围根据铁-碳相图就可确定；铝合金、钛合金、铜合金、不锈钢及高温合金，往往须要综合运用各种方法，才能确定出合理的锻造温度范围。各种材料的始锻和终锻温度可查手册。5 金属的加热规范金属在锻前加热时，应尽快达到规定的始锻温度，以减少氧化，节省燃料，提高生产

8、率。但是，温度升得太快，温度应力就大，往往会造成毛坯开裂。因此，在实际生产中，金属毛坯应按一定的加热规范进行加热。加热规范：金属毛坯装炉开始到出炉的整个过程中，炉温和料温随时间变化的规定。为方便起见，加热规范通常是以炉温时间的变化曲线来表示。一段、二段、三段或多段加热规范。预热、加热、均热等几个阶段。如何制定加热规范？确定加热过程不同阶段的炉温、升温速度和加热与均温时间。二、锻件冷却方法锻件的冷却时锻造后根据锻件材料性质，按照不同的速度冷却到室温的工序。如果冷却速度选择不当，锻件可能因产生裂纹或白点而报废。1 锻件在冷却过程中的内应力（1）冷却时的温度应力锻件在冷却初期，表层冷却快，体积收缩大

9、；心部冷却慢，体积收缩小。由于表层金属收缩受到心部金属的阻碍，结果在金属的表层产生了拉应力，心部产生了压应力。此时心部温度仍较高，变形抗力小，且塑性较好，还允许微量塑性变形，使温度应力得以松弛。到了冷却后期，锻件表面已接近室温，基本上不再收缩，这时表层金属反而阻碍心部金属继续收缩，导致心部由受压应力转变成受拉应力，从而易产生冷却裂纹。若锻件材料为抗力大、塑性低的合金，在冷却初期表层金属内产生的拉应力不能得到松弛，就是在冷却后期，也只能使表层金属初期产生的拉应力有所降低，但表层仍为拉应力，心部仍为压应力。因此，冷却过程中低碳钢与低合金钢锻件可能出现内裂，而高碳钢与高合金钢锻件则易产生外裂。（2）

10、冷却过程中的组织应力（3）冷却过程中的残余应力2 锻件的冷却方法按照冷却速度的不同，锻件的冷却方法有三种，即在空气中冷却、在灰砂中冷却和在炉内冷却。1 在空气中冷却2 在干燥的灰、砂坑（箱）内冷却3 在炉内冷却上次课程回顾：第五章 模锻工艺及锻模设计第一节 毛坯加热与锻件冷却一、毛坯加热方法二、锻件冷却方法问题？1 什么叫锻压？什么叫锻造？2 金属毛坯加热的目的是什么？主要加热方法有哪些？1 什么叫锻压？什么叫锻造？锻造与冲压（锻压）：将固态金属（体积金属或板料金属）加热，或在室温下在锻压机器的外力作用下通过模具成形为所需锻件或冲压件产品的方法。锻造：锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，

11、使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。2 金属毛坯加热的目的是什么？主要加热方法有哪些？目的：提高金属塑性、降低变形抗力、使金属易于流动成形。加热方法：（1）燃料火焰加热；（2）电加热；（3）少无氧化加热。第二节 锻件分类及锻件图设计模锻即模型锻造，是利用模具使毛坯变形而获得锻件的锻造方法。开式模锻：沿锻件分型面周围形成横向飞边的模锻。 一、锻件的分类为了便于拟定工艺规程和锻模设计，应将各种形状的锻件进行分类。目前比较一致的分类方法是，按照锻件的外形和模锻时毛坯的轴线方向，把锻件分为短轴线类（圆饼类）和长轴线类。锻件的分类如下：短轴线类锻件特点：打击方向、流动平

12、面长轴线类锻件特点：二、表示模锻件复杂程度的参数模锻件形状对模锻时金属流动和变形力的影响很大，因此，必须找出表示锻件形状复杂程度的参数。一般用锻件的体积与其外廓包容体的体积之比来表示锻件复杂性的，而且比较准确地估计到偏离主轴的那部分所带来的影响，即形状复杂系数为：当S=1-0.63时，形状复杂程度为较低的级，锻件形状简单；当S=0.63-0.32时，形状复杂程度为较低的级，为普通形状锻件；当S=0.32-0.16时，形状复杂程度为较低的级，锻件形状较复杂；当S0.16时，形状复杂程度为较低的级，锻件形状复杂。提斯特（Teteies）提出的轴对称锻件的形状复杂系数为、分别是纵、横截面形状系数。三

13、、锻件图的设计在工艺规程制定、锻模设计与加工、模锻生产过程及锻件检验中，都离不开锻件图。锻件图分为冷锻件图和热锻件图。冷锻件图用于最终锻件检验和热锻件图设计；热锻件图用于锻模设计与加工制造。冷锻件图通常称为锻件图。它是根据零件图设计，其设计内容如下：1 确定分模面确定分模面位置的最基本原则是：保证锻件形状尽可能与零件形状相同，容易从模腔中取出；此外，应争取获得镦粗成形。锻件分模面位置应选在具有最大水平投影尺寸的位置上。为了提高锻件质量和生产过程的稳定性，除满足上述分模原则外，确定开式模锻件的分模位置还应考虑下列要求：（1）易于发现上下模腔的相对错移；（2）尽可能选用直线分模，使模锻加工简单。但

14、对头部尺寸较大、且上下不对称的锻件，则宜用折线分模，以利充满成形；（3）对圆饼类锻件，当HD时，宜取径向分模，而不取轴向分模；（4）应保证锻件有合理的金属流线分布。2 确定机械加工余量和公差普通模锻件均经机械加工成为零件。原因？（1）毛坯在高温下产生氧化和脱碳；（2）毛坯体积变化及终锻温度波动；（3）由于锻件出模的需要，模膛壁带有斜度，锻件侧壁需添加敷料；（4）模膛磨损和上下模难免的错移现象；（5）锻件形状复杂，需作适当简化，保证模锻成形。3 模锻斜度模锻斜度：在锻件上与分模面垂直的平面或曲面所附加的或固有的斜度。其作用是使锻件能顺利地从模膛取出。外模锻斜度：锻件冷却收缩过程中，趋向于离开模壁

15、的部分。内模锻斜度：锻件冷却收缩过程中，将模膛中突起部分夹得更紧的部分。为了制造模具时采用标准刀具，模锻斜度应按以下数值选用：015、15等4 圆角半径圆角：为了使金属易于流动和充满模膛，提高锻件的成形质量并延长锻模的使用寿命，锻件上所有的转接处都要用圆弧连接，使尖角、棱边呈圆弧过渡，此过渡称为锻件的圆角。外圆角半径r：凸圆角半径，外圆角对应模膛内圆角内圆角半径R：凹圆角半径，内圆角对应模膛外圆角 64 问题：充填模膛困难，开裂，压塌，力学性能下降，回流折叠。外圆角半径过小，过大内圆角半径过小，过大圆角半径的大小与锻件的形状尺寸有关，锻件高度尺寸大，圆角半径应加大。外圆角半径：r=余量+零件相

16、应处半径内圆角半径：R=（2-3）r为便于选用标准刀具，圆角半径应按下列标准选定：1、1.5、2mm、30mm等5 冲孔连皮模锻不能直接锻出通孔，因此，在设计热锻件图时，必须在孔内保留一层连皮，然后在切边压力机上冲除掉。问题：过薄，锻不足并要求较大的打击力，模具凸出部分加速磨损或打塌；过厚，冲除连皮困难，锻件形状走样，浪费金属。6 技术条件锻件图带连皮的锻件，不需绘出连皮的形状和尺寸，因为在检验用的锻件图上连皮已经切除。零件图的主要轮廓线应用点划线在锻件图上表示出来，便于了解各部分的加工余量是否满足要求。凡在锻件图上无法表示的有关锻件质量及其它检验要求，均列于技术条件的说明中。一般技术条件包含

17、如下内容：1）未注明的模锻斜度和圆角半径；2）允许的错移量和残余飞边的宽度；3）允许的表面缺陷深度；4）表面清理方法；5）锻后热处理方法及硬度要求；6）需要取样进行金相组织检验和力学性能检测时，应在锻件图上注明取样位置。第三节 开式模锻的变形特征及终锻与预锻模膛设计一、开式模锻的变形特征开式模锻时变形金属的流动不完全受模腔限制，多余金属会沿垂直于作用力方向流动形成飞边。随着作用力的增大，飞边减薄，温度降低，金属由飞边向外流动受阻，最终迫使金属充满型槽。1 开式模锻的变形特征四个阶段：镦粗变形、形成飞边、充满模膛、打靠。2 飞边槽的作用（1）造成足够大的横向阻力，迫使金属充满模膛；（2）容纳毛坯

18、上的多余金属，起补偿与调节作用；（3）对于锤类设备上模锻，可缓冲模具撞击，提高锻模寿命。二、终锻模膛设计终锻模膛是用于锻件最终成形，它是由按热锻件图加工制造的模膛和模膛周围的飞边槽所组成。为便于操作，一般还设有钳口。1 热锻件图设计热锻件图设计是以冷锻件图为依据的，考虑到金属有冷缩现象，热锻件图上所有尺寸应计入收缩率：，是冷锻件图尺寸，是终锻温度下金属的收缩率。各种合金的收缩率：钢为0.8-1.5%，不锈钢1.0-1.8%，钛合金0.5-0.9%等。对薄而宽或细而长的锻件，在模具中冷却快，或打击次数多而使终锻温度较低，其收缩率应适当减小。当需要计入模具收缩率时（如用高温合金作模具等温模锻钛合金

19、），可按下式计算锻件收缩率：热锻件图形状与冷锻件图一般相同，有时为保证锻件成形质量，允许热锻件图上个别部位与冷锻件图有所差异，这时应按具体情况进行具体处理。热锻件图在高度方向的尺寸标注是以分模面为基准，以便于锻模机械加工和准备样板。2 飞边槽设计飞边槽的结构形式桥部和仓部飞边槽的主要尺寸是桥部高度h、宽度b及入口圆角半径r如何影响？飞边槽尺寸的确定吨位法；计算法3 钳口设计终锻模膛和预锻模膛前段留下的凹腔。作用？（1）用来容纳夹持毛坯的夹钳和便于从型槽中取出锻件；（2）作为浇注检验时用的铅或金属盐样件的浇道。三、预锻模膛设计预锻模膛的主要目的：在终锻前进一步分配金属。分配金属是为了：确保金属无

20、缺陷流动，易于充满模膛；减少材料流向毛边槽的损失；减少终锻模膛磨损；取得所希望的金属流线和便于控制锻件的力学性能。不利影响：容易形成偏心打击，影响锤杆的寿命，容易使上下模错移，增大模块尺寸，降低生产率。预锻模膛是以终锻模膛或热锻件图为基础进行设计的。设计原则：经预锻模膛成形的毛坯，在终锻模膛中成形时金属变形均匀，充填性好，产生的毛边最小。须具体考虑如下问题：1 预锻模膛的宽与高当预锻后的毛坯在终锻模膛中是以镦粗方式成形时，预锻模膛的高度尺寸应比终锻模膛大2-5mm，宽度则比终锻模膛小1-2mm，预锻模膛的横截面积A预应比终锻模膛相应处截面积A终大1-3%，或按下式计算若经预锻的毛坯在终锻模膛中

21、是以压入方式成形，则预锻模膛的高度尺寸应略小于终锻模膛高度尺寸，即。若高宽比较大，取小的系数；反之，取大的系数。顶部宽度相同，。由此可见，当预锻模膛与终锻模膛的肋顶相等而模锻斜度又相同时，则肋的根部宽度。经预锻的毛坯在肋部的横截面积小于终锻模膛相应处的截面积，为使终锻时肋部顺利成形，应适当加大底部圆角半径。2 预锻模膛的斜度、圆角半径及出模斜度一般与终锻模膛相同。预锻模膛周边不设飞边槽，而是在模膛分模面转角处用较大的圆弧；模膛内的圆角半径比终锻模膛对应处稍大。增大肋根部圆角半径的目的是减小金属流动阻力，促进预锻件成形，同时也能补偿终锻时金属的不足，还可以防止产生折叠。此凸圆角半径可按C修正量横

22、截面积发生突然变化的锻件，预锻模膛在水平面上拐角处的圆角半径应适当加大，使毛坯变形逐渐过渡，以避免预锻和终锻时产生折叠。3 带枝芽的锻件便于金属流入枝芽处，预锻模膛的枝芽形状可简化与枝芽连接的圆角半径适当增大，必要时在分模面上增设阻尼沟，以增大金属流向飞边的阻力。4 叉形锻件的预锻模膛设计劈料台5 H型截面锻件的预锻模膛设计上次课程回顾：第二节 锻件分类及锻件图设计一、锻件的分类二、表示模锻件复杂程度的参数三、锻件图的设计第三节 开式模锻的变形特征及终锻与预锻模膛设计一、开式模锻的变形特征二、终锻模膛设计三、预锻模膛设计问题？1 确定分型面的基本原则及具体原则是什么？2 试述冷锻件图和热锻件图

23、的作用及说明两者间的关系。3 试分析开式模锻的变形过程，并说明飞边槽的作用。4 试述采用预锻模膛的作用。1 确定分型面的基本原则及具体原则是什么？确定分模面位置的最基本原则是：保证锻件形状尽可能与零件形状相同，容易从模腔中取出；此外，应争取获得镦粗成形。为了提高锻件质量和生产过程的稳定性，除满足上述分模原则外，确定开式模锻件的分模位置还应考虑下列要求：（1）易于发现上下模腔的相对错移；（2）尽可能选用直线分模，使模锻加工简单。但对头部尺寸较大、且上下不对称的锻件，则宜用折线分模，以利充满成形；（3）对圆饼类锻件，当HD时，宜取径向分模，而不取轴向分模；（4）应保证锻件有合理的金属流线分布。2

24、试述冷锻件图和热锻件图的作用及说明两者间的关系。冷锻件图用于最终锻件检验和热锻件图设计； 热锻件图用于锻模设计与加工制造。冷锻件图根据零件图设计，热锻件图根据冷锻件图设计，即热锻件图尺寸，是冷锻件图尺寸，是终锻温度下金属的收缩率。热锻件图形状与冷锻件图一般相同，有时为保证锻件成形质量，允许热锻件图上个别部位与冷锻件图有所差异。3 试分析开式模锻的变形过程，并说明飞边槽的作用。1 开式模锻的变形特征开始模锻的变形过程分为四个阶段：镦粗变形、形成飞边、充满模膛、打靠，如下图所示。 飞边槽的作用（1）造成足够大的横向阻力，迫使金属充满模膛。（2）容纳毛坯上的多余金属，起补偿与调节作用。（3）对于锤类

25、设备上模锻，可缓冲模具撞击，提高锻模寿命。4 试述采用预锻模膛的作用。（1）确保金属无缺陷流动，易于充满模膛；（2）减少材料流向毛边槽的损失；（3）减少终锻模膛磨损；（4）取得所希望的金属流线和便于控制锻件的力学性能。第四节 制坯工步的选择及模膛设计一、圆饼类锻件制坯工步选择圆饼类锻件一般使用镦粗制坯，形状复杂的宜用成形镦粗制坯。制坯的目的是为了避免终锻时产生折叠，还兼有除去氧化皮从而提高锻件表面质量和提高锻件寿命的作用。确定盘形锻件中间毛坯尺寸时，应选择适当的直径d和高度h，否则会影响锻件成形效果，还可能出现充填不满或产生环状裂纹。例如：锻造套环类锻件，即对于齿轮类锻件，中间毛坯尺寸应视轮毂

26、高度尺寸大小分两种情况确定：1 轮毂较矮的锻件：2 轮毂较高的锻件：3 对于轮毂高且有内孔的锻件：；二、长轴类锻件制坯工步选择1 长轴类锻件的制坯工步长轴类锻件成形一般要采用拔长、滚挤、弯曲、卡压、成形等制坯工步，以及预锻、终锻和切断工步。直长轴类锻件：拔长、滚挤、卡压、成形等。弯曲类锻件：增加弯曲工步。带枝芽的长轴件：增加成形工步。叉形类锻件：增加预锻工步。长轴类锻件制坯工步根据锻件轴向横截面积变化的特点，使毛坯在终锻前金属体积分布与锻件要求相一致来确定的。其中，拔长、滚挤、卡压三种制坯工步可用经验计算法即计算毛坯为基础，参照经验图表资料及具体生产情况定量地加以确定。2 计算毛坯计算毛坯：长

27、轴类锻件终锻前，最好将原毛坯沿轴向预制成各截面面积等于带飞边锻件的相应截面积的中间毛坯，以保证终锻时锻件各处充填饱满，且飞边均匀，从而节约金属，减轻锻模模膛磨损，按上述要求计算的毛坯称为计算毛坯。计算毛坯包含锻件的主视图、计算毛坯截面图和直径图作为计算毛坯的依据是，假定轴类锻件在模锻时属平面应变状态，因而计算毛坯的长度与锻件的长度相等，而轴向各截面面积应与锻件上相应截面面积与飞边截面面积之和相等，即 充满系数，形状简单的锻件取0.3-0.5，形状复杂的取0.5-0.8，常取0.7。计算毛坯的截面图和直径图具体作法步骤如下：7步弯曲轴线类锻件，应先将轴线展开成直线，然后作计算毛坯图，对曲率半径较

28、大的自由弯曲件，应从锻件图上厚度内侧1/3处作中性线使之展直。3 计算繁重系数长轴类锻件终锻前，需要将等截面的原材料预制成计算毛坯的形状，因而要采用合适的制坯工步，如拔长、滚挤、卡压等，以便将杆部多余金属转移到头部，转移金属量的多少与下列繁重系数有关。 金属流向头部的繁重系数； 金属沿轴向流动的繁重系数； 计算毛坯的杆部锥度。繁重系数代表了制坯时需转移金属量的多少、金属转移的难易程度。长轴类锻件制坯工步选用表三、制坯模膛的设计各种制坯工步都要通过相应的模膛完成，因此，在确定了模锻工序的工步方案后，另一重要任务就是设计制坯模膛。1 拔长工步模膛拔长模膛的主要作用是使毛坯局部截面积减小，长度增加。

29、若是第一道变形工序，还兼有清除氧化皮的作用。 拔长模膛的结构拔长模膛位置设置在模块边缘，有坎部、仓部和钳口三部分组成。拔长模膛有开式和闭式两种。按在模块上的排列方式可分为直排和斜排式两种。拔长模膛尺寸计算2 滚挤工步模膛滚挤模膛用来减小毛坯局部横截面积，增大另一部分的横截面积，使毛坯沿轴向体积分符合合计算毛坯要求。它对毛坯有少量的拔长作用，兼有滚光和去除氧化皮的功能。 滚挤模膛的结构形式滚挤模膛可认为是由钳口、本体和飞边槽三部分组成。滚挤模膛分开式、闭式和非对称三种结构形式滚挤模膛尺寸计算3 镦粗台与压扁台设计压扁台适用于锻件平面近似矩形的情况，镦粗台适用于圆饼类锻件。第五节 锻模结构的设计不

30、同锻模设备，其结构与工作特性各不相同，因而相应的锻模结构也有差异。锻模结构设计任务主要是解决生产一种锻件所采用的各工步模膛在模块上的合理布排，模膛之间和模膛至模块边缘的壁厚，模块的尺寸、质量、纤维方向要求，以及平衡错移力的扣锁形式。一、锤锻模结构设计1 模膛布置布置原则及方法1）锻模上无预锻模膛时，终锻模膛中心应与锻模中心重合。2）在设有预锻模膛时，偏心打击将不可避免，这时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。 对变形抗力不均匀的锻件3）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。2 模膛间壁厚模膛间壁厚：模膛至模块边缘的距离或模

31、膛之间的距离称为模膛间壁厚。手册3 错移力的平衡与锁扣的设计当锻件的分型面为斜面、曲面或打击中心与模膛中心的偏移量较大时，模锻过程中将产生水平分力，从而引起上下模错移。这不仅是给锻件带来错移、影响尺寸精度和加工余量，而且还加速锻锤导轨的磨损和锤杆过早折断，所以要在锻模上设计锁扣来平衡这种水平错移力。锁扣就是在上模某个位置做出凸台，在下模的对应位置凹进，凸出面和凹进面有一定的斜度和间隙的附加部分。4 模块尺寸及要求模块尺寸除与模膛数、模膛尺寸、排列方式、模膛间最小壁厚有关外，还须考虑下列问题：（1）承击面：承击面是锻锤空击时上下模快实际接触的面积。（2）锻模高度：根据模膛最大深度和锤锻的最小闭合

32、高度确定（3）模块的锻造要求：要求锻造比达到3以上，应打碎铸造组织、碳化物及夹杂，锻合空洞，增加致密度。锻模纤维方向的正确安排是：对于长轴类锻件，模块的纤维方向与燕尾方向一致；对于圆饼类锻件，应与键槽方向一致。二、热模锻压力机锻模结构设计同模锻锤相比，热模锻压力机滑块行程固定，且模锻变形速度较低。1 工步图及工步设计工步图：用来表示毛坯在制坯和模锻过程中应具有的形状和尺寸。工步设计：确定这些工步图的过程。热模锻压力机上最常用的变形工步：镦粗、压挤、弯曲、挤压、预锻及终锻。1）终锻工步设计主要是设计热锻件图和确定飞边槽形式和尺寸。2）预锻工步设计预锻工步设计总的原则是：使预锻后的坯件在终锻模膛里

33、尽可能以镦粗方式成形。 2 锻模结构设计特点三、螺旋压力机上模锻锻模设计特点螺旋压力机的结构性能介于模锻锤和热模锻压力机之间，工艺应用面宽，锻模结构也介于两者之间，其设计原则与方法与前两者基本相同，但也有不同之处。四、切边与冲孔模的设计飞边连皮，锻后通常在切边压力机上切掉飞边和冲掉连皮。上次课程回顾：第四节 制坯工步的选择及模膛设计一、圆饼类锻件制坯工步选择二、长轴类锻件制坯工步选择三、制坯模膛的设计第五节 锻模结构的设计一、锤锻模结构设计二、热模锻压力机锻模结构设计三、螺旋压力机上模锻锻模设计特点四、切边与冲孔模的设计问题？1 什么叫计算毛坯？2 长轴类锻件的制坯工步有哪些？1 什么叫计算毛

34、坯？计算毛坯：长轴类锻件终锻前，最好将原毛坯沿轴向预制成各截面面积等于带飞边锻件的相应截面积的中间毛坯，以保证终锻时锻件各处充填饱满，且飞边均匀，从而节约金属，减轻锻模模膛磨损，按上述要求计算的毛坯称为计算毛坯。2 长轴类锻件的制坯工步有哪些？长轴类锻件成形一般要采用拔长、滚挤、弯曲、卡压、成形等制坯工步，以及预锻、终锻和切断工步。第六节 闭式模锻工艺及模具设计特点一、闭式模锻工艺的特点闭式模锻的优点：锻件几乎不产生飞边，模锻斜度更小甚至为零，若用可分凹模闭式模锻还可锻出垂直于锻击方向的孔或凹坑，材料利用率平均提高20%左右；变形金属处于更加强大的三向压力状态，有利于提高金属材料的塑形和产品的

35、力学性能；可分凹模闭式模锻常常可减少甚至取消制坯工步，省去切边和辅助工序，生产率平均可提高25-50%。闭式模锻的主要问题：对于一些大中型锻件模具寿命低。发展趋势：发展快、应用广。闭式模锻分为整体凹模和可分凹模。可分凹模模锻主要沿着两条技术路线发展：一是由通用模架和可更换的凸、凹模镶块构成可分凹模组合结构，安装在通用锻压设备（热模锻压力机或普通曲柄压力机、液压机和螺旋压力机）上使用，实现一些小型锻件的可分凹模模锻；二是采用专用设备（机械式、液压式或机械-液压联合式的多向模锻压力机），实现各种复杂锻件的多向闭式模锻。二、常见闭式模锻锻件及成形工步选择1 饼盘类锻件2 法兰凸缘类锻件3 轴杆类锻件

36、4 杯筒类锻件5 枝芽类锻件6 叉形类锻件前4类属于旋转体，后2类属于非旋转体。三、闭式模锻变形过程及目模锻力的计算1 闭式模锻的变形过程闭式模锻按变形金属充满模膛的方式可分为镦粗式和镦粗压入式2类（1）镦粗式闭式模锻的变形过程镦粗阶段、充满角隙极端挤出端部飞边阶段（2）镦粗压入式模锻变形过程2 闭式模锻力的计算例：回转体闭式镦粗模锻力（1）端部不出现飞边时的单位压力（2）端部出现纵向飞边时的单位压力四、闭式模锻模具的设计特点设计闭式模锻模具时，应根据锻件图、工艺参数、金属流动分析、变形力和功的计算、设备参数和模具受力等情况，确定如下内容：1 模具工作零件的结构、材料、硬度并核算其强度；2 从

37、模膛中迅速取出锻件的方法；3 确定多余金属分流降压腔的位置、形状和尺寸；4 模具整体结构设计和零件设计。1 模具的类型（1）按模锻设备分类锤用锻模、螺旋压力机锻模、机械压力机（热模锻压力机、曲柄压力机）用锻模、液压机用锻模和高速锤用锻模。（2）按凹模结构分类：整体凹模和可分凹模。水平分模 垂直分模 混合分模2 减小模膛工作压力的设想和分流降压腔的设计（1）减小模膛工作压力的设想模锻时的工作压力主要包括材料的理想变形抗力和摩擦阻力。理想变形抗力 锻件的名义流动应力，相对面积缩减率在闭式模锻行程末了，其，当工作压力无限增加时，变形金属液不可能完全充满模膛。如果在与锻件非常重要部位对应的模膛设置一溢

38、流口，当模膛完全充满时，就可避免工作压力的急剧增高。这不仅有利于减轻模膛的负荷，提高模具使用寿命，而且还有利于降低下料精度的苛刻要求。（2）分流降压腔的设计1）分流降压腔的的设置原则分流降压腔的位置应选择在模膛最后充满的部位，确保模膛完全充满后多余金属才分流；多余金属分流时在模膛内所产生的压力比模膛刚充满时所产生的压力没有增加或增加很小，以免增加总的模锻力和加快模膛的磨损。2）几种典型的分流降压腔设计 在毛坯上预留分流孔或形成减压轴 端部轴向分流孔带凸台锻造和一般镦粗时的应力分布比较3 影响闭式模锻件尺寸精度的主要因素及模膛尺寸计算（1）影响精密模锻件尺寸精度的主要因素1）毛坯体积的波动；2）

39、模膛的尺寸精度和磨损；3）模具温度和锻件温度的波动；4）锻件高度尺寸的变化同各种影响因素的关系。（2）模膛尺寸计算终锻模膛尺寸按照热锻件图确定。由于仅考虑了锻件的冷却收缩，而不考虑其它因素，所以锻件的公差较大。对于精度要求较高的精密模锻件，应综合考虑各种因素的影响，合理地确定模膛尺寸。4 模具设计特点闭式模锻包括整体凹模和可分凹模，除了与普通锻模设计的共性外，还需注意以下特点：（1）在凹模上必须设置分流降压腔；（2）有深凹穴且形状复杂的模膛的布置； （3）应有足够的凹模夹紧力可分凹模的夹紧力必须大于或等于模锻时变形金属在分型面上产生的张模力，防止变形金属流入分型面而形成飞边；（4）有可靠的推出

40、装置；（5）模具上应设置导向装置。第七节 精密模锻工艺的特点及应用精密模锻：热模锻与精压工艺结合的锻造方法，用于锻造难以切削加工、使用性能要求高的零件。一、精密模锻工艺的特点与普通模锻相比：机械加工余量少甚至为零；尺寸精度高，其尺寸公差一般仅为普通模锻公差的一半，甚至更小；表面质量好，其表面粗糙度值较低，表面凹坑等缺陷和切边后留下的残余飞边宽度限制更严格。与切削加工相比：锻件毛坯的形状和尺寸与成品零件接近甚至完全一致，材料利用率高；金属纤维的分布于零件形状一致，零件的力学性能有较大的提高。二、精密模锻的应用1 精化毛坯利用精锻工艺取代粗切削加工工序，将精密模锻件直接进行精加工二得到成品零件，如齿轮坯、叶片、小型连杆、管接头、中小型阀体、中小型万向节叉、十字轴、轿车等速万向节零件等，是目前的主要应用方面。2 复杂零件敬慕模锻净成形通过精密模锻直接获得成品零件的要求，而其余部分仅留少量的加工余量，然后通过切削加工达到最终要求，如齿轮的齿形部分、叶片的叶身等直接精锻成形或仅留抛光余量，而花键、叶根等仍采用切削加工，达到产品要求。这种精密模锻与切削加工相结合的方法，其应用越来越广泛精密模锻工艺的发展趋势是由（接）近形向净形发展。 行星齿轮开式精密模具 锥齿轮闭式精密模具锻焊组合工艺习题1，2，3，4，5，6，7，8，10，11