第六章 平锻机模锻6-1 平锻机模锻特点及应用范围

1、第六章第六章 平锻机模锻平锻机模锻6-1 平锻机模锻特点及应用范围平锻机模锻特点及应用范围（1）结构原理结构原理 平锻机的主要结构与曲柄压力机相似，因滑块沿水平方向运动，带动模具对平锻机的主要结构与曲柄压力机相似，因滑块沿水平方向运动，带动模具对坯料水平施压，故称为平锻机。坯料水平施压，故称为平锻机。 电机电机 皮带皮带 传动轴传动轴 离合器离合器 带轮带轮 凸轮凸轮 齿轮齿轮 曲轴曲轴 滑快滑快凸模挡料板凸模挡料板 固定凹模固定凹模 副滑快和活动凹模副滑快和活动凹模 杠杆杠杆 坯料坯料平锻机传动图平锻机传动图（2 2）系统构成）系统构成工作系统：工作系统：同同曲柄压力机，由曲柄压力机，由曲轴

2、、连杆、滑块曲轴、连杆、滑块等组成其作用是等组成其作用是将曲柄的旋转运动转变为滑块的水平往复直线运动，由滑块带动将曲柄的旋转运动转变为滑块的水平往复直线运动，由滑块带动凸模工作凸模工作,与与曲柄压力机区别曲柄压力机区别为：平锻机有两个滑块：为：平锻机有两个滑块：主滑块主滑块和和夹紧滑块夹紧滑块。 传动系统：传动系统：包括包括齿轮传动、皮带传动齿轮传动、皮带传动等机构，起能量传递作用和速等机构，起能量传递作用和速度转换作用。度转换作用。操纵系统：操纵系统：包括包括离合器、制动器、夹紧系统离合器、制动器、夹紧系统等零部件，用以控制工等零部件，用以控制工作机构的工作和停止及其模锻。作机构的工作和停止

3、及其模锻。能源系统：能源系统：包括包括电动机、皮带轮电动机、皮带轮。机身系统：机身系统：压力机各个部分的压力机各个部分的连接机构连接机构。辅助系统：辅助系统：如如润滑系统、保护装置润滑系统、保护装置等。等。（3）设备及模锻工艺和应用特点）设备及模锻工艺和应用特点1.1.模锻过程模锻过程 加热棒料加热棒料放在固定凹模型膛内放在固定凹模型膛内挡板确定坯料长度挡板确定坯料长度主滑块和夹紧滑块同时运动主滑块和夹紧滑块同时运动夹紧棒料夹紧棒料主滑块运动主滑块运动坯坯料在凸模作用下变形料在凸模作用下变形充型。充型。 模锻过程原理图模锻过程原理图2.2.平锻机模锻工艺、设备特点及其应用平锻机模锻工艺、设备特

4、点及其应用 工艺特点：工艺特点：(1)(1)设有两个相互垂直的分模面，能锻出两个不同方向具有凹档和凹设有两个相互垂直的分模面，能锻出两个不同方向具有凹档和凹孔的锻件。孔的锻件。（2）坯料水平放料，锻件长度不受设备空间限制，能进行长杆类）坯料水平放料，锻件长度不受设备空间限制，能进行长杆类锻件和长杆空心类锻件的模锻，进行深穿孔或深冲孔工作。锻件和长杆空心类锻件的模锻，进行深穿孔或深冲孔工作。设备特点设备特点（1）设备是模锻设备中结构最复杂，价格最贵锻造设备。）设备是模锻设备中结构最复杂，价格最贵锻造设备。（2）锻件表面尺寸要求精度高，否则夹不紧或产生纵向毛刺。）锻件表面尺寸要求精度高，否则夹不紧

5、或产生纵向毛刺。 （3）锻件加热质量高，平锻机工艺适应性差，不适应非对称件。）锻件加热质量高，平锻机工艺适应性差，不适应非对称件。（4）锻造同类大小的锻件，平锻机生产效率比热模锻压机低。）锻造同类大小的锻件，平锻机生产效率比热模锻压机低。应用特点应用特点（1）各种螺栓、铆钉类锻件；）各种螺栓、铆钉类锻件；（2）汽车锻件如气门、半轴，环形类锻件；）汽车锻件如气门、半轴，环形类锻件；（3）长杆件的局部镦粗，如抽油杆类的镦粗。）长杆件的局部镦粗，如抽油杆类的镦粗。（3）平锻机导向性好，形程固定，尺寸稳定性比锤上模锻好。）平锻机导向性好，形程固定，尺寸稳定性比锤上模锻好。（4）可进行开式或闭式，可进行

6、切边、剪料、弯曲、热精压、热）可进行开式或闭式，可进行切边、剪料、弯曲、热精压、热挤压等。挤压等。62 平锻机工步及锻件分类平锻机工步及锻件分类一、平锻机基本工步一、平锻机基本工步平锻机常用的基本工步有平锻机常用的基本工步有： (1)(1)局部墩粗；（局部墩粗；（2）冲孔；（）冲孔；（3）成形；）成形；（4）切边（）切边（5）穿孔（）穿孔（6）切断）切断 集聚压扁成形切边集聚压扁成形切边集聚成形、冲孔穿集聚成形、冲孔穿孔切芯料边孔切芯料边集聚成形穿孔、切芯料集聚成形穿孔、切芯料二、平锻机模锻锻件的分类：五类二、平锻机模锻锻件的分类：五类 第一类：具有粗大部分的杆件类，锻造工步：集聚、预锻、终锻

7、第一类：具有粗大部分的杆件类，锻造工步：集聚、预锻、终锻无孔类无孔类不通孔类不通孔类第二类：无杆件锻件类，锻造工步：集聚、冲孔、预锻、终锻、穿孔或切断第二类：无杆件锻件类，锻造工步：集聚、冲孔、预锻、终锻、穿孔或切断通孔类通孔类不通孔或无孔类不通孔或无孔类 第三类：管料墩粗锻件类，锻造工步：集聚、预锻、终锻第三类：管料墩粗锻件类，锻造工步：集聚、预锻、终锻第四类：挤压件类，锻造工步：集聚、挤压第四类：挤压件类，锻造工步：集聚、挤压第五类：联合模锻件类，锻造工步：由锻件形状选取锻造工步第五类：联合模锻件类，锻造工步：由锻件形状选取锻造工步63 平锻机模锻锻件图设计平锻机模锻锻件图设计主要内容：主

8、要内容：分模面的形式和位置；机械加工余量和公差；锻模斜度分模面的形式和位置；机械加工余量和公差；锻模斜度和圆角半径；技术条件。和圆角半径；技术条件。一、确定分模位置和形状一、确定分模位置和形状要点：要点：1.分模面设置在最大轮廓的最前端分模面设置在最大轮廓的最前端(左端左端)。优点：凸模结构简单，锻件的杆部和头优点：凸模结构简单，锻件的杆部和头部不偏心。部不偏心。缺点：切边工序易拉出纵向毛刺。缺点：切边工序易拉出纵向毛刺。2.分模面设置在最大轮廓的中部。分模面设置在最大轮廓的中部。优点：切边时飞边切除干净。优点：切边时飞边切除干净。缺点：凸模和凹模调整不当会产生错差。缺点：凸模和凹模调整不当会

9、产生错差。3.分模面设置在最大轮廓的后端（右端）。分模面设置在最大轮廓的后端（右端）。优点：在凸模中成形，锻件同心度好。优点：在凸模中成形，锻件同心度好。缺点：锻件在切边模膛内较难定位，锻件和缺点：锻件在切边模膛内较难定位，锻件和坯料之间易产生错差。坯料之间易产生错差。二、机械加工余量与公差二、机械加工余量与公差确定方法：确定方法： （1）根据设备吨位大小来确定。如下表：）根据设备吨位大小来确定。如下表：（2）根据锻件尺寸、形状确定，根据相关标准查阅确定。）根据锻件尺寸、形状确定，根据相关标准查阅确定。 如可按如可按JB3834-85标准确定。标准确定。三、锻模斜度三、锻模斜度 设计锻模斜度的

10、目的是利于取模。平锻机具有两个方向的分模面，设计锻模斜度的目的是利于取模。平锻机具有两个方向的分模面，斜度可适当减小，甚至没有斜度。典型锻件斜度如下表斜度可适当减小，甚至没有斜度。典型锻件斜度如下表四、圆角半径四、圆角半径有利于充型和延长模具寿命。如在凹模中成型的部分有利于充型和延长模具寿命。如在凹模中成型的部分外圆半径：外圆半径：r1（径向机械加工余量高度方向加工余量）径向机械加工余量高度方向加工余量）/2+倒角倒角高度值。高度值。在冲头中成型的部分在冲头中成型的部分内圆角半径内圆角半径:R1=凸肩凸肩/50.1凸模圆角半径：凸模圆角半径：r2H/10+1; R2=H/5+164 顶镦规则及

11、聚集工步计算顶镦规则及聚集工步计算一、顶镦规则一、顶镦规则顶镦：顶镦：坯料端部的局部墩粗为坯料端部的局部墩粗为顶镦或聚集，顶镦或聚集，是平锻机的基本工步。是平锻机的基本工步。1）顶镦第一规则：）顶镦第一规则：当当长径比长径比 3，端部端部较平时，可在平锻机中自较平时，可在平锻机中自由墩粗到任意大的直径而不弯曲。即：不弯曲的工艺条件由墩粗到任意大的直径而不弯曲。即：不弯曲的工艺条件 3。 长径比过大造成弯曲长径比过大造成弯曲端面不平，长径比过大造成弯曲端面不平，长径比过大造成弯曲允许长径比允许长径比 允允2）顶镦第二规则：）顶镦第二规则：在凹模内顶镦时，在凹模内顶镦时，若：若：Dm 1.5d0时

12、，时，f d0 或或 Dm 1.25d0时，时，f 1.5d0， 允允，可进行正常的局部墩粗而不产，可进行正常的局部墩粗而不产生折叠。如图（生折叠。如图（b），），用于用于 10锻件。即：锻件。即：细长杆镦粗时，产生细长杆镦粗时，产生纵向弯曲，但不致于引起折叠的工艺条件。纵向弯曲，但不致于引起折叠的工艺条件。凹模凸模3）顶镦第三规则：）顶镦第三规则：在凹模内顶镦时，若：在凹模内顶镦时，若：Dm 1.5d0时，时，f 2d0或或 Dm 1.25d0，f 3d0， 允允， 用于用于 1010的锻件。的锻件。可进可进行正常的局部墩粗而不产生折叠行正常的局部墩粗而不产生折叠.如图（如图（a）。）。即：

13、即：产生纵向弯曲，产生纵向弯曲，但不致于引起折叠的工艺条件。但不致于引起折叠的工艺条件。凸模凸模凹模凹模二、集聚工步计算二、集聚工步计算要点：要点：1.当锻件的当锻件的 允允时须按照顶镦的第一、第二、第三规则时须按照顶镦的第一、第二、第三规则来进行多次顶镦。来进行多次顶镦。 2.在凸模中进行顶镦时，充型条件较好。在凸模中进行顶镦时，充型条件较好。 3.利用体积不变条件计算变形的限制条件。利用体积不变条件计算变形的限制条件。 变形条件计算，由体积不变条件得：变形条件计算，由体积不变条件得： 4/12/)(02022ldLdDdDmmmmm0002020220220)(31dldLddDdddDd

14、mmmmm左右同除000000,dfdldddDdLmmm设）（带入得2231）（或2232433243322或解得是一个关于是一个关于 、 函数。函数。下图是锥形型槽内聚集的限制曲线，设下图是锥形型槽内聚集的限制曲线，设计时采用计时采用abc曲线以下的系数，可获得合格的产品。由长径比曲线以下的系数，可获得合格的产品。由长径比 数值数值与曲线的交点确定系数与曲线的交点确定系数 、 ，求出聚集工步尺寸，求出聚集工步尺寸Dm d，dm d0。锥形槽槽内聚集限制曲线锥形槽槽内聚集限制曲线65 通孔锻件和盲孔锻件的工步计算通孔锻件和盲孔锻件的工步计算通孔锻件和盲孔锻件锻造特点：模锻工艺需要通孔锻件和盲

15、孔锻件锻造特点：模锻工艺需要聚集、冲孔聚集、冲孔和和切断。切断。一、通孔锻件热锻件图设计一、通孔锻件热锻件图设计设计依据：设计依据：冷锻件图，在冷锻件图基础上加收缩量获得。设计要点冷锻件图，在冷锻件图基础上加收缩量获得。设计要点如下图。如下图。 冲深孔时时为了防止锻件冲歪，需要设计冲头进入凹模的导向冲深孔时时为了防止锻件冲歪，需要设计冲头进入凹模的导向长度长度b 1015mm。三、聚集工步与原坯料尺寸三、聚集工步与原坯料尺寸 为了保证冲孔成形质量，要为了保证冲孔成形质量，要求冲头直径（求冲头直径（D冲头冲头）和坯料直径）和坯料直径（D坯坯）有适当的比值，一般）有适当的比值，一般D冲头冲头/ D

16、坯坯=0. 50. 7。 根据冲头只对坯料进行分流根据冲头只对坯料进行分流无明显的轴向流动，合理的冲孔无明显的轴向流动，合理的冲孔坯料可根据计算毛坯来确定。坯料可根据计算毛坯来确定。方法同锤上模锻。计算毛坯分为方法同锤上模锻。计算毛坯分为三个部分：三个部分：简单圆柱；锥形空心简单圆柱；锥形空心体；圆柱体。体；圆柱体。 计算毛坯尺寸确定：计算毛坯尺寸确定： 22d锻锻计 Dd带孔锻件坯料直径计算：带孔锻件坯料直径计算：当（当（1）d计计/ d锻锻1.01.2时，取时，取d坯坯（0.821.0）d计；计； （2） d计计/ d锻锻 1.2时，取时，取d坯坯 d锻锻 （3）d计计/ d锻锻 1.2时

17、，取时，取d坯坯 d锻锻坯料长度的计算：坯料长度的计算： L坯坯1.27V坯坯/d2坯坯 其中其中 V坯坯（V锻锻V芯芯M毛毛)(1 ）6-6 管类平锻机的工艺要点管类平锻机的工艺要点管件类锻件顶镦规则：管件类锻件顶镦规则：（1）当）当t0/t 3 3时，可在时，可在一次行程中完成管坯镦粗。一次行程中完成管坯镦粗。（2）当）当t0/t 3 3时，应在时，应在多道型槽中镦粗。多道型槽中镦粗。67 平锻机吨位的确定平锻机吨位的确定平锻机吨位的有两种方法：平锻机吨位的有两种方法：一、经验理论公式一、经验理论公式对于对于D 300mm锻件锻件 Pb0.005(1-0.001D)D2b b Pk0.00

18、5(1-0.001D)(D+10)2b b D D：锻件最大直径；锻件最大直径； b b：终端温度下材料强度终端温度下材料强度二、经验公式二、经验公式P=57.5KFP=57.5KFF F：为包括毛边在内的锻件最大投影面积。为包括毛边在内的锻件最大投影面积。K K：钢种系数，中碳钢及低合金钢取钢种系数，中碳钢及低合金钢取1.01.0 高碳钢及中碳合金钢取高碳钢及中碳合金钢取1.151.15 高合金钢取高合金钢取1.31.368 平锻机模锻锻模结构平锻机模锻锻模结构一、平锻模的固定和固定空间一、平锻模的固定和固定空间平锻机的模具主要由平锻机的模具主要由凸模夹持器、凸凸模夹持器、凸模、凹模和前后挡

19、板模、凹模和前后挡板四部分组成四部分组成。凸模夹持器凸模夹持器安装在主滑块的凹模中，安装在主滑块的凹模中，在凸模夹持器上安装若干个工步的凹在凸模夹持器上安装若干个工步的凹模。模。凹模凹模由上下两块组成，下模块安由上下两块组成，下模块安装在床身上，工作时不运动（固定凹装在床身上，工作时不运动（固定凹模），上凹模安装在加紧滑块上，随模），上凹模安装在加紧滑块上，随加紧滑块上下运动（活动凹模）。加紧滑块上下运动（活动凹模）。挡板挡板分为前挡板和后挡板，用来控制分为前挡板和后挡板，用来控制变形金属长度。变形金属长度。模具的固定方式主要有：模具的固定方式主要有：键、压板和螺钉。键、压板和螺钉。模具空间：

20、模具空间：应满足模具闭合长度必须应满足模具闭合长度必须小于设备的最小闭合长度。小于设备的最小闭合长度。二、平锻模结构设计二、平锻模结构设计平锻模由平锻模由冲头冲头和和凹模凹模组成。目前，大部分平锻模采用组合式。凹模镶块如下图。组成。目前，大部分平锻模采用组合式。凹模镶块如下图。冲头冲头由两部分组成：由两部分组成：工作部分工作部分和和固定部分固定部分。组合锻模组合锻模工作部分工作部分固定部分固定部分镶块固定镶块固定凹模镶块凹模镶块冲头结构形式冲头结构形式三、型槽设计三、型槽设计1.终锻成形型槽设计终锻成形型槽设计凹模直径：凹模直径：闭式模锻闭式模锻 D凹凹D锻（锻件图直径）锻（锻件图直径）开式模

21、锻开式模锻 D凹凹D锻锻KC K：系数，后定料装置时系数，后定料装置时K=2.53.0 前定料装置时前定料装置时K=2.02.5冲头直径冲头直径 D凸凸D凹凹2 :凸凹模间隙，与设备吨位有关，凸凹模间隙，与设备吨位有关，取取0.20.20.750.75冲头长度冲头长度 L L凸凸L L闭（闭合高度）闭（闭合高度） L L（加紧部分长度）加紧部分长度） + +L L锻（锻件在凹模成形部分的长度）锻（锻件在凹模成形部分的长度）+ +t t（毛边厚度）毛边厚度） 2.集聚型槽设计集聚型槽设计凸模直径：凸模直径：D凸凸D大头大头0.2（ D大头大头L锻锻）5mm凹模直径：凹模直径：D凹凹D凸凸 2 1 1凸模长度：凸模长