第三节 模锻课件

1、第三节第三节模锻模锻一、什么是模锻？一、什么是模锻？1、模锻：、模锻：金属坯料在模具金属坯料在模具(锻模）中受压或受冲击力成型，锻模）中受压或受冲击力成型，得到与锻模模膛形状相一致的锻件。得到与锻模模膛形状相一致的锻件。2、生产、生产特点（与自由锻相比）：特点（与自由锻相比）：1）金属坯料流动受模膛的限制和引导。）金属坯料流动受模膛的限制和引导。2）锻件形状、尺寸由模膛保证。）锻件形状、尺寸由模膛保证。3、优缺点（与自由锻相比）：、优缺点（与自由锻相比）：1）优点：）优点：1）操作技术要求不高，生产率高。操作技术要求不高，生产率高。（能较快获得所（能较快获得所需形状。）需形状。）2）尺寸精确高

2、，加工余量小。尺寸精确高，加工余量小。3）形状较复杂。（自由锻须加大敷料简化）形状较复杂。（自由锻须加大敷料简化）4）节省材料，减少切削量，降低成本（批量）。）节省材料，减少切削量，降低成本（批量）。5）纤维组织及锻造流线完整，机械性能提高。）纤维组织及锻造流线完整，机械性能提高。2）缺点：）缺点：1）受模锻设备吨位限制，质量不能太大（受模锻设备吨位限制，质量不能太大（150kg以下）以下）2）锻模成本高，不宜于小批、单件生产。锻模成本高，不宜于小批、单件生产。所以，模锻只适用于中、小锻件（主要是小型锻件）的成批、所以，模锻只适用于中、小锻件（主要是小型锻件）的成批、大批量生产（至少在数千件以

3、上）。大批量生产（至少在数千件以上）。4、分类及设备：锤和压力机、分类及设备：锤和压力机按所用设备不同可分为模锻锤上模锻及压力机上模锻，压力机上模锻又可分为热模锻压力机上模锻、平锻机上模锻、及摩擦压力机上模锻等。1）蒸气-空气模锻锤1踏板2机架3砧座4操纵系统2）模锻电液锤全液压式，即抬锤和打击都是液压直接作用于锤头运动部件上，而不是由气体直接作用在锤杆活塞上。摩摩擦擦压压机机摩摩擦擦压压机机二、模锻锤上模锻及工艺规程制定二、模锻锤上模锻及工艺规程制定：模锻锤上模锻：通常简称锤上模锻。模锻锤上模锻：通常简称锤上模锻。一）模锻锤、锻模结构及锻模模膛：一）模锻锤、锻模结构及锻模模膛：1、模锻锤：、

4、模锻锤：蒸气-空气模锻锤，与自由锻用蒸气-空气锤不同之处，1）砧座大得多，并与锤身连成一体。2）锤头与导轨之间的配合精密，以使锤头运动的精度高（上模落下时能准确锤击下模）。锤头上模毛边槽下模模垫砧座分模面模膛楔铁锻模一般由上模和下模两部分组成，上下模合拢形成模膛。锻模结构3、锻模模膛：、锻模模膛：锻模模膛按其功用不同分为制坯模膛和模锻模膛；制坯模膛又分为拔长模膛、滚压模膛、弯曲模膛和切断模膛等；模锻模膛又分为预锻模膛和终锻模膛。模锻模膛分类：模锻模膛分类：锤上模锻锤上模锻模锻模膛模锻模膛制坯模膛制坯模膛终锻模膛终锻模膛预锻模膛预锻模膛拔长模膛拔长模膛滚压模膛滚压模膛弯曲模膛弯曲模膛切断模膛切断

5、模膛1）模锻模膛：）模锻模膛：（1）预锻模膛：）预锻模膛：使坯料变形接近锻件的形状和尺寸，使坯料变形接近锻件的形状和尺寸，有利于坯料充满终锻模膛，并减少终锻模膛磨损，延有利于坯料充满终锻模膛，并减少终锻模膛磨损，延长终锻模膛的使用寿命。长终锻模膛的使用寿命。（2）终锻模膛：终锻模膛：使坯料最后变形到锻件所要求的形使坯料最后变形到锻件所要求的形状、尺寸。状、尺寸。尺寸比锻件尺寸放大一个收缩量，钢件约为尺寸比锻件尺寸放大一个收缩量，钢件约为1.5%。四周有四周有飞边槽飞边槽，用以增加金属从模膛中流出阻力，用以增加金属从模膛中流出阻力，促使金属充满模膛，容纳多余的金属。飞边由专门的促使金属充满模膛，

6、容纳多余的金属。飞边由专门的切边模切除。切边模切除。模锻模膛模锻模膛终锻模膛终锻模膛预锻模膛预锻模膛制坯模膛制坯模膛拔长模膛拔长模膛滚挤模膛滚挤模膛弯曲模膛弯曲模膛切断模膛切断模膛终锻模膛预锻模膛拔长模膛滚挤模膛弯曲模膛2）制坯模膛：）制坯模膛：对形状复杂的模锻件,为使坯料形状基本接近模锻件形状,使金属能合理分布并能很好地充满模锻模膛，首先在制坯模镗内制坯，因而设制坯模膛。（1）拔长模膛：增加某一部分长度。（2）滚压模膛：减小某部分横截面积,以增大另一部分横截面积，坯料长度基本不变。（3）弯曲模膛：弯曲工件。（4）切断模膛：切断金属。此外还有成型模镗，镦粗台，击扁面等制坯模镗。二）锤上模锻工艺

7、规程的制订：二）锤上模锻工艺规程的制订：1、由零件图及工艺方案由零件图及工艺方案绘制锻件图。绘制锻件图。2、计算毛坯质量、尺寸、确定设备吨位。计算毛坯质量、尺寸、确定设备吨位。3、根据锻件类型及具体生产条件确定合理工艺方案。根据锻件类型及具体生产条件确定合理工艺方案。4、确定工步，进行工步设计。确定工步，进行工步设计。5、模膛及锻模设计。模膛及锻模设计。6、确定切边、冲孔工序并设计相应模具。确定切边、冲孔工序并设计相应模具。7、确定锻造温度范围及加热、冷却、热处理规范。确定锻造温度范围及加热、冷却、热处理规范。8、确定校正、清理工艺及设备确定校正、清理工艺及设备.1、制定、绘制锻件图：制定、绘

8、制锻件图：1）选分模面：）选分模面：分模面是上下锻模在模锻件上的分界面。分模面是上下锻模在模锻件上的分界面。关系到出模、成型、材料利用率等。关系到出模、成型、材料利用率等。选择原则：选择原则：a、保证锻件能完整地从模膛中取出。、保证锻件能完整地从模膛中取出。b、使模膛浅而宽，便于加工、利于金属流动。、使模膛浅而宽，便于加工、利于金属流动。c、应使上、下模膛沿分模面的轮廓一致，便于检查上、应使上、下模膛沿分模面的轮廓一致，便于检查上、下模错移。下模错移。d、分模面应使锻件上敷料最少。分模面应使锻件上敷料最少。e、分模面尽量选平面。、分模面尽量选平面。f、有流线要求时，依受载情况确定。、有流线要求

9、时，依受载情况确定。分模面的选择分模面的选择2）确定敷料、余量、公差：）确定敷料、余量、公差：（1）敷料：）敷料：为了简化零件的形状和结构、便于锻造而增加的一为了简化零件的形状和结构、便于锻造而增加的一部分金属。部分金属。d2530mm，孔不锻出。，孔不锻出。（2）机械加工余量：）机械加工余量：在零件的加工表面上为切削加工而增加在零件的加工表面上为切削加工而增加的尺寸。余量的大小与零件的形状、尺寸、结构的复杂程的尺寸。余量的大小与零件的形状、尺寸、结构的复杂程度和锻造方法有关。一般度和锻造方法有关。一般14mm，比自由锻小的多。比自由锻小的多。（3）公差：）公差：是锻件名义尺寸的允许变动量。其

10、数值按锻件形状、是锻件名义尺寸的允许变动量。其数值按锻件形状、尺寸、锻造方法等因素查表确定，一般尺寸、锻造方法等因素查表确定，一般0.33mm。3 3） 确定模锻斜度：确定模锻斜度： 模锻件上平行于锤击方向模锻件上平行于锤击方向(垂直于垂直于分模面分模面)的表面必须具有斜度，以的表面必须具有斜度，以便于从模膛中取出锻件。便于从模膛中取出锻件。斜度大小与锻件形状尺寸、材料斜度大小与锻件形状尺寸、材料性质（摩擦系数）、锻造方法性质（摩擦系数）、锻造方法（如平锻有顶出装置，斜度小）（如平锻有顶出装置，斜度小）等有关。等有关。模锻斜度与模锻斜度与h/b有关，有关，h/b越大，越大，斜度越大。一般钢件外

11、模锻斜度斜度越大。一般钢件外模锻斜度=515。内斜度比外斜度大内斜度比外斜度大23，因为，因为内壁冷缩，夹紧模膛或模壁。内壁冷缩，夹紧模膛或模壁。内壁斜度内壁斜度2应比外壁应比外壁斜度斜度1大大 （4 4）确定模锻圆角：）确定模锻圆角：锻件两平面交接处均要做成圆角。作用： a. 金属易于充满模膛； b. 避免锻模凹角处应力集中，产生裂纹； c. 减轻尖角处磨损，提高模具寿命； d. 避免拉断流线； 外圆角半径外圆角半径(r)一般取一般取1.512mm.内圆角半径内圆角半径(R)一般取外圆角半径的一般取外圆角半径的23倍。倍。5）冲孔连皮：）冲孔连皮：对于有孔锻件，模锻时不能直接锻出通孔，只能获

12、得盲孔，对于有孔锻件，模锻时不能直接锻出通孔，只能获得盲孔，也就是，需在孔中留有一层较薄的金属，称为冲孔连皮。也就是，需在孔中留有一层较薄的金属，称为冲孔连皮。锻后连皮与飞边一起切除。锻后连皮与飞边一起切除。连皮厚度连皮厚度S：连皮厚度与孔径：连皮厚度与孔径D有关，有关，D=3080mm时，时，S=48mm。D30mm时，孔不锻出。时，孔不锻出。齿轮坯模锻件图齿轮坯模锻件图2、计算毛坯质量和尺寸、计算毛坯质量和尺寸1）质量：）质量：G坯坯=G锻锻+G飞飞+G氧氧+G连皮连皮G飞飞=G锻锻（1525）%G氧氧=（G锻锻+G飞飞）（34）%2）尺寸：）尺寸：（1）盘类件：）盘类件：镦粗为主，镦粗为

13、主，1.25H坯坯/D坯坯2.5（2）长轴类：以拔长为主，）长轴类：以拔长为主，L坯坯=（1.051.30）V坯坯/F坯坯=（1.341.66）V坯坯/D2坯坯3、确定工艺方案确定工艺方案-模锻工步模锻工步1）长轴类锻件长轴类锻件拔长拔长滚压滚压预锻预锻终锻终锻,同一模具上设置。同一模具上设置。2）短轴类（盘类）件）短轴类（盘类）件镦粗镦粗终锻终锻镦粗镦粗预锻预锻终锻终锻锻模模膛：锻模模膛：制坯模膛制坯模膛拔长、滚压、弯曲、切断模膛。拔长、滚压、弯曲、切断模膛。模锻模膛模锻模膛预锻模膛和终锻模膛。预锻模膛和终锻模膛。1）制坯模膛）制坯模膛作用作用（1）使坯料形状和尺寸接近锻件（为预锻和终锻做准

14、备）使坯料形状和尺寸接近锻件（为预锻和终锻做准备）（2）清除坯料表面的金属氧化皮）清除坯料表面的金属氧化皮a拔长模膛：拔长模膛：减少某部分横截面，以增加其长度，减少某部分横截面，以增加其长度，闭式、开式，一般设在锻模边缘，需翻转。闭式、开式，一般设在锻模边缘，需翻转。b滚压滚压/挤模膛：挤模膛：减少某部分横截面，以增加另一部分横截面，减少某部分横截面，以增加另一部分横截面，使金属按锻件形状分布。使金属按锻件形状分布。开式：横截面相差不大开式：横截面相差不大操作时不需翻转操作时不需翻转闭式：最大、最小横截面相差大闭式：最大、最小横截面相差大c、弯曲模膛：、弯曲模膛：需弯曲的杆类件，用弯曲模膛来弯

15、曲坯料，转需弯曲的杆类件，用弯曲模膛来弯曲坯料，转90放入模膛放入模膛成型。成型。d、切断模膛：、切断模膛：它是在上、下模的角组成的一对刀口，单件时用来它是在上、下模的角组成的一对刀口，单件时用来切下锻件或切下钳口；多件时，用它分离单件。切下锻件或切下钳口；多件时，用它分离单件。除上述模膛外，还有镦粗、压扁等制坯模膛。除上述模膛外，还有镦粗、压扁等制坯模膛。2）模锻模膛）模锻模膛（1）预锻模膛）预锻模膛1）使坯料变形到接近于锻件的形状、尺寸，使金属易）使坯料变形到接近于锻件的形状、尺寸，使金属易于充满终锻模膛。于充满终锻模膛。2）减少对终锻模膛的磨损，提高锻模寿命。）减少对终锻模膛的磨损，提高

16、锻模寿命。与终锻模膛区别：斜度和圆角大，没有飞边槽。与终锻模膛区别：斜度和圆角大，没有飞边槽。形状简单、小批量、可不用锻模。形状简单、小批量、可不用锻模。（2）终锻模膛）终锻模膛使坯料变形成锻件图上要求的形状、尺寸和精度。使坯料变形成锻件图上要求的形状、尺寸和精度。（a）因热胀冷缩，终锻模膛尺寸要比锻件尺寸放大）因热胀冷缩，终锻模膛尺寸要比锻件尺寸放大一个收缩量。一个收缩量。（b）模膛四周有飞边槽）模膛四周有飞边槽增加金属从模膛中流出增加金属从模膛中流出阻力，容纳多余的金属。阻力，容纳多余的金属。（c）对于有通孔件，留有冲孔连皮。）对于有通孔件，留有冲孔连皮。模锻锤吨位（KN）57.51015

17、20205070100130锻件重量(kg)1004 4、确定设备吨位、确定设备吨位设备吨位：设备吨位：G=p(KN)p=k1k2Fs/1000（KN）k1变形速度系数变形速度系数2.53.5；k2变形系数与摩变形系数与摩擦条件系数擦条件系数；F包含飞边在内的锻件最大截面包含飞边在内的锻件最大截面5锻模设计锻模设计：模块尺寸、燕尾、起重孔等：模块尺寸、燕尾、起重孔等6切边、冲孔模具设计切边、冲孔模具设计7确定加热、冷却和热处理规范确定加热、冷却和热处理规范加热：火焰加热、电加热；加热速度依坯料尺寸、成分、组织加热：火焰加热、电加热；加热速度依坯料尺寸、成分、组织、性能等制定。、性能等制定。冷却

18、：依具体坯料情况确定。冷却：依具体坯料情况确定。热处理：改善组织、性能、消除内应力，退火、正火、调质、热处理：改善组织、性能、消除内应力，退火、正火、调质、高温回火等。高温回火等。8确定校正、清理确定校正、清理校正变形：终锻模膛、校正模校正变形：终锻模膛、校正模清理：去毛刺、氧化皮清理：去毛刺、氧化皮、切边、冲孔。、切边、冲孔。精压：压力机上，平面精压、体积精压、提高精度精压：压力机上，平面精压、体积精压、提高精度精度可达：精度可达：0.10.25mm粗糙度：粗糙度：Ra=1.60.8m三、三、胎模锻胎模锻胎模锻是在自由锻设备上使用胎模生产模锻件的工艺方法。胎模锻是在自由锻设备上使用胎模生产模

19、锻件的工艺方法。胎模一般不固定在锻锤上。其工艺特点介于自由锻和模锻之间。一）一）特点：特点：1、与自由锻对比：、与自由锻对比：1）操作简便，生产率高，）操作简便，生产率高，锻件形状、尺寸与锻工技术无关。锻件形状、尺寸与锻工技术无关。2）锻件形状、尺寸精度高，敷料少，加工余量小，节省金属，减）锻件形状、尺寸精度高，敷料少，加工余量小，节省金属，减轻后续加工的工作量。轻后续加工的工作量。3）内部组织致密、纤维分布更合理、更符合性能要求。）内部组织致密、纤维分布更合理、更符合性能要求。2、与模锻比：与模锻比：1）扩大自由锻设备生产范围，设备简单）扩大自由锻设备生产范围，设备简单。2）工艺灵活，可以局

20、部成形，）工艺灵活，可以局部成形，小设备干大活小设备干大活。3）胎具简单，制造容易。）胎具简单，制造容易。4）模具不固定，成本低，可有一个以上分模面。）模具不固定，成本低，可有一个以上分模面。5）锻件质量比模锻差（形状、尺寸精度、余量）锻件质量比模锻差（形状、尺寸精度、余量）二）按胎模的结构特点分为：扣模、套筒模及合模等。（1）扣模：用于非回转体锻件的成形或制坯（2）筒模：圆筒形锻模，主要用于齿轮、法兰盘等回转体和盘类锻件（3）合模：由上下模组成，主要用于生产形状较复杂的非回转体锻件四、模锻零件结构工艺性四、模锻零件结构工艺性设计模锻件时，应根据模锻特点和工艺要求，使零件结构符合设计模锻件时，

21、应根据模锻特点和工艺要求，使零件结构符合下列原则，以便于模锻生产和降低成本。下列原则，以便于模锻生产和降低成本。1、必须具有合理的分模面（锻模易做必须具有合理的分模面（锻模易做,锻件易取出，敷料少）。锻件易取出，敷料少）。2、与分模面垂直的非加工表面应设计有结构斜度；当然，成形、与分模面垂直的非加工表面应设计有结构斜度；当然，成形工艺上，在加工表面应有模锻斜度并有加工余量。（与铸件比）工艺上，在加工表面应有模锻斜度并有加工余量。（与铸件比）。3、锻件形状应力求简单对称，各截面差不可太大，尤其应避免锻件形状应力求简单对称，各截面差不可太大，尤其应避免薄片、高肋、高台等结构。薄片、高肋、高台等结构。避免截面差过大、过薄、高筋、高台结构：避免截面差过大、过薄、高筋、高台结构：如如(a)图，凸缘高而薄，中间又深凹，从锻模制造、锻造