第9章 平锻机上模锻课件

第9章平锻机上模锻9.1平锻机简介及工艺特点

9.2平锻机上模锻工步与锻件分类

9.3平锻机模锻件图设计

9.4聚集规则及其工步计算

9.5通孔和盲孔类平锻件工艺分析

9.6管类平锻件的工艺分析

9.7平锻机吨位的确定

9.8平锻机上锻模结构特点与模具使用

9.9典型平锻件成形工艺流程举例23水平锻造机属于又叫卧式锻造机，是曲柄压力机类设备模锻锤热模锻压力机螺旋压力机属于立式锻压设备卧式锻压设备包括锤头或滑块是做垂直往复运动工作滑块是做水平往复运动机械压力机9.1平锻机简介及工艺特点具有其他曲柄压力机的特点。区别：具有两个滑块，主滑块和加紧滑块，因而模具具有两个互相垂直的分模面。主分模面在冲头和凹模之间，另一个分模面在可分的两半凹模之间。（1）结构原理平锻机简介4工作部分(锤头或滑块)是作垂直往复运动的，通常将这些锻压设备称为立式锻压设备。将工作部分作水平往复运动的模锻设备称为水平锻造机或卧式锻造机，简称平锻机。依据凹模分模方式的不同，平锻机分为垂直分模平锻机和水平分模平锻机两类。图9-1垂直分模平锻机工作原理图

1—曲柄2—主滑块3—凸模4—前挡料板

5—坯料6—固定凹模7—活动凹模

8—夹紧滑块9—侧滑块1、与热模锻曲柄压力机比较，有以下相似的特点：

设备刚度大，行程固定，锻件高度方向尺寸稳定

工作时靠静压力，振动小，劳动条件好，不需庞大的基础；

模具可采用组合式、镶块式。2、平锻机在工艺上有如下特点：1)锻造过程中坯料水平放置，其长度不受设备工作空间的限制，可以锻造出立式锻压设备不能锻造的长杆类锻件，也可以用长棒料进行逐件连续锻造。工艺特点72)有两个分模面，可以锻出一般锻压设备不易成形在两个方向上有凹槽、凹孔的锻件(如双凸缘轴套、双联齿轮等)，锻件形状更接近零件形状。3)平锻机滑块导向性好，行程固定，锻件长度方向尺寸稳定性比锤上模锻高。但是，平锻机传动机构受力产生的弹性变形随压力的增大而增加。所以，要合理地预调闭合尺寸，否则将影响锻件长度方向的精度；

4)平锻机可进行开式和闭式模锻，可以进行终锻成形和制坯，也可进行弯曲、切边、切料等工步。平锻机上模锻也存在如下缺点：1)平锻机是模锻设备中结构最复杂的一种，价格贵，投资大。2)靠凹模夹紧棒料进行锻造成形，坯料一般要用较高精度热轧棒料或冷拔料，否则会出现夹不紧或在凹模间产生大的纵向毛刺。

3)锻前须用特殊装置清除坯料上的氧化皮，否则锻件表面粗糙度值比锤上模锻的锻件高。

4)平锻机工艺适应性较差，不适宜模锻非对称锻件。9.2平锻机上模锻工步与锻件分类9.2.1平锻机上模锻工步

9.2.2锻件分类9.2.1平锻机上模锻工步1.聚集(局部镦粗)工步

2.冲孔工步

3.成形工步

4.切边工步5.穿孔工步

6.切断工步目的是加粗坯料的头部或中部，获得圆柱形或圆锥形，为后续成形提供中间坯料。它是平锻机上最基本的制坯工步目的是使坯料获得不穿透的孔腔目的是使锻件本体预锻成型或终端成型，一般用主滑块。目的是切除锻件飞边。目的是冲透内孔，并使锻件与棒料分离，从而获得通孔类锻件。目的是切除穿孔后棒料上遗留的芯料，为下一锻件锻造做准备。图9-2平锻工步

a)杆件平锻工步b)通孔件平锻工步c)环件平锻工步9.2.2锻件分类表9-1平锻机模锻件分类平锻机上锻件品种、尺寸范围较大，根据外形主要分为四类。通孔锻件粗大的杆形锻件管类锻件联合模锻锻件表9-1平锻机模锻件分类141516比亚迪F3半轴气门油气设备上的抽油杆9.3平锻机模锻件图设计9.3.1分模面确定

9.3.2机械加工余量和公差

9.3.3模锻斜度

9.3.4圆角半径

9.3.5平锻件允许的形状偏差平锻机主要适合用于生产顶镦类锻件,它的锻件图设计方法与模锻锤、热模锻压力机、螺旋压力机有很多区别。平锻件设计主要解决以下五个问题：9.3.1分模面确定1)分模位置设在锻件粗大部分的右端，使头部在凸模型槽中成形，质量好；缺点是切边设备难定位，锻件与坯料易产生错差

2)分模位置设在粗大头部的左端，使锻件在凹模型槽中成形，不用设置模锻斜度；缺点是切边工序易拉出纵向毛刺。

3)受锻件形状限制，分模位置若只能设在凸肩中部，飞边易切除干净，缺点是凹模和凸模调整不好易产生错差。

4)采用闭式模锻时，凸凹模之间按锻件最大圆柱面分模。图9-3凸凹模之间的分模位置

1—凹模2—凸模3—飞边4—局部镦粗件平锻模具有两个分模面：1）两半凹模间的分模位置容易确定，设在纵向和轴向剖面上；2）凹凸模之间的分模位置根据情况处理，如图所示9-3.9.3.2机械加工余量和公差表9-2平锻件余量和公差2．机械加工余量和公差：平锻件形状不同，变形特点也不同。一般按工厂标准确定，也可以根据设备吨位确定，如下表：9.3.3模锻斜度表9-3平锻件模锻斜度3．模锻斜度

1）为了保证冲头在机器回程时，锻件外侧及内孔不被冲头“拉毛”，外侧及内孔中应有外模锻斜度α。

2）在凹模内成形带双凸缘的锻件时，应设置内模锻斜度β。其值参照表选取。4．圆角半径：

有利于填充成形、避免金属被卡咬和提高模具寿命

1）在冲头或凸模中成形的部分：

外圆角半径r=0.1H+1mm

内圆角半径R=0.2H+1mm

H：冲头部分成形的高度

2）在凹模中成形的部分：

外圆角半径r=(a1+a2)/2+s

内圆角半径R=0.2Δ+0.1mm一般R≥3mm

式中：a1：锻件高度方向机械加工余量；

a2：锻件径向机械加工余量；

s：倒角值；

Δ：凸缘高度。9.3.4圆角半径9.3.5平锻件允许的形状偏差表9-4平锻件允许形状偏差(单位：mm)5、平锻件允许的形状偏差见表所示：9.4聚集规则及其工步计算9.4.1聚集规则

9.4.2聚集工步计算9.4.1聚集规则图9-4自由顶镦变形情况

a)无折叠b)有折叠平锻工艺过程，主要是加热后的棒料在模具夹持下逐步地聚集（镦粗）的过程。聚集：在坯料端部的局部镦粗过程，又叫顶镦。坯料长径比过大，会因失稳而产生弯曲，严重时甚至发生折叠，如图9-4所示。因此聚集过程主要研究两点：1、防止弯曲；2、尽可能减少聚集过程顶镦与局部镦粗的根本区别：局部镦粗的坯料在型槽中自由流动；顶镦是在夹紧下进行金属变形，具有更大的稳定性。折叠25表9-5一次行程聚集条件图9-5杆件塑性纵弯示意图26图9-6在凹模和凸模型腔中顶锻27289.4.2聚集工步计算29图9-7图9-8双锥形聚集工步9.5通孔和盲孔类平锻件工艺分析9.5.1冲孔成形

9.5.2通孔平锻件热锻件图设计

9.5.3冲孔次数的确定和冲孔工步设计

9.5.4冲孔原始坯料尺寸的确定9.5.1冲孔成形图9-9冲孔力-行程关系图通孔和盲孔件在平锻机锻件中占有比例相当大。工艺需要：聚集、冲孔、穿孔和切断。冲孔过程中冲孔力变化经过三个阶段：1）从接触坯料到直径达到孔直径时，冲孔力急剧增大；2）随着冲孔深度增加至结束，冲孔力略有增加；3）冲孔深度接近闭式模锻的终端阶段，即使深度小幅变化，也会造成冲孔力急剧变化。9.5.2通孔平锻件热锻件图设计9.5.3冲孔次数的确定和冲孔工步设计1.冲孔次数的确定表9-8冲孔次数的确定图9-10冲深孔的方法冲深孔时，为了防止工件被冲歪，需要设计冲头进入凹模的导向深度：b≥10~15cm，见图9-10所示。2.冲孔工步设计表9-9冲孔件预成形坯料尺寸的确定

根据其所带孔形的大小、深浅的不同，在确定冲孔次数后，对冲孔件预成型坯料尺寸的设计要求见下表9-9所示：表9-9冲孔件预成形坯料尺寸的确定9.5.4冲孔原始坯料尺寸的确定图9-11冲孔件的计算毛坯图表9-10坯料直径d坯的确定表9-11管坯局部聚集成形方式管坯的聚集一般分为五种：9.6管类平锻件的工艺分析9.6管类平锻件的工艺分析管坯顶锻规则为：1)当待镦部分长度l0与管壁厚度t的比值l0/t＜3时，允许在一次行程中将管坯自由镦粗到较大壁厚。

2)当l0/t＞3时，应在多道模膛内镦粗，每道镦粗时允许加厚的管壁tn应满足tn≤(1.3～1.5)tn-1。

管坯平锻工艺也可按以下方法计算：1)若管坯带有长度l=(0.5～1.0)t的凸缘时，管坯端部可镦出D=(2～2.5)d外的凸缘。

2)若l≤0.75d外和D≤时，可用两道工步镦出粗大部分。

3)在l＞0.75d外和D≤时，应经过三道或更多道工步。9.7平锻机吨位的确定9.7.1经验-理论公式9.7.2经验公式

9.7.3查表法439.7平锻机吨位的确定9.7.3查表法表9-12可锻棒料直径与平锻机规格表示法关系除此之外，按照锻件的最大成形面直径或棒料直径，还可以采用查表法。

最终确定所选的平锻机吨位时，还应综合考虑锻件的形状、精度要求和坯料成形时的锻造温度。9.8平锻机上锻模结构特点与模具使用9.8.1平锻模的安装

9.8.2平锻模结构设计特点

9.8.3型槽设计

9.8.4平锻模的使用469.8.1平锻模的安装图9-12垂直分模平锻机的模具结构及固定方式简图

1—调节斜楔2、5—压板3—夹持器4—凹

模6—键7、8、9、10、11、12—螺钉图9-13冲头夹持器形式

a)轴头式b)压盖式489.8.2平锻模结构设计特点图9-14凹模形状与紧固方式

a)半圆式b)方块式c)固定方式图9-15冲头形状与紧固方式

冲头的工作部分可与固定部分整体制造，也可设计成组合式。图9-15a、b位整体式；c~h为组合式。9.8.3型槽设计1.终锻成形型槽设计

2.聚集型槽设计

3.切边型槽设计

4.穿孔型槽设计

5.辅助成形型槽设计511.终锻成形型槽设计图9-16终锻成形型槽522.聚集型槽设计图9-17聚集型槽为避免聚集时脱落的氧化皮压入锻件形成凹坑，要在聚集型槽与凹模型槽间隙处开设沟槽(图9-17中A—A剖视)，以储存氧化皮。53表9-14切边型槽的设计54表9-15穿孔型槽的设计55565.辅助成形型槽设计(1)卡细型槽当棒料直径大于锻模的孔径时，必须使用卡细型槽(图9-18)，以局部减小棒料的截面积。

(2)胀粗型槽和卡细型槽的作用相反，当棒料直径小于锻模孔径时，为保证穿孔时剩余的棒料后退时端头不被活动凹模夹住，便于连续生产，必须使用胀粗型槽(图9-19)。

(3)切断型槽用长棒料连续模锻无孔或孔类锻件时，在有孔锻件冲穿后，棒料直径和芯料直径之比大于1.25时，就必须采用切断工步。

(4)夹紧型槽这是为了夹紧棒料而设置的辅助模膛。

(5)后定位装置后定位装置结构形式如图9-22所示。(6)其他型槽根据平锻件形状的需要，夹紧滑块还可用来压扁锻件头部，压出与主滑块运动方向相垂直的凹坑或通孔或将锻件局部压弯等。图9-18卡细型槽图9-19胀粗型槽图9-20切断型槽

1—固定切刀2—活动切刀3—夹紧镶块图9-21夹紧型槽图9-22后定位装置结构9.8.4平锻模的使用1.试锻前的准备工作

2.对试锻结果的分析

3.平锻件模锻生产调试分析1.试锻前的准备工作1)对新模具，要擦净型槽内的润滑油脂，以免锻打时油液溅出伤人。

2)调整好冷却水的位置，使型槽和凸模得到及时冷却。

3)坯料的加热长度要符合工艺要求，数量自定。2.对试锻结果的分析