第四章锤上模锻.pdf

本章内容:(1)锤上模锻特点与应用(2)锤上模锻方式与变形特点(3)模锻件的分类及其锻件图设计本章重点难点内容(4)模锻变形工步确定(5)坯料尺寸确定及其模锻锤吨位选择(6)模锻形槽设计本章重点难点内容(7)锤锻模结构设计(8)锻锤材料选择及使用维护1-1锤上模锻特点及其应用范围模锻工艺特点:工艺灵活，适用性广，可实现形状复杂的锻件，通过 型槽设计能完成各类锻造工步。锤头的行程、打击速度可调节，金属充型能力强，加 工余量较小，材料利用率高，生产率高。(3)锻造流线分布合理，能提高锻件的使用寿命，批量生 产生产成本低。设备投资大，锻造震动对厂房要求高。模锻锤导向差，锻件精度不够高。(6)低塑性的材料不宜锤上模锻。锤上模锻的应用：批量较大的锻件锻造。可以进行拔长、锹粗、滚挤、弯曲、卡 压、成形、预锻、终锻辱批量较大的锻件，批量小时成本较高。模锻设备：蒸汽-空气模锻锤、高速锤、螺旋锤等。模锻工艺的演变过程锤锻模4-2锤上锻模方式与变形特征r开式模锻；闭式模锻；锻模方式】|单型槽（件）模锻;I多型槽（件）模锻。开式模锻闭式模锻单型槽（件）模锻切边模多型槽（件）模锻一、开式模锻1）定义：金属锻造时，变形金属的流动不完全受模腔限 制的一种锻造方法。锻造时多余金属沿垂直于作用力的方向流动，形成毛 边，流动受阻，迫使金属充满型腔.2）变形过程第一阶段：自由变形或绿粗阶段。第二阶段：毛边槽开始形成阶段。四个阶段V第三阶段：充满型槽阶段。、第四阶段：锁粗或打靠阶段。变形过程及其抗力变化PHAHS AH、AH.AH自由变形或傲粗阶段7 抗力小Hi AHIII 抗力增加毛边槽开始形成阶段抗力增大/充满型槽阶抗力急剧增加3）各个阶段变形区的应力分析第一阶段变形：如同在孔板间锁 粗。分为A区和B区。A区直接受力 区，B区受A区变形引起变形。第二阶段变形：金属流动有两个 方向，充型和流向毛边。两个方 向流动阻力大，处于明显三向应 力状态。4内1 A声%声方 6 e4 严 严.一 ai CDB开式模锻各变形区应力应变A内第三阶段变形：多余金属排向毛边，变形仅发生在分模面附近的一个区域，其它位置处于弹性状态。变形第三阶段网格和应力应变4)影响变形金属流动 的因素z(1)型槽的具体尺寸和形状。(2)毛边槽尺寸和形状。(3)锻件的分模位置。(4)设备工作速度及其运动特性。(5)坯料的性质。在锻造工艺上起重要作用的是毛边槽。/容纳多余金属；毛边槽的作用y造成水平方向阻力，有利于充型;-缓冲上下模的冲击。r r毛边槽的结构毛边槽的结构设计与变形方式有关。(a)微粗充型(b)压入充型辙粗成形：金属容易充满 型腔，b/h毛应 取小些。压入成形：金属难充满型腔,充型b/h毛应大些。二、闭式模锻1）定义：金属锻造变形过程中，金属的流动始终在封闭的型腔内,不能排出，迫使金属充型而不形成毛边的一种锻造方法。闭式模锻时不设毛边槽，减少毛边材料，无需切变设备，有利闭式模锻过程 锻造过程压力变化2）变形过程：可分为三个阶段。（第一阶段：基本成形阶段。开始变形到基本充满型腔。第二阶段：充满阶段。充满型槽各处。第三阶段：形成纵向飞边阶段。多余金属形成毛刺。充满阶段变形特点 带纵向毛边锻件3)闭式模锻与开式模锻比较与开式模锻相比，闭式模锻特点如下：(1)省去毛边材料的消耗和切毛边工序。(2)模锻时材料在封闭的形腔变形，材料处于明显的三向压应 力状态，提高材料的塑性，有利于低塑性材料锻造。(3)流线分布更合理，提高锻件的力学性能。(4)要求计算毛坯坯料准确，型内定位准确，锻件出模困难，模具上需要设计顶出机构。(5)应用受到一定限制，应用范围窄。力金属分布不均4-3锻件分类及锻件图设计1）锻件分类：4类。圆饼类、长轴类、顶徽类、复合类。较复杂形状（第2组）类别组别锻 件 图 例简单形状（第1组）牟取第类圆饼类锻件复杂形状（第3组）模锻工序：徽粗制坯，终锻成形用观 I/第类长轴类 锻件直长轴类（第1组）弯曲轴类（第2组）枝芽类（第3组）天 类（第4组）模锻工序：考虑拔长、滚 挤、弯曲、卡 压、成形等制 坯工步，预锻 和终锻成型.第类顶镶类 锻件具有粗大部分 的杆类锻件（第1组）具有透孔和 不透孔的锻件（第2组）管类锻件（第3组）模锻工序：要考虑顶锁、聚料、冲孔等 制坯、预锻和 终锻成形类别 组别锻 件 图 例第四类复合类 锻件具有粗大头部 的长轴类锻件（第1组）具有等圆断面 细长杆部的短 轴类锻件（第2组）考虑具体形 状结合基本 工序来定2.锻件图设计r生产工艺规程制定模锻锻件图设计是锻模设计 锻件检验下的重要技术文件。、后续机械加工锻件图设计必须的资料：零件图。锻件图的分类,冷锻件图 锻件检验、后续机械加工及热锻件图依据。.热锻件图 是用于设计和制造锻模的依据。一般所说的锻件图为冷锻件图。）选择分模面位置和形状；2）确定机械加工余量、余块和锻件公差;3）确定模锻斜度；鬣黑器4）确定圆角半径;5）确定冲孔连皮的形状和尺寸;6）制定锻件技术条件；张度尺寸宽度尺寸 锻件尺寸分类高度尺寸厚度尺寸外表尺寸外表尺寸正负偏差按+2/3和-1/3比例分配。如A尺寸：60+；日a 内表面尺寸内表面尺寸正负偏差按+1/3和-2/3比例分配。如a尺寸：（P 60：2.厚度公差 通过分模线厚度方向公差。锻件所有的厚度公差应该 一致。厚度公差按锻件最大厚度尺寸查表确定。厚度公差正负偏差按+3/4,-1/4或2/3、-1/3比例分配。3.冲孔公差 内表面公差，公差正负偏差按+1/4和-3/4比例分配4.错移公差 分模面上一侧的任一点和另一侧的对应点之间的允许 偏差，其方向平行与主分模线。错移量01：公差确定：参考相关手册。公差确定的步骤:根据同轴度 口毛边大小口分模线形状 口锻件质量.材质系数JI形状系数锻件轮廓尺寸.确定公差。举例图表法确定锻件的公差阱良 睚(mm)横向我 国飞边(mm)A 平直对称 阳 落差不对称(kg)殿件材质系鼓Mi Mi复杂系数疑件轮席尺寸 a(mm)大于03080120180S155008001250Si St Sy Si至30即12018031550080012502500大于至公 差,0.40.500.4o.a-is03-0,4-1.1-0.541.2 16 1.4-0.-fl.71.*0.1.9 30.50.6/0.41.0 ：0.4 L0 1.0-0.4*1.1*1.20.6 1.41-0.8 1.51.5-o.f 1.7 1.7-0.14 1.91.-0.2.tl-1.1*2.40.60.80.70.81.01.81.83.2V-1.4*1.1-0.5-is 1.3-0.S-.-*0.6*1.5-0.73 1.7-O.-0.1 1.9-0.1-6.92.1-1.1-1.+4-1.12-M1.01.0/3.25.0 +1.2-0.6 1.406-1.7-0.8 b#-p.9 2.1-1.1 2U-1.2 tM*lS口LU今5.0W 1.4 L5 1.5-0.71.7-10.9 2.1 i 2.1.-l.t I+2.4 M 1.1 2.7 U-1.3 3.0-t.1*3.3-1.7 3.11.41.61.41.7/10202050个-.-0.7 1.7-0.10.1 13*0.1-工 14-1.2 2.7-l.J-1.1-1.1-1.5 3.3 rl,7-1.I-1.11 4.2-2.1L82.050120*1.1-0.9 2.1-1.127-1.8M-L5 SU-1.7M-1.B G4.7-M2.02.4/1202500 M2.4.*2.4-1.：Z7 M 16 3.3 M-1.7+3.8 1 MA-Zt 4.7 4.-i.5.*S.9-i.r 短。Ze 42.8L -1.2 2.7-1.5-l.S M-16 48-i.r-,-1.7*3.8-1.1 U 4.1-2.14.T-2.JJ.I u 6.S-2.7+5.3-2.7 6.0,-3.0 6.0 二 3：0 8.5-3.5一F+6.67.5*7.0-MX*-4.?-2.T 6.0-3.0 8.5-3.5 7.5-3.5*1.0-4.0、,*S.J-1.140-10&5 卬 7.5-M 8.0-4.9M-4.4内外表面加工余量假件K教(kg)大于至00.40.41.0：1.01.81.83.23.25.05.010.010.020.020.050.050.0150.0150.0250.0唐削加工精度F2-败加工精度A傲件单边余i(mm)(Ifi)方向，水平方向大于03154006308001250、1600至315400630800125016002500 1.0-1.51.0-1.51.5-2.02.02.51.5-2.01.5*2.01.5*102.0-2.52.03.0152.01.5201.5-2.02.。272.0*3.0.1.7221722202520272.0-3.02535172.2/|1.7-2.2202.52.0*2.7j2,53.52.5*4.02.0*2.52.0252.02.52.3*3.0253.527403.0452.0*2.5202.52.02.72.33.02.53.52.7-4.03.0452.3*3.02030253025352.74.03.0*4.53545253225352.5352.73.52.7T.03.0*4.515*4.5.4。553.0*4.02.53.52.53.52.7-4.03.04.530453.5*5.0405.53.54.52.73.52.713.53.0-4.03.0-4.53.55.04.0*5.04.5-6.0405.52.7*4.03.03,04.53.5T.5355.04.0*5.54.56.05.残留毛边及毛边过切面 由锻件存在错移或切边模刃口尺寸与锻件尺寸存在偏差造成。锻件本体到剪切边距离切出平面手边过切量切出平面到理论分模线交点的距离（三）模锻加工余量的确定Xz=M+m+h+2三、模锻斜度L定义：为便于取模，必须将型槽壁部做成一定斜度,称之模锻斜度。锻模斜度分为内斜度和外斜度之分，内斜 度比外斜度大一级。-锻件在型槽中的受力2.模锻斜度度量和做法模锻斜度表示可用角度 和斜度余量表示。自然斜度(c)改变分模面形成自然斜度H变换锻模斜度3.模锻斜度的大小可查相关模锻设计手册的表格。如表444。四、圆角半径锻件上所有的转接要用圆弧连接，形成圆弧过渡，此过渡处称 为锻件的圆角。圆角过小，会造成应力集中容易产生裂纹，取模困难，纤维分 布不合理，力学性能下降，严重时会形成回流，形成折叠.圆角过大造成加工余量增加，复杂件会造成锻不足。开裂压塌圆角半径过小造成裂纹或压塌圆角半径对流线影响圆角半径大小锻件尺寸有关，高度尺寸越大，圆角半径越大。内圆角半径：r=余量+零件相应处圆角半径外圆角半径：R=(2-3)r 具体圆角半径数值 可查阅相关手册表格。模锻前 模锻中 模锻最后五、肋和腹板肋：零件的加强结构设计。分类：周边肋、中心肋、正交肋、符合肋。形状：H、U、L、T、+型等。凸台：连接支撑部分。形式：轮毂型、凸耳型、凸块型。正交助肋与凸台的形状和位置六、冲孔连皮肋与凸台尺寸的习惯表示法连皮：模锻时不能直接锻出透孔，在设计热锻模图时必须在孔内 留有一层连皮。锻后在切边机上冲除掉。连皮作用：避免锻模凸出部分相互接触，造成磨损或打塌；容纳多 余金属。连皮种类:(1)平底连皮尺寸确定：由内孔直径、内孔深度 确定。s=0.45jd-0.25h-5+0.6VhR1=R+0.1h+2平底连皮是常用的连皮形式.(2)斜底连皮尺寸确定：s大=1.35s；s小=0.65 s=0.12d+s；或4=(0.25 0.3)d 斜底连皮是d 2.5 h或60mm的锻件。bb(3)带仓连皮尺寸确定：S由毛边槽 桥部高度h确定，b由毛 边槽桥部宽度来确定。带仓连皮用于形状复杂的锻件。(4)拱底连皮尺寸确定：S=0.4d;Ri=5 h拱底连皮用于d 15 h的锻件。(5)压凹dW25mm或h“7d时采用压凹形式，不锻 出连皮。压凹回=(0.5-0.8)d压凹用于内孔较小锻件。连皮有时用来生 产小锻件，以节约金 属损耗.复合模锻 4 T七、模锻锻件图及锻件技术条件锻件图表示方法与自由锻锻件图相同。有连皮锻件，不必绘出 连皮形状和尺寸。r未注明的锻模斜度和圆角。允许的错移量和残余毛边的宽度。允许表面缺陷深度。技术条件内容，表面清理方法。锻后热处理工艺和硬度要求。注明需要进行组织和力学性能检验的取样位置。、其它特殊要求。如弯曲度，同心度等。锻件图绘制。至上技术条件表示方式。重点美汪余量及其公差确定。.取样位置确定。举例：某航空发动机1级涡轮模锻件设计实例。锻件名称：I级涡轮盘 锻件类别：II类。锻件材料：GH4033A锻造方案：饼坯在16t 模锻锤上锻造。公差及其余量确定：由 锻件尺寸查表确定。涡轮盘锻件图技术条件：未注明模锻斜度15,未注明IB角半径R 8 mm.锻件偌移,不大于2 mms表面缺陷不得深入到自零件表面算起一名义余量范围以内1锻件按专用技术条件验收，沿M-N剖面检验低倍组织和流线，锻件标刻材料牌号、焙燥炉号和锭节号,锻件热处理（固溶、时效）在粗加工后进行.4-4模锻变形工步的确定1.模锻工艺一般流程工序间检融I下料清除氧化皮入库热校正冷精压模锻工艺一般流程2.模锻工步分类模锻工步：最终成形，包括预锻和终锻。制坯工步：改变坯料形状和体积分配，有利于预锻分类 和终锻成形。模锻工艺主要任务之一是制定制坯工步。.切断工步：切断锻好的锻件和钳口。,徽粗 压扁 开式拔长 闭式拔长 开式滚挤 常用的制坯工步W闭式滚挤、混合滚挤 不对称滚挤 卡压 成形I弯曲徽粗a压扁开式拔长闭式拔长成形弯曲一、圆饼类锻件制坯工步选择1.制坯工步：锻粗或成形徽粗。2.制坯目的：除去氧化皮，利于终锻成形，提高模具寿命，避免锻 件产生折叠。3.锻粗后尺寸确定原则：(1)轮毂较矮的锻件，锻粗后d应满足：d2 dd3,以免产生过 渡区折叠。(2)轮毂较高锻件，为了保证成形，锻粗后的坯料d应满足:D2dHi D/DXdord平，:为头部;当djd平，di为杆部。计算毛坯图绘制连杆锻件图_ 6.!1-222加0计算毛坯截面图.7各处截面计算毛坯直径图8连杆计算毛坯图、3.计算毛坯简化对于复杂计算毛坯，应根据截面图上面积相等的原则将其转化 成几个简单计算毛坯，再按简单计算毛坯选择制坯工步。对于头部带孔的长轴类锻件，可按体积不变的条件将截面图 和直径图简化成圆滑形状。对于弯曲类锻件，应将轴线展开成轴 线，然后作计算毛坯图。对于90。弯曲锻件,Lj=Lb L3=L3OL2长度可以有三种形式：带枝芽锻件：Lz=A1234B折线；弯曲拉长锻件：L2=AB弧长；没有带枝芽锻件：L2=AB直线。4.计算繁重系数1）繁重系数定义:a=娱金属流向头部繁重系数。d平0=4 金属沿轴向流动的繁重系数。d平K=d拐一心 杆部斜率。2）繁重系数应用：有一锻件，重0.8kg,计算繁重系数oc=1.32,P=3.2,K=0.05o查图确定制坯工艺为：闭式滚挤+终锻成形。杆类件制坯工步选用范围4-5坯料尺寸计算L模锻用原材料的体积(V)V=V锻件+V毛边+V连皮+V夹钳料头+V氧化2.原材料截面尺寸及其长度确定：以计算毛坯图为基础，结合选 择制坯工步，锻造方法确定。一、长轴类锻件1.坯料截面积算：(1)没有制坯工步：9坯=(1.02 1.05)F平(2)用卡压或成形制坯时：9坯=(L05L3)F平(3)用滚挤制坯时：9坯=(L05L2)F平(4)拔长制坯时：F坯=尸拔=丫头/头2.坯料长度计算：由V坯=丫坯小坯，其中丫坯=(V件+V毛+V连)(1+6)得：L坯=丫坯小，坯+L钳 其中：F，坯：所选规格钢坯的截面积。L钳：钳口夹头长度二、圆饼类锻件圆饼类锻件一般用锻粗制坯，毛坯尺寸一徽粗变形伪依据计算。毛坯体积：丫坯=(l+k)V件圆坯毛坯直径 d坯=1.13p V件=(o.870.93)3/v对于方坯 d坯=(0.770.82)3/vj坯料长度=丫坯_ 4 V坯坯二忑4 6模锻件吨位计算一、理论公式1.根据锻件折算直径和终锻温度下的强度极限确定。2.按功能关系确定。二、经验公式1.按锻件在分模面上的投影面积和材料性质确定。双作用锻模锤：G=(3.5 6.3)kF单动模锻锤：G=(1.5 1.8)G无砧座锤：G=2G2.按锻件在分模面上的投影面积、锻件复杂程度和变形抗力大小确 定。G=PF47模锻型槽设计一、模锻工步型槽设计模锻型槽设计主要包括终锻型槽设计和预锻型槽设计。所有锻 件都要用终锻型槽，预锻型槽则不一定都需要。(一)终锻形槽的设计终锻型槽按热锻件图加工制造和检验，因此设计终锻型槽，必 须先设计热锻件图。1.热锻件图设计设计依据：冷锻件图。热锻件图尺寸：钢，6:1.2 1.5%;L=LO(l+3)6为收缩率 铝和铜合金，6:1-2%;镁和钛合金，8:0.7-0.8%o热锻件图形状与锻件图形状完全一样。允许热锻件图上与冷锻 件图有所差异，主要表现在：(1)终锻件图容易磨损的部位。可在锻件的负公差范围内增加一 层磨损量。型槽在轮辐处(A处)，热锻件图尺寸比冷锻件尺寸减 小 0.5 0.8mmo形槽在A处易 轮薮绍虬齿轮锻件(2)下型槽底部容易集聚氧化皮，可适当在热锻件图上曲柄端头 加厚2mm。加深曲柄锻件局部加厚4.聚氧化皮形槽须加深(3)锻件图上增加定位余块。锻件上增加定位余块(4)难充填部分放在上型。上下不对称锻件我用材料的惯性充型(5)有内孔时，需绘制冲孔连皮。2.毛边槽设计毛边槽的主要作用：是有利于金属在型腔中的充填及容纳多余金属 料。常用的毛边槽的形状和形式：毛边槽的形式毛边槽的主要尺寸：桥部高度h;宽度b;入口处圆角半 径R。毛边槽尺寸的确定：有吨位法和计算法两种方法。吨位法 是从实际生产中总结出来的方法，应用简便，因未考虑锻件的复杂程度，准确性差。计算法公式为a)是采用经验公式计算毛边槽桥部高度”计算h=-0.09+2VQ-0.01Qb)h=0.015 匹 计算h后查表确定其余尺寸。3.钳口钳口：终锻形槽和预锻形槽前端留下的凹腔叫钳口钳口的作用：(1)容纳夹持金属坯料的夹钳，便于从形 槽中取出锻件；(2)浇注检验用的铅液或金属盐样件的浇常用的钳口的形式：常用钳口制造 方便，钳口尺 寸根据夹钳头 直径来确定：特殊钳口圆形钳口封闭式钳口钳口的尺寸：钳口的宽度B、钳口的高度h、圆角半径R。钳口的尺 寸按钳口径直径或设备吨位查表选取，钳口颈的尺寸按锻件的质量 查表选取。(二)预锻型槽设计预锻的目的：(1)有利于终锻型槽充型和减少其型槽的磨损，提高终锻型槽使 用寿命.(2)流线分布合理，获得良好的力学性能等(3)节约金属，减少材料流向毛边设计依据：预锻型槽的形状和终锻型槽形状相似。以终锻型槽或 热锻件图为依据进行设计。设计的原则：经预锻型槽成形的坯料，在终锻形槽最终成形时，金 属变形均匀，充填性好，产生毛边最小。设计预锻型槽时，其钳口及其钳口颈的设计方法预终锻型槽一 样，预锻型槽一般不设置毛边槽，因此坯料在预锻型槽中不压靠。,工字梁截面锻件叉形锻件带枝芽锻件需要预锻型槽设计的锻件Z带高筋的锻件有深孔的锻件复杂难充满锻件I冷切边的锻件设计预锻型槽应注意的事项：(1)预锻型槽的高和宽预锻型槽的形状要尽可能使预锻后的坯料在终锻时以锻粗的方式 成形。形槽设计时其型腔的宽度应比终锻形槽减少l 2.0mm，高度 方向增加25mm。以压入方式成形时高度要减小。预锻和终锻型槽的尺寸关系(2)锻模斜度：与终锻型槽一致。(3)圆角半径：圆角半径大于终锻型槽圆角半径。预锻型槽拐角处的原角增设阻力沟(4)带枝牙锻件圆角半径增大,必要时增设阻力沟。(5)叉形锻件使用劈料台。(6)带工字形截面锻件B-p-B-h2b预锻形槽截面设计成梯形预锻形槽截面设计成圆弧形工字形截面预锻型槽两肋间距很大时，预锻形槽采用 回=(0.60.8)h作圆弧曲线连接,使92一预锻形槽采用舌形截面，防 止根部产生涡流或穿流缺陷。B1=B+(1020)mmo二、制坯工步型槽设计制坯型槽：中间坯料按锻件的纵断面合理的分配金属，金属的分配需要一定的型槽来实现，这样的型槽称为制坯型槽。71)拔长型槽 业(2)滚挤型槽制坯型槽分类卡压型槽、(4)弯曲型槽(-)拔长型槽设计，(1)开式拔长型槽(2)闭式拔长型槽L拔长型槽的结构形式(3)直排式拔长型槽1(4)斜排式拔长型槽原始料坯延伸浪挤弯曲预锻5切边模飞边锻件各种型槽的分布开式拔长型槽平台呈矩形,边缘敞开闭式拔长型槽c平台为椭圆形，边缘封闭斜排式拔长型槽型槽与燕尾中心呈一定夹角2.拔长型槽尺寸设计拔长形槽位置一般设置在模块边缘，由坎部、仓部和钳口三部 分组成。主要的尺寸有：拔长坎高度a、宽度B、拔长台长度c等尺寸1)坎高a如果杆部截面积变化不大，仅用拔长制坯工步时坎高a可按计算毛 坯上杆部的最小直径/也确定为a=kid.(mm)1 mm如果杆部截面积变化较大，拔长后还需要滚挤制坯，坎高a应按计算毛坯杆部平均截面积确定,计算公式为:2)坎长c(mm)坎长C可按下式确定:a=k3d 坯(mm)3)型槽宽度B为便于操作，拔长型槽宽度应大些，可按下式确定：直排时：B=k4 d坯+(1020)(mm)斜排时B=(k/O/tan a)d坯+(10-20)(mm)拔长型槽其他尺寸：圆角R=0.25 c,圆角1=2.5 c,仓部深e=l.2 d小头 无小头时，e=2a,L=L 拔+5(mm)。拔长台尺寸：B=L4d坯+10mm 二一L=拔+10mm ,Kk4由相关表确定。拔长台（二）滚挤型槽结构设计及尺寸滚挤型槽作用：用来减少坯料局部横截面面积，增大另一部横截面 面积，使坯料体积分配符合计算毛坯的图形，兼有滚光、控制定长 和去氧化皮的作用1.滚挤型槽的结构形式：开式滚挤型槽闭式滚挤型槽1）开式滚挤型槽型槽截面为矩形，侧面沿模具边缘分模线开通，制造比较容易,但聚料效率低，应用不广泛，主要用于截面变化不大和坯料截面为 矩形的锻件滚挤。本体钳口直径图R=(15毛剌槽开式滚挤型槽截面开式滚挤型槽2）闭式滚挤型槽型槽横截面为椭圆形，整个侧面封闭，聚料效率高，坯料表面光滑，应用广泛,但制模比较复杂。闭式滚挤型槽3）混合滚挤型槽混合式滚挤型槽头部或杆部为开式。不等宽滚挤型槽4）非对称式滚挤型槽非对称式滚挤型槽2.滚挤型槽尺寸设计滚挤型槽组成：钳口、型槽本体、毛边槽。滚挤型槽尺寸：型槽高度、型槽宽度、型槽长度。设计依据：计算毛坯图。1）型槽高度闭式滚挤时，坯料杆部被滚挤成椭圆截面，按面积相等条件,坯料滚挤后的椭圆截面积应等于相应位置的计算毛坯截面积，即：为避免过大的横向宽度，坯料椭圆断面的长轴与短轴之比为3：2,因而上式可写成：|如如=芍计 杆=0%计 得实际滚挤时不一定打靠，故型槽高度比计算的要小，可按下式计算开式滚挤：11杆=(0.70.8)d计闭式滚挤：11杆=(0.65 0.75)d计头部h头可按下式确定：d头=(1.05 1.15)d计头部与杆部拐点处的型槽高度可按下式确定:d拐=(09 1.0)d计综合考虑，滚挤型槽高度为：h=|Lid计。口可查表。2)型槽宽度B型槽的宽度和型槽的形式和滚 挤前坯料是否拔长有关。B过大聚 料效果差，90旋转高径比过大，会造成折叠。(1)坯料未经拔长a.闭式滚挤 按照滚挤前后坯料的截面积不变原理得出如下式子:兀瓦412 21.27B杆=杆hmm(mm)不打靠时，B杆值减小，即为B杆=0.9x1.272=1.15/nmin nmin考虑高径比的影响，要求 售9.8则B杆 02.8x1.15Fohmin对于圆坯料：B杆(l.6do,对于方杆：B杆(L 8ao对于头部：B头l.ldmaxb.开式滚挤 按照与闭式滚挤同样原理求出相关尺寸。考虑到头部宽度大于坯料最大直径和高径比的要求，头部B头为B 头 dmax+10(mm)IlldXB,-dmax+10(mm)(2)滚挤已经过拔长工步的坯料a.闭式滚挤8杆(1.4L6)d(),B头1.1dmax(mm)b.开式滚挤 B杆(1.4 1.6)a+10,、B头 1.ldmax+10(mm)3)型槽长度L滚挤型槽长度L按热锻件图决定。滚挤型槽的长度尺寸与计算 毛坯长度%的关系为L=Lj(1+6%)J根据展开锻件所得的型槽实际采用的型槽弯曲滚挤型槽设计时型槽长度按锻件内侧1/3宽度处连线 展开，锻件中心线要长，适当 增大头部尺寸。多拐轴类锻件，锻件弯曲 时坯料两端有内缩现象，型槽 应增长。4)钳口尺寸m=(1 2)n n=0.2 d0+6(mm)R=0.1 d0+6(mm)3.闭式滚挤型槽截面形状两种形式：圆弧形型槽 棱形型槽毛坯直径580mm毛坯直径 80mm(三)卡压型槽设计卡压型槽稍微减少毛 坯某处高度，增加宽度，头部得到少量聚料，改善 模锻效果，卡压型槽工作 时只进行锤击一次。设计依据：与滚挤型槽相 同，都是按计算毛坯直径 图来确定型槽尺寸(1)卡压型槽高度h 型槽各部位的高度尺寸按下式 计算：%=kdj(2)型槽宽度型槽宽度B在全长上相等，按下式计算:(mm)B=+(5 10)Lin(四)弯曲型槽设计(1)弯曲型槽的作用：将坯料在弯曲型槽中压弯，使坯料的形状 符合锻件在分模面的形状。(2)型槽的分类：自由弯曲和加紧弯曲。(3)弯曲型槽结构组成：钳口、本体和定位台三部分。自由弯曲加紧弯曲(4)弯曲型槽尺寸设计型槽的宽度：F坏B=-+10-20 hmin弯曲型槽的高度h=(0.8-0.9)b锻弯曲型槽设计时，注意点:(1)为了避免损坏毛坯端部，弯曲型槽上模两端型槽应加大;(2)弯曲型槽的凸模顶应有较大圆弧;(3)型槽在高度方向的位置，最好Z】=Z2,使山下模块具有相等的加工量和相等的可供翻新的高度。(五)成形型槽设计(1)成形型槽的作用：是为了获得近似锻件在分模面上 投影形状的毛坯。可以采用成形型槽。主要应用于形状不 对称而又无法采用滚挤和制坯的锻件。它与弯曲型槽不同 的是：通过局部转移金属来获得所需要的形状，金属转移 量较大。(2)成形型槽分类：对称式和非对称式两类。(3)成形型槽尺寸确定：由锻件在分模面面积确定。型槽宽度:B=F0/hmin+10-20(mm)型槽高度略小于锻件在分模面投影宽度。对称式型槽&=(1 2)K&=(1.5 2)K(六)微粗台和压扁台设计(1)这类平台的作用：使毛坯高度减小，水平尺寸增大,以利于充型，防止产生折叠和清除氧化皮。(2)位置及尺寸确定:徽粗台位于模块边角上。为避免过大的偏击，右图中尺寸满足产二一7B-B1丁1.4AA%t（锻模壁 厚）时，用A型锁扣。b+b2+10t时,用B型 锁扣/M A型锁扣B型锁扣压扁台尺寸如下：B=0.5B件+B坯+40 mmL=L坯+40 mm压扁台（七）切断型槽切断型槽用来切断棒 料上锻成的锻件。切断型槽分为前切刀 和后切刀两种。尺寸设计以方便锻件 切下为原则。B=D。+(10 后切刀35r30.B前切刀2.锤锻模结构设计的任务(a)解决各工步型槽在模块上的合理布排。(b)型槽之间和型槽至模块边缘的壁厚、模块尺寸的 设计。(c)平衡错移力的平衡及锁扣形式设计。(d)锻模材料选择滚挤模槽拔长模槽终锻模槽预锻模槽 7、I弯曲模槽型槽布排3.锻模分类整体式:(2)镶嵌式一、型槽布排型槽布排的原则:1）应使型槽的中心（模锻时，型 槽承受反作用力的合力点）与打击中心（燕尾中心线与键槽中心线交点）重合。使锻件的反作用力与锤击力处于同一垂直线上，可以减少锤杆偏心受力，延长锻模的使用寿命。2）在保证应有的打击能量和锻模有足够强度的前提下，尽可能减少模 块尺寸，减少加工费用。正中锤击1.单型槽模锻型槽布排(1)型槽布排的原则：型槽的中心与打击中心甚至模 块的中心(对角线交点)重合。(2)型槽中心的寻求方法：1.变形抗力均匀分布的锻件，其型槽中心即为 锻件在分模面的投影面积的中心(重心)。十字类锻件2.变形抗力不均匀（薄厚不均匀）的锻件，其型槽 中心应向变形抗力较大的一边移，移动的距离凭经验而定。I I型槽中心偏离面积中心叶片锻件的型槽位置3.对于形状不规则及非对称件，可用吊线法求面积重 心。4.对于曲线分模的锻件，如果设有平衡锁口，不强调型槽中心 和打击中心重合，而且型槽中心由打击中心沿水平分力反方向移动 一定距离（0.20.4H）产生相反力矩，有利于避免碰损锁口。具有相反的力矩的型槽布排2.设有制坯型槽的型槽布排(1)只有一个制坯型槽 应使组合型槽的中心和打击中心重合，锻模的中心，要偏离终锻型槽一定距离(eba壁厚的确定：由实践经验确定，如下图(1)S1线用于RV0.5h,aV20。时型槽与模块边缘壁厚So的确定。(2)S2线用于RNh的型槽与模块边缘的壁厚S。和R0.5h,a小于20。的型间壁厚S(3)当R2h时，型槽间的壁厚为S=0.80.9S2EE/捌20确定型槽壁厚的曲线10 40 60 80 100 120140 160 180 型槽深度A/mm(4)多件模锻的型槽间距S=0.5 S2(5)模具的壁厚也可按下式确定的数值B=0.5 h+25 30mm式中：h为型槽高度锻造采用大吨位设备时壁厚适当加大。2.镶块模锻模的型槽壁厚根据生产实际，镶块的分模面面积F,高度必须满足以下条件 F3.3F件H 2.5 Hl其中：F件为不包括毛边在内的锻件在分模面的投影面积。比型槽的最大深度三、错移力的平衡和锁口的设计分模面是曲面或打击力与分模面倾斜而产生水平分力，使上下模 发生错移，必须在锻模设计时，设法平衡水平错移力。锻模锁口的形式：形状锁口和普通锁口两种基本类型。形状锁口 由弯曲分模锻件的分模面自然构成的锁口。1.当锻件分模面落差H不大（15 mm）,可将锻件斜置一个角度。使型槽两端的分模面处于同一高度，锻造时锻件会产生相反的水平 错移力，达到抵消错移的目的。2.当锻件分模面落差H较大时(15 mm),应设计锁口来对抗水平错 移。h=H,b l,5 h,锁口间隙为0.20.4,角度35。3.当锻件分模面落差应倾斜锻件同时设计锁口来对抗水 平错移。锻件斜放并带锁口模锻4.当锻件的分模面具有对称形状或有落差的小锻件座相对排列时,利用异向水平错移力达到自然抵消。口锁式 式式 形角形块角 圆对条侧四上模圆形锁口(b)侧块式四角式非圆形锁口采用锁口的利弊：有利方面：防止锻件错移；提高锻件精度；防止锤杆断裂；减轻锻 锤导轨的磨损。不利方面：增加了模块高度和面积；减少模具的承击面；增加了模 具制造工时；锁口的角度较小，该处容易磨损。四、模块尺寸及其要求（一）整体模模块尺寸设计依据：根据模块上需要的型槽数、各型槽的尺寸、型槽布排方 式、型槽间的壁厚。同时要考虑模具的安装空间、模具的承击面 等。1.承击面承击面是指锻锤空击时，上下模块实际接触的表面积。承击面面积=分模面面积-各型槽面积一毛边槽面积-锁口 面积-钳口面积。锻锤允许承击面由锻锤吨位来确定。锻锤吨位12351016最小承击面积/co?3005007009001 0002 5002.打击中心与模块中心的偏移值校核 允许有偏移，但偏移值不那不能太大。限制偏移值aWO.lA,b0.1BO锤击中心与模块中心的关系3.模块宽度，门，山防止锻模与锤导轨相碰，燕尾中心线到锻模边缘的最小尺寸为B/B/2+1020 mm 1-模块宽度的限制4模块高度.高看由型槽的最大深度和锻锤的最小闭合高度来定。锻锤上 下模的最小闭合高度应不小于锻锤允许的最小闭合高度（Hmin）当H模小于Hmin,上下模合不拢，锻件打不靠，严重时会撞掉当H模%大于Hmin将缩短锤头行程，降低打击能量。5.模块长度模锻特长的锻件时模块允许超出锤头之外，每端的 允许量f小于上模块高度的三分之一。H36.模块重量最大重量不超过锻锤吨 位的35%,否则影响锤头运动 性能。10t模锻锤即上下模重 量不超过3.5吨。模锻长度7.模块检验面与检验角模具上两个加工侧面所构成的90。角成为检验角，构成检验 角的表面称为检验面。检验角构成机械加工基准面合检验上下模 对准情况。8.模块的技术要求(1)锻造比：要求K大于3以上。(2)流线分布：锻模寿命与流线方向有极大的关系。应避免流线 与打击方向一致。流线与打击方向一致流线分布遵循原则为：1.对于长轴类锻件，当锻模的损坏方式主要是磨损时，流线应与 锻件轴线方向一致，当锻模破坏方式主要破裂时，流线应与锻件轴 线方向垂直。3.对于短轴美锻件，流线应与键槽中心线方向一致，圆饼类流线和 键槽方向相一致。锻模纤维方向(3)避免钢锭冒口面为承击面。(4)堆焊型槽的锻模，要求堆焊层大于15 mm。(-)锤用镶块模L种类：、分为可更换的圆形镶块或矩形镶块和用热压配合法镶嵌的 固定式镶块两种。热压镶嵌式镶块2.圆形模块及其模座形式1：利用下模块的锥面与上模座空腔锥面构成自然锁口。圆形镶块模模座和模块均为圆形，制作方便，充分利用模座的面积作为墩粗或 压扁平台。形式2：将锁口设计在模座上。镶块为圆形，加工方便，模瘗尺寸圆形镶块结构3.矩形模块及其模座矩形模块主要适用于长杆件类、方形或圆形锻件锻造。锁口的形式有三种，A、B、C形式。4.镶块模的固定固定的形式：楔铁和螺丝固定，螺丝固定主要用于小模块。目前普 遍使用的是楔铁固定的形式。楔铁有两种形式：方形和圆形。方形楔铁圆形楔铁模块的紧固用方楔紧固用圆楔紧固五、模锻模加工精度和表面质量1.锻模精度：影响其使用寿命、锻件精度和设备的磨损情况。锻模的精度取决于工厂的技术装备和技术水平。主要包括分模 面的平行度、镶块与模座的配合精度、燕尾与楔铁的配合精度挛。2.锻模表面粗糙度：影响变形金属的流动与充填型槽的性能、锻模 寿命及其锻件表面质量。过高的表面光洁度和精度，会提高制模 工时增加成本。终锻型槽、毛边槽桥部、预锻型槽等表面粗糙度应达到除6岬，其 它型槽Ra5t)30234032 3726932128 35校正模39046042 4730234032 37镶块锻模.模体ZG50CrZG40Cr硬度要求与锻钢锻模相同 象5CrNiMo5CrMnSiMoV 3Cr2W8V5CrMnMo5CrMnSi铸钢堆焊锻模模 块ZG45Mn2硬度要求与锻钢锻模相同堆焊材料5CrNiMo5Cr2MnMo锻模生产流程：下料一锻造一退火一机械粗加工一探伤一成形加工 一淬火回火（如5CrNiMo840860油冷+回火（型槽490510 回火HRC4247,燕尾620640回火HRC3437）一抛光。二、锻模材料的使用与维护修理使用和维护锻模，主要包括锻模的安装、锻模预热、终锻温度 的确定、润滑和清除氧化皮及模具的修理等。L安装安装时必须保证上下模燕尾和砧座上的燕尾槽贴平，并与打击 力垂直。燕尾两侧斜面与锤头、砧座接触面间的不平度以及楔铁两 侧配合的不平度均不得大于0.06/300mm。安装后检查是否有错移 等。2.锻模预热为避免模具截面出现较大的温差而生产温度应力，模具在锻造 前应预热，一般预热温度在200300。3.模具润滑润滑作用主要是减少模具与坯料之间的摩擦，有利于坯料的 流动，润滑还可以冷却模具保持模具的硬度，减少磨损。4.模具冷却冷却模具常用的方法有压缩空气直喷或喷雾冷却、用盐水冷 却、模具上采用循环水冷却等。5.清除氧化皮锻造过程做要除去氧化皮可采用少或无氧化加热，或采用终锻 前制坯或用机械方法去除氧化皮。6.模具的修理模具局部产生塑性变形或裂纹，可采用堆焊的方法进行修复，堆焊前应清除氧化皮和油污，预热到200C 300C,堆焊层留有 1 2mm的机械加工余量，堆焊后缓冷。本章结束