第十二章 压力机模锻工艺及模具设计

表12-2 平锻件分类
（2）锻件图的制订 确定锻件图的原则和内容与锤上模锻相同，不同点如下： 1）热模锻压力机有顶出装置，锻件能方便地从深型腔内取出，分模面可 以灵活地选择。 2）锻件拔模斜度一般比锤上模锻件小一级。外斜度为3°～7°,内斜度 为7°～10°，或视孔的相对深度而定。当h＞0.75d时，采用两级拔模 斜度。
5）飞边槽的型式与锤上模锻相似，不同之处在于 仓部是开通的。如图12－4
图12-4 飞边槽的形式 a） 用于形状较复杂锻件 b）用于形状较简单锻件
（2）预锻工步设计：预锻工步设计原则与锤上模锻相似。设计时应着 重考虑以下几点：
1）预锻工步图的高度尺寸相应要比终锻大2～5mm，宽度尺寸比 终锻要小0.5～1mm，对高筋和凸出部分，取较大差值。
之比大于1.6～2时，应增加压扁工步。 （2）对断面有一定变化的锻件：断面变化不超过10％～15％时，采用压
肩~终锻或压肩~预锻~终锻。 （3）对截面变化大的锻件：采用其它设备制坯（辊锻、平锻、楔横轧、
空气锤等）或采用成型毛坯。 （4）对弯曲类锻件，是否需要采用弯曲工步与锤上模锻相同。 在热模锻压力机上模锻质量和尺寸较小的锻件时，可以采用多件模锻。
图12-18 整体式模锻
组合式锻模或镶块锻模结构，便于实现模具零件的标准化，中小批 量的生产多用此种形式。
图12-19 镶块式锻模
图12-20 用楔紧固模块
摩擦压力机上模锻，上下模的导向方式见图12－21、图12-22。
图12－21用导销导向
图12-22 凸凹模导向的结构型式 ａ） 圆柱面导向 ｂ） 圆锥面导向 ｃ） 喇叭形导向
（1）终锻工步设计：根据热锻件图设计的。与锤 上模锻相似，不同之处有以下几点：
1）上下模充满的难易程度差别不大，应考虑锻件 的定位和取出方便。
2）压机在一次行程中充满型腔，在型腔的深处， 需设计排气孔，孔径约为1.2～2mm。
3）压机有顶杆装置，顶杆与金属接触部分起型腔 的作用。
4）直径小于26mm的孔，一般不冲出。需冲孔时， 连皮厚度通常取S=6～8mm。
行星齿轮精锻实例： 零件名称：行星齿轮，材质：18CrMnTi，质量：0.62kg。
图12-24 行星齿轮零件图
图12-25 行星齿轮锻件图
图12-26 行星齿轮精锻过程
图12-27行星齿轮精锻模 1-下顶出杆 2-凹模 3-下模垫块 4-模座 5-螺栓 6-应力圈 7-压紧套圈 8-导模 9-凸模 10-拉杆
图12-2 孔壁模锻两级斜度
三、选择设备吨位
1、确定热模锻压力机的吨位： 根据锻件的锻造压力F： F＝（6.4～7.3）A
2、选择压力及吨位时需要注意：
（1）热模锻压力机的使用吨位最好不大于公称吨位的80％，有 利于防止过载，提高锻件质量，减少设备的修理量。（2）生产实践 表明，闷车往往在预锻过程中发生，在选用设备吨位时应予注意。。
图12－13镶块中顶出器的配置 ａ） 顶在飞边上 ｂ） 顶在连皮上 ｃ）采用两个顶出器顶出 ｄ） 顶在锻件本体上
（四）排气孔
1、在终锻型腔中应开有排气孔。 2、孔径：一般φ1.2～φ2mm，孔深为20～30mm，与直径为φ8～20mm的 孔相连直至镶块底部。
3、位置：在金属最后充填的地方。
第二节 摩擦压力机模锻艺及模具设计
１—电动机 ２—小带轮 ３—大带轮 ４—中间轴 ５—小齿轮 ６—大齿轮 ７—摩擦离合器 ８—曲柄 ９—连杆
10—象鼻形滑块 11—楔形工作台 12—下顶杆 13—斜楔 14—下顶出机构
15—带式制动器 16—凸轮
二、锻件的分类与锻件图的制订
（1）锻件的分类 根据模锻工艺特点将锻件分类（见表12－1）
压板式模架（图12-9） 键式模架（图12-10）
（1）压板式模架：采用斜面压板来 压紧镶块。特点：镶块紧固钢性大， 结构较简单，但通用性小，镶块拆装 困难，不能翻新。图12-9为三型腔、 矩形镶块、斜面压板式热模锻压力机 模架。
图12-9三型腔矩形镶块模具结构 １—上模座 ２—下模座 ３—预锻模镶 块 ４—终锻模镶块 ５—制坯模镶块
6．要求棒料尺寸精度高，否则将产生难以消除的毛刺，或不能夹紧棒 料。
7．平锻时坯料表面氧化皮不易清除，要求平锻前须清除氧化皮。
8．对非回转体、中心不对称的锻件，较难锻造，适应性较差。
9．平锻孔类锻件时，剩余料头较多，应该充分利用，否则会使材料消 耗大。
二、平锻机模锻的常用锻件
根据平锻机模锻的工艺特点，根据外形锻件分成四类，见表12-2。
５—偏头键 ６—导向键 ７—螺钉
（二）镶块 1、矩形镶块：适用于任何形状的锻件，调整错移方便。 2、圆形镶块：仅适用于镦粗类锻件，节省模具钢、加工方便。
图12-11 键式模架用的镶块外形 ａ）圆形镶块 ｂ）矩形镶块
图12-12斜面压板式模架用的镶块结构形式 ａ） 矩形镶块 ｂ）圆形镶块
（三）顶出器(如图12－13） 1、镶块里一般都有单独的顶出器，它在模架中的顶出装置推动下 将锻件顶出。 2、顶出器的配置应根据锻件情况来决定。
６—楔形固定板 ７—螺栓
2．键式模架（如图12－10） 通用性很高，一副模架可以适应各种不同尺寸的锻件及不同形状（圆形或
矩形）的镶块；镶块的装拆和调整轻便，可以快速更换、翻新。但垫板和键 等零件加工精度要求较高，镶块紧固的刚性较差。
图12-10 四工位、二顶出器键式模架结构 １—镶块 ２—压板 ３—中间垫板 ４—底层垫板
一、摩擦压力机模锻工艺特点
1. 常采用单型腔模锻，用其它设备（自由锻锤、辊锻机等）进 行制坯。在偏心载荷不大的情况下可以布置两个型腔。如细长杆锻 件两预终锻型腔中心线的距离应小于压下螺杆直径的一半。
2. 摩擦压力机行程不定及有顶出装置，很适合于精密模锻和长 杆类的镦锻。
3．摩擦压力机速度较慢，略带冲击性，金属变形经常要在二、 三次打击中完成。
四、工步选择
1．第Ⅰ类锻件的工步选择，见表12-1 （1）按外形复杂程度来选择工步。 （2）选择原则与锤上模锻相比不同点：常采用预锻工步和挤压工步。 （3）常用的工步：镦粗、挤压、预锻、终锻。
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2．第Ⅱ类锻件的工步选择，选择原则见表12-1。 （1）断面变化小的锻件： 终锻或预锻~终锻。当此锻件宽度与毛坯直径
2．模块与模座的设计 模块尺寸：根据锻件尺寸而定，尽可能标准化、系列化。 模块结构形式：
圆形模块：用于圆形锻件或长度较小的小型锻件； 矩形模块：用于长杆类锻件；
固定方法：用压板将模块紧固在模座上。 结构型式：与大中型冲压模结构相同。
六、摩擦压力机上精密模锻
精密模锻及工艺特点 1）能节约大量的机械加工工时，提高劳动生产率和材料 利用率，大大降低零件成本。 2）产品寿命高，力学性能优越。 3）可生产复杂形状的零件。 4）对毛坯要求严格。 5）对毛坯加热质量要求高。
四、锻件的制坯
1、摩擦压力机上模锻用的毛坯，其制坯工步多数在其它设备上进行。
2、在自由锻锤上制坯可分以下两种：
（1）采用胎模锻方法制坯；
（2）采用空气锤固定型砧的方法制坯。
型砧结构，如图12-17。在型砧上可进
行拔长、滚挤、镦粗、打扁、压肩、
冲挤、切断、倒角等工步。
图12-17
五、模具结构设计
1．模具结构型式的选择 整体式锻模结构：如图12-18，与锤上锻模相同，用整体式锻模结 构，设计步骤和方法也参考锤上模锻。 组合式锻模（或镶块锻模）：如图12-19，图12-20
图12-6 几种预锻工步的错误设计方法 ａ）终锻工步图 ｂ）预锻工步图
的下部和终锻不吻合 ｃ） 预锻工步 图的轮缘内径过大
（3）镦粗工步设计，其镦粗形式如下： 1）封闭式镦粗(如图12－7)：在型腔内镦粗。坯料经封闭式镦
粗，更接近于预锻（或终锻）工步图，从而改善金属在预锻（或终 锻）型腔中的流动。但氧化皮不易清除。要求模锻前加热质量高或 事先清除氧化皮。
11-螺栓 12-压缩弹簧 13-上模座
第三节 平锻机上模锻工艺及模具设计
平锻机相当于卧式的曲柄压力机. 有两个滑块： 主滑块：主滑块带动凸模沿水平方向运动，完成镦锻工作 侧滑块：带动可动凹模垂直于主滑块的运动方向运动，起夹紧棒料的
作用。
适合于锻造头部粗大、端部有孔、有槽的锻件和一些穿通孔或盲孔的锻 件。
2．能锻出两个不同方向上具有凹挡的锻件。 3．平锻的模锻斜度小，或不需要模锻斜度，因而节约大量金属材料及 机加工工时。(如图12－29）
图12-29 平锻机模锻时节约金属的实例 ａ） 锤模锻件 ｂ） 平锻件
4．可用长棒料进行多件模锻，减轻了棒料剪切的劳动量。5．模具可 用组合式和镶块式，模具钢的消耗较少。
第十二章 压力机模锻工艺及模具设计
热模锻压力机模锻工 艺及模具设计
摩擦压力机模锻艺 及模具设计
平锻机上模锻工艺及模 具设计
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第一节 热模锻压力机模锻工艺 及模具设计
一、热模锻压力机上模锻的工艺特点
1. 热模锻压力机滑块行程一定，速度慢，不能实 现逐步变形，易形成很大的飞边，型腔深处充不满。 对于形状复杂锻件，必须经过制坯工步。
二、设备吨位的选择
根据实际生产经验，摩擦压力机吨位选择可按下式确定： F=（1.75～2.8）K·A总
三、终锻型腔和预锻型腔设计
设计方法与锤上模锻的相同。 但需要注意：摩擦压力机不宜承受偏心载荷。在一个模块上同时 布置预锻和终锻型腔时，两型腔压力中心距离应小于摩擦压力机压下 螺杆直径的二分之一，且终锻型腔和预锻型腔的压力中心距螺杆的中 心分别为两型腔间距的三分之一和三分之二。
１-电动机
图12-28 平锻机传动图 ａ） 立体图 ｂ）传动简图
２-Ｖ带 ３-传动轴 ４-离合器 ５-带轮 ６-凸轮 ７-齿轮 ８-曲轴 10-凸模 11-挡料板 12-固定凹模 13-副滑块和活动凹模 14-杠杆