32锻造锤上模锻工艺模锻
2.3 锻造工艺解析
机械制造工艺基础——锻压工艺
5、平锻机上模锻：
• 平锻机的主要结构与曲柄压力机相同。只因 滑块是作水平运动，故称平锻机。
机械制造工艺基础——锻压工艺
5、平锻机上模锻：
•平锻机上模锻的特点： （1）有两个分模面，可以锻出其他模锻方 法无法锻出的锻件。 （2）生产率高，400-900件/小时。 （3）锻件尺寸精确，表面粗糙度低。 （4）材料利用率达85-95%。 （5）非回转体及中心不对称的锻件较难锻 造。平锻机造价高。 （6）适合于带头部的杆类和有孔零件的模 锻成型。
机械制造工艺基础——锻压工艺
补充: 典型零件模锻工艺过程： （1）零件图纸的分析
（2）选择分模面
（3）确定锻孔
（4）确定模锻工序
（5）绘制锻件图
(6) 锻模设计
机械制造工艺基础——锻压工艺
（1）零件图纸的分析
• 汽车后闸传动杆零件，上下端面、四个大孔、 20.3孔的端面和8孔需机械加工，其余均需模 锻锻出。
机械制造工艺基础——锻压工艺
1、模锻件图的绘制：
4)锻模圆角： •所有两表面交角处都应 有圆角。一般内圆角半 径（R）应大于其外圆半 径（r）。 5)留出冲孔连皮： •锻 件 上 直 径 小 于 25mm 的孔，一般不锻出，或 只压出球形凹穴。
机械制造工艺基础——锻压工艺
1、模锻件图的绘制：
• 大于25mm的通孔，也不能直接模锻出通孔， 而必须在孔内保留一层连皮。 • 冲孔连皮的厚度s与孔径d有关，当d =30～ 80mm时，s =4～8mm。
机械制造工艺基础——锻压工艺
3.摩擦压力机上模锻
④ 摩擦压力机承受偏心载荷能力差，通 常只适用于单膛锻模进行模锻。对于形 状复杂的锻件，需要在自由锻设备或其 它设备上制坯。 •应用： 适合于中小件的小批生产。如铆钉、 螺钉、螺母、气门、齿轮和三通阀体等。
锻造工艺与模具设计-锤上模锻
锻造工艺与模具设计-锤上模锻引言锤上模锻是一种传统的金属锻造工艺，它使用锤子和模具将金属加热至一定温度后进行锤击，使其塑性发生变化，并通过模具的形状来塑造金属的最终形态。
本文将介绍锤上模锻的工艺流程以及模具设计的要点和注意事项。
锤上模锻的工艺流程锤上模锻的工艺流程通常包括以下几个步骤：1.材料准备：选择适当的金属材料，并对其进行预处理，如去除表面氧化物、清除杂质等。
2.加热：将金属材料加热至适当的温度，以增加其塑性。
加热温度通常根据材料的种类和要求的锻造效果来确定。
3.锤击：在金属材料达到适当温度后，使用锤子对其进行锤击。
锤击力度和频率需根据材料的塑性和形状来调整，以达到锻造工件的要求。
4.模具设计：根据锻造工件的形状和尺寸要求，设计制作适用的模具。
模具应具有足够的强度和刚度，以承受锤击的力量，并能形成金属的预期形状。
5.成品处理：锻造完成后，对锻造工件进行必要的处理，如退火、淬火、表面处理等，以提高其性能和外观质量。
模具设计的要点和注意事项1. 模具材料的选择模具材料应具有足够的硬度和强度，以抵抗锤击力量的作用。
常用的模具材料有合金工具钢、高速钢等。
在选择模具材料时，还需要考虑其热膨胀系数和导热性能，以确保模具在高温条件下能保持形状稳定性。
2. 模具结构设计模具的结构设计应考虑到工件的形状和尺寸要求，以及锤击的力量和频率。
模具应具有足够的强度和刚度，以承受锤击的力量，并能准确地形成金属的预期形状。
同时，模具的结构应合理，方便装卸和调整，以提高生产效率。
3. 模具表面处理模具的表面处理对于形成工件的表面质量和精度非常重要。
常用的表面处理方法包括电火花加工、抛光、渗碳等。
表面处理可以改善模具的耐磨性和抗粘附性，以减少模具的磨损和延长使用寿命。
4. 模具的维护与保养模具在锤上模锻过程中会受到较大的冲击和热应力，因此需要定期进行维护和保养，以确保其性能和使用寿命。
维护和保养包括清洁、修复损坏、润滑等工作。
下篇第8章-锤上模锻工艺与模具设计
主讲教师：刘维锤上模锻工艺根据所用锻压设备及其锻造变形方式，通常将模锻分为锤上模锻、压力机模锻及平锻机模锻等。
模锻锤包括蒸汽空气模锻锤、无砧座锤、高速锤和液压模锻锤。
蒸汽空气模锻锤应用最普遍，一般简称为模锻锤。
锤上模锻工艺在压力作用下，毛坯在锻模型腔中被迫产生塑性变形，从而获得比自由锻更高质量的锻件。
它是大批量锻件生产的主要方法，具有以下特点：①金属在型腔中的变形时在锤头的多次打击下逐步完成的，锤头的冲击力使金属变形，可利用金属的流动惯性，迫使金属充填型腔。
②在锤上可实现多工步成形，锤头打击速度快，生产效率高。
③模锻锤的导向精度不高，锤头行程不固定，模锻件的尺寸精度不高。
④无顶出装置，锻件出模困难，模锻斜度可适当大些。
⑤生产操作方便，劳动强度比自由锻小。
模锻件的分类●按照锻件分模线和主轴线（通过锻件各截面重心的连线在平面图上的投影）的形状以及锻件在平面图上轮廓尺寸比例，将模锻件分为：短轴类锻件长轴类锻件复杂类锻件模锻件的分类短轴类锻件：锻件在平面图上两个相互垂直方向的尺寸相等或相接近，在水平面上的投影为圆形或方形。
主要变形工步的锤击方向与主轴线平行，模锻时金属沿高度、宽度、长度方向同时流动，属于体积变形。
如齿轮、法兰盘、十字头等锻件。
模锻件的分类长轴类锻件：轴线的长度大于其它两个方向的尺寸，锤击方向与轴线垂直，金属沿主轴线流动小，主要沿高度和宽度方向流动。
如连杆和直轴等。
模锻件的分类复杂类锻件：具有短轴类和长轴类两类锻件特征的组合。
模锻件的工艺性便于锻后拔模：如图所示零件，上、下端面及柱面上均带有侧凹，不论将分型面设于什么位置，都不能保证锻后拔模，因此，必须增设锻造余块（敷料）改变锻件外形轮廓。
模锻件的工艺性力求形状简单、对称，避免截面差别过大的凸起、凹入或壁厚过薄：图a）所示零件最小和最大截面之比小于0.5，而且凸缘直径与壁厚相差过大，模锻时，凸缘端部不易充满，容易粘模。
而且凸缘厚度过薄，锻模散热性差。
模锻
模 锻
模锻设备 锤上模锻工艺 胎膜锻
模 锻
模锻:使加热到锻造温度的金属坯料在锻模模膛内一次或 多次承受冲击力或压力的作用，而被迫流动成形以获得锻 件的压力加工方法。
模锻件的特点及应用
特点： 操作简单，易于实现机械化自动化， 生产率较高； 尺寸精度高，加工余量小，材料利用 率高； 锻件形状复杂； 应用： 流线完整、性能好。
长 轴 类 锻 件
短 轴 类 锻 件
蒸汽—空气模锻锤
锤上模锻
锤上模锻
锻模结构
终锻模膛
模锻模膛 预锻模膛 拔长模膛 制坯模膛 滚压模膛 弯曲模膛 切断模膛
模膛
锤上模锻
锤上模锻
锻模结构
锤上模锻
锻模结构
拔长模膛
开 式
闭 式
锤上模锻
锻模结构
滚压模膛
开 式
闭 式
锤上模锻
锻模结构
弯曲模膛
锤上模锻
锻模结构
切断模膛
锤上模锻
锻模结构
预锻模膛
预锻模膛与终锻模膛 的区别是前者的圆角 和斜度较大，没有飞 边槽。
锤上模锻
切边和冲孔 校正
模锻工艺规程
修整工序
热处理
清理 精压
锤上模锻工艺
模锻的变形工步和模锻模膛
弯曲连杆的多 模膛锻模 制坯工步，制坯模膛 （锻件初步成形） 模锻工步，模锻模膛 （锻件最终成形）
2、胎膜锻的工艺过程 胎膜锻工艺过程包括制订工艺规程、制造胎 膜、备料、加热、锻制及后续工序等。
法兰盘胎膜锻造过程，所用胎膜为套筒模，它由模筒、模 垫和冲头组成。原始坯料加热后，先用自由锻锻粗，然后 将模垫和模筒放在下砧铁上，再将镦粗的坯料平放在模筒 内，压上冲头后终锻成形，最后将连皮冲掉。
锤上模锻工艺规程的制订
应使上下模沿分模面的模膛轮廓一致，
以便在安装锻模和生产中容易发现错模现 象。若选ｃ-ｃ面为分模面，就不符合此 原则。
（３）最好使分模面为一个平 面，并使上下锻模的模膛深度 基本一致，差别不宜过大，以 便于均匀充型。 （４）选定的分模面应使 零件上所加的敷料最少. 若将ｂ－ｂ面选作分模面， 零件中间的孔不能锻出， 其敷料最多，既浪费金属， 降低了材料的利用率，又 增加了切削加工工作量， 所以该面不宜选作分模面。 （５）最好把分模面选取在能使模膛深度最浅处， 这样可使金属很容易充满模膛，便于取出锻件，ｂ－ｂ面就不适合做分模面。
加工余量Z1 1.5 1.5 2.0 2.5 2.0 2.0 2.5 3.0 2.5 2.5 3.0 3.5
• 3．模锻斜度 为便于从模膛
中取出锻件，模锻件上平行于 锤击方向的表面必须具有斜度， 称为模锻斜度，一般为5°～ 15°之间。模锻斜度与模膛深 度和宽度有关，通常模膛深度 与宽度的比值（h／b）较大时， 模锻斜度取较大值。此外，模 锻斜度还分为外壁斜度α与内 壁斜度β，如图2-28所示。外 壁指锻件冷却时锻件与模壁离 开的表面；内壁指当锻件冷却 时锻件与模壁夹紧的表面。内 各种金属锻件常用的模锻斜度 壁斜度值一般比外壁斜度大 锻件材料 外壁斜度 内壁斜度 2°～5°。
拔长模膛 a）开式 b）闭式
• 2．滚挤模膛 减小坯料某部分的横截面积，以增大另一部 分的横截面积。主要是使金属坯料能够按模锻件的形状来 分布。滚挤模膛也分为开式和闭式两种，
滚挤模膛 a）开式 b）闭式
• 3．弯曲模膛 使坯料弯曲，
• 4．切断模膛
•
在上模与下模的 角部组成一对刃 口，用来切断金 属。可用于从坯 料上切下锻件或 从锻件上切钳口， 也可用于多件锻 造后分离成单个 锻件。
锻造成形-自由锻(32)讲解
敷料是为了简化锻件形状、便于锻造而增添的金属部 分。由于自由锻只适宜于锻制形状简单的锻件，故对零件 上一些较小的凹挡、台阶、凸肩、小孔、斜面和锥面等都 应进行适当的简化，以减少锻造的困难，提高生产率。
加工余量 由于自由锻件的尺寸精度低、表面品质较 差，需要再切削，所以应在零件的加工表面增加供切削加 工用的金属部分，称为加工余量。
自由锻的工序可分为基本工序（镦粗 拔长 冲孔）、辅助工序和精整工序三大类。
（1）基本工序 它是使金属坯料实现主要的变 形要求，达到或基本达到锻件所需形状和尺寸的 工序。主要有以下几个：
镦粗 是使坯料高度减小、横截面积增大的 工序。它是自由锻生产中最常用的工序，适用于 饼块、盘套类锻件的生产。
拔长 是使坯料横截面积减小、长度增大的 工序。它适用于轴类、杆类锻件的生产。为达到 规定的锻造比和改变金属内部组织结构，锻制以 钢锭为坯料的锻件时，拔长经常与镦粗交替反复 使用。
(2)自由锻件应避免加强筋、凸台等结构。因为这些 结构难以用自由锻获得。若采用特殊工具或技术措施来生 产，必将增加成本，降低生产率。
(3)当锻件的横截面有急剧变化或形状较复杂时，可 采用特别的技术措施或工具；或者将其设计成几个简单件 构成的组合件，锻造后再用焊接或机械连接方法将其连成 整体件。
选择锻造工序
四、自由锻件结构的工艺性
设计锻造成形的零件时，除应满足使用性能要 求外，还必须考虑锻造工艺的特点，即锻造成形的 零件结构要具有良好的工艺性。这样可使锻造成形 方便，节约金属，保证质量和提高生产率。
(1)自由锻件应避免锥体、曲线或曲面交接以及 椭圆形、工字形截面等结构。因为锻造这些结构须 制备专用工具，锻件成形也比较困难，使锻造过程 复杂，操作极不方便。
锻造比
3-2锻造-锤上模锻工艺模锻
(5) 冲孔连皮 Recess
锤上模锻不能(难以)直接锻出通孔，孔内必须留有 一定厚度的金属层，此层即为冲孔连皮。 连皮太薄，锤击力太大；连皮太厚，锻件变形。 一般孔径d=25～80 mm时，连皮厚度S=4～8 mm。 当孔径d<25 mm或冲孔深度h>3d时,只在冲孔处压出凹 穴。
齿轮坯模锻件图ຫໍສະໝຸດ 切断工步Cutting 制坯模膛Blocker：使坯料预变形而达到合理分配， 使其形状基本接近锻件形状，以便更好地充满模锻 模膛。
模锻模膛Die Cavity of Die forging ：使坯料变形 到锻件所要求的形状和尺寸。
预锻模膛Blocking Impression和终锻模膛Finish Impression: 对于形状复杂、精度要求较高、批量 较大的锻件，还要分为预锻模膛和终锻模膛。
(5)形状复杂的模锻件应采用锻焊结构，以减少余块， 简化模锻工艺。
依据：零件的形状尺寸和锻件的精度等级， 或锻锤的吨位
(3)确定模锻斜度 Draft Angle 模锻斜度 ：为便于金属填充模膛及从模膛中取出锻 件，锻件上与分模面垂直的锻件表面必须附加斜度。 (4)确定模锻圆角半径 Radium of Fillet 作用：使金属易于充满模膛，避免锻模的尖角处产生 裂纹，减缓锻件外尖角处的磨损，以提高锻件寿命。 外圆角： r =加工余量+零件圆角半径 （1.5~12mm） 内圆角： R=（2~3）r
第二节 锻造方法-模锻**
Forging
模锻：是使金属在冲击力或压力作用下，在模锻 模膛内变形，从而获得锻件的工艺方法。
模锻分类： 锤上模锻、曲柄压力机上模锻、 摩擦压力机上模锻、胎膜锻
*模锻的特点与应用
(1)生产效率高。一般比自由锻高出3~4倍，甚至十几 倍。 (2)锻件成形靠模膛控制，可锻出形状复杂、尺寸准确， 更接近于成品的锻件，且锻造流线比较完整，有利于 提高零件的力学性能和使用寿命。 (3)锻件表面光洁，尺寸精度高，加工余量小，节约材 料和切削加工工时。
试述锤上模锻的锻模模膛的分类
试述锤上模锻的锻模模膛的分类试述锤上模锻的锻模模膛的分类导读：锤上模锻是一种重要的金属成形工艺，利用锤击力和模具来改变金属材料的形状。
在锤上模锻过程中，锻模模膛扮演着至关重要的角色。
锻模模膛的分类影响着锻造过程中的成形效果和产品质量。
本文将对锤上模锻的锻模模膛进行分类，并探讨各种分类的特点和适用范围。
一、概述锤上模锻是一种通过锤击力和模具来改变金属材料形状的金属成形工艺。
在这个过程中，锻模模膛起着举足轻重的作用。
锤上模锻的锻模模膛可以分为凸显模和凹显模两大类。
二、凸显模凸显模是一种锻模模膛，在锤上模锻过程中，模具凸显的部分直接作用于金属坯料上。
凸显模主要分为顶凸模和侧凸模两种类型。
1. 顶凸模顶凸模是一种将锻模模膛的凸起部分应用到金属坯料顶部的模膛。
顶凸模最常见的应用是制作各种形状的头部或者凸起部分的零件。
汽车发动机曲轴的制作就是利用顶凸模进行锻造。
2. 侧凸模侧凸模是一种将锻模模膛的凸起部分应用到金属坯料的侧面的模膛。
侧凸模常见于制作各种形状独特、有倾斜或有外部扩张的零件。
飞机发动机叶片的制作中，常使用侧凸模进行锻造。
三、凹显模凹显模是一种锻模模膛，在锤上模锻过程中，模具的凹陷部分直接作用于金属坯料。
1. 水平凹显模水平凹显模是一种将锻模模膛的凹陷部分逐渐向下凹陷的模膛。
水平凹显模适用于制作有平底或者表面平直的零件。
制作锻件的平底孔就需要使用水平凹显模。
2. 垂直凹显模垂直凹显模是一种将锻模模膛的凹陷部分逐渐向内凹陷并延伸的模膛。
垂直凹显模常见于制作有内腔或者空心结构的零件。
制作镂空结构的锻件就需要使用垂直凹显模。
四、总结与展望通过本文的论述，我们可以了解到锤上模锻的锻模模膛的分类及其特点。
凸显模适用于制作有凸起部分的零件，而凹显模适用于制作有凹陷部分或内腔结构的零件。
选择适当的锻模模膛类型对于保证锻件的形状和质量至关重要。
未来，随着技术的不断革新和工艺的进步，锤上模锻的锻模模膛分类也将不断发展和完善。
塑性成形工艺第十一章锤上模锻工艺及模具设计
塑性成形工艺第十一章锤上模锻工艺及模具设计锤上模锻工艺是一种常见的金属塑性成形工艺，通过锤击和挤压金属材料，使其在锻模的作用下得到塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的零件。
本文将从锤上模锻工艺及模具设计两个方面进行详细介绍。
一、锤上模锻工艺锤上模锻工艺是将预热好的金属坯料放置于模具中，通过锤击和挤压使其在模具的作用下得到塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的零件。
具体的工艺流程如下：1.材料选择：根据零件的要求选择合适的金属材料，并对其进行预热处理，以提高其塑性和可锻性。
2.模具设计：根据零件的形状和尺寸要求，设计和制造适用的锻模。
3.预热坯料：将金属坯料放入预热炉中对其进行预热处理，使其达到适合锻造的温度。
4.放料：将预热好的金属坯料取出，放置于模具中。
5.锤击和挤压：用锤子对金属坯料进行锤击和挤压，使其在模具的作用下得到塑性变形，并逐渐冷却固化。
6.去毛刺：在锻造后对零件进行去除表面的毛刺处理。
7.检验和整形：对锻造后的零件进行质量检验，如尺寸、表面质量等，并进行修整和整形。
二、模具设计模具是实现锤上模锻工艺的重要工具，合理的模具设计能够保证锻件的形状和质量。
以下是模具设计的一些要点：1.模具材料：模具需要具有足够的硬度和耐磨性，常用的模具材料有合金工具钢、合金炉电极材料等。
2.模具结构：模具应具有足够的强度和刚度，能够承受锻造过程中的冲击和挤压力。
模具的结构应尽可能简单，易于制造和安装。
3.模具尺寸：模具的尺寸应根据零件的形状和尺寸要求进行合理确定。
模具的开裂数量和形式、上、下模的高度和准确度等都需要进行细致的计算和设计。
4.模具润滑：模具表面应涂抹适当的润滑剂，以减小模具与金属之间的摩擦力，提高成形性能。
5.模具冷却：模具内部应设置冷却装置，以保持模具在工作过程中的合适温度，减少模具磨损和延长使用寿命。
总之，锤上模锻工艺及模具设计是塑性成形工艺中的重要环节。
通过合理的工艺流程和模具设计，可以获得形状和尺寸精确的零件，并满足各种机械零件的使用要求。
3-2 锻造
低表面粗糙度。常用有滚圆、平整和调直。
园盘形零件通常要通过滚圆、平整这两个精整 工序对锻件进行修整。 轴杆类锻件主要通过修光表面和调直来进行最 后的精整。
7
3.锻件分类及基本工序方案
8
4. 特点
设备投资费用低，工序比较简单，不需要造价 高的模具。 生产率较低，劳动条件差。 关键尺寸精度比较低，材料利用率低，不利于 批量生产。
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2.分模面
分模面是指上下锻模在模锻件上的分界面，相当于 铸造中的分型面。 确定原则
应保证模锻件能从模膛中取出来。分模面应选在模锻件的最 大截面处。 应使上下两模沿分模面的模膛轮廓一致．以便在安装锻模和 生产中容易发现错模现象，及时而方便地调整锻模位置。 分模面应选在能使模膛深度最浅的位置上。
2. 曲柄压力机上模锻
曲柄压力机是一种机械式压力 机，其传动系统如图3-19所示。 离合器处在脱开状态时， 带轮3(飞轮)空转，制动器15使 滑块停在确定的位置上。锻模 分别安装在滑块10和工作台11 上。顶杆12用来从模膛中推出 锻件，实现自动取件。
曲柄压力机的吨位一般是 2000～120000 kN
适用范围 5.应用实例
适用于单件小批量生产。 盘套类锻件
轴类锻件
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二、模锻
适用于批量生产
使金属坯料在冲击力或压力作用下，在锻模模膛 内变形，从而获得锻件的工艺方法。
坯料只能在模具的模膛所限定的空间范围内变形，不是自由变 形，而是有约束地变形，因而锻件尺寸精确、加工余量小，结 构可以比较复杂，生产率高。
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4.圆角半径
锻件上面和面相交的部位都要有圆角过渡。 锻件上外圆角在模膛上是个凸圆角r，作 用是减小金属流动的阻力，减少模具的磨 损，避免模膛的尖角在锻造时发生崩裂； 锻件上的内圆角在模膛上是一个凹圆角R， 作用是保证坯料金属能充满模膛，且减小 模膛凹角处的应力集中，防止锻模的开裂。 圆角半径的数值也有具体的规定，通常外 圆角r＝1.5～3㎜,内圆角R＝（2～3）r。
锻造工艺与模具设计-锤上模锻
圆饼类锻件
a) 简单形状 b) 较复杂形状 c) 复杂形状
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第二类锻件：长轴类锻件 主要特点：
①锻件的主轴线尺寸大于其它两个方向的尺寸； ②变形工序的锻击方向一般垂直于主轴线； ③金属主要沿着高度和宽度方向流动，由于在模锻工步时金属沿主轴线基本上没有流动，又可称为平面 变形类。 此类锻件数量多，形状复杂。按锻件的几何形状特征，也可分为四组：直长轴类、弯曲轴类、枝芽类和 叉类锻件。
该处表面易“缺肉”（充不满）。这是由于下模局部较深 处易积聚氧化皮。如图所示的曲轴，可在其热锻件图相应 部位加深约2 mm。
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(3) 当设备的吨位偏小，上下模有可能打不靠时，应使热锻件图高度尺寸比锻件图上相应高度 减小(接近负偏差或更小一些)，抵消模锻不足的影响。相反，当设备吨位偏大或锻模承击面偏 小时，可能产生承击面塌陷，应适当增加热锻件图高度尺寸，其值应接近正公差，保证在承击 面下陷时仍可锻出合格锻件。
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(2) 同一锻件上内模锻斜度要比外模锻斜度大。 （大小原则）原因在于锻件冷却时，外壁趋向离开模壁，而内壁正相反。 (3) 模锻斜度的大小（标准原则）
外斜度α标准值为：3°、5°、7°、10°、12°等，常取7°； 内斜度β标准值为：5°、7°、10°、12°、15°等，一般取10°。 (4) 同一锻件上的外模锻斜度和内模锻斜度不应取多种斜度，而应各取一统一数值。（统一原则） (5) 只要锻件能形成自然斜度，不必另外增设模锻斜度。（自然原则）
楔铁使模块在左右方向定位。键块使模块在前后方向
定位。
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3
4
6.1锻锤工艺特点及模锻工艺流程 一、模锻锤的特点
工艺灵活、适应性广 优点：（1）锤头行程和打击速度操控方便；（2）抗偏 载能力强；……。 缺点：（1）锻件精度不高；（2）锻模寿命低；（3） 难以实现自动化；…… 二、锤锻工艺流程 见课本图6-2
锤上模锻的锻模结构
锤上模锻的锻模结构
锤上模锻是一种传统的金属加工方法，它可以通过高速冲击力将金属材料塑造成所需形状。
而锤上模锻的锻模结构则是保证锻造过程顺利进行的关键。
锤上模锻的锻模结构一般包括上下两部分：上模和下模。
上模通常由锤头和锤柄组成，而下模则由模座和底座构成。
上模是锤上模锻过程中直接接受冲击力的部分。
锤头是用来传递由锤击力产生的冲击力的，它需要具备高强度和耐磨损的特性。
锤柄则负责将冲击力传递到锤头，并且要能承受锤击时的反冲力。
锤柄通常由高强度合金材料制成，以保证其强度和耐用性。
下模是锤上模锻过程中用来塑造金属材料的一侧。
模座是下模的支架，它需要具备足够的强度来承受锤击力和金属材料的压力。
底座则是用来固定模座的，它需要具备稳固的特性，以确保下模在锤击过程中不会移动。
为了提高锤上模锻的效率和质量，锻模结构还可以增加一些辅助部件，如导向装置和定位装置。
导向装置可以确保上模和下模在锤击过程中的准确对齐，以避免偏移和变形。
定位装置则可以确保上模和下模在多次锤击过程中保持相对位置的稳定。
锤上模锻的锻模结构是为了实现金属材料塑性加工过程中冲击力的传递和形状塑造而设计的。
它需要具备高强度、耐磨损和稳定性的特点，以确保锻造过程的顺利进行，并获得满足要求的产品质量。
锻造工艺学复习知识点
1.体积成形（锻造、热锻）：利用外力，通过工具或模具使金属毛坯产生塑性变形，发生金属材料的转移和分配，从而获得具有一定形状、尺寸和内在质量的毛坯或零件的一种加工方法。
2.自由锻：只用简单的通用性工具，或在锻压设备的上、下砧间直接使坯料成形而获得所需锻件的方法。
特点： 1、工具简单，通用性强，操作灵活性大，适合单件和小批锻件，特别是特大型锻件的生产。
2、工具与毛坯部分接触，所需设备功率比生产同尺寸锻件的模锻设备小得多，适应与锻造大型锻件。
3、锻件精度低，加工余量大，生产效率低，劳动强度大3.模锻：利用模具使坯料变形而获得锻件的锻造方法。
通过冲击力或压力使毛坯在一定形状和尺寸的锻模模腔内产生塑性模锻特点： (1)锻件形状较复杂，尺寸精度高; (2)切削余量小，材料利用率高，模锻件成本较低； (3)与自由锻相比，操作简单，生产率高；(4) 设备投资大，锻模成本高，生产准备周期长，且模锻件受到模锻设备吨位的限制，适于小型锻件的成批和大量生产。
变形获得锻件4.锻造工艺流程：备料---加热---模锻---切边、冲孔—热处理—酸洗、清理---校正5.锻造用料：碳素钢和合金钢、铝、镁、铜、钛等及其合金。
材料的原始状态：棒料、铸锭、金属粉末和液态金属。
6.一般加热方法：可分为燃料（火焰）加热和电加热两大类。
7.钢在加热时的常见缺陷：氧化、脱碳、过热、过烧、裂纹8.自由锻主要工序：镦粗、拔长、冲孔、扩孔9.使坯料高度减小，横截面增大的成形工序称为镦粗。
镦粗分类：完全镦粗、端部镦粗、中间镦粗10.镦粗的变形分析：难变形区、大变形区、小变形区11.镦粗工序主要质量问题：①锭料镦粗后上、下端常保留铸态组织②侧表面易产生纵向或呈45度方向的裂纹③高坯料镦粗时常由于失稳而弯曲。
防止措施: 1、使用润滑剂和预热工具 2、采用凹形毛坯 3、采用软金属垫 4、采用叠镦和套环内镦粗 5、采用反复镦粗拔长的锻造工艺12.使坯料横截面积减小而长度增加的成形工序叫拔长13.在坯料上锻制出透孔或不透孔的工序叫冲孔14.冲孔的质量分析：走样、裂纹、孔冲偏15.减小空心坯料壁厚而增加其内、外径的锻造工序叫扩孔16.采用一定的工模具将坯料弯成所规定的外形的锻造工序称为弯曲17.扭转是将坯料的一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定角度的锻造工序18.按成形方法的不同，模锻工艺可分为开式模锻、闭式模锻、挤压和顶镦四类19.模具形状对金属变形流动的影响：⑴控制锻件的最终形状和尺寸⑵控制金属的流动方向⑶控制塑性变形区⑷提高金属的塑性⑸控制坯料失稳提高成形极限20.开式模锻变形过程：第Ⅰ阶段是由开始模压到金属与模具侧壁接触为止；第Ⅰ阶段结束到金属充满模膛为止是第Ⅱ阶段；金属充满模膛后，多余金属由桥口流出，此为第Ⅲ阶段。
锤上模锻的工艺特点
模锻设备投资较大，模具费用较昂 贵，工艺灵活性较差，生产准备周期 较长。 因此，模锻适合于小型锻件的大批 大量生产，不适合单件小批量生产以 及中、大型锻件的生产。
二、模锻件分类
• P90
三、锤上模锻方式与变形特征
• 模锻包括
预锻
按型槽特点
开式模锻—有毛边 闭式模锻—无毛边
终锻
1.开式模锻
金属的流动不完全受模腔限制的一 种锻造方式。多余的金属沿垂直与作用 方向流动形成毛边：
(1)开式模锻的变形特点： 开式模锻可分为四个阶段： 第Ⅰ阶段：自由墩粗变形阶段
当墩粗的坯料和型糟侧壁接触，则 表明此阶段结束。金属处于较弱的三向 压 应力状态，变形抗力较小。
第Ⅱ阶段:形式毛边阶段
由于第一阶段结束。金属的流动受到模 壁阻碍，坯料只向两个方向流动，一个 流向型槽深处，另一个流向毛边槽，形 成少许毛边。这阶段变形抗力增大。
(1)变形过程
第Ⅰ阶段：基本成型阶段 坯料开始变形至金属基本充满型槽。 第Ⅱ阶段：充满型槽阶段 从第Ⅰ阶段结束到金属完全充满型槽。 第Ⅲ阶段：形成纵向毛刺阶段 第Ⅲ阶段的金属变形量大,对模锻设备 和模具都是有害的,也容易产生过大的毛刺， 使出模和清除毛刺都出现困难。
(2)特点：
1)无毛边 2)锻件力学性能好 3)坯料体积准确,下料精度高。 4)锻件坯料形状和尺寸比例 合适 5)锻件需顶出装置,模具复杂 6)适用范围窄
(3)适用范围： 适用于成形特性为轴对称变形。或近似轴对称变形的件。 应用最多的是短轴类的回转体锻件。
第Ⅲ阶段：充满型槽阶段 毛边形成后，随着变形的继续进行， 毛边逐渐减薄。金属流入毛边的阻力急 剧增大，形成一个阻力圈。当这个阻力 大于金属充填型糟深处和圆角处的阻力 时，迫使金属继续向型槽深处和圆角处 流动，直到整个型槽完全充满为止。此 阶段金属处于更强的三向压应力状态， 变形抗力急剧增大。 第Ⅳ阶段：锻足或称打靠阶段 当型槽完全充满后，尚需继续压缩至 上下模接触（即打靠）。多余金属全部 排入毛边槽，以保证高度尺寸符合要求。
2.1—锻造方法-模锻
⒊摩擦压力机上模锻 i)滑块行程不固定，可以对
一个模膛内的金属进行轻打 、重打、多次锻击。 ii)滑块运动速度低，金属变 形过程中的再结晶可以充分进 行。 iii)具有顶料装置，可以采 用整体式锻模，也可以采用组 合模具。
⒋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， 一般采用自由锻方法制坯，然后在胎模中成型。 ＊扣模
⑴ 模锻模膛 i) 终锻模膛 —作用：使坯料最后变形到锻件所要求的形 状、尺寸。 —尺寸比锻件尺寸放大一个收缩量，钢件约 为1.5%。 —四周有飞边槽，用以容纳多余的金属，增 加金属从模膛中流出阻力，促使金属充满模膛。 —冲孔连皮：无法加工通孔而留下的一薄层 金属。
ii) 预锻模膛 —作用：使坯料变形到接近于锻件的形状尺 寸，使终锻时，金属容易充满终锻模膛。延长终 锻模膛的使用寿命。 —批量不大，形状简单时可不设预锻模膛。 iii)终锻模膛和预锻模膛的区别 预锻模膛的圆角、斜度较大，没有飞边槽。 终锻模膛的圆角、斜度较小，有飞边槽。
⒉曲柄压力机上模锻 ＊曲柄压力机上模锻的优点：
i)曲柄压力机作用于金属上 变形力是静压力，变形抗力由 机架本身承受。 ii)滑块行程固定，每个变形 工步一次行程即可完成。 iii)曲柄压力机具有良好的导向 装置和自动顶杆机构，锻件的机械 加工余量、公差和模锻斜度较小。
iv)曲柄压力机上模锻所用锻模都设计成镶块式结构。这种
§2.1 锻造方法—模锻
机械工程学院
二、模锻 ＊ 在压力或冲击力作用下，金属坯料在锻模模膛 内变形，从而获得锻件的工艺方法。 此法生产的锻件尺寸精确、加工余量较小，结 构也可较复杂，生产率高。 ＊ 按使用设备不同分为：锤上模锻、胎模锻等。
模具设计与制造——第8章 锤上模锻工艺及模具设计
第八章 锤上模锻工艺及模具设计
第二节 模锻件图的制订
模锻图是确定模锻工艺和设计锻模的依据，又是指导模锻工进 行生产和检验人员验收锻件的主要技术文件。 模锻图分为冷锻件图和热锻件图。 冷锻件图用于对锻件的检验。 热锻件图用于锻模设计与加工。 在设计冷锻件图时，需要考虑下列因素： 分模面的位置 加工余量和公差 模锻斜度和圆角半径 冲孔连皮的形式和技术条件等
第八章 锤上模锻工艺及模具设计
•锤上模锻
是在自由锻、胎模锻基础上最早发展起来的模型锻造，它 是将上下模块分别固紧在锤头与砧座上，将加热透的金属坯料 放入下模型腔中，借助于上模向下的冲击作用，迫使金属在锻 模型腔中塑性流动和充填，从而获得与型腔形状一致的锻件。 是批量和大批量锻件生产的主要方法。
第八章 锤上模锻工艺及模具设计
第八章 锤上模锻工艺及模具设计
第二节 模锻件图的制订
六、锻件图的技术条件
技术条件应包含以下内容 未注明的模锻斜度和圆角半径 锻件沿中心线的错移量 允许残留的飞边和毛刺的大小 锻件壁厚差的规定 热处理硬度值 锻件的清理方法 印记的项目和位置 其他特殊要求
I级涡轮盘锻件图
第八章 锤上模锻工艺及模具设计
第八章 锤上模锻工艺及模具设计
第四节 预锻型腔的设计
预锻型腔的宽与高 当预锻后的坯料在终锻型腔中是以镦粗方式成形时，预 锻型腔的高度尺寸应比终锻型腔大2～5mm，宽度则比终 锻型腔小1～2mm，横断面面积应比终锻型腔相应处截面 积大1％～3％。
第八章 锤上模锻工艺及模具设计
第四节 预锻型腔的设计
第八章 锤上模锻工艺及模具设计
第三节 终锻型腔的设计
二、飞边槽的确定
开式模锻的终锻型腔周边必需有飞边槽，其形式及尺寸大 小对锻件成形影响很大。 １.金属变形分析 锻锤模锻时，金属流动过程大致分为四个阶段： 第一阶段：镦粗变形过程 第二阶段：飞边形成阶段 第三阶段：型腔充满过程 第四阶段：打靠或锻足阶段
锻造工艺过程及模具设计第7章模锻工艺
锻造工艺过程及模具设计第7章模锻 工艺
（3）对头部尺寸较大的长轴类锻件可以折线 分模，使上下模膛深度大致相等，使尖角处易于 充满，如7.9所示。
图7.9 上下模膛深度大致相等易充满
锻造工艺过程及模具设计第7章模锻 工艺
（4）当圆饼类锻件H≤D时，应采取径向分
模，不宜采用轴向分模（图7.10）。
四、和垂直分模平锻机相比，水 平分模平锻机在操作上的优点：
1．夹紧力大，可利用夹紧滑块作为模锻变 形机构，扩大了应用范围，提高了锻件 精度。
2．模锻时坯料沿水平方向传送，易于实现 机械化和自动化。
锻造工艺过程及模具设计第7章模锻 工艺
五、和垂直分模平锻机相比，水平分模平 锻机有如下缺点：
1．曲柄连杆式的夹紧机构，夹紧保持时间 有限，不宜进行深冲孔和管坯端部镦锻成形。
模锻件图是根据产品图设计的，分为 冷锻件图和热锻件图两种。
锻造工艺过程及模具设计第7章模锻 工艺
冷锻件图即为锻件图。 冷锻件图用于最终锻件的检验和校正 模的设计，也是机械加工部门制定加工 工艺过程，设计加工夹具的依据。 热锻件图用于锻模设计和加工制造。 热锻件图是对冷锻件图上各尺寸相应地 加上热胀量而绘制的。
锻造工艺过程及模具设计第7章模锻 工艺
采用带导柱的组合模，能锻出精度较 高的锻件。
采用带镶块的组合模具，可节约大量 模具钢。
切边模也可以装在同一副模架上。
锻造工艺过程及模具设计第7章模锻 工艺
7.1.3 螺旋压力机及其工艺过程特征
目前 国内用得 较多的螺 旋压力机 是摩擦压 力机。图 7-4为摩擦 压力机的 传动系统
3、摩擦压力机设备制造成本低，劳动条件好。 4、摩擦压力机的缺点是生产率低、传动效率 低、抗偏载能力差。
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n 制坯模膛Blocker：使坯料预变形而达到合理分配， 使其形状基本接近锻件形状，以便更好地充满模锻 模膛。
n 模锻模膛Die Cavity of Die forging ：使坯料变形 到锻件所要求的形状和尺寸。
锤上模锻不能(难以)直接锻出通孔，孔内必须留有 一定厚度的金属层，此层即为冲孔连皮。
连皮太薄，锤击力太大；连皮太厚，锻件变形。 一般孔径d=25～80 mm时，连皮厚度S=4～8 mm。 当孔径d<25 mm或冲孔深度h>3d时,只在冲孔处压出凹 穴。
齿轮坯模锻件图
技术要求 1.高度公差： +1.5
表面粗糙度Ra值为1.25~0.63μm。一般不再进行切削 加工。
7、模锻零件的结构工艺性
(1)模锻件应具有合理分模面 (2)锻件上与分模面垂直的表面，应设计有模锻斜度 (3)零件外形力求简单，平直和对称，尤其应避免零件
截面间尺寸差别过大，或具有薄壁、高筋、凸起等 结构，以利于金属充满模膛和减少工序。 (4)模锻件应尽量避免窄沟、深槽和深孔、多孔结构， 以便于模具制造和延长锻模寿命。 (5)形状复杂的模锻件应采用锻焊结构，以减少余块， 简化模锻工艺。
n 校正 Sizing
n 热处理Heat Treatning ：提高锻件精度和降低表面粗糙度
n 平面精压：用来获得模锻件某些平行平面的精确尺寸。 n 体积精压：用以提高模锻件所有尺寸的精度和表面质量。 n 精压后模锻件的尺寸精度公差可达±0.10~0.25 mm，
n 预锻模膛Blocking Impression和终锻模膛Finish Impression:对于形状复杂、精度要求较高、批量 较大的锻件，还要分为预锻模膛和终锻模膛。
2、 模锻工艺规程
n 设计模锻件图 n 计算坯料尺寸 n 确定变形工步 n 设计锻模 n 选择模锻设备 n 确定加热规范 n 模锻后续工序
(2)轴类锻件Macro Axis：一般拔长、滚挤制坯。 D坯＝1.13(K•Fmax)1/2
k —模膛系数：不制坯或有拔长工步时, k=1； 有滚挤工步时，k=0.7~ 0.85。
确定变形工步
锻锤吨位的确定
锻锤吨位根据锻件的重量确定
模锻件的精整
n 切边Trimming、冲孔 Punching Ward
(3)锻件表面光洁，尺寸精度高，加工余量小，节约材 料和切削加工工时。
(4)操作简便，质量易于控制，生产过程易实现机械化、 自动化。
(5)模锻需要专门的模锻设备，要求功率大、刚性好、 精度高，设备投资大，能量消耗大。另外，锻模制造 工艺复杂，制造成本高、周期长。
锤上模锻
Die Forging
锻模结构
一、锤上模锻工艺 Die Forging
1、模锻的变形工步和模锻模膛
n 下料Cropping→加热Heating→制坯 Preforming→模锻Die Forging→精整Sizing→ 热处理Heat Treatment→清理Cleaning→检验 Inspection
n 制坯工步Preforming n 模锻工序 Die Forging
件，锻件上与分模面垂直的锻件表面必须附加斜度。 (4)确定模锻圆角半径 Radium of Fillet
作用：使金属易于充满模膛，避免锻模的尖角处产生 裂纹，减缓锻件外尖角处的磨损，以提高锻件寿命。 n 外圆角： r =加工余量+零件圆角半径
（1.5~12mm） n 内圆角： R=（2~3）r
(5) 冲孔连皮 Recess
-0.75 2.未注圆角半径R=2.5 3.尺寸按交点注 4.热处理硬度 HBS228
确定坯料尺寸
V坯=( V锻 + V飞+ V连)(1+ K1)
K1—烧损系数（见前）
(1)盘类锻件 Brachyaxis：一般镦粗制坯和终锻成形。 D计＝1.08(V坯/m)1/3
m —坯料的高径比，可取1.8~2.2。
第二节 锻造方法-模锻** Forging
模锻：是使金属在冲击力或压力作用下，在模锻 模膛内变形，从而获得锻件的工艺方法。
模锻分类： 锤上模锻、曲柄压力机上模锻、 摩擦压力机上模锻、胎膜锻
*模锻的特点与应用
(1)生产效率高。一般比自由锻高出3~4倍，甚至十几 倍。
(2)锻件成形靠模膛控制，可锻出形状复杂、尺寸准确， 更接近于成品的锻件，且锻造流线比较完整，有利于 提高零件的力学性能和使用寿命。
设计模锻件图
(1)选择分模面 Die Parting Area
P106T3-26
(2) 确定加工余量及公差
Allowance，Forging Tolerance
n 依据：零件的形状尺寸和锻件的精度等级， 或锻锤的吨位
(3)确定模锻斜度 Draft Angle 模锻斜度 ：为便于金属填充模膛及从模膛中取出锻