锻造工艺过程及模具设计第7章模锻工艺
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。
锻造工艺与模具设计-模锻成形工序分析
● 金属充满模膛后，多余金属由桥口流出，此 为第Ⅲ阶段。
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一、开式模锻变形过程
●
第Ⅰ阶段：由开始模压到金属与模具侧壁接触为止
14
一、开式模锻变形过程
●
第Ⅱ阶段：第Ⅰ阶段结束到金属充满模膛为止
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一、开式模锻变形过程
●
第Ⅲ阶段：金属充满模膛后，多余金属由桥口流出
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二、开式模锻各阶段的应力应变分析
32
小飞边模锻
对某些形状的锻件，在模锻最后阶段，变形区集中 分布在分模面附近，远离分模面的部分不容易充满。
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楔形飞边槽
主要依靠桥口斜面产生的水平分力阻止金属外 流，飞边部分金属消耗减少一倍；这种飞边与锻件 连接处较厚，切边较困难
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扩张型飞边槽
在模锻的第一第二阶段，桥口部分对金属外流有一定阻力作用；而最 后阶段，对多余金属的外流无阻碍作用，可以较大程度的减小变形力，使 上下模压靠。
42
18
二、开式模锻各阶段的应力应变分析
●
第Ⅱ阶段
19
二、开式模锻各阶段的应力应变分析
第Ⅲ阶段： 主要是将多余金属排入飞边。此时流动界面已不存 在，变形仅发生在分模面附近的一个区域内，其它部位 则处于弹性状态；多于金属由桥口流出时阻力很大，使 变形抗力急剧增大
●
20
二、开式模锻各阶段的应力应变分析
6
控制金属的流动方向
各质点向着阻力最小方向移动， 因此依靠不同的工具，采取不同的加载方式在变形 体内建立不同的应力场实现对金属流动物体内方向的控 制
7
控制塑性变形区
主要靠利用不同工具在坯料内产生不同的应力状态， 使部分金属满足屈服准则，另一部分金属不满足屈服准 则，达到控制变形区的目的
锻造工艺过程及模具设计
锻造工艺过程及模具设计
锻造工艺过程及模具设计
自由锻件分类
锻造工艺过程及模具设计
锻造工艺过程及模具设计
锻造工艺过程及模具设计
锻造工艺过程及模具设计
锻造工艺过程及模具设计
锻造工艺过程及模具设计
第3章 自由锻主要工序分析
3.2 自由锻基本工序分析 镦粗 ①镦粗的定义? ②镦粗的目的?
锻造工艺过程及模具设计
锻造工艺过程及模具设计
•2．锻件的锻后热处理 •锻件在机械加工前后，一般都要进行热处理。机械加工前的热处理称为锻件的 锻后热处理．机械加工后的热处理称为最终热处理。通常锻件的锻后热处理是在 锻压车间进行的。 •由于锻造过程中锻件各部分变形程度、终锻温度和冷却速度不一致，锻件内部 存在组织不均匀、残余应力和加工硬化等现象。为了消除上述现象，保证锻件质 量，锻后应进行热处理。 •锻件的锻后热处理的目的是调整锻件硬度， •锻件最常采用的热处理方法有退火、正火、调质等。 •(1)退火退火有完全退火、不完全退火、等温退火、预防白点退火等。 •完全退火：一般用于亚共析钢，如45钢、5crMnM0等。将钢锻件加热到Ac3上 30～50℃，经过一定时间的保温使之完全奥氏体化，然后随炉冷至6００℃，出 炉空冷，以获得平衡状态的组织(一般是铁索体加珠光体)。 • 不完全退火(也称球化退火)：适用于过共析钢，如T8、T12、Gcrl5等。将钢 锻件加热到Ac，以上10～20℃，经过较长时间的保温，然后随炉缓冷至4００～ 500 ℃取出空冷，以获得珠光体组织。
锻造工艺过程及模具设计
•3.拔长变形过程分析 •①拔长时的锻造比？ •②拔长时的变形特点？ •③拔长缺陷与防止措施？锻造工Fra bibliotek过程及模具设计
锻造工艺过程及模具设计
第七章锻压成形工艺
2、滚压模膛
在坯料(pī liào)长度根本不变的前提下用它来减小坯料(pī liào)某局部的横截面积，以增 大另一局部的横截面积。
滚压模膛分为开式和闭式两种：
当模锻件沿轴线的横截面积相差不很大或对 拔长后的毛坯作修整时，采用开式滚压模膛。
当模锻件的截面相差较大(jiào dà)时，那么应采 用闭式滚压模膛。
是将毛坯弯成所需形状(xíngzhuàn)的工序
在进行弯曲变形前，先要将毛坯锻成所需形状，使体积合 理分配，ห้องสมุดไป่ตู้于(biànyú)获得合格产品。
9
第九页，共五十九页。
5〕扭转(niǔzhuǎn)
将毛坯(máopī)一局部相对于另一局部绕其轴线旋转一定角度的工序。
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第十页，共五十九页。
6〕切割(qiēgē)
几何体间的交接处 不应形成(xíngchéng)空间曲线
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第十二页，共五十九页。
零件(línɡ jiàn)的自由锻结构工艺性
自由锻件上不应设计(shèjì)出加强筋、凸台、 工字形截面或空间曲线形外表
自由锻件横截面假设有急剧变化或形状
较复杂(fùzá)时，应设计成有几个简单件构
成的组合体，再焊接或机械连接方法 连接。
造。图7－8中的b-b面，就不适合作分模面。
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第三十二页，共五十九页。
(4) 选定的分模面应使零件上所加的敷料最少。
压力机 以压力(yālì)代替锤锻时的冲 击力，适用于锻造大型锻件。
水压机 油压机
锻锤吨位 = 落下局部总重量 = 活塞+锤头+锤杆
压力机吨位 = 滑块运动到下始点时所产生的最大压力
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第四页，共五十九页。
二、自由锻工序
锻造工艺过程及模具设计
锻造工艺过程及模具设计1. 引言锻造是一种通过对金属材料施加压力，使其产生塑性变形，从而得到所需形状和性能的工艺方法。
锻造工艺及模具设计在制造业中具有广泛的应用。
本文将介绍锻造的工艺过程和模具设计的基本原理和方法。
2. 锻造工艺过程2.1 热锻工艺热锻是指在高温下进行的锻造工艺。
其基本过程包括预热、装料、锻造和冷却四个步骤。
2.1.1 预热预热是将锻造原料加热至一定温度，以提高其塑性和降低锻造压力。
预热温度的选择取决于材料的类型和要求。
2.1.2 装料装料是将预热好的原料放置在锻造模具上，以准备进行下一步的锻造操作。
装料时需要考虑材料的定位和固定，确保锻造过程中的准确性和一致性。
2.1.3 锻造锻造是通过对装料施加压力，使其发生塑性变形，从而得到所需形状和性能的过程。
在锻造过程中，需要控制加压力、防止材料裂纹和变形等问题。
2.1.4 冷却冷却是将锻件从锻造中取出后，使其慢慢冷却，以缓解残余应力和提高材料的硬度和强度。
2.2 冷锻工艺冷锻是指在室温下进行的锻造工艺。
与热锻相比，冷锻可以更好地控制材料的性能和形状，并且不需要进行预热和冷却，节约能源。
2.2.1 材料的选择冷锻对材料的要求较高，一般选用具有良好塑性和变形能力的材料，如铝、铜等。
2.2.2 模具的设计冷锻模具的设计需要考虑以下几个方面：模具材料的选择、模具结构的设计、模具的可制造性和可维修性等。
3. 模具设计3.1 模具的分类模具按照其所用材料的不同可以分为金属模具、木模具和塑料模具等。
其中金属模具是最常用的一种，具有强度高、耐磨性好的特点。
3.2 模具结构的设计模具的结构设计包括上模、下模和侧模的设计。
上模是与锻件上表面接触的模具，下模是与锻件下表面接触的模具，侧模用于锻造中需要有孔的部位。
3.3 模具材料的选择模具材料的选择需要考虑模具的使用寿命、成本和性能要求等。
常用的模具材料有工具钢、合金钢和铸铁等。
3.4 模具的制造工艺模具制造工艺包括模具的加工和装配过程。
第七章锻压成形工艺
四、自由锻工艺的制定
锻件图：在零件图的基础上，考虑敷料、加工余量 、锻造公差等因素后绘制的工艺图。
自由锻
零件图
自由锻工艺规程
1、绘制锻件 图
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材料成形工艺基础
自由锻工艺的制定
自由锻
⑴增加敷料
自由锻工艺规程
1、绘制锻件图
敷料
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材料成形工艺基础
自由锻工艺的制定
自由锻
⑵锻件余量
自由锻工艺规程
1、绘制锻件图
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滑块速度较慢，适用于塑性稍差的合金材料 设备有顶料装置，可采用组合模具 偏心承载能力差，适用于单膛模锻
应用：适合于中小型锻件的小批或中批生产，如铆 钉、螺钉、螺母、配汽阀、齿轮、三通阀等。
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材料成形工艺基础
压力机上模锻
曲柄压力机上模锻
曲柄压力机传动原理示意
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材料成形工艺基础
压力机上模锻
图7.11 错移
实际生产中最常用的是镦粗、拔长、冲孔三个基本工序。
11
材料成形工艺基础
辅助工序
指进行基本工序之前的预变形工序。如压肩、 压钳口等。
阶梯轴
图7.12 压肩
压钳口
12
材料成形工艺基础 修整工序
指在完成基本工序之后，用以提高锻件尺寸 及位置精度的工序。如校正、滚圆、平整等。
图7.13 滚圆
开 式
闭 式
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材料成形工艺基础
锤上模锻
锻模结构
滚压模膛
开 式
闭 式
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材料成形工艺基础
锤上模锻
锻模结构
弯曲模膛
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材料成形工艺基础
锤上模锻
锻模结构
切断模膛
模锻工艺流程
模锻工艺流程
《模锻工艺流程》
模锻是一种金属加工工艺，通常用于制作具有复杂形状和高强度要求的零件。
其工艺流程大致包括原料准备、预热、模具设计、成型、冷却和后处理等多个环节。
首先，原料准备是模锻工艺流程的第一步。
金属原料一般采用钢坯或其他金属材料，需要按照设计要求切割成适当大小的坯料。
接下来是预热环节，目的是让金属坯料达到适当的温度，提高其塑性和延展性，便于成型。
通常采用加热炉进行坯料的预热处理。
然后是模具设计。
根据零件的形状和要求，设计并制作适当的模具，以便将金属坯料加工成所需的形状。
成型是模锻工艺流程中最核心的环节。
加热后的金属坯料被放入模具中，受到模具的挤压和冲击力，使其形成零件的初步形状。
冷却环节是为了让成型后的金属零件迅速冷却，在固态下达到所需的硬度和强度。
通常采用水冷或风冷等方式进行冷却处理。
最后是后处理，包括去除表面氧化层、修磨和清洗等工序，使得成型后的零件达到最终的外观和精度要求。
总的来说，模锻工艺流程是一个复杂而又精细的制造过程，需要经验丰富的工匠和精密的设备来完成。
通过科学的工艺流程，可以生产出高强度、耐磨、精密的金属零件，广泛应用于汽车、机械、航空航天等领域。
第七章 模锻工艺
二、模锻工艺方案的选择 基本原则：保证锻件生产的技术可行性和经济合理性。 在工艺上应满足对锻件质量和数量的要求； 在经济上应使锻件生产成本低，经济效益好。
1．模锻工艺的选择 ①较大批量生产，采用模锻锤或热模锻压力机； ②中小批量生产，采用螺旋压力机或在自由锻锤上胎 模锻及固定模模锻。 工艺方案的选择： ①必须保证锻件的质量要求。 ②必须考虑工厂的具体条件，根据工厂的设备状况选 择合理的工艺方案。
二、热模锻压力机上模锻件图设计要点 热模锻压力机上模锻件图设计的原则、内容、方法 与锤上模锻基本相同。 根据热模锻压力设备特点，锻件图设计有以下要求： ①热模锻压力机有顶出装置，锻件可以顺利地从较深的 模膛内取出，分模面选择较灵活。
头部沿轴向的内孔无 法锻出，飞边体积较 多，金属浪费大。
②热模锻压力机上模锻不用顶杆时，模锻件斜度与锤 上模锻相同。若采用顶杆顶出锻件，则模锻斜度一 般比锤上模锻件小一级。外斜度为3°～7°，一般 常用5°；内斜度为7°～l0°。
锻件技术条件：锻件图无法表示的锻件质量和检验要求 的内容，均应列入技术条件中加以说明。
包括内容：
①未注明的模锻斜度和圆角半径。 ②允许错移量和残余飞边的宽度。 ③允许的表面缺陷深度。 ④锻后热处理方法及硬度要求。 ⑤表面清理方法。 ⑥需要取样进行金相组织和力学性能试验时， 应注明在锻件上的取样位置。 ⑦其他特殊要求，如直线度、平面度等。
非圆形锻件的外廓包容体重量Gb和体积Vb(图7-9)为： Vb lbh Gb lbh
表7-1锻件形状复杂程度等级 级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 代号 S1 S2 S3 S4 形状复杂系数值 0.63～1 0.32～0.63 0.16～0.32 ≤0.16 形状复杂程度 简单 一般 比较复杂 复杂
模锻工艺流程
模锻工艺流程模锻工艺流程是指将金属材料加热至一定温度后，通过模具施加压力，使金属材料变形成需要的形状的工艺过程。
模锻工艺流程主要包括选材、加热、预锻、粗锻、精锻、冷却、整形、修磨等环节。
首先，在进行模锻工艺流程前需要选择合适的金属材料。
常用的金属材料有碳钢、合金钢、铝合金、钛合金等。
选材时需要考虑零件的使用环境和性能要求。
加热是模锻工艺流程的第一步，需要将金属材料加热至适当的温度。
加热温度一般根据材料的特性和形状确定。
加热可以采用电阻加热和感应加热两种方式。
加热后的金属材料变得柔软，容易形变。
加热后，进行预锻。
预锻是将金属材料放入模具中，施加一定的压力进行初步的变形，以减小下一步精锻的负荷。
预锻可以通过冲击挤压机、液压机等设备进行。
粗锻是模锻工艺流程的重要环节。
在模具中施加巨大的压力，使金属材料进一步变形。
粗锻过程中需要控制变形速度和变形量，以获得合适的形状和尺寸。
精锻是模锻工艺流程的关键环节。
在高温下，施加适当的压力，使金属材料再次变形，以获得更精确的形状和尺寸。
精锻需要进行多次调整和修正，以确保零件的质量。
经过锻造后，需要对零件进行冷却处理。
冷却的目的是改变金属材料的组织结构，增加材料的硬度和强度。
冷却可以采用自然冷却和水淬两种方式。
冷却后的零件需要进行整形和修磨。
整形是指对零件进行切割、打磨等工艺，使其外观更加精美。
修磨是利用研磨机、切割机等设备对零件进行修整，以提高精度。
最后，对模锻零件进行表面处理和检测。
表面处理可以采用镀锌、热喷涂等方式，以延长零件的使用寿命。
检测可以采用目视检测、测量仪器检测等方式，以确保零件的质量和尺寸。
总之，模锻工艺流程是将金属材料加热后通过模具施加压力，使其变形成需要的形状的工艺过程。
通过合理的工艺流程，可以制造出高质量和高精度的模锻零件。
第7章模锻工艺过程
7.1.3 螺旋压力机及其工艺过程特征
1—电动机 2—传送带 3、5—摩擦盘 4—轴 6—飞轮 7、10—连杆 8—大螺母 9—螺杆 11—挡块 12—滑块 13—手柄
摩擦压力机
• 摩擦压力机可单次打击，也可作连续打击。 • 摩擦压力机在动作过程中有两个明显的特征。 (1) 积蓄于飞轮的能量进行工作，与锻锤的工 作特性相同，原则上可通过多次打击实现小设 备干大活。实际上有效打击次数为2～3 次。 (2) 螺旋副传动，飞轮动能转变为坯料塑性变 形功的过程中，在滑块和工作台之间产生巨大 的压力。由于框式机架在受力后形成封闭力系， 所以又具有压力机的工作特性，对地基没有特 殊要求。
水平分模平锻机操作优点
水平分模平锻机的结构特征，反映在操作 工艺过程上有如下优点。 (1) 由于夹紧力大，可利用夹紧滑块作为模 锻变形机构，扩大了它的工艺过程应用 范围，可提高锻件精度。 (2) 模锻时，坯料沿水平方向传送，易于实 现机械化和自动化操作。
水平分模平锻机缺点
和垂直分模平锻机相比。 (1) 曲柄连杆式的夹紧机构，凹模夹紧状态的保持 时间有限，一般不宜进行深冲孔和管坯端部镦锻 成形。 (2) 连续锻造时(如环形锻件)，需要辅助装置把锻好 的锻件从模具表面卸除，而垂直分模平锻机可依 靠锻件自重由两半凹模间落下。 (3) 不易从凹模中清除氧化皮和冷却水；安装和调 整模具也不如在垂直分模平锻机上方便。
锤上模锻分类
• 按照模锻时有无飞边，可分为： 开式模锻、闭式模锻； • 按照模块上布置的模膛个数不同，分为 单模膛模锻、多模膛模锻； • 按照模块上终锻模膛上模锻件数分为 单件模锻(一模一件) 、 多件模锻(一模多件)
• 开式模锻：由于飞边的存在，对毛坯体 积精度要求不高，模膛的充填性能较好， 因此得到广泛应用。 • 无飞边模锻：节省飞边损耗，提高材料 利用率。但是无飞边模锻对锻件坯料的 体积精度要求精确，一般需要锯切下料 或车床下料。
第7章模锻工艺过程
模锻锤及其工艺过程特点
压力上模锻
（一）摩擦压力机上模锻
特点：
行程不固定
滑块速度较慢，适用于塑性稍差的 合金材料 设备有顶料装置，可采用组合模具 偏心承载能力差，适用于单膛模锻
螺旋压力机及其工艺过程特点
点： 滑块行程固定 采用组合模
有导向、顶杆装置
锻造工艺过程及模具设计
第七章 模锻工艺过程
锻压设备
锤，摩擦旋压机
锻压设备
液压机
曲柄压力机
锻锤分类 按驱动形式分为：蒸汽-空气锤、空气锤、机械 锤、液气锤。
按锻锤工艺用途：自由锻锤、模锻锤
蒸汽空气自由锻锤
单柱式
拱式
桥式
蒸汽空气锻锤 工作原理
操纵节气阀和滑阀时， 蒸汽或压缩空气经进气 管、滑阀、下气道进入 气缸下部，在活塞下端 面产生作用力，推动锻 锤向上运动，此时气缸 上部压缩空气经滑阀内 腔和排气管进入大气。 相反，若气缸上部进气、 下部排气、锻锤则加速 下移，打击工件。
对接以平衡侧压力，见图Ⅱ-Ⅱ线线
分模。
4保证承力面
强度锻件重要承受剪切应力 面，不宜作分模面。见图，若按 Ⅰ-Ⅰ线分模，在分模面周围设 计有飞边槽，坯料流线呈水平分 布，加上加除飞边时造成的微裂 纹都会降低锻件强度，应按ⅡⅡ线分模。
5便于检查错移
便于检查错移见图，分模面应选在锻件侧面的中部
Ⅱ-Ⅱ处，若选在Ⅰ-Ⅰ处不易发现上下模错移。对锻
弯曲类件:拔长（镦粗、拔长）、弯曲 曲轴类件:拔长（镦粗、拔长）、错移、锻台阶、扭转
顶镦类P126表7-2
模锻件图设计
模锻件图是模锻生产过程、模 锻工艺过程规范制订、锻模设计、 锻模检验及锻模制造的依据。
锤上模锻件图设计
第7章模锻工艺
第7章 模锻工艺过程
(1)平底连皮 是 常用的连皮形式, 常用的连皮形式, 其厚度s 其厚度s可根据图 7.13确定 确定. 7.13确定.
图7.13 平底连皮的选择线图
第7章 模锻工艺过程
也可按照下述经验公式计算: 也可按照下述经验公式计算:
s = 0 . 45
d 0 . 25 h 5 + 0 . 6 h
图7.8 分模位置居中便于发现错模
第7章 模锻工艺过程
(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, 分模,使上下模膛深度大致相等,使尖角处易于 充满, 7.9所示 所示. 充满,如7.9所示.
图7.9 上下模膛深度大致相等易充满
第7章 模锻工艺过程
(4)当圆饼类锻件H≤D时,应采取径向分 不宜采用轴向分模( 7.10). 模,不宜采用轴向分模(图7.10).
第7章 模锻工艺过程
3.枝芽类锻件:带有突出部分.除了需拔 枝芽类锻件:带有突出部分. 长制坯或拔长加滚挤制坯外, 长制坯或拔长加滚挤制坯外,还要有成 型制坯或预锻制坯. 型制坯或预锻制坯. 叉类锻件:头部呈叉状.若杆部较短, 4.叉类锻件:头部呈叉状.若杆部较短, 除拔长制坯或拔长加滚挤制坯外,还要 除拔长制坯或拔长加滚挤制坯外, 进行弯曲制坯;若杆部较长, 进行弯曲制坯;若杆部较长,需用带劈 料台的预锻制坯工步,不需弯曲制坯. 料台的预锻制坯工步,不需弯曲制坯.
式中 d——锻件内孔直径(mm); 锻件内孔直径( 锻件内孔直径 mm); h——锻件内孔深度(mm). 锻件内孔深度( 锻件内孔深度 mm). 因模锻成形过程中金属流动激烈, 因模锻成形过程中金属流动激烈,连皮上的圆 可按下式确定: 角半径R1应比内圆角半径R大.可按下式确定:
锻造工艺过程及模具设计第7章模锻工艺
第7章
模锻工艺过程
4．联合模锻件 根据锻件的形状、 尺寸，采用其它设备 制坯、平锻机上成形； 或者平锻机上制坯、 其它设备成形；或采 用不同设备成形锻件 的不同部位。
第7章
模锻工艺过程
7.3 模锻件图设计
模锻件图是模锻生产过程、模锻工艺 过程规范制订、锻模设计、锻模检验及锻 模制造的依据。
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。
第7章
模锻工艺过程
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。
第7章
模锻工艺过程
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
简图。
图7.4摩擦压力机传动系统简图 1-电机 2-传送带 3、5-摩擦盘 4-轴 6-飞轮 7、10-连接杆 8-螺母9-螺杆 11-挡块 12-滑块 13-手柄
第7章
模锻工艺过程
热模锻压力机模锻工艺过程具有下列特点： 1、对于横截面形状复杂、分模面接近圆形或方形 的锻件(例如薄辐齿轮)，必须正确设计预锻工步。 2、对于截面相差很大的长毛坯，一般需要用其它 设备制坯。 3、最好使用电加热及其它少无氧化加热，或在热 坯料送进压力机前有效清除氧化皮。 4、热模锻压力机导向精度较高，工作方式和普通 冲床相近。
第7章
模锻工艺过程
7.1.2 热模锻压力机及其工艺过 程特征
热模锻压力机的机构和工作原理如图7.3 所示。 和锤上模锻相比，可以认为属于静压。 振动小、噪音小、劳动条件好、操作安全， 对操作工人技术要求低，便于实现机械化和 自动化。
锻造工艺过程及模具设计第7章模锻工艺
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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第7章
模锻工艺过程
3．模锻斜度的选择 为了便于将成形后的锻件从模膛中取出，在锻件上与分模面 相垂直的平面或曲面上必须加上一定斜度的余料，这个斜度就称 为模锻斜度。 外模锻斜度α和内模锻斜度β（图7.11）。在同一锻件上内
模锻斜度β比外模锻斜度α大。 锻件成形后，外模锻斜度有助于锻件出模，内模锻斜度的金 属由于收缩反而将模膛的突起部分夹得更紧。
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模锻工艺过程
锻件的精度可用锻成尺寸与锻件公称尺寸的 偏差判定。锻件图上的公称尺寸所允许的偏差 范围称为尺寸公差，简称公差。
(1)锻件的形状
锻件形状的复杂程度由形状复杂系数S表示。 S是锻件质量或体积(Gd，Vd)与其外廓包容体 的质量或体积(Gb，Vb)的比值，即： S=Gd/Gb= Vd/ Vb
第7章
模锻工艺过程
热模锻压力机模锻工艺过程具有下列特点： 1、对于横截面形状复杂、分模面接近圆形或方形 的锻件(例如薄辐齿轮)，必须正确设计预锻工步。 2、对于截面相差很大的长毛坯，一般需要用其它 设备制坯。 3、最好使用电加热及其它少无氧化加热，或在热 坯料送进压力机前有效清除氧化皮。 4、热模锻压力机导向精度较高，工作方式和普通 冲床相近。
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模锻工艺过程
7.2.2 长轴类锻件
按外形、主轴线、分模线特征，长轴类 锻件可分为： 1．直长轴锻件 ：一般采用拔长制坯或 滚挤制坯。 2．弯曲轴锻件：除了可能要拔长制坯或 拔长加滚挤制坯外，还要有弯曲制坯或成型 制坯。
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模锻工艺过程
3．枝芽类锻件：带有突出部分。除了需拔 长制坯或拔长加滚挤制坯外，还要有成 型制坯或预锻制坯。 4．叉类锻件：头部呈叉状。若杆部较短， 除拔长制坯或拔长加滚挤制坯外，还要 进行弯曲制坯；若杆部较长，需用带劈 料台的预锻制坯工步，不需弯曲制坯。
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二、平锻机模锻有如下缺点：
1．平锻机结构复杂，价格贵、投资大。 2．一般要用高精度热轧钢材或冷拔钢材。 3．锻前需清除坯料上的氧化皮。 4．平锻机工艺过程的适应性差，不适宜模 锻非对称锻件。 5．垂直分模平锻机不易实现操作机械化和 自动化。
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三、与垂直分模平锻机相比，水平分模平 锻机在设备结构方面有如下优点：
4－模座 5－分模面
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三、锤上模锻的分类 1、按模锻时有无飞边分为开式模锻及闭式模锻. 无飞边模锻节省飞边损耗，提高材料利用率。 锻件坯料一般需要锯切下料或车床下料。 2、按模块上布置模膛的个数不同分为单模膛模锻 和多模膛模锻. 单模膛模锻适用于形状简单的锻件。 多模膛模锻的坯料可在一次加热后连续塑性变形。 3、按模块上终锻模锻件数的不同分为一模一件的 单件模锻和一模多件的多件模锻。
1．水平分模平锻机的传动环节少，基本零件 数量比垂直分模平锻机少25%~30%。 2．工作机构安排在一个平面上，机身呈对 称布置。 3．轮廓尺寸比垂直分模平锻机的轮廓尺寸 小。 4．水平分模平锻机的夹紧力等于或略大于 主滑块的模锻力。
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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：
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（A）一般表中的余量适用于表面粗糙度 Ra=3.2~12.5。当表面粗糙度Ra大于或等于 25μm时，应将该处余量增加0.25~0.5mm； 当表面粗糙度Ra小于或等于1.6μm时，应将该 处余量减少0.25~0.5mm。 （B）对于台阶轴类模锻件，当其端部的台阶 直径与中间的台阶直径差别较大时，可将端部 台阶直径的单边余量增大0.5~1.0mm。 （C）如果机械加工的基准面已经确定，可将 基准面的余量适当减少。
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7.1.2 热模锻压力机及其工艺过 程特征
热模锻压力机的机构和工作原理如图7.3 所示。 和锤上模锻相比，可以认为属于静压。 振动小、噪音小、劳动条件好、操作安全， 对操作工人技术要求低，便于实现机械化和 自动化。
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和同样能力的模锻锤相比，热模锻压 力机的初次投资大，但维护费用低，动 力消耗小。 和摩擦压力机模锻相比，生产率较高， 便于自动化。 热模锻压力机结构复杂，制造条件要 求高。
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图7.3热模锻压力机机构及传动原理简图 1-电动机 2-小皮带轮 3-大皮带轮（飞轮） 4-传动轴 5-小齿轮 6-大齿轮 7-离合器 8-曲柄 9-连杆 10-象鼻形滑块 11-上顶出机构 12-上顶杆 13-斜楔工作台 14-下顶杆 15-斜楔 16-下顶出机构 17-带式制动器 18凸轮
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(3) 锻件的公称尺寸和质量 根据锻件图的公称尺寸计算锻件的质 量，再按质量和尺寸查表确定锻件余量 和公差，在锻件图未设计前可根据锻件 大小初定余量进行计算。
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(4)模锻件精度 模锻件精度与所使用的锻压设备类型、分 模形式和模具状况有关。 在查表确定锻件加工余量和公差时，应注 意如下几个问题：
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表7.1 长轴类锻件分组
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7.2.3 顶镦类锻件
为了便于进行工艺过程设计和模具设计，根 据模锻件的形状特征，可将平锻件分为4类。
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1．带头部的杆类 锻件 原材料直径按 锻件杆部选用； 多为单件、后定 料模锻；模锻工 步为聚料、预锻 和终锻；开式模 锻时有切边工步 。
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1、摩擦压力机靠飞轮积蓄的能量工作，原则 上可多次打击干大活。实际有效打击次数不超过 3次。 2、摩擦压力机兼有锻锤和压力机双重工作特 性。对地基没有特殊要求。滑块没有固定的下死 点和上死点。 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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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。
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7.3.1 锤上模锻件图设计
1．分模面位置的选择
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7.2 模锻工艺过程及模锻件分类
7.2.1 圆饼类锻件
圆饼类锻件一般指在分模面上锻件的投影为圆形或长宽 尺寸相差不大的锻件。模锻时，坯料轴线方向与打击方向 相同。这类锻件常利用镦粗台或拍扁台制坯。圆饼类锻件 的分类如图7.6。
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图7.6 圆饼类锻件 a) 简单形状 b) 较复杂形状 c) 复杂形状
图7.9 上下模膛深度大致相等易充满
第7章
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（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）。
图7.10 圆饼类锻件分模位置
（5）锻件形状较复杂部分应该尽量安排在上模。
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2．加工余量和公差的确定
锻件上凡是尺寸精度和表面品质达不到零件图要 求的部位，需要在锻后进行机械加工，这些部位应 预留加工余量。 模锻件的加工余量要大小恰当。 精密模锻的目的是在不影响零件加工品质的前 提下模锻出小余量精锻件。
确定分模面位置最基本的原则是保证锻 件形状尽可能与零件形状相同，以及锻件容 易从锻模模膛中取出。
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模锻工艺过程
确定分模面时，应以镦粗成形为主， 还应考虑材料利用率。 分模面的位置与模锻方法直接有关， 它决定着锻件内部金属纤维方向。
锻件分模位置一般都选择在具有最大 轮廓线的地方。此外，还应考虑下列要 求：
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2．无杆部的 锻件 原材料直径尽 量按孔径选用； 多为长棒料、前 定料连续锻造； 主要工步为聚料、 冲孔、预锻、终 锻和穿孔 。
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3．管材镦粗
原材料直径按 锻件杆部的管子规格 选用，基本是单件、 后定料模锻；加热部 分略超过变形部分尺 寸；主要工步为聚料、 预锻和终锻。
图7.1 模锻锤的外观和操纵系统
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二、锤锻模的结构 锤锻模由上下两个模块组 成，两模块借助燕尾、楔铁和 键块分别紧固在锤头和下模座 的燕尾槽中。 燕尾使模块固定在锤头 （或砧座）上，使燕尾底面与 锤头（或砧座）底面紧密贴合。 楔铁使模块在左右方向定 位。键块使模块在前后方向定 图 7.2 锤锻模结构 位。 1－锤头 2－上模 3－下模
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。
第7章
模锻工艺过程
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。 2．连续锻造时，要辅助装置把锻好的锻件 从模具表面卸开，而垂直分模平锻机可依靠锻件 自重由两半凹模间落下。 3．不易从凹模中清除氧化皮和冷却水，安 装和调整模具也太方便。
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模锻工艺过程
（1）尽可能采用直线分模（图7.7），使锻模结 构简单，防止上下模错移。
图7.7 直线分模防错移
第7章
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（2）尽可能将分模位置选在锻件侧面中部，如 图7.8。这样易于在生产过程中发现上下模错移。
图7.8 分模位置居中便于发现错模
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（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。
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7.1 常用模锻设备及其工艺过程特 征 7.1.1 模锻锤及其工艺过程特征
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一、模锻锤的特点 （1）结构简单、工艺过 程性能好、生产效率高、设 备造价低、适合于多模膛锻 造。 （2）模锻锤的打击能量 可在操作中调整，能实现轻 重缓急打击。 （3） 振动大、噪音大、 工人劳动强度大。