第9章 平锻机上模锻课件

表9-3 平锻件模锻斜度
9.3.4 圆角半径
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。
14
15
气门
比亚迪F3半轴
油气设备上的抽油杆
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9.3 平锻机模锻件图设计
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 9.3.2 分模面确定 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
9.7.3 查表法
9.7 平锻机吨位的确定
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9.7.3 查表法
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。
表9-12 可锻棒料直径与平锻机规格表示法关系
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
9.3.5 平锻件允许的形状偏差
5、 平锻件允许的形状偏差
见表所示：
表9-4 平锻件允许形状偏差(单位：mm)
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
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
图9-25
几种铲齿锻件
图9-26
铲齿预制坯料与平锻工步简图
图9-27
铲齿平锻工步与模具结构简图
图9-28
联轴器滑套平锻工步
9.9.3 联轴器滑套成形平锻工艺
图9-29
联轴器滑套平锻模具结构简图
1.终锻成形型槽设计
图9-16 终锻成形型槽
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2.聚集型槽设计
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。
图9-17 聚集型槽
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表9-14 切边型槽的设计
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表9-15 穿孔型槽的设计
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9.8.4 平锻模的使用
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。
2)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)
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
图9-4 自由顶镦变形情况 a)无折叠 b)有折叠
图9-5 杆件塑性纵弯示意图
表9-5 一次行程聚集条件
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图9-6 在凹模和凸模型腔中顶锻
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27
9.4.2 聚集工步计算
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图9-7
2
9.1 平锻机简介及工艺特点
平锻机简介
（1）结构原理 机械 压力 机
包 括
属于
卧式 锻压 设备
工作滑块是做水 平往复运动
水平锻造机
又叫卧式锻造机，是 具有其他曲柄压力机 曲柄压力机类设备 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。
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
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
9.6 管类平锻件的工艺分析
第9章
9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 9.8 9.9
平锻机上模锻
平锻机简介及工艺特点 平锻机上模锻工步与锻件分类 平锻机模锻件图设计 聚集规则及其工步计算 通孔和盲孔类平锻件工艺分析 管类平锻件的工艺分析 平锻机吨位的确定 平锻机上锻模结构特点与模具使用 典型平锻件成形工艺流程举例
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
表9-16 平锻机模锻中常见的问题
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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
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。
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
，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。
模锻锤
热模锻压力机
螺旋压力机
属于
立式 锻压 设备
锤头或滑块是做 垂直往复运动
3
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
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
9.3.2
机械加工余量和公差
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：
表9-2 平锻件余量和公差
9.3.3 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。
表9-16 平锻机模锻中常见的问题
9.9 典型平锻件成形工艺流程举例
9.9.1 转向节摇臂轴平锻成形工艺
9.9.2 铲齿成形平锻工艺 9.9.3 联轴器滑套成形平锻工艺
9.9.1 转向节摇臂轴平锻成形工艺
图9-23
转向节摇臂轴平锻件图
图9-24 转向节摇臂轴平锻工步与模具结构简图
9.9.2 铲齿成形平锻工艺
4.切边工步
5.穿孔工步 6.切断工步
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
平锻机上锻件品种、尺寸范围较大，根据外形主要分为四类。
粗 大 杆形锻件 的
通 孔 锻 件
管类 锻件
联合 模锻 锻件
表9-1 平锻机模锻件分类
表9-1 平锻机模锻件分类
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
工艺特点 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；
管坯的聚集一般分为五种：
表9-11 管坯局部聚集成形方式
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。
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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。
图9-9 冲孔力-行程关系图
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
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。
图9-10 冲深孔的方法
2.冲孔工步设计
9.8.2 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Hale Waihona Puke Baidu式
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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。
图9-15 冲头形状与紧固方式
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
9.3.1 分模面确定 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.
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。
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
9.8.1 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
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图9-13 冲头夹持器形式 a)轴头式 b)压盖式
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
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
1.聚集(局部镦粗)工步 目的是加粗坯料的头部或中部，获得圆柱形或
2.冲孔工步 3.成形工步
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。