锻件图设计

第三节 锻件图的设计

锻模设计、工艺规程制订、模锻生产过程、锻模加工及锻件检验，都离不开锻件图。锻件图分为冷锻件图和热锻件图，冷锻件图用于最终锻件检验和热锻件图设计；热锻件图用于锻模设计与加工制造。习惯上将冷锻件图称为锻件图。

1.1 冷锻件图的设计

冷锻件图根据零件图设计，通常要解决下列问题。

1.1.1 确定分模面

模锻件是在可分的模腔中成形，组

成模具型腔的各模块的分合面称为“分模

面”；分模面与锻件表面的交线称为锻件的

“分模线”。锻件分模位置合适与否，直接

关系到锻件成形、出模，材料利用率等一系

列问题。因此，分模线是模锻件最重要、最

基本的结构要素。

确定分模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，容易从

模腔中取出；此外应争取获得镦粗成形。故此，锻件分模位置应选在具有最大水平投影

尺寸的位置上，如图6-5所示。

为了提高锻件质量和生产过程的稳定性，除满足上述分模原则外，确定开式模锻件的分模位置还应考虑下列要求：

1. 为使分模结构尽量简单和便于发现上下模在模锻过程中的错移，分模平面尽可能采用直线状，并应使分模线选在锻件侧面的中部，如图6-5和图6-6所示。

2.

头部尺寸较

大的长轴类

锻件，不宜

直线分模，

而应改用折

线分模，如

图6-7所示，

使上下模型腔深度大致

相等，以确

保尖角处能充填饱满。

3. 为便于锻模加工制造和锻件切边，同时也为了节约金属材料，当圆饼类锻件的H ≤（2.5～3）D 时，则无论是在锤上锻造还是在曲柄压力机上锻造或螺旋压力机上锻造，都应

考虑径向分模（图4-8a ），而尽量不采用轴向分模（图6-8b ）。因径向分模的锻模型槽可车削加工，效率高，工时省，切边模刃口形状简单，制造方便；径向分模还可锻出内腔，节约金属。但当H/D 较大时，锤上模锻时，显然不能再考虑 图6-5 直线类锻件分模位置

图6-6 分模位置选择 图6-7 折线分模

径向分模。若仍采用径向分模，则因模具高度尺寸太大，锻造困难，锻锤打击能量下降，需要的出模力也大。

4. 对金属流线有要求的锻件，

为避免纤维组织被切断，应尽可能沿锻

件截面外形分模，如肋顶分模（图

6-9）。同时还应考虑锻件工作时的受

力情况，应使纤维组织与剪应力方向垂

直。

1.1.2 确定锻件的机械加工余量和

公差 普通模锻方法很难满足机械零件

的要求，一般来说存在如下两方面的问题，即：

1. 锻件走样。由于欠压、锻模磨损、上下模错移、

毛坯体积和终锻温度的波动，使得锻件的形状发生变

化，尺寸在一定范围内波动；又由于锻件出模需要模膛带有斜度，锻件侧壁不得不添加敷料；形状复杂的

长轴类锻件还可能发生翘曲歪扭，从而导致锻件与零件有较大的差别。

2. 表面质量不易保证。由于锻件表面氧化与脱碳，合金元素蒸发与污染，表面裂纹时有发生；表面粗糙度也达不到零件图要求等，使得锻件的表面质量远远低于机械加工零件表面质量。

正是这两方面的原因，使得锻件设计时，不得不考虑添加一层包覆零件外层的金属，即余量，而且还得规定适当的公差，以保证锻件的误差落在余量范围之内。

锻件图尺寸、余量、公差与零件图尺寸的关系

见图6-10。锻件上凡是需要机械加工的表面，都应给

予加工余量。此外，对于重要的承力件，要求100%取

样试验或为了检验和机械加工定位的需要，还得考虑必

要的工艺余块。加工余量的大小与零件的形状复杂程

度、尺寸精度、表面粗糙度、锻件材质和模锻设备等因

素有关。过大的余量将增加切削加工量和金属损耗；加

工余量若不足，又会使锻件废品率增加。

1.1.

2.1 模锻件的加工余量的确定

模锻件的加工余量由下列因素共同组成：

Z=M+m+h+x/2 （6－3） 式中： Z —加工余量（㎜）；

M —精加工的最小余量（㎜）；

m —锻件的最大错移量等形位公差（㎜）；

h —表面缺陷（凹坑、脱碳等）层的深度（㎜）；

x —锻件尺寸的下偏差（㎜）。

1.1.

2.2 影响加工余量的因素

锻件需要切削加工的表面均应有足够的余量,而余量的大小,受下列因素的影响：

图6-9 有流线方向要求的锻件分模位置

（a ）正确 （b ）不正确

图6-8 H/D 比值不同时分模线的选择

图6-10 锻件的各种尺寸和公差余量

1. 锻件的尺寸大小。 锻件尺寸大，加工余量较大；锻件尺寸小，加工余量也小。

2. 零件的尺寸精度、表面粗糙度要求以及零件的形状复杂程度。 当尺寸精度和表面粗糙度要求高或形状复杂时，必须多次加工，此时加工余量就应适当增加。

3. 锻件各类公差对加工余量有影响，尤其应着重考虑错移、直线度、平面度、同轴度、顶杆压痕等形位公差。

4． 零件机械加工方法与工艺。机械切削加工零件时，只要求锻件能保证最小余量即可；电解加工时，则要求有均匀的余量；有中间热处理工序或零件需经焊接或组合加工时，应留有较多的余量。

5． 锻件的材料。铝镁合金毛坯加热后氧化少，可减小粗加工余量；钢和钛合金锻件表面缺陷层深，应加大余量。

1.2.3 模锻件公差的定义与分类

模锻件的公差为锻件最大极限尺寸与最小极限尺寸之差，它可以是具有上下偏差的双向公差或是只有一向偏差的单向公差。按所代表的技术要素的定义可分为：

尺寸公差 包括长度、宽度、厚度、中心距、角度、出模斜度、圆弧半径和圆角半径等公差。

形状位置公差 包括直线度、

平面度、深孔轴的同轴度、错移量（锻

件上分模线一侧的任一点和另一侧的

对应点之间不一致的允许值，见图

6-11）、剪切端变形量和杆部变形量等。

表面技术要素公差 包括深

度、残留毛边与毛边过切量、顶杆压痕

深度和表面粗糙度等。

各项公差都不应该互相叠加。

1.1.

2.3 确定模锻件公差的依据

1. 锻件的精度等级。锻件的精度等级分为普通级（用粗锻或普通模锻工艺锻压）、半精密级（用普通模锻或半精锻工艺锻压）和精密级（用精锻工艺锻压），其中精密级锻件应根据需要单独确定锻件公差。

图6-11 错移公差

（a ）

图6-12 锻件的内、外表面尺寸 （a ）外表面尺寸 （

b ）内表面尺