模锻成型

模锻

模锻：在模锻设备上，利用高强度锻模，使金属坯料在模膛内受压产生塑性变形，而获得所需形状、尺寸以及内部质量锻件的加工方法称为模锻。在变形过程中由于模膛对金属坯料流动的限制，因而锻造终了时可获得与模膛形状相符的模锻件。

与自由锻相比，模锻具有如下优点：

(1) 生产效率较高。模锻时，金属的变形在模膛内进行，故能较快获得所需形状。

(2) 能锻造形状复杂的锻件，并可使金属流线分布更为合理，提高零件的使用寿命。

(3) 模锻件的尺寸较精确，表面质量较好，加工余量较小。

(4) 节省金属材料，减少切削加工工作量。在批量足够的条件下，能降低零件成本。

(5) 模锻操作简单，劳动强度低。

但模锻生产受模锻设备吨位限制，模锻件的质量一般在150kg以下。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。

模锻设备：锤上模锻、压力机上模锻、胎模锻。

一、锤上模锻的工艺特点

锤上模锻是将上模固定在锤头上，下模紧固在模垫上，通过随锤头作上下往复运动的上模，对置于下模中的金属坯料施以直接锻击，

来获取锻件的锻造方法。

锤上模锻的工艺特点是：

（1）金属在模膛中是在一定速度下，经过多次连续锤击而逐步成形的。

（2）锤头的行程、打击速度均可调节，能实现轻重缓急不同的打击，因而可进行制坯工作。

（3）由于惯性作用，金属在上模模膛中具有更好的充填效果。

（4）锤上模锻的适应性广，可生产多种类型的锻件，可以单膛模锻，也可以多膛模锻。

由于锤上模锻打击速度较快，对变形速度较敏感的低塑性材料（如镁合金等），进行锤上模锻不如在压力机上模锻的效果好。

二、锤上模锻的锻模结构

锻模结构：如图2-18所示，锤上模锻用的锻模由带燕尾的上模2和下模4两部分组成，上下模通过燕尾和楔铁分别紧固在锤头和模垫上，上、下模合在一起在内部形成完整的模膛。

图2-18 锤上锻模

1－锤头2－上模3－飞边槽4－下模5－模垫

6、7、10－紧固楔铁8－分模面9－模膛

模锻模膛：制坯模膛和模锻模膛。

（一）制坯模膛

对于形状复杂的模锻件，为了使坯料基本接近模锻件的形状，以便模锻时金属能合理分布，并很好地充满模膛，必须预先在制坯模膛内制坯。制坯模膛有以下几种：

1．拔长模膛减小坯料某部分的横截面积，以增加其长度。如图2-19所示。

图2-19 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，如图2-20所示。

图2-20 滚挤模膛

a）开式b）闭式

3．弯曲模膛使坯料弯曲，如图2-21所示。

图2-21 弯曲模膛

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，如图2-22所示。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。

图2-22 切断模膛

此外，还有成形模膛、镦粗台及击扁面等制坯模膛。

（二）模锻模膛

模锻模膛包括预锻模膛和终锻模膛。所有模锻件都要使用终锻模膛，预锻模膛则要根据实际情况决定是否采用。

1．终锻模膛使金属坯料最终变形到所要求的形状与尺寸，如图2-18所示。由于模锻需要加热后进行，锻件冷却后尺寸会有所缩减，所以终锻模膛的尺寸应比实际锻件尺寸放大一个收缩量，对于钢锻件收缩量可取1.5%。

飞边槽：如图2-18所示。飞边槽用以增加金属从模膛中流出的阻力，促使金属充满整个模膛，同时容纳多余的金属，还可以起到缓冲作用，减弱对上下模的打击，防止锻模开裂。飞边槽的常见形式如图2-23所示，图2-23a为最常用的飞边槽形式，图2-23b用于不对称锻件，切边时须将锻件翻转180°，图2-23c用于锻件形状复杂，坯料体积偏大的情况，图2-23d设有阻力沟，用于锻件难以充满的局部位置。飞边槽在锻后利用压力机上的切边模去除。

图2-23 飞边槽形式

图2-24为带有飞边槽与冲孔连皮的模锻件。

2．预锻模膛用于预锻的模膛称为预锻模膛。终锻时常见的缺陷有折迭和充不满等，工字型截面锻件的折迭如图2-25所示。这些缺陷都是由于终锻时金属不合理的变形流动或变形阻力太大引起的。为此，对于外形较为复杂的锻件，常采用预锻工步，使坯料先变形到接近锻件的外形与尺寸，以便合理分配坯料各部分的体积，避免折迭的产生，并有利于金属的流动，易于充满模膛，同时可减小终锻模膛的磨损，延长锻模的寿命。预锻模膛和终锻模膛的主要区别是前者的圆角和模锻斜度较大，高度较大，一般不设飞边槽。只有当锻件形状复杂、成形困难，且批量较大的情况下，设置预锻模膛才是合理的。

图2-24 带有飞边槽与冲孔连皮的模锻件

1—冲孔连皮2—锻件3—飞边4—分模面

图2-25 工字型截面锻件的折迭

根据模锻件的复杂程度不同，所需的模膛数量不等，可将锻模设计成单膛锻模或多膛锻模。弯曲连杆模锻件所用多膛锻模如图2-26所示。

图2-26 弯曲连杆锻模（下模）与模锻工序

1—拔长模膛2—滚挤模膛3—终锻模膛4—预锻模膛5—弯曲

模膛

三、锤上模锻工艺规程的制定

锤上模锻工艺规程的制定主要包括绘制模锻件图、计算坯料尺寸、确定模锻工步、选择锻造设备、确定锻造温度范围等。

（一）绘制模锻件图

模锻件图是设计和制造锻模、计算坯料以及检验模锻件的依据。根据零件图绘制模锻件图时，应考虑以下几个问题。

1．分模面上下锻模的分界面。分模面的选择应按以下原则进行。