1、鍛模現代設計吉林大學材料科學與工程學院徐虹2010年11月復習和小節復習和小節5 5.6.6終鍛型槽終鍛型槽(finisher ;finishing impression )(finisher ;finishing impression )設計設計5 5.7 .7 預鍛型槽預鍛型槽(rougher; blocking impression(rougher; blocking impression ) )設計設計本節內容本節內容5 5.2 .2 開式模鍛和閉式模鍛開式模鍛和閉式模鍛5 5.3 .3 模鍛件分類模鍛件分類5 5.4 .4 模鍛件圖設計模鍛件圖設計5 5.6 .6 終鍛型槽設計終鍛型

2、槽設計5 5.7 .7 預鍛型槽設計預鍛型槽設計5 5.5.5模鍛變形工步的確定模鍛變形工步的確定5 5. . 制坯型槽設計制坯型槽設計5 5.9 .9 制坯工步選擇制坯工步選擇5 5.10 .10 坯料尺寸的確定坯料尺寸的確定5 5.11 .11 模鍛錘噸位計算模鍛錘噸位計算5 5.12 .12 錘鍛模結構設計錘鍛模結構設計1.零件的公稱尺寸零件的公稱尺寸 ：直徑：直徑D=80mm， H=50mm,已知已知查盤柱類自由鍛件查盤柱類自由鍛件機械加工余量與公差機械加工余量與公差(GB/T15826.2-1995)a=6 a=6 2 2，b=6 b=6 2,2,求鍛件的公稱尺求鍛件的公稱尺寸，鍛件

3、最大尺寸和最小尺寸。寸，鍛件最大尺寸和最小尺寸。2.零件的公稱尺寸零件的公稱尺寸 ：直徑：直徑=280mm， 內徑內徑d=210mm，H=45mm，查查錘上鋼錘上鋼質質自由鍛件機械加工余量與公差自由鍛件機械加工余量與公差圓環圓環類類(GB/T15826.4-1995)，查得外徑，查得外徑D雙雙邊余量邊余量a=a=1212 5 5，高度高度H H雙邊余量雙邊余量b=b=7 72,2, 內徑內徑d d雙邊雙邊余量余量c=16c=167,7,要求畫要求畫出鍛件圖。出鍛件圖。 作作 業業3.3.右圖（右圖（5 5）中圓）中圓環外徑環外徑D D2 2，內徑，內徑d d, ,高度高度H,H,經（經（4 4

4、）芯軸擴孔芯軸擴孔得到，（得到，（3)3)中實心中實心沖子沖孔直徑沖子沖孔直徑d,d,高度高度H H0 0, ,已知材料密度為已知材料密度為 ，鋼料加熱燒損率，鋼料加熱燒損率 ，求，求（1 1）中中坯料質量坯料質量和坯料直徑和坯料直徑。6.6.在水壓機上鐓粗圓形截面坯料，鍛件的高度在水壓機上鐓粗圓形截面坯料，鍛件的高度H=25mmH=25mm，直徑，直徑D=30mmD=30mm，該，該坯料材料在相應溫度和速度下的真實流動應力為坯料材料在相應溫度和速度下的真實流動應力為400MPa400MPa，摩擦因數為，摩擦因數為0.40.4，用理論計算法求鍛件成形所需最大變形力是多少？若鍛件的高度，用理論計

5、算法求鍛件成形所需最大變形力是多少？若鍛件的高度H=25mmH=25mm，直徑，直徑D=60mmD=60mm，用理論計算法求鍛件成形所需最大變形力是多少？，用理論計算法求鍛件成形所需最大變形力是多少？用經驗類比法求鍛錘噸位？用經驗類比法求鍛錘噸位？5.5.在馬架上對環形坯料進行擴孔，坯料外徑為在馬架上對環形坯料進行擴孔，坯料外徑為600mm,600mm,內徑為內徑為200mm,200mm,擴孔后外徑變為擴孔后外徑變為800mm,800mm,內徑內徑變為變為600mm600mm，求該鍛件的鍛造比。，求該鍛件的鍛造比。4.4.傳動軸鍛件頭道工步（傳動軸鍛件頭道工步（2 2）為拔長，鍛件質量）為拔長

6、，鍛件質量G G鍛鍛、密度、密度、鍛件最大截面積、鍛件最大截面積F F鍛鍛、燒損率、燒損率和鍛和鍛比比K KL L已知，求（已知，求（1 1）坯料直徑和下料高度。）坯料直徑和下料高度。7.7.在鍛錘自由鐓粗圓柱體坯料，鐓前直徑在鍛錘自由鐓粗圓柱體坯料，鐓前直徑30mm30mm，高度，高度40mm40mm，鐓后直徑，鐓后直徑60mm60mm，高度高度10mm10mm，已知相應的材料流動應力為，已知相應的材料流動應力為400MPa400MPa，兩種方法計算鍛錘噸位。，兩種方法計算鍛錘噸位。5 5.6.6終鍛型槽終鍛型槽(finisher ;finishing impression )(finish

7、er ;finishing impression )設計設計終鍛型槽：最重要的型槽，用來完成鍛件最終成形。終鍛型槽：最重要的型槽，用來完成鍛件最終成形。1.1.熱鍛件圖設計熱鍛件圖設計/2./2.飛邊槽飛邊槽/3./3.鉗口鉗口 以冷鍛件圖為依據，有兩點區別：以冷鍛件圖為依據，有兩點區別：（1 1十十) )1.1.熱鍛件圖的尺寸標注，高度方向尺寸以分模面為熱鍛件圖的尺寸標注，高度方向尺寸以分模面為基準，以便于鍛模機械加工和準備檢驗樣板。基準，以便于鍛模機械加工和準備檢驗樣板。2.2.考慮到金屬冷縮現象，熱鍛件圖上的所有尺寸應考慮到金屬冷縮現象，熱鍛件圖上的所有尺寸應計入收縮率計入收縮率, ,按

8、下式計算熱鍛件圖尺寸。按下式計算熱鍛件圖尺寸。 熱鍛件圖熱鍛件圖 終鍛型槽終鍛型槽加工加工、制造制造、檢驗檢驗L-L-熱鍛件尺寸；熱鍛件尺寸；l-l-冷鍛件尺寸；冷鍛件尺寸； - -終鍛溫度下金屬的收縮率終鍛溫度下金屬的收縮率; ;表表4-13按鍛件厚度確定收縮率按鍛件厚度確定收縮率界面厚度界面厚度mm一般鋼一般鋼奧氏體鋼奧氏體鋼1Cr18NiTiGH4036 GH4132銅合金銅合金鋁合金鋁合金鎂合金鎂合金鈦合金鈦合金50.80.91.21.40.60.70.40.55100.91.01.41.60.70.80.50.610151.01.11.61.70.80.90.60.7151.21.5

9、1.81.00.8鋼為鋼為0.8%1.5%,0.8%1.5%,不銹鋼為不銹鋼為1.0%1.8%1.0%1.8%，鈦合金為，鈦合金為0.5%0.9%0.5%0.9%，鋁合，鋁合金金0.6%1.0%0.6%1.0%，銅合金，銅合金0.6%1.3%0.6%1.3%，鎂合金，鎂合金0.7%0.8%0.7%0.8%，鎳基高溫合，鎳基高溫合金為金為1.3%1.8%1.3%1.8%。%100)tt(2211當需要計入模具收縮率時，可按下式計算鍛件的收縮率當需要計入模具收縮率時，可按下式計算鍛件的收縮率(1)(1)終鍛型槽易磨損處，可在鍛件負公差范圍內增終鍛型槽易磨損處，可在鍛件負公差范圍內增加一層磨損量，以

10、提高鍛模壽命。加一層磨損量，以提高鍛模壽命。 齒輪鍛件，其型槽在輪輻處易受齒輪鍛件，其型槽在輪輻處易受磨損，使鍛件輪輻厚度增加，因此熱鍛磨損，使鍛件輪輻厚度增加，因此熱鍛件圖尺寸件圖尺寸A A比冷鍛件圖上的相應尺寸減比冷鍛件圖上的相應尺寸減小小0 05 50 08mm8mm。允許熱鍛件圖上個別部位與冷鍛件圖有差異：允許熱鍛件圖上個別部位與冷鍛件圖有差異：(2)(2)下模型槽底部易積聚氧下模型槽底部易積聚氧化皮，致使鍛件表面壓坑化皮，致使鍛件表面壓坑或缺肉。或缺肉。為避免局部缺為避免局部缺肉，在熱鍛件肉，在熱鍛件圖上曲柄端頭圖上曲柄端頭加厚加厚2mm2mm (3)(3)形狀特別而又不對稱的鍛件，

11、上半部分復雜，形狀特別而又不對稱的鍛件，上半部分復雜，下半部分簡單。在錘擊過程中，可能因轉動而導下半部分簡單。在錘擊過程中，可能因轉動而導致鍛件報廢，應考慮在致鍛件報廢，應考慮在熱鍛件圖上增設方形定位熱鍛件圖上增設方形定位余塊余塊。 (4)(4)當鍛錘噸位不足，發當鍛錘噸位不足，發生鍛不足或欠壓現象時，生鍛不足或欠壓現象時，應將鍛件高度尺寸適當減應將鍛件高度尺寸適當減小，以抵消欠壓的影響。小，以抵消欠壓的影響。鍛錘噸位偏大，上下模承鍛錘噸位偏大，上下模承擊面可能壓塌，應將熱鍛擊面可能壓塌，應將熱鍛件圖上高度尺寸適當加大。件圖上高度尺寸適當加大。(5)(5)分模面兩側形狀不對稱的鍛件，考慮到金屬

12、流分模面兩側形狀不對稱的鍛件，考慮到金屬流動特點，將動特點，將難以充填的復雜形狀一側放在上模難以充填的復雜形狀一側放在上模。上。上模金屬仍存在向上運動的慣性。模金屬仍存在向上運動的慣性。錘上模鍛，金屬充填上模效果好于下模。錘上模鍛，金屬充填上模效果好于下模。 (6)(6)熱鍛件圖不標注公差熱鍛件圖不標注公差和技術條件，也不繪制零和技術條件，也不繪制零件輪廓線；有內孔，必須件輪廓線；有內孔，必須繪出連孔形式。繪出連孔形式。2.2.毛邊槽（毛邊槽（flashflash）設計）設計 開式模鍛的終鍛型槽周邊必須設計毛邊槽，其開式模鍛的終鍛型槽周邊必須設計毛邊槽，其形式和尺寸對鍛件質量影響很大。毛邊槽有

13、如下幾形式和尺寸對鍛件質量影響很大。毛邊槽有如下幾種形式：種形式：形式形式I I使用最廣泛，其優點是橋部設在上模塊，使用最廣泛，其優點是橋部設在上模塊，與坯料接觸時間短，吸收熱量少，溫升少，能減輕與坯料接觸時間短，吸收熱量少，溫升少，能減輕橋部磨損或避免壓塌。橋部磨損或避免壓塌。 形式形式適用于高度方向形狀不對稱鍛件。其復適用于高度方向形狀不對稱鍛件。其復雜部分設在上模，為簡化切邊沖頭形狀，通常將鍛雜部分設在上模，為簡化切邊沖頭形狀，通常將鍛件翻轉件翻轉180180，橋部設在下模，切邊時鍛件也易放，橋部設在下模，切邊時鍛件也易放平穩。平穩。 形式形式使用對象同形式使用對象同形式 ，加寬下模毛邊

14、槽橋，加寬下模毛邊槽橋部，提高了橋部強度，以避免過快地磨損和過早地部，提高了橋部強度，以避免過快地磨損和過早地壓塌。壓塌。形式形式適用于形狀復雜，坯料體積不易計算準確適用于形狀復雜，坯料體積不易計算準確而往往偏多的鍛件，由于增大倉部容積不致于發生而往往偏多的鍛件，由于增大倉部容積不致于發生上下模壓不靠。上下模壓不靠。 形式形式只用于鍛模局部，橋部增設阻尼溝，增只用于鍛模局部，橋部增設阻尼溝，增加金屬向倉部流動的阻力，迫使金屬流向型槽深處加金屬向倉部流動的阻力，迫使金屬流向型槽深處或枝芽處。或枝芽處。形式形式楔形毛邊槽，其特點是終鍛時水平方向金楔形毛邊槽，其特點是終鍛時水平方向金屬流動愈來愈因難

15、，適用形狀更復雜的鍛件，缺點屬流動愈來愈因難，適用形狀更復雜的鍛件，缺點是切除毛邊困難。是切除毛邊困難。毛邊槽的主要尺寸是橋部高度毛邊槽的主要尺寸是橋部高度h h和寬度和寬度b b及入口圓角半及入口圓角半徑徑R1R1毛邊橋部高度毛邊橋部高度h h和寬度和寬度b b對阻力和流動的影響：對阻力和流動的影響：橋口高度h飛增大，阻力減小；橋口寬度b增加，阻力增加。在成形過程中如阻力過大，導致鍛不足，鍛模過早磨損或壓坍；如阻力太小，產生大的飛邊，模膛不易充滿。 毛邊槽尺寸確定方法：毛邊槽尺寸確定方法：(1)(1)噸位法毛邊槽具體尺寸根據鍛錘噸位大小來噸位法毛邊槽具體尺寸根據鍛錘噸位大小來 選定選定 來自

16、實踐來自實踐 查表簡單查表簡單 準確性差準確性差表表4-14按鍛錘噸位確定的毛邊槽尺寸按鍛錘噸位確定的毛邊槽尺寸鍛錘類別及噸位鍛錘類別及噸位h/mmh1/mmb/mmb1/mmR1/mm毛邊槽截面積毛邊槽截面積/mm21t夾板錘夾板錘0.638201t模鍛錘模鍛錘1.01.648222511001262t模鍛錘模鍛錘1.82.241025301.51341683t模鍛錘模鍛錘2.53.051230401.52072855t模鍛錘模鍛錘3.04.0612144050232044010t模鍛錘模鍛錘4.06.08141650602.552872816模鍛錘模鍛錘6.09.0101618608038

17、831279(2)(2)計算法計算法 采用經驗公式計算毛邊槽橋部高度采用經驗公式計算毛邊槽橋部高度 （a) a) mm)015. 0（件Fh )(01. 0209. 03mmQQhF F件件一鍛件在分模面上的投影面積一鍛件在分模面上的投影面積(mm(mm2 2) )。(b)(b)QQ鍛件質量（鍛件質量（kg)kg)然后根據計算得到的然后根據計算得到的h h值查表值查表415415確定毛邊槽其它尺寸。確定毛邊槽其它尺寸。高度尺寸高度尺寸/mm圓角圓角R1/mm寬度尺寸寬度尺寸/mm入口處型槽深入口處型槽深一、鐓粗成形一、鐓粗成形二、壓入成形二、壓入成形三、形狀復雜件三、形狀復雜件hh120204

18、040bb1Fmz/mm2bb1Fmz/mm2bb1Fmz/mm20.63111.56185262061822740.8311.51.56206972277925881.0311.52.0722808259110281041.63.511.52.082210292511311301552.041.52.02.5925136102815312321773.051.52.02.51028201123223314382784.0622.53.01130268143834416423855.0722.53.01232343154043418465066.082.53.03.51335435164253

19、02050642表表4-15橋部高度橋部高度h確定的毛邊槽尺寸確定的毛邊槽尺寸3.3.鉗口鉗口(gate(gate ) ) 鉗口鉗口: :終鍛型槽和預鍛型終鍛型槽和預鍛型 槽前端留下的凹腔槽前端留下的凹腔作用：容納夾持坯料的夾鉗作用：容納夾持坯料的夾鉗(tongs )(tongs )和便于從和便于從 型槽中取出鍛件。型槽中取出鍛件。作為澆注檢驗用的鉛或金屬鹽樣件的澆口。作為澆注檢驗用的鉛或金屬鹽樣件的澆口。鉗口頸鉗口頸: : 鉗口與型槽間的溝槽鉗口與型槽間的溝槽2.2.也是澆鉛水或金屬鹽也是澆鉛水或金屬鹽溶液的澆道。溶液的澆道。作用作用: 1.: 1.增加鍛件與鉗夾頭增加鍛件與鉗夾頭 連接的剛

20、度，便于鍛連接的剛度，便于鍛 件出模件出模; ;鉗口尺寸根據鉗夾頭直徑選定鉗口尺寸根據鉗夾頭直徑選定鉗口頸尺寸按鉗口頸尺寸按鍛件質量選擇鍛件質量選擇表表4-16 鉗口尺寸鉗口尺寸夾鉗頭直徑夾鉗頭直徑d/mmB/mmh/mmR0/mm185020101828602510283570301035408035154050904015505510045155560110501560651205515表表4-17 鉗口頸尺寸鉗口頸尺寸鍛件質量鍛件質量d/kgb/mma/mml/mm0.251l0.5s0S0鍛鍛模外壁模外壁最小厚最小厚度度0.61.57282.5103123.5144表表4-18 鉗口寬

21、度鉗口寬度鍛錘噸位鍛錘噸位/kN203050100160B/mm506580100120 如果鍛件質量大于如果鍛件質量大于g g，鉗口應設計成，鉗口應設計成圓形。鉗口頸直徑圓形。鉗口頸直徑(mm)(mm)，但不大于但不大于0mm0mm。當預鍛型槽也開當預鍛型槽也開有鉗口，且與終鍛型有鉗口，且與終鍛型槽鉗口間壁厚小于槽鉗口間壁厚小于15mm15mm時，可將兩鉗口時，可將兩鉗口開通，便于機械加工。開通，便于機械加工。預鍛的主要目的：在終鍛前進一步分配金屬預鍛的主要目的：在終鍛前進一步分配金屬分配金屬的意義：分配金屬的意義：(1)(1)確保金屬無缺陷流動，易于充填型槽；確保金屬無缺陷流動，易于充填型

22、槽；(2)(2)減少材料流向毛邊的損失；減少材料流向毛邊的損失；(3)(3)減小終鍛型槽磨損減小終鍛型槽磨損( (由于減少金屬流動量由于減少金屬流動量) )；(4)(4)取得所希望的流線和便于控制鍛件的力學性能。取得所希望的流線和便于控制鍛件的力學性能。 預鍛型槽預鍛型槽以終鍛型以終鍛型槽或熱鍛件圖為基礎進行槽或熱鍛件圖為基礎進行設計。設計。5 5.7 .7 預鍛型槽預鍛型槽(rougher; blocking impression(rougher; blocking impression ) )設計設計預鍛的不利影響預鍛的不利影響: 易偏心打擊，影響錘桿壽命易偏心打擊，影響錘桿壽命 易上下模

23、錯移易上下模錯移 增大模塊尺寸增大模塊尺寸 降低生產率降低生產率須具體考慮如下問題：須具體考慮如下問題：設計的原則：經預鍛型槽成形的坯料，在終鍛型設計的原則：經預鍛型槽成形的坯料，在終鍛型槽中最終成形時，金屬變形均勻，充填性好，產槽中最終成形時，金屬變形均勻，充填性好，產生的毛邊最小。生的毛邊最小。1. 1. 預鍛型槽的寬與高預鍛型槽的寬與高2模鍛斜度模鍛斜度3圓角半徑圓角半徑1.1.預鍛型槽的寬與高：與預鍛型槽的寬與高：與預鍛后的坯料在終鍛型槽預鍛后的坯料在終鍛型槽 中的成形方式有關。中的成形方式有關。在終槽在終槽 中的成中的成形方式形方式預鍛型槽的尺寸預鍛型槽的尺寸鐓粗方鐓粗方式成形式成形

24、高度高度尺寸應比終鍛型槽大尺寸應比終鍛型槽大25mm；寬度寬度則比終鍛型槽小則比終鍛型槽小12mm；橫截面面積應比終鍛型槽相應橫截面面積應比終鍛型槽相應處截面積大處截面積大1%3%，或按下，或按下式計算：式計算：F鍛鍛=F終終+（0.21）F毛毛式中式中F毛毛毛邊槽橫截面積毛邊槽橫截面積壓入方壓入方式成形式成形高度尺寸應略小于終鍛型槽高高度尺寸應略小于終鍛型槽高度尺寸。度尺寸。h=（0.80.9)h 與與 h/a有關有關, 頂部寬度相等頂部寬度相等a=a2 2模鍛斜度模鍛斜度 3 3圓角半徑圓角半徑 一般與終鍛模具型槽相同。一般與終鍛模具型槽相同。 1) 1) 預鍛型槽周邊不設毛邊槽，而是在型

25、槽分模面預鍛型槽周邊不設毛邊槽，而是在型槽分模面 轉角處用較大的圓弧；轉角處用較大的圓弧； 2) 2) 型槽內的圓角半徑比終鍛型槽對應處稍大。型槽內的圓角半徑比終鍛型槽對應處稍大。 橫截面積發生突然變化的橫截面積發生突然變化的鍛件鍛件, ,預鍛型槽在水平面上拐角預鍛型槽在水平面上拐角處的圓角半徑應適當加大，使處的圓角半徑應適當加大，使坯料變形逐漸過渡，以避免預坯料變形逐漸過渡，以避免預鍛和終鍛時產生折疊，如右圖。鍛和終鍛時產生折疊，如右圖。4 4帶枝芽的鍛件帶枝芽的鍛件 為便于金屬流入枝芽處，預鍛型槽的枝芽形狀為便于金屬流入枝芽處，預鍛型槽的枝芽形狀可簡化。與枝芽連接處的圓角半徑適當增大，必要可簡化。與枝芽連接處的圓角半徑適當增大，必要時在分模面上增設阻尼溝，以增大金屬流向毛邊的時在分模面上增設阻尼溝，以增大金屬流向毛邊的阻力。阻力。5.5.叉形鍛件叉形鍛件 鍛件叉間距離不大時，必須在預鍛型槽中使用鍛件叉間距離不大時，必須在預鍛型槽中使用劈料臺。劈料臺。預鍛時依靠劈料臺把金屬擠向兩側，流入預鍛時依靠劈料臺把金屬擠向兩側，流入叉部型槽內。叉部型槽內。有關尺寸如下：有關尺寸如下： A=0.25B 8A=0.25B 8A A303