1、模鍛成形工步分析課件模鍛成形工步分析課件模鍛成形工步分析課件模鍛是將加熱好的坯料放在鍛模模膛內，在鍛壓力的作用下迫使坯料變形而獲得鍛件的一種加工方法。坯料變形時，金屬的流動受到模膛的限制和引導，從而獲得與模膛形狀一致的鍛件。 模鍛概述圖4-1 模鍛工作示意圖1-上模用鍵 2-下模用鍵 3-砧座 4-模座用楔 5-模座 6-下模用楔7-下楔 8-上模 9-上模用楔 10-錘頭如右圖所示。模鍛的生產率高，并可鍛出形狀復雜、尺寸準確的鍛件，適宜在大批量生產條件下，鍛造形狀復雜的中、小型鍛件。 模鍛是將加熱好的坯料放在鍛模模膛內，在鍛壓力的作用下迫使坯料與自由鍛相比，模鍛的優(yōu)點是：1）由于有模膛引導金

2、屬的流動，鍛件的形狀可以比較復雜；2）鍛件內部的鍛造流線比較完整，從而提高了零件的力學性能和使用壽命。3）鍛件表面光潔，尺寸精度高，節(jié)約材料和切削加工工時；4）生產率較高；5）操作簡單，易于實現機械化；6）生產批量越大成本越低。模鍛概述與自由鍛相比，模鍛的優(yōu)點是：模鍛概述模鍛的缺點：1）模鍛是整體成形，摩擦阻力大，故模鍛所需設備噸位大，設備費用高；2）鍛模加工工藝復雜，制造周期長，費用高。故只適用于中小型鍛件的成批或大批生產。如圖3-1所示為典型模鍛件。模鍛廣泛應用于國防工業(yè)和機械制造業(yè)，按質量計算模鍛件在飛機上占85%，坦克占70%，汽車占80%，機車占60%。按使用設備不同，模鍛可分為：錘

3、上模鍛、胎模鍛、曲柄壓力機上模鍛、摩擦壓力機上模鍛、平鍛機上模鍛等。模鍛的缺點：6.1 模具對金屬變形的影響 模具形狀對金屬變形影響很大，為了使模鍛成形順利進行，模鍛設計時，必須注意如下方面：一、控制鍛件的最終形狀和尺寸： 為了保證鍛件的形狀和尺寸精度，設計熱鍛模具時應考慮鍛件和模具的熱收縮，設計精密模鍛件還需考慮模具的彈性變形。 6.1 模具對金屬變形的影響 模具形狀對金屬變形影二、控制金屬的變形方向 ： 根據金屬塑性成形理論，塑性變形時金屬主要朝最大主應力的方向流動。在三向壓應力的情況下，金屬主要朝最小阻力方向流動。 因此，對一個待加工的鍛件，通過設計不同的制坯工步如拔長、滾擠、彎曲、預鍛

4、等可控制金屬的變形方向，完成對坯料的塑性加工。二、控制金屬的變形方向 ：三、改變變形區(qū)的應力場 變形體內的應力場是在外力作用下產生的，一般外力通過模具施加在坯料上，坯料變形的反作用力也由模具承受。合理的模具設計還應使鍛件變形時的流動阻力盡量小，使模具所承受的載荷分布均勻，降低峰值應力。三、改變變形區(qū)的應力場四、提高金屬的塑性 金屬的塑性與應力狀態(tài)有很大關系，壓應力個數越多，靜水壓力數值越大，材料的塑性越好。封閉的模膛使金屬在終鍛最后階段處于三向壓應力狀態(tài)，材料的塑性好。 五、控制坯料失穩(wěn)，提高成形極限 細長桿在受壓時會由于塑性失穩(wěn)而彎曲，從而可能形成折疊。為控制頂鐓時桿件失穩(wěn)，要求模孔直徑D=

5、(1.251.50）D0 （D0坯料直徑），這樣可依靠模膛內壁限制彎曲的發(fā)展，避免折疊產生。四、提高金屬的塑性五、控制坯料失穩(wěn)，提高成形極限6.2 開式模鍛6.2.1概述：開式模鍛是變形金屬的流動不完全受模腔限制的一種鍛造方式。開式模鍛時，上模和下模間的間隙不斷變小，多余的金屬沿垂直于作用力方向流動形成毛邊。隨作用力的增大，毛邊減薄。從坯料開始接觸模具到上下模打靠，鍛造坯料最大外廓始終敞開，即飛邊的倉部未完全充滿。6.2 開式模鍛圖6-3 開式模鍛示意圖 飛邊槽的作用：1、造成足夠大的水平方向的阻力，迫使金屬充滿型腔，保證鍛件尺寸準確。2、緩沖錘擊。3、容納多余金屬。飛邊是工藝廢料，一般在后續(xù)

6、工序中切除。開式模鍛示意圖如右。圖6-3 開式模鍛示意圖 飛邊槽的作用： 6.2.2開式模鍛成形過程的分析 開式模鍛的成形過程大體分為三個階段（見圖6.4）： 圖6.4 開式模鍛成形過程的金屬流動 6.2.2開式模鍛成形過程的分析圖6.4 開式模鍛成1、鍛粗階段： 鍛粗階段是開式模鍛的第一階段。壓下量H1，模鍛力為P1（見圖6.5）。此時整個坯料都產生變形，在坯料內部近似存在分流面。分流面外的坯料金屬流向法蘭部分，分流面內的金屬流向凸臺部分。1、鍛粗階段： 2、充滿模膛階段： 充滿模膛階段是開式模鍛的第二階段。壓下量H2，模鍛力為P2（見圖6.5）。這時下模膛已經充滿，凸臺部分尚未充滿，金屬開

7、始流入飛邊槽。隨著橋部金屬變薄，金屬流入飛邊的阻力增大，迫使金屬流向凸臺和角部，直到完全充滿模膛，變形區(qū)仍然遍布整個坯料。2、充滿模膛階段： 3、打靠階段： 打靠階段是開式模鍛的第三階段。壓下量H3，模鍛力為P3（見圖6.5）。此時金屬已完全充滿模膛，但上、下模面尚未打靠（錘上模鍛結束時要打靠），多余金屬擠入飛邊槽，鍛造變形力急劇上升，變形區(qū)縮小為模鍛件中心部分區(qū)域。 3、打靠階段： 圖6.5 開式模鍛成形過程鍛造力行程曲線 圖6.5 開式模鍛成形過程鍛造力行程曲線 研究鍛件的成形問題，主要研究第二階段。 計算變形力可按第三階段的變形區(qū)域考慮， 希望第三階段盡可能小。圖6.7是某回轉體鍛件模鍛

8、第二階段子午面的網格變化情況。 圖6.7 某回轉體鍛件模鍛第二階段子午面的網格變化 研究鍛件的成形問題，主要研究第二階段。 圖6.7 6.2.3開式模鍛時影響金屬成形的主要因素 1.模膛尺寸和形狀的影響 金屬變形時在模膛內遇到的阻力與下列因素有關：（1）變形金屬與模壁間的摩擦系數 ；（2）模壁斜度；斜度擠壓力 （3）圓角半徑R ；R不易充滿（4）模膛的寬度和深度 ；越窄越 深，不易充滿（5）模具溫度 。T 不易充滿 一般預熱模具到200-300 圖6-8摩擦力對金屬充填模膛的影響 6.2.3開式模鍛時影響金屬成形的主要因素 1.模膛尺寸和形圖6.9模壁斜度對金屬充填模膛的影響 圖 6.10模具

9、圓角半徑對金屬流動的影響 圖6.9模壁斜度對金屬充填模膛的影響 圖 6.10模具圓角半2.飛邊槽的影響 常見飛邊槽型式如圖6.11。它包括飛邊槽橋部和倉部。橋部的主要作用是阻止金屬外流，迫使金屬充滿模膛。較薄的飛邊槽橋部，也有利于飛邊在后續(xù)工序中切除。飛邊槽倉部的作用主要是容納多余金屬，以免金屬流到分模面上，影響上下模具打靠。 圖 6.11飛邊槽型式 6.12帶阻力溝的飛邊槽 2.飛邊槽的影響圖 6.11飛邊槽型式 設計飛邊槽，主要是合理確定飛邊槽橋部寬度和高度。為了保證金屬充滿模膛，希望飛邊橋部阻力大一些。但阻力過大，會使模鍛成形的變形功和變形力變大，對模鍛錘會造成因打擊能量不足而上下模不能

10、打靠，對熱模鍛壓力機則可能發(fā)生超載“悶車”。因此，飛邊槽要根據模膛充填的難易程度設計。模膛易充滿時，b/h值取小些，反之，取大些。 設計飛邊槽，主要是合理確定飛邊槽橋部寬度和高度圖6.13給出了復雜圓餅類鍛件飛邊橋部尺寸與鍛件品質的關系。 圖6.13 復雜圓餅類鍛件飛邊橋部尺寸與鍛件質量的關系 圖6.13給出了復雜圓餅類鍛件飛邊橋部尺寸與鍛件品質的關可以改變分模面的位置，把飛邊設計在變形較困難的端部（如圖6.14所示）。 圖6.14 飛邊位置的設計 模鍛時飛邊材料消耗占鍛件質量的比例與鍛件形狀有關，一般為20%30%，造成大量浪費。可以改變分模面的位置，把飛邊設計在變形較困難的端部（如圖63.

11、設備工作速度的影響 一般說來，設備工作速度高時，金屬變形速度快，金屬變形的慣性和變形熱效應突出。由于溫度較高，氧化皮軟化，摩擦系數有所降低，這時的氧化皮在某種程度上具有潤滑劑的功能。 模鍛時正確利用這些因素，有助于使金屬充填模膛，得到外形復雜、尺寸精確的鍛件。3.設備工作速度的影響 錘上鍛造時，變形金屬具有很高的變形速度，在模具停止運動瞬時，變形金屬仍可依靠變形慣性繼續(xù)充填模膛。 設備工作速度對金屬充填模膛的影響見下表： 錘上鍛造時，變形金屬具有很高的變形速度，在模6.3 閉式模鍛開式模鍛時飛邊材料消耗占鍛件質量的比例與鍛件形狀有關，一般為20%30%，造成大量浪費。為減少材料浪費，提高利用率

12、，出現了閉式模鍛。閉式模鍛即無飛邊模鍛。在變形過程中，金屬始終被封閉在型腔內不能排出，迫使金屬充滿型腔而不形成毛邊。6.3 閉式模鍛圖6.15閉式模鍛示意圖 閉式模鍛時，上下模之間的間隙很小，金屬流入間隙的阻力大，但在下料不準確或模鍛操作不當時，也會產生微量的縱向毛刺。圖6.15閉式模鍛示意圖 閉式模鍛時，上下模之間的間閉式模鍛主要優(yōu)點是：1、減少飛邊材料的損耗；2、節(jié)省切邊設備；3、有利于金屬充滿型膛，有利于進行精密模鍛；4、由于閉式模鍛，金屬處于三向壓應力狀態(tài)，有利于 低塑性材料的成形。閉式模鍛的適用范圍： 適用于軸對稱變形或近似軸對稱變形的鍛件，目前應用最多的是短軸線類的回轉體鍛件。閉式

13、模鍛主要優(yōu)點是：閉式模鍛的適用范圍： 適用于軸對稱采用閉式模鍛工藝過程的必要條件是：1.坯料體積準確；2.坯料形狀合理并且能夠在模膛內準確定位；3.設備的打擊能量或打擊力可以控制；4.設備上有頂出裝置。采用閉式模鍛工藝過程的必要條件是：6.3.1閉式模鍛的變形過程分析 閉式模鍛過程可分三個階段（見圖6.16） 圖6.16 閉式模鍛變形過程簡圖 第1階段上模的壓下量為H1，由上模與坯料接觸，坯料開始變形到坯料與模膛側壁接觸為止，此階段變形力增加相對較慢。 基本成型階段6.3.1閉式模鍛的變形過程分析 圖6.16 閉式模鍛 第2階段上模的壓下量為H2，由第1階段結束到金屬基本充滿模膛為止，此階段的

14、變形力比第1階段增大23倍，但H2很小。 充滿階段 第2階段上模的壓下量為H2，由第1階段結束到金屬基本充 第3階段上模的壓下量為H3。此時，坯料基本上已成為不變形的剛體，只有在極大的模鍛力作用下才能使端部的金屬產生變形，形成縱向飛刺。飛刺越薄、越高，模鍛力F越大，模膛側壁所受的壓力也越大。 形成縱向飛邊階段 這階段的變形對閉式模鍛有害無益，是不希望出現的。它不僅影響模具壽命，而且容易產生過大的縱向飛邊，清除比較困難。 第3階段上模的壓下量為H3。此時，坯料基本上已成為不圖6.17表示了充滿階段作用于上模和下模模膛側壁正應力和的分布情況。圖6.17 充滿階段變形示意圖 圖6.17表示了充滿階段

15、作用于上模和下模模膛側壁正應力鍛件高徑比，相對角隙寬度“C”對模膛側壁所受的壓力FQ和模鍛力F的比值FQ/F的影響如下圖所示。圖6.18 鍛件高徑比、充滿程度對FQ/F的影響1C/D=0.05；2C/D=0.01；3C/D=0.005 結論：H/D越小，模壁受力狀況越好。鍛件高徑比，相對角隙寬度“C”對模膛側壁所受的壓力FQ和6.3.2閉式模鍛時影響金屬成形的主要因素 1、坯料體積和模膛體積間的偏差對鍛件尺寸的影響閉式模鍛時，忽略縱向飛刺的材料消耗，如果坯料的體積和模膛體積之間有偏差，將使鍛件高度尺寸發(fā)生的變化： （6-1）式中： D鍛件最大外徑。6.3.2閉式模鍛時影響金屬成形的主要因素 1

16、、對于一定形狀的鍛件，坯料的體積和模膛體積之間的偏差對高度偏差的影響：一是實際坯料體積的變化，坯料直徑和下料長度的公差、燒損量的變化、實際鍛造溫度的變化等；二是模膛體積的變化，由于模膛磨損、設備和模具因工作載荷變化引起的彈性變形量、鍛模溫度的變化等。對于一定形狀的鍛件，坯料的體積和模膛體積之間的偏差對高度2、打擊能量和模鍛力對成形品質的影響如下表。2、打擊能量和模鍛力對成形品質的影響如下表。3、鍛壓設備的影響（1）液壓機閉式模鍛一般不產生飛邊，在合理選用設備噸位的條件下，可以靠控制壓力大小使變形過程在產生飛邊之前結束。（2）平鍛機閉式模鍛，一般不產生飛邊，在合理選用設備噸位的條件下，可以靠控制

17、壓力大小使變形過程在產生飛邊之前結束。3、鍛壓設備的影響（1）液壓機閉式模鍛一般不產生飛邊，在合理6.4 擠壓擠壓是金屬在三個方向不同壓應力作用下，從模孔中擠出或流入模腔內以獲得所需尺寸、形狀制品或零件的鍛造工藝。采用擠壓不但可以提高金屬塑性，生產復雜截面形狀的制品，而且可以提高鍛件精度，改善鍛件力學性能，提高生產率和節(jié)約金屬材料等。 6.4 擠壓擠壓是金屬在三個方向不同壓應力作用下，從模擠壓時金屬的變形流動對擠壓件品質有著直接的影響。擠壓可以在專用的擠壓機上進行，也可以在液壓機、曲柄壓力機或螺旋壓力機上進行。對于較長的制件，可以在臥式水壓機上進行。 擠壓時金屬的變形流動對擠壓件品質有著直接的

18、影響。根據擠壓時坯料的溫度可以分為熱擠壓、溫擠壓和冷擠壓。根據金屬的流動方向與沖頭的運動方向可以分為正擠壓、反擠壓、復合擠壓和徑向擠壓。此外，還有冷熱靜液擠壓、水電效應擠壓等。根據擠壓時坯料的溫度可以分為熱擠壓、溫擠壓和冷擠壓。根據6.4.1擠壓的應力應變分析 擠壓是局部加載，整體產生內應力。變形金屬可以分為A、B兩區(qū)。A區(qū)是在加載后直接產生應力的區(qū)域，B區(qū)的應力主要由A區(qū)的變形引起。當坯料不太高時，A區(qū)的變形相當于一個外徑受限制的環(huán)形件鐓粗，B區(qū)的變形猶如在圓形砧內拔長。兩區(qū)的應力應變簡圖如右圖。圖6.19 正擠壓時各變形區(qū)的應力應變簡圖 6.4.1擠壓的應力應變分析 擠壓是局部加載，整體產

19、生內 根據對A、B兩區(qū)應力和應變情況的分析，很容易算得在A、B兩區(qū)的交界處兩區(qū)的軸向應力相差2s，即此處存在軸向應力的突變。 A區(qū)：徑-軸A=s B區(qū)：軸B- 徑=s 將兩式相加得： 軸B -軸A =2s 根據對A、B兩區(qū)應力和應變情況的分析，很容坯料較低時，該軸向應力突變的情況可以通過實驗測出，見圖6.31中的應力分布曲線。這種軸向應力突變的現象在閉式沖孔（反擠）、孔板間鐓粗、開式模鍛等不少鍛造工序都存在。坯料較低時，該軸向應力突變的情況可以通過實驗測出，見圖6在液壓機上進行擠壓和閉式模鍛一般不產生縱向飛刺。由于液壓機屬于可控制模鍛力的設備，只要合理選擇設備噸位，控制模鍛力的大小，就能使正擠

20、壓變形過程穩(wěn)定進行。在液壓機上進行擠壓和閉式模鍛一般不產生縱向飛刺。由于液壓6.4.2擠壓時凹模模膛內金屬的變形 1、金屬變形不均勻。2、影響金屬變形流動的因素有模具的形狀、預熱溫度、坯料性能等。模具模膛口形狀對金屬變形的影響，見下圖。 圖6.20 正擠壓時凹模模膛口錐角大小對金屬流動的影響 6.4.2擠壓時凹模模膛內金屬的變形 1、金屬變形不均勻。 由圖6.20可見，模膛口中心錐角的大小直接影響金屬變形流動的均勻性。中心錐角2=30時，變形區(qū)集中在凹模模膛口附近，金屬流動均勻。外層和軸心的差別小，“死區(qū)”也小。隨著中心錐角增大，變形區(qū)逐漸擴大，擠出金屬的外層和軸心的差別也增大，“死區(qū)”也相應

21、增大。對平底凹模模膛，即當中心錐角2=180時，變形區(qū)金屬變形的不均勻程度最大。由圖6.20可見，模膛口中心錐角的大小直接影響金屬變形采用錐角模具后，凹模模膛內金屬特別是孔口附近金屬的應力應變狀態(tài)發(fā)生很大變化。例如2=150時，可能分為A、B兩區(qū)，而2=30時，就可能不存在兩區(qū)。因為這時在錐角處的徑向水平分力很大（圖6.21），變形由擠壓變?yōu)榭s頸。 圖6.21 凹模模膛錐角很小時的擠壓 采用錐角模具后，凹模模膛內金屬特別是孔口附近金屬的應力應3、模具預熱溫度愈低，變形金屬性能愈不均勻，變形不均勻愈嚴重。4、“死區(qū)”形成的原因主要是凹模模膛底部摩擦的影響，愈靠近凹模模膛側壁處摩擦阻力愈大，而孔口

22、部分阻力較小。“死區(qū)”一般呈三角形（見右圖） 圖6.22 正擠壓時的“死區(qū)” 3、模具預熱溫度愈低，變形金屬性能愈不均勻，變形不均勻“死區(qū)”金屬在擠壓過程中可能發(fā)生的變形情況：1）一般情況下此區(qū)仍可變形，高度減少，呈扁薄狀，金屬被擠入凹模模膛孔口內。 “死區(qū)”金屬在擠壓過程中可能發(fā)生的變形情況：2）如果摩擦阻力很大或此區(qū)金屬溫度降低較大，此區(qū)與其上部A區(qū)金屬相比不易滿足塑性條件，于是成為真正的“死區(qū)”。 由于該區(qū)金屬不變形，而與其相鄰的上部金屬有變形，于是在交界處發(fā)生強烈的剪切變形，可能引起金屬剪裂（圖6.23）。 2）如果摩擦阻力很大或此區(qū)金屬溫度降低較大，此區(qū)與其上部A區(qū)圖6.23 “死區(qū)

23、”附近金屬流動和受力示意圖對擠壓件的組織和性能有重要影響。有時也可能由于上部金屬的大量流動帶著死區(qū)金屬流動而形成折迭，如圖6.24所示圖6.24 折迭的形成 圖6.23 “死區(qū)”附近金屬流動和受力示意圖對擠壓件的組6.4.3擠壓時常見缺陷分析 1、擠壓縮孔：擠壓矮坯料時易產生的缺陷。由于B區(qū)金屬的軸向壓應力很小，故當A區(qū)金屬往凹模模膛孔流動時便拉著B區(qū)金屬一道流動，使B區(qū)上端面離開沖頭并呈凹形，再加上徑向壓應力的作用而成（見圖6-25） 。 圖6-25 擠壓縮孔 2、裂紋 ：它的產生與凹模模膛內金屬的不均勻變形（主要由“死區(qū)”引起）有很大關系，但更重要的是凹模模膛孔口部分的影響。 6.4.3擠

24、壓時常見缺陷分析 1、擠壓縮孔：擠壓矮坯料空心件擠壓：易出現下面左圖所示裂紋 葉片擠壓：易出現下面右圖所示裂紋 空心件擠壓：易出現下面左圖所示裂紋 葉片擠壓：易出1）減少摩擦阻力。如降低模具表面粗糙度，采用良好的潤滑劑和采用包套擠壓等。 擠壓鋼材時，需將坯料磷化和皂化。熱擠壓合金鋼和鈦合金時，除了在坯料表面涂潤滑劑外，在坯料和凹模模膛孔口間加玻璃潤滑墊（如右圖），熱擠鋁合金型材料，為防止產生粗晶環(huán)等，常在坯料外面包一層純鋁。 圖6.28 帶潤滑墊的擠壓1-沖頭；2-坯料；3-潤滑墊；4-凹模 3、解決擠壓件品質問題的措施：1）減少摩擦阻力。如降低模具表面粗糙度，采用良好的潤滑劑和采2）在鍛件圖

25、允許的范圍內，在凹模模膛孔口作出適當的錐角或圓角。3）用加反向力的方法進行擠壓，見圖6.29。這有助于減少內、外層變形金屬的流速差和附加應力，擠壓低塑性材料時宜采用。對形狀復雜的擠壓件可以綜合采取以下措施 ：圖6.29 加反向推力的擠壓 2）在鍛件圖允許的范圍內，在凹模模膛孔口作出適當的錐角或圓角a、凹模模膛孔口采用不同錐角。 b、凹模模膛孔口的定徑帶采用不同的長度（圖6.30）。 c、設置過渡區(qū)，使金屬通過凹模模膛孔口時變形均勻（圖6.31）。圖6.30 定徑帶具有不同長度的擠壓凹模模膛 圖6.31 具有過渡區(qū)的擠壓凹模模膛a、凹模模膛孔口采用不同錐角。 圖6.30 定徑帶具有不同6.5 頂

26、鐓 頂鐓：指桿件的局部鐓粗工藝過程。因為頂鐓工藝過程常常在平鍛機上完成，有時也稱為平鍛工藝。 頂鐓根據模具結構和變形過程中金屬的流動方式分為閉式平鍛（左）和開式平鍛（右）兩種（見下圖）。 圖6.32兩種平鍛工藝示意圖6.5 頂鐓 頂鐓：指桿件的局部鐓粗工藝過程。6.5.1頂鐓 頂鐓的生產效率高，在生產中應用較普遍。螺釘、汽車半軸等用頂鐓生產最為適宜。 頂鐓的關鍵是使坯料在頂鐓過程中不產生彎曲，或僅有少量彎曲但不能折疊。6.5.1頂鐓 1、頂鐓第一規(guī)則 ：當毛坯的端面平整且垂直于棒料軸線，其變形部分的長度lB與D0之比（長徑比）小于3時，可以一次頂鐓成形。這就是頂鐓第一規(guī)則。（見表6.3 ） 表

27、中 允許 表示長徑比的許可值。1、頂鐓第一規(guī)則 ：當毛坯的端面平整且垂直于棒料軸線，其變已知桿件產生塑性變形的力P s S （6-2）式中： S 毛坯變形部分的截面面積（mm）； s 金屬塑性變形時的流動應力(MPa)。 當坯料長徑比大于允許 時，頂鐓時必然產生塑性失穩(wěn)。如果有模壁限制，且塑性變形的外力矩小于桿件內部的抗力矩時，頂鐓時不會產生壓桿塑性失穩(wěn)現象（圖6.33）已知桿件產生塑性變形的力圖6.33桿的塑性縱向彎曲示意圖 圖6.33桿的塑性縱向彎曲示意圖 （6-4） 式中：e縱向失穩(wěn)產生時的偏心距； WP桿件的抗彎截面模量。對圓形截面桿來說，（6-5） 代入式6-4，得到 （6-4） 式

28、中：e縱向失穩(wěn)產生時的偏心距；（6-5） 由式6-5可看出，圓形截面桿件在模腔內壓縮，只要加載偏心距，就不會產生壓桿失穩(wěn)現象。生產中常采用 : 2、鐓粗第二規(guī)則 ： 在凹模中聚料時（參見圖6.34），當聚料直徑 ，棒料伸到模外面的長度 ，或 ， ，即使局部鐓粗長徑比超過允許值，也可進行正常的局部鐓粗而不產生折疊。 由式6-5可看出，圓形截面桿件在模腔內壓縮，只要加載偏心圖6.34 局部鐓粗第二規(guī)則圖6.34 局部鐓粗第二規(guī)則 3、鐓粗第三規(guī)則 ： 在沖頭的錐形模膛內聚料， ， 或 ，也可進行正常的局部鐓粗而不產生彎曲折疊。此為頂鐓第三規(guī)則（參見下圖）。 圖6.35局部鐓粗第三規(guī)則 3、鐓粗第三

29、規(guī)則 ： 圖6.35局部鐓粗第6.5.2電熱鐓粗 電熱鐓粗反攻倒算原理如圖6.36所示：固定砧1和夾緊砧3分別接在變壓器8的副線圈上。夾緊砧3夾住坯料2。坯料的右端被加壓缸6通過加壓砧5壓向固定砧1，這時固定砧1和夾緊砧3成為變壓器的兩個電極。通電后，固定砧1和夾緊砧3之間的坯料A段被加熱。溫度達到9001150時，在加壓缸6的壓力作用下，A段被鐓粗，隨著加壓砧5不斷向左移動，A段被連續(xù)鐓粗，直到砧頭5抵住定位塊7為止。 6.5.2電熱鐓粗 電熱鐓粗反攻倒算原理如圖6.36所示圖6.36 電熱鐓粗工作原理圖1-固定砧2-坯料 3-夾緊砧4-夾緊缸5-加壓砧6-加壓缸 7-定位塊 8-變壓器 9

30、-限位塊10-定位缸圖6.36 電熱鐓粗工作原理圖1-固定砧2-坯料 3-夾緊電熱鐓粗屬于無模鐓粗，如圖6.37。多用于預成形，溫度保持在10001200。電熱鐓粗的生產率可達400500件/h。坯料變形部分長度與直徑的比值可高達60以上。電熱鐓粗運用了局部塑性變形區(qū)的控制原理，利用了變形首先發(fā)生在變形抗力小的部位的金屬變形規(guī)律。 圖6.37 電熱鐓粗變形過程 (a)準備階段 (b)變形階段 (c)成形階段 電熱鐓粗屬于無模鐓粗，如圖6.37。多用于預成形，溫度保6.5.3在帶有導向的模具中鐓粗坯料直徑略小于模具導向孔的直徑，鐓粗開始時，模具導向部分限制了坯料的變粗和彎曲。鐓粗繼續(xù)進行時，位于

31、導向部分的坯料（B區(qū)）處于三向壓應力狀態(tài)，且徑向變形被限制，下部的A區(qū)處于單向壓應力狀態(tài)，變形在A區(qū)發(fā)生，可以在一次行程中獲得較大的鐓粗變形。 圖6-38 在帶有導向的模具中鐓粗 A區(qū)側表面部分受到的附加拉應力比一般鐓粗大，容易產生裂紋。該工藝過程對材料的塑性要求較高。 6.5.3在帶有導向的模具中鐓粗坯料直徑略小于模具導向預成形工步的作用是按照鍛件圖的要求和金屬流動規(guī)律分配坯料體積，得到介乎坯料和終鍛件之間而接近終鍛件的過渡形狀。圖6.6分別為圓餅鍛件和長軸類鍛件在開式模鍛時的金屬變形模型。 圖6.6 鍛件鍛造時的金屬流動平面和變形方向 (a) 變形平面 (b)鍛件形狀 (c) 變形方向 預

32、成形工步的作用是按照鍛件圖的要求和金屬流動規(guī)律分配坯料 錘上模鍛 錘上模鍛即在模鍛錘上的模鍛。模鍛錘的構造如圖3-2a所示，鍛模結構如圖3-2b所示，由帶有燕尾的上模和下模組成。生產效率高設備造價低等優(yōu)點； 模鍛錘的打擊能量可在操作中調整，能夠實現輕重緩急打擊，模塊借助燕尾、楔鐵和鍵塊緊固在錘頭和下模座的燕尾槽中：燕尾的作用主要是使模塊能吊掛住，相對錘頭和模座不發(fā)生垂直方向的移動：楔鐵和鍵塊的仵用是使模塊左右和前后方向不能移動，并且有微調的功能。 錘上模鍛用的模塊都比較大，這是因為鍛錘的沖擊作用性質所決定的。 鍛錘打擊能量來自運動的落下部分其中包括錘頭、錘桿、活塞及上模塊，模鍛時每道工步都需一次或多次錘擊，尤其是終鍛工步，錘擊最為猛烈，模塊尺寸要求大，以保證足夠的承擊面。 錘上模鍛圖3-2b 錘上鍛模1錘頭 2上模 3飛邊槽4下模 5模墊 6、7、10楔鐵8分模面 9模膛返回