第十二章 压力机模锻工艺及模具设 计
热模锻压力机模锻工 艺及模具设计
摩擦压力机模锻艺 及模具设计
平锻机上模锻工艺及模 具设计
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第一节 热模锻压力机模锻工艺 及模具设计
一、热模锻压力机上模锻的工艺特点
1. 热模锻压力机滑块行程一定，速度慢，不能实 现逐步变形，易形成很大的飞边，型腔深处充不满。 对于形状复杂锻件，必须经过制坯工步。
Ø 压板式模架（图12-9） Ø 键式模架（图12-10）
（1）压板式模架：采用斜面压板来 压紧镶块。特点：镶块紧固钢性大， 结构较简单，但通用性小，镶块拆装 困难，不能翻新。图12-9为三型腔、 矩形镶块、斜面压板式热模锻压力机 模架。
图12-9三型腔矩形镶块模具结构 １—上模座 ２—下模座 ３—预锻模镶 块 ４—终锻模镶块 ５—制坯模镶块
图12-6 几种预锻工步的错误设计方法 ａ）终锻工步图 ｂ）预锻工步图
的下部和终锻不吻合 ｃ） 预锻工步 图的轮缘内径过大
（3）镦粗工步设计，其镦粗形式如下： 1）封闭式镦粗(如图12－7)：在型腔内镦粗。坯料经封闭式镦
粗，更接近于预锻（或终锻）工步图，从而改善金属在预锻（或终 锻）型腔中的流动。但氧化皮不易清除。要求模锻前加热质量高或 事先清除氧化皮。
2. 在热模锻压力机上采用拔长、滚挤时需要在其 它设备上进行。
3. 为了获得精度高的锻件，采用电加热或少、无 氧化加热，或者有效清除氧化皮。
4. 热模锻压力机导向精度高，能锻出精度高的锻 件。型腔采用镶块制作的，更换方便，节约模具钢。
5.热模锻压力机上模锻时，坯料表面的氧化皮不 易去除。
热模锻压力机结构简图
之比大于1.6～2时，应增加压扁工步。 （2）对断面有一定变化的锻件：断面变化不超过10％～15％时，采用压
肩~终锻或压肩~预锻~终锻。 （3）对截面变化大的锻件：采用其它设备制坯（辊锻、平锻、楔横轧、
空气锤等）或采用成型毛坯。 （4）对弯曲类锻件，是否需要采用弯曲工步与锤上模锻相同。 在热模锻压力机上模锻质量和尺寸较小的锻件时，可以采用多件模锻。
2）预锻工步的体积要比终锻工步略大，金属应合理地分配，避免 终锻时产生摺纹。对于冲孔件，当孔径不大时，如图12-5a所示。当孔径 较大时，如图12-5b所示。
图12-5 预锻冲孔 a） 孔径不大时 b）孔径较大时
3）在预锻工步图中，某些部位的形状尺寸与终锻工步应基本吻 合，以便在终锻时更好地定位和防止形成摺纹。以齿轮为例：
（2）锻件图的制订 确定锻件图的原则和内容与锤上模锻相同，不同点如下： 1）热模锻压力机有顶出装置，锻件能方便地从深型腔内取出，分模面可 以灵活地选择。 2）锻件拔模斜度一般比锤上模锻件小一级。外斜度为3°～7°,内斜度 为7°～10°，或视孔的相对深度而定。当h＞0.75d时，采用两级拔模 斜度。
图12-3 多件模锻示例 a） 交错排列法 b）一字排列法
五、工步设计与坯料尺寸计算
热模锻压力机模锻型腔的设计过程和方法：与锤锻模基本相同。 压力机模锻中较多使用预锻工步，除了设计热锻件图外，还要设计各 工步的毛坯变形图，通常称为“工步图”，用来制造各个型腔。这个 过程称为工步设计。
以第Ⅰ类锻件为例，概述工步设计的原则和过程。
１—电动机 ２—小带轮 ３—大带轮 ４—中间轴 ５—小齿轮 ６—大齿轮 ７—摩擦离合器 ８—曲柄 ９—连杆
10—象鼻形滑块 11—楔形工作台 12—下顶杆 13—斜楔 14—下顶出机构
15—带式制动器 16—凸轮
二、锻件的分类与锻件图的制订
（1）锻件的分类 根据模锻工艺特点将锻件分类（见表12－1）
图12-2 孔壁模锻两级斜度
三、选择设备吨位
1、确定热模锻压力机的吨位： 根据锻件的锻造压力F： F＝（6.4～7.3）A 2、选择压力及吨位时需要注意：
（1）热模锻压力机的使用吨位最好不大于公称吨位的80％，有 利于防止过载，提高锻件质量，减少设备的修理量。（2）生产实践 表明，闷车往往在预锻过程中发生，在选用设备吨位时应予注意。。
６—楔形固定板 ７—螺栓
2．键式模架（如图12－10） 通用性很高，一副模架可以适应各种不同尺寸的锻件及不同形状（圆形或
矩形）的镶块；镶块的装拆和调整轻便，可以快速更换、翻新。但垫板和键 等零件加工精度要求较高，镶块紧固的刚性较差。
图12-10 四工位、二顶出器键式模架结构 １—镶块 ２—压板 ３—中间垫板 ４—底层垫板
5）飞边槽的型式与锤上模锻相似，不同之处在于 仓部是开通的。如图12－4
图12-4 飞边槽的形式 a） 用于形状较复杂锻件 b）用于形状较简单锻件
（2）预锻工步设计：预锻工步设计原则与锤上模锻相似。设计时应着 重考虑以下几点：
1）预锻工步图的高度尺寸相应要比终锻大2～5mm，宽度尺寸比 终锻要小0.5～1mm，对高筋和凸出部分，取较大差值。
四、工步选择
1．第Ⅰ类锻件的工步选择，见表12-1 （1）按外形复杂程度来选择工步。 （2）选择原则与锤上模锻相比不同点：常采用预锻工步和挤压工步。 （3）常用的工步：镦粗、挤压、预锻、终锻。
2．第Ⅱ类锻件的工步选择，选择原则见表12-1。 （1）断面变化小的锻件： 终锻或预锻~终锻。当此锻件宽度与毛坯直径
（1）终锻工步设计：根据热锻件图设计的。与锤 上模锻相似，不同之处有以下几点：
1）上下模充满的难易程度差别不大，应考虑锻件 的定位和取出方便。
2）压机在一次行程中充满型腔，在型腔的深处， 需设计排气孔，孔径约为1.2～2mm。
3）压机有顶杆装置，顶杆与金属接触部分起型腔 的作用。
4）直径小于26mm的孔，一般不冲出。需冲孔时， 连皮厚度通常取S=6～8mm。
图12－7 封闭式毛坯型腔
2）开启式镦粗：在两个平面内进行镦粗，为便于在预锻时定位，在镦粗平面 上做成一定的凹槽。（如图12－8所示）能清除坯料侧面的氧化皮。
一般多采用开启式镦粗。
图12－8 敞开式毛坯模槽
六Байду номын сангаас确定坯料尺寸
与锤上模锻相同（参照锤上模锻）。
七、锻模结构
（一）模架（夹持器）
模架：是通用的，由上下模板﹑导柱﹑导套、顶出装置、以及安装 （紧固）调整镶块用的零件等组成。 有两种模架形式：