第7章
模锻工艺过程
3．模锻斜度的选择 为了便于将成形后的锻件从模膛中取出，在锻件上与分模面 相垂直的平面或曲面上必须加上一定斜度的余料，这个斜度就称 为模锻斜度。 外模锻斜度α和内模锻斜度β（图7.11）。在同一锻件上内
模锻斜度β比外模锻斜度α大。 锻件成形后，外模锻斜度有助于锻件出模，内模锻斜度的金 属由于收缩反而将模膛的突起部分夹得更紧。
第7章
模锻工艺过程
锻件的精度可用锻成尺寸与锻件公称尺寸的 偏差判定。锻件图上的公称尺寸所允许的偏差 范围称为尺寸公差，简称公差。
(1)锻件的形状
锻件形状的复杂程度由形状复杂系数S表示。 S是锻件质量或体积(Gd，Vd)与其外廓包容体 的质量或体积(Gb，Vb)的比值，即： S=Gd/Gb= Vd/ Vb
第7章
模锻工艺过程
热模锻压力机模锻工艺过程具有下列特点： 1、对于横截面形状复杂、分模面接近圆形或方形 的锻件(例如薄辐齿轮)，必须正确设计预锻工步。 2、对于截面相差很大的长毛坯，一般需要用其它 设备制坯。 3、最好使用电加热及其它少无氧化加热，或在热 坯料送进压力机前有效清除氧化皮。 4、热模锻压力机导向精度较高，工作方式和普通 冲床相近。
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7.2.2 长轴类锻件
按外形、主轴线、分模线特征，长轴类 锻件可分为： 1．直长轴锻件 ：一般采用拔长制坯或 滚挤制坯。 2．弯曲轴锻件：除了可能要拔长制坯或 拔长加滚挤制坯外，还要有弯曲制坯或成型 制坯。
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3．枝芽类锻件：带有突出部分。除了需拔 长制坯或拔长加滚挤制坯外，还要有成 型制坯或预锻制坯。 4．叉类锻件：头部呈叉状。若杆部较短， 除拔长制坯或拔长加滚挤制坯外，还要 进行弯曲制坯；若杆部较长，需用带劈 料台的预锻制坯工步，不需弯曲制坯。
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二、平锻机模锻有如下缺点：
1．平锻机结构复杂，价格贵、投资大。 2．一般要用高精度热轧钢材或冷拔钢材。 3．锻前需清除坯料上的氧化皮。 4．平锻机工艺过程的适应性差，不适宜模 锻非对称锻件。 5．垂直分模平锻机不易实现操作机械化和 自动化。
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三、与垂直分模平锻机相比，水平分模平 锻机在设备结构方面有如下优点：
4－模座 5－分模面
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三、锤上模锻的分类 1、按模锻时有无飞边分为开式模锻及闭式模锻. 无飞边模锻节省飞边损耗，提高材料利用率。 锻件坯料一般需要锯切下料或车床下料。 2、按模块上布置模膛的个数不同分为单模膛模锻 和多模膛模锻. 单模膛模锻适用于形状简单的锻件。 多模膛模锻的坯料可在一次加热后连续塑性变形。 3、按模块上终锻模锻件数的不同分为一模一件的 单件模锻和一模多件的多件模锻。
1．水平分模平锻机的传动环节少，基本零件 数量比垂直分模平锻机少25%~30%。 2．工作机构安排在一个平面上，机身呈对 称布置。 3．轮廓尺寸比垂直分模平锻机的轮廓尺寸 小。 4．水平分模平锻机的夹紧力等于或略大于 主滑块的模锻力。
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四、和垂直分模平锻机相比，水 平分模平锻机在操作上的优点：
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（A）一般表中的余量适用于表面粗糙度 Ra=3.2~12.5。当表面粗糙度Ra大于或等于 25μm时，应将该处余量增加0.25~0.5mm； 当表面粗糙度Ra小于或等于1.6μm时，应将该 处余量减少0.25~0.5mm。 （B）对于台阶轴类模锻件，当其端部的台阶 直径与中间的台阶直径差别较大时，可将端部 台阶直径的单边余量增大0.5~1.0mm。 （C）如果机械加工的基准面已经确定，可将 基准面的余量适当减少。
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7.1.2 热模锻压力机及其工艺过 程特征
热模锻压力机的机构和工作原理如图7.3 所示。 和锤上模锻相比，可以认为属于静压。 振动小、噪音小、劳动条件好、操作安全， 对操作工人技术要求低，便于实现机械化和 自动化。
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和同样能力的模锻锤相比，热模锻压 力机的初次投资大，但维护费用低，动 力消耗小。 和摩擦压力机模锻相比，生产率较高， 便于自动化。 热模锻压力机结构复杂，制造条件要 求高。
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图7.3热模锻压力机机构及传动原理简图 1-电动机 2-小皮带轮 3-大皮带轮（飞轮） 4-传动轴 5-小齿轮 6-大齿轮 7-离合器 8-曲柄 9-连杆 10-象鼻形滑块 11-上顶出机构 12-上顶杆 13-斜楔工作台 14-下顶杆 15-斜楔 16-下顶出机构 17-带式制动器 18凸轮
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(3) 锻件的公称尺寸和质量 根据锻件图的公称尺寸计算锻件的质 量，再按质量和尺寸查表确定锻件余量 和公差，在锻件图未设计前可根据锻件 大小初定余量进行计算。
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(4)模锻件精度 模锻件精度与所使用的锻压设备类型、分 模形式和模具状况有关。 在查表确定锻件加工余量和公差时，应注 意如下几个问题：
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表7.1 长轴类锻件分组
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7.2.3 顶镦类锻件
为了便于进行工艺过程设计和模具设计，根 据模锻件的形状特征，可将平锻件分为4类。
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1．带头部的杆类 锻件 原材料直径按 锻件杆部选用； 多为单件、后定 料模锻；模锻工 步为聚料、预锻 和终锻；开式模 锻时有切边工步 。
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1、摩擦压力机靠飞轮积蓄的能量工作，原则 上可多次打击干大活。实际有效打击次数不超过 3次。 2、摩擦压力机兼有锻锤和压力机双重工作特 性。对地基没有特殊要求。滑块没有固定的下死 点和上死点。 3、摩擦压力机设备制造成本低，劳动条件好。 4、摩擦压力机的缺点是生产率低、传动效率 低、抗偏载能力差。
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冷锻件图即为锻件图。 冷锻件图用于最终锻件的检验和校正 模的设计，也是机械加工部门制定加工 工艺过程，设计加工夹具的依据。 热锻件图用于锻模设计和加工制造。 热锻件图是对冷锻件图上各尺寸相应地 加上热胀量而绘制的。
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7.3.1 锤上模锻件图设计
1．分模面位置的选择
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7.2 模锻工艺过程及模锻件分类
7.2.1 圆饼类锻件
圆饼类锻件一般指在分模面上锻件的投影为圆形或长宽 尺寸相差不大的锻件。模锻时，坯料轴线方向与打击方向 相同。这类锻件常利用镦粗台或拍扁台制坯。圆饼类锻件 的分类如图7.6。
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图7.6 圆饼类锻件 a) 简单形状 b) 较复杂形状 c) 复杂形状
图7.9 上下模膛深度大致相等易充满
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（4）当圆饼类锻件H≤D时，应采取径向分 模，不宜采用轴向分模（图7.10）。
图7.10 圆饼类锻件分模位置
（5）锻件形状较复杂部分应该尽量安排在上模。
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2．加工余量和公差的确定
锻件上凡是尺寸精度和表面品质达不到零件图要 求的部位，需要在锻后进行机械加工，这些部位应 预留加工余量。 模锻件的加工余量要大小恰当。 精密模锻的目的是在不影响零件加工品质的前 提下模锻出小余量精锻件。
确定分模面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，以及锻件容 易从锻模模膛中取出。
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确定分模面时，应以镦粗成形为主， 还应考虑材料利用率。 分模面的位置与模锻方法直接有关， 它决定着锻件内部金属纤维方向。
锻件分模位置一般都选择在具有最大 轮廓线的地方。此外，还应考虑下列要 求：
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2．无杆部的 锻件 原材料直径尽 量按孔径选用； 多为长棒料、前 定料连续锻造； 主要工步为聚料、 冲孔、预锻、终 锻和穿孔 。
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3．管材镦粗
原材料直径按 锻件杆部的管子规格 选用，基本是单件、 后定料模锻；加热部 分略超过变形部分尺 寸；主要工步为聚料、 预锻和终锻。
图7.1 模锻锤的外观和操纵系统
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二、锤锻模的结构 锤锻模由上下两个模块组 成，两模块借助燕尾、楔铁和 键块分别紧固在锤头和下模座 的燕尾槽中。 燕尾使模块固定在锤头 （或砧座）上，使燕尾底面与 锤头（或砧座）底面紧密贴合。 楔铁使模块在左右方向定 位。键块使模块在前后方向定 图 7.2 锤锻模结构 位。 1－锤头 2－上模 3－下模
1．夹紧力大，可利用夹紧滑块作为模锻变 形机构，扩大了应用范围，提高了锻件 精度。 2．模锻时坯料沿水平方向传送，易于实现 机械化和自动化。
第7章
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五、和垂直分模平锻机相比，水平分模平 锻机有如下缺点：
1．曲柄连杆式的夹紧机构，夹紧保持时间 有限，不宜进行深冲孔和管坯端部镦锻成形。 2．连续锻造时，要辅助装置把锻好的锻件 从模具表面卸开，而垂直分模平锻机可依靠锻件 自重由两半凹模间落下。 3．不易从凹模中清除氧化皮和冷却水，安 装和调整模具也太方便。
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（1）尽可能采用直线分模（图7.7），使锻模结 构简单，防止上下模错移。
图7.7 直线分模防错移
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（2）尽可能将分模位置选在锻件侧面中部，如 图7.8。这样易于在生产过程中发现上下模错移。
图7.8 分模位置居中便于发现错模
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（3）对头部尺寸较大的长轴类锻件可以折线 分模，使上下模膛深度大致相等，使尖角处易于 充满，如7.9所示。
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7.1 常用模锻设备及其工艺过程特 征 7.1.1 模锻锤及其工艺过程特征
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一、模锻锤的特点 （1）结构简单、工艺过 程性能好、生产效率高、设 备造价低、适合于多模膛锻 造。 （2）模锻锤的打击能量 可在操作中调整，能实现轻 重缓急打击。 （3） 振动大、噪音大、 工人劳动强度大。