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锻造工艺与模具设计-锤上模锻
加放收缩率时,对无坐标中心的圆角半径不 加放收缩率;对于细长的杆类锻件、薄的锻 件、冷却快或打击次数较多而终锻温度较低 的锻件,收缩率取小值;带大头的长杆类锻 件,可根据具体情况将较大的头部和较细杆 部取不同的收缩率。
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由于终锻温度难以准确控制,不同锻件的准确收 缩率往往需要在长期实践中修正。
12°等,常取7°; 内斜度β标准值为:5°、7°、10°、12°、
15°等,一般应取
多种斜度,而应各取一统一数值。(统一原则) (5) 只要锻件能形成自然斜度,不必另外增设模锻
斜度。(自然原则)
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6.3.4 锻件圆角
作用:保证金属流动、提高模具寿命、提高锻件质量 和便于出模。 锻件上的凸圆角半径称为外圆角半径r,也就是 模具模膛上的凹圆角。作用是避免模具上的凹圆角太 小造成应力集中导致开裂,以及锻件充满。 凹圆角半径称为内圆角半径R,也就是模膛上的 凸圆角,作用是便于金属流动,防止锻件折迭和模具 压塌。
见课本P139示例。
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6.3.3 模锻斜度(出模斜度或拔模斜度)
1、模锻斜度 定义:
为了克服模具的弹性收缩和摩擦阻碍作用,易于取件 。在锻件侧表面上需要一定的斜度,称为模锻斜度。 侧表面指,在锻件上与分模面相垂直方向上的平面或 曲面。
包括它固有的斜度(也就是自然斜度)和锻件侧表面 上所附加的斜度。
a) 简单形状 b) 较复杂形状 c) 复杂形状
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第二类锻件:长轴类锻件
主要特点: ①锻件的主轴线尺寸大于其它两个方向的尺寸; ②变形工序的锻击方向一般垂直于主轴线; ③金属主要沿着高度和宽度方向流动,由于在模 锻工步时金属沿主轴线基本上没有流动,又可称为平 面变形类。 此类锻件数量多,形状复杂。按锻件的几何形状 特征,也可分为四组:直长轴类、弯曲轴类、枝芽类 和叉类锻件。 通常采用拔长或滚压等工序成形;
热锻件冷缩会离开模膛侧壁的部位称为外斜度α(锻 件外壁上的斜度)
热锻件冷缩会更加紧贴模膛侧壁的部位称为内斜度β (内壁上的斜度)
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2、选择原则:取件方便,节省金属材料和加工
(1)在保证出模的前提下,模锻斜度应尽量小。( 最小原则)
α大到一定值时,可自动脱模,但α太大将会增大 金属的消耗量和余量。
锻件的公称尺寸与公差注在尺寸线的上面,而 零件的尺寸注在尺寸线的下面的括号内。
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锻件图中无法表示的有关锻件质量和检验要求的内容, 列入技术条件:
①未注明的模锻斜度α和圆角半径R; ②允许的错移量和残余飞边的宽度; ③允许的表面缺陷深度; ④锻后热处理方法及硬度要求; ⑤表面清理方法; ⑥需要取样的取样位置; ⑦其它特殊要求,如直线度、平面度等。
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4、压凹 当锻件内孔直径较小,不易锻出连皮,应改为压凹形式, 通过压凹变形有助于小头部分饱满成形。
压凹
带连皮的模锻件,不需绘出连皮的形状和尺寸。产品 图的主要轮廓线要用点划线在模锻件图上表示,便于表示 各部分的加工余量。
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6.3.6 锻件图和锻件技术条件
锻件图(冷)是在零件图基础上,加上余量、余块 或其它特殊留量后绘制的图,图中锻件外形用 粗实线表示,零件外形用双点划线表示。
锻件图上的尺寸A比锻件图
上的相应尺寸减小0.5-0.8 mm。
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(2) 形状复杂且较高的部 位应尽量放在上模。
在特殊情况下要将复杂且 较高的部位放在下模时, 锻件在该处表面易“缺肉 ”(充不满)。这是由于 下模局部较深处易积聚氧 化皮。如图所示的曲轴, 可在其热锻件图相应部位 加深约2 mm。
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6.3.5 冲孔连皮
对于有内孔的锻件,锤上模锻不能直接锻出透孔,必须 在孔内保留一层连皮。然后,在切边压力机上冲除。
1、平底连皮 常用形式。连皮厚度S可根据经验选取或或 按书上给的公式计算(P143式6-1)。
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2、斜底连皮 用于较大的内孔:d>2.5h,或d>60mm。 以利于金属流动,避免产生折叠和模具过早磨损或
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长轴类锻件分组
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第三类锻件:复合类锻件
兼备两种或两种以上结构的特征,横截面差 别很大,制坯过程复杂,金属在模膛内比较难填 充的 锻件;如“轴-盘-耳”结构的转向节。
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6.3 模锻件图设计
模锻件图是模锻生产过程、模锻工艺 过程规范制订、锻模设计、锻模检验及锻 模制造的依据。
模锻件图是根据产品图设计的,分为 冷锻件图和热锻件图两种。
航标中将航空模锻件分为四类: M0: 铝、镁合金; M1:<0.65%C的碳钢或合金总含量< 5.0%的合金钢。 M2:≥0.65%C的碳钢或合金总含量≥5.0%的合金钢。 M3:不锈钢、高温耐热合金和钛合金。
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3、余量和锻件公差的选取 选取余量和锻件公差的程序:零件公称尺寸
→估选余量→锻件公称尺寸→估算锻件质量→ 查表→修正
第一类锻件:短轴类或饼类锻件
主体轴线立置于模膛成形,水平方向二维尺寸相近 的锻件。其特点是:
① 锻件的主轴线尺寸小于其它两个方向的尺寸; ② 变形工序的作用力方向与主轴线方向一致; ③ 模膛中的金属变形是体积变形。 这类锻件常利用镦粗台或拍扁台制坯。 常见的短轴类件有法兰、齿轮、十字轴、万向节等。
圆饼类锻件
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6.4 模锻模膛设计
模锻模膛包括:终锻模膛和预锻模膛。 任何锻件的模锻工艺过程都必须有终锻,都
要用终锻模膛。 模锻件的几何形状和尺寸靠终锻模膛保证,
预锻模膛要根据具体情况决定否采用。
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6.4.1终锻模膛设计
终锻模膛是锻模中各种模膛的最主要的模膛 ,它用来完成锻件最终成形的终锻工步。
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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6.3.2 余块、余量和锻造公差
锻件上凡是尺寸精度和表面品质(表面粗糙度) 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 提下模锻出小余量或者无余量精锻件。
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1、锻件公差的种类 尺寸公差 包括长度、宽度、厚度、中心距、
角度、模锻斜度、圆弧半径和圆角半径等公差。 形位公差 包括直线度、平面度、深孔轴的同
轴度、错移量、剪切端变形量和杆部变形量等。 表面技术要素公差 包括深度、剪拉毛刺的尺寸
、顶杆压痕深度和表面粗糙度等。 各项公差都不应互相叠加。
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(4) 锻件某些部位在 切边或冲孔时易产生 变形而影响加工余量 ,应在热锻件图的相 应部位增加一定的弥 补量,提高锻件合格 率,如图所示。
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(5) 一些形状特别 的锻件,不能保证 坯料在下模膛内或 切边模内准确定位 。在锤击过程中, 可能因转动而导致 锻件报废。热锻件 图上需增加定位余 块,保证多次锻击 过程中的定位以及 切飞边时的定位。
但是,为了便于出模,高度较小的锻件可采用较 大的斜度,这时,多消耗的金属量不大。如: H<50mm,查到3°改为5°;H<30mm,查的3° 、5°一律改为7°。
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(2) 同一锻件上内模锻斜度要比外模锻斜度大。 (大小原则)原因在于锻件冷却时,外壁趋向离开 模壁,而内壁正相反。
(3) 模锻斜度的大小(标准原则) 外斜度α标准值为:3°、5°、7°、10°、
一般情况下,热锻件图形状与锻件图形状完全相 同。但在某些情况下,需将热锻件图尺寸作适当 的改变以适应锻造工艺过程要求。
(1) 模膛易磨损处,应在锻件负公差范围内减 小模膛尺寸(预留磨损量),以在保证锻件合格 率的情况下延长锻模寿命。
如图所示的齿轮锻件,轮辐 部分易磨损,使锻件轮辐 厚度增加。因此,应将热
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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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锤上模锻件图设计
6.3.1分模面位置的选择 确定分模面位置最基本原则是保证锻件
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。这 样易于在生产过程中发现上下模错移。
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。
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。
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外圆角半径 Rw过小,充填困难,锻模崩裂; Rw过大,机械加工余量小
Rn太小,会造成纤维被割断、折叠,锻件报废,模具压 塌,影响出模;
Rn太大,使余量加大,导致充不满。
一般可按公式: Rw = 余量+零件相应处圆角半径或倒角值 Rn =(2~3) Rw
圆角半径应选标准数值,便于选用相应的制造模具的标准 刀具。
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。
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。
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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:
(1)尽可能采用直线分模,使锻模结构简单, 防止上下模错移。
2、影响余量和锻件公差的因素
(1) 公称尺寸和锻件质量 锻件重量根据锻件图的公 称尺寸进行计算( 按锻件大小初定余量)。
(2) 锻件形状复杂系数(S) 为锻件的重量或体积(Gd ,Vd)与其外轮廓包容体的重量或体积(Gb,Vb)的比值,
即:S = Gd/Gb = Vd/Vb 圆形锻件的外廓包容体按圆柱体计算; 非圆形锻件的外廓包容体按矩形六面体计算;
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锻件形状复杂系数S可分为四个等级,S越小表示锻件形