第二篇 金属塑性成形工艺.doc

第八章 锻模设计 第一节 终锻模膛设计 一、热锻件图 热锻件图依据冷锻件图设计，热锻件图上的尺寸应比冷锻件图上的相应尺寸有所放大。理论上加放收缩率后的尺寸按下式计算： 　　　　　　 式中——冷锻件尺寸； ——终锻温度下金属的收缩率，钢为1.2％～1.5％，不锈钢为1.5％～1.8％，铝合金、铜合金为1％，镁合金、钛合金为0.8％。 二、飞边槽 开式模锻的终锻模膛周边需有飞边槽，其形式及尺寸大小是否合适，对锻件成形有很大影响。 1.开式模锻中金属流动过程分析 在模锻过程中，随着上、下模的闭合，一方面金属充填模膛；另一方面多余金属被挤出模膛，形成飞边。这个过程大致可分为四个阶段： 1)镦粗变形(图8-1a) 自坯料上端面同上模膛表面接触开始，坯料高度减小，径向尺寸增大，直至金属与模壁接触为止。所需变形力不大。 2)形成飞边(图8-1b) 第一阶段结束后，由于金属流动受到模壁阻碍，有助于流向模膛高度方向，同时开始流入飞边槽。当压下量达到时，出现少许飞边。此时所需变形力明显增大。 3)充满模膛(图8-1c) 在这一阶段中，随着飞边厚度变薄，宽度增大，温度下降，变形抗力明显上升，从而造成了更大的横向阻力，使金属流向飞边槽更加困难，促使整个模膛完全充满。 4)打靠合模(图8-1d) 在此阶段中，上、下模打靠，模膛中多余金属被挤入飞边槽，得到合格锻件。由于毛坯温度降低，飞边的横向阻力增大，为把多余金属挤入飞边槽所需锻击力也最大。模锻根据最大锻击力来选择模锻设备的吨位。通常，相应的压下量。 图8-1 模锻过程示意 a）镦粗　　b）形成飞边　　 c）充满模膛　　d）打靠合模 2.飞边槽的作用 1)造成足够大的横向阻力，促使模膛充满。 2)容纳坯料上的多余金属，起补偿与调节作用。 此外，对锤类设备还有缓冲作用。 3.飞边槽的结构形式及尺寸 图8-2 飞边槽的基本结构形式 如图8-2所示，飞边槽由桥部和仓部组成，其基本结构形式有三种： 形式I是使用最广泛的一种，其优点是桥部设在上模，这样可减少受热，不易磨损和压塌。 形式Ⅱ用于高度方向不对称的锻件。在锤上和摩擦压力机上模锻时，为了有利于充填成形和简化切边模的冲头形状，常把锻件形状复杂的部分置于上模。但切边时应把出模的锻件翻转180°，为此，只好把桥部设在下模。 形式Ⅲ适用于形状复杂和坯料体积难免偏大的锻件，以容纳更多的金属。 第二节 预锻模膛设计 一、预锻模膛的作用及选择 预锻模膛的作用有二：一是使制坯后的坯料进一步变形，以保证终锻时获得成形饱满、无折叠、裂纹或其它缺陷的优质锻件；二是有助于减少终锻模膛的磨损，提高使用寿命。生产批量大时，应采用预锻模膛。 二、预锻模膛的设计 预锻模膛是以终锻模膛或热锻件图为基础进行设计的，但两者间有所区别，一般具有如下设计要点： 1.模膛的宽与高 预锻模膛应尽可能做到经预锻后的毛坯在终锻时只以镦粗成形为主。据此，预锻模膛的高度应比终锻模膛大2～5mm，宽度应小1～2mm。另外，预锻模膛一般不设飞边槽，所以预锻模膛的横截面面积稍大于终锻模膛。两者的差别如图8-3所示。 图8-3 预锻形状与终锻形状的差别 图8-4 预锻与终锻的尺寸关系 2.模锻斜度 预锻模膛的斜度一般与终锻模膛相同。预锻模膛中依靠压入成形的部位，上以增大模锻斜度来解决成形困难问题。图8-4取，若筋的高度比较大，取小的系数，反之则取大的系数。筋宽取。不难看出，在宽度和模锻斜度均相等的条件下，则有。为了使终锻时筋部顺利成形，并考虑使预锻件筋部的横截面面积小于终锻的相应面积，则应适当加大底部的圆角半径。 3.圆角半径 预锻模膛内的圆角半径应比终锻模膛的大，其目的是为了减小金属流动阻力，促进筋部预锻成形，