精密模锻工艺及模具设计

– 二是精锻成品零件，不机加工，完全经过精锻而得到成品零件 的实例尚小。但对于一些关键零件，将其形状复杂难于切削加 工的部分进行精密模锻成形，而其余部分仍采用切削加工。如 齿轮的齿形、叶片的叶身等直接精锻成形或仅留抛光余量，而 花键槽、叶根等仍采用切削加工。这种精锻与切削加工相结合 的方法，其应用越来越广泛。精密模锻工艺的发展趋势是，由 接近形向净形发展。
第一节
精密模锻工艺的特点及应用
一、精密模锻工艺的特点
二、精密模锻的应用
一、精密模锻工艺的特点
• 与普通模锻相比，精密模锻的主要优点是：机械加工余量少甚至为零；尺寸 精度较高，即精密模锻件的尺寸公差比普通模锻件的尺寸公差小，一般仅为 普通模锻件公差的一半，甚至更小；表面质量好，即精密模锻件的表面粗糙 度较低，表面凹坑等缺陷和切边后留下的残余飞边宽度限制更严等。 • 与切削加工相比，精密模锻的主要优点：因锻件毛坯的形状和尺寸与成品零 件接近甚至完全一致，因而材料利用率高；因精密塑性成形，金属纤维的分 布与零件形状一致，因而使零件的力学性能有较大的提高等。所以，精密模 锻也称少无切屑工艺。 精密模锻与普通模锻一 样，同样分为开式精密 模锻和闭式精密模锻。 开式精密模锻（图7-1a） 时锻件沿分模面周围形 成横向小飞边，闭式精 密模锻（图7-1b）时不 形成横向飞边而仅形成 极小的纵向飞边。
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第二节 闭式精密模锻工艺 一、常见闭式精密模锻锻件及成形工步选择
二、闭式镦粗模锻过程及成形力的计算
一、常见闭式精密模锻锻件及成形工步选择
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第二类（法兰突缘类）锻件。其外形为回转体，带有圆形或长宽尺寸相差不大的法兰 或突缘。闭式模锻时，一般只需一个终锻工步。
第三类（轴杆类）锻件 其杆部为圆形，带有圆形或非圆形头部，或中间局部粗大的直 长杆类。这类锻件中，对于编号为313所示的杯杆形阶梯轴可采用闭式镦粗与反挤复 合成形工艺；其余的轴杆类锻件一般都采用闭式局部镦粗成形。
• 第六类（叉形类）锻件 包括带有空心或实心杆部、带有圆形或非圆形法兰等 多种结构形式。这类锻件常常需要两个工步以上的可分凹模模锻，即预成形 和终锻。
• 表7-1所示六种类型锻件的外形特点可以看出，前四类，即饼盘类、法兰突缘 类、轴杆类和杯筒类属于旋转体；后两类，即枝芽类和叉形类属于非旋转体。
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第二节 闭式精密模锻工艺 一、常见闭式精密模锻锻件及成形工步选择
二、闭式镦粗模锻过程及成形力的计算
二、闭式镦粗模锻过程及成形力的计算
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1. 闭式模锻的变形过程 闭式模锻按变形金属充满模膛的方式可分为镦粗式和挤压式两类。 （1）镦粗式闭式模锻的变形过程 镦粗式闭式模锻也称闭式镦粗，其变形过程可以分为三个阶段（图7-2）： – 镦粗阶段（图7-2a） – 充满角隙阶段（图7-2b） – 挤出端部飞边阶段（图7-2c），
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第四类（杯筒类）锻件 这类锻件多采用闭式反挤、正反复合挤压或镦粗冲孔复合成形。 10
第二节 闭式精密模锻工艺 一、常见闭式精密模锻锻件及成形工步选择
二、闭式镦粗模锻过程及成形力的计算
一、常见闭式精密模锻锻件及成形工步选择
• 第五类（枝芽类）锻件 包括单枝芽、多枝芽的实心和空心类锻件。这类锻件 多采用可分凹模闭式模锻或多向闭式模锻。

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第一节
精密模锻工艺的特点及应用
一、精密模锻工艺的特点
二、精密模锻的应用
一、精密模锻工艺的特点
• 闭式精密模锻比开式精密模锻具有更多的优点： – 锻件不产生飞边，模锻斜度更小甚至为零，可分凹模 闭式模锻还可锻出垂直于锻击方向的孔或凹坑，材料 利用率平均提高20%左右； – 坯料在封闭的模膛内成时，变形金属处于更加强大的 三向压力状态，有利于提高金属材料的塑性和产品的 机械性能；可分凹模闭式精锻常常可减少甚至取消制 坯工步，省去切边和辅助工序，平均提高生产率 25%~50%。 • 闭式模锻的主要问题是，对于一些大中型锻件，模具寿命 低，需采取多种措施逐步解决。国内外总的趋势是，闭式 精密模锻发展快，应用广。
– 二是采用专用设备，如机械式、液压式或机械—液压 联合式的单动、双动、三动和多向模锻压力机，实现 各种复杂锻件的闭式精密模锻。
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双动液压机
第二节 闭式精密模锻工艺 一、常见闭式精密模锻锻件及成形工步选择
二、闭式镦粗模锻过程及成形力的计算
一、常见闭式精密模锻锻件及成形工步选择
• 常见的闭式精密模锻件，并按照锻件形状且参考精密模锻时毛坯的轴线方向 进行分类，如表7-1所示。
第一类（饼盘类）锻件 其外 形为圆形而高度较小。 闭式精密模锻时毛坯轴线方向 与模锻设备的作用力方向相同， 金属沿高度和径向同时流动。 对于结构简单的饼盘类锻件， 一般只需一个终锻工步即可； 对于结构复杂的，如编号为 135、144和145所示齿轮坯锻 件，若在热模锻压力机上闭式 模锻，在终锻工步前通常还需 镦粗制坯和预锻工步，编号为 154、155所示圆锥齿轮锻件， 无论采用开式或闭式精密模锻， 均能直接终锻出齿形。
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第二节 闭式精密模锻工艺 一、常见闭式精密模锻锻件及成形工步选择
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第一节
精密模锻工艺的特点及应用
一、精密模锻工艺的特点
二、精密模锻的应用
二、精密模锻的应用
• 目前，精密模锻主要应用在两个方面： – 一是精化毛坯，即利用精锻工艺取代粗切削加工工序，将精密 模锻件直接进行精加工而得到成品零件，如齿轮坯、叶片、小 型连杆、管接头、中小型阀体、中小型万向节叉、十字轴、轿 车等速万向节等锻件。是目前的主要应用方面。
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典型的冷锻件实物图
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应用实例：
轿 车安 全 气囊气体 发生器压 盖与壳体 （图片）
第二节 闭式精密模锻工艺 一、常见闭式精密模锻锻件及成形工步选择
二、闭式镦粗模锻过程及成形力的计算
第二节 闭式精密模锻工艺
• 闭式精密模锻分为整体凹模和可分凹模精密模锻。 • 当前，可分凹模精密模锻主要沿两条技术路线发展。 – 一是由通用模架和可更换的凸、凹模镶块构成可分凹 模组合结构，安装在通用锻压设备如热模锻压力机或 普通曲柄压力机、液压机和螺旋压力机上使用，实现 一些小型锻件的可分凹模精密模锻；