锻造模具简介讲解
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模锻模锻，是一种常用于金属制造工艺的加工方法。
它通过将金属板材或坯料置于模具中，然后施加压力使其变形，从而获得所需的形状和尺寸。
模锻广泛应用于汽车、航空航天、机械制造等领域，其制品具有高强度、高精度和良好的表面质量等优点。
模锻可以分为热模锻和冷模锻两种。
热模锻是将金属加热到一定温度，通常在材料的再结晶温度以上进行锻造。
在热模锻过程中，金属在高温下具有良好的可塑性，易于形成复杂的形状。
冷模锻则是在室温下进行的锻造过程，它通常用于加工对尺寸和形状要求较高的零件。
冷模锻可以减少金属的变形阻力和工艺能耗，但由于金属变形性差，对模具的设计和制造要求更高。
在模锻过程中，模具起着至关重要的作用。
模具的设计和制造直接影响到锻件的质量和生产效率。
模具应具备良好的耐磨性、抗热疲劳性和高精度，以满足产品的精度和表面要求。
模具的选材、加工工艺和热处理等也是影响模锻质量的重要因素。
模锻可以分为多种形式，如平板模锻、轧辊模锻、气动锤锻等。
其中，平板模锻是一种常见的模锻方法。
它通过将金属板料置于模具之间，施加压力使板料变形。
平板模锻适用于加工大尺寸的平板锻件，如汽车车身、船体结构等。
轧辊模锻是将金属板材通过轧辊间的连续挤压变形，从而获得所需的形状。
轧辊模锻广泛应用于制造轴承、齿轮等零件。
气动锤锻是利用气动锤对金属坯料进行锤击变形，常用于制造小型、中型锻件。
在模锻过程中，还有一些关键的工艺参数需要控制。
例如，锻造温度、锻造速度、锻造压力等。
合理的工艺参数可以获得良好的锻件形貌和性能。
此外，模锻还需要注意材料的选择和预热处理等。
不同的材料具有不同的锻造性能，需要根据材料的特点进行相应的工艺措施。
模锻的优点在于可以制造各种复杂形状的金属零件，同时具有良好的尺寸精度和表面质量。
与其他加工方法相比，模锻具有以下优势：首先，模锻可以提高金属的内部结构和力学性能。
通过锻造可以改善金属的晶粒结构，使其具有更好的织构和抗拉强度。
锻造还可以消除金属内部的缺陷和孔洞，提高其机械性能。
锻造工艺与模具设计-锤上模锻
锻造工艺与模具设计-锤上模锻引言锤上模锻是一种传统的金属锻造工艺，它使用锤子和模具将金属加热至一定温度后进行锤击，使其塑性发生变化，并通过模具的形状来塑造金属的最终形态。
本文将介绍锤上模锻的工艺流程以及模具设计的要点和注意事项。
锤上模锻的工艺流程锤上模锻的工艺流程通常包括以下几个步骤：1.材料准备：选择适当的金属材料，并对其进行预处理，如去除表面氧化物、清除杂质等。
2.加热：将金属材料加热至适当的温度，以增加其塑性。
加热温度通常根据材料的种类和要求的锻造效果来确定。
3.锤击：在金属材料达到适当温度后，使用锤子对其进行锤击。
锤击力度和频率需根据材料的塑性和形状来调整，以达到锻造工件的要求。
4.模具设计：根据锻造工件的形状和尺寸要求，设计制作适用的模具。
模具应具有足够的强度和刚度，以承受锤击的力量，并能形成金属的预期形状。
5.成品处理：锻造完成后，对锻造工件进行必要的处理，如退火、淬火、表面处理等，以提高其性能和外观质量。
模具设计的要点和注意事项1. 模具材料的选择模具材料应具有足够的硬度和强度，以抵抗锤击力量的作用。
常用的模具材料有合金工具钢、高速钢等。
在选择模具材料时，还需要考虑其热膨胀系数和导热性能，以确保模具在高温条件下能保持形状稳定性。
2. 模具结构设计模具的结构设计应考虑到工件的形状和尺寸要求，以及锤击的力量和频率。
模具应具有足够的强度和刚度，以承受锤击的力量，并能准确地形成金属的预期形状。
同时，模具的结构应合理，方便装卸和调整，以提高生产效率。
3. 模具表面处理模具的表面处理对于形成工件的表面质量和精度非常重要。
常用的表面处理方法包括电火花加工、抛光、渗碳等。
表面处理可以改善模具的耐磨性和抗粘附性，以减少模具的磨损和延长使用寿命。
4. 模具的维护与保养模具在锤上模锻过程中会受到较大的冲击和热应力，因此需要定期进行维护和保养，以确保其性能和使用寿命。
维护和保养包括清洁、修复损坏、润滑等工作。
《锻造模具设计》课件
模具设计作为制造业的重要基础，对于推动相关产业的发展具有重要意义，特别是在汽车 、航空、能源等领域，模具设计的技术水平和创新能力已经成为衡量一个国家制造业水平 的重要标志。
模具设计的流程
初步设计
详细设计
绘制图纸
审核与修改
根据产品需求和工艺要求，进 行初步的模具结构设计，确定 模具的基本布局和功能模块。
材料的强度决定了模具的承载能力和 抗变形能力，应根据锻造压力和模具 尺寸选择具有足够强度的模具材料。
韧性
材料的韧性决定了模具的抗冲击能力 和抗疲劳性能，应根据锻造工艺的要 求选择具有良好韧性的模具材料。
材料热处理与表面处理
热处理
通过改变模具材料的内部组织结 构，提高其力学性能和延长使用 寿命。常见的热处理工艺包括淬 火、回火、表面强化处理等。
《锻造模具设计》 PPT课件
目录
CONTENTS
• 锻造模具设计概述 • 锻造模具材料选择 • 锻造模具结构设计 • 锻造模具制造工艺 • 锻造模具应用实例
01 锻造模具设计概述
定义与特点
定义
锻造模具是用于金属材料成型的工具 ，通过模具的精确设计和制造，可以 实现金属材料的塑性变形，从而得到 所需形状和性能的零件。
表面处理技术
为了提高模具的耐磨性和抗腐蚀性， 需要进行表面处理，如喷涂、渗碳等 。
装配与调试技术
将各部件组装在一起，并进行调试， 需要采用合适的装配和调试技术，确 保模具工作正常、性能稳定。
模具制造中的常见问题及解决方案
加工精度不足
热处理变形
可以通过采用高精度加工设备和工艺来提 高加工精度。
可以采用先进的热处理技术和设备，控制 热处理过程中的温度和时间，减少热处理 变形。
锻模设计(含实例)
• 针对加工精度不足的问题：在加工锻模时，需要采用高精度的加工设备和方法 ，保证加工精度。例如，可以采用数控加工中心进行加工，以保证尺寸精度和 表面粗糙度符合要求。
自动化制造
通过数控机床和机器人技 术实现锻模的自动化加工 和装配，提高生产效率。
智能化监控
利用传感器和监控系统对 锻模使用过程进行实时监 测和预警，延长使用寿命。
05
锻模设计中的问题与解决方 案
锻模设计中的常见问题
材料选择不当
01
在锻模设计中，材料选择是非常关键的。如果 材料硬度、耐磨性和耐热性等性能不符合要求，
强度计算
根据模具的工作条件和材料特性，进行强度计算，以确保模具在工作过程中不会 发生破坏。
锻模设计的工艺要求
适应工艺要求
锻模设计应满足锻造工艺的要求，如成形件的结构、尺寸、精度等。
材料选择与热处理
根据模具的工作条件和要求，选择合适的材料，并进行相应的热处
锻模设计实例
高强度钢
采用高强度钢作为锻模材料，提高其耐磨性和抗疲劳性能。
硬质合金
在特定区域使用硬质合金材料，增强锻模的耐热性和硬度。
复合材料
利用复合材料的特点，如低热膨胀系数和良好的耐磨性，优化锻模设计。
锻模设计的智能化与自动化
01
02
03
智能化设计
借助人工智能技术，自动 优化锻模设计方案，减少 人为因素导致的误差。
会导致锻模寿命缩短，甚至引发安全事故。
热处理工艺不成熟
03
热处理工艺对锻模的硬度和耐磨性等性能影响 很大，如果工艺不成熟，会导致锻模性能不稳
锻造工艺过程及模具设计
锻造工艺过程及模具设计
锻造是一种常见的金属加工工艺，它通过对金属材料进行加热、锤打或压制等方式，使其形成所需的形状和尺寸。
在锻造过程中，模具的设计和制造是非常重要的环节，它直接影响到锻造件的质量和成本。
锻造工艺过程一般分为以下几个步骤：材料准备、加热、锻造、冷却和后处理。
其中，加热是锻造过程中最关键的一步，它可以使金属材料变得柔软，易于塑性变形。
在加热过程中，需要控制加热温度和加热时间，以确保金属材料达到最佳的塑性状态。
锻造过程中，模具的设计和制造也是非常重要的。
模具的设计应该考虑到锻造件的形状、尺寸和材料特性等因素，以确保锻造件的质量和成本。
在模具的制造过程中，需要选择合适的材料和加工工艺，以确保模具的强度和耐用性。
在锻造过程中，还需要注意一些常见的问题，如金属材料的变形和裂纹等。
为了避免这些问题的发生，需要控制锻造过程中的温度、压力和速度等因素，以确保金属材料的均匀变形和无裂纹。
锻造工艺过程及模具设计是非常重要的，它直接影响到锻造件的质量和成本。
在实际应用中，需要根据具体的情况选择合适的工艺和模具设计，以确保锻造件的质量和成本的最优化。
锻造工艺与模具设计-锤上模锻
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。
锻造工艺与模具设计-锤上模锻
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。
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。
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°。
锻造工艺与模具设计-锤上模锻
(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。
锻造工艺与模具设计-锤上模锻
1、热锻件图设计
热锻件图是将冷锻件图的所有尺寸计入收缩 率而绘制的。钢锻件的收缩率取1.2%-1.5%； 钛合金锻件取0.5%-0.7%；铝合金锻件取 0.8%-1.0%；铜合金锻件取1.0%-1.3%；镁合 金锻件取0.8%左右。 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。
状越复杂，见表6-2：
级别 代号 形状复杂系数值S 形状复杂程度
Ⅰ S1
0.63～1
简单
Ⅱ S2
0.32～0.63
一般
Ⅲ S3
0.16～0.32
锻造工艺与模具设计-锤上模锻
(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。
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。
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。
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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。
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。
模具概论第二节锻造工艺及模具结构
第四章 其他模具第二节 锻造工艺及模具结构中国古代锻造史一、锻造工艺（一）锻造工艺概述1.锻造概念对坯料施加外力，使其产生塑性变形、改变尺寸、形状及改善性能，用以制造机械零件、工件或毛坯的成形加工方式，如图4-15所示图4-15锻造零件2.锻造成型分类：按所用的工具不同，锻造可分为自由锻和模锻两大类。
3.锻造生产的工艺进程为：下料—加热—锻造—热处置—查验。
（二）自由锻（open die forging ）自由锻造是利用冲击力或压力使金属在上下砧面间各个方向自由变形，不受任何限制而取得所需形状及尺寸和必然机械性能的锻件的一种加工方式，称为自由锻。
早在3000多年前，我国劳动人民就已熟练地应用锻造方法制造生产工具和各类兵器。
河北藁城出土商代遗址中有兵器、金丝、金箔。
1.自由锻分类手工锻造和机械锻造两种。
手工锻造只能生产小型锻件，生产率也较低。
机械锻造是自由锻的主要方式。
2.自由锻特点（1)金属坯料可朝各个方向自由流动，不受限制；（2)所用工具简单，设备和工具通用性强，本钱低；（3)锻件精度较低，生产率低；（4)其形状和尺寸主要由操作者的技术来控制。
自由锻主要用于品种多，产量不大的单件小批量生产，也可用于模锻前的制坯工序。
3.自由锻设备：锻锤（包括空气锤、蒸汽－空气锤），如图4-16(a)所示；液压机，如图4-15(b)所示。
图4-16（a）空气锤图4-16（b）液压机4.自由锻工序（1）大体工序：锻造进程中直接改变坯料形状和尺寸的工序。
如镦粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲、锻接等，如图4-17所示。
图4-17大体工序（2）精整工序：修整锻件最终形状和尺寸、消除表面不平和歪斜的工序。
如修整鼓形、校平、校直等，如图4-18所示。
图4-18精整工序 （3）辅助工序：为方便大体工序的操作而预先进行局部小变形的工序。
如倒棱、压肩等，如图4-19所示。
图4-19辅助工序5.典型自由锻工序加工及应用压肩倒棱 预压钳把 修整鼓形 断面校平弯曲校正（1）镦粗：是使坯料的截面增大，高度减小的锻造工序。
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第一节 锻模的分类及特点
一.锻模的分类
锻模的种类很多，通常锻模是按制造设备来分类，可分为 胎膜、锤锻模、机锻模、平锻模、辊锻模等。
1.胎膜
胎模锻是在自由锻设备上，利用不固定于设备上的专用胎 膜，进行模锻件生产的一种工艺。适于小型锻件、中小批量生 产。
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四.圆角半径
在制件公差允许条件下，圆角半径应尽可能大。 1.外圆角半径r
一般情况下r值按下式确定： 2.内圆角半径R
R太小，会使脱模困难，还会造成模锻时金属流动形成的 纤维被割断甚至产生折叠。
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五.冲孔连皮
对内孔大于25mm的锻件模锻时不能直接锻出通孔，在分 模面上留有较薄的一层金属称为连皮。常用连皮有四种形式：
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第四节 预锻模镗设计
一.预锻模镗作用
1.改善金属的流动条件； 2.使坯料易于充满型腔，避免充不满的缺陷； 3.减少终锻模镗磨损，提高锻模寿命。 采用预锻模镗后也会产生如下缺点： 1.使终锻时产生偏心打击，上下模容易错移； 2.增大了模块尺寸； 3.预锻、终锻若用两套模具分别在两台设备上联合捶打，成本高； 4.降低了生产率。
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（三）锻件的冷却和锻后热处理
1.锻件的锻后冷却方法 常用的锻件冷却方法，按其冷却速度的由快到慢的顺序分
为空冷、堆冷、坑冷（或箱冷）、灰冷（或沙冷）、炉冷等。 2.锻件的锻后热处理
锻件的锻后热处理目的是调整锻件的硬度，以利于锻件切 削加工； 调整锻件内应力，避免在机械加工时变形； 改善锻 件内部组织，细化晶粒； 对于不再进行最终热处理的锻件，应 保证达到规定的力学性能要求。
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总结
本章主要讲述锻造工艺的基础知识、锻造的工艺过程和工 艺方法，以及常用锻造设备的构造、原理和应用。重点掌握锻 造材料、下料方法和锻造温度的确定及锻造设备的选用。
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锻造与压铸模
第七章 锻模设计
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目录
• 第一节 锻模的分类及特点 • 第二节 锻件图设计 • 第三节 终锻模镗设计 • 第四节 预锻模镗设计 • 第五节 制坯模镗设计 • 第六节 锤锻模结构设计 • 第七节 机锻模设计
1.锻前加热的目的 提高金属的塑性，降低变形力； 以利于锻造和获得良好的锻后组织； 减少设备吨位，降低燃料消耗。
2.锻前加热的方法 根据热源不同，在锻造生产中金属的加热可分为两大类：
火焰炉加热，电加热。比较速热、控温、条件、成本等。
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（二）锻造温度范围的确定
锻造温度范围是指始锻温度和终 锻温度间的一段温度间隔。钢料在 高温单相区具有良好的塑性，所以 锻造温度范围最好在这个区间。如 图是在铁碳合金基础上制订的碳钢 锻造温度范围（3）。
带仓连皮尺寸计算和终锻模飞边槽设计一致：连皮厚度为 飞边槽桥部高度h飞，b为飞边槽桥部宽度。
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4.拱底连皮
锻打直径大而高度低的内孔时金属流动很困难。当d/h＞15 时应采用拱底连皮，其尺寸计算如下：
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六.绘制锻件图
一般锻件图上技术条件内容如下： 1.锻件热处理及硬度要求； 2.未注圆角半径和模锻斜度； 3.允许表面缺陷深度； 4.允许错差量和残余飞边量； 5.标出试验取样的位置； 6.表面清理方法； 7.其它要求。
（一）热模锻曲柄压力机、螺旋压力机、液压机吨位的确定
1.所需锻压力F0
2.公称吨位F
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（二）锻锤吨位的确定
锻锤是利用下落部分在高速下落时和锻模模腔内坯料发生 撞击而使坯料成形的。它的打击力随着坯料抵抗情况而变化， 空击或冷击时，打击力最大。所以它不是按打击力来选择设备， 而是一次打击时能释放出的最大能量来确定锻锤吨位的。
锻件最常采用的热处理方法有退火、正火、调质等。
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第二节 锻造工艺的基本工序和工步
一.锻造工艺的种类和特点
锻造工艺按加工方法的不同，又可分为自由锻、胎模锻和模锻。
二.锻造工序和工步的内容
一般情况下锻件生产流程为：备料－加热－锻造工序－后续工序。
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标注锻件公差。
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二.飞边槽设计
1.飞边形成过程
坯料在锤上模锻时，金属在终锻模镗内成形有如下四个阶段：
（1）自由墩粗变形阶段； （2）形成飞边阶段；
（3）充满模镗阶段；
（4）最好锻足阶段。
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2.飞边槽的作用
（1）造成足够大的水平方向的阻力； （2）容纳多余的金属； （3）承受冲击力，起缓冲作用。
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第四章 锻前准备
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目录
• 第一节 锻造前的准备和锻后热处理 • 第二节 锻造工艺的基本工序和工步 • 第三节 锻造设备简介
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第一节 锻造前的准备和锻后热处理
一.锻造生产用的原材料
锻造生产用的原材料可分为锻造用钢和锻造用有色金属。
1.锻造用钢
（5）便于检查错移；
（6）简化锻模制造。
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二.确定机械加工余量和锻件公差
1.机械加工余量和工艺余块
加工余量主要由锻件质量、零件机加工精度和锻件复杂程度查表确定或 与加工部门协商。 （1）锻件质量mf
按锻件基本尺寸进行计算的质量。 （2）零件机加工精度
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4.平锻模
在水平锻造机上使坯料成形为模锻件或其半成品的模具称 平锻模。平锻机的工作特点是有两个分型面，主滑块在水平方 向运动，有坯料夹持定位装置。
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5.滚锻模
在辊锻机上将坯料纵轧成形的扇形 模具称为滚锻模。辊锻工艺的生产特点 是生产率比锤上模锻高5~10倍，节约金 属材料，劳动条件好，比较容易实现机 械化、自动化。
3.飞边槽形式
常见的飞边槽形式如图所示：
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4.确定飞边槽尺寸
设计飞边槽目前有计算法和吨位法两种方法。 （1）计算法
按经验公式计算飞边桥h飞：
（2）吨位法 在生产中，常根据锻锤吨位确定飞边槽尺寸。
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三.钳口
根据钳口不同的功能可分为常用钳口、特殊钳口、圆形钳 口、共享钳口等形式。
锻模零件图。
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第二节 锻件图设计
一.确定分模面
1.分模面与分模线
锻模的分模面是指上下模的分接面。分模轮廓线是指终锻模镗分模面与 锻件轮廓的交线。分模轮廓线在视图平面上的投影称为分模线。
2.确定分模面的原则
（1）容易脱模；
（2）成形良好；
（3）平衡侧压力；
（4）保证承力面强度；
一般情况下，表面粗糙度值分成Ra ＜ 1.6μm和Ra≥1.6μm两档。 （3）锻件形状复杂系数S
锻件形状复杂系数是锻件质量mf与相应的锻件外廓包容体质量mN之比：
根据S值的大小，锻件形状复杂系数分为4级：
S1级（简单）：0.63 ＜S≤1；
S2级（一般）：0.32 ＜S≤0.63；
S3级（较复杂）：0.16 ＜S≤0.32； S4级（复杂）：0 ＜S≤0.16。
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2.锤锻模
在模锻锤上使坯料成行为模锻件或其半成品的模具称锤锻 模。锤锻的特点是在锻压设备动力作用下，毛坯在锻模模镗中 被迫塑性流动成形，从而获得比自由锻质量更高的锻件。
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3.机锻模
在机械压力机上使坯料成形为模锻件或其半成品的模具称 为机械压力机锻模，简称机锻模。
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二.预锻模镗设计
1.预锻模镗仅用来减少终锻模镗的磨损
这种情况下，基本和终锻模镗一样，只有外圆角半径比终 锻模镗相应处大，分模面出圆角也大些。
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二.模锻件的分类
1.圆盘类
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2.长轴类
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三.锻模设计步骤
（1）设计锻件图； （2）设计终锻模镗； （3）确定模锻设备吨位； （4）设计制坯模镗； （5）确定坯料长度； （6）绘出锻模装配总图，给出锻模技术条件，再绘制
1.平底连皮
连皮厚s可按下式计算：
连皮内圆角半径R1可按下式取值：
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39机Leabharlann 工程系2.斜底连皮当锻件内孔直径d与孔深h之比大于2.5或d＞60mm时，应 采用斜底连皮。各尺寸计算如下：
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3.带仓连皮
为了解决切除连皮的困难，对内孔较大的锻件最好预锻时 采用斜底连皮，终锻时采用带仓连皮。
锻锤一次打击能量为 ，一次打击下坯料变形功
为
，根据能量守恒定律得：