开式模锻工艺及模具设计

– 可以近似认为，在模锻过程中，金属只在它所在径向平面 （称为流动平面）内沿高度和径向同时流动。
– 终锻前常采用镦粗或压扁制坯，以保证锻件成形质量。
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第二节 模锻件的分类及表示锻件复杂程度的参数
一、模锻件的分类
二、表示模锻件复杂程度的参数
第二类为长轴线类锻件
• 其特点是：
– 锻件的长度与宽度或高度的尺寸比例较大。 – 按锻件外形、主轴线、分模特征，可分成直长轴线、弯曲 轴线和枝芽类及叉类锻件。
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第一节 开式模锻的变形特征
1. 开式模锻的变形特征
2. 飞边槽的作用
1. 开式模锻的变形特征
• 第Ⅱ阶段(形成飞边) – 第Ⅰ阶段后期金属流动受到模膛壁的阻碍，坯料在垂直于作用力方向 的自由流动受到限制，继续压缩时，金属沿着平行于受力方向流向模 膛深处，又继续沿垂直于作用力方向流向飞边槽，形成少许飞边。 – 此时变形抗力明显增大，模膛内的金属处于较强的三向压应力状态。
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第二节 模锻件的分类及表示锻件复杂程度的参数
一、模锻件的分类
二、表示模锻件复杂程度的参数
表6-1 锻件的分类
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第二节 模锻件的分类及表示锻件复杂程度的参数
一、模锻件的分类
二、表示模锻件复杂程度的参数
第一类为短轴线类锻件
• 其特点是： – 锻件高度方向的尺寸通常比其平面图中的长、宽尺小，锻 件平面图呈圆形、方形或近似圆形和方形。 – 这类锻件模锻时，坯料的轴线与打击方向相同。
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第一节 开式模锻的变形特征
1. 开式模锻的变形特征
2. 飞边槽的作用
2. 飞边槽的作用
• 1）造成足够大的横向阻 力,迫使金属充满模膛； • 2）容纳坯料上的多余金 属，起补偿与调节作用；
• 3）对于锤类设备上模锻， 缓冲模具撞击，提高锻模 寿命。
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第二节 模锻件的分类及表示锻件复杂程度的参数
二、表示模锻件复杂程度的参数
• 模锻件形状对模锻时金属流动和变形力的影响很大，因此，必须 找出表示锻件形状复杂程度的参数。用锻件的体积与其外廓包容 体的体积之比来表示锻件复杂性的，而且比较准确地估计到偏离 主轴的那部分所带来的影响，即 S=V/Vb • 式中，S是形状复杂系数；V是锻件的体积；Vb是锻件外廓包容体 的体积。 • 当S=1～0.63之间时，形状复杂程度为较低的Ⅰ级，锻件形状简 单； • S=0.63～0.32时，形状复杂程度为Ⅱ级，为普通形状锻件； • S=0.32～0.16时，形状复杂程度为Ⅲ级，锻件形状较复杂； • S≤0.16时，形状复杂程度为Ⅳ级，锻件形状复杂。
– 这类锻件在模锻时，坯料的轴线与打击方向垂直。
– 可以近似地认为，金属基本上只在它所在的垂直于轴线的 平面（流动平面）内沿高度和宽度方向流动，而沿轴线方 向的流动很小，这是由于金属流动平面内的流动阻力比沿 轴线方向的流动阻力小。
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第二节 模锻件的分类及表示锻件复杂程度的参数
一、模锻件的分类
二、表示模锻件复杂程度的参数
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第一节 开式模锻的变形特征
1. 开式模锻的变形特征
2. 飞边槽的作用
1. 开式模锻的变形特征
• 第Ⅳ阶段(打靠) – 通常坯料体积略大于模膛容积，因此，当模膛完全充满后，尚须继续压 缩至上下模接触即打靠。 – 多余金属全部排入飞边槽，以保证高度尺寸符合要求。 – 这一阶段变形仅发生在分模面附近的区域内。 – 此阶段由于飞边厚度进一步减薄和冷却，多余金属由飞边槽桥口流出的 阻力很大，这时变形区处于最强的三向压应力状态，变形抗力也最大。 – 有研究表明，此阶段的压下量虽小于2mm，它消耗的能量却占总能量的 30%～50%。
一、模锻件的分类
二、表示模锻件复杂程度的参数
第二节 模锻件的分类及表示锻件复杂程度的参数
一、模锻件的分类 • 目的：
– 形状相似的锻件，模锻工艺流程、锻模结构基本相同。 – 为了便于拟订工艺规程设计锻件及锻模，应将各种形 状的模锻件进行分类。
• 方法：
– 按照锻件的外形和模锻时毛坯的轴线方向，把模锻件 分为短轴线类（圆饼类）和长轴线类
检验和热锻件图设计；热锻件图用于锻模设计与加工制造。
• 冷锻件图常称为锻件图。
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第三节 锻件图的设计
1. 确定分模面
2. 确定机械加工余量和公差
3. 模锻斜度
4. 圆角半径
冷锻件图的设计内容
• 1. 确定分模面 – 确定分模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，容易从模腔中取出；此外应争取获得镦粗成 形。故此，锻件分模位置应选在具有最大水平投影尺寸的 位置上，如图6-2所示。
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第二节 模锻件的分类及表示锻件复杂程度的参数
一、模锻件的分类
二、表示模锻件复杂程度2. 确定机械加工余量和公差
3. 模锻斜度
4. 圆角半径
5. 冲孔连皮
6. 技术条件
第三节 锻件图的设计
• 作用：工艺规程制订、锻模设计与加工、模锻生产过程及 锻件检验，都离不开锻件图。 • 锻件图分为冷锻件图和热锻件图，冷锻件图用于最终锻件
• 概念 ： – 开式模锻是在锻件周围形成横向飞边的模锻； – 闭式模锻是在锻件周围不形成横向飞边仅形成小的纵向 飞边的模锻
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第一节 开式模锻的变形特征
1. 开式模锻的变形特征
2. 飞边槽的作用
1. 开式模锻的变形特征（可分为四个阶段）
• 第Ⅰ阶段(镦粗变形) – 毛坯上端面同上模膛表面接触开始至毛坯被镦粗至鼓 形侧面同模膛侧壁接触为止。 – 变形金属处于较弱的三向压应力，P 较小。
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120MN热模锻压力机锻造生产线（前轴）
下料 1250T剪床 加热（1240OC） 感应加热炉 辊锻制坯（二道） ø930辊锻机
模锻成形（弯、预、终）
切边
800T压床
校正压平
1600T液压机
120MN热模锻压力机
热处理 调质
清理
校正
酸洗
100T液压机
前轴成形过程动画
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曲轴成形模拟动画
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第一节 开式模锻的变形特征
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第一节 开式模锻的变形特征
1. 开式模锻的变形特征
2. 飞边槽的作用
1. 开式模锻的变形特征
• 第Ⅲ阶段(充满型槽) – 飞边形成后，随着变形的继续进行，飞边逐渐减薄，形成阻力圈，使得 金属流向飞边槽的阻力急剧增大。当阻力大于金属流向模膛深处和圆角 处的阻力时，迫使金属继续向模膛深处和圆角处流动，直到整个模膛完 全充满为止。 – 此阶段变形金属处于更强的三向压应力状态，变形抗力急剧增大。