第五章 模锻.pptVIP

第五章 模锻§5-1 模锻件的特点及其分类 一、模锻件的特点 利用模具在压力作用下，使毛坯在模具型腔中变形，从而获得比自由锻更高质量的锻件的锻造方法，称为模锻。 与自由锻造相比，模锻具有以下优点： 1. 锻件形状复杂，尺寸精度高，表面粗糙度值较低； 2. 锻件的机械加工余量较小，提高了材料利用率； 锻件的机械加工余量一般仅为自由锻件的1/3~1/2。而精密模锻件的机械加工余量仅为0.2~0.5mm。 3. 锻件的金属流线分布与零件的受力方向相适应，提高了零件使用寿命； 4. 模锻操作过程简单，生产效率高。多工位自动压力机效率更高； 5. 大批量生产的锻件，模锻工艺生产成本更低。 模锻工艺也存在以下不足之处： 1. 锻压设备吨位大，设备投资大； 2. 生产准备周期较长，特别是模具加工时间长，成本较高； 3. 锻模的成本较高，使用寿命有限； 4. 工艺灵活性不如自由锻工艺。 需要指出的是：模锻使用的原材料是钢材或钢坯，已经经过了一定的塑性变形，粗大的铸态组织被破碎，晶粒得到细化，组织致密。 经过模锻后，锻件的组织呈现以下特点： （1）改善了金属流线分布 模锻时应根据零件的工作载荷方向，制定变形方式，使锻件的金属流线与之相适应。 （2）消除或改善带状显微组织 通过模锻及其后的热处理，可以改善带状组织，甚至消除，这要取决于变形温度和变形程度。 （3）可以细化晶粒 对于有相变的钢，除了模锻细化晶粒外，还可以通过锻后热处理来喜欢晶粒。 对于无相变的钢，只能通过模锻时控制变形温度和变形程度来细化晶粒。 二、模锻件的成形方式 在制定模锻工艺时，应根据零件的复杂程度，使用性能等来选择模锻的成形方式。 按模具件成形方式，可将模锻分为带飞边的开式模锻和不带飞边的闭式模锻。 三、锻件的分类 形状相似的模锻件，其模锻工艺及所用的锻模结构基本相同。为便于制定模锻工艺，可将不同形状的锻件进行分类，一般将锻件分成短轴线类和长轴线类，再按锻件的复杂程度，将各类锻件分成简单形状、较复杂形状和复杂形状。 1. 短轴线类锻件 特点是 锻件高度方向的尺寸，即轴向 尺寸要比横向尺寸小。锻造时 坯料的轴线与打击方向相同， 金属主要沿径向平面流动，终 锻前的制坯主要是镦粗或压扁。 2. 长轴线类锻件 特点是锻件轴向尺寸远大于其高度尺寸，按锻件的外形、主轴线及分模面特征，可分为直长轴线类、弯曲轴线类和枝叉类锻件。锻造时，轴线与打击方向垂直。金属主要沿垂直于轴线的宽度方向流动，沿轴线方向的流动很小。 四、模锻成形过程 开式模锻的金属流动过程可以分为四个阶段（《材料成形工艺》P231，图8-1） 第一阶段：自由变形阶段。类似自由锻的镦粗过程，坯料高度减小，直径增大。尚未形成飞边，变形抗力较小； 第二阶段：形成飞边和改变金属流向阶段。金属向模膛高度方向流动，形成少量飞边，变形力明显增加； 第三阶段：充满模膛阶段。因飞边的阻力作用，在模膛内形成更为强烈的三向压应力状态。金属流入飞边的同时，模膛各部位逐渐充满。随飞边越来越薄，飞边宽度增加，温度下降，变形力急剧上升。 第四阶段：模具闭合，打靠阶段。飞边的温度低，阻力大，为把多余金属挤向飞边槽及上下模打靠，所需打击力最大。这个阶段对生产效率、飞边消耗、能量消耗及模具寿命影响最大。 （回看前页模锻动画） §5-2 锤上模锻工艺及模具设计一、模锻锤 锤上模锻所用设备为模锻锤，由它产生的冲击力使金属变形。下图为一般工厂中常用的蒸汽一空气模锻锤。该种设备上运动副之间的间隙小，运动精度高，可保证锻模的合模准确性。模锻锤的吨位(落下部分的重量)为1～16 t，可锻制150kg以下的锻件。 二、模锻件图设计 模锻件图是根据产品零件图，结合实际工艺和技术条件而制定的，它是制定模锻工艺、设计模具、确定原毛坯尺寸和验收锻件等的依据，机械加工车间也是根据锻件图来设计工卡具的。 模锻件图分为冷锻件图和热锻件图。 冷锻件图，简称锻件图，用于最终锻件的检验，也是机械加工制定工艺、设计工装夹具的依据； 热锻件图是在冷锻件图的基础上制定的，用于锻模设计与加工，模锻生产过程控制，制定工艺规范的依据。 1. 模锻件图设计的主要内容 （1）分模面的位置和形状； （2）加工余量和锻造公差； （3）确定模锻斜度； （4）确定圆角半径； （5）冲孔连皮的型式