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1、8-1 锤用锻模 8-2 热模锻压力机用锻模 8-3 螺旋压力机用锻模 8-4 平锻机用锻模 8-5 锻模材料 锻模是金属在热态或冷态下进行体积成形时所 用模具的统称。 由于各种模锻设备的工作特点不同，锻模的结 构差别较大。 本章对锻模按设备进行分类，分别介绍各种设 备上的锻模设计，以介绍锤锻模设计为主。 锤上模锻 模锻模膛：终锻模膛、预锻模膛 1.终锻模膛设计 作用：完成终锻工步，获得带有飞边的锻件 。 组成：模膛本体、飞边槽、钳口 。 1）热锻件图 热锻件图上的尺寸=冷锻件图尺寸收缩率。 图8.1 齿轮锻件 无论加大或减小，都应限制在锻件公差范围内。 图8.2 切边和冲孔易变形锻件 图8.
2、3 需增设定位余快的锻件 标出分模面、冲孔连皮的位置和尺寸、未注圆角、模 锻斜度、收缩率； 高度方向尺寸以分模面为基准； 不需标注零件的轮廓。 绘制热锻件图还需注意： 飞边槽的形式：标准式 倒置式 双仓式 不对称式 带阻力沟式 设计方法：吨位法 计算法 标准式： 一般采用此种型式 。 优点是桥口在上模 ，桥口受热时间短 ，温升较低，不易 压塌和磨损。 图8.4飞边槽的结构形式1 倒置型： 当锻件的上模部分形状较复 杂，为简化切边冲头形状， 切边需翻转时，采用此型式 。 当上模无模膛，整个锻件模 膛完全位于下模时，采用此 型式的飞边能简化锻模的制 造。 图8.5 飞边槽的结构形式2 双仓型： 特
3、点是仓部较 大，能容纳较多 的多余金属。 适用于大型和 形状复杂的锻件 。 图8.6 飞边槽的结构形式3 不对称型: 此种结构的飞边 槽加宽了下模桥部 ，提高了下模寿命 。 仓部较大，可容 纳较多的多余金属 。 用于大型、复杂 锻件 。 图8.7 飞边槽的结构形式4 带阻力沟型: 更大地增加金属 外流阻力，迫使金 属充满深而复杂的 模膛。 多用于锻件形状 复杂、难以充满的 部位，如高肋、叉 口与枝芽等处。 图8.8 飞边槽的结构形式5 形式：长棒料钳口（常用钳口 ） 特殊钳口 圆形钳口 公用钳口 3）钳口及其尺寸 定义：模锻模膛前面加工的空腔，由夹钳口与钳口颈组成 。 作用：放置棒料及钳夹头、
4、检验时作为浇口、起模 图8.9 钳口 图8.10 常见的钳口形式 图8.11 便于起模的特殊钳口 图8.12 圆形钳口图8.13 公用钳口 圆型钳口：当锻件质量大于10kg时，钳口应设计成圆形 公用钳口：用于终锻和预锻模膛钳口间壁厚小于15mm时， 距离小，将钳口开通，便于加工。 2.预锻模膛设计 2）设计要点： a.宽和高：保证终锻时以镦粗成形为主 b.斜度：一般和终锻模膛相同 c.圆角半径：一般比终锻大(R1=R+C) 3）增加预锻工步后引起的变化： a.带工字断面锻件 b.叉类锻件 c.带枝芽锻件 d.带高肋锻件 4）典型预锻模膛的设计 a、带工字断面锻件预锻模膛设计 图8.14 工字形
5、断面的不同预锻方法 b、叉类锻件的主要缺陷和变形流动 图8.15叉类锻件内端角充不满图8.16叉类锻件预锻模上制动槽 的布置 图8.17叉形部分劈料台 图8.18窄形叉形部分劈料台 图8.19 叉类锻件金属的变形流动 c、带枝芽锻件预锻模膛设计 图8.20 枝芽类锻件预锻模膛 d、带高肋锻件预锻模膛设计 图8.21 带高肋锻件预锻模膛 5) 避免锻件折迭： a产生折迭的条件： i 接触面附近金属的流动； ii 金属延水平方向的流动； iii 中间部分金属量排出较大。 b防止措施： i 减小终锻时的变形量； ii 增大飞边桥部的阻力或减小充满模膛阻力 ，减少水平方向流动。 制坯工步，制坯模膛 （
6、锻件初步成形） 模锻工步，模锻模膛 （锻件最终成形） 图8.22弯曲连杆的多模膛模锻 1)作用：分配金属，使截面积一部分减小，另一部增大， 得到近似计算毛坯的形状和尺寸；清除氧化皮；滚光毛 坯等。 2)形式：开式、闭式、混合式、不等宽式、不对称式。 a）开式 b）闭式 图8.23 滚挤模膛 1.滚压模膛设计 图8.24 不同形式的滚压模膛 滚压模膛高度h：h=kd计 杆部：k=（0.7-0.8） 头部：k=（1.05-1.15） 滚压模膛宽度B： 飞边槽 钳口 模膛本体 图8.25 不对称式滚压模膛 特点： 横截面呈矩形，侧侧面开通； 结结构简单简单 、制造方便，操作简单简单 ； 金属横向展宽
7、较宽较 大，轴轴向流动较动较 小。故聚集效率较较低 适应应范围围：仅仅适于横截面变变化不大的长轴类锻长轴类锻 件。 a开式滚挤滚挤 模膛 特点： 横截面呈椭圆椭圆 形，整个侧侧面封闭闭； 结结构较较复杂杂、占用模块块空间间大、制造和操作较较困难难； 金属横向展宽较宽较 小，轴轴向流动较动较 大。故聚集效率较较高。 适应应范围围：适于横截面变变化较较大的长轴类锻长轴类锻 件。 b闭闭式滚挤滚挤 模膛 特点： 杆部为闭为闭 式，头头部为为开式。 杆部为闭为闭 式是为为了获获得较较高的滚挤滚挤 效果，头头部为为开式 是为为了使头头部变为圆变为圆 柱体(或方形)，可平稳稳地放在预锻预锻 、 终锻终锻
8、模膛上，有利于充满满，杆部的椭圆椭圆 形可以减少折迭的 形成。 适应应范围围：适用于锻锻件头头部有孔或叉形情况。 c混合式滚挤滚挤 模膛 头头部较宽较宽 ，杆部较较窄（B头 头/B杆1.5时 时用 d不等宽滚挤宽滚挤 模膛 e不对对称式滚挤滚挤 模膛 上下模膛深度不一样样，一般h/h1.5时时，可以使用不 对对称滚挤滚挤 模膛。 兼有滚挤滚挤 与成形模膛的特点，适用于非对对称的轴类轴类 模锻锻件。 2.拔长模膛设计 a）开式 b）闭式 图8.26 拔长模膛 形式：开式、闭式 图8.27 开式拔长模膛 图8.28 闭式拔长模膛 闭闭式：拔长长平台截 面呈椭圆椭圆 形，边缘边缘 封闭闭。 这这种形
9、式结结构较较复 杂杂，制造较难较难 ，但 拔长长效率较较高，且 坯料光顺顺，拔长长效 果较较好。 图8.29 拔长模膛的直排与斜排 图8.30 拔长台 拔长部分较短，或拔 长台阶轴时，可以采 用拔长台，它是在锻 模的分模面上留一平 台，将边缘倒圆。 坎部高度h： h=0.5(e- a)=0.5(3 a a)= 拔长后需要滚压时 坎部宽度B： （3)拔长模膛的尺寸设计： 拔长模膛的坎部：主要工作部分，包括：高度、长度和宽度。 拔长模膛的仓部：容纳拔长后的金属。 坎部长度C： 被拔长部分原 始长度l4d坯 K 0.811.2 1.4 1.52 3.弯曲模膛设计 自由弯曲 坯料在拉伸不大的条 件下进
10、进行成形的，常用于单单拐的 圆圆滑弯曲锻锻件。 夹紧夹紧 弯曲 拉伸较较大、弯曲时时 兼有成形，用于多拐的急突弯曲 锻锻件(如曲轴轴) 。 1）作用：将坯料在模膛中压压 弯，使其符合终锻终锻 模膛在分模 面上的形状。 2）型式： 图8.31弯曲模膛 设计设计 弯曲模膛要考虑终锻虑终锻 模膛在分型面的轮轮廓外形 。 弯曲模膛的宽宽度为为 还应还应 考虑虑成型时时的支撑和定位。 为为防止折叠应应采用大圆圆角。 3)设计设计 依据：计计算毛坯 4)尺寸设计设计 ：高度、宽宽度、截面形状 图8.32 自由弯曲 4.成形模膛设计 图8.33 对称式成形模膛 图8.34 不对称式成形模膛 图8.35 镦粗
11、台 5. 镦镦粗台和压压扁台设计设计 图8.36 压扁台 在上模与下模的角部组 成一对刃口，用来切断 金属。 可用于从坯料上切下锻 件或从锻件上切钳口， 也可用于多件锻造后分 离成单个锻件。譬如： 在一棒多件连续模锻时 ，将锻件从棒料上切下 。 图8.37 切断模膛 6切断模膛设计设计 锤锻模的结构 锤锻模由上下两个模块组成， 两模块借助燕尾、楔铁和键块分别 紧固在锤头和下模座的燕尾槽中。 锻模一般是整体 图8.38 锤锻模结构 1锤头；2上模；3飞边槽； 4下模；5模垫；6紧固楔块； 7紧固楔块；8分模面；9模膛 ； 10-紧固楔块 紧固：楔铁使模块在左右方向 定位。键块使模块在前后方向 定
12、位。 锤锻模结构设计的内容： 模块尺寸 锻模的强度 错移力的平衡和导向 模膛的布排 一、模膛的布排 1、有关概念 图8.39 锻模燕尾上键槽中心线 图8.40 连杆锻模 模膛中心：金属坯料在模膛中锻锻造时时，模膛承受锻件反 作用力的合力作用点。 锻锻模中心：即燕尾中心线线与键键槽中心线线的交点，又称打击击 中心。位于锤杆轴心线上，应是锻锤打击力的中心。位于锤杆轴心线上，应是锻锤打击力的中心。 在锤锤上模锻时锻时 ，打击击力是通过锤过锤 杆中心线线和锻锻模中心传传 到上模进进行锤击锤击 的。 1)终锻与预锻模膛的布排： 2.模膛布排 原则则上应应使模膛中心与锻锻模中心重合，从而使锤击锤击 力与锻
13、锻件的反作用力处处于同一垂直线线上，从而减少 锤锤杆承受的偏心力矩，有利于延长锤长锤 杆使用寿命， 减少导轨导轨 的磨损损和模块块燕尾的偏心载载荷。 无预锻：终锻模膛中心位置与锻模中心重合。 有预锻：终锻、预锻均不能与锻模中心重合，见下图： 图8.41 终锻、预锻模膛中心的布排 1.在锻模前后方向，两模膛中心均应在键槽中心线上； 2.在锻模左右方向，终锻模膛中心线与锻模燕尾中心线 的偏移量a与锻锤吨位有关； 3.一般情况下，预锻模膛中心和终锻模膛中心至锻模燕 尾中心线距离之比，应等于或略小于1/2； 4.预锻模膛中心线必须在燕尾宽度内，模膛超出燕尾部 分的宽度不得大于模膛总宽度的1/3； 5.
14、当锻件因终锻模膛偏移使错差量过大时，允许采用 L/5aL/3，即2L/3b4L/5。 锻模设计时要注意如下5点： 减小终锻与预锻模 膛中心的距离 a.平行排列b.前后错开排列c.反向排列 锻锻件头头部宽宽大时时，两膛中心间间距超规规定值值或错错移量超 规规定值值，可采用两套模具锻锻造或采用以下方法： 图8.42 减小终锻与预锻模膛中心的距离 有利于金属充满模膛， 不易操作，费力 方便操作，省力 b.锻件大头靠近钳 口的终锻模膛布置 a.锻件大头在钳口 对面的终锻模膛布置 终锻终锻 、预锻预锻 模膛前后方向的排列： 图8.43 模膛前后方向排列 2）设设有制坯模膛的布排 终锻模膛和预锻模膛布置好后，其它模膛可布置在两侧； （1）按工艺过程顺序排列，操作时只允许改变坯料运动方 向一次； （2）模膛的排列应与加热炉、切边压力机和吹风管的位置 相适应； （3）弯曲模膛的位置应便于将弯曲后的坯料顺手送入终锻 模膛内； （4）拔长模膛位于锻模右边，应采用直式，在左边，应采 取斜式，便于操作。 （5） 切刀位置：前切刀在右前角，后切刀在左后角，便于 操作。 图8.44 弯曲模膛的布置 当锻件的分模面为斜 面、曲面，或锻模中心与 模膛中心的偏移量较大时 ，在模锻过程中将产生水 平分力。这种分力会引起 锻模在锻打过程中的错移 ，通常称为错移力。 图8.45 错移力示意
