模锻工艺

§3-3模锻DieForging利用模具使坯料变形而获得锻件。将金属坯料置于锻模模膛内，在冲击力或压力作用下产生塑性流动。由于模膛对金属坯料流动的限制，从而充满模膛获得与模膛形状相同的锻件。模锻过程：下料Cropping→加热Heating→制坯Preforming→模锻DieForging→精整Sizing→热处理HeatTreatment→清理Cleaning→检验Inspection–制坯工步Preforming–模锻工序DieForging预锻Preforging终锻Finish-Forging–切断工步Cutting一、模锻的特点与应用(1)生产效率高。(2)锻件成形靠模膛控制，可锻出形状复杂、尺寸准确，更接近于成品的锻件，且锻造流线比较完整，有利于提高零件的力学性能和使用寿命。(3)锻件表面光洁，尺寸精度高，加工余量小，节约材料和切削加工工时。(4)操作简便，质量易于控制，生产过程易实现机械化、自动化。(5)模锻需要专门的模锻设备，要求功率大、刚性好、精度高，设备投资大，能量消耗大。另外，锻模制造工艺复杂，制造成本高、周期长。二、锤上模锻DieForging1．锻模结构制坯模膛Blocker：使坯料预变形而达到合理分配，使其形状基本接近锻件形状，以便更好地充满模锻模膛。模锻模膛DieCavityofDieforging：使坯料变形到锻件所要求的形状和尺寸。预锻模膛BlockingImpression和终锻模膛FinishImpression:对于形状复杂、精度要求较高、批量较大的锻件，还要分为预锻模膛和终锻模膛。2.模锻工艺规程设计模锻件图计算坯料尺寸确定变形工步设计锻模选择模锻设备确定加热规范模锻后续工序(1)设计模锻件图ForgingDrawing选择分模面DiePartingArea确定加工余量及公差Allowance，ForgingTolerance–依据：零件的形状尺寸和锻件的精度等级，或锻锤的吨位确定模锻斜度DraftAngle：依据为模膛尺寸确定模锻圆角半径RadiumofFillet–外圆角：使金属易于充满模膛r=加工余量+零件圆角半径–内圆角：减少锻造时金属流动的摩擦阻力R=（2-3）r冲孔连皮Recess：通孔难以锻出–孔径d=30～80mm时，厚度S=4～8mm。–当孔径d25mm或冲孔深度h3d时,只在冲孔处压出凹穴。齿轮坯模锻件图技术要求1.高度公差：+1.5-0.752.未注圆角半径R=2.53.尺寸按交点注4.热处理硬度HBS228(2)确定坯料尺寸V坯=(V锻+V飞+V连)(1+K)1)盘类锻件Brachyaxis：一般镦粗制坯和终锻成形。D计＝1.08(V坯/m)1/3m—坯料的高径比2)轴类锻件MacroAxis：一般拔长、滚挤制坯。D坯＝1.13(K•Fmax)1/3k—模膛系数：不制坯或有拔长工步时,k=1；有滚挤工步时，k=0.7~0.85。(3)确定变形工步(4)锻后工序切边Trimming、冲孔PunchingWard校正Sizing热处理HeatTreatment清理Cleaning精压Coining：提高锻件精度和降低表面粗糙度–平面精压：用来获得模锻件某些平行平面的精确尺寸。–体积精压：用以提高模锻件所有尺寸的精度和表面质量。–精压后模锻件的尺寸精度公差可达±0.10~0.25mm，表面粗糙度Ra值为1.25~0.63μm。一般不再进行切削加工。三、其他设备上的模锻锤上模锻具有工艺适应性广的特点，但是模锻锤要求有庞大的砧座和基础，工作时震动和噪音大，能源消耗多，劳动条件差。1．热模锻压力机上模锻DieForgingonDropPress曲柄压力机（简称曲柄压力机）曲柄压力机:CrankPress楔式热模锻压力机。特点：工作时震动和噪音小，劳动条件大为改善。便于实现机械化和自动化，且具有很高的生产率。锻件的精度高，其公差、余量和模锻斜度比锤上模锻小。变形应逐步进行。设备结构复杂，造价高，而且由于滑块的行程和压力不能在锻造过程中调节，因而不能进行拔长、滚压等制坯工步，必须配备制坯工步的专用设备。2．平锻机上模锻DieForgingonUpsettingMachine•平锻机上模锻过程1-固定凹模2-活动凹模3-冲头4-挡板5-坯料•平锻机锻造的锻件示例•主要以局部镦粗为主，也可进行压肩、冲孔、弯曲和切断等工步。•最适合的锻件是带头部的半轴类和有孔（通孔或不通孔）的锻件。•简单锻件只需一个工步完成。•复杂锻件，坯料可按顺序放入几个模膛中逐步变形而获得锻件。3．螺旋压力机上模锻DieForgingonFlyPress利用飞轮旋转所积蓄的能量转化成金属的变形能进行锻造。–摩擦螺旋压力机：机械摩擦传动–液压螺旋压力机：液压传动。•摩擦螺旋压力机•摩擦压力机锻造特点具有锻锤和压力机双重工作特性。–行程速度0.5~1.0m/s，介于模锻锤和曲柄压力机之间。–有一定的冲击作用，且滑块行程和打击能量可控，与锻锤相似。–坯料变形中的抗力由封闭框架承受，有压力机的特点。工艺适用性好：既可完成镦粗、成形、弯曲、预锻、终锻等成形工序，又可进行校正、精整、切边、冲孔等后续工序的操作。承受偏心载荷的能力差，一般只进行单模膛锻造。由于打击速度比锻锤低，较适合要求变形速度低的有色合金的模锻。压力机工作台下装有顶出装置，很适合于模锻带有头部和杆部的回转体小锻件。有效机械效率低，生产率不高，吨位较小•摩擦压力机锻造锻件