1、第7章 机械压力机上模锻,7.1 锻件分类 7.2 锻件图设计特点 7.3 变形工步及其设计 7.4 模锻力及设备吨位确定 7.5 机锻模结构设计,图7-1 锻造用机械压力机 a)原理图 b)外观图(MP2500) 1电动机 2带轮 3传动轴 4齿轮 5离合器 6偏心主轴(曲柄) 7连杆 8滑块 9工作台 10下顶杆 11下顶出拉杆 12上顶杆 13机身 14凸轮 15制动器 16控制面板 17平衡器,表7-1 机锻与锤锻设备特点与工艺特点比较,表7-1 机锻与锤锻设备特点与工艺特点比较,图7-2 机锻与锤锻金属填充模膛效果比较 a)变形前 b)变形过程中 c)变形结束,7.1 锻件分类,第类
2、主体轴线立置于模膛成形，水平方向二维尺寸相近(圆形/回转体居多、方形或近似形状)的锻件。该类锻件模锻时通常会用到镦粗工步。根据成形难度差异细分为3组。 -1组 以镦粗并略带压入方式成形的锻件，如轮毂轮缘之间高度变化不大的齿轮。 -2组 以挤压并略带镦粗方式及兼有挤压、压入和镦粗方式成形的锻件，如万向节叉、十字轴等。 -3组 以复合挤压方式成形的锻件，如轮毂轴等。,第类主体轴线卧置于模膛成形，水平方向一维尺寸较长的直长轴类锻件。根据垂直主轴线的断面积的差别程度细分为3组。 -1组 垂直主轴线的断面积差别不大(最大断面积与最小断面积之比1.6，可不用其他设备制坯)的锻件。 -2组 垂直主轴线的断面
3、积差别较大(最大断面积与最小断面积之比1.6，前方需要其他设备制坯)的锻件，如连杆等。 -3组 端部(一端或两端)为叉形/枝丫形的锻件，除按以上两组确定是否需要制坯外，必须合理设计预锻工步，如套管叉等。,第类主体轴线曲折，卧置于模膛成形的锻件。根据主体轴线走向细分为3组。 -1组 主体轴线在铅垂面内弯曲(分模面为起伏平缓的曲面或带落差)，但平面图为直长轴形(类似第类)，一般无须设计专门的弯曲工步即可成形的锻件。 -2组 主体轴线在水平面内弯曲(分模面一般为平面)，必须安排弯曲工步才能成形的锻件。 -3组 主体轴线为空间弯曲(非对称曲面分模)的锻件。,7.2 锻件图设计特点,1.分模面 2.模锻
4、斜度 3.切削余量和公差 4.圆角半径,图7-3 杆形件的两种分模方法 a)锤锻分模面 b)机锻分模面,7.3 变形工步及其设计,7.3.1 变形工步安排 7.3.2 工步设计,7.3.1 变形工步安排,1.第类锻件的变形工步 2.第类锻件的变形工步 3. 第类锻件的变形工步,1.第类锻件的变形工步,(1)-1组锻件的变形工步 (2)-2组锻件的变形工步 坯料(镦粗)挤压(1次或2次)终锻。 (3)-3组锻件的变形工步 坯料挤压(预锻)终锻。,2.第类锻件的变形工步,(1) -1组锻件的参考变形工步 (2) -2组锻件的变形工步 需用拔长或滚挤制坯的锻件(按-曲线)，宜用辊锻机/楔横轧机配合制
5、坯，然后(预锻)终锻。 (3) -3组锻件的变形工步 坯料(压挤)预锻(劈叉)终锻。,3.第类锻件的变形工步,第类锻件一般应先转化为第类锻件(将弯曲轴线展直)，再根据计算毛坯图和-曲线来考虑起始阶段是否需要拔长或拔长滚压制坯(需辊锻机/楔横轧机配合)。然后，再安排弯曲和后续工步。,7.3.2 工步设计,1. 终锻工步设计 2. 预锻工步设计 3. 制坯工步设计 4. 坯料选择,1. 终锻工步设计,图7-4 机锻模飞边槽 a)A型 b)B型 c)阻流沟(预锻用),表7-2 机锻模飞边槽尺寸(单位：mm),2. 预锻工步设计,1)高度尺寸适当增大(15mm)，水平方向尺寸按入体方向略小，并使铅垂面
6、截面积稍大于终锻件相应的截面积。 2)第类锻件中的齿轮轮毂部分体积应比终锻大1%3%。 3)横截面为圆形的第类锻件，预锻件相应截面应设计为长圆形，宽度减小0.51.0 mm，高度加大25 mm(图7-7b)。 4)当终锻时金属不能以镦粗而主要靠压入方式充填模膛时，预锻件的形状与终锻件应有显著差别，使预锻后坯件的侧面在终锻模膛中变形一开始就与模壁接触，以限制金属横向剧烈流动，而迫使金属流向模膛深处(图7-10)。 5)预锻件的圆角半径及模锻斜度设计原则与锤锻相同。 6)第、类锻件预锻后常带有飞边，形状简单的锻件，预锻模膛可以不设飞边槽。,图7-5 H断面模锻工步 a)预锻 b)终锻,图7-6 某
7、齿轮预锻与终锻工步图 a)预锻 b)终锻,图7-7 某轴模锻工步(坯料尺寸70mm410mm) a)压挤 b)预锻 c)终锻,图7-8 某滑动叉模锻工步图 a)预锻工步图 b)热锻件图/终锻工步图,图7-9 三销轴预锻模膛及设阻流沟的飞边槽,图7-10 预锻件在终锻模膛中压入成形示例,图7-11 改善深模膛填充的预锻工步设计 a)改进前 b)改进后,3. 制坯工步设计,(1) 镦粗工步 第类锻件常需用镦粗工步。 (2) 压肩工步 类似于锤锻的闭式拔长，但一般将坯料卧置于模块上，不用钳持，仅压1次。 (3) 压挤工步 对于第、类锻件，机锻虽然不便完成(锤锻中的)滚压操作，但在合适的模膛中进行12
8、次压挤(成形压扁)也能部分达到滚压效果。 (4) 弯曲工步 弯曲工步设计与锤锻类似。,图7-12 某齿轮模锻工步 a)镦粗 b)预锻 c)终锻,图7-13 成形镦粗示意图,7.4 模锻力及设备吨位确定,1)将锻造温度范围内材料力学性能差别折合为一系数。 2)忽略复杂程度差别，在变形面积内视为均布载荷。 3)将飞边桥部视同模膛，合并计算变形面积。,7.5 机锻模结构设计,7.5.1 模架简介 7.5.2 模块与模座的连接 7.5.3 工作零件设计 7.5.4 机锻模选材 7.5.5 机锻模闭合高度,7.5.1 模架简介,图7-14 机锻模模架(模块与模座用“斜面压板 +螺栓”连接) 1上模座 2
9、导柱 3衬套 4导套 5密封 圈(刮板) 6下模座 7垫板 8下顶出 过孔 9后挡块 10顶出机构安装凹穴,7.5.2 模块与模座的连接,1.楔铁连接 2.“斜面压板+螺栓”连接 3.“键+压板+螺栓”连接,图7-15 模块与模座的楔铁连接 1模块 2楔铁 3模座 4、7螺钉 5垫板 6垫片 8圆饼模块(假想),图7-16 “斜面压板+螺栓”连接(用于矩形模块) 1后挡块 2、5螺栓 3垫板 4模块 6斜面压板 7模座,图7-17 “键+压板+螺栓”连接 1模座 2螺栓 3垫板 4模块 5T形螺栓 6压板 7键(横向) 8键(纵向),7.5.3 工作零件设计,1. 模块 2. 顶出机构 3.
10、顶件器,1. 模块,(1) 模膛布排 压力机比锻锤抗偏载能力强，使得模膛布排比较灵活，但要注意协调模膛中心(变形抗力中心)与顶出位置的矛盾。 (2) 模块轮廓 长方体状模块通用性好，使用较多；对于第类锻件，则常常使用圆饼状模块。 (3) 锁扣 类似锤锻模，为减小锻件错差，模块上也可设锁扣，特别是非平面分模情况下常设角锁扣。 (4) 排气通道 由压力机工作特性决定，弹塑性材料覆盖在模膛上变形，会阻碍模膛内空气逸出，憋在深而窄的模膛内的空气会形成足够的阻力，造成金属填充困难。 (5) 制坯模块 制坯(镦粗、压肩、压挤、弯曲等)模块与模座的连接方式及轮廓尺寸可视采用的模架种类设计。,图7-18 模膛
11、边缘与底部尺寸示意图,图7-19 某转向节制坯模块,图7-20 某转向节锻件的一种制坯工步图 a)整体压扁 b)翻转90再压扁一端 c)镦粗另一端,2. 顶出机构,图7-21 几种典型传递顶出的杠杆 a)一维方向 b)二维方向(双联杠杆) c)二维方向(三联杠杆) 1主顶杆 2杠杆 3顶件器 4弹簧 5模座,3. 顶件器,图7-22 几种顶件器典型布置位置 a)、b)顶在锻件本体上 c)顶在连皮上 d)顶在锻件本体和飞边上,图7-23 设有环形顶件器的齿轮锻模 1托板 2打板 3顶杆 4环形顶件器 5型芯 6型芯固定板 7支承块 8模块,7.5.4 机锻模选材,表7-3 机锻模主要零件材料及硬度要求,7.5.5 机锻模闭合高度,图7-24 机锻模闭合高度尺寸构成,
