平鍛機模鍛的鍛模結(jié)構(gòu)

1、 職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫其他金屬材料成型技術(shù)課程平鍛機模鍛的鍛模結(jié)構(gòu)主講教師：任秀蘭1、 平鍛模的固定及固定空間平鍛機是曲柄壓力機類設(shè)備，因此也具有熱模鍛壓力機的某些特點，即工作壓力是靜壓力，而且由機架本身承受，滑塊行程一定，有良好的導(dǎo)向裝置等。但是，平鍛機用鍛模在鍛模結(jié)構(gòu)上與模具設(shè)計上又區(qū)別于熱模鍛壓力機。平鍛機過載敏感性強，所以模具閉合長度必須小于設(shè)備的最小閉合長度。設(shè)備的最小閉合長度是平鍛機模具固定空間最重要的參數(shù)。模具固定空間的有關(guān)參數(shù)可查閱設(shè)備說明書或有關(guān)資料。但是，平鍛機和一般鍛壓機不同，其連桿長度不能調(diào)節(jié)，模具閉合長度僅能靠斜楔調(diào)節(jié)24mm。 平鍛機模鍛工藝過程

2、與熱模鍛壓力機的主要區(qū)別在于平鍛機具有兩個分模面，因而，模具可分為三部分：沖頭、固定凹模、活動凹模。如圖1平鍛模結(jié)構(gòu)及固定方式簡圖，沖頭通過夾持器3固定在主滑塊凹槽內(nèi)，它的后面緊靠在調(diào)節(jié)斜楔1上。調(diào)節(jié)斜楔1通過螺釘11的轉(zhuǎn)動完成上下升降動作，進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)模具前后閉合長度的目的。夾持器的前后、垂直方向的固定，是通過壓板2和螺釘（9、10、12）緊固的。而左右方向則靠夾持器的側(cè)面與滑塊凹槽側(cè)面的配合使之受到限制，從而保證夾持器在三個方向上得以緊固。如圖1所示，凹模4分別安裝在活動凹模座和固定凹模座上。前后方向由鍵6保證；左右、上下方向通過壓板5和螺釘7、8壓牢。三個方向的尺寸、位置調(diào)節(jié)可用墊片調(diào)節(jié)

3、。似乎這種固定方法的可靠性不足，實際上當(dāng)兩半凹模處于夾緊狀態(tài)和沖頭施壓時，由于凹模體在凹模座中有足夠的支承面，凹模不會產(chǎn)生移動。當(dāng)沖頭回程時，由于固定鍵6的作用，凹模體也不會出現(xiàn)被拖動的現(xiàn)象。至于在活動凹模回程時，因拔模力不大，壓板螺釘可將兩片凹模牢固地固定在模座上。實踐證明，這種固定方法簡單可靠。根據(jù)鍛件平鍛工步數(shù)量的不同，沖頭夾持器分為三個、四個、五個模膛等幾種。根據(jù)沖頭固定部分的形狀，常用的沖頭夾持器有兩種形式；大、中型平鍛機廣泛采用壓蓋-螺釘固定式；小型平鍛機多采用軸頭式，如圖2沖頭夾持器形式。工廠中沖頭夾持器列為通用標(biāo)準(zhǔn)件，按實際需要供選用。模具的固定方式主要有：鍵、壓板和螺釘。模具

4、空間：應(yīng)滿足模具閉合長度必須小于設(shè)備的最小閉合長度。2、 平鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計特點平鍛模由沖頭和凹模組成，其中凹模是可分的，并基本對稱。目前，大部分平鍛模采用組合式。安排各工步的順序位置，應(yīng)符合操作順序，并把變形力最大的工步布置在滑塊的中心線或偏下的位置上。1.沖頭結(jié)構(gòu)形式（如圖3）沖頭由兩部分組成：工作部分和固定部分。固定部分有兩個凸肩，前邊的凸肩A，在金屬產(chǎn)生塑性變形時承受壓力。承壓面積（環(huán)形面積）不能太小，否則在工作時沖頭凸肩A和夾持器接觸面上將產(chǎn)生壓縮變形。后面的凸肩B在回程時承受卸件力的作用。在凸肩A處還要切出小平面S，以免使用過程中沖頭轉(zhuǎn)動，這一點對非圓形鍛件特別重要。圖c為軸頭式固定部

5、分，它只有一個凸肩，用螺釘頂緊A處，以防止沖頭轉(zhuǎn)動和避免回程時沖頭與夾持器脫離。 沖頭的工作部分可與固定部分整體制造，也可設(shè)計成組合式。圖a、b為整體式?jīng)_頭，多用于錐形聚集沖頭。圖ch為組合式，可節(jié)省模具鋼，降低模具制造制造成本，應(yīng)用很廣。圖c適用于D=80150mm的沖孔成形沖頭，圖d適用于D80mm的成形、穿孔、切邊沖頭；圖e、f、g適用于大直徑鍛件用沖頭；圖h為滑動沖頭，適用于頭部尺寸H較大的鍛件。 圖a表示在沖頭中有錐形聚料模腔，聚料模腔底部有一出氣孔。圖b也表示在沖頭中有錐形聚料模腔，在聚料模腔底部有一由螺栓拉緊的可調(diào)塞子。圖c為軸肩式固定部分，它只有一個凸肩，用螺釘頂緊A處，以防止

6、沖頭轉(zhuǎn)動和避免回程時沖頭與夾持器脫離。這種沖頭適用于D=80150mm的沖孔成形。圖d所示適用于D80mm的成形、穿孔、切邊沖頭。沖頭的固定部分有兩個凸肩，前邊的凸肩A，在金屬產(chǎn)生塑性變形時承受壓力。承壓面積 (環(huán)形面積)不能太??；后面的凸肩B在回程時承受卸件力的作用。在凸肩A處離中心線一定距離處做出缺口S，以便在沖頭夾持座上制作相應(yīng)的凸起使沖頭在工作時不發(fā)生轉(zhuǎn)動。 2.凹模鑲塊平鍛模由沖頭和凹模組成，其中凹模是可分的，并基本對稱。目前，大部分平鍛模采用組合式。安排各工步的順序位置，應(yīng)符合操作順序，并把變形力最大的工步布置在滑塊的中心線或偏下的位置上。凹模的輪廓尺寸（長、寬、高）由平鍛機的模具

7、固定空間尺寸所決定。凹模多做成組合式，模體用結(jié)構(gòu)鋼（45、40Cr）等制造，模膛部分做成鑲塊式，用熱模具鋼制造。凹模鑲塊多制成半圓柱體，也有制成立方體的，見圖4。根據(jù)模膛各部分磨損情況的不同，模膛可全部采用鑲塊，也可局部采用鑲塊。鑲塊的尺寸根據(jù)受力情況而定，主要應(yīng)保證鑲塊有足夠大的支撐面積，以免在使用過程中，槽體產(chǎn)生壓皺變形。 3、 型槽設(shè)計1. 終鍛成形型槽設(shè)計終鍛模膛形狀和尺寸取決于熱鍛件圖，其型式見圖5所示。（1）凹模直徑閉式模鍛 D凹D鍛（鍛件圖直徑）開式模鍛 D凹D鍛KC 式中 D鍛-熱鍛件圖直徑； C-毛邊寬度； K-系數(shù)，當(dāng)采用后定料裝置時，K=2.53.0；當(dāng)采用前定料裝置時，

8、K=2.02.5。（2）沖頭直徑 D凸D凹2 式中 -凸凹模間隙，與設(shè)備噸位有關(guān)，=0.20.75mm，大設(shè)備取大值。（3）沖頭長度 L凸L閉（L +L鍛+t）式中 L閉- 模具閉合高度； L - 夾緊部分長度； L鍛- 鍛件在凹模成形部分的長度； t - 毛邊厚度（見表-飛邊尺寸）。另外，預(yù)鍛成形模膛設(shè)計是根據(jù)預(yù)鍛工步圖設(shè)計的，設(shè)計方法與閉式終鍛型槽。2.聚集型槽設(shè)計 聚集型槽設(shè)計的依據(jù)是計算的錐形尺寸，（如圖6）。（1）凸模直徑 D凸D大頭0.2（ D大頭L鍛）5mm（2）凹模直徑D凹D凸 21 （3）凸模長度L凸L閉（L2）（4）凹模導(dǎo)向長度L導(dǎo)LBL錐（1525）mm上述式子中的符號見

9、圖3所示。（5） 泄氧化皮槽尺寸為儲存模鍛時脫落的氧化鐵皮，以免壓入鍛件形成凹坑。在模槽上應(yīng)開一個溝槽，尺寸為a2030mm，30 60 ，出氣孔的d氣孔=Ø35mm。式中1、2為間隙值，見表1。3.切邊型槽設(shè)計開式模鍛必須有切邊工步。切邊工步通常在平鍛切邊型槽中進(jìn)行，其尺寸及形狀設(shè)計如右圖7。切邊型槽主要有：d1D鍛3C5mmd2d3（12）mm d3d4(值見表2）0.40.8（由D鍛尺寸選?。ヾ4D鍛d5d4（810）mmd61.02d01mm h2（45）th3h鍛（1015）mm 4. 穿孔型槽設(shè)計 平鍛件的穿孔（沖連皮）工步也在平鍛模上的穿孔型槽中進(jìn)行，其形狀及尺寸如下圖

10、8。穿孔型槽主要尺寸有：d1d0（510）mm；d2D鍛1x d3D鍛2x；d4D鍛d51.01d鍛0.2mm；d6d0（1.53.0）mmd7d58mm；d8沖頭最大直徑d9 d8（1020）mm；h1h鍛1y；h2 h鍛2（1015）mmh3 20mm；s2030mma5mm；b3540mm5. 與活動凹模有關(guān)的型槽設(shè)計（1） 卡細(xì)鑲塊 當(dāng)棒料直徑大于鍛模的孔徑時，必須使用卡細(xì)鑲塊，以局部減小棒料的截面積。因垂直分模平鍛機的夾緊滑塊的壓力較小，卡細(xì)變形量不能太大。同時，為避免棒料卡細(xì)時金屬流入分模面之間，每次卡細(xì)變形量不能大于棒料直徑的5%（從圓形卡細(xì)到圓形）。若要卡細(xì)的變形量大，可分為幾

11、次，通過橢圓-圓形卡細(xì)。操作時，每變形一次后放入下一型槽時，必須將棒料轉(zhuǎn)動90°，這一點限制了非圓形鍛件對卡細(xì)工步的應(yīng)用。（2）脹粗鑲塊當(dāng)棒料直徑小于鍛?？讖綍r，棒料不能被活動凹模夾住，為便于連續(xù)生產(chǎn)，必須使用脹粗鑲塊。（3）切斷型槽用長棒料連續(xù)模鍛無孔或不通孔的鍛件時，或在有孔鍛件沖穿后，棒料直徑和芯料直徑之比大于1.25時，則須采用切斷工步。前者是從棒料上切去鍛件，后者是從棒料上切去芯料，切斷型槽的結(jié)構(gòu)見圖9，圖（a）所示結(jié)構(gòu)為鍛件在剪切時可保持不動，而圖（b）的結(jié)構(gòu)是棒料在剪切過程中保持不動。（4）夾緊鑲塊這是為了夾緊棒料而設(shè)置的輔助鑲塊。夾緊鑲塊的摩擦阻力應(yīng)大于變形力，可按下

12、列經(jīng)驗公式確定鑲塊長度。平滑式 L夾 =2.5d0 +50（mm）；肋條式 L夾 =2.0d0 +30（mm）；式中 d0 - 坯料直徑。平滑式夾緊型槽的尺寸設(shè)計見圖10（a）。帶肋條式夾緊型槽見圖10（b）、（c）、（d）。它主要適用于通孔類鍛件或桿部允許有壓痕的鍛件。 6.后定料裝置 它的主要作用是使棒料定位準(zhǔn)確，保證精確的變形部分體積，它也是模具上的一種輔助裝置，用于下列情況。單件模鍛時，棒料變形部分長度較短，沒能伸出凹模型槽之外，無法采用前定料；鍛件桿部長度公差要求較嚴(yán)格，用前定料裝置不能保證桿部長度公差；夾緊型槽長度太長，模體長度不足。在這些情況下均采用后定料裝置，后定料裝置結(jié)構(gòu)形式如圖11。 夾鉗式由上圖可得 p壓力 × F1 R1 ×F2 = 壓 × F2式中 p壓力 金屬變形部分的單位流動壓力； F1 金屬變形部分得截面積； 壓