第六章 平鍛機模鍛6-1 平鍛機模鍛特點及應(yīng)用范圍

1、第六章第六章 平鍛機模鍛平鍛機模鍛6-1 平鍛機模鍛特點及應(yīng)用范圍平鍛機模鍛特點及應(yīng)用范圍（1）結(jié)構(gòu)原理結(jié)構(gòu)原理 平鍛機的主要結(jié)構(gòu)與曲柄壓力機相似，因滑塊沿水平方向運動，帶動模具對平鍛機的主要結(jié)構(gòu)與曲柄壓力機相似，因滑塊沿水平方向運動，帶動模具對坯料水平施壓，故稱為平鍛機。坯料水平施壓，故稱為平鍛機。 電機電機 皮帶皮帶 傳動軸傳動軸 離合器離合器 帶輪帶輪 凸輪凸輪 齒輪齒輪 曲軸曲軸 滑快滑快凸模擋料板凸模擋料板 固定凹模固定凹模 副滑快和活動凹模副滑快和活動凹模 杠桿杠桿 坯料坯料平鍛機傳動圖平鍛機傳動圖（2 2）系統(tǒng)構(gòu)成）系統(tǒng)構(gòu)成工作系統(tǒng)：工作系統(tǒng)：同同曲柄壓力機，由曲柄壓力機，由曲軸

2、、連桿、滑塊曲軸、連桿、滑塊等組成其作用是等組成其作用是將曲柄的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的水平往復直線運動，由滑塊帶動將曲柄的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的水平往復直線運動，由滑塊帶動凸模工作凸模工作,與與曲柄壓力機區(qū)別曲柄壓力機區(qū)別為：平鍛機有兩個滑塊：為：平鍛機有兩個滑塊：主滑塊主滑塊和和夾緊滑塊夾緊滑塊。 傳動系統(tǒng)：傳動系統(tǒng)：包括包括齒輪傳動、皮帶傳動齒輪傳動、皮帶傳動等機構(gòu)，起能量傳遞作用和速等機構(gòu)，起能量傳遞作用和速度轉(zhuǎn)換作用。度轉(zhuǎn)換作用。操縱系統(tǒng)：操縱系統(tǒng)：包括包括離合器、制動器、夾緊系統(tǒng)離合器、制動器、夾緊系統(tǒng)等零部件，用以控制工等零部件，用以控制工作機構(gòu)的工作和停止及其模鍛。作機構(gòu)的工作和停止

3、及其模鍛。能源系統(tǒng)：能源系統(tǒng)：包括包括電動機、皮帶輪電動機、皮帶輪。機身系統(tǒng)：機身系統(tǒng)：壓力機各個部分的壓力機各個部分的連接機構(gòu)連接機構(gòu)。輔助系統(tǒng)：輔助系統(tǒng)：如如潤滑系統(tǒng)、保護裝置潤滑系統(tǒng)、保護裝置等。等。（3）設(shè)備及模鍛工藝和應(yīng)用特點）設(shè)備及模鍛工藝和應(yīng)用特點1.1.模鍛過程模鍛過程 加熱棒料加熱棒料放在固定凹模型膛內(nèi)放在固定凹模型膛內(nèi)擋板確定坯料長度擋板確定坯料長度主滑塊和夾緊滑塊同時運動主滑塊和夾緊滑塊同時運動夾緊棒料夾緊棒料主滑塊運動主滑塊運動坯坯料在凸模作用下變形料在凸模作用下變形充型。充型。 模鍛過程原理圖模鍛過程原理圖2.2.平鍛機模鍛工藝、設(shè)備特點及其應(yīng)用平鍛機模鍛工藝、設(shè)備特

4、點及其應(yīng)用 工藝特點：工藝特點：(1)(1)設(shè)有兩個相互垂直的分模面，能鍛出兩個不同方向具有凹檔和凹設(shè)有兩個相互垂直的分模面，能鍛出兩個不同方向具有凹檔和凹孔的鍛件?？椎腻懠?。（2）坯料水平放料，鍛件長度不受設(shè)備空間限制，能進行長桿類）坯料水平放料，鍛件長度不受設(shè)備空間限制，能進行長桿類鍛件和長桿空心類鍛件的模鍛，進行深穿孔或深沖孔工作。鍛件和長桿空心類鍛件的模鍛，進行深穿孔或深沖孔工作。設(shè)備特點設(shè)備特點（1）設(shè)備是模鍛設(shè)備中結(jié)構(gòu)最復雜，價格最貴鍛造設(shè)備。）設(shè)備是模鍛設(shè)備中結(jié)構(gòu)最復雜，價格最貴鍛造設(shè)備。（2）鍛件表面尺寸要求精度高，否則夾不緊或產(chǎn)生縱向毛刺。）鍛件表面尺寸要求精度高，否則夾不緊

5、或產(chǎn)生縱向毛刺。 （3）鍛件加熱質(zhì)量高，平鍛機工藝適應(yīng)性差，不適應(yīng)非對稱件。）鍛件加熱質(zhì)量高，平鍛機工藝適應(yīng)性差，不適應(yīng)非對稱件。（4）鍛造同類大小的鍛件，平鍛機生產(chǎn)效率比熱模鍛壓機低。）鍛造同類大小的鍛件，平鍛機生產(chǎn)效率比熱模鍛壓機低。應(yīng)用特點應(yīng)用特點（1）各種螺栓、鉚釘類鍛件；）各種螺栓、鉚釘類鍛件；（2）汽車鍛件如氣門、半軸，環(huán)形類鍛件；）汽車鍛件如氣門、半軸，環(huán)形類鍛件；（3）長桿件的局部鐓粗，如抽油桿類的鐓粗。）長桿件的局部鐓粗，如抽油桿類的鐓粗。（3）平鍛機導向性好，形程固定，尺寸穩(wěn)定性比錘上模鍛好。）平鍛機導向性好，形程固定，尺寸穩(wěn)定性比錘上模鍛好。（4）可進行開式或閉式，可進行

6、切邊、剪料、彎曲、熱精壓、熱）可進行開式或閉式，可進行切邊、剪料、彎曲、熱精壓、熱擠壓等。擠壓等。62 平鍛機工步及鍛件分類平鍛機工步及鍛件分類一、平鍛機基本工步一、平鍛機基本工步平鍛機常用的基本工步有平鍛機常用的基本工步有： (1)(1)局部墩粗；（局部墩粗；（2）沖孔；（）沖孔；（3）成形；）成形；（4）切邊（）切邊（5）穿孔（）穿孔（6）切斷）切斷 集聚壓扁成形切邊集聚壓扁成形切邊集聚成形、沖孔穿集聚成形、沖孔穿孔切芯料邊孔切芯料邊集聚成形穿孔、切芯料集聚成形穿孔、切芯料二、平鍛機模鍛鍛件的分類：五類二、平鍛機模鍛鍛件的分類：五類 第一類：具有粗大部分的桿件類，鍛造工步：集聚、預鍛、終鍛

7、第一類：具有粗大部分的桿件類，鍛造工步：集聚、預鍛、終鍛無孔類無孔類不通孔類不通孔類第二類：無桿件鍛件類，鍛造工步：集聚、沖孔、預鍛、終鍛、穿孔或切斷第二類：無桿件鍛件類，鍛造工步：集聚、沖孔、預鍛、終鍛、穿孔或切斷通孔類通孔類不通孔或無孔類不通孔或無孔類 第三類：管料墩粗鍛件類，鍛造工步：集聚、預鍛、終鍛第三類：管料墩粗鍛件類，鍛造工步：集聚、預鍛、終鍛第四類：擠壓件類，鍛造工步：集聚、擠壓第四類：擠壓件類，鍛造工步：集聚、擠壓第五類：聯(lián)合模鍛件類，鍛造工步：由鍛件形狀選取鍛造工步第五類：聯(lián)合模鍛件類，鍛造工步：由鍛件形狀選取鍛造工步63 平鍛機模鍛鍛件圖設(shè)計平鍛機模鍛鍛件圖設(shè)計主要內(nèi)容：主

8、要內(nèi)容：分模面的形式和位置；機械加工余量和公差；鍛模斜度分模面的形式和位置；機械加工余量和公差；鍛模斜度和圓角半徑；技術(shù)條件。和圓角半徑；技術(shù)條件。一、確定分模位置和形狀一、確定分模位置和形狀要點：要點：1.分模面設(shè)置在最大輪廓的最前端分模面設(shè)置在最大輪廓的最前端(左端左端)。優(yōu)點：凸模結(jié)構(gòu)簡單，鍛件的桿部和頭優(yōu)點：凸模結(jié)構(gòu)簡單，鍛件的桿部和頭部不偏心。部不偏心。缺點：切邊工序易拉出縱向毛刺。缺點：切邊工序易拉出縱向毛刺。2.分模面設(shè)置在最大輪廓的中部。分模面設(shè)置在最大輪廓的中部。優(yōu)點：切邊時飛邊切除干凈。優(yōu)點：切邊時飛邊切除干凈。缺點：凸模和凹模調(diào)整不當會產(chǎn)生錯差。缺點：凸模和凹模調(diào)整不當會

9、產(chǎn)生錯差。3.分模面設(shè)置在最大輪廓的后端（右端）。分模面設(shè)置在最大輪廓的后端（右端）。優(yōu)點：在凸模中成形，鍛件同心度好。優(yōu)點：在凸模中成形，鍛件同心度好。缺點：鍛件在切邊模膛內(nèi)較難定位，鍛件和缺點：鍛件在切邊模膛內(nèi)較難定位，鍛件和坯料之間易產(chǎn)生錯差。坯料之間易產(chǎn)生錯差。二、機械加工余量與公差二、機械加工余量與公差確定方法：確定方法： （1）根據(jù)設(shè)備噸位大小來確定。如下表：）根據(jù)設(shè)備噸位大小來確定。如下表：（2）根據(jù)鍛件尺寸、形狀確定，根據(jù)相關(guān)標準查閱確定。）根據(jù)鍛件尺寸、形狀確定，根據(jù)相關(guān)標準查閱確定。 如可按如可按JB3834-85標準確定。標準確定。三、鍛模斜度三、鍛模斜度 設(shè)計鍛模斜度的

10、目的是利于取模。平鍛機具有兩個方向的分模面，設(shè)計鍛模斜度的目的是利于取模。平鍛機具有兩個方向的分模面，斜度可適當減小，甚至沒有斜度。典型鍛件斜度如下表斜度可適當減小，甚至沒有斜度。典型鍛件斜度如下表四、圓角半徑四、圓角半徑有利于充型和延長模具壽命。如在凹模中成型的部分有利于充型和延長模具壽命。如在凹模中成型的部分外圓半徑：外圓半徑：r1（徑向機械加工余量高度方向加工余量）徑向機械加工余量高度方向加工余量）/2+倒角倒角高度值。高度值。在沖頭中成型的部分在沖頭中成型的部分內(nèi)圓角半徑內(nèi)圓角半徑:R1=凸肩凸肩/50.1凸模圓角半徑：凸模圓角半徑：r2H/10+1; R2=H/5+164 頂鐓規(guī)則及

11、聚集工步計算頂鐓規(guī)則及聚集工步計算一、頂鐓規(guī)則一、頂鐓規(guī)則頂鐓：頂鐓：坯料端部的局部墩粗為坯料端部的局部墩粗為頂鐓或聚集，頂鐓或聚集，是平鍛機的基本工步。是平鍛機的基本工步。1）頂鐓第一規(guī)則：）頂鐓第一規(guī)則：當當長徑比長徑比 3，端部端部較平時，可在平鍛機中自較平時，可在平鍛機中自由墩粗到任意大的直徑而不彎曲。即：不彎曲的工藝條件由墩粗到任意大的直徑而不彎曲。即：不彎曲的工藝條件 3。 長徑比過大造成彎曲長徑比過大造成彎曲端面不平，長徑比過大造成彎曲端面不平，長徑比過大造成彎曲允許長徑比允許長徑比 允允2）頂鐓第二規(guī)則：）頂鐓第二規(guī)則：在凹模內(nèi)頂鐓時，在凹模內(nèi)頂鐓時，若：若：Dm 1.5d0時

12、，時，f d0 或或 Dm 1.25d0時，時，f 1.5d0， 允允，可進行正常的局部墩粗而不產(chǎn)，可進行正常的局部墩粗而不產(chǎn)生折疊。如圖（生折疊。如圖（b），），用于用于 10鍛件。即：鍛件。即：細長桿鐓粗時，產(chǎn)生細長桿鐓粗時，產(chǎn)生縱向彎曲，但不致于引起折疊的工藝條件。縱向彎曲，但不致于引起折疊的工藝條件。凹模凸模3）頂鐓第三規(guī)則：）頂鐓第三規(guī)則：在凹模內(nèi)頂鐓時，若：在凹模內(nèi)頂鐓時，若：Dm 1.5d0時，時，f 2d0或或 Dm 1.25d0，f 3d0， 允允， 用于用于 1010的鍛件。的鍛件?？蛇M可進行正常的局部墩粗而不產(chǎn)生折疊行正常的局部墩粗而不產(chǎn)生折疊.如圖（如圖（a）。）。即：

13、即：產(chǎn)生縱向彎曲，產(chǎn)生縱向彎曲，但不致于引起折疊的工藝條件。但不致于引起折疊的工藝條件。凸模凸模凹模凹模二、集聚工步計算二、集聚工步計算要點：要點：1.當鍛件的當鍛件的 允允時須按照頂鐓的第一、第二、第三規(guī)則時須按照頂鐓的第一、第二、第三規(guī)則來進行多次頂鐓。來進行多次頂鐓。 2.在凸模中進行頂鐓時，充型條件較好。在凸模中進行頂鐓時，充型條件較好。 3.利用體積不變條件計算變形的限制條件。利用體積不變條件計算變形的限制條件。 變形條件計算，由體積不變條件得：變形條件計算，由體積不變條件得： 4/12/)(02022ldLdDdDmmmmm0002020220220)(31dldLddDdddDd

14、mmmmm左右同除000000,dfdldddDdLmmm設(shè)）（帶入得2231）（或2232433243322或解得是一個關(guān)于是一個關(guān)于 、 函數(shù)。函數(shù)。下圖是錐形型槽內(nèi)聚集的限制曲線，設(shè)下圖是錐形型槽內(nèi)聚集的限制曲線，設(shè)計時采用計時采用abc曲線以下的系數(shù)，可獲得合格的產(chǎn)品。由長徑比曲線以下的系數(shù)，可獲得合格的產(chǎn)品。由長徑比 數(shù)值數(shù)值與曲線的交點確定系數(shù)與曲線的交點確定系數(shù) 、 ，求出聚集工步尺寸，求出聚集工步尺寸Dm d，dm d0。錐形槽槽內(nèi)聚集限制曲線錐形槽槽內(nèi)聚集限制曲線65 通孔鍛件和盲孔鍛件的工步計算通孔鍛件和盲孔鍛件的工步計算通孔鍛件和盲孔鍛件鍛造特點：模鍛工藝需要通孔鍛件和盲

15、孔鍛件鍛造特點：模鍛工藝需要聚集、沖孔聚集、沖孔和和切斷。切斷。一、通孔鍛件熱鍛件圖設(shè)計一、通孔鍛件熱鍛件圖設(shè)計設(shè)計依據(jù)：設(shè)計依據(jù)：冷鍛件圖，在冷鍛件圖基礎(chǔ)上加收縮量獲得。設(shè)計要點冷鍛件圖，在冷鍛件圖基礎(chǔ)上加收縮量獲得。設(shè)計要點如下圖。如下圖。二、沖孔次數(shù)的確定和沖孔工步設(shè)計二、沖孔次數(shù)的確定和沖孔工步設(shè)計沖孔次數(shù)設(shè)計依據(jù)：沖孔次數(shù)設(shè)計依據(jù)：沖孔深度沖孔深度 lnp和沖孔直徑和沖孔直徑dc之比。由下圖確定。之比。由下圖確定。 沖深孔時時為了防止鍛件沖歪，需要設(shè)計沖頭進入凹模的導向沖深孔時時為了防止鍛件沖歪，需要設(shè)計沖頭進入凹模的導向長度長度b 1015mm。三、聚集工步與原坯料尺寸三、聚集工步

16、與原坯料尺寸 為了保證沖孔成形質(zhì)量，要為了保證沖孔成形質(zhì)量，要求沖頭直徑（求沖頭直徑（D沖頭沖頭）和坯料直徑）和坯料直徑（D坯坯）有適當?shù)谋戎担话悖┯羞m當?shù)谋戎?，一般D沖頭沖頭/ D坯坯=0. 50. 7。 根據(jù)沖頭只對坯料進行分流根據(jù)沖頭只對坯料進行分流無明顯的軸向流動，合理的沖孔無明顯的軸向流動，合理的沖孔坯料可根據(jù)計算毛坯來確定。坯料可根據(jù)計算毛坯來確定。方法同錘上模鍛。計算毛坯分為方法同錘上模鍛。計算毛坯分為三個部分：三個部分：簡單圓柱；錐形空心簡單圓柱；錐形空心體；圓柱體。體；圓柱體。 計算毛坯尺寸確定：計算毛坯尺寸確定： 22d鍛鍛計 Dd帶孔鍛件坯料直徑計算：帶孔鍛件坯料直徑計

17、算：當（當（1）d計計/ d鍛鍛1.01.2時，取時，取d坯坯（0.821.0）d計；計； （2） d計計/ d鍛鍛 1.2時，取時，取d坯坯 d鍛鍛 （3）d計計/ d鍛鍛 1.2時，取時，取d坯坯 d鍛鍛坯料長度的計算：坯料長度的計算： L坯坯1.27V坯坯/d2坯坯 其中其中 V坯坯（V鍛鍛V芯芯M毛毛)(1 ）6-6 管類平鍛機的工藝要點管類平鍛機的工藝要點管件類鍛件頂鐓規(guī)則：管件類鍛件頂鐓規(guī)則：（1）當）當t0/t 3 3時，可在時，可在一次行程中完成管坯鐓粗。一次行程中完成管坯鐓粗。（2）當）當t0/t 3 3時，應(yīng)在時，應(yīng)在多道型槽中鐓粗。多道型槽中鐓粗。67 平鍛機噸位的確定平

18、鍛機噸位的確定平鍛機噸位的有兩種方法：平鍛機噸位的有兩種方法：一、經(jīng)驗理論公式一、經(jīng)驗理論公式對于對于D 300mm鍛件鍛件 Pb0.005(1-0.001D)D2b b Pk0.005(1-0.001D)(D+10)2b b D D：鍛件最大直徑；鍛件最大直徑； b b：終端溫度下材料強度終端溫度下材料強度二、經(jīng)驗公式二、經(jīng)驗公式P=57.5KFP=57.5KFF F：為包括毛邊在內(nèi)的鍛件最大投影面積。為包括毛邊在內(nèi)的鍛件最大投影面積。K K：鋼種系數(shù)，中碳鋼及低合金鋼取鋼種系數(shù)，中碳鋼及低合金鋼取1.01.0 高碳鋼及中碳合金鋼取高碳鋼及中碳合金鋼取1.151.15 高合金鋼取高合金鋼取1

19、.31.368 平鍛機模鍛鍛模結(jié)構(gòu)平鍛機模鍛鍛模結(jié)構(gòu)一、平鍛模的固定和固定空間一、平鍛模的固定和固定空間平鍛機的模具主要由平鍛機的模具主要由凸模夾持器、凸凸模夾持器、凸模、凹模和前后擋板模、凹模和前后擋板四部分組成四部分組成。凸模夾持器凸模夾持器安裝在主滑塊的凹模中，安裝在主滑塊的凹模中，在凸模夾持器上安裝若干個工步的凹在凸模夾持器上安裝若干個工步的凹模。模。凹模凹模由上下兩塊組成，下模塊安由上下兩塊組成，下模塊安裝在床身上，工作時不運動（固定凹裝在床身上，工作時不運動（固定凹模），上凹模安裝在加緊滑塊上，隨模），上凹模安裝在加緊滑塊上，隨加緊滑塊上下運動（活動凹模）。加緊滑塊上下運動（活動凹

20、模）。擋板擋板分為前擋板和后擋板，用來控制分為前擋板和后擋板，用來控制變形金屬長度。變形金屬長度。模具的固定方式主要有：模具的固定方式主要有：鍵、壓板和螺釘。鍵、壓板和螺釘。模具空間：模具空間：應(yīng)滿足模具閉合長度必須應(yīng)滿足模具閉合長度必須小于設(shè)備的最小閉合長度。小于設(shè)備的最小閉合長度。二、平鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計二、平鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計平鍛模由平鍛模由沖頭沖頭和和凹模凹模組成。目前，大部分平鍛模采用組合式。凹模鑲塊如下圖。組成。目前，大部分平鍛模采用組合式。凹模鑲塊如下圖。沖頭沖頭由兩部分組成：由兩部分組成：工作部分工作部分和和固定部分固定部分。組合鍛模組合鍛模工作部分工作部分固定部分固定部分鑲塊固定鑲塊固定

21、凹模鑲塊凹模鑲塊沖頭結(jié)構(gòu)形式?jīng)_頭結(jié)構(gòu)形式三、型槽設(shè)計三、型槽設(shè)計1.終鍛成形型槽設(shè)計終鍛成形型槽設(shè)計凹模直徑：凹模直徑：閉式模鍛閉式模鍛 D凹凹D鍛（鍛件圖直徑）鍛（鍛件圖直徑）開式模鍛開式模鍛 D凹凹D鍛鍛KC K：系數(shù)，后定料裝置時系數(shù)，后定料裝置時K=2.53.0 前定料裝置時前定料裝置時K=2.02.5沖頭直徑?jīng)_頭直徑 D凸凸D凹凹2 :凸凹模間隙，與設(shè)備噸位有關(guān)，凸凹模間隙，與設(shè)備噸位有關(guān)，取取0.20.20.750.75沖頭長度沖頭長度 L L凸凸L L閉（閉合高度）閉（閉合高度） L L（加緊部分長度）加緊部分長度） + +L L鍛（鍛件在凹模成形部分的長度）鍛（鍛件在凹模成形部分的長度）+ +t t（毛邊厚度）毛邊厚度） 2.集聚型槽設(shè)計集聚型槽設(shè)計凸模直徑：凸模直徑：D凸凸D大頭大頭0.2（ D大頭大頭L鍛鍛）5mm凹模直徑：凹模直徑：D凹凹D凸凸 2 1