【模锻】是指利用模具使毛坯变形而获得锻件的锻造方法。金属材料通过 模 具锻造变形而得到 的 工件或毛坯 称为模锻件。
按所用设备不同 , 模锻可分为锤上模锻、曲柄压力机上模锻、摩擦压力机上模锻等。 下图为锤上模锻。锻模由上锻模和 下锻模两部分组成 , 分别安装在锤头和模垫上 , 工作时上锻模随锤头一起上下运动。上模向下扣合时 , 对模膛中的坯料进行冲击 , 使之充满整个模膛 , 从而得到所需锻件。
|
锤上模锻 |
按模膛在锻模中的个数 , 锻模分为单膛锻模和多膛锻摸 。
1. 单膛锻模 单膛锻模的结构如图所示。
|
单模膛锻模 |
(l) 锻模圆角 为便于金属在模膛内流动及增加锻模强度 , 模膛内所有拐角都必须是圆角。
(2) 锻模斜度 为便于锻件从模膛内取出,模膛内在垂直于拔模方向上的壁必须有斜度,其中锻件的内壁斜角要比外壁斜角稍大。
(3)飞边槽 为了获得尺寸完整、轮廓清晰的锻件,必须使用金属充满整个模膛,故坯料体积常常大于模膛空积。为了容纳坯料充满模膛后的多余金属,模膛周围须开设飞边槽。若无飞边槽 ,锻模易损坏。
(4) 冲孔连皮 对于具有通孔的模锻件,由于不可能依靠模膛内的上下冲芯将金属压透,模锻件的孔内总有一层冲孔连皮,因此,在设计上下冲芯的高度中,不能使其在合模时上下接触。 模锻后留下的冲孔连皮在其后的冲孔工序中去除。
(5) 收缩量 模膛尺寸要比锻件大一个收缩量。
2. 多膛锻模的结构 有些锻件形状复杂,不能一步模锻成形,须分工步模锻,将多工步模膛安排在一个锻模内,便成为多膛锻模,如图所示。 一般的多膛锻模含有:
|
多模膛锻模及锻件成形过程 |
(1) 拔长模膛 用它来减小坯料某部分的横截面积,以增加该部分的长度。
(2) 滚压模膛 用它来减小坯料某部分的横截面积,以增大另一部分的横截面积,使其按模锻件的形状来分布。
(3) 弯曲模膛 使坯料弯曲。
(4) 预锻模膛 使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸,为终锻作准备。
(5) 终锻模膛 使坯料最后变形到锻件所要求的形状和尺寸,它的结构要求与单膛锻模相同。
3、 锤上模锻的特点和应用
锤上模锻与自由锻、胎模锻比较,有如下优点 :
(1) 生产率高。
(2) 表面质量高,加工余量小, 余块少甚至没有,尺寸准确,锻件公差比自由锻小2/3~3/4,可节省大量金属材料和机械加工工时。
3) 操作简单,劳动强度比自由锻和胎模锻都低。
锤上模锻的主要缺点是:模锻件的重量受到一般模锻设备能力的限制,大多在7OKg以下;锻模的制造周期长、成本高;模锻设备的投资费用比自由锻大。 模锻用于生产大批量锻件。
(三) 胎模锻
【胎模锻】是在自由锻设备上使用可移动模具 (胎模)生产模锻件的一种锻造方法。在生产中、小型锻件时,广泛采用自由锻制坯、胎模锻成形的工艺方法。
1、胎模的种类 根据胎模的结构特点,胎模可分为摔子、扣模、套模和合模四种。
( 1) 摔子
【摔子】是用于锻造回转体或对称锻件的一种简单胎模。 它有整形和制坯之分。下图a是锻造圆形断面时用的光摔和锻造台阶轴时用的型摔结构简图。
|
胎模的种类 |
( 2)扣模
【扣模】是相当于锤锻模成形模膛作用的胎模,多用于简单非回转体轴类锻件局部或整体的成形。扣模一般由上下扣组成,或者只有下扣而上扣由上砧代替 (如上图b) 。
在扣模中锻造时 , 坯料不翻转。 扣形后将坯料翻转 90 o , 再用上下砧平整锻件的侧面。
(3) 套模
【套模】一般由套筒及上下模垫组成。 它有开式套模和闭式套模两种。 最简单的开式套模只有下模 (套模),上模由上砧代替。上图c是有模垫的开式套模,其模垫的作用是使坯料的下端面成形。闭式套模是由模套和上下模垫组成的,也可只有上模垫,如上图d。它与开式套模的不同之处 , 在于上 砧 的打击力是通过上模垫作用于坯料上的 , 坯料在模膛内成形 , 一般不产生飞边或毛刺。闭式套模主要 用于有凸台和凹坑的回转体锻件 , 也可用于非回转体锻件。
(4) 合模
【合模】由上模、下模和导向装置组成,如上图e 。在上、下 模的分模面上 , 环绕模膛开有飞边槽 , 锻造时多余的金属被挤入飞边槽中。锻件成形后须将飞边切除。合模锻多用于非回转体类且形状比较复杂的锻件 , 如连杆、叉形锻件。
与前述几种胎模锻相比 , 合模锻生产的 锻件的精度和生产率都比较高 , 但是模具制造也比较复杂 , 所需锻锤的吨位也比较大。
2. 胎模锻的特点和应用
胎模锻与自由锻相比有如下优点 :
( 1) 由于坯料在模膛内成形,所以锻件尺寸比较精确,表面比较光洁,流线组织的分布比较合理,所以质量较高。
( 2) 由于锻件形状由模膛控制,所以坯料成形较快,生产率比自由锻高1~5倍。
( 3) 胎模锻能锻出形状比较复杂的锻件。
( 4)余块少,因而加工余量较小,既可节省金属材料,又能减少机加工工时。
胎模锻也有一些缺点 : 需要吨位较大的锻锤;只能生产小型锻件;胎模的使用寿命较低;工作时一般要靠人力搬动胎模,因而劳动强度较大。胎模锻用于生产中、小批量的锻件。