【正文】 引起的鍛件尺寸改變，可按下式計算： 模模模 tLtLL ?????? ?? （ 7） 圖 1 閉式模鍛鍛件尺寸圖 式中 ， L? － L 方向鍛件尺寸對公稱尺寸的波動值； L －在公稱溫度下 L 方向的鍛件尺寸； t? －模鍛結束時鍛件溫度對公稱溫度的波動值； 模L － 在公稱溫度下 L 方向的模膛尺寸； 模t? －模鍛結束時模具溫度 對公稱溫度的波動值； ? －鍛件材料的線膨脹系數 ； 模? －模具材料的線膨脹系數。 （ 4） 模具溫度和鍛件溫度的波動 熱模鍛時 即使采取良好的冷卻措施，模具溫度一般也在 300℃ 以上。在這種情況下，鍛件高度尺寸的公差 H? 就不能由模膛垂直方向的磨損來決定，而應該是鍛件水平方間尺寸磨損公差的函數。同時，鍛造時對模具進行良好的潤滑和冷卻，也可減少模具磨損。 表 1 計算模具磨損公差的材料系數 鍛件材料 系數 鍛件材料 系數 碳鋼 難熔合金 低合金鋼 鍛鋁合金 1Cr1 2Cr13 等馬氏體不銹耐熱鋼 超硬鋁合金 鎳鉻奧氏體不 銹鋼 (如 1Cr8Ni9Ti) 鎂合金 耐熱合金 黃銅 鈦合金 銅 精密模鍛時，壞料通常是沒有或只有少量氧化皮。 對于普通模鍛，建議在大量生產中可采用如下模具磨損公差：模具的外長度、外寬度和外徑尺寸的磨損公差是用外長度、外寬度和外徑尺寸乘以表 l中相應的材料系數而 得 ， 這個公差加在鍛件外長度、外寬度和外徑尺寸的正偏差上。目前精密下料可使坯料的重量偏差控制在 1%以內，而一般下料方法約為 3%5%或更大。 （ 2） 坯料體積的偏差 在開式精密模鍛中，因為模腔周圍設有飛邊槽，毛坯體積波動并不影響鍛件的尺寸。正確分析這些因素的影響并采取有效的解決措施是保證鍛件精度的重要環(huán)節(jié)。 精密模鍛的特點 與普通模鍛相比，精密模鍛的主要優(yōu)點是：機械加工余量少 ， 甚至為零 ； 原材料 節(jié)省 ；勞動生產率高； 零件的生產成本 低 ； 尺寸精度較高 ， 精密模鍛件的尺寸公差比普通模鍛件的尺寸公差小，一般僅為普通模鍛件公差的一半，甚至更小；表面質量好 ， 精密模鍛件的表面粗糙度較低，可達 Ra ~ m? 。 精密鍛件 。 ，需機械加工表面占 6080%，其非加工面 尺寸精度滿足 HB0667 的四級，其重量約為成品零件的 3 倍左右。 具有粗大余量和大公差的鍛件，腹板厚，凸 、 凹圓角半徑大，模鍛斜度約 7176。 精密模鍛件并沒有一個很確切的數據界限，分類方法也不一致，在 HB0667的模鍛件余量及尺寸公差標準中，將模鍛件精度等級分為五級：一級精度 ， 用于模鍛件冷精壓表面間的尺寸公差 ； 二級精度 ，用于模鍛件熱精壓表面間的尺寸公差 ； 三級精度 ， 用于精制模鍛件的尺寸公差 ； 四級精度 ， 用于一般模鍛件的尺寸公差 ； 五級精度 ， 用于模鍛件加工表面間的尺寸公差。 一般而言， 前一、二、三級精度的 模 鍛件就算精密模鍛件了。 或更大，尺寸精度滿足 HB0667 五級精度要求，全部需機械加工，其重量約為成品零件的 4 倍左右。 半精密鍛件 。 用先進工藝和精密模具鍛制的僅局部或孔洞部分進行機械加工的模鍛 件 ，凸 、 凹圓角半徑小，模鍛斜度 03176。 與切削加工相比，精密模鍛的主要優(yōu)點是：因鍛件毛坯的形狀和尺寸與成品零件接近甚至完全一致，因而材料利用率高；因精密塑性成形，金屬纖維的分布與零件形狀一致，因 而使零件的力學性能有較大的提高 ，所以 精密模鍛也稱少無 切削 工藝。 （ 1） 零件的結構工藝性 由于精密模鍛件是由毛坯在模膛中經塑性變形而獲得，故零件的結構是影響鍛件尺寸精度的一個因素。 在閉式精密模鍛中，毛坯體積的波動直接引起鍛件尺寸的變化。 因此，要提高鍛件精度，首先要提高下料精度和改善加熱情況，其次在鍛件 圖設計和工藝設計時，應根據坯料體積可能的變化范圍采取適當的措施。模具的內長度、內寬度和內徑尺寸的磨損公差按同樣方法計算，但這個公差加在內長度、內寬度和孔徑尺寸的負偏差上。模鍛無氧化皮的壞料時，模具磨損量比模鍛有氧化皮的坯料時減少約 l6%。所以，可根據實際情況確定模具磨損公差。在模具設計時，鍛件水平方向尺寸應取最小 值，而高度方向尺寸應取最大值。室溫下的冷態(tài)體積成形，由于金屬變形發(fā)熱導致模具升溫 ， 尤其在擠壓成形時模具溫度也常常升至 100℃ 以上甚至到 200℃ 。 應用公式 7 時，應該注意，提高終鍛時的鍛件溫度將使鍛件尺寸減小，而提高模具溫度則使鍛件尺寸增大。模具和鍛件的彈性變形量，可根據材料的彈性模量、應力的數值和 相應部分的尺寸來確定。 （ 7） 成形方案 對一定形狀的鍛件，成形方案是否合理，對尺寸精度有很大影響 。再如齒輪類鍛件，如齒形在端面，齒高較矮時，可利用帶齒槽的沖頭，在室溫或中溫 （ 視材料硬度而定 ） 直接壓出齒形，而不必再精整形。 （ 8） 模膛和模具結構的設計 模膛和模具結構的 設計 對鍛件的精度有很大影響。 （ 11） 工藝操作 實際的工藝操作是否符合技術操作規(guī)范，對鍛件尺寸精度也有影響。所以，精密模鍛時應該控制上述各種因素。 熱精鍛時坯料在控制氣氛中加熱，以防止坯料產生氧化和脫碳。毛坯加熱后只要有足夠的塑性，適當的變形抗力，并無明顯地氧化現象，同樣可以達到精密模鍛 的目的。 室溫精鍛 （ 簡稱冷精鍛 ） 。模具必須設置頂出機構，可以不設模鍛斜度或設較小的模鍛斜度，要求模具有足夠的強度，工作部分要用冷模 具鋼 （ Cr12Mo、 Cr12MoV） 、高速鋼 （ W18Cr4V、 W6Mo5Cr4V2）制造，必要時還要用預應力圈緊箍。開式模鍛過程可區(qū)分為自由鐓鍛、模膛充滿和打靠三個階段 。 擠壓通常稱為擠壓模 鍛，如圖 3 所示。其成形過程是先將可分凹模閉合形成一個封閉模膛，同時對閉合的凹模施以足夠的壓力，然后用一個沖頭 或 多個沖頭，從一個方向或多個方向，對模膛內的坯料進行擠壓成形 （ 圖 4） 。 柱塞 式鍛造要求坯料下料準確，少無氧化加熱，成形時應有良好的潤滑，并要求在模膛內金屬最后充滿的部位設置倉部，以容納模膛充滿后的多余 金屬 。在常規(guī)鍛造條件下，這些金屬材料的鍛造溫度范圍比較窄，尤其在鍛造具有薄的腹扳、高肋和薄壁零件時，坯料的溫度很快地向模具散失，變形抗力迅速增加，塑性急劇降低不僅需要大幅度地提高設備噸位，也易造成鍛件和 模具開裂。 1下模板 2中間墊板 8隔熱層 5加熱圈 6凸模 7上模板 9凹模 10頂桿 11墊板 圖 5 等溫鍛造模具圖 5 精密模鍛工藝設計特點 與常規(guī)模鍛工藝相比，在設計精密模鍛工藝時要注意：應精確計算原始坯料的尺寸，嚴格按坯料 質量下料 ， 否則會增大鍛件尺寸公差，降低精度；需要仔細清理坯料表面，除凈坯料表面的氧化皮、脫炭層及其他缺陷等；為提高鍛件的尺寸精度和降低表面粗糙度，應采用少、無氧化加熱方法，盡量減少坯料表面形成氧化皮；選用適當的鍛壓設備 ， 精密模鍛件一般在剛度大、精度高的熱模鍛壓 力 機、摩擦壓力機、液壓機或高速錘等模鍛設備上進行 ； 模鍛時要很好地進行潤滑 ， 模鍛時接觸面上的壓力一般在8001200Mpa，有的甚至高達 2500Mpa，溫度一般在 1150℃ 1200℃ ，在這樣高的壓力和溫度下，潤滑膜的建立非常困難 ，因此 精密模鍛的模膛必 須有良好的潤滑，以改善模鍛條件，提高模具的使用壽命 ；采取 適當的鍛件冷卻方法 ， 精密模鍛多為一次成形，模鍛結束后鍛件溫度仍很高，約為 1000℃左右，甚至更高 ， 為防止鍛件在冷卻過程中發(fā)生氧化，保證鍛件的精度，鍛件應在保護介質 （ 如干燥的細砂、石棉粉等 ） 中冷卻 ； 合理地設計模具 ， 精密模鍛的鍛件精度在很大程度上取決于鍛模的加工精度，因此精鍛模膛的精度一般要比鍛件高兩級。 零件工藝性分析 零件的工藝性分析，主要 應 考慮下述因素： （ 1） 零件材料 用普通模鍛方法能鍛造的任何合金材料，都可以進行精密模鍛。若采用熱鍛則坯料的溫度較高，要求模具有較高的紅硬性和熱態(tài)下的抗疲勞性等。形狀復雜的零件，只要鍛造時能從模腔中取出，一般就能進行精密模鍛。 另外，在 分析 零件 工藝性 時要考慮生產批量，并進行成本預估。因此收縮率的放法要予以注意。 表 2 精密模鍛收縮率 截面厚度 組成同一截面的長、寬尺寸 (包括厚度 )的收縮率 鋼 (%) 鋁合金 (%) 銅合金 (%) 鎂合金 (%) 10 1025 2530 30 注： （ 1） 上表數據應根據鍛件的寬度和長短來考慮，鍛件寬 度 大的，應取大值；長度長的，應取小值，特別長的，還應比表列數據更小一些。 ，鋼鍛件為 35176。 表 4 一些實際生產的精密模鍛件的圓角半徑值 肋 肋高 h 外圓角半徑