【正文】 鍛件的形狀和 尺寸 不同，精密模鍛成形時(shí)所需要的能量也不相同。 要有頂出機(jī)構(gòu) 。用于精密模鍛的設(shè)備應(yīng)滿(mǎn)足如下基本要求： 剛度高 。 殘?jiān)e聚較少，容易從模具和鍛件上清除。潤(rùn)滑可以減小金屬在模膛中流動(dòng)的阻力， 提高金屬充滿(mǎn)模腔的能力，以及便于從模膛中取出鍛件。圖 18 所示為機(jī)械壓力機(jī)上閉式模鍛用的有頂出裝置的鍛模。 在錘上精密模鍛時(shí)，由于不便在鍛錘上裝設(shè)頂出裝置，一般是在模膛中作出拔模斜度，以利取出鍛件。 鍛錘上用的鍛模，一般采用鎖扣作為導(dǎo)向和防止錯(cuò)移。因?yàn)槌Ｒ?guī)模鍛時(shí)，模體受熱溫度一般為 400℃ 500℃，對(duì)某些型槽形狀復(fù)雜的錘鍛模，其工作部分的溫度往往高達(dá) 600℃。 模具的剛度問(wèn)題 影響鍛件尺寸精度的另一個(gè)問(wèn)題是剛度問(wèn)題，包括模具剛度和設(shè)備剛度。裝配時(shí)首先把內(nèi)預(yù)應(yīng)力圈壓配到外預(yù)應(yīng)力圈中，然后再把凹模壓配到內(nèi)預(yù)應(yīng)力圈中。 組合凹模各圈的徑向過(guò)盈量和軸向壓合量，根據(jù)強(qiáng)度計(jì)算決定。 圖 10 所示為機(jī)械壓力機(jī)用鍛模的一種整體凹模結(jié)構(gòu)。由 于上模與熱鍛件接觸時(shí)間較短，溫度較低，因而模具壽命較長(zhǎng)。 （ 2） 模膛的尺寸精度和表面粗糙度 模膛的尺寸精度和表面粗糙度是根據(jù)鍛件圖對(duì)鍛件所要求的精度和表面粗糙度數(shù)值來(lái)選定的。 模膛設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題 （ 1） 模膛尺寸 在普通模鍛中，終鍛模膛尺寸是按照熱鍛件圖確定。不僅在摩擦壓力機(jī)上 應(yīng) 用，在胎模鍛及其它壓力機(jī)上模鍛，均有采用。兩半凹模安置在凹模座1 中，支承面間的 角度為 30176。 圖 6 所示的整體式凹模，用于錘上模鍛，利用鎖扣作為上、下模的導(dǎo)向。 同普通鍛模相比，精密模鍛模具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在模膛的尺寸精度、制造精度、導(dǎo)向裝置和推出機(jī)構(gòu)等方面，以確保提高鍛件的精度和表面質(zhì)量。加熱前的坯料不應(yīng)有氧化皮，否則應(yīng)予清除。目前普通模鍛件肋的最大高寬比 h:w＝ 6:1。 （ 2） 模鍛鋁或鎂合金時(shí)，如果鍛模預(yù)熱溫度超過(guò) 200℃ ，收縮率應(yīng)取大值 ； 預(yù)熱溫度低于 200℃ ，取小值。 零件設(shè)計(jì) 根據(jù)零件圖來(lái)設(shè)計(jì)鍛件圖時(shí)，要適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)條件可能達(dá)到的精度，盡量減少切削加工，分模面選擇要恰當(dāng)，盡可能把零件各部分形狀和尺寸都鍛出來(lái)。此外，鋼材加熱時(shí)容易產(chǎn)生氧化和脫碳。模膛重要部分的粗糙度 aR ，一般部位 aR 。閉塞式鍛造時(shí)，作用在模膛上的單位壓力很高，因此所需的合模力很大。 其中， 圖 a 所示為實(shí)心件的正擠壓示意圖 ， 圖 b 為實(shí)心件的徑向擠壓示意圖 ， 圖 c 為實(shí)心件的反擠壓示意圖 ， 圖 d 所示為空心件的正擠壓示意圖 ， 圖 e 所示為空心件的反擠壓示意圖。適合冷精鍛的材料有純鋁、鋁合金、紫銅、無(wú)氧銅、黃銅、錫磷青銅 、 低碳合 金 鋼 （ 15Cr，20Cr、 20MnB、 16Mn， 30CrMnSi等 ）、 純鐵、低碳鋼 （ Q19Q21 0830 鋼等 ）， 此外還有鉛、錫 、鋅、鎳等金屬。常用的模具鋼如 5CrMnMo、 5CrNiMo， 3Cr2W8V等不太適用于做溫鍛模具。 4 精密模鍛的成形方法 精密模鍛方法，按鍛造溫度不同可分為熱精密成形、冷精密成形和溫 熱精密成形。如模膛的設(shè)計(jì)精度，冷縮量和彈復(fù)量采用的是否適當(dāng)，模具的導(dǎo)向精度和剛度等都會(huì)影響鍛件的尺寸精度。例如軸承套圈在一般擴(kuò)孔機(jī)上進(jìn)行開(kāi)式輾擴(kuò)時(shí)，徑向尺寸很難準(zhǔn)確控制，橢圓度和錐度較大。 （ 5） 模具和鍛件的彈性變形 精密成形時(shí)，由于應(yīng)力作用，模具和坯料均產(chǎn)生彈性變形，這對(duì)鍛件的尺寸精度有較大的影響。當(dāng)模具磨損達(dá)最大值時(shí)，鍛 件水平方向尺寸達(dá)最大值，而高度方向尺寸達(dá)最小值。 上述模具磨損公差可供設(shè)計(jì)精密 模 鍛件參考。 （ 3） 模膛的尺寸精度和磨損 模膛的尺寸精度和在模鍛過(guò)程中的磨損對(duì)鍛件尺寸精度有直接影響，在同一模膛的不同位置，由于變形金屬的流動(dòng)情況和所受到的壓力不同，其磨損程度也不相同。這就要求零件設(shè)計(jì)者在可能范圍內(nèi)考慮鍛造變形特點(diǎn)，設(shè)計(jì)適合精鍛工藝的零件形狀。 ，尺寸精度不低于 HB0667 的三級(jí)精度，其重量為成品零件的 倍左右。 普通模鍛件 。 精密模鍛工藝 1 概述 與一般模鍛相比，精密模鍛能獲得表面質(zhì)量好、機(jī)械加工余量少和尺寸精度較高的鍛件，從而能提高材料利用率，可使金屬流線(xiàn)沿零件輪廓合理分布，提高零件的承載能力 ， 精密模鍛件不經(jīng)機(jī)械加工或僅 需 很少機(jī)械加工即可裝配使用。 具有一般余量和一般公差的模鍛件，腹板比較厚，凸 、 凹圓角半徑比較大，模鍛 斜 度37176。 如果精密模鍛件的全部精度都高于普通模鍛件，則稱(chēng)為完全精密模鍛件；如果 精密模鍛件的部分精度高于普通模鍛件，則稱(chēng)局部精密模鍛件。而在制定精 密模鍛工藝方案時(shí)，則應(yīng)根據(jù)變形過(guò)程中金屬的流動(dòng)特點(diǎn)，考慮零件結(jié) 構(gòu)對(duì)鍛件尺寸精度的影響，采取相應(yīng)的技術(shù)措施。 對(duì)于開(kāi)式精密模鍛 ， 模膛水平方向的磨損會(huì)引起鍛件外徑尺寸增大和孔徑尺寸減小，模膛垂直方向的磨損會(huì)引起鍛件高度尺寸增大。若采用性能更好 的模具材料以及對(duì)模具進(jìn)行氮化等表面處理，可以 較 大地提高模具耐磨損性能。按體積不變條件 ， 鍛 件高度尺寸公差由水平尺小公差決定，其關(guān)系式為： 矩形截面鍛件 BHBLHLH ?????? （ 1） 正方形截面鍛件（ BL? ） LHLH ???? 2 (2) 圓柱形鍛件 DHDH ???? 2 (3) 式中 ， BL和 － 分別是鍛件長(zhǎng)邊和短邊的尺寸； BL ??和 － 分別 是 鍛件長(zhǎng)邊和短邊尺寸的偏差； DD ?和 － 分別 是 鍛件直徑尺寸和其偏差。以模鍛為例，模膛因受內(nèi)壓力作用，尺寸增大；而坯料受壓則產(chǎn)生壓縮彈性變形。如果輾擴(kuò)后增加一道精整工序，或在外徑受限制的模具中輾擴(kuò)時(shí)，尺寸精度和形位精度均可大幅度提高。 （ 9） 潤(rùn)滑情況 潤(rùn)滑條件直接影響金屬充滿(mǎn)模膛的難易程度以及金屬的變形抗力和彈復(fù)量的大小，從而影響鍛件的尺寸精度。按模鍛時(shí)的變形速度，可分為一般精密模鍛和高速精密模鍛，若按成形原理來(lái)分，則有小飛邊開(kāi)式 模 鍛 、 閉式 模 鍛、擠壓、多向 模 鍛 、 徑向鍛造、精密輾壓、徑向軋制、強(qiáng)力 旋 壓、擺動(dòng)輾壓、粉末鍛造、等溫鍛造、超塑成形等。選用溫鍛用模具的材質(zhì)時(shí)首先 應(yīng) 考慮模具的工作溫度，即模具的退火溫度應(yīng)高于模膛的工作溫度。對(duì)于一些中碳鋼、中碳合金鋼、軸承鋼、奧氏體 不銹鋼 等，也可以進(jìn)行小變形量的冷精鍛。擠壓與閉式模鍛的區(qū)別在于閉式模鍛時(shí)金屬充滿(mǎn)模膛后，多余的金屬一般形成縱向毛刺；而擠壓時(shí)金屬擠出端處于自由狀態(tài)，多余的金屬只引起鍛件擠出部分長(zhǎng)度的變化。 柱塞 式鍛造可在專(zhuān)用的雙動(dòng)壓力機(jī)上進(jìn)行，也可在一般壓力機(jī)上采用專(zhuān)用的模具來(lái)實(shí)現(xiàn)。要求在模具上有導(dǎo)向裝置和頂出裝置，以便能保證合模準(zhǔn)確和迅速地從模膛中頂出鍛件，減小或完全取消模鍛斜度。某些特殊合金如耐熱合金和鈦合金等，因?yàn)椴牧系淖冃慰沽Υ?，模具壽命低，精鍛生產(chǎn)更為困難。 精 鍛后鍛件的收縮率對(duì)鍛件精度影響很大，有的還會(huì)引起模具報(bào)廢。 精鍛件圖的設(shè)計(jì) （ 1） 機(jī)械加工余量 精鍛件的機(jī)械加工余量比一般模鍛件小，可根據(jù)加工方法預(yù)留加工余量，參見(jiàn)表 3。對(duì)于投影面積小于 ，建議采 用的最大高寬比為 15:1，通常采用的范圍是 h:w＝ 8:115:1。必要時(shí)還應(yīng)除去表面脫碳層。 模具結(jié)構(gòu)類(lèi)型 精密模鍛模具的分類(lèi) 方法 ，通常有兩種 。鎖扣的間隙應(yīng)保證鍛件的錯(cuò)移量符合鍛件圖的要求 ， 一般取 ? ＝ ，鎖扣的高度 H＝ （ H1為鍛件高度 ） ，斜度 ? ＝35176。 。當(dāng)鍛件需要兩個(gè)以上的分模面，才能進(jìn)行成形和順利地從模膛中取出時(shí)，必要時(shí)還可對(duì)凹模采用預(yù)應(yīng)力圈結(jié)構(gòu)來(lái)提高模具強(qiáng)度。由 于僅考慮了鍛件的冷卻收縮 ， 而不考慮其它因素，所以鍛件的公差較大。如能在生產(chǎn)中嚴(yán)格控制各種影響鍛件精度的因素，則精鍛件的尺寸精度約比模具精度低 2 級(jí) （ 目前溫鍛件尺寸精度可達(dá) IT89 級(jí)， 熱鍛件可達(dá) ITl0 級(jí)左右 ） 。閉式模 膛 和開(kāi)式模膛一樣 ，當(dāng) 下模膛有深的凹穴和直棱角時(shí)，氧化皮和潤(rùn)滑劑殘?jiān)钊诮遣刻?，無(wú)法吹掉，妨礙鍛件棱角或 肋 條的充滿(mǎn)，導(dǎo)致形成廢品。凹模壓板是用來(lái)緊固凹模和密封水槽，而不是對(duì)凹模施加預(yù)應(yīng)力。不論模具是在壓合狀態(tài)還是工作狀態(tài)，凹模和預(yù)應(yīng)力 圈 中的應(yīng)力均應(yīng)小于其材料的許用應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力圈不應(yīng)產(chǎn)生塑性變形。外預(yù)應(yīng)力圈應(yīng)采用強(qiáng)度和韌性均較好的結(jié)構(gòu)鋼。 影響模具剛度的主要因素是模具結(jié)構(gòu)，另外模膛位置和模具材料等也有一定影響。而精鍛時(shí)，為了減少氧化皮，終鍛溫度應(yīng)取低一些，例如碳鋼鍛件取 600℃ 875℃為宜，這時(shí)就不宜選用一般的 5CrMnMo、 5CrNiMo、 3Cr2W8 等作為鍛模材料，而應(yīng)采用高速 鋼 W18Cr4V、 W6Mo5Cr4V2 等材料為優(yōu)。鎖扣間隙系根據(jù)圖紙要求的鍛件錯(cuò)移精 度和鍛模工作溫度條件規(guī)定。所以，不宜在錘上精鍛形狀復(fù)雜、脫模 困難 的鍛件。由壓力機(jī)中的液壓頂出器或機(jī)械頂出