【正文】 4 倍。 圖 4 柱塞式鍛造 柱塞 式鍛造的優(yōu)點(diǎn)是 ： 生產(chǎn)效率 高，一次成形便可獲得形狀復(fù)雜的精鍛件，適于成形具有空腔和枝芽的鍛件；由于成形過(guò)程中坯料處于強(qiáng)烈的三向壓應(yīng)力狀態(tài)，適于成形低塑性材料 ；金屬流線沿鍛件外形連續(xù)分布，因此 鍛件的力學(xué)性能好。鍛件沒(méi)有飛邊，多余的金屬被擠出到上、下模的間隙中形成少量縱向毛刺，即通常所說(shuō)的無(wú)飛邊模鍛。坯料常須進(jìn)行磷化處理和涂加潤(rùn)滑劑。溫精鍛是防止氧化與脫碳的另一條途徑。成形方案、模具的正確設(shè)計(jì)和精確加工是保證鍛件精度的最重要的環(huán)節(jié)。而對(duì)于一端帶齒的小尺寸電機(jī)齒輪，采用擠壓工藝可較好地保證齒形精度，不帶齒的部分可作為擠壓時(shí)的余料。例如具有 薄 壁高肋的鍛件，模鍛時(shí)常常不易充滿；又如呈扭曲形狀的汽輪機(jī)葉片，模鍛后鍛件上各處的彈復(fù)量和冷收縮量均不一樣；再如某些軸線彎曲的軸類鍛件，模鍛時(shí)由于分模面不在同一平面內(nèi)，有時(shí)產(chǎn)生的錯(cuò)移力較大，即使采取平衡錯(cuò)移力的措施，也不能完全消除 ， 使尺寸偏差增大。 對(duì)于淬硬鋼，可取 ?? ，則有： tVV t ??? （ 6） 由模具溫度和鍛件溫度波動(dòng)引起的鍛件尺寸改變，可按下式計(jì)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(duì)公稱尺寸的波動(dòng)值； L －在公稱溫度下 L 方向的鍛件尺寸； t? －模鍛結(jié)束時(shí)鍛件溫度對(duì)公稱溫度的波動(dòng)值； 模L － 在公稱溫度下 L 方向的模膛尺寸； 模t? －模鍛結(jié)束時(shí)模具溫度 對(duì)公稱溫度的波動(dòng)值； ? －鍛件材料的線膨脹系數(shù) ； 模? －模具材料的線膨脹系數(shù)。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(lái)決定，而應(yīng)該是鍛件水平方間尺寸磨損公差的函數(shù)。 表 1 計(jì)算模具磨損公差的材料系數(shù) 鍛件材料 系數(shù) 鍛件材料 系數(shù) 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(shí)，壞料通常是沒(méi)有或只有少量氧化皮。目前精密下料可使坯料的重量偏差控制在 1%以內(nèi)，而一般下料方法約為 3%5%或更大。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)。 精密鍛件 。 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。 一般而言， 前一、二、三級(jí)精度的 模 鍛件就算精密模鍛件了。 半精密鍛件 。 與切削加工相比，精密模鍛的主要優(yōu)點(diǎn)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(xué)性能有較大的提高 ，所以 精密模鍛也稱少無(wú) 切削 工藝。 在閉式精密模鍛中，毛坯體積的波動(dòng)直接引起鍛件尺寸的變化。模具的內(nèi)長(zhǎng)度、內(nèi)寬度和內(nèi)徑尺寸的磨損公差按同樣方法計(jì)算，但這個(gè)公差加在內(nèi)長(zhǎng)度、內(nèi)寬度和孔徑尺寸的負(fù)偏差上。所以，可根據(jù)實(shí)際情況確定模具磨損公差。室溫下的冷態(tài)體積成形，由于金屬變形發(fā)熱導(dǎo)致模具升溫 ， 尤其在擠壓成形時(shí)模具溫度也常常升至 100℃ 以上甚至到 200℃ 。模具和鍛件的彈性變形量，可根據(jù)材料的彈性模量、應(yīng)力的數(shù)值和 相應(yīng)部分的尺寸來(lái)確定。再如齒輪類鍛件，如齒形在端面，齒高較矮時(shí)，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。 （ 11） 工藝操作 實(shí)際的工藝操作是否符合技術(shù)操作規(guī)范，對(duì)鍛件尺寸精度也有影響。 熱精鍛時(shí)坯料在控制氣氛中加熱，以防止坯料產(chǎn)生氧化和脫碳。 室溫精鍛 （ 簡(jiǎn)稱冷精鍛 ） 。開(kāi)式模鍛過(guò)程可區(qū)分為自由鐓鍛、模膛充滿和打靠三個(gè)階段 。其成形過(guò)程是先將可分凹模閉合形成一個(gè)封閉模膛，同時(shí)對(duì)閉合的凹模施以足夠的壓力，然后用一個(gè)沖頭 或 多個(gè)沖頭，從一個(gè)方向或多個(gè)方向，對(duì)模膛內(nèi)的坯料進(jìn)行擠壓成形 （ 圖 4） 。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(shí)，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(shè)備噸位，也易造成鍛件和 模具開(kāi)裂。 零件工藝性分析 零件的工藝性分析，主要 應(yīng) 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(jìn)行精密模鍛。形狀復(fù)雜的零件，只要鍛造時(shí)能從模腔中取出，一般就能進(jìn)行精密模鍛。因此收縮率的放法要予以注意。 ，鋼鍛件為 35176。 鍛件上的腹板是鍛件上的薄板部分。清除鍛件氧化皮的方法 一般也是采用酸洗、干法滾筒清理以及濕法滾筒清理、噴砂或噴丸等。如錘用鍛模、螺旋壓力機(jī)用鍛模、機(jī)械壓力機(jī)用鍛模和高速錘用鍛模等。 1 上模 2－下模 圖 6 整體凹模式無(wú)飛邊模鍛鍛模 圖 7 為組合凹模式中溫反擠壓模具，采用三層組合凹模結(jié)構(gòu)，利用預(yù)應(yīng)力圈對(duì)凹模施加預(yù)應(yīng)力。利用支承環(huán) 3 作凹模頂起時(shí)的支承或作為沖頭工作行程的限位。 采用可分凹模時(shí)，經(jīng)常由于活動(dòng)凹模部分的剛度不夠而產(chǎn)生退讓，在分模面上形成飛邊，并造成鍛 件的橢圓度。 在簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)中，精密 模 鍛的模膛尺寸可按式 8確定 ， 然后通過(guò)試鍛加以修正。如果鍛件的精度要求高，則要相應(yīng)提高模膛制造精度，因而增加了模具制造的困難。通氣孔直徑一般為 。 1－凹模 2－凹模壓板 3－管接頭 圖 10 用循環(huán)水或壓縮空氣冷卻的整體凹模 組合凹模 。 預(yù)應(yīng)力圈與凹模壓配合的方法，通常有熱套、冷套和室溫下壓配三種。 為了防止在凹模分模面間形成毛刺，可分凹模應(yīng)有足夠的剛度和夾緊力。整體模的剛度較好，采用組合模時(shí)應(yīng)避免構(gòu)件間有游隙和較大的彈性變形。 模具的導(dǎo)向裝置 壓力機(jī)上精密模鍛模具常用導(dǎo)柱導(dǎo)套作為導(dǎo)向裝置， 如 圖 16 所示。如果下模溫度高，則間隙會(huì)變小，工作中模具可能發(fā)生卡緊，若上模溫度高則間隙變大，可能增大錯(cuò)移量。模具的工作部分是下模 活動(dòng) 環(huán) 4和上模 6。這種機(jī)械頂出裝置的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)滑塊回程時(shí)立刻把鍛件頂出，工作可靠。但對(duì)于開(kāi)式模鍛應(yīng)在飛邊橋部處有較大的摩擦阻力以保證模膛充滿。 應(yīng)具有化學(xué)穩(wěn)定性，便于存放，并 適 于機(jī)械化噴涂。此外，剛度愈高，設(shè)備的彈性變形小，用于彈性變形的能量也少，設(shè)備的總效率相應(yīng)提高；剛度愈高，鍛造時(shí)加載和卸載時(shí)間短，熱鍛件在壓力下同模具的接觸時(shí)間短，有利于延長(zhǎng)模具壽命。 要有超載保險(xiǎn)裝置 。因此，對(duì)于這類設(shè)備，最好備有能量調(diào)節(jié)裝置，工作時(shí)能進(jìn)行能量調(diào)節(jié)以便經(jīng)濟(jì)合理地使用設(shè)備 ， 同時(shí)也有利 于 提高設(shè)備和模具的使用壽命。錘類設(shè)備可在一定范圍內(nèi)超載，而機(jī)械壓力機(jī)在超裁時(shí)會(huì)發(fā)生悶車現(xiàn)象， 甚至損傷設(shè)備或模具。 設(shè)備的精度同時(shí)影響著鍛件水平和高度兩個(gè)方向的尺寸精度。 溫鍛和熱鍛時(shí)通常用二硫化鋁、石墨和玻璃粉等配制的潤(rùn)滑劑，另外還可參考有關(guān)資料。 具有良好的絕熱性和熱穩(wěn)定性。圖 20所示為在 25000KN 液壓機(jī)上用的有頂出裝置的精密模鍛鍛模。圖 17a所示為模鍛時(shí)的位置。在壓力機(jī)上模鍛有色金屬鍛件時(shí)，凸模與凹 模 的導(dǎo)向間隙值可參考表 5。導(dǎo)柱總長(zhǎng)一般按模具的結(jié)構(gòu)尺寸而定，但必須保證凸模伸入凹模之前，導(dǎo)柱應(yīng)伸 入 導(dǎo)套 10mm以上。否則會(huì)由于偏心力矩使上、下模產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，造成鍛件高度方向和水平方向尺寸偏差。 除了對(duì)凹模進(jìn)行上述強(qiáng)度計(jì)算外，一般還應(yīng)核算模膛底面承受的擠壓應(yīng)力。 如果凹模承受很大的工作應(yīng)力，采用組合凹模的主要目的是提高凹模承載能力、加強(qiáng)凹模強(qiáng)度，則建議采用圖 14 所示 的裝配結(jié)構(gòu)形式，凹模壓裝于預(yù)應(yīng)力圈的中部，凹模高度約等于模膛高度的三倍，預(yù)應(yīng)力圈高度約等于凹模高度的兩倍。對(duì)于由 3Cr2W8 和W18Cr4V等模具鋼制造的凹模結(jié)構(gòu)，可按如下情況確定：當(dāng)模膛工作壓力小于 1000MPa時(shí)，可采用整體凹模；模膛工作壓力為 10001500MPa 時(shí)，采用雙層組合凹模 （ 圖 11） ；模膛工作壓力為 15002500MPa時(shí)，采用三層組合凹模 （ 圖 12） 。尤其是 模具承受沖擊載荷和有應(yīng)力集中時(shí)，模具更易破裂。對(duì)有利于金屬流動(dòng)和減小摩擦來(lái)說(shuō)，希望表面粗糙度數(shù)值低些。 沖頭直徑按下式計(jì)算 sddnknn BtBtBBB ????? ?? (9) 式中 ， B －沖頭或模膛沖孔凸臺(tái)直徑 ； 0B －鍛件孔的公稱尺寸 。但由于各種因素的變化，飛邊厚度往往是不穩(wěn)定的，所以鍛件的橢圓度是不易消除的。 1沖頭 2卸料板 3凹模 4擠壓件 5內(nèi)預(yù)應(yīng)力圈 6外預(yù)應(yīng)力圈 7凹模頂塊 8加熱器 9金屬套 10固定器 11推桿 12頂出器 圖 7 組合凹模式中溫反擠壓模具 1凹模座 2連接推桿 3支承環(huán) 4