【文章內(nèi)容簡介】 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(shè)計特點 與常規(guī)模鍛工藝相比，在設(shè)計精密模鍛工藝時要注意：應(yīng)精確計算原始坯料的尺寸，嚴(yán)格按坯料 質(zhì)量下料 ， 否則會增大鍛件尺寸公差，降低精度；需要仔細(xì)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(yīng)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(dāng)?shù)腻憠涸O(shè)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(shè)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(dāng)?shù)腻懠鋮s方法 ， 精密模鍛多為一次成形，模鍛結(jié)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(yīng)在保護介質(zhì) （ 如干燥的細(xì)砂、石棉粉等 ） 中冷卻 ； 合理地設(shè)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。模膛重要部分的粗糙度 aR ，一般部位 aR 。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。同時，為排除模膛中的氣體，減少金屬流動阻力，使金屬更好地充滿模膛，模膛內(nèi)應(yīng)開有排氣小孔；要進行 工序間的清理 ， 鍛件生產(chǎn)的幾道工序間必須進行檢驗、清理，只有將坯料表面缺陷 研 磨或拋光干凈 ， 才能進行下一道精密模鍛工序。 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，都可以進行精密模鍛。 一般鍛造用的鋁合金和鎂合金等輕金屬和有色金屬，因為鍛造溫度低、不易產(chǎn)生氧化、模具磨損少 和鍛件表面光潔度好等，通常采用精密模鍛。 鋼質(zhì)零件的精密模鍛比輕合 金和有色金屬困難。因為低溫下鋼的變形抗力較大，對模具的強度和耐磨性要求較高。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。此外，鋼材加熱時容易產(chǎn)生氧化和脫碳。某些特殊合金如耐熱合金和鈦合金等，因為材料的變形抗力大，模具壽命低，精鍛生產(chǎn)更為困難。 （ 2） 零件形狀 旋轉(zhuǎn)體零件如齒輪、軸承等，最適宜于精密模鍛。形狀復(fù)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。 （ 3） 零件尺寸精度和表面質(zhì)量 精密模鍛件目前所能達到的尺寸精度和表面質(zhì)量已如前述。如果零件的尺寸精度和表面質(zhì)量 （ 包 括表面光潔度和脫碳層深度等 ） 要求不高，普通模鍛即可達到，則應(yīng)采用普通模鍛方法生產(chǎn)。如果零件的尺寸精度和表面光潔度要求很高，用精密模鍛尚不能達到，則精密模鍛可作為精化毛坯的工序以取代一般精度的切削加工，此時精密模鍛件應(yīng)預(yù)留精加工余量。 另外，在 分析 零件 工藝性 時要考慮生產(chǎn)批量，并進行成本預(yù)估。 零件設(shè)計 根據(jù)零件圖來設(shè)計鍛件圖時，要適應(yīng)現(xiàn)場條件可能達到的精度，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。 精 鍛后鍛件的收縮率對鍛件精度影響很大，有的還會引起模具報廢。因為 在鍛造過程中，許多因素的影響，如工人的操作速度 、 鍛件的幾何形狀和尺寸 、 模具的預(yù)熱溫度以及始鍛溫度的高低等，使模鍛件在終鍛時的各處溫度不一樣，因而鍛件各處的收縮率也就不同，當(dāng)實際收縮率不符合原先鍛模設(shè)計時所考慮的收縮率時，就使模鍛后的尺寸發(fā)生變動，如果相差較大，就可能使鍛件或模具報廢。因此收縮率的放法要予以注意。 一般收縮率的放法是“見尺寸就放”，即無論尺寸在鍛件圖上什么位置，都在原尺寸基礎(chǔ)上再加上收縮量，成為熱鍛件尺寸。對于特殊形狀鍛件，應(yīng)按具體情況處理，如帶厚筋薄板長形件，因腹板薄，冷卻快，則長度方向的收 縮率應(yīng)較寬度方向小一點。 表 2 所示為不同鍛件材料精密模鍛時的 收縮率，可供精密模鍛設(shè)計模具時選用。 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(shù)據(jù)應(yīng)根據(jù)鍛件的寬度和長短來考慮，鍛件寬 度 大的，應(yīng)取大值；長度長的，應(yīng)取小值，特別長的，還應(yīng)比表列數(shù)據(jù)更小一些。 （ 2） 模鍛鋁或鎂合金時，如果鍛模預(yù)熱溫度超過 200℃ ，收縮率應(yīng)取大值 ； 預(yù)熱溫度低于 200℃ ，取小值。 精鍛件圖的設(shè)計 （ 1） 機械加工余量 精鍛件的機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，參見表 3。 （ 2） 模鍛斜度 精鍛件的模鍛斜度比 一 般模鍛件小，通常鋁合金鍛件為 13176。 ，鋼鍛件為 35176。 ，模鍛斜度 公差為? 或 ? l。 （ 3） 圓角半徑 精密成形時的圓角半徑可參考表 4。 表 3 鋼制鍛件機械加工余量 (單邊余量 ) 機械加工工序名稱 鍛件尺寸 碳素鋼 不銹鋼 15 510 1020 20 以上 110 1020 20 以上 車、銑、刨 銼削或砂輪粗磨 重要部分 不重要部分 磨削 拋光 滾光 注：有色金屬及合金鍛件，其加工余量比鋼鍛件小 25%。 表 4 一些實際生產(chǎn)的精密模鍛件的圓角半徑值 肋 肋高 h 外圓角半徑 eR 肋寬 w 高寬比 wh/ 模鍛斜度 內(nèi)圓角半徑 fR 比值 ef RR 腹板厚度 鋁合金鍛件（圓頂肋） 4:1 5 :1 7:1 0 2:1 2 :1 0 :1 7:1 0 :1 11:1 0、 1 5:1 2 6:1 3 :1 31 12:1 0 :1 無腹板 10:1 1 4:1 :1 0、 :1 6:1 0 :1 54 17:1 0 :1 23:1 3 4:1 2 鋁合金鍛件（平頂肋） :1 0 :1 5:1 0 :1 2 鋼鍛件 3:1 4* 2:1 * 指最大模鍛斜度 （ 4） 肋和腹板厚度 肋的工藝性主要取決于它的高度和寬度。目前普通模鍛件肋的最大高寬比 h:w＝ 6:1。對于投影面積小于 ，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。等溫模鍛時，高寬比最大達 23:1。 鍛件上的腹板是鍛件上的薄板部分。腹板過薄難以鍛制。精密模鍛件腹板厚度的設(shè)計與普通模鍛件相同。其最小厚度是根據(jù)腹板寬度及其與肋高的比值和鍛件投影面積來確定的。 加熱、清理和冷卻 熱精密模鍛和溫?zé)峋苣ｅ戜撳懠r，應(yīng)采用無氧化加熱的方法加熱坯料。加熱前的坯料不應(yīng)有氧化皮，否則應(yīng)予清除。必要時還應(yīng)除去表面脫碳層。 清除坯料氧化皮的常用方法有酸洗、干法滾筒清理、車削或無心磨削等。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。 精鍛件的冷卻與 一 般鍛件不同之處主要是防止熱鍛件冷卻過程中發(fā)生二次氧化，所以應(yīng)在保護介質(zhì)中冷卻。通常采用下述三種方法：一般是把鍛件放入干燥的細(xì)砂中冷卻，在批量生產(chǎn)中應(yīng)把鍛件有次序地分放在有格子的沙箱中；當(dāng)需要緩慢冷卻鍛件的，可把鍛件放在熱砂箱或石棉粉中冷卻；為了更有效地保護鍛件，可以在有保護氣體的裝置中進行冷卻。 6 精密模鍛模具設(shè)計特點 設(shè)計精密模鍛的模具時，應(yīng)該根據(jù)鍛件圖、工藝參數(shù)、金屬流動分析、變形力和功的計算、設(shè)備參數(shù)和精鍛過程中模 具受力情況等，確定模具工作零件的結(jié)構(gòu)、材料、硬度和核算其強度 ， 并確定從模膛中迅速取出鍛件的方法。然后，進行模具的整體和零件設(shè)計，確定各零件的加工精度、表面光潔度等級和技術(shù)要求。 同普通鍛模相比，精密模鍛模具設(shè)計的特點，主要體現(xiàn)在模膛的尺寸精度、制造精度、導(dǎo)向裝置和推出機構(gòu)等方面，以確保提高鍛件的精度和表面質(zhì)量。 模具結(jié)構(gòu)類型 精密模鍛模具的分類 方法 ，通常有兩種 。 按鍛造設(shè)備和工作條件分類。如錘用鍛模、螺旋壓力機用鍛模、機械壓力機用鍛模和高速錘用鍛模等。其中又區(qū)分為冷鍛模、溫鍛模和熱鍛模。這種分 類在普通模鍛中已為大家所熟悉。 按凹模結(jié)構(gòu)形式分類，精密模鍛模具 可分為整體凹模 （ 如圖 6 所示 ） 、組合凹模 （ 如圖 7 所 示 ） 和可分凹模 （ 如圖 8所示 ） 三類。為了節(jié)約模具材料和利用預(yù)應(yīng)力圈提高凹模的承受能力，在精密