【正文】 膛容積； tV －鍛造時(shí)實(shí)測(cè)模具溫度下的模膛容積； 1? ， 2? 和 3? －三個(gè)垂直方向上模膛尺寸的相對(duì)改變量。 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)。 （ 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。外力去除后，兩者都向相反方向彈復(fù)，結(jié)果使鍛件尺寸增大 ， 其數(shù)值是模具和鍛件彈性變形量的總和。但是應(yīng)用彈性理論算出彈復(fù)值是十分困難的，實(shí)際的彈復(fù)值通常是通過各種工藝實(shí)驗(yàn)確定的。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。例如軸承套圈在一般擴(kuò)孔機(jī)上進(jìn)行開式輾擴(kuò)時(shí)，徑向尺寸很難準(zhǔn)確控制，橢圓度和錐度較大。又例如用輥鍛方法生產(chǎn)的葉片和連桿鍛件，尺寸精度較低，如果輥鍛后再增加一道精整工序，則可使鍛件精度有較大提高。對(duì)于齒形在端面且齒較高的錐形齒輪，該類零件一般為鋼件，變形抗力較大，應(yīng)先采用高溫 （ 1000℃ 1100℃ ） 初成形，經(jīng)切邊和清理后再進(jìn)行溫?zé)?（ 750℃ 850℃ ） 精壓。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。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。 （ 10） 設(shè)備 設(shè) 備的精度、剛度及其噸位大小對(duì)鍛件尺寸精度有一定影響。例如在坯料成形過程中，實(shí)際變形溫度偏高或偏低 都 將 影響冷縮量和彈復(fù)量的大小，從而引起鍛件尺寸的波動(dòng)。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)。 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。 高溫精鍛 （ 簡(jiǎn)稱熱精鍛 ）。 中溫精鍛 （ 簡(jiǎn)稱溫精鍛 ）。溫精鍛是防止氧化與脫碳的另一條途徑。常用的模具鋼如 5CrMnMo、 5CrNiMo， 3Cr2W8V等不太適用于做溫鍛模具。顯然采用高速鋼 W18Cr4V、 W18Mo5Cr4V2 作模具最為合適，因?yàn)楦咚黉摰募t硬性恰能滿足溫鍛溫度的要求。 冷精鍛取消了毛坯鍛前加熱，不存在坯料氧化問題；但為了保 證毛坯的冷態(tài)塑性和較小的變形抗力，則需要采取一些特殊的工藝措施 ：坯料鍛前應(yīng)進(jìn)行軟化處理，低碳鋼、低合金鋼可采用退火處理，在 A1 點(diǎn)附近溫度進(jìn) 行球化退火。坯料常須進(jìn)行磷化處理和涂加潤(rùn)滑劑。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。 開式模鍛：開式模鍛如圖 2a 所示，系有飛邊模鍛。 開式模鍛中，依靠飛邊的阻力使金屬充滿模膛，因此，飛邊金屬的損耗是不可避免的。鍛件沒有飛邊，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。 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。 （ a）開式模鍛 （ b）閉式模鍛 圖 2 開式模鍛和閉式模鍛簡(jiǎn)圖 (a) 實(shí)心件正擠壓 （ b）實(shí)心件徑向擠壓 (c) 實(shí)心件反擠壓 (d) 空心件正擠壓 (e) 空心件反擠壓 1沖頭 2凹模 3可分凹模 4 芯棒 5沖頭 圖 3 擠壓簡(jiǎn)圖 柱 塞式鍛造是近年來(lái)發(fā)展十分迅速的一種精密成形方法，徑向擠壓就屬于其中的一種。這種成形方法也稱之謂閉模擠壓、可分凹模鍛造、徑向擠壓、多向模鍛等。 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。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。 等溫鍛造常用于航空、航天工業(yè)中鈦合金、鋁合金、鎂合 金零件的精密模鍛。 等溫鍛造常用的成形方法也是開式模鍛、閉式模鍛和擠壓等，它與常規(guī)鍛造方法的不同點(diǎn)在于：鍛造時(shí)，模具和坯料要保持在相同的恒定溫度下 ，這一溫度是介于冷鍛和熱鍛之間的一個(gè)中間溫度，對(duì)某些材料 也可等于熱鍛溫度；考慮到材料在等溫鍛造時(shí)具有一定的粘性即應(yīng)變速率敏感性，等溫鍛造時(shí)的變形速度應(yīng)很低 ， 根據(jù) 生產(chǎn)實(shí)際，采用等溫鍛造工藝生產(chǎn)薄腹板的肋類、盤類、 梁 類、框類等精鍛件具有很大的優(yōu)越性。等溫開式模鍛，由于橋口處坯料的 溫度高，流動(dòng)阻力小，因此 橋口的寬高比比一般開式模鍛大 34 倍。模膛重要部分的粗糙度 aR ，一般部位 aR 。同時(shí)，為排除模膛中的氣體，減少金屬流動(dòng)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(jìn)行 工序間的清理 ， 鍛件生產(chǎn)的幾道工序間必須進(jìn)行檢驗(yàn)、清理，只有將坯料表面缺陷 研 磨或拋光干凈 ， 才能進(jìn)行下一道精密模鍛工序。 一般鍛造用的鋁合金和鎂合金等輕金屬和有色金屬，因?yàn)殄懺鞙囟鹊?、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。因?yàn)榈蜏叵落摰淖冃慰沽^大，對(duì)模具的強(qiáng)度和耐磨性要求較高。此外，鋼材加熱時(shí)容易產(chǎn)生氧化和脫碳。 （ 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。 （ 3） 零件尺寸精度和表面質(zhì)量 精密模鍛件目前所能達(dá)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光潔度要求很高，用精密模鍛尚不能達(dá)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(shí)精密模鍛件應(yīng)預(yù)留精加工余量。 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)。因?yàn)?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(shí)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(shí)際收縮率不符合原先鍛模設(shè)計(jì)時(shí)所考慮的收縮率時(shí)，就使模鍛后的尺寸發(fā)生變動(dòng)，如果相差較大，就可能使鍛件或模具報(bào)廢。 一般收縮率的放法是“見尺寸就放”，即無(wú)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。 表 2 所示為不同鍛件材料精密模鍛時(shí)的 收縮率，可供精密模鍛設(shè)計(jì)模具時(shí)選用。 （ 2） 模鍛鋁或鎂合金時(shí)，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。 （ 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。 ，模鍛斜度 公差為? 或 ? l。 表 3 鋼制鍛件機(jī)械加工余量 (單邊余量 ) 機(jī)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%。目前普通模鍛件肋的最大高寬比 h:w＝ 6:1。等溫模鍛時(shí)，高寬比最大達(dá) 23:1。腹板過薄難以鍛制。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(lái)確定的。加熱前的坯料不應(yīng)有氧化皮，否則應(yīng)予清除。 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(wú)心磨削等。 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(hù)介質(zhì)中冷卻。 6 精密模鍛模具設(shè)計(jì)特點(diǎn) 設(shè)計(jì)精密模鍛的模具時(shí)，應(yīng)該根據(jù)鍛件圖、工藝參數(shù)、金屬流動(dòng)分析、變形力和功的計(jì)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(qiáng)度 ， 并確定