材料成形工艺教学ppt课件

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1、材料成形工艺宁波工程学院周志斌2011.12.07第六节闭式模锻工艺及模具设计特点开式模锻（图7-1a）时锻件沿分模面周围形成横向小飞边，闭式模锻（图7-1b）时不形成横向飞边而仅形成极小的纵向飞边。闭式模锻比开式模锻具有更多的优点：锻件不产生飞边，模锻斜度更小甚至为零，若用可分凹模闭式模锻还可锻出垂直于锻击方向的孔或凹坑，材料利用率平均提高20%左右；坯料在封闭的模膛内成时，变形金属处于更加强大的三向压力状态，有利于提高金属材料的塑性和产品的机械性能；可分凹模闭式模锻常常可减少甚至取消制坯工步，省去切边和辅助工序，平均提高生产率25%~50%。闭式

2、模锻的主要问题是，对于一些大中型锻件，模具寿命低，需采取多种措施逐步解决。国内外总的趋势是，闭式模锻发展快，应用广。闭式模锻分为整体凹模和可分凹模模锻。当前，可分凹模模锻主要沿两条技术路线发展。一是由通用模架和可更换的凸、凹模镶块构成可分凹模组合结构，安装在通用锻压设备如热模锻压力机或普通曲柄压力机、液压机和螺旋压力机上使用，实现一些小型锻件的可分凹模模锻；二是采用专用设备，如机械式、液压式或机械—液压联合式的单动、双动、三动和多向模锻压力机，实现各种复杂锻件的闭式模锻。一、常见闭式精密模锻锻件及成形工步选择常见的闭式模锻件，并按照锻件形状且参考精密

3、模锻时毛坯的轴线方向进行分类，如表7-1所示。第一类（饼盘类）锻件其外形为圆形而高度较小。闭式模锻时毛坯轴线方向与模锻设备的作用力方向相同，金属沿高度和径向同时流动。对于结构简单的饼盘类锻件，一般只需一个终锻工步即可；对于结构复杂的，如编号为135、144和145所示齿轮坯锻件，若在热模锻压力机上闭式模锻，在终锻工步前通常还需镦粗制坯和预锻工步，编号为154、155所示圆锥齿轮锻件，无论采用开式或闭式模锻，均能直接终锻出齿形。第二类（法兰突缘类）锻件。其外形为回转体，带有圆形或长宽尺寸相差不大的法兰或突缘。闭式模锻时，一般只需一个终锻工步。第三类（轴

4、杆类）锻件其杆部为圆形，带有圆形或非圆形头部，或中间局部粗大的直长杆类。这类锻件中，对于编号为313所示的杯杆形阶梯轴可采用闭式镦粗与反挤复合成形工艺；其余的轴杆类锻件一般都采用闭式局部镦粗成形。第四类（杯筒类）锻件这类锻件多采用闭式反挤、正反复合挤压或镦粗冲孔复合成形。第五类（枝芽类）锻件包括单枝芽、多枝芽的实心和空心类锻件。这类锻件多采用可分凹模闭式模锻或多向闭式模锻。第六类（叉形类）锻件包括带有空心或实心杆部、带有圆形或非圆形法兰等多种结构形式。这类锻件常常需要两个工步以上的可分凹模模锻，即预成形和终锻。表7-1所示六种类型锻件的外形特点可以看

5、出，前四类，即饼盘类、法兰突缘类、轴杆类和杯筒类属于旋转体；后两类，即枝芽类和叉形类属于非旋转体。二、闭式模锻过程及模锻力的计算1.闭式模锻的变形过程闭式模锻按变形金属充满模膛的方式可分为镦粗式和挤压式两类。（1）镦粗式闭式模锻的变形过程镦粗式闭式模锻也称闭式镦粗，其变形过程可以分为三个阶段（图7-2）：镦粗阶段（图7-2a）充满角隙阶段（图7-2b）挤出端部飞边阶段（图7-2c），镦粗阶段（图7-2a）从坯料与冲头表面接触开始到坯料金属与凹模模膛最宽处的侧壁接触为止。与开式镦粗一样，闭式镦粗也分整体闭式镦粗和局部闭式镦粗两类。前者都是以坯料外径定位

6、，后者都是以坯料的不变形部分定位。充满角隙阶段（图7-2b）即从毛坯的鼓形侧面与凹模侧壁接触开始，到整个侧表面与模壁贴合且模膛角隙完全充满为止。在这一阶段中，变形金属的流动受到模壁的阻碍，变形金属各部分处于不同的三向压应力状态。随着毛坯变形程度的增加，模壁承受的侧向压力逐渐增大，直到模膛完全充满为止。挤出端部飞边阶段（图7-2c），即充满模膛后的多余金属在继续增大的压力作用下被挤入凸、凹模之间的间隙中，形成环形纵向飞边。三、闭式模锻模具设计设计闭式模锻模具时，应根据锻件图、工艺参数、金属流动分析、变形力和功的计算、设备参数和模具受力等情况，确定如下内

7、容：1）模具工作零件的结构、材料、硬度并核算其强度。2）从模膛中迅速取出锻件的方法。3）确定多余金属分流降压腔的位置、形状和尺寸。4）模具整体结构设计和零件设计。1.模具的类型闭式模锻模的类型通常按模锻设备和按凹模结构两种方法分类。（1）按模锻设备分类可分为锤用锻模、螺旋压力机用锻模、机械压力机（包括热模锻压力机、曲柄压力机等）用锻模、液压机用锻模和高速锤用锻模。（2）按凹模结构分类可分为整体凹模和可分凹模。可分凹模按分模面的基本形式又可分为水平分模、垂直分模和混合式分模三种，如图7-6所示。对用于一些中空或多孔零件的多向闭式锻模，其凹模的分块和冲头

8、的个数常在两块和一个以上，即多向闭式锻模。2.减少模膛工作压力的设想和分流降压腔的设计1.减少模膛工作压力的