热模锻工艺及模具设计

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1、热模锻成形及模具设计__主要热模锻压力机上锻造编制:初向光课程主要内容:一.热模锻般工艺特点-热模锻齿轮毛坯生产工艺流程-四工步锻压成型工艺特点二.热模锻模具设计-闭式模锻模具设计(以齿坯为例)-开式模锻模具设计(以连杆为例)三.涨断连杆与拉断连杆工艺对比一.热模锻一般工艺特点(和锤上模锻相比)压机滑块行程固定,载荷为静压力,锻件精度高,能较好控制锻件高度公差;但不便于进行制坯.大尺寸工作台面,可多工位布局,如:镦粗/预锻/终锻/冲孔;模具结构复杂,初次投资大.设备有顶料机构,实现自动化生产,生

2、产效率高模具模块可按工步单独设计/制造/安装,调整/更换/维修方便.-热模锻压力机因各个工位金属流动变形量不同，产生变形抗力不同，各个工位变形所需要的设备压力也不同;在实际生产中压力机负载工作状况总是存在偏载现象1.DYPT热模锻齿轮毛坯生产工艺流程钢棒剪切下料*:端面角度/毛刺中频感应棒料加热*:温度四工步锻压成型*:尺寸/表面质量等温退火热处理*:温度曲线/金相组织抛丸处理*:表面氧化皮残留物质量检验*:尺寸/表面质量2.四工步锻压成型工艺1).DYPT齿轮毛坯锻造模式为：多工位级进/闭式/

3、热/模锻镦粗制坯预锻成型终锻成型毛坯冲孔自动上料*:锻造坯料由送料同步器(T/F)实现在各工位间顺序进级。锻造工艺设计一般思路：缩比冷态锻件图设计热态锻件图设计预锻成型毛坯设计变形量(高/瘦)可靠定位圆周定位镦粗制坯镦粗比减少钢棒的规格(直径)选材2).四工步锻压成型工艺－设计思路合理机加工余量&模锻斜度终锻成型工艺要点：1.缩比（热收缩率）：高温锻件尺寸的热收缩率多采用1.0-1.5％；2.模锻：多采用内孔3～5°，外周1-3°；3.锻件外形尺寸：考虑后续冲孔工序对局部尺寸的变形影响,调整局部

4、缩比。4.冲孔连皮设计：基于金属流动、锻打压力和模具寿命等因素考虑，厚度多采用7-10mm2.1）四工步锻压成型工艺－终锻成型一档从动齿轮终锻成型工步示意图该尺寸考虑冲孔影响预锻成型工艺要点:1.直径：便于预锻件放置于终锻模腔内，单边间隙0.8-1.2mm为易。2.高度：目前热模锻齿轮终锻多采用类似镦粗的方式，高度降低，直径增加，为利于终锻金属较易流动，多采用预锻件高度较终锻件高1.5-2.5mm为易。3.圆周/内孔圆弧过渡：预锻件在此部位成形太好(充满)，终锻时金属不易流动，易形成折叠,预锻件

5、该部位多采用大圆弧过渡，内孔处多增加凸出高度。4.连皮：厚度多比终锻成型厚度高2mm以上，以利于内孔上边缘终锻成型5.锻件上小的凸部与凹坑,预锻工步进行简化不做或转化为圆滑形状.2.2）四工步锻压成型工艺－预锻成型一档从动齿轮预锻成型工步示意图此等部位易大圆弧过渡放大放大部位高度差2-3mm内孔部位模具下压，坯料产生变形抗力镦粗制坯设计要点:使坯料高度减小,横截面积增加，用于圆饼类锻件制坯，1.去除棒料表面氧化皮，2.镦粗后坯料直径与锻件接近，利于后续成型过程中充满模腔*:镦粗时,坯料内部变形抗

6、力分布不均,坯料两端因温度下降较内部快,变形抗力大,较坯料中间处金属变形困难.镦粗后毛坯多为鼓形形状.端面直径尺寸增加主要靠侧表面的金属翻上去2.3）四工步锻压成型工艺－镦粗制坯2.4）镦粗制坯易出现问题:镦粗后坯料理论为圆饼状坯料，实际生产坯料不一定是完整的圆形;原因分析:1.棒料剪切后，端面有斜度，锻造生产以料径（剪切端面)为定位，容易造成材料镦粗后偏向一边，使材料分布不均匀，2.镦粗过程中,坯料侧面金属向上流动变形不均匀,产生变形抗力不均.易产生影响:导致后续锻件一边充不满，一边毛刺过高的

7、情况出现。图b模具下压，坯料产生变形抗力不均匀二.模具结构设计(闭式)－预锻模腔1.预锻模腔：预锻模腔改善金属在终锻模腔内的成形条件,尽可能减少变形量使金属易于充满终锻模腔,可以改善终锻模具使用寿命并尽可能减少压力偏载；2.设计要点:2.1模锻角度:复杂形状模锻斜度,预锻比终锻斜度大1-2°,右上图示2.2封闭模腔容积：预锻模腔容积较终锻模腔大10-20%,预锻模腔过渡处多为较大R,预锻毛坯外圆周和内孔边缘以成型圆鼓状为好,预锻毛坯不要求充满模腔。如右下图示预锻模腔终锻模腔基准尺寸相同或预锻比终

8、锻单边小此部位多不充满镦粗圆饼状坯料落入本区域下模浮动顶出二.模具结构设计(闭式)－预锻模腔2.3镦粗坯料定位：由于镦粗坯料端面圆角与侧面多为大圆弧过渡,坯料定位于下模接近坯料直径的凹腔内,如图示区域；2.4镦粗坯料放置：坯料由送料同步器夹持到达位置后，坯料与模具成型面多有一定高度差，坯料放置与成型后顶出，需要保证其运动过程中的平稳性；多采用浮动下模结构，利用浮动顶出机构来接、送坯料，有利于运动平稳性和坯料定位准确。合模时，上下模啮合面二.模具结构设计(闭式)－预锻模腔设计要点:2.5预防终锻成