模锻工艺及应用范围分析
模锻工艺及应用范围分析
模锻是一种利用模具使锻坯变形而获得锻件的锻造方法。与自由锻相比，模锻能锻出形状更复杂、精度更高、表面粗糙度更低的锻件，同时还能提高生产率并改善劳动条件。但模锻设备及模具造价高，消耗能量大，只适合于大批量生产中小型锻件。
图4-2-3 典型模锻件
模锻的分类
模锻可分为锤上模锻、机械压力机模锻、胎模锻等。
锤上模锻
（1）锤上模锻的设备
生产中用得最多的锤上模锻设备是蒸汽-空气模锻锤。因其上、下模分别固定在模锻锤的锤头与砧座上，所以它的砧座质量比自由锻锤的砧座要大得多，并且锤身是安装在砧座上的，形成一个整体，模锻的锤头与导轨间的配合也较精密，以保证在锤击中上、下模的对准。
（2）模锻工作
加热好的锻坯借助锻锤的锤击力在上、下模膛里成形，取出锻坯切除毛边和连皮后，即得所需锻件。
（3）模锻工艺过程
图4-2-5所示为一般的模锻工艺过程。
图4-2-4 模锻锤及其工作
图4-2-5 锤上模锻的工艺过程
机械压力机模锻
锤上模锻虽具有适应性广的特点，但它存在振动与噪音大、能源消耗多的缺点，因此逐步被机械压力机所替代。用于模锻的压力机有曲柄压力机、平锻机、螺旋压力机及水压机等。它们所产生的振动与噪音都较小。
（1）曲柄压力机上模锻的特点
优点：锤击力近似静压力，振动及噪音小，机身刚度大，导轨与滑块间隙小，以保证上、下模对合时不错位。因此精度较高，锻件余量、公差和模锻斜度都比锤上模锻小。
缺点：不宜拔长和滚压工步，造价较高，适合大批量生产。
（2）平锻机上模锻的特点
优点：扩大了应用范围。可锻出锤上模锻和曲柄压力机上无法锻出的锻件，还可以进行切飞边、切断、弯曲和热精压等工步。生产率高，每小时可生产400～900件。锻件尺寸精度较高，表面粗糙度值较低。节省材料，材料利用率可达85%～95%。
缺点：对非回转体及中心不对称的锻件难以锻造，并且它的造价较贵。
胎模锻
胎模锻是介于自由锻与模锻之间的一种锻造方法，胎模不固定在锤头和砧座上，而是根据需要，可随时将胎模放在下砧上进行锻造，用完后拿下来。
胎模锻一般采用自由锻方法制坯，然后在胎模中最后成形。
常用胎模的种类、结构和应用见表4-2-9。
类型 | 结构特点 | 应用范围 |
|---|---|---|
开式胎模 | 简单易制，成本低 | 适用于形状简单的中小型锻件 |
闭式胎模 | 密封性好，精度高 | 适用于形状复杂、精度要求高的锻件 |
组合胎模 | 可调节，适应性强 | 适用于多种规格的锻件生产 |
胎模与自由锻相比，有锻件形状较准确、尺寸精度较高、力学性能较好及生产效率较高的优点，主要用于中、小批量的生产中。
典型模锻件工艺讨论
由于生产批量和要求不同，同种零件的毛坯应选用不同的锻造方法，因此两种锻件的结构也有所区别，现以轮毂为例说明之：
- 若轮毂件的批量不很大，尺寸精度要求一般，此时可选用胎模锻成形。根据锻坯的质量
G坯=G锻件+G料头+G烧损
及锻造比
B=F坯/F锻件≥2.5～3(G为质量，F为截面积)
决定下料尺寸，加热后在开式筒模(跳模)中最终成形跳出，如图4-2-6所示。
图4-2-6 轮毂在开式筒模中最终成形跳出
- 若轮毂件的批量很大，且孔腔也需成形时，则选用固定模锻成形，其模锻件的结构与胎模锻件结构就有所不同；模锻件上有分模面、飞边、圆角、模锻斜度和冲孔连皮等，并且它的加工余量及公差也都较小，如图4-2-7所示。锻件成形后用模具切去飞边及冲穿连皮。
图4-2-7 轮毂模锻件