塑性成型3.ppt

三、模锻工艺过程分析2.锻模结构2.1模锻模膛
模锻模膛包括终锻模膛和预锻模膛。
终锻模膛是锻件最终成形的模膛。模膛尺寸应为模锻件图的相应尺寸加上收缩量（钢制锻件的收缩量约为1.5％）。模膛分模面周围有飞边槽，起阻流、缓冲和调节金属量以保证终锻成形、尺寸精度等作用。
预锻模膛是当锻件形状较复杂时，需经过预锻，以保证终锻成形饱满，延长模膛使用寿命。预锻模膛的形状、尺寸与终锻模膛相近，但具有较大的斜度和圆角，没有飞边槽。
2.2制坯模膛图2-1-73连杆锻模（下模膛）与模锻工序四.模锻工艺（4）模锻斜度为使锻件易于从模膛中取出，沿锤击方向的表面应有模锻斜度，外壁约为5～15。当模膛深度大而宽度小时，取较大值。考虑到锻件在冷却时容易与内壁夹紧。所以内壁斜度要比外壁斜度大２～-３。（5）圆角半径锻件上所有两平面交角处均应做成圆角，以易于金属充满模膛和提高锻模寿命。通常锻件的外圆角半径取1.5～12ｍｍ，内圆角半径较外圆角半径大２～３倍。
2.模锻方式
从模锻的成形方式上，可分为开式模锻和闭式模锻。
2.1开式模锻2.1.1开式模锻各阶段的变形分析第Ｉ阶段
是由开始模压到金属与模具侧壁接触为止，这阶段如同孔板间镦粗（在没有孔腔时相当于自由镦粗），由于金属流动没有受到模壁的阻碍，此阶段变形力最小。
第Ⅱ阶段:
金属有两个流动方向，金属一方面充填模膛，一方面由桥口处流出形成飞边，并逐渐减薄。这时由于模壁阻力，特别是飞边桥口部分的阻力（当阻力足够大时）作用，迫使金属充满模膛。由于这一阶段金属向两个方向流动的阻力都很大，处于明显的三向压应力状态，变形抗力迅速增大。
第Ⅲ阶段主要是将多余金属排入飞边槽。此时变形仅发生在分模面附近的一个碟型区域内（图2-1-76），其它部位则处于弹性状态。此阶段由于飞边厚度进一步减薄和冷却等关系，多余金属由桥口流出时的阻力很大，使变形抗力急剧增大。
第Ⅲ阶段是锻件成形的关键阶段，也是模锻变形力最大的阶段，从减小模锻所需的能量来看，希望第Ⅲ阶段尽可能短些。因此研究锻件的成形问题，主要研究第Ⅱ阶段，而计算变形力时，则应按第Ⅲ阶段。
2.1.2开式模锻时影响金属成形的主要因素a．模膛结构的影响
从模膛结构看，使金属以镦粗方式比以挤入方式更容易充填模膛。除此而外，模膛的阻力与下列因素有关：变形金属与模壁的摩擦系数、模壁斜度、孔口圆角半径、模膛的宽度与深度、模具温度。摩擦系数:孔壁加工的表面光滑和润滑较好时，摩擦阻力小，有利于金属充满模膛。
锻模斜度:模膛制成一定的斜度是为了模锻后锻件易于从模膛内取出，但是模壁斜度对金属充填模膛是不利的。因为金属充填模膛的过程实质上是一个变截面的挤压过程，当模壁斜度愈大时，所需的挤压力Ｆ也愈大。锻模圆角:模具孔口的圆角半径对金属流动的影响很大，当R很小时，金属质点要拐一个很大的角度再流入孔内，需消耗较多的能量，故不易充满模膛，而且R很小时，还可能产生折迭和切断金属纤维。同时此处温度升高较快，模具容易被压塌。Ｒ太大，增加金属消耗和机械加工量。总的看来，从保证锻件质量出发，圆角半径Ｒ应适当。图2-1-77圆角半径过小对模具的影响图模膛的宽度与深度:模膛窄和深时，使金属以挤入方式成形，金属向孔内流动时的阻力增大，孔内金属温度容易降低，充满模膛更困难。
模具温度:模具温度较低时，金属流入孔部后，温度很快降低，变形抗力增大，使充填模膛困难，尤其当孔口窄（小）时更为严重。
设计飞边槽，主要是确定桥口的高度和宽度。桥口阻止金属外流的作用是由于沿上、下接触面摩擦阻力作用的结果。这一摩擦阻力的大小为2bτs（设摩擦力达最大值，等于τs）。由该摩擦力在桥口处引起的径向压应力（或称桥口阻力）为：σ1=2bτs/h飞=bσs/h飞
即桥口阻力的大小与b和/h飞有关。桥口愈宽，高度愈小，亦即ｂ／h飞愈大时。阻力也愈大。
从保证金属充满模膛出发，希望桥口阻力大一些。但是若过大，变形抗力将会很大，可能造成上、下模不能打靠等。因此阻力的大小应取得适当，应当根据模膛充满的难易程度来确定，当模膛较易充满时，ｂ／h飞取小一些，反之取大一些。如对c.设备工作速度的影响
设备工作速度高时，金属变形流动的速度也快。这将使摩擦系数有所降低。同时，金属流动的惯性和变形热效应等都有助于充填模膛。例如，在高速锤上模锻时，由于变形金属具有很高的流动速度，变形金属容易充填模膛，可以锻出厚度为1.0～1.5mm的薄肋；相比而言，在模锻锤上一般是1.5～2mm；而压力机上，则是2～4mm。
2.2闭式模锻
闭式模锻亦称无飞边模锻。即在成形过程中模膛是封闭的，分模面间隙是常数。
2.2.1闭式模锻优点：
①减少飞边材料损耗（飞边金属约为锻件重量的10～50％，平均约为30％）；
②节省切边设备；
③有利于金属充满模膛，有利于进行精密模锻；
④闭