模鍛-模鍛變形工步的確定

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1、模鍛變形工步的確定模鍛時(shí)，坯料在鍛模的一系列模膛中變形，坯料在每一模膛中的變形過程稱為模鍛工步。模鍛工步根據(jù)其作用不同可分為模鍛工步、制坯工步、切斷工步三類。模鍛工步包括預(yù)鍛工步和終鍛工步，其作用是使經(jīng)制坯的坯料得到最終鍛件所要求的形狀和尺寸。每類鍛件都需要終鍛工步，而預(yù)鍛工步應(yīng)根據(jù)具體情況決定是否采用。（折迭和充不滿）制坯工步的作用是改變原毛坯的形狀，合理地分配坯料，以適應(yīng)鍛件橫截面形狀的要求，使金屬能較好地充滿模鍛模膛。每類鍛件所需的制坯工步是不同的。主要模鍛設(shè)備常用工步如下：模鍛錘模鍛：拔長、滾壓、卡壓、成形、

2、鐓粗、壓扁、預(yù)鍛、終鍛等；熱模鍛壓力機(jī)模鍛：鐓粗、彎曲、卡壓、壓扁、成形、預(yù)鍛、終鍛等。螺旋壓力機(jī)上模鍛：鐓粗、壓扁、卡壓、彎曲、成形、預(yù)鍛、終鍛等。平鍛機(jī)模鍛：聚集、預(yù)成形、預(yù)成形沖孔(預(yù)鍛)、成形沖孔（終鍛）、切邊、壓肩、彎曲、穿孔、切芯頭、切斷等。一、長軸類鍛件制坯工步選擇1．計(jì)算毛坯坯料沿軸向的金屬分配對不同鍛件要求不同，合適的形狀應(yīng)該是在保證模膛充滿的條件下，在模鍛之后，鍛件各處飛邊均勻，亦即應(yīng)使坯料上各截面的面積等于鍛件上相應(yīng)截面積加上飛邊的截面積。按這一要求計(jì)算的坯料，通常稱為計(jì)算毛坯。計(jì)算毛坯是根據(jù)平

3、面變形假設(shè)進(jìn)行計(jì)算并經(jīng)修正所得的具有圓形截面的中間坯料，其長度與鍛件相等，而橫截面積應(yīng)等于鍛件上相應(yīng)截面積與飛邊截面積之和。式中——計(jì)算毛坯截面積；——鍛件截面積，對于沖孔連皮及叉形鍛件的內(nèi)飛邊應(yīng)算在鍛件內(nèi)；——飛邊橫截面積；——充滿系數(shù)，形狀簡單的鍛件取0．3～0．5，形狀復(fù)雜的取0．6～0．8，常取0．7。一般根據(jù)冷鍛件圖作計(jì)算毛坯圖。首先應(yīng)根據(jù)鍛件的復(fù)雜程度及具體情況，從鍛件圖上選定具有代表性的若干個(gè)截面，計(jì)算出各截面面積值　　，然后，以計(jì)算毛坯的長度為橫坐標(biāo)，以算得的為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上繪制計(jì)算毛坯的截面圖。

4、截面圖作法如下：1.通常用縮尺比M除　　，得到用直線段來表示的所取各截面面積值：式中M——縮尺比，通常取為20～50mm2／mm。２．將計(jì)算出的　繪制在坐標(biāo)紙上并連接各端點(diǎn)成光滑曲線，即得計(jì)算毛坯截面圖，如圖7—37所示。計(jì)算毛坯截面圖的每—處高度代表計(jì)算毛坯的截面積；截面圖曲線下的整個(gè)面積就是計(jì)算毛坯(鍛件與飛邊之和)的體積。式中V計(jì)——計(jì)算毛坯體積；A——計(jì)算毛坯截面圖曲線下的面積，M——縮尺比(mm2／mm)。3.計(jì)算毛坯上任一截面的直徑d計(jì)可由下式計(jì)算；以為橫坐標(biāo)，以d計(jì)為縱坐標(biāo)，在截面圖的下方繪制計(jì)算毛坯直

5、徑圖，見圖7—37。計(jì)算坯料圖包括三個(gè)組成部分即鍛件圖、截面圖和直徑圖。根據(jù)計(jì)算毛坯截面圖和直徑圖可計(jì)算出平均截面積和平均直徑：通常將平均截面積和平均直徑分別在計(jì)算毛坯截面圖和直徑圖上用虛線表示出來。在計(jì)算毛坯直徑圖上，d計(jì)＞　，稱為頭部，d計(jì)＜處，稱為桿部。從計(jì)算毛坯截面圖和直徑上都能較直觀地看出中間坯料橫截面積及及外形的變化情況，也說明了金屬沿長度上的分配情況。所以，計(jì)算毛坯圖是長軸類鍛件選擇制坯工步、設(shè)計(jì)制坯模鍛模膛和確定坯料尺寸的重要依據(jù)，在模鍛工藝及模具設(shè)計(jì)中有著重要作用。實(shí)際生產(chǎn)中遇到的鍛件形狀是千變?nèi)f化

6、的，其計(jì)算毛坯也要較圖7—37所示計(jì)算毛坯復(fù)雜，因此，設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)其形狀特點(diǎn)進(jìn)行簡化。2．制坯工步選擇長軸類鍛件常需采用第一類制坯工步，即拔長、滾壓和卡壓工步，使原坯料獲得近似計(jì)算毛坯的形狀。從對改變坯料的截面和使金屬作軸向流動(dòng)的能力來看，拔長工步最大，滾壓工步次之，卡壓工步最小。至于選用哪一步工步制坯需根據(jù)具體鍛件的計(jì)算毛坯來確定。如果計(jì)算毛坯的頭部相對尺寸越大，則金屬需要在頭部的聚集量越多；若鍛件的相對長度越長，則金屬需要流動(dòng)的距離也越大；如果鍛件大，原坯料重，則在其它條件相同時(shí)金屬需要轉(zhuǎn)移的絕對量也越大。制坯變

7、形工作量的大小可用以下繁重系數(shù)表示：式中—金屬流入頭部的繁重系數(shù)；—金屬沿軸向流動(dòng)的繁重系數(shù)；—桿部斜率；—計(jì)算毛坯的最大直徑；dmin—計(jì)算毛坯的最小直徑；—桿部與頭部轉(zhuǎn)接處的直徑，即拐點(diǎn)直徑。拐點(diǎn)直徑按照桿部體積守恒轉(zhuǎn)化為錐形的大頭直徑(圖7—37)，可按下式計(jì)算：式中—計(jì)算毛坯桿部體積；—計(jì)算毛坯桿部長度。拐點(diǎn)直徑也可以直接由計(jì)算毛坯的直徑圖或截面圖求出近似值。越大，表明流到頭部的金屬體積越多；值越大，則金屬軸向流動(dòng)的路程越長，k值越大，表明桿部錐度大，小頭或桿部一端的金屬越為過剩，鍛件重量G越重，表明金屬量越

8、大，制坯更為困難。因此，繁重系數(shù)代表了所需制坯變形工作量的大小，可以作為選擇制坯工步的依據(jù)。圖7--42是根據(jù)錘上模鍛生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)而繪成的圖表，對其它模鍛設(shè)備也可參考應(yīng)用。選擇制坯工步時(shí)，可由計(jì)算毛坯計(jì)算得的繁重系數(shù)(、、k、G)，從圖表中查對出長軸類鍛件所需第一類制坯工步的初步方案。例：直長軸類鍛件制坯工步的選擇:直長軸類鍛件制坯工步可根據(jù)其