第五章熱模鍛曲柄壓力機(jī)上模鍛

1、5 曲柄壓力機(jī)模鍛曲柄壓力機(jī)模鍛. .曲柄壓力機(jī)模鍛曲柄壓力機(jī)模鍛特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍（1 1）工作原理及過程工作原理及過程工作過程：工作過程：按順序按順序1 12 23 34 456568 89 91010進(jìn)行模鍛。進(jìn)行模鍛。連桿工作原理圖連桿工作原理圖（2 2）系統(tǒng)構(gòu)成）系統(tǒng)構(gòu)成工作系統(tǒng)：工作系統(tǒng)：稱曲柄連桿機(jī)構(gòu)。它由稱曲柄連桿機(jī)構(gòu)。它由曲軸、連桿、滑塊曲軸、連桿、滑塊等零等零件組成，其作用是將曲柄的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的直線件組成，其作用是將曲柄的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的直線往復(fù)運(yùn)動，由滑塊帶動模具工作。往復(fù)運(yùn)動，由滑塊帶動模具工作。 傳動系統(tǒng)：傳動系統(tǒng)：包括包括齒輪傳動、皮帶傳動

2、齒輪傳動、皮帶傳動等機(jī)構(gòu)，起能量傳遞等機(jī)構(gòu)，起能量傳遞作用和速度轉(zhuǎn)換作用。作用和速度轉(zhuǎn)換作用。操縱系統(tǒng)：操縱系統(tǒng)：包括包括離合器、制動器離合器、制動器等零部件，用以控制工作等零部件，用以控制工作機(jī)構(gòu)的工作和停止。機(jī)構(gòu)的工作和停止。能源系統(tǒng)：能源系統(tǒng)：包括包括電動機(jī)、飛輪電動機(jī)、飛輪。支撐部分：支撐部分：主要指主要指機(jī)身機(jī)身，它把壓力機(jī)所有部分連接成一個，它把壓力機(jī)所有部分連接成一個整體。整體。輔助系統(tǒng)：輔助系統(tǒng)：如如潤滑系統(tǒng)、保護(hù)裝置潤滑系統(tǒng)、保護(hù)裝置等。等。（3 3）設(shè)備特點(diǎn)：）設(shè)備特點(diǎn)：1.1.工作時震動小、噪音小，勞動條件好，操作安全，對廠工作時震動小、噪音小，勞動條件好，操作安全，對廠

3、房要求比錘上模鍛低。房要求比錘上模鍛低。2.2.具有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，設(shè)備精度高。具有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，設(shè)備精度高。3.3.楔形工作臺，可以調(diào)節(jié)鍛壓機(jī)閉合高度，可以避免悶車楔形工作臺，可以調(diào)節(jié)鍛壓機(jī)閉合高度，可以避免悶車事故。事故。4.4.具有自動頂出機(jī)構(gòu)，取料方便，易實(shí)現(xiàn)自動化、機(jī)械化。具有自動頂出機(jī)構(gòu)，取料方便，易實(shí)現(xiàn)自動化、機(jī)械化。5.5.設(shè)備造價高，鍛壓機(jī)的行程和壓力不易任意調(diào)節(jié)，不適設(shè)備造價高，鍛壓機(jī)的行程和壓力不易任意調(diào)節(jié)，不適應(yīng)拔長、滾擠等制坯。應(yīng)拔長、滾擠等制坯。6.6.加熱質(zhì)量高，模具或設(shè)備操作不當(dāng)，會悶車。加熱質(zhì)量高，模具或設(shè)備操作不當(dāng)，會悶車。（4 4）模鍛工藝特點(diǎn)：）模鍛工藝特點(diǎn)：1.

4、1.鍛件尺寸穩(wěn)定，精度高。機(jī)架結(jié)構(gòu)封閉，剛性大。鍛件尺寸穩(wěn)定，精度高。機(jī)架結(jié)構(gòu)封閉，剛性大。2.2.金屬變形均勻、深而透，流線分布合理，鍛造時只需金屬變形均勻、深而透，流線分布合理，鍛造時只需鍛鍛壓一次壓一次，金屬墩粗能力強(qiáng)，壓入變形能力弱，型槽深處不，金屬墩粗能力強(qiáng)，壓入變形能力弱，型槽深處不易充滿。易充滿。 與錘上模鍛充型區(qū)別與錘上模鍛充型區(qū)別3.3.鍛件容易產(chǎn)生較大毛邊。金屬變形時水平方向流動比錘鍛件容易產(chǎn)生較大毛邊。金屬變形時水平方向流動比錘上模鍛劇烈，鍛件在上下模變形差別小。上模鍛劇烈，鍛件在上下模變形差別小。4.4.對變形速度敏感的低塑性材料成型有利。對變形速度敏感的低塑性材料成型

5、有利。（5 5）適應(yīng)范圍：）適應(yīng)范圍：1.1.要求精度高，大批量連續(xù)生產(chǎn)和高生產(chǎn)率的模鍛件。要求精度高，大批量連續(xù)生產(chǎn)和高生產(chǎn)率的模鍛件。2.2.多工步，多模膛，形狀比較復(fù)雜的鍛件。多工步，多模膛，形狀比較復(fù)雜的鍛件。3.3.各類熱擠壓、溫擠壓和多向模鍛。各類熱擠壓、溫擠壓和多向模鍛。5 52 2 鍛件圖設(shè)計鍛件圖設(shè)計一、分模位置的選擇一、分模位置的選擇1.1.對于桿形和環(huán)形鍛件可豎起分模，分模面可取在最大截對于桿形和環(huán)形鍛件可豎起分模，分模面可取在最大截面上。面上。 分模分模分模優(yōu)點(diǎn)：分模優(yōu)點(diǎn)：毛邊體積小?？慑懮羁?。用擠壓、墩粗替代拔毛邊體積小。可鍛深孔。用擠壓、墩粗替代拔長、滾擠。長、滾擠

6、。2.2.形狀較復(fù)雜的長軸、彎曲類鍛件分模面與錘上模鍛，以形狀較復(fù)雜的長軸、彎曲類鍛件分模面與錘上模鍛，以縱向最大剖面分模?？v向最大剖面分模。二、余量與公差二、余量與公差 和壓力機(jī)噸位有關(guān)。與錘上模鍛相比余量和公差相應(yīng)和壓力機(jī)噸位有關(guān)。與錘上模鍛相比余量和公差相應(yīng)減少。余量小減少。余量小30305050，公差小一個等級。，公差小一個等級。曲柄壓力機(jī)模鍛件公差及其余量曲柄壓力機(jī)模鍛件公差及其余量三、鍛模斜度、圓角半徑、沖孔連皮三、鍛模斜度、圓角半徑、沖孔連皮 鍛模斜度：鍛模斜度：無頂出機(jī)構(gòu)時與錘上模鍛相同。有頂出結(jié)構(gòu)時無頂出機(jī)構(gòu)時與錘上模鍛相同。有頂出結(jié)構(gòu)時斜度可顯著的減少。斜度可顯著的減少。曲

7、柄壓力機(jī)模鍛斜度（曲柄壓力機(jī)模鍛斜度（）圓角半徑：圓角半徑：和錘上模鍛相比，圓角半徑要增加。和錘上模鍛相比，圓角半徑要增加。沖孔連皮：沖孔連皮：設(shè)計同錘上模鍛。設(shè)計同錘上模鍛。53 變形工步、工步圖設(shè)計及坯料尺寸確定變形工步、工步圖設(shè)計及坯料尺寸確定一、鍛件變形工步的選擇一、鍛件變形工步的選擇 直接終鍛直接終鍛 墩粗后終鍛墩粗后終鍛 墩粗、預(yù)鍛、終鍛墩粗、預(yù)鍛、終鍛 桿部墩粗、預(yù)鍛、終鍛桿部墩粗、預(yù)鍛、終鍛沖孔、預(yù)鍛、終鍛沖孔、預(yù)鍛、終鍛墩粗制坯、沖孔、預(yù)鍛、終鍛墩粗制坯、沖孔、預(yù)鍛、終鍛頭部沖孔、預(yù)鍛、終鍛頭部沖孔、預(yù)鍛、終鍛第一類第一類第二類第二類第三類第三類多型槽、計算毛坯、制坯、預(yù)鍛。

8、終鍛多型槽、計算毛坯、制坯、預(yù)鍛。終鍛平鍛制坯、預(yù)鍛、終鍛平鍛制坯、預(yù)鍛、終鍛第四類第四類二、工步圖設(shè)計二、工步圖設(shè)計變形工步變形工步：墩粗、彎曲、壓肩、擠壓、預(yù)鍛和預(yù)鍛等。墩粗、彎曲、壓肩、擠壓、預(yù)鍛和預(yù)鍛等。1.1.終鍛工步設(shè)計終鍛工步設(shè)計設(shè)計內(nèi)容：設(shè)計內(nèi)容： 熱鍛件圖；熱鍛件圖； 毛邊槽形式；毛邊槽形式； 沖孔連皮的形狀和尺寸。沖孔連皮的形狀和尺寸。熱鍛件圖設(shè)計熱鍛件圖設(shè)計與錘上模鍛相同。與錘上模鍛相同。毛邊槽毛邊槽尺寸和錘上模鍛不同，尺寸和錘上模鍛不同，橋部高度和倉部高度比錘上模橋部高度和倉部高度比錘上模鍛大，毛邊槽主要起容納多余鍛大，毛邊槽主要起容納多余金屬的作用。金屬的作用。毛邊槽

9、結(jié)構(gòu)形式毛邊槽結(jié)構(gòu)形式?jīng)_孔連皮沖孔連皮的形式和尺寸同錘上模鍛。的形式和尺寸同錘上模鍛。2.2.預(yù)鍛工步圖設(shè)計預(yù)鍛工步圖設(shè)計設(shè)計依據(jù)：設(shè)計依據(jù)：終鍛工步圖設(shè)計。終鍛工步圖設(shè)計。設(shè)計時注意事項(xiàng)：設(shè)計時注意事項(xiàng)：（1 1）預(yù)鍛型槽高度尺寸（點(diǎn)劃線）應(yīng)比終鍛件相應(yīng)高度）預(yù)鍛型槽高度尺寸（點(diǎn)劃線）應(yīng)比終鍛件相應(yīng)高度大大2 25mm5mm。預(yù)鍛圓形截面橫截面橢圓度約為終鍛鍛件相應(yīng)。預(yù)鍛圓形截面橫截面橢圓度約為終鍛鍛件相應(yīng)截面截面4 45 5。（2 2）嚴(yán)格控制預(yù)鍛型槽各部分的體積，終鍛時金屬流動）嚴(yán)格控制預(yù)鍛型槽各部分的體積，終鍛時金屬流動合理，避免發(fā)生金屬回流、折疊等缺陷?？讖捷^大的孔沖合理，避免發(fā)生金

10、屬回流、折疊等缺陷?？讖捷^大的孔沖孔時設(shè)計倉部，以容納多余金屬。孔時設(shè)計倉部，以容納多余金屬。終鍛型槽沖孔連皮結(jié)構(gòu)終鍛型槽沖孔連皮結(jié)構(gòu)（4 4）對于復(fù)雜的鍛件）對于復(fù)雜的鍛件預(yù)鍛型槽可以設(shè)計毛邊預(yù)鍛型槽可以設(shè)計毛邊槽，橋部高度比終鍛型槽，橋部高度比終鍛型槽大槽大30306060。（3 3 ）要考慮在終鍛型）要考慮在終鍛型槽的定位問題。設(shè)計有槽的定位問題。設(shè)計有些部位尺寸和形狀與終些部位尺寸和形狀與終鍛型槽一致，終鍛一開鍛型槽一致，終鍛一開始鍛件與型壁接觸。始鍛件與型壁接觸。（5 5）壓入充型型槽）壓入充型型槽設(shè)計時，終鍛型槽的設(shè)計時，終鍛型槽的沖孔凸臺端頭圓角半沖孔凸臺端頭圓角半徑要增大徑要增

11、大. .3.3.墩粗工步圖設(shè)計墩粗工步圖設(shè)計 根據(jù)鍛件的形狀及其復(fù)雜程和生產(chǎn)批量采用根據(jù)鍛件的形狀及其復(fù)雜程和生產(chǎn)批量采用自由墩自由墩粗粗和和成形鐓粗成形鐓粗。 自由鐓粗自由鐓粗 成型鐓粗成型鐓粗墩粗時要注意墩粗后坯料高度。墩粗時要注意墩粗后坯料高度。單向盲孔時系數(shù)取大些，為單向盲孔時系數(shù)取大些，為1.21.3上下盲孔時不充滿系數(shù)取上下盲孔時不充滿系數(shù)取1.011.05三、確定坯料尺寸三、確定坯料尺寸（一）原坯料尺寸的確定（一）原坯料尺寸的確定（1）第一道是墩粗時，考慮）第一道是墩粗時，考慮H0/D01.52.5，計算出的坯料直徑，計算出的坯料直徑為：為： D0（0.90.5） 考慮一次行程內(nèi)

12、完成，考慮一次行程內(nèi)完成，D0應(yīng)增大：應(yīng)增大： D0（0.80.9）（2）第一次變形為正擠時）第一次變形為正擠時 D0（0.90.5）D1 D1不小于0.7D0 反擠時反擠時 D0D1（25）mm， D0 D2（二）坯料的長度（二）坯料的長度3坯V3坯V54 變形力計算與設(shè)備噸位選擇變形力計算與設(shè)備噸位選擇1.經(jīng)驗(yàn)法經(jīng)驗(yàn)法 鍛錘所需的壓力鍛錘所需的壓力P P（6473）K F2.理論理論經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)驗(yàn)公式平面圖為圓形鍛件時平面圖為圓形鍛件時平面圖為非圓形鍛件平面圖為非圓形鍛件鋼種系數(shù)：鋼種系數(shù)：0.91.55平面圖鍛件投影面積（毛邊槽在內(nèi)）平面圖鍛件投影面積（毛邊槽在內(nèi)）鍛F)D20+1 . 1

13、)(001. 0-1 (8=Pb2鍛平鍛換換非）（FBL1 . 01)D20+1 . 1)(D001. 0-1 (8=Pb25 55 5 鍛模結(jié)構(gòu)鍛模結(jié)構(gòu)一、鍛模結(jié)構(gòu)形式一、鍛模結(jié)構(gòu)形式 曲柄壓力機(jī)工作時曲柄壓力機(jī)工作時滑塊速度低，工作平穩(wěn)，裝有頂出滑塊速度低，工作平穩(wěn)，裝有頂出機(jī)構(gòu)，鍛時上下模不壓靠，鍛模承受過剩能量少，不考慮機(jī)構(gòu)，鍛時上下模不壓靠，鍛模承受過剩能量少，不考慮鍛模承擊面。鍛模承擊面。 壓力機(jī)模具大多數(shù)采模座內(nèi)帶型槽鑲塊的組合形式壓力機(jī)模具大多數(shù)采模座內(nèi)帶型槽鑲塊的組合形式結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。 模架主要組成有模架主要組成有： 模座；模座； 導(dǎo)柱、導(dǎo)套；導(dǎo)柱、導(dǎo)套； 頂出結(jié)構(gòu)；頂出結(jié)構(gòu)；

14、 鑲塊緊固件；鑲塊緊固件； 鑲塊墊板等組成。鑲塊墊板等組成。（1 1）單工位鑲塊用斜楔緊固）單工位鑲塊用斜楔緊固上下模有矩型槽。上下模有矩型槽。用楔鐵和鍵固定模墊用楔鐵和鍵固定模墊3 3、7 7用楔鐵用楔鐵5 5固定模塊固定模塊4 4前后位置有拉楔前后位置有拉楔1111和墊片和墊片9 9調(diào)整設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)調(diào)整設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)2 2、1212生產(chǎn)中鍛模結(jié)構(gòu)形式：生產(chǎn)中鍛模結(jié)構(gòu)形式：（2 2）三工位圓形鑲塊用壓板緊固）三工位圓形鑲塊用壓板緊固圓形鑲塊圓形鑲塊4 4放在墊板放在墊板3 3上，上，壓板壓板6 6固定圓形鑲塊固定圓形鑲塊4 4，后擋板后擋板5 5固定在上下模塊。固定在上下模塊。設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)有

15、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)7 7、8 8二、型槽設(shè)計二、型槽設(shè)計1.1.型槽設(shè)計特點(diǎn)型槽設(shè)計特點(diǎn) 設(shè)計的一般方法與錘上模鍛相同。根據(jù)曲柄壓力機(jī)的設(shè)計的一般方法與錘上模鍛相同。根據(jù)曲柄壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn)，注意以下問題：結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn)，注意以下問題：（1 1）曲柄壓力機(jī)上下模充型能力相差不大，不要求將形）曲柄壓力機(jī)上下模充型能力相差不大，不要求將形狀復(fù)雜的一面放入上模。旋轉(zhuǎn)體形的鍛件的分模面不一定狀復(fù)雜的一面放入上模。旋轉(zhuǎn)體形的鍛件的分模面不一定選在鍛件最大尺寸的中部。選在鍛件最大尺寸的中部。錘上模鍛分模面錘上模鍛分模面曲柄壓力機(jī)模鍛分模面曲柄壓力機(jī)模鍛分模面（2 2）終鍛型槽有較深的孔時，應(yīng)在金屬最后充型的部

16、位）終鍛型槽有較深的孔時，應(yīng)在金屬最后充型的部位增加通氣孔。增加通氣孔。2.2.鑲塊的形狀與尺寸鑲塊的形狀與尺寸鑲塊的形式隨鍛件的形狀和鑲塊的緊固方式而定。鑲塊的形式隨鍛件的形狀和鑲塊的緊固方式而定。鑲塊的種類：鑲塊的種類：圓形和矩形圓形和矩形。用。用壓板壓板或或斜度匹配斜度匹配進(jìn)行緊固。進(jìn)行緊固。鑲塊模壁厚度鑲塊模壁厚度S S0 0 S S0 0（1 11.51.5）h h 40mm鑲塊閉合狀態(tài)的高度不大于（鑲塊閉合狀態(tài)的高度不大于（0.30.30.40.4）H H（模具閉合高度）（模具閉合高度）斜度與壓板斜度匹配緊固斜度與壓板斜度匹配緊固圓形鑲塊設(shè)計凸臺供壓板壓緊圓形鑲塊設(shè)計凸臺供壓板壓緊

17、帶柄圓形鑲塊用螺釘緊固帶柄圓形鑲塊用螺釘緊固三、頂件機(jī)構(gòu)三、頂件機(jī)構(gòu)設(shè)計目的：設(shè)計目的：便于鍛件從型槽中取出。頂件動作是由頂件機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的便于鍛件從型槽中取出。頂件動作是由頂件機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的推壓力來實(shí)現(xiàn)，頂出器與鍛件接觸的端面是型槽的一部分。推壓力來實(shí)現(xiàn)，頂出器與鍛件接觸的端面是型槽的一部分。設(shè)計頂出機(jī)構(gòu)主要解決的問題：設(shè)計頂出機(jī)構(gòu)主要解決的問題：頂件位置；具體的結(jié)構(gòu)形式；頂桿頂件位置；具體的結(jié)構(gòu)形式；頂桿的可靠性。的可靠性。（1 1）頂件位置：）頂件位置：毛邊、沖孔連皮、鍛件本體。毛邊、沖孔連皮、鍛件本體。（2 2）頂件結(jié)構(gòu)形式：）頂件結(jié)構(gòu)形式：與頂桿數(shù)量、頂件位置、頂出器形與頂桿數(shù)量、頂件位置、頂出器形狀及數(shù)量有關(guān)，分為單工位單頂出、單工位二頂出、三工狀及數(shù)量有關(guān)，分為單工位單頂出、單工位二頂出、三工位六頂出等等。位六頂出等等。（3 3）頂桿的尺寸：）頂桿的尺寸：設(shè)計時頂桿不能太細(xì)，要有足夠的剛設(shè)計時頂桿不能太細(xì)，要有足夠的剛度，頂桿盡量短，鑲塊上應(yīng)有足夠長度的導(dǎo)向部分。頂桿度，頂桿盡量短，鑲塊上應(yīng)有足夠長度的導(dǎo)向部分。頂桿的直徑設(shè)計一般取的直徑設(shè)計一般取101030mm30mm，導(dǎo)向部分與鑲塊的單邊留有，導(dǎo)向部分與鑲塊的單邊留有0.050.050.1mm0.1mm的間隙。的間隙。四、導(dǎo)向裝置四、導(dǎo)向裝置 壓力機(jī)鍛模上一般不設(shè)鎖