机械工程材料与热加工工艺 教学课件 ppt 作者 8第九章2.docx
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机械工程材料与热加工工艺教学课件ppt作者8第九章2
第三章模型锻造（模锻）
1.定义：
模锻是使金属坯料在冲击力或压力作
用下，在锻模模膛内变形，从而获得
锻件的工艺。
2.与自由锻比较特点：
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胎膜锻生产铝合金零件
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1.操作简单、生产率高；↑几十倍～百倍
2.精度高、光洁度高、余量小（自由锻的1/3～
1/4）、材料利用率高、成本降低；
3.质量易控制，可锻复杂件；
4.设备投资大，锻模生产周期长，制造困难，
成本高、材料贵，必需大批量；
5.模膛内变形，阻力大，只用于中小件＜150
Ｋｇ。
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3.分类：
（按适用设备的不同）锤上模锻、曲
柄压力机上模锻、摩擦压力机上模
锻、胎膜锻等
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§1锤上模锻（模锻锤上模锻）
一.蒸汽—空气模锻锤
1.锤上模锻设备：
模锻锤
2.设备特点：
①运动副之间的间隙小，运动
精度高，合模准确性高。
②模锻锤吨位为1—16t，可锻
制150kg以下的锻件。
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二.锻模结构
锻模：
分上模块和下模块，模块上有一定形状的凹腔叫模膛
按模膛数分：
单膛锻模、多膛锻模（制坯、模锻、切断模膛）
按功用分：
模锻模膛（终锻、预锻）；
制坯模膛（拔长、滚压、弯曲、切断）
一.模锻模膛
⑴终锻模膛作用是使坯料最后变形到锻件所要求的
形状和尺寸，因此其形状应和锻件相同
尺寸比锻件要放大一个收缩量。
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飞边槽（桥部、仓部）作用：
储存多余金属；形成阻力圈，
保证模膛充满；保护锻模，缓冲;飞边槽、冲孔连皮终锻
后在切边模上冲掉.
⑵预锻模膛作用是使坯料变形到接近锻件的形状和尺寸，这
样进行终锻时，金属容易充满终锻模膛.同时减少
终锻模膛的磨损。
预锻模膛和终锻模膛的区别：
前者的圆角和斜度较大，没有飞
边槽
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制坯模膛种类：
⑴拔长模膛：
用来减小坯料某部分的横截面积，以增加该部
分的长度。
分为开式和闭式两种。
一般它设在锻
模边沿处，坯料不需翻转。
⑵滚压模膛：
在坯料长度不变的前提下用来减小坯料某部分的
横截面积，以增大另一部分的横截面积。
操作时
需不断翻转坯料，但不作送进运动。
⑶弯曲模膛：
对于弯曲的杆类模锻件，弯曲后需翻转90度再放
入锻模模膛中成形。
⑷切断模膛：
在上模与下模的角部组成的一对刃口，用来切断
金属。
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制坯模膛
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三.模锻件工艺设计
模锻工艺规程的制定
（一）绘制模锻锻件图（包括飞边设计）
1、分模面的选择（原则）分模面-----上、下模在锻
件上的分界面。
（1）锻件最大截面上；
（2）上、下模膛力求对称；
（3）模膛应浅而宽；
（4）分模面最好是平面；
（5）所加敷料最少。
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2.加工余量、公差、敷料比自由锻小
余量一般1~4mm，公差±0.3~3mm
复杂凹槽、台阶、沟槽、<φ25孔加敷料
3.模锻斜度
与模膛深度有关深度h/宽度b↑越大取
大值↑一般5~15
4.圆角半径
0
外斜度α<内斜度α
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外圆角r一般1.5~12mm
内圆角R>rR=（2~3）r
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5.冲孔连皮的确定
模锻无法冲出穿透的孔，只能压凹成盲孔，中间留一
层金属称为冲孔连皮。
冲孔连皮厚度为S
d<φ25孔加敷料不冲出
S与孔径d有关d>φ25孔留冲孔连皮
d=φ30~80mmS取4~8mm
模锻锻件图实例典型的“齿轮毛坯”
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（二）坯料重量和尺寸
类似自由锻（估算）
G坯=G件+G飞边+G氧化
G件---模锻件质量；G飞边---飞边质量；G氧化---烧损量。
盘类件：
镦粗
坯料尺寸1.25≤坯料高度/坯料直径≤2.5
长轴类：
拔长
F坯料=（1.05~1.3）V件/L件=（1.05~1.3）F件
复杂锻件：
作图定尺寸粗略估算
F坯料=（0.6~1.0）F件max（包括飞边）
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（三）确定模锻工序同自由锻
根据锻件形状两大类
1.轴、杆类：
（台阶轴、曲轴、连杆、弯曲摇臂、叉
形件）工序选拔长、滚压、弯曲、预锻、终锻等
2.盘类：
（齿轮坯、皮带轮，长度≤直径或宽度件）
工序选镦粗、终锻等
（四）设备选择（锻锤吨位）查表
根据锻件质量（0.5~150Kg）选吨位1~16吨
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（五）确定加热温度范围
同自由锻
（六）修整工序
1.切边和冲孔；
2.校正；
3.热处理；
4.清理；精压，要求很高件
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四.模锻件结构工艺性
1.必须有一个合理的分模面，锻件易出模膛；
2.精度高、光洁度高，尽量少留加工余量，出模方向应留
锻模斜度，壁厚过渡应留圆角；
3.模锻件外形力求简单、平直、对称、避免截面差过大；
4.避免薄壁、高筋、深孔（应≤2d孔径）、小孔
（<30mm）、⊥锤击方向的孔和凹坑、多孔、枝牙、
分叉结构等；
5.采用锻——焊联合结构。
↓敷料，简化工艺
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五.自由锻与模锻比较
比较项目
自由锻造
简单
模型锻造
锻件形状
尺寸精度
生产率
成本
稍复杂
低、误差大高、误差小
低
低
高
高、模设备贵
生产量
单件、小批必须大批量
锻件大小大.中.小<300t中.小＜150Kg
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§2胎模锻造（简称胎模锻）
1.在自由锻设备上使用胎模生产模锻件的一种方
法。
又叫活动模，界乎自由锻与模锻之间，中
小批量，中小件用。
2.胎膜种类：
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⑴扣模用来对坯料进行全部或局部扣形，以生产长杆类
非回转体锻件，或为合模锻造制坯。
用扣模锻造
时，坯料不转动。
⑵筒模组合筒模由于有两个半模的结构，可锻出行状更
复杂的胎模锻件。
适用于锻造齿轮、法兰等盘类
锻件。
⑶合模由上模和下模组成，并有导向结构，可生产形状
复杂、精度较高的非回转体锻件。
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§3其它设备上的模锻
一.曲柄压力机上模锻（机械压力机）
①机械传动、滑块行程不变，金属径向流动大，
∴不宜进行拔长和滚压工步,模膛设计成镶块式（母子模）
②生产率高、劳动条件好、锻件精度高，适合于大批量
生产条件下锻制中、小型锻件。
价格高，使用受限。
二.摩擦压力机上的模锻（摩擦压床、摩擦螺杆锤）
①既是静压力又是冲击力压力无法控制
②结构简单、造价低、投资少、使用维修方便，适合于中小
型锻件的中、小批量生产，如螺钉、螺母、齿轮、三通阀
等的生产。
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