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2021-08-07 15:17
鍛模設(shè)計(jì)對(duì)鍛件的尺寸精度有很大影響。模膛的尺寸精度和磨損、模具和鍛件的熱脹冷縮、模具和鍛件的彈性變形、鍛件的形狀和尺寸，以及所選用設(shè)備的剛度、精度和噸位大小等對(duì)鍛件的尺寸精度均有較大影響。
模具的加工***度應(yīng)當(dāng)比鍛件的精度高兩級(jí)。精鍛時(shí)，為能獲得***的鍛件尺寸，應(yīng)考慮鍛件和模具的彈性變形量，應(yīng)保證模具有足夠的剛度。影響模具剛度的因素有模具結(jié)構(gòu)、模膛位置和模具材料等。
對(duì)于模具結(jié)構(gòu)，應(yīng)力求簡(jiǎn)單，整體模的剛度較好；采用組合模時(shí)，應(yīng)避免構(gòu)件間有游隙和較大的彈性變形。
對(duì)于模膛位置，應(yīng)力求模膛中心與滑塊（或錘桿）的中心一致，否則會(huì)由于偏心力矩使上、下模產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，造成鍛件高度方向和水平方向尺寸偏差。
對(duì)于模具材料，應(yīng)使模具材料本身硬度高、彈性變形小，例如平面冷精壓采用 &12MO做精壓平板比采用T10A精壓后零件中部的凸起高度小，因而零件的精度
鍛模設(shè)計(jì)的正確與否對(duì)模具的使用壽命有很大影響。熱鍛模失效的主要形式有破裂、磨損、熱疲勞裂紋（以下簡(jiǎn)稱熱裂）和模具發(fā)生塑性變形（壓塌）等，其中磨損和熱裂屬正常失效，而破裂和模具發(fā)生塑性變形屬非正常失效。設(shè)計(jì)鍛模時(shí)，為提高使用壽命要同時(shí)考慮這四方面的因素，尤其對(duì)非正常失效，更應(yīng)予以重視。
模具承受沖擊載荷時(shí)更易于破裂，這不僅是由于某些材料（例如高速鋼）對(duì)沖擊載荷具有敏感性，而主要是由模具承受沖擊載荷時(shí)的受力特點(diǎn)所決定的。例如在沖擊載荷下進(jìn)行閉式模鍛時(shí),在毛坯充滿模膛之后，如果錘頭還有多余的能量則必然還要繼續(xù)向下移動(dòng)，多余的能量主要由模具及設(shè)備的彈性變形所吸收。當(dāng)多余能量較大時(shí)，根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理可以算得此時(shí)的錘頭打擊力是很大的, 它將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鍛件變形所需的力量，模具常常因?yàn)槌惺懿涣诉@么大的應(yīng)力而破壞，這尤其是在模具具有應(yīng)力集中處時(shí)更是危險(xiǎn)。
磨損是模具與毛坯在高壓下相對(duì)摩擦的結(jié)果，磨損使模具表面不平并且出現(xiàn)溝 痕，這種溝痕有可能引起應(yīng)力集中造成模具破裂。
熱裂是由于模具表面熱冷交替反復(fù)變化引起異符號(hào)熱應(yīng)力的反復(fù)作用而產(chǎn)生的。熱裂紋呈龜裂狀，多發(fā)生在模具的突出部；因?yàn)橥怀霾咳菀准崩浼睙帷．?dāng)模具材料的導(dǎo)熱性差、熱膨脹系數(shù)大、使用溫度范圍和潤(rùn)滑劑選用不合適時(shí)，更易產(chǎn)生 熱裂。
模具發(fā)生塑性變形的原因是因?yàn)槟＞叩挠捕冗^(guò)低或鍛件的變形抗力過(guò)大所引起 的。熱鍛時(shí)由于冷卻不好，模具溫升較高，引起模具退火而變軟。而當(dāng)坯料溫度過(guò)低時(shí)鍛件的變形抗力便會(huì)增大。
模具的磨損、熱裂以及模具的塑性變形主要與模具材料、工藝操作和模具的潤(rùn)滑有關(guān)，模具的結(jié)構(gòu)形式也有較大影響。下面從防止模具的破裂出發(fā)介紹有關(guān)模具 強(qiáng)度設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題，以錘上鍛模為例介紹開(kāi)式 鍛模的設(shè)計(jì)，以摩擦壓力機(jī)上的無(wú)飛邊模鍛為例介紹閉式鍛模的設(shè)計(jì)。模鍛在工業(yè)生產(chǎn)中占有舉足輕重的地位。工礦交通各行各業(yè)，如汽車、拖拉 機(jī)、機(jī)床、礦山機(jī)械、動(dòng)力機(jī)械、航天航海等部門，沒(méi)有現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)——模鍛的密切配合，其發(fā)展以至于生存下去，都是不可設(shè)想的。模鍛生產(chǎn)能力及其工藝 水平，對(duì)一個(gè)國(guó)家的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)所能達(dá)到的高度影響很大。
在國(guó)外，模鍛工藝所以獲得如此廣泛的應(yīng)用，是與其具有獨(dú)特的優(yōu)越性分不開(kāi)的，如生產(chǎn)率、金屬材料利用率、產(chǎn)品的力學(xué)性能等重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面，均比機(jī)械加工，以及同樣應(yīng)用廣泛的鑄造、焊接工藝占有壓倒的優(yōu)勢(shì)、正因如此，模鍛 工藝雖然由來(lái)已久，具有百年計(jì)的發(fā)展史，但至今其生命力仍與日倶增，正朝著少無(wú)切削、機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)的方向發(fā)展。
模鍛件精度越來(lái)越高，可以達(dá)到甚至超過(guò)機(jī)械加工的一般精度水平，如精鍛齒輪、精鍛葉片、精鍛軸類件、冷溫?cái)D壓標(biāo)準(zhǔn)件等；模鍛件重量越來(lái)越大，隨 著大型模鍛設(shè)備的出現(xiàn)，模鍛件的外徑也達(dá)到100cm以上；模鍛的復(fù)雜程度由于 多分模面的出現(xiàn)也得到了明顯地提高，多凹擋的帶不通孔突緣件已經(jīng)分模面的模具結(jié)構(gòu)直接成形。 .
一般地說(shuō)，模鍛件復(fù)雜程度不如鑄件，但是鑄件的內(nèi)部組織和力學(xué)能 與模鍛件相提并論。經(jīng)過(guò)熱處理的模鍛件，無(wú)論沖擊韌度、斷面收縮率、•強(qiáng)度等力學(xué)性能均占?jí)旱箖?yōu)勢(shì)。一切重要零件選用模鍛方法生產(chǎn)，其根本原因也就在于此。這種勢(shì)態(tài)在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，仍然會(huì)保持下去。特別是在21世紀(jì)高科技迅速發(fā) 展當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)看到，一切工業(yè)部門都將面臨著革新浪潮的沖擊，屆時(shí)得以保持下來(lái)的，將是采用最新技術(shù)的部門，而且會(huì)出現(xiàn)不同生產(chǎn)工藝的相互競(jìng)爭(zhēng)。
毫無(wú)疑問(wèn)，隨著模鍛技術(shù)的日益發(fā)展，將更加有力地證明，模鍛方法在工業(yè)生產(chǎn)中的作用、對(duì)國(guó)發(fā)經(jīng)濟(jì)的影響是極其深遠(yuǎn)的。模鍛方法處于毛坯生產(chǎn)的現(xiàn)狀不僅 會(huì)得到改變，并且要向生產(chǎn)廣度開(kāi)發(fā)新領(lǐng)域。
模鍛生產(chǎn)經(jīng)過(guò)100多年的發(fā)展，今天已成為一門綜合性學(xué)科。它以塑性成形原 理、金屬學(xué)、摩擦學(xué)為理論基礎(chǔ)，同時(shí)涉及傳熱學(xué)、物理化學(xué)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)等相關(guān) 學(xué)科，以各種工藝學(xué)、如鍛造工藝學(xué)、沖壓工藝學(xué)等為技術(shù)，與其他學(xué)科一起支撐 著機(jī)器制造業(yè)。模鍛這門較老學(xué)科至今仍朝氣蓬勃，在眾多的金屬材料和成形加工 的國(guó)際、國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)交流及研討會(huì)議上仍十分活躍和較多進(jìn)展。
隨著我國(guó)躋身世界鋼鐵生產(chǎn)大國(guó)的行列，鋼鐵產(chǎn)量巳達(dá)6億多噸，汽車、機(jī) 車、地鐵、橋梁、發(fā)電設(shè)備、輪船制造業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)模鍛件的需求量日益增 大，必然促進(jìn)模鍛技術(shù)的發(fā)展，使模鍛業(yè)與飛躍發(fā)展的制造業(yè)相適應(yīng)。
模具的加工***度應(yīng)當(dāng)比鍛件的精度高兩級(jí)。精鍛時(shí)，為能獲得***的鍛件尺寸，應(yīng)考慮鍛件和模具的彈性變形量，應(yīng)保證模具有足夠的剛度。影響模具剛度的因素有模具結(jié)構(gòu)、模膛位置和模具材料等。
對(duì)于模具結(jié)構(gòu)，應(yīng)力求簡(jiǎn)單，整體模的剛度較好；采用組合模時(shí)，應(yīng)避免構(gòu)件間有游隙和較大的彈性變形。
對(duì)于模膛位置，應(yīng)力求模膛中心與滑塊（或錘桿）的中心一致，否則會(huì)由于偏心力矩使上、下模產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，造成鍛件高度方向和水平方向尺寸偏差。
對(duì)于模具材料，應(yīng)使模具材料本身硬度高、彈性變形小，例如平面冷精壓采用 &12MO做精壓平板比采用T10A精壓后零件中部的凸起高度小，因而零件的精度
鍛模設(shè)計(jì)的正確與否對(duì)模具的使用壽命有很大影響。熱鍛模失效的主要形式有破裂、磨損、熱疲勞裂紋（以下簡(jiǎn)稱熱裂）和模具發(fā)生塑性變形（壓塌）等，其中磨損和熱裂屬正常失效，而破裂和模具發(fā)生塑性變形屬非正常失效。設(shè)計(jì)鍛模時(shí)，為提高使用壽命要同時(shí)考慮這四方面的因素，尤其對(duì)非正常失效，更應(yīng)予以重視。
模具承受沖擊載荷時(shí)更易于破裂，這不僅是由于某些材料（例如高速鋼）對(duì)沖擊載荷具有敏感性，而主要是由模具承受沖擊載荷時(shí)的受力特點(diǎn)所決定的。例如在沖擊載荷下進(jìn)行閉式模鍛時(shí),在毛坯充滿模膛之后，如果錘頭還有多余的能量則必然還要繼續(xù)向下移動(dòng)，多余的能量主要由模具及設(shè)備的彈性變形所吸收。當(dāng)多余能量較大時(shí)，根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理可以算得此時(shí)的錘頭打擊力是很大的, 它將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鍛件變形所需的力量，模具常常因?yàn)槌惺懿涣诉@么大的應(yīng)力而破壞，這尤其是在模具具有應(yīng)力集中處時(shí)更是危險(xiǎn)。
熱裂是由于模具表面熱冷交替反復(fù)變化引起異符號(hào)熱應(yīng)力的反復(fù)作用而產(chǎn)生的。熱裂紋呈龜裂狀，多發(fā)生在模具的突出部；因?yàn)橥怀霾咳菀准崩浼睙帷．?dāng)模具材料的導(dǎo)熱性差、熱膨脹系數(shù)大、使用溫度范圍和潤(rùn)滑劑選用不合適時(shí)，更易產(chǎn)生 熱裂。
模具發(fā)生塑性變形的原因是因?yàn)槟＞叩挠捕冗^(guò)低或鍛件的變形抗力過(guò)大所引起 的。熱鍛時(shí)由于冷卻不好，模具溫升較高，引起模具退火而變軟。而當(dāng)坯料溫度過(guò)低時(shí)鍛件的變形抗力便會(huì)增大。
模具的磨損、熱裂以及模具的塑性變形主要與模具材料、工藝操作和模具的潤(rùn)滑有關(guān)，模具的結(jié)構(gòu)形式也有較大影響。下面從防止模具的破裂出發(fā)介紹有關(guān)模具 強(qiáng)度設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題，以錘上鍛模為例介紹開(kāi)式 鍛模的設(shè)計(jì)，以摩擦壓力機(jī)上的無(wú)飛邊模鍛為例介紹閉式鍛模的設(shè)計(jì)。模鍛在工業(yè)生產(chǎn)中占有舉足輕重的地位。工礦交通各行各業(yè)，如汽車、拖拉 機(jī)、機(jī)床、礦山機(jī)械、動(dòng)力機(jī)械、航天航海等部門，沒(méi)有現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)——模鍛的密切配合，其發(fā)展以至于生存下去，都是不可設(shè)想的。模鍛生產(chǎn)能力及其工藝 水平，對(duì)一個(gè)國(guó)家的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)所能達(dá)到的高度影響很大。
在國(guó)外，模鍛工藝所以獲得如此廣泛的應(yīng)用，是與其具有獨(dú)特的優(yōu)越性分不開(kāi)的，如生產(chǎn)率、金屬材料利用率、產(chǎn)品的力學(xué)性能等重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面，均比機(jī)械加工，以及同樣應(yīng)用廣泛的鑄造、焊接工藝占有壓倒的優(yōu)勢(shì)、正因如此，模鍛 工藝雖然由來(lái)已久，具有百年計(jì)的發(fā)展史，但至今其生命力仍與日倶增，正朝著少無(wú)切削、機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)的方向發(fā)展。
模鍛件精度越來(lái)越高，可以達(dá)到甚至超過(guò)機(jī)械加工的一般精度水平，如精鍛齒輪、精鍛葉片、精鍛軸類件、冷溫?cái)D壓標(biāo)準(zhǔn)件等；模鍛件重量越來(lái)越大，隨 著大型模鍛設(shè)備的出現(xiàn)，模鍛件的外徑也達(dá)到100cm以上；模鍛的復(fù)雜程度由于 多分模面的出現(xiàn)也得到了明顯地提高，多凹擋的帶不通孔突緣件已經(jīng)分模面的模具結(jié)構(gòu)直接成形。 .
毫無(wú)疑問(wèn)，隨著模鍛技術(shù)的日益發(fā)展，將更加有力地證明，模鍛方法在工業(yè)生產(chǎn)中的作用、對(duì)國(guó)發(fā)經(jīng)濟(jì)的影響是極其深遠(yuǎn)的。模鍛方法處于毛坯生產(chǎn)的現(xiàn)狀不僅 會(huì)得到改變，并且要向生產(chǎn)廣度開(kāi)發(fā)新領(lǐng)域。
模鍛生產(chǎn)經(jīng)過(guò)100多年的發(fā)展，今天已成為一門綜合性學(xué)科。它以塑性成形原 理、金屬學(xué)、摩擦學(xué)為理論基礎(chǔ)，同時(shí)涉及傳熱學(xué)、物理化學(xué)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)等相關(guān) 學(xué)科，以各種工藝學(xué)、如鍛造工藝學(xué)、沖壓工藝學(xué)等為技術(shù)，與其他學(xué)科一起支撐 著機(jī)器制造業(yè)。模鍛這門較老學(xué)科至今仍朝氣蓬勃，在眾多的金屬材料和成形加工 的國(guó)際、國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)交流及研討會(huì)議上仍十分活躍和較多進(jìn)展。
隨著我國(guó)躋身世界鋼鐵生產(chǎn)大國(guó)的行列，鋼鐵產(chǎn)量巳達(dá)6億多噸，汽車、機(jī) 車、地鐵、橋梁、發(fā)電設(shè)備、輪船制造業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)模鍛件的需求量日益增 大，必然促進(jìn)模鍛技術(shù)的發(fā)展，使模鍛業(yè)與飛躍發(fā)展的制造業(yè)相適應(yīng)。
