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2021-08-07 15:17
鍛模設(shè)計對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。精鍛時，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。
對于模具結(jié)構(gòu)，應(yīng)力求簡單，整體模的剛度較好；采用組合模時，應(yīng)避免構(gòu)件間有游隙和較大的彈性變形。
對于模膛位置，應(yīng)力求模膛中心與滑塊（或錘桿）的中心一致，否則會由于偏心力矩使上、下模產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，造成鍛件高度方向和水平方向尺寸偏差。
對于模具材料，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)計的正確與否對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)計鍛模時，為提高使用壽命要同時考慮這四方面的因素，尤其對非正常失效，更應(yīng)予以重視。
模具承受沖擊載荷時更易于破裂，這不僅是由于某些材料（例如高速鋼）對沖擊載荷具有敏感性，而主要是由模具承受沖擊載荷時的受力特點所決定的。例如在沖擊載荷下進(jìn)行閉式模鍛時,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，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，根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理可以算得此時的錘頭打擊力是很大的, 它將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鍛件變形所需的力量，模具常常因為承受不了這么大的應(yīng)力而破壞，這尤其是在模具具有應(yīng)力集中處時更是危險。
磨損是模具與毛坯在高壓下相對摩擦的結(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；因為突出部容易急冷急熱。當(dāng)模具材料的導(dǎo)熱性差、熱膨脹系數(shù)大、使用溫度范圍和潤滑劑選用不合適時，更易產(chǎn)生 熱裂。
模具發(fā)生塑性變形的原因是因為模具的硬度過低或鍛件的變形抗力過大所引起 的。熱鍛時由于冷卻不好，模具溫升較高，引起模具退火而變軟。而當(dāng)坯料溫度過低時鍛件的變形抗力便會增大。
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)計方面的問題，以錘上鍛模為例介紹開式 鍛模的設(shè)計，以摩擦壓力機(jī)上的無飛邊模鍛為例介紹閉式鍛模的設(shè)計。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、動力機(jī)械、航天航海等部門，沒有現(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，對一個國家的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)所能達(dá)到的高度影響很大。
在國外，模鍛工藝所以獲得如此廣泛的應(yīng)用，是與其具有獨特的優(yōu)越性分不開的，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、正因如此，模鍛 工藝雖然由來已久，具有百年計的發(fā)展史，但至今其生命力仍與日倶增，正朝著少無切削、機(jī)械化、自動化生產(chǎn)的方向發(fā)展。
模鍛件精度越來越高，可以達(dá)到甚至超過機(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、冷溫擠壓標(biāo)準(zhǔn)件等；模鍛件重量越來越大，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，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)過熱處理的模鍛件，無論沖擊韌度、斷面收縮率、•強(qiáng)度等力學(xué)性能均占壓倒優(yōu)勢。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。這種勢態(tài)在可預(yù)見的未來，仍然會保持下去。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，屆時得以保持下來的，將是采用最新技術(shù)的部門，而且會出現(xiàn)不同生產(chǎn)工藝的相互競爭。
毫無疑問，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、對國發(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 會得到改變，并且要向生產(chǎn)廣度開發(fā)新領(lǐng)域。
模鍛生產(chǎn)經(jīng)過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)，同時涉及傳熱學(xué)、物理化學(xué)、機(jī)械運(yùn)動學(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 的國際、國內(nèi)學(xué)術(shù)交流及研討會議上仍十分活躍和較多進(jìn)展。
隨著我國躋身世界鋼鐵生產(chǎn)大國的行列，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。精鍛時，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。
對于模具結(jié)構(gòu)，應(yīng)力求簡單，整體模的剛度較好；采用組合模時，應(yīng)避免構(gòu)件間有游隙和較大的彈性變形。
對于模膛位置，應(yīng)力求模膛中心與滑塊（或錘桿）的中心一致，否則會由于偏心力矩使上、下模產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，造成鍛件高度方向和水平方向尺寸偏差。
對于模具材料，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)計的正確與否對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)計鍛模時，為提高使用壽命要同時考慮這四方面的因素，尤其對非正常失效，更應(yīng)予以重視。
模具承受沖擊載荷時更易于破裂，這不僅是由于某些材料（例如高速鋼）對沖擊載荷具有敏感性，而主要是由模具承受沖擊載荷時的受力特點所決定的。例如在沖擊載荷下進(jìn)行閉式模鍛時,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，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，根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理可以算得此時的錘頭打擊力是很大的, 它將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鍛件變形所需的力量，模具常常因為承受不了這么大的應(yīng)力而破壞，這尤其是在模具具有應(yīng)力集中處時更是危險。
熱裂是由于模具表面熱冷交替反復(fù)變化引起異符號熱應(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；因為突出部容易急冷急熱。當(dāng)模具材料的導(dǎo)熱性差、熱膨脹系數(shù)大、使用溫度范圍和潤滑劑選用不合適時，更易產(chǎn)生 熱裂。
模具發(fā)生塑性變形的原因是因為模具的硬度過低或鍛件的變形抗力過大所引起 的。熱鍛時由于冷卻不好，模具溫升較高，引起模具退火而變軟。而當(dāng)坯料溫度過低時鍛件的變形抗力便會增大。
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)計方面的問題，以錘上鍛模為例介紹開式 鍛模的設(shè)計，以摩擦壓力機(jī)上的無飛邊模鍛為例介紹閉式鍛模的設(shè)計。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、動力機(jī)械、航天航海等部門，沒有現(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，對一個國家的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)所能達(dá)到的高度影響很大。
在國外，模鍛工藝所以獲得如此廣泛的應(yīng)用，是與其具有獨特的優(yōu)越性分不開的，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、正因如此，模鍛 工藝雖然由來已久，具有百年計的發(fā)展史，但至今其生命力仍與日倶增，正朝著少無切削、機(jī)械化、自動化生產(chǎn)的方向發(fā)展。
模鍛件精度越來越高，可以達(dá)到甚至超過機(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、冷溫擠壓標(biāo)準(zhǔn)件等；模鍛件重量越來越大，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。 .
毫無疑問，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、對國發(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 會得到改變，并且要向生產(chǎn)廣度開發(fā)新領(lǐng)域。
模鍛生產(chǎn)經(jīng)過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)，同時涉及傳熱學(xué)、物理化學(xué)、機(jī)械運(yùn)動學(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 的國際、國內(nèi)學(xué)術(shù)交流及研討會議上仍十分活躍和較多進(jìn)展。
隨著我國躋身世界鋼鐵生產(chǎn)大國的行列，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)。
