模鍛鍛件圖的設計
在模鍛生產過程中,工藝規程的制訂、鍛模的設計和制造、鍛件的檢驗、機械加工設計夾具(如用鍛件面定位時的夾具設計)等,都離不開鍛件圖。鍛件圖是根據零件圖設計的,在鍛件圖中應規定出鍛件的幾何尺寸、形狀、鍛件的公差和機械加工余量、鍛件的材質及熱處理要求和其它技術條件等內容。
設計鍛件圖時必須綜合考慮鍛件的生產批量、設備工藝條件、模具制造及工人操作水平等因素。
同時必須與有關人員(訂貨單位產品設計人員及機械加工工藝人員)協商,對鍛件圖充分加以分析研究,并取得一致意見,由需方簽字后方可有效。
具體設計時須考慮的問題如下:
一、確定分模面
錘鍛模上下兩半之間的分模面,可以是水平的,也可以是由水平面、傾斜面和圓弧面組合起來的復雜表面。確定分模面位置的最基本原則是:應保證型槽能分開;保證鍛件能從型槽中取出;同時還應考慮到鍛件的成形、材料的利用率和模具的壽命以及生產效率等問題。
因此,分模面的形狀取決于鍛件的外形,但有時為了鍛件生產方便,在不影響零件使用性的情況下,取得有關工藝、設計部門同意后,對其形狀也可稍作改變。所以,分模面的選擇不僅是鍛件圖設計中的一項重要工作,需要通過經濟和技術分析研究后,才能確定。而且在具體模鍛生產實踐中,通常通過分模面的改動,能使模鍛工藝更為完善,對鍛件成形更為有利,達到提高生產效率的作用。
二、確定鍛件公差和機械加工余量
鍛件的實際尺寸由于型槽磨損變形、冷縮不均、鍛不足欠壓、上下模錯移和鍛件表面氧化與脫碳等原因,總使鍛件的公稱尺寸有一定的偏差。因此,應規定出實際尺寸與公稱尺寸正負偏差的允許值,即鍛件尺寸的公差。
在鍛件上,凡是要進行機械加工的部位,都應留有機械加工余量,余量的大小除決定于機械加工的要求(與零件形狀和尺寸、加工精度有關)外,還受模鍛工藝所能達到的鍛件公差的影響。
鍛件公差和余量的確定方法,是根據模鍛設備類型和鍛件形狀尺寸來確定的。
三、模鍛斜度
因為鍛件在模鍛模膛中成形后,由于模膛四壁的彈性回復而夾緊鍛件。為了便于將鍛件從模膛中取出,就必須把模膛壁做成一定的斜度,同時鍛件側面也應具有相同的斜度。由于斜度會增加金屬的損耗和機械加工余量,因此,應盡量選用最小的模鍛斜度。有關斜度的選擇,見胎模鍛造一章中已作闡述,此處不予以重復。
四、圓角半徑
因為錘上模鍛時,金屬在模膛內流動速度比胎模鍛造更為激烈,所以鍛模模膛內的圓角半徑大小對鍛件的影響更為顯著。如果外圓周半徑過小,模鍛時金屬流動形成的纖維會被切斷,導致鍛件力學性能下降,并還可能因此產生折疊使鍛件報廢,并且在模鍛中,鍛模容易壓塌變形,從而影響鍛件出模。但是如果內圓角半徑增大,將增加機械加工余量和金屬消耗。
對于某些鍛件,若內圓角半徑過大,還會使金屬過早流失,造成局部充不滿現象。如何選擇適當的圓角半徑,并錘上模鍛件尤為重要,錘模鍛有關圓角半徑的主要內容已在胎模鍛造一章中闡述,此處不予以重復。
五、沖孔連皮
鍛件在進行模鍛時,要得到透孔是不可能的,而只能鍛成不通孔,中間留一層金屬,然后在切邊壓力機上沖除。連皮厚度對鍛件充滿程度、模具的磨損和金屬的利用率等因素影響較大。因此,要根據鍛件孔尺寸和模膛的選擇來確定連皮的形式。模鍛件常采用以下四種連皮形式和較小直徑的不通孔。
六、肋和腹板
帶肋和腹板的鍛件,在保證鍛件的強度和剛度的條件下,減少肋和腹板的尺寸,可使鍛件減輕。但是,如果肋較窄,腹板較薄,則對金屬充滿模膛將較為困難,所需的模鍛力也將急劇增大,同時也易于產生質量缺陷。因為這時鍛件的每一單位體積的表面積較大,金屬流動受到較大的摩擦阻力,而鍛件的溫度也易于降低。因此,肋和腹板的尺寸不能太小,應從模鍛要求出發加以限制。
七、鍛件的結構分析
在設計鍛件時,如鍛件有各種不同的結構形式,則應加以比較,從中選擇成形容易和成本低廉的方案。
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