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第六章 平锻机模锻 6-1 平锻机模锻特点及应用范围. （1） 结构原理 平锻机的主要结构与曲柄压力机相似，因滑块沿水平方向运动，带动模具对坯料水平施压，故称为平锻机。 １－电机 ２－皮带 ３－传动轴 ４－离合器 ５－带轮 ６－凸轮 ７－齿轮 ８－曲轴 ９－滑快 １０－凸模 １１－挡料板 １２－固定凹模 １３－副滑快和活动凹模 １４－杠杆 １５－坯料 平锻机传动图. （ 2 ）系统构成
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第六章 平锻机模锻6-1 平锻机模锻特点及应用范围 （1）结构原理 平锻机的主要结构与曲柄压力机相似，因滑块沿水平方向运动，带动模具对坯料水平施压，故称为平锻机。 １－电机 ２－皮带 ３－传动轴 ４－离合器 ５－带轮 ６－凸轮 ７－齿轮 ８－曲轴 ９－滑快 １０－凸模 １１－挡料板 １２－固定凹模 １３－副滑快和活动凹模 １４－杠杆 １５－坯料平锻机传动图
（2）系统构成 工作系统：同曲柄压力机，由曲轴、连杆、滑块等组成．其作用是将曲柄的旋转运动转变为滑块的水平往复直线运动，由滑块带动凸模工作,与曲柄压力机区别为：平锻机有两个滑块：主滑块和夹紧滑块。 传动系统：包括齿轮传动、皮带传动等机构，起能量传递作用和速度转换作用。 操纵系统：包括离合器、制动器、夹紧系统等零部件，用以控制工作机构的工作和停止及其模锻。 能源系统：包括电动机、皮带轮。 机身系统：压力机各个部分的连接机构。 辅助系统：如润滑系统、保护装置等。 （3）设备及模锻工艺和应用特点 1.模锻过程 加热棒料——放在固定凹模型膛内——挡板确定坯料长度——主滑块和夹紧滑块同时运动——夹紧棒料——主滑块运动——坯 料在凸模作用下变形——充型。
2.平锻机模锻工艺、设备特点及其应用 工艺特点： (1)设有两个相互垂直的分模面，能锻出两个不同方向具有凹档和凹孔的锻件。 （2）坯料水平放料，锻件长度不受设备空间限制，能进行长杆类锻件和长杆空心类锻件的模锻，进行深穿孔或深冲孔工作。
（3）平锻机导向性好，形程固定，尺寸稳定性比锤上模锻好。（3）平锻机导向性好，形程固定，尺寸稳定性比锤上模锻好。 （4）可进行开式或闭式，可进行切边、剪料、弯曲、热精压、热挤压等。 设备特点 （1）设备是模锻设备中结构最复杂，价格最贵锻造设备。 （2）锻件表面尺寸要求精度高，否则夹不紧或产生纵向毛刺。 （3）锻件加热质量高，平锻机工艺适应性差，不适应非对称件。 （4）锻造同类大小的锻件，平锻机生产效率比热模锻压机低。 应用特点 （1）各种螺栓、铆钉类锻件； （2）汽车锻件如气门、半轴，环形类锻件； （3）长杆件的局部镦粗，如抽油杆类的镦粗。
6－2 平锻机工步及锻件分类 一、平锻机基本工步 平锻机常用的基本工步有： (1)局部墩粗；（2）冲孔；（3）成形；（4）切边（5）穿孔（6）切断 集聚－成形、冲孔－穿孔－切芯料边 集聚－成形－穿孔、切芯料 集聚－压扁－成形－切边
第一类：具有粗大部分的杆件类，锻造工步：集聚、预锻、终锻第一类：具有粗大部分的杆件类，锻造工步：集聚、预锻、终锻 无孔类 二、平锻机模锻锻件的分类：五类 不通孔类 第二类：无杆件锻件类，锻造工步：集聚、冲孔、预锻、终锻、穿孔或切断 通孔类 不通孔或无孔类
第三类：管料墩粗锻件类，锻造工步：集聚、预锻、终锻第三类：管料墩粗锻件类，锻造工步：集聚、预锻、终锻 第四类：挤压件类，锻造工步：集聚、挤压 第五类：联合模锻件类，锻造工步：由锻件形状选取锻造工步
6－3 平锻机模锻锻件图设计 主要内容：分模面的形式和位置；机械加工余量和公差；锻模斜度和圆角半径；技术条件。 一、确定分模位置和形状 要点： 1.分模面设置在最大轮廓的最前端(左端)。 优点：凸模结构简单，锻件的杆部和头 部不偏心。 缺点：切边工序易拉出纵向毛刺。 2.分模面设置在最大轮廓的中部。 优点：切边时飞边切除干净。 缺点：凸模和凹模调整不当会产生错差。 3.分模面设置在最大轮廓的后端（右端）。 优点：在凸模中成形，锻件同心度好。 缺点：锻件在切边模膛内较难定位，锻件和 坯料之间易产生错差。
二、机械加工余量与公差 确定方法： （1）根据设备吨位大小来确定。如下表： （2）根据锻件尺寸、形状确定，根据相关标准查阅确定。 如可按JB3834-85标准确定。
三、锻模斜度 设计锻模斜度的目的是利于取模。平锻机具有两个方向的分模面，斜度可适当减小，甚至没有斜度。典型锻件斜度如下表 四、圆角半径 有利于充型和延长模具寿命。如在凹模中成型的部分 外圆半径：r1＝（径向机械加工余量＋高度方向加工余量）/2+倒角高度值。 在冲头中成型的部分 内圆角半径:R1=凸肩/5＋0.1 凸模圆角半径：r2＝H/10+1; R2=H/5+1
6－4 顶镦规则及聚集工步计算 一、顶镦规则 顶镦：坯料端部的局部墩粗为顶镦或聚集，是平锻机的基本工步。 1）顶镦第一规则：当长径比 ≤ 3，端部较平时，可在平锻机中自 由墩粗到任意大的直径而不弯曲。即：不弯曲的工艺条件 ≤ 3。 长径比过大造成弯曲 端面不平，长径比过大造成弯曲
允许长径比允 2）顶镦第二规则：在凹模内顶镦时，若：Dm ≤1.5d0时，f ≤d0 或 Dm ≤ 1.25d0时，f ≤ 1.5d0，＞ 允，可进行正常的局部墩粗而不产生折叠。如图（b），用于 ＜10锻件。即：细长杆镦粗时，产生纵向弯曲，但不致于引起折叠的工艺条件。 凹模 凸模
3）顶镦第三规则：在凹模内顶镦时，若：Dm ≤1.5d0时，f ≤ 2d0 或 Dm ≤ 1.25d0，f ≤ 3d0，＞ 允， 用于 ＞10的锻件。可进 行正常的局部墩粗而不产生折叠.如图（a）。即：产生纵向弯曲， 但不致于引起折叠的工艺条件。 凸模 凹模
二、集聚工步计算 要点：1.当锻件的＞ 允时须按照顶镦的第一、第二、第三规则来进行多次顶镦。 2.在凸模中进行顶镦时，充型条件较好。 3.利用体积不变条件计算变形的限制条件。 变形条件计算，由体积不变条件得：
ε是一个关于、 函数。下图是锥形型槽内聚集的限制曲线，设 计时采用abc曲线以下的系数，可获得合格的产品。由长径比数值 与曲线的交点确定系数、，求出聚集工步尺寸Dm＝ d，dm＝ d0。 锥形槽槽内聚集限制曲线
6－5 通孔锻件和盲孔锻件的工步计算 通孔锻件和盲孔锻件锻造特点：模锻工艺需要聚集、冲孔和切断。 一、通孔锻件热锻件图设计 设计依据：冷锻件图，在冷锻件图基础上加收缩量获得。设计要点如下图。
二、冲孔次数的确定和冲孔工步设计 冲孔次数设计依据：冲孔深度 lnp和冲孔直径dc`之比。由下图确定。
冲深孔时时为了防止锻件冲歪，需要设计冲头进入凹模的导向 长度b≥ 10～15mm。 三、聚集工步与原坯料尺寸 为了保证冲孔成形质量，要 求冲头直径（D冲头）和坯料直径 （D坯）有适当的比值，一般 D冲头/ D坯=0. 5~0. 7。 根据冲头只对坯料进行分流 无明显的轴向流动，合理的冲孔 坯料可根据计算毛坯来确定。 方法同锤上模锻。计算毛坯分为 三个部分：简单圆柱；锥形空心 体；圆柱体。 计算毛坯尺寸确定：
带孔锻件坯料直径计算： 当（1）d计/ d锻＝1.0～1.2时，取d坯＝（0.82～1.0）d计； （2） d计/ d锻＞ 1.2时，取d坯＞d锻 （3）d计/ d锻＜ 1.2时，取d坯＜d锻 坯料长度的计算： L坯＝1.27V坯/d2坯 其中 V坯＝（V锻＋V芯＋M毛)(1＋δ） 6-6 管类平锻机的工艺要点 管件类锻件顶镦规则： （1）当t0/t ＜3时，可在 一次行程中完成管坯镦粗。 （2）当t0/t ＞3时，应在 多道型槽中镦粗。
6－7 平锻机吨位的确定 平锻机吨位的有两种方法： 一、经验－理论公式 对于D≤ 300mm锻件 Pb＝0.005(1-0.001D)D2σb Pk＝0.005(1-0.001D)(D+10)2σb D：锻件最大直径； σb：终端温度下材料强度 二、经验公式 P=57.5KF F：为包括毛边在内的锻件最大投影面积。 K：钢种系数，中碳钢及低合金钢取1.0 高碳钢及中碳合金钢取1.15 高合金钢取1.3
6－8 平锻机模锻锻模结构 一、平锻模的固定和固定空间 平锻机的模具主要由凸模夹持器、凸 模、凹模和前后挡板四部分组成。 凸模夹持器安装在主滑块的凹模中， 在凸模夹持器上安装若干个工步的凹 模。凹模由上下两块组成，下模块安 装在床身上，工作时不运动（固定凹 模），上凹模安装在加紧滑块上，随 加紧滑块上下运动（活动凹模）。 挡板分为前挡板和后挡板，用来控制 变形金属长度。 模具的固定方式主要有： 键、压板和螺钉。 模具空间：应满足模具闭合长度必须 小于设备的最小闭合长度。
固定部分 工作部分 组合锻模 二、平锻模结构设计 平锻模由冲头和凹模组成。目前，大部分平锻模采用组合式。凹模镶块如下图。 冲头由两部分组成：工作部分和固定部分。 镶块固定 凹模镶块 冲头结构形式
三、型槽设计 1.终锻成形型槽设计 凹模直径： 闭式模锻 D凹＝D锻（锻件图直径） 开式模锻 D凹＝D锻＋KC K：系数，后定料装置时K=2.5~3.0 前定料装置时K=2.0~2.5 冲头直径D凸＝D凹－2 δ δ:凸凹模间隙，与设备吨位有关， 取0.2～0.75 冲头长度 L凸＝L闭（闭合高度）－[L（加紧部分长度） +L锻（锻件在凹模成形部分的长度）+t（毛边厚度）]
2.集聚型槽设计 凸模直径： D凸＝D大头＋0.2（ D大头＋L锻）＋5mm 凹模直径： D凹＝D凸＋ 2 δ1 凸模长度： L凸＝L闭－（L＋δ2） 凹模导向长度： L导＝LB－L锥＋（15～20）mm 泄氧化皮槽尺寸： a＝20～30mm，α＝30⁰ ～60⁰
3.切边型槽设计 切边型槽主要有： d1＝D锻＋3C＋5mm d2＝d3＋（1～2）mm d3＝d4－△ △＝0.4～0.8 （由D锻尺寸选取） d4＝D锻 d5＝d4＋（8～10）mm d6＝1.02d0＋1mm h2＝（4～5）t h3＝h锻＋（10～15）mm
4.穿孔型槽设计 穿孔型槽主要尺寸有： d1＝d0＋（5～10）mm d2＝D锻1＋x d3＝D锻2＋x d4＝D锻 d5＝1.01d锻＋0.2mm d6＝d0＋（1.5～3.0）mm d7＝d5＋8mm d8＝冲头最大直径 d9＝ d8＋（10～20）mm h1＝h锻1＋y h2＝ h锻2＋（10～15）mm h3≥ 20mm s＝20～30mm a＝5mm b＝35～40mm
5.与活动凹模有关的型槽设计 切断型槽 加紧型槽 平滑式：L夹＝2.5d0＋50mm 肋条式：L夹＝2.0＋30mm
夹钳式 机架外的定料挡板 后定料装置 凹模上定料挡板 机架上的定料挡板
