页数：121页文件大小：3.60 MB来源： 锻造工艺过程及模具设计-胡亚民华林ppt课件
本课件讲解模锻工艺过程，涵盖模锻锤、热模锻压力机、螺旋压力机与平锻机的工艺特征，圆饼类与长轴类锻件分类，分模面、加工余量、圆角与模锻斜度等锻件图设计内容，以及制坯工步、坯料尺寸与设备吨位的确定方法。
第7章模锻工艺过程
7.1 常用模锻设备及其工艺过程特征
常用模锻设备及其工艺过程特征7.1.1模锻锤及其工艺过程特征
模锻锤的特点
模锻锤的特点（1）结构简单、工艺过程性能好、生产效率高、设备造价低、适合于多模膛锻造。（2）模锻锤的打击能量可在操作中调整，能实现轻重缓急打击。
（3）振动大、噪音大、工人劳动强度大。图7.1模锻锤的外观和操纵系统
锤锻模的结构
锤锻模的结构锤锻模由上下两个模块组成，两模块借助燕尾、楔铁和键块分别紧固在锤头和下模座的燕尾槽中。燕尾使模块固定在锤头（或砧座）上，使燕尾底面与锤头（或砧座）底面紧密贴合。
楔铁使模块在左右方向定位。键块使模块在前后方向定位。
图7.2锤锻模结构
锤上模锻的分类
锤上模锻的分类1、按模锻时有无飞边分为开式模锻及闭式模锻.无飞边模锻节省飞边损耗，提高材料利用率。锻件坯料一般需要锯切下料或车床下料。
2、按模块上布置模膛的个数不同分为单模膛模锻和多模膛模锻.单模膛模锻适用于形状简单的锻件。多模膛模锻的坯料可在一次加热后连续塑性变形。
3、按模块上终锻模锻件数的不同分为一模一件的单件模锻和一模多件的多件模锻。
7.1.2 热模锻压力机及其工艺过程特征
热模锻压力机及其工艺过程特征热模锻压力机的机构和工作原理如图7.3所示。
和锤上模锻相比，可以认为属于静压。
振动小、噪音小、劳动条件好、操作安全，对操作工人技术要求低，便于实现机械化和自动化。
7.1.2 热模锻压力机及其工艺过程特征
和同样能力的模锻锤相比，热模锻压力机的初次投资大，但维护费用低，动力消耗小。
和摩擦压力机模锻相比，生产率较高，便于自动化。
热模锻压力机结构复杂，制造条件要求高。
热模锻压力机机构
热模锻压力机机构及传动原理简图
热模锻压力机模锻工艺
热模锻压力机模锻工艺过程具有下列特点：1、对于横截面形状复杂、分模面接近圆形或方形的锻件(例如薄辐齿轮)，必须正确设计预锻工步。2、对于截面相差很大的长毛坯，一般需要用其它设备制坯。
3、最好使用电加热及其它少无氧化加热，或在热坯料送进压力机前有效清除氧化皮。4、热模锻压力机导向精度较高，工作方式和普通冲床相近。
热模锻压力机模锻工艺
采用带导柱的组合模，能锻出精度较高的锻件。
采用带镶块的组合模具，可节约大量模具钢。
切边模也可以装在同一副模架上。
7.1.3 螺旋压力机及其工艺过程特征
螺旋压力机及其工艺过程特征图7.4摩擦压力机传动系统简图
7.1.3 螺旋压力机及其工艺过程特征
1、摩擦压力机靠飞轮积蓄的能量工作，原则上可多次打击干大活。实际有效打击次数不超过3次。2、摩擦压力机兼有锻锤和压力机双重工作特性。
对地基没有特殊要求。滑块没有固定的下死点和上死点。3、摩擦压力机设备制造成本低，劳动条件好。
4、摩擦压力机的缺点是生产率低、传动效率低、抗偏载能力差。
7.1.3 螺旋压力机及其工艺过程特征
工作部分作水平往复运动的模锻设备称为水平锻造机，简称平锻机。平锻机有两个滑块，主滑块沿水平方向运动，侧滑块垂直于主滑块运动方向运动。
有垂直分模平锻机和水平分模平锻机两种。图7.5平锻机传动原理示意图
平锻机工艺过程特点
平锻机工艺过程特点：1．锻造过程中坯料水平放置，坯料长度不受设备工作空间限制。2．有垂直分模面和水平分模面两个分模面。
3．导向性好，行程固定，锻件长度方向尺寸稳定性好。4．平锻机可进行开式和闭式模锻，可进行终锻成形和制坯，也可进行弯曲、压扁、切料、穿孔、切边等工步。
平锻机模锻有如下缺点
与垂直分模平锻机相比
与垂直分模平锻机相比，水平分模平锻机在设备结构方面有如下优点：1．水平分模平锻机的传动环节少，基本零件数量比垂直分模平锻机少25%~30%。2．工作机构安排在一个平面上，机身呈对称布置。
3．轮廓尺寸比垂直分模平锻机的轮廓尺寸小。4．水平分模平锻机的夹紧力等于或略大于主滑块的模锻力。
和垂直分模平锻机相比
和垂直分模平锻机相比，水平分模平锻机在操作上的优点：1．夹紧力大，可利用夹紧滑块作为模锻变形机构，扩大了应用范围，提高了锻件精度。
2．模锻时坯料沿水平方向传送，易于实现机械化和自动化。
和垂直分模平锻机相比
和垂直分模平锻机相比，水平分模平锻机有如下缺点：1．曲柄连杆式的夹紧机构，夹紧保持时间有限，不宜进行深冲孔和管坯端部镦锻成形。
2．连续锻造时，要辅助装置把锻好的锻件从模具表面卸开，而垂直分模平锻机可依靠锻件自重由两半凹模间落下。
3．不易从凹模中清除氧化皮和冷却水，安装和调整模具也太方便。
7.2 模锻工艺过程及模锻件分类
模锻工艺过程及模锻件分类7.2.1圆饼类锻件圆饼类锻件一般指在分模面上锻件的投影为圆形或长宽尺寸相差不大的锻件。模锻时，坯料轴线方向与打击方向相同。
这类锻件常利用镦粗台或拍扁台制坯。圆饼类锻件的分类如图7.6。
圆饼类锻件
圆饼类锻件a)简单形状b)较复杂形状c)复杂形状
7.2.2 长轴类锻件
长轴类锻件按外形、主轴线、分模线特征，长轴类锻件可分为：1．直长轴锻件：一般采用拔长制坯或滚挤制坯。
2．弯曲轴锻件：除了可能要拔长制坯或拔长加滚挤制坯外，还要有弯曲制坯或成型制坯。
7.2.2 长轴类锻件
长轴类锻件分组
长轴类锻件分组
原表为粘连文本，未还原真表格，建议人工核对后补充。
7.2.3 顶镦类锻件
顶镦类锻件为了便于进行工艺过程设计和模具设计，根据模锻件的形状特征，可将平锻件分为4类。
7.2.3 顶镦类锻件
1．带头部的杆类锻件原材料直径按锻件杆部选用；多为单件、后定料模锻；
模锻工步为聚料、预锻和终锻；开式模锻时有切边工步。
7.2.3 顶镦类锻件（续）
2．无杆部的锻件原材料直径尽量按孔径选用；
多为长棒料、前定料连续锻造；
主要工步为聚料、冲孔、预锻、终锻和穿孔。
7.2.3 顶镦类锻件（续）
3．管材镦粗原材料直径按锻件杆部的管子规格选用，基本是单件、后定料模锻；
加热部分略超过变形部分尺寸；
主要工步为聚料、预锻和终锻。
7.2.3 顶镦类锻件（续）
4．联合模锻件根据锻件的形状、尺寸，采用其它设备制坯、平锻机上成形；
或者平锻机上制坯、其它设备成形；
或采用不同设备成形锻件的不同部位。
7.3 模锻件图设计
模锻件图设计模锻件图是模锻生产过程、模锻工艺过程规范制订、锻模设计、锻模检验及锻模制造的依据。
模锻件图是根据产品图设计的，分为冷锻件图和热锻件图两种。
7.3 模锻件图设计
冷锻件图即为锻件图。冷锻件图用于最终锻件的检验和校正模的设计，也是机械加工部门制定加工工艺过程，设计加工夹具的依据。
热锻件图用于锻模设计和加工制造。热锻件图是对冷锻件图上各尺寸相应地加上热胀量而绘制的。
7.3.1 锤上模锻件图设计
锤上模锻件图设计1．分模面位置的选择确定分模面位置最基本的原则是保证锻件形状尽可能与零件形状相同，以及锻件容易从锻模模膛中取出。
7.3.1 锤上模锻件图设计
确定分模面时，应以镦粗成形为主，还应考虑材料利用率。分模面的位置与模锻方法直接有关，它决定着锻件内部金属纤维方向。
锻件分模位置一般都选择在具有最大轮廓线的地方。此外，还应考虑下列要求：
尽可能采用直线分模
尽可能采用直线分模（图7.7），使锻模结构简单，防止上下模错移。
图7.7直线分模防错移
尽可能将分模位置选
尽可能将分模位置选在锻件侧面中部，如图7.8。
这样易于在生产过程中发现上下模错移。
图7.8分模位置居中便于发现错模
对头部尺寸较大的长轴类锻件
对头部尺寸较大的长轴类锻件可以折线分模，使上下模膛深度大致相等，使尖角处易于充满，如7.9所示。
图7.9上下模膛深度大致相等易充满
当圆饼类锻件H≤D
当圆饼类锻件H≤D时，应采取径向分模，不宜采用轴向分模（图7.10）。
图7.10圆饼类锻件分模位置（5）锻件形状较复杂部分应该尽量安排在上模。
加工余量确定
2．加工余量和公差的确定锻件上凡是尺寸精度和表面品质达不到零件图要求的部位，需要在锻后进行机械加工，这些部位应预留加工余量。
模锻件的加工余量要大小恰当。
精密模锻的目的是在不影响零件加工品质的前提下模锻出小余量精锻件。
加工余量确定
锻件的精度可用锻成尺寸与锻件公称尺寸的偏差判定。锻件图上的公称尺寸所允许的偏差范围称为尺寸公差，简称公差。
(1)锻件的形状锻件形状的复杂程度由形状复杂系数S表示。S是锻件质量或体积(Gd，Vd)与其外廓包容体的质量或体积(Gb，Vb)的比值，即：S=Gd/Gb= Vd/ Vb
加工余量确定（续）
| 形状复杂程度 | 形状复杂系数值 | 组别 | 代号 |
|---|---|---|---|
| 简单 | 0.63~1.0 | Ⅰ | S1 |
| 一般 | 0.32~0.63 | Ⅱ | S2 |
| 较复杂 | 0.16~0.32 | Ⅲ | S3 |
| 复杂 | ≤0.16 | Ⅳ | S4 |
锻件材质
锻件材质锻件材质由锻件材质系数按锻压的难易程度划分等级，材质系数不同，公差不同。
航空模锻件的材质系数分为4类：M
锻件的公称尺寸和质量
锻件的公称尺寸和质量根据锻件图的公称尺寸计算锻件的质量，再按质量和尺寸查表确定锻件余量和公差，在锻件图未设计前可根据锻件大小初定余量进行计算。
模锻件精度
模锻件精度模锻件精度与所使用的锻压设备类型、分模形式和模具状况有关。
在查表确定锻件加工余量和公差时，应注意如下几个问题：
模锻件精度
（A）一般表中的余量适用于表面粗糙度Ra=3.2~12.5。当表面粗糙度Ra大于或等于25μm时，应将该处余量增加0.25~0.5mm；
当表面粗糙度Ra小于或等于1.6μm时，应将该处余量减少0.25~0.5mm。（B）对于台阶轴类模锻件，当其端部的台阶直径与中间的台阶直径差别较大时，可将端部台阶直径的单边余量增大0.5~1.0mm。
（C）如果机械加工的基准面已经确定，可将基准面的余量适当减少。
模锻斜度的选择
3．模锻斜度的选择为了便于将成形后的锻件从模膛中取出，在锻件上与分模面相垂直的平面或曲面上必须加上一定斜度的余料，这个斜度就称为模锻斜度。外模锻斜度α和内模锻斜度β（图7.11）。
在同一锻件上内模锻斜度β比外模锻斜度α大。锻件成形后，外模锻斜度有助于锻件出模，内模锻斜度的金属由于收缩反而将模膛的突起部分夹得更紧。
图7.11模锻斜度示意图
圆角半径的确定
4．圆角半径的确定锻件上凸起和凹下的部位均应带有圆角，如图7.12所示。凸圆角的作用是使金属易于充满，避免锻模在热处理和模锻过程中开裂。
凸圆角半径r称为外圆角半径；凹圆角的作用也是使金属易于流动，防止模锻件产生折叠，还防止模膛过早磨损和被压塌。
凹圆角半径R称为内圆角半径。图7.12圆角半径的相关尺寸
圆角半径的确定
| H/B | R（mm） | r（mm） |
|---|---|---|
| ≤2 | 2.5r+0.5 | 0.05H+0.5 |
| >2~4 | 3.0r+0.5 | 0.06H+0.5 |
| >4 | 3.5r+0.5 | 0.07H+0.5 |
圆角半径的确定（续）
为保证锻件外圆角处的最小机加工余量，可按下式对外圆角半径r进行校核，即在由表7-4计算的值和下式的计算值中取大值：式中α——零件相应处的圆角半径或倒角值。
注意同一锻件上选定的圆角半径规格应一致，不宜过多。
原表为粘连文本，未还原真表格，建议人工核对后补充。
圆角半径的确定（续）
5．冲孔连皮模锻时不能直接锻出零件上的通孔。所锻成的盲孔内留有一定厚度的金属层，称为冲孔连皮。
连皮的厚度s过薄易发生锻不足，易导致模膛凸起部分打塌；过厚虽可避免或减轻上下锻模刚性接触，但切除连皮困难。
平底连皮是常用的连皮形式
平底连皮是常用的连皮形式，其厚度s可根据图7.13确定。
图7.13平底连皮的选择线图
平底连皮是常用的连皮形式
斜底连皮
斜底连皮当锻件内孔较大（d>2.5d1或d>60mm），采用平底连皮锻造时，锻件内孔处的多余金属不易向四周排除，容易在连皮周边产生折叠，冲头部分也易过早磨损或压塌，此时应采用斜底连皮，如图7.14所示。
斜底连皮
带仓连皮
带仓连皮如果锻件要经过预锻成形和终锻成形，在预锻模膛中可采用斜底连皮，在终锻模膛中可采用带仓连皮（图7.15）。带仓连皮的厚度s和宽度b可按飞边槽桥部高度h和桥部宽度b确定。
仓部体积应能够容纳预锻厚斜底连皮上多余的金属。图7.15带仓连皮
压凹
压凹当锻件内孔直径较小，不易锻出连皮，应改为压凹形式，如图7.16。通过压凹变形有助于小头部分饱满成形。
图7.16压凹带连皮的模锻件，不需绘出连皮的形状和尺寸。产品图的主要轮廓线要用点划线在模锻件图上表示，便于表示各部分的加工余量。
压凹
6．技术条件有关锻件品质的其它检验要求在图上无法表示的，均应在技术条件中说明。
一般的技术条件内容如下：（1）锻件热处理工艺过程及硬度要求，锻件测硬度的位置；
（2）未注明的模锻斜度和圆角半径；
允许的表面缺陷深度
允许的表面缺陷深度（包括加工表面和非加工表面）；（4）允许的模具错移量和残余飞边宽度；
（5）表面清理方法；（6）其他特殊要求，如锻件同心度、弯曲度等。
7.3.2 热模锻压力机上模锻件图设计
热模锻压力机上模锻件图设计特征1．分模面位置的选择热模锻压力机有顶出机构，因此可按成形要求灵活选择分模面。
所示的杆形件可将坯料立放
所示的杆形件可将坯料立放在模膛内局部镦粗并且冲出内孔，模锻后将锻件顶出。
图7.17杆形件的两种分模方法
加工余量确定
2．加工余量和公差的确定热模锻压力机导向精度高，锻件的余量和公差值可以比锤上模锻相应减小。
3．模锻斜度的选择热模锻压力机模锻件的模锻斜度一般比锤上模锻件小，一般为2°~7°或更小。
圆角半径的确定
4．圆角半径的确定确定热模锻压力机上模锻件的圆角半径同锤上模锻件确定圆角半径一样。
5．冲孔连皮冲孔连皮的形状和设计方法也同锤上模锻，连皮厚度通常取6~8mm。
直径小于26mm的孔一般不锻出。
7.3.3 摩擦压力机上模锻件图设计特征
摩擦压力机上模锻件图设计特征1．分模面位置如不采用顶杆装置，确定分模面时应注意减少模膛深度。
7.3.3 摩擦压力机上模锻件图设计特征
2．加工余量和公差因不易去除氧化皮，一般模锻件的表面粗糙度大于锤上模锻件。
若采用少无氧化加热，饼类和轴类模锻件的余量和公差可与锤上模锻件相同，顶镦类锻件的余量和公差可参考平锻机余量和公差。
7.3.3 摩擦压力机上模锻件图设计特
3．模锻斜度模锻斜度的大小取决于有无顶杆，也与材料的相对尺寸和材料种类有关。
4．圆角半径取决于锻件材料和锻件高度方向尺寸。
7.3.3 摩擦压力机上模锻件图设计特
1．分模面位置对于采用后挡板定位的局部镦粗类锻件，因为棒料尺寸精度影响变形部分金属体积，大多采用开式模锻，分模面的位置选在锻件最大轮廓处。
7.3.4平锻机上模锻件图设计特点
表示分模面选在最大轮廓的前端面
表示分模面选在最大轮廓的前端面、中间和后端面的三种型式。
图7.18平锻件的分模面选择
表示分模面选在最大轮廓的前端面
2．加工余量和公差根据零件每一部分的直径D和该直径相对应的长度尺寸和设备吨位选取。
3．模锻斜度平锻件模锻斜度的选择，取决于平锻分模面的位置。
表示分模面选在最大轮廓的前端面（续）
4．圆角半径（1）在凹模中成形部分：外圆角半径内圆角半径（2）在冲头中成形部分：外圆角半径内圆角半径
7.4 模锻工艺过程的设计
模锻工艺过程的设计和模锻工艺过程方案选择7.4.1模锻工艺过程设计依据1．产品图：设计模锻件及其模锻工艺过程的主要技术依据。
2．锻件图：设计模锻工艺过程的直接依据。
7.4 模锻工艺过程的设计
7.4.2 模锻工艺过程设计的步骤
模锻工艺过程设计的步骤1．模锻工艺过程分析：根据产品图、锻件图和技术标准所提出的原始条件和技术要求，确定工艺过程参数，估算技术经济指标，提出技术改造意见。
2．确定主导工艺过程：根据工艺过程技术分析结果，确定制造模锻件的主导工艺过程。
7.4.2 模锻工艺过程设计的步骤
7.4.3 模锻工艺过程总体设计要点
模锻工艺过程总体设计要点1．备料工序：包括原材料检验、切割坯料、清除坯料上的毛刺和表面缺陷、坯料检验等工序。
2．模锻成形工序：包括制坯、预锻、终锻等工序。
3．加热与冷却工序
7.4.3 模锻工艺过程总体设计要点
4．模锻件热处理工序5．模锻件的表面清理与加工工序：清除模锻件表面的异物、污染层、氧化物和缺陷，或减少多余金属和提高模锻件精度。
6．品质保证和品质检验条款：包括保证加工工序和工步品质的操作细则和工序件品质检验标准。
7.4.5 模锻工艺过程方案选择
模锻工艺过程方案选择1．单件模锻单件模锻即一件坯料锻制一件模锻件。
对于长轴类锻件，单件模锻时要在棒料上留出锻钳夹头。
锻钳夹头在切边时，作为废料与飞边一起切掉。
7.4.5 模锻工艺过程方案选择
2．调头模锻对于质量小于2.5kg，长度小于300mm的中、小型模锻件，可每一坯料锻制两个模锻件。
锻完第一件后，将坯料调转180度，以第一个锻件作为锻钳夹头再锻制第二个（如图7.19）。
图7.19调头模锻
7.4.5 模锻工艺过程方案选择（续）
3．一火多件模锻质量在0.5 kg左右的小型模锻件，可以每一坯料在一次加热后连续锻制数个模锻件。
但注意在锤锻模上必须设置切断模膛。
7.4.5 模锻工艺过程方案选择（续）
4．一模多件模锻对于重量小于0.5 kg的小型锻件，在设备允许的情况下，可以在同一副模具上设置几套模膛，同时锻出几个模锻件（图7.20）。
图7.20一模多件模锻
7.5.1 圆饼类模锻件制坯工步选择
圆饼类模锻件制坯工步选择圆饼类模锻件一般使用镦粗制坯，形状复杂的宜用成型镦粗制坯。
不过在特殊情况下，也有用拔长、滚挤或打扁制坯的。
7.5模锻变形工步的选择
圆饼类锻件制坯工步示例
圆饼类锻件制坯工步示例说明变形工步锻件简图序号一般齿轮锻件自由镦粗镦粗1轮毂较高的法兰锻件自由镦粗成形镦粗终锻2
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圆饼类锻件制坯工步示例
第7章模锻工艺过程轮毂特高的法兰锻件拔长终锻3平面接近圆形的锻件自由镦粗打扁终锻4
圆饼类锻件制坯工步示例（续）
在确定坯料镦粗后的尺寸时，尚需明确以下几点：1、轮毂较矮的锻件（参见图7.21），为了防止轮毂和轮缘间产生折叠，镦粗后直径应满足。
图7.21轮毂矮的锻件
圆饼类锻件制坯工步示例（续）
2、轮毂较高的锻件（参见图7.22），为了防止轮毂和轮缘间产生折叠，镦粗后直径应满足图7.22轮毂高的锻件
圆饼类锻件制坯工步示例（续）
3、轮毂高且有内孔和凸缘的锻件（如图7.23），为保证锻件充满并便于坯料在终锻模膛中放稳，宜采用成形镦粗。
镦粗后的坯料尺寸应符合下列条件：(a)(b)图7.23轮毂高凸缘大的锻件(a)坯料(b)锻件
7.5.2 长轴类模锻件制坯工步选择
长轴类模锻件制坯工步选择长轴类模锻件有直长轴件、弯曲轴件、带枝芽长轴件和带叉长轴件等。
由于形状的需要，长轴类模锻件的模锻工序有拔长、滚挤、弯曲、成形等制坯工步。
长轴类模锻件制坯工步示例
长轴类模锻件制坯工步示例拔长滚挤1．直长轴锻件制坯工步说明制坯工步简图模锻件简图模锻件类型
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长轴类模锻件制坯工步示例
拔长滚挤弯曲2．弯曲轴锻件拔长成形预锻3．带枝芽长轴件
长轴类模锻件制坯工步示例（续）
拔长滚挤预锻4．带叉长轴件按金属流动效率，长轴类模锻件制坯工步的优先次序是：拔长、滚挤、卡压。
为了得到弯曲轴模锻件或带枝芽、带叉长轴件，还要用到弯曲和成形工步。
长轴类模锻件制坯工步示例（续）
拔长、滚挤和卡压三种制坯工步，以“计算毛坯”为基础，参照经验和图表资料，结合具体生产情况确定。
也可用经验类比法选定制坯工步。
一般计算步骤
一般计算步骤为：1、绘制计算毛坯的截面图和直径图以模锻件图为依据，沿模锻件轴线作若干个横截面，计算出每个横截面的面积，同时加上飞边处的金属面积。式中：——计算毛坯的截面积；
——模锻件的截面积；——飞边充满系数，形状简单的模锻件取0.3~0.5，形状复杂的取0.5~0.8；
——飞边槽的截面积。
一般计算步骤
计算毛坯的截面图(如右图）就是以模锻件轴线为横坐标，计算毛坯的截面积为纵坐标绘出的曲线。该曲线下的面积就是计算毛坯的体积。
计算毛坯的直径图是以模锻件轴线为对称轴，计算毛坯的半径为纵坐标绘出的对称曲线。一张完整的计算毛坯图包括三个部分，即模锻件的主视图、截面图和直径图（图7.24）。
计算毛坯
计算毛坯图
计算毛坯
2、计算平均直径将计算毛坯的体积除以模锻件长度或模锻件计算坯料长度，可得到平均截面积，再确定其计算平均直径。
计算毛坯（续）
第7章模锻工艺过程3、确定计算毛坯的头部及杆部将平均截面积和平均直径在图上用虚线绘出。凡是大于平均直径的部分称为头部，反之称为杆部。
如果选用的坯料直径恰与计算毛坯的平均直径相等，并且不制坯，模锻时将导致头部金属不足而杆部金属多余。应选择合适的坯料直径和制坯工步。
计算毛坯（续）
4、计算工艺过程繁重系制坯工步的难易程度可用金属变形工艺过程繁重系数描述：（7-11）（7-12）（7-13）
计算毛坯（续）
式中α——金属流入头部的繁重系数；dmax——计算毛坯的最大直径；d均——计算毛坯的平均直径；
β——金属沿轴向变形的繁重系数；dmin——计算毛坯的最小直径；K——计算毛坯的杆部斜率；
d拐——计算毛坯的拐点处直径，可由拐点处截面积来换算。
计算毛坯（续）
5、查表确定制坯工步据生产经验绘制的工步方案如图7.25。
制坯工步的难易程度还与锻件质量有关。
图7.25长轴类模锻件制坯工步选择图
7.5.3 顶镦类模锻件变形工步
顶镦类模锻件变形工步确定在平锻机上可进行的基本工步有：镦粗（又称聚集）、成形、冲孔、穿孔、切断和切边等。
平锻工艺过程设计就是为了锻出各种各样的平锻件，将各种工步选配组合。
在平锻机上常见的工艺过程有以下几种：一次镦粗—成形，二次镦粗—成形，三次镦粗—成形，冲孔成形—穿孔，镦粗—冲孔成形—穿孔等。
局部镦粗规则
1、局部镦粗规则局部镦粗是平锻机上模锻的基本工步。
与立式锻压设备上的一些局部镦粗工步的根本区别是，棒料并非自由放入模膛，而是在局部夹紧的情况下金属变形，因此成形过程较为稳定。
聚集工步的计算
2、聚集工步的计算生产中经常出现坯料变形部分的长径比大于允许值的情况，不能在一次镦粗中完成成形。
要按照第二、第三镦粗规则进行逐次聚集，直到满足第一规则时为止。
3．孔类模锻件变形工步确定通常采用的工
3．孔类模锻件变形工步确定通常采用的工步是：聚集、冲孔、预锻、终锻、穿孔、切芯。
所示的基本变形工步是聚集
所示的基本变形工步是聚集和冲孔。
切芯的目的是为了保证下一个模锻件的生产周期能顺利进行。
图7.27孔类锻件的典型平锻工步
所示的基本变形工步是聚集
设计终锻件时，冲孔芯料（连皮）不能太厚。合适的芯料尺寸，应该使最后一次冲孔力大于终锻成形的卸件力，小于模锻件支承面的压紧变形力。
图7.28是两种常见的终锻成形形状，上为尖冲头，下为平冲头。图7.28常见终锻成形形状
管类模锻件变形工步的确定
4、管类模锻件变形工步的确定通常采用的工步是：聚集、终锻和切边等，其基本工步也是聚集。
管件顶镦以在凹模内聚集为主，也可在凸模内进行。
顶镦过程中，管坯难以夹紧，同时为保证凸模有良好的导向性，常采用后定料装置。
管类模锻件变形工步的确定
管料局部镦粗时，同样要满足局部镦粗规则，但具体参数有所不同。
当管坯变形部分的长度与壁厚t的比值当时，应分步进行聚集。
时，可在一次行程中自由镦粗成形。
7.6 坯料尺寸的确定
坯料尺寸的确定7.6.1圆饼类模锻件一般用镦粗制坯，所以坯料尺寸以镦粗变形为依据计算。坯料体积为：坯料直径为：式中：K——宽裕系数，它综合了模锻件复杂程度、飞边体积和火耗量的影响。
——模锻件本体体积；m——毛坯高度与直径的比值，一般取1.8~2.2。
坯料下料长度为:——所选用的坯料直径。
7.6.2 长轴类模锻件坯料尺寸计算
长轴类模锻件坯料尺寸计算以计算坯料截面图上的平均截面积为依据，并考虑不同制坯工步的需要，算出各种模锻方法所需飞边截面积。
1、不用制坯工步时：2、用卡压或成型制坯时：3、用滚挤制坯时：4、用拔长制坯时：5、用拔长和滚挤制坯时：求出坯料截面积后，按照材料规格选取标准直径或边长，然后确定坯料下料长度：
7.6.3 顶镦类模锻件
顶镦类模锻件为了使金属在变形过程中没有明显的轴向流动，要求有一个合适的冲孔坯料——计算坯料。
首先将锻件图依其几何图形特征分为3部分，见图7.30，第1部分为圆柱体，第2部分为锥形空心体，第3部分为圆筒。
图7.30平锻件计算坯料图
7.6.3 顶镦类模锻件
根据这样的划分，坯料和锻件的第1部分一样，坯料的其余部分将充满第2和第3部分。
根据体积不变条件，且忽略坯料的斜度，可计算出：坯料直径选定后，即可确定所需长度。
式中—坯料体积，包括锻件本体体积，火耗、飞边、冲孔、芯料等项。
7.7 模锻设备的选择
模锻设备的选择和模锻力的计算7.7.1锻锤模锻锤是定能量的锻压设备，其公称吨位由落下部分的总质量定义。
模锻锤吨位与终锻成形时所需的最大打击能量一致，可由金属塑性变形理论算出。
但理论计算结果与实际情况误差很大。
7.7 模锻设备的选择
投影面积A的单位是ｃｍ2。
生产实践中，模锻锤的吨位可按下列经验公式计算：双作用锤：单作用锤：无砧座锤：（kN）（kN）（kN）
7.7.2 热模锻压力机
热模锻压力机热模锻压力机属于曲柄连杆传动的锻压设备，其滑块上的载荷随曲柄的转角周期性变化。
热模锻压力机不容许超载使用，否则会产生“闷车”。
7.7.2 热模锻压力机
热模锻压力机的过载保护机构在发生“闷车”时，不能自行卸载和自行恢复。
必须采取可靠的工艺措施避免由于坯料体积波动所引起的过载。
热模锻所需变形力可按下列经验公式选取：（kN）投影面积A的单位是ｃｍ2。
7.7.3 摩擦压力机变形力计算
摩擦压力机可按下式计算变形力：该公式考虑了锻件厚度对成形力的影响。
7.7.3 摩擦压力机变形力计算
在选择摩擦压力机规格时，应充分注意摩擦压力机具有锻锤和压力机双重工作特性。
在摩擦压力机主要技术规格和性能参数中，除了按其滑块最大打击力的一半左右表示其公称压力外，还注明每次打击所具有的最大能量。
7.7.3 摩擦压力机变形力计算（续）
设摩擦压力机工作部分产生的总打击能量为ET，锻件的塑性变形功Ep,机身系统的弹性变形功Ee，运动部分的摩擦损失功Ef，滑块所产生的实际压力为P，摩擦压力机的公称吨位为P公称，摩擦压力机的冷击力为Pmax。
图7-31摩擦压力机的力能曲线
7.7.3 摩擦压力机变形力计算（续）
如果进行刚性打击（冷击），设备的打击力会达到Pmax锻造时最大变形量和最大打击力不能同时出现。
在选择摩擦压力机规格时，必须考虑工步变形量的大小。
由于塑性变形功Ep等于平均变形力与塑性变形量的乘积，若设备每次打击的变形量越大，则设备发挥出来的平均打击力越小。
Pmax设计
Pmax是摩擦压力机进行强度设计的依据，为了充分发挥摩擦压力机的承载能力，在选用设备时，可以使实际需要的模锻力P稍大于公称压力P公称。根据具体工艺过程的不同情况，一般可按P=(1~1.6)P公称选取。
对中等变形量的工步如冲孔、切边，成形力可按P1＝(1~1.6)P公称来选取；对小变形量的工步如精压和校正，成形力可按P2＝(1.6~2.0)P公称来选取。
Pmax设计
7.7.4平锻机所需变形力可按下列经验公式计算：（kN）投影面积A的单位是ｃｍ2。
公称载荷一般以主滑块所提供的变形力表示，可据公式算出平锻机模锻件与平锻机公称载荷间的对应关系。
平锻机公称载荷
平锻机公称载荷与平锻机模锻件(45钢）的尺寸3150002500020000160001250010000800063004000250016001000平锻机公称载荷（kN）27024021018016014012010080504020可锻棒料直径(mm)315275255225195175155135100705540可锻锻件直径（mm）
原表为粘连文本，未还原真表格，建议人工核对后补充。
平锻机公称载荷
小型夹杆锤(如图7.32)小型夹杆锤是采用钢棒(夹杆)提升锤头的简易落锤。常见的夹杆锤落下部分质量为1 0 0～500kg。
落锤打击能量等于其位能，落下部份质量与落锤行程(落下高度)的乘积：E=GH式中：E－落锤打击能量(kNm)G－落下部分质量(kN)；H－落锤行程(m)。
小型夹杆锤简
小型夹杆锤简图
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