页数：167页文件大小：7.23 MB来源： 锻造工艺过程及模具设计-胡亚民华林ppt课件
本课件按模锻设备分类讲解锻模设计，包括锤用锻模的终锻与预锻模膛、飞边槽与制坯模膛，热模锻压力机、螺旋压力机与平锻机用锻模的结构特点与紧固方式，并以变速叉零件演示完整锻模设计过程。
第8章模锻工艺过程
模锻工艺过程
第8章模锻工艺过程
锻模是金属在热态或冷态下进行体积成形时所用模具的统称。
由于各种模锻设备的工作特点不同，锻模的结构差别较大。
本章对锻模按设备进行分类，分别介绍各种设备上的锻模设计，以介绍锤锻模设计为主。
第8章模锻工艺过程（续）
锤上模锻
8.1 锤用锻模
锤用锻模8.1.1模锻模膛设计模锻模膛：终锻模膛、预锻模膛1.终锻模膛设计作用：完成终锻工步，获得带有飞边的锻件。
组成：模膛本体、飞边槽、钳口。
1）热锻件图热锻件图上的尺寸等于冷锻件图尺寸＋收缩率。
齿轮锻件
减少尺寸A可延长模具奉命。
图8.1齿轮锻件
曲轴锻件局部加厚
将锻件复杂且较高的部位尽量放在下模，还可在相应部位加深。
图8.2曲轴锻件局部加厚
切边和冲孔易变形锻件
切边和冲孔易变形锻件图8.4需增设定位余快的锻件
切边和冲孔易变形锻件
飞边槽设计
2）飞边槽及其设计飞边槽的作用：1.增加金属流出模膛阻力2.容纳多余金属3.起缓冲作用，减弱对下模的打击飞边槽的形式：标准式倒置式双仓式不对称式带阻力沟式，设计方法：吨位法计算法
飞边槽设计
预锻模膛设计
典型预锻模膛的设计
典型预锻模膛的设计1.带工字断面锻件2.叉类锻件3.带枝芽锻件4.带高肋锻件
飞边槽的结构形式
飞边槽的结构形式
飞边槽的结构形式
飞边槽的结构形式
飞边槽的结构形式
钳口
钳口
常见的钳口形式
返回图8.7常见的钳口形式
便于起模的特殊钳口返回
便于起模的特殊钳口返回
圆形钳口返回
圆形钳口返回图8.10公用钳口
工字形断面的不同预锻方法
带工字断面锻件预锻模膛设计返回图8.11工字形断面的不同预锻方法
工字截面锻件预锻模膛
工字截面锻件预锻模膛
叉类锻件内端角充不满
叉类锻件的主要缺陷和变形流动返回图8.13叉类锻件内端角充不满
叉类锻件金属的变形流动
叉类锻件金属的变形流动
叉类锻件预锻模上制动槽的布置
叉类锻件预锻模上制动槽的布置
叉形部分劈料台图8.17窄形叉形部分劈
返回图8.16叉形部分劈料台图8.17窄形叉形部分劈料台
枝芽类锻件预锻模膛返回
枝芽类锻件预锻模膛返回
带高肋锻件预锻模膛
带高肋锻件预锻模膛
8.1.2 制坯模膛设计
制坯模膛设计制坯模膛的作用：初步改变坯料的形状，合理分批坯料，使金属能较好的充满模膛。
制坯模膛的种类：拔长模膛、滚压模膛、弯曲模膛、成型模膛
8.1.2 制坯模膛设计
1）拔长模膛（1)拔长模膛的作用：减少坯料的截面积，增加坯料长度，去氧化皮。
（2)拔长模膛的形式：开式和闭式。
开式拔长模膛
开式拔长模膛
闭式拔长模膛
闭式拔长模膛
拔长模膛的直排与斜排
拔长模膛的直排与斜排
拔长台
拔长台拔长部分较短，或拔长台阶轴时，可以采用拔长台（图8.23），它是在锻模的分模面上留一平台，将边缘倒圆。
拔长模膛的尺寸设计
拔长模膛的尺寸设计
作用
不同形式的滚压模膛
不同形式的滚压模膛
不对称式滚压模膛
不对称式滚压模膛
设计依据
自由弯曲
自由弯曲
自由弯曲
对称式成形模膛
对称式成形模膛
不对称式成形模膛
不对称式成形模膛
不对称式成形模膛
5）镦粗台和压扁台（1)作用：用来镦粗坯料，减小坯料的高度使坯料在终锻模膛内能覆盖指定的部分，防止折叠与充填不满。
镦粗台
镦粗台
压扁台
压扁台
切断模膛
8.1 模锻模膛设计
模锻模膛设计8.1.3锻模结构设计锻模的作用：提高锻件品质、提高生产率、锻模和锻锤寿命锻模设计的内容：考虑模膛的布排、错移力的平衡、锻模的强度校核。
8.1 模锻模膛设计
1模膛的布排1)终锻与预锻模膛的布排：（1)锻模中心与模膛中心锻模中心：锤锻模的紧固一般都是利用楔铁和鍵块配合燕尾紧固在下模。
锻模中心指锻模燕尾中心线与燕尾鍵槽中心线的交点，它位于锤杆轴心线上，应是锻锤打击力的中心。
锻模燕尾上键槽中心线
锻模燕尾上键槽中心线
模膛中心的偏移
模膛中心的布排无预锻
终锻预锻模膛中心的布排
终锻预锻模膛中心的布排
终锻预锻模膛中心的布排
1.在锻模前后方向，两模膛中心均应在键槽中心线上。2.在锻模左右方向，终锻模膛中心线与锻模燕尾中心线的偏移量与锻锤吨位有关。
3.一般情况下，预锻模膛中心和终锻模膛中心至锻模燕尾中心线距离之比，应等于或略小于1/2，。4.预锻模膛中心线必须在燕尾宽度内，模膛超出燕尾部分的宽度不得大于模膛总宽度的1/3。
5.当锻件因终锻模膛偏移使错差量过大时，允许采用L /5<a<L/3，即2L/3<b<4L/5。锻模设计时要注意如下5点：
平行排列图8.38前后错开排列图8.3
减小终锻与预锻模膛中心的距离，图8.37平行排列图8.38前后错开排列图8.39反向排列
锻件大头靠近钳口的终锻模膛布置图8.4
方便操作，省力有利于金属充满模膛图8.40锻件大头靠近钳口的终锻模膛布置图8.41锻件大头在钳口对面的终锻模膛布置
锻件大头靠近钳口的终锻模膛布置图8.4
2)制坯模膛的布排：终锻模膛和预锻模膛布置好后，其它模膛可布置在两侧；（1）按工艺过程顺序排列，操作时只允许改变坯料运动方向一次；
（2）模膛的排列应与加热炉、切边压力机和吹风管的位置相适应；（3）弯曲模膛的位置应便于将弯曲后的坯料顺手送入终锻模膛内；
（4）拔长模膛位于锻模右边，应采用直式；在左边，应采取斜式。
弯曲模膛的布置
弯曲模膛的布置
错移力的平衡设计
2错移力的平衡与锁扣设计当锻件的分模面为斜面、曲面，或锻模中心与模膛中心的偏移量较大时，在模锻过程中将产生水平分力。
这种分力会引起锻模在锻打过程中的错移，通常称为错移力。
成对锻造图8.44倾斜一定角度
1)有落差锻件的错移力平衡小锻件成对锻造锻件较大，落差较小，可将锻件倾斜一定角度(γ<7°)图8.43成对锻造图8.44倾斜一定角度
平衡锁扣图8.46倾斜锻件并设置锁扣
锻件落差较大(l5~50mm）采用平衡锁扣锻件落差很大，可以综合采用平衡锁扣和倾斜一定角度图8.45平衡锁扣图8.46倾斜锻件并设置锁扣
带平衡锁扣模膛中心的布置
带有平衡锁扣时，模膛中心不与鍵槽中心重合，而是沿着锁扣方向前后偏移。
图8.47带平衡锁扣模膛中心的布置
纵向锁扣图8.49侧向锁扣图8.50角
2)模膛中心与锤杆中心不一致时用导向锁扣平衡错移力图8.48纵向锁扣图8.49侧向锁扣图8.50角锁扣
有脱料装置的锤上闭式模锻的锻模
3脱料机构设计图8.51有脱料装置的锤上闭式模锻的锻模
模具强度设计
4模具强度设计，模具强度失效形式，承击面打塌
模具强度设计
4模具强度设计1）模壁厚度与模膛深度、模壁斜度和模膛底部的圆角半径有关。
2）模块高度与模膛最大深度和翻新次数有关。
模膛形状
模膛形状对模膛壁厚的影响
模膛形状
3）承击面积S与锻锤吨位G有关。
S =(30～40)GS的单位是ｍｍ2，G的单位是ｋN
模膛形状（续）
4)燕尾根部的转角锤击时，燕尾与锤头和下砧的燕尾槽接触，两侧悬空(间隙约为0.5mm）。燕尾根部转角半径愈小，加工愈粗糙、留有加工的刀痕愈明显，就愈易破坏。
燕尾部分热处理后的硬度愈高，燕尾也愈易破坏。锻模材质不好也易产生这种损坏。
燕尾根部的圆角一般取R＝5mm。
模膛形状（续）
5)模块纤维方向任何锤锻模的纤维方向都不能与打击方向相同，否则模膛表面耐磨性下降，模壁容易剥落。对于长轴类锻件，当磨损是影响锻模寿命的主要原因时，锻模纤维方向应与锻件轴线方向一致(参见图8-53a)。
当开裂是影响锻模寿命的主要原因时，纤维方向应与锻模键槽中心线方向一致（参见图8-53b）。对短轴类锻件，锻模纤维方向应与键槽中心线方向一致（参见图8-53c）。
锻模纤维方
锻模纤维方向
锻模纤维方
5模块尺寸及校核1）锻模宽度B不大于燕尾中心线到锻模边缘的最小尺寸B1的两倍减20mm。
即：B1≥B/2+10mm2）锻模的伸出长度f不大于模块高度H的三分之一，即f≤H/3。
锻模纤维方（续）
3）锻模高度等于(1.35～1.45)×最小闭合高度。
4）锻模中心相对模块中心的横向偏移量a和纵向偏移量b不能太大，它们与锻模横向尺寸A和纵向尺寸B的关系为：a<0.1Ab<0.1B。
锻模纤维方（续）
5）锻模质量要保证上模块的质量（G）不能超过锻锤吨位（t）的35%，即G<0.35t。
6）检验角：锻模上两个加工侧面所构成的90°角称作检验角。
这两个侧面深5mm，高度为50～100mm。
8.2 热模锻压力机用锻模
热模锻压力机用锻模
热模锻压力机模锻的特点
热模锻压力机模锻的特点
热模锻压力机模锻的特点（续）
模膛设计特点
1模膛设计特点1)终锻模膛设计（1)飞边槽飞边槽没有承击面，防止“闷车”
排气孔因设备速度低
排气孔因设备速度低，一次成形的特点，在深腔需设排气孔图8.54排气孔的布置
顶出器
顶出器一般用于顶出预锻或终锻模膛内的锻件。
图8.55顶出器的位置
预锻模膛设计
2)预锻模膛设计使预锻后的坯料在终锻模膛中以镦粗方式成形。
(1)预锻模膛比终锻模膛的高度尺寸相应大2～5mm，宽度尺寸适当减小。
(2)严格控制预锻件各部分的体积，使终锻时多余的金属合理流动。
所示的成形镦粗模膛）
压挤
压挤(成形)模膛压挤模膛与锤上模锻的滚压模膛相似，主要作用是沿坯料纵向合理分配金属，如图8-58所示。
图8.58压挤模膛
锻模结构特点
2锻模结构特点(1)压板式模架：镶块紧固，刚性大，结构简单，但对于模锻不同尺寸锻件的通用性较小。(2)楔块压紧式模架：特点同压板式。
(3)键式模架：通用性强，镶块装拆、调整方便；镶块可以翻新。
1)模架
压板式模架
压板式模架图8.60楔块压紧式模架
压板式模架
2.模块有圆形和矩形两种模块。有整体式或镶块式，镶块式模块如图8.62。
.其中图8.62中的a)、b)、C)是方形和矩形镶块组成的模块；图中d)、e)是圆形镶块组成的模块。
镶块与模座之间可以采用螺钉紧固，也可以采用斜楔紧固。
组合式模块
组合式模块
组合式模块
3.导向装置热模锻压力机用锻模的导向装置由导柱、导套组成，如图8-59和图8-60所示。大多数锻模采用设在模座后面或侧面的双导柱，也有采用四导柱的导向装置。
导柱长度应保证当压力机滑块在上止点位置时，导柱不脱离导套；在下止点位置时，不碰盖板。
组合式模块（续）
4.闭合高度热模锻压力机的行程固定。
热模锻压力机模具的闭合高度H要比它的最小闭合高度大，其相差值大约为工作台最大调节量的60%
8.3 螺旋压力机用锻模
螺旋压力机用锻模螺旋压力机的工艺万能性大，适应性强。
螺旋压力机没有固定的下止点，滑块行程不固定，打击力也不固定。
螺旋压力机模锻时依靠滑块的冲击动能使金属变形，具有模锻锤的工作特性，可使锻件在两次或多次打击后成形。
模膛设计特点
1模膛设计特点1)终锻模膛适用于轴对称或近似轴对称变形的锻件2)其它模膛一般只有一个模膛，如有预锻模时，终锻模膛中心和预锻模膛中心相对于锻模中心的距离分别为a和b时（参见图8.64），其比值a/b≤1/2，a+b<D
模膛中心安排
模膛中心安排
模膛中心安排
2.锻模结构特点1)锻模的结构形式由于螺旋压力机具有模锻锤与热模锻压力机的双重特点，所以螺旋压力机锻模的结构型式既可采用锤锻模结构型式，也可采用热模锻压力机锻模结构型式，如图8.66。
摩擦压力机常用锻模形式
摩擦压力机常用锻模形式
摩擦压力机常用锻模形式
2.模块、模座及紧固形式模块分圆形和矩形两种。前者主要用于圆形锻件或不太长的小型锻件；
后者主要用于长杆类锻件。模块尺寸要尽量做到标准化、系列化。
模座是锻模模架的主要零件。设计时要力求制造简单、经久耐用、装卸方便、易于保管。
斜楔紧固这种紧固方法
斜楔紧固这种紧固方法与锤锻模相同。(2)压板紧固这种紧固方法优点是紧固可靠，适用于圆形镶块。
(3)螺栓紧固适用于圆形模块和矩形模块。(4)焊接紧固结构简单，但不能更换。
紧固形式
斜楔紧固这种紧固方法
3.导向装置为了平衡模锻过程中出现的错移力，减少锻件错移，提高锻件精度和便于模具安装、调整，可采用导向装置。
螺旋压力机锻模的导向形式有导柱、导套、导销、凸凹模自身导向和锁扣。
斜楔紧固这种紧固方法（续）
1)导柱导套导柱导套导向适用于生产批量大、精度要求较高的条件下。2）导销对于形状简单、精度要求不高、生产批量又不大的锻件，可采用导销导向。
导销的长度应保证开始模锻时导销进入上模导销孔15~20mm；在上下模打靠时导销不露出上模导销孔。
斜楔紧固这种紧固方法（续）
3）凸凹模自身导向凸凹模自身导向主要用于圆形锻件，它是环形导向锁扣的变种。凸凹模自身导向分为圆柱面导向和圆锥面导向两种。
圆柱面导向的导向性能优于圆锥面导向，多用于无飞边闭式模锻。圆锥面导向多用于小飞边开式模锻。
设计导向部分的间隙时，要考虑到模具因温度变化对间隙的影响，一般取0.05~0.3mm。
斜楔紧固这种紧固方法（续）
4)锁扣锁扣导向主要用于大型摩擦压力机的开式锻模上，有时也用于中、小型锻件生产。摩擦压力机锻模锁扣导向与锤锻模的锁扣导向基本相同，分为平衡锁扣和导向锁扣。
平衡锁扣用于分模面有落差的锻件；导向锁扣则应根据锻件的形状和具体情况，参照锤上锻模进行设计。
8.4 平锻机用锻模
平锻机用锻模
平锻机模锻工艺
平锻机模锻工艺过程与热模锻压力机的主要区别在于平锻机具有两个分模面，锻造过程中坯料水平放置。
平锻机一般有3个、4个或5个工步。
1平锻模结构设计特点平锻模由冲头和凹模组成，凹模多制成组合式，由可分的基本对称的两半个组成。
冲头结构形式
冲头结构形式
a表示在冲头中有锥形聚料模腔
a表示在冲头中有锥形聚料模腔，聚料模腔底部有一出气孔。图8-67b也表示在冲头中有锥形聚料模腔，在聚料模腔底部有一由螺栓拉紧的可调塞子。
图8-67c为轴肩式固定部分，它只有一个凸肩，用螺钉顶紧A处，以防止冲头转动和避免回程时冲头与夹持器脱离。这种冲头适用于D=80～150mm的冲孔成形。
d所示适用于D≤80mm的成形
d所示适用于D≤80mm的成形、穿孔、切边冲头。冲头的固定部分有两个凸肩，前边的凸肩A，在金属产生塑性变形时承受压力。
承压面积(环形面积)不能太小；后面的凸肩B在回程时承受卸件力的作用。
在凸肩A处离中心线一定距离处做出缺口S，以便在冲头夹持座上制作相应的凸起使冲头在工作时不发生转动。
h表示为复动成形
h表示为复动成形(闭塞锻造)冲头，适用于头部尺寸H较大的锻件。
在锻造的初始瞬间冲头相对冲头芯后退压缩弹簧，冲头芯对坯料加载，当弹簧压缩到极限时，冲头芯与冲头一起压向锻件。
图8-67e表示用楔块或用螺栓，图8-67f和图8-67g表示用螺钉紧固大直径锻件冲头。
h表示为复动成形
凹模镶块形式
凹模镶块形式图8.69凹模镶块的固定形式
平锻模模膛设计
2.平锻模模膛设计平锻机模锻常用于生产顶镦类锻件。顶镦类锻件一般可分为四类：带头部的杆类锻件、无杆部的通孔类和不通孔类锻件、管类锻件。
为成形各种锻件，平锻机常用的模锻工步有：终锻、预锻、顶镦、冲孔、穿孔、切边等。终锻模膛设计、聚集模膛设计、切边模膛和穿孔模膛设计可参阅设备说明书和有关资料。
平锻模模膛设计
与活动凹模有关的模膛设计(1)卡细镶块当棒料直径大于穿孔直径时，必须在终锻前使用卡细镶块，局部减小棒料截面积，便于以后穿孔。
通过凹模的闭合过程实现卡细工序，因垂直分模平锻机夹紧滑块的压力较小，卡细变形量不能太大。
平锻模模膛设计（续）
为避免棒料卡细时金属流入分模面之间，每次卡细变形量(从圆形卡细到圆形)不能大于棒料直径的5%。
若需要卡细的变形量大，可分为多次，通过椭圆一圆形卡细。
每变形一次后放入下一模膛时，必须将棒料转动90°，非圆形锻件不能采用多次卡细工步。
平锻模模膛设计（续）
(2)胀粗镶块当棒料直径小于穿孔直径时，为便于连续生产，必须在终锻前使用胀粗镶块。
夹紧镶块
夹紧镶块是为了夹紧不变形棒料而设计的辅助镶块。夹紧镶块需足够长才能保证棒料不产生滑动。
一般按下列经验公式确定镶块长度L夹。当夹紧镶块为平滑式时，镶块长度L夹=2.5d0+50mm,当夹紧镶块为肋条式时，镶块长度L夹=2.0d0+30 mm。
夹紧镶块
当采用后定料装置或进行第二道工步时，棒料一般不产生滑动，对夹紧长度无特别要求,取镶块长度L夹=2.0d0。
根据平锻件形状的需要，夹紧镶块还可用来压扁锻件头部，压出与主滑块运动方向相垂直的凹坑或通孔，将锻件压弯等。
切断模膛为保证平锻工艺周而复
切断模膛为保证平锻工艺周而复始正常进行，用长棒料连续模锻无孔或不通孔锻件时，需要从棒料上切去锻件；
另外，当冲穿有孔锻件后，棒料直径和芯料直径之比大于1.25，也要采用切断工步切去芯料。
后定料装置其作用是使棒料定位
后定料装置其作用是使棒料定位准确，保证变形部分体积精确。在锻件杆部长度公差要求严格，用前定料装置不能保证精度时，需要采用后定料装置。
还适用于单件模锻，棒料变形部分长度较短，不便采用前定料的情况下。另外，所需夹紧长度太长，模体长度不足时，也可采用后定料装置。
平锻模的结构
2 .平锻模的结构与调整平锻机属于滑块行程固定设备，主滑块连杆长度不能调节，模具闭合长度仅靠斜楔调节2~4mm。
因而，其过载敏感性强。
模具闭合长度、设备安模空间闭合长度是平锻机模具固定空间最重要的参数。
平锻机具有两个分模面，因而模具
平锻机具有两个分模面，因而模具可分为三部分：冲头、固定凹模、活动凹模。图8-74为平锻模结构及固定简图。
冲头5通过冲头夹持器4固定在主滑块3凹槽内，它的后面紧靠在调节斜楔2上。斜楔2通过螺钉1的转动，完成升降动作，调节模具闭合长度。
冲头夹持器4的前后方向与垂直方向都是通过压板和螺钉紧固，左右方向靠夹持器的侧面与主滑块3凹槽侧面贴合，从而保证夹持器4在三个方向紧固。
平锻机具有两个分模面，因而模具
两半个凹模8分别安装在固定凹模座和活动凹模座上，采用压板、螺钉紧固。前后方向由键6定位，左右和上下方向由压板和螺钉压牢。用垫片在三个方向调节位置。
凹模闭合时，由于夹紧滑块施压，凹模体在凹模座内有足够的支承面，不会发生移动。当冲头回程时，由于脱模力较小，固定键6对凹模体作用，凹模体也不会被拖动。活动凹模回程时，因拔模力不大，压板螺钉可将其牢固地固定在固定凹模座上。
根据锻件平锻工步数量的不同，冲头夹持器分为三个、四个、五个模膛等几种，已成为通用标准件。
平锻模结构与固定简
平锻模结构与固定简图1、10、
终锻模膛
3平锻模常用模膛图8.61终锻模膛
聚集模膛
聚集模膛
切边模膛
切边模膛
穿孔模膛
穿孔模膛
8.5 自由锻锤上模锻与胎膜锻
自由锻锤上模锻与胎膜锻8.5.1胎膜锻
8.5 自由锻锤上模锻与胎膜锻
胎模锻是在自由锻设备上，利用不固定于设备上的专用胎模，进行模锻件生产的一种锻造方法。
胎模锻模具结构简单，工艺灵活多样，几乎可以锻出所有类别的锻件。
由于锻件形状和尺寸精度最终由模具保证，胎模锻生产的锻件具有较自由锻锻件形状复杂、尺寸精度高、表面粗糙度好、变形均匀、流线清晰、品质较高、材料、生产率高以及劳动强度较低等优点。
胎模锻的主缺点
胎模锻的主缺点
1．摔模（如图8-75）坯料在摔模中不断旋转受到锤击，按需要重新分配金属的变形工序为摔形。摔模在胎模锻造中的主要作用是为锻造圆轴类锻件制坯和整形或摔光。如用于压痕的摔模称为卡摔；
用于制坯的摔模称为型摔；用于整径的摔模称为光摔；用于校正外形的摔模称为校正摔。
对摔模的基本要求是在使用过程中不“夹肉”，不卡模，坯料旋转方便，摔制表面光洁。
摔模
摔模
摔模
2．扣模（如图8-76）毛坯在扣模中不进行翻转而重新分配金属体积的变形工序为扣形，所用的模具称为扣模。
扣模常用于非圆形件合模前的制坯或成形，能获得较准确的毛坯形状和较大的变形量，也可局部扣形。
常用的扣模有单扇口模、双扇扣模、压板扣模。
扣模
扣模
扣模
3．垫模（如图8-79），也叫垫环或漏盘，它是一种开式胎模，金属的主要变形方式是镦粗和挤压。
垫模是小飞边锻模，结构形式较多。
垫模
垫模
垫模
带垫套模
带垫套模a)和无垫套模b)
带垫套模
5．合摸（如图8-80）与单模膛锻模相似，有飞边槽，利用飞边槽形成的阻力，使金属充满模膛，得到锻件最终的形状。
为了保证一定的精度，在结构上有带导销、导锁、导销-导锁及导框等形式。
合摸
合摸
8.5.2 固定模模锻锻模
固定模模锻锻模固定模模锻锻模结构设计时应考虑：自由锻锤安模空间尺寸不能太大，防止活塞撞缸。
注意模具水平方向的尺寸，防止上模块撞击空气锤气缸或与擦伤自由式蒸汽锤导轨。
模具结构常采用镶块式和整体式两种。
8.6 锻模设计实例
锻模设计实例本例是变速叉零件的锻模设计，图8.83是变速叉的零件图。
8.6.1锻件图设计
变速叉的零件
变速叉的零件图。
分模位置
分模位置根据变速叉的形状，采用如图的折线分模。(2)公差和余量估算锻件质量约为0.6kg。
变速叉材料为45钢，即材质系数为M1。锻件形状复杂系数：，为3级复杂系数S3由国标（GB/T12363-2003）查得：长度公差、高度公差和宽度公差为mm。
分模位置
由该零件的表面粗糙度知加工精度为F1，由国标（GB/T12363-2003）的锻件内外表面加工余量表，查得高度及水平尺寸的单边余量。
在大量生产条件下，锻件在热处理、清理后要增加一道工序，即对变速叉锻件的圆柱端上下端面和叉的头部上下端面进行平面冷精压。
锻件精压后，机械加工余量可大大减小，取0.75mm，冷精压后的锻件高度公差取0.2mm。
分模位置（续）
变速叉冷精压后，大小头高度尺寸为(32.5＋2×0.75)mm＝34mm，单边精压余量取0.4mm，叉头部分的高度尺寸为(13＋2×0.75)mm＝14.5mm。
由于精压需要余量，如锻件高度公差为负值时(-0.6)，则实际单边精压余量仅0.1mm，为了保证适当的精压余量，锻件高度公差可进行调整。
由于精压后，锻件水平尺寸稍有增大，故水平方向的余量可适当减小。
模锻斜度零件图上的技术条件
模锻斜度零件图上的技术条件中已给出模锻斜度为7°。
(4)圆角半径锻件高度余量为(0.75+0.4)mm=1.l5 mm，则需倒角的变速叉内圆角半径为(1.15+2)mm=3.15mm，圆整为3mm，其余部分的圆角半径均取1.5mm。
技术条件
技术条件，1)未注模锻斜度7°2)未注圆角半径1.5mm；3)允许的错差量0.6mm；
4)允许的残留飞边量0.7mm；5)允许的表面缺陷深度0.5mm；
6)锻件热处理：调质；根据公差和余量，即可绘制锻件图，见下图。
冷锻件
冷锻件图
8.6.2 计算锻件
计算锻件的主要参数1）锻件在水平面上的投影面积为4602mm2；2）锻件周边长度为485mm；
3）锻件体积为76065mm3；4）锻件质量为0.6kg。
8.6.3 锻锤吨位的确定
锻锤吨位的确定总变形面积为锻件在水平面上的投影面积与飞边水平投影面积之和。按1~2t锤飞边槽尺寸考虑，假定飞边平均宽度为23mm。
总的变形面积S=(4602+485×23)mm2＝15757mm2。按确定双作用模锻锤吨位的经验公式G=63KA的计算值选择锻锤。
取钢种系数K＝1，锻件和飞边（按飞边仓的50%容积计算）在水平面上的投影面积为A（单位为cm2），G=6.3KA=63×1×15757N＝9930kN选用1t双作用模锻锤。
8.6.4 确定飞边槽的型式
确定飞边槽的型式和尺寸选用图8-5中标准(Ⅰ型)飞边糟，其尺寸按表8-1确定。
选定飞边槽的尺寸为：h飞＝1.6mm，h1＝4mm，b＝8mm，b1＝25mm，r＝1.5mm，＝126mm2。
飞边体积V飞=485×0.7×126mm2＝42777mm2
原表为粘连文本，未还原真表格，建议人工核对后补充。
8.6.5 终锻模膛设计
终锻模膛设计终锻模膛按照热锻件图制造和检验，热锻件图尺寸一般是在冷锻件图尺寸的基础上增加1.5%冷缩率。
根据生产实践经验，考虑锻模使用后承击面下陷，模膛深度减小及精压时的变形不均、横向尺寸增大等因素，可适当调整尺寸。
绘制的热锻件图见图8-85。
热锻件
热锻件图
8.6.6 预锻模膛设计
预锻模膛设计由于锻件形状复杂，需设置预锻模膛。
在叉部采用劈料台(见图8.87)，由于坯料叉口部分高度较小，坯料台的设计可参照斜底连皮设计。
实际取B=10mm劈料台的形状、尺寸详见图8-87中的G-G，C-C剖面。
8.6.6 预锻模膛设计
预锻模膛在变速叉柄大头部分高度增加到19mm，圆角增大到R15，大头部分的筋上水平面内的过渡圆角增大到R10，垂直面内的过渡圆角增大到R15。
预锻模膛与终锻模膛不同的地方在热锻件图上用双点划线注明(图8-85)。
8.6.7 绘制计算毛坯
绘制计算毛坯图（略）8.6.8制坯工步选择（略）8.6.9确定坯料尺寸（略）8.6.10其它模膛设计
滚压模膛设计
1.滚压模膛设计1)计算模膛高度，将计算结果列表。按各截面的高度值绘出滚压模膛纵剖面外形，参见图8-86变速叉的截面图和计算毛坯图中计算毛坯直径图中的虚线，用圆弧和直线光滑连接并进行适当简化。
最终尺寸见图8-85。2）模膛长度L等于计算毛坯图的长度。
切断模膛设计
2.切断模膛设计由于采用一火三锻，需要设计切断模膛，切刀倾斜角度取15°，切刀宽度为5mm，切断模膛的宽度，根据坯料的直径和带有飞边锻件的尺寸，结合生产实际经验，确定为65mm。
8.6 锻模结构设计
.锻模结构设计模锻此变速叉锻件的1t模锻锤机组，加热炉在锤的左方，故滚压模膛放在左边，预锻模膛及终锻模膛从右至左布置(图8-87)。由于锻件具有11mm的落差，故采用平衡锁扣，锁扣高度为11mm，宽度为50mm，将两模膛中心线下移3mm。
锻件宽度为80mm。模壁厚度为t0=1.5×（19＋11.2）mm=45.3mm。
变速叉锤锻模
变速叉锤锻模
变速叉锤锻模
预锻模膛与终锻模膛的中心距=(80+45.3)mm=125.3mm，圆整取为125mm。用实测方法找出终锻模膛中心离变速叉大头后端90mm，结合模块长度及钳口长度定出键槽中心线的位置为145mm。
选择钳口尺寸，B=60mm，h=25mm，R0=10mm。钳口颈尺寸，a=1.5mm，b=10m，l=15mm。
变速叉锤锻模（续）
模块尺寸选为，400mm×300mm×280mm(宽×长×高)1t模锻锤导轨间距为500mm，模块与导轨之间的间隙大于20mm，满足安装要求。
锻模应有足够的承击面，锁扣之间的承击面可达42677mm2。
燕尾中心线至检验边的距离为180mm。
变速叉锤锻模（续）
1)下料：5000kN型剪机冷剪切下料。2)加热：半连续式炉，1220~1240℃。3)模锻：10kN( 1t)模锻锤，闭式滚压、预锻、终锻、切断。
4)热切边：1600kN切边压力机。5)磨毛刺：砂轮机。6)热处理：连续热处理炉，调质。
7)冷精压：10000kN精压机。8)变速叉头局部淬火，硬度为45~53HRC。9)检验。
8.6.13 小结
小结掌握了叉类零件变速叉零件的锤用锻模的设计过程和工艺流程实例以后，应该能对其它零件的锻模设计触类旁通，如连杆件的锻模设计。
连杆模锻工艺过程大致是：拔长—开式滚压—预锻（劈料）—终锻。
连杆比变速叉零件的锤工艺
连杆比变速叉零件的锤上模锻工艺过程增加了拔长工步。它们可以在锤上模锻，也可以在热模锻压力机上模锻。
连杆更宜于在热模锻压力机上模锻。因为拔长—开式滚压可使用辊锻机或楔形模横轧机制坯，在预锻前加一道拍扁工步。
弯曲轴类锻件一般要增加弯曲工步。带枝丫类锻件一般要两端拔长。
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