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模鍛是指在專用模鍛設(shè)備上利用模具使毛坯成型而獲得鍛件鍛造方法。此方法生產(chǎn)的鍛件尺寸,加工余量較小,結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜生產(chǎn)率高。

1特點

在模鍛錘或壓力機(jī)上用鍛模將金屬坯料鍛壓加工成形的工藝。模鍛工藝生產(chǎn)效率高,勞動強度低,尺寸,加工余量小,并可鍛制形狀復(fù)雜的鍛件;適用于批量生產(chǎn)。但模具成本高,需有專用的模鍛設(shè)備,不適合于單件或小批量生產(chǎn)。

1 由于有模膛引導(dǎo)金屬的流動,鍛件的形狀可以比較復(fù)雜。

2 鍛件內(nèi)部的鍛造流線按鍛件輪廓分布,從而提高了零件的力學(xué)性能和使用壽命。

3 操作簡單,易于實現(xiàn)機(jī)械化,生產(chǎn)率高。

2分類

根據(jù)設(shè)備不同,模鍛分為錘上模鍛,曲柄壓力機(jī)模鍛,平鍛機(jī)模鍛,摩擦壓力機(jī)模鍛等。錘上模鍛所用的設(shè)備為模鍛錘,通常為空氣模鍛錘,對形狀復(fù)雜的鍛件,先在制坯模腔內(nèi)初步成形,然后在鍛模腔內(nèi)鍛造。按鍛模結(jié)構(gòu)分類:鍛模上有容納多余金屬的毛邊槽的,稱為開式模鍛;反之,鍛模上沒有容納多余金屬的毛邊飛槽的,稱為閉式模鍛。由原始坯料直接成型的,稱為單模膛模鍛。對形狀復(fù)雜的鍛件,在同一鍛模上需要經(jīng)過若干工步的預(yù)成型的,稱為多模膛模鍛。錨點錨點

精密模鍛是在模鍛基礎(chǔ)上發(fā)展而來,能夠鍛造一些復(fù)雜形狀,尺寸精度高的零件,如:錐齒輪,葉片,航空零件等。

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3制備

模鍛用的鍛模,由上下兩個模塊組成,模膛是鍛模的工作部分,上下模各一半。用燕尾和楔固定在錘砧和工作臺上;并以鎖扣或?qū)е?/a>導(dǎo)向,防止上下模塊錯位。金屬坯料按模膛的形狀變形。

模鍛的工序為制坯、預(yù)鍛和終鍛。終鍛模的模膛是按鍛件的尺寸、形狀,并加上余量和偏差確定的。模鍛一般分開口模鍛和閉口模鍛兩種:開口模鍛的模膛周圍有毛邊槽,成形后多余的金屬流入槽內(nèi),后將毛邊切除;閉口模鍛只在端部有很小的毛邊,如果坯料,也可以不出毛邊。

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4HXN5連桿模鍛工藝研究

HXN5型機(jī)車是某機(jī)車公司與美國GE公司合作研發(fā)的大功率內(nèi)燃機(jī)車,作為柴油機(jī)關(guān)鍵零件之一的連桿,均為進(jìn)口,價格昂貴。該公司于2012年引進(jìn)德國米勒—萬家頓公司生產(chǎn)的PZS系列22000噸電動螺旋壓力機(jī),并對HXN5型機(jī)車柴油機(jī)連桿實行國產(chǎn)化。零件實體圖,如圖1所示。 錨點

該連桿采用42Cr Mo A合金鋼制造,鍛件為帶工字型截面的長軸類零件,外形和桿身在模鍛后不加工,這樣可以獲得緊密的連桿表面組織,提高連桿的表面強度,而且可以省去連桿的粗加工工序,簡化連桿的工藝流程,降低生產(chǎn)成本,這對連桿的模鍛工藝提出了很高的要求。

1 HXN5連桿鍛件工藝分析

如圖1所示,連桿模鍛件屬于長桿類異型鍛件,桿身相對簡單,鍛件小端存在高度落差,大端與桿身軸線夾角較大,大小端重量有較大相差,為了使材料使用更經(jīng)濟(jì)合理,應(yīng)該在鍛造前進(jìn)行制坯,使連桿件在鍛造時更易成型。

2 HNX5連桿模鍛工藝設(shè)計

根據(jù)模鍛件的特點,整個模鍛工藝要解決的關(guān)鍵問題是:①進(jìn)行合理分料,形成適宜于模鍛的毛坯;②在22000噸電動螺旋壓力機(jī)上模鍛時,合理設(shè)置打擊點及打擊能量。

模具是影響模鍛件尺寸精度直接的因素,根據(jù)鍛件結(jié)構(gòu)設(shè)計確定連桿的鍛模,如圖2所示,采用橫縱向方形封閉式鎖扣,減少錯移。模具選材5Cr Ni Mo,熱處理硬度HRC44~48,模膛粗糙度為1.6,其余3.2。


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5法蘭鍛件閉式模鍛工藝與模具

法蘭件作為管道接頭,因其具有拆裝靈活等優(yōu)點,所以廣泛被應(yīng)用于建筑、化工、給排水、石油、消防、水暖、造船等領(lǐng)域。采用閉式模鍛工藝來精密成形中小尺寸法蘭件,可以節(jié)省材料,且鍛件性能良好,在批量生產(chǎn)中,顯示出“更精、更凈、更省”的優(yōu)勢。

一種1Cr18Ni9不銹鋼材質(zhì)的用于輸送低壓氣體的化工管道用法蘭零件,經(jīng)對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、質(zhì)量要求、生產(chǎn)批量和成形特點等因素進(jìn)行綜合分析后,提出采用閉式模鍛工藝來成形此法蘭鍛件,以獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益,增強企業(yè)的市場競爭力。

1工藝性分析

法蘭零件圖如圖1所示,凸緣部位直徑大為Φ140mm,全高55mm,中心孔徑Φ50mm,經(jīng)計算零件的體積為287950mm3,質(zhì)量為2.25kg。如采 用Φ145mm×60mm的棒料直接切削加工,材料利用率僅為29.1%,加工量較大。由于生產(chǎn)批量較大,為了降低生產(chǎn)成本,對該零件采用模鍛制坯+切削加工來生產(chǎn)是較好的制造工藝。再考慮到零件尺寸較小,可采用閉式模鍛工藝,在常用的鍛壓設(shè)備摩擦螺旋壓力機(jī)上精密成形法蘭鍛件,可進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。

本法蘭件的生產(chǎn)工序流程為:下料→毛坯清理→加熱→閉式模鍛→沖連皮→預(yù)先熱處理→機(jī)械加工→終熱處理。錨點錨點錨點

2制定閉式模鍛工藝

凸緣上均布的8個Φ14孔和下端部環(huán)形密封凹槽6mm×4mm,由于尺寸較小,無法鍛出,用余塊*,后期切削加工得到;為了體現(xiàn)閉式模鍛技術(shù)優(yōu)勢,減少加工余量,下端部高5mm的凸臺模鍛成形。分模面取在凸緣上表面,考慮機(jī)械加工余量、鍛造公差、沖孔連皮后,繪制如圖2所示冷鍛件圖,經(jīng)計算其體積為371951mm3。

在冷鍛件圖的尺寸基 礎(chǔ) 上,加上收 縮率,形成熱鍛件圖,以供設(shè)備噸位計算、鍛模設(shè)計和制造使用。錨點錨點錨點

3 模具工作原理

法蘭鍛件的閉式模具結(jié)構(gòu)如圖3所示,模架采用1600t摩擦螺旋壓力機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)模架,下模2與后擋板7、斜面壓板5,依靠斜度為15°的斜面裝配,并由斜面壓板的彎頭斜楔與下模座6的斜面槽配合(斜度為10°),通過擰緊螺釘4,下模即被固定在下模座上。

側(cè)墻板9和螺釘10用于下模的側(cè)向緊固和調(diào)整。上模1與上模座固定方法同上。上、下模座分別用螺栓緊固在壓力機(jī)的滑塊和工作臺面上。導(dǎo)柱和導(dǎo)套是導(dǎo)向和定位裝置,引導(dǎo)上模與下模的中心對正。在進(jìn)行閉式模鍛時,將坯料放在下模膛內(nèi),上模隨著壓力機(jī)滑塊下移對坯料施加壓力,坯料以鐓粗壓入的方式充滿模具型腔,上模與下模打靠時,坯料剛好充滿模具型腔。模鍛件利用頂桿8被頂出,鍛造過程結(jié)束。

參考資料

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