鍛件圖是根據零件圖考慮分模面、加工余量、鍛件公差、工藝余量、模鍛斜度、圓角半徑等而制定的。鍛件圖分冷鍛件圖和熱鍛件圖。冷鍛件圖供鍛件檢驗和生產管理用;熱鍛件圖供模具制造和檢驗用。熱鍛件圖等于冷鍛件圖尺寸加上材料的冷卻收縮余量。下面介紹的鍛件圖都是指冷鍛件圖的設計原則。
1 分模面的選擇
分模面的選擇正確與否,不僅影響到模具和鍛件的制造周期和成本,而且還嚴重影響到鍛件的質量。因此,在選擇分模面時必須注意以下幾點:
(1)鍛件的凹形只能順著打擊方向,以保證鍛件能自由地從模膛中取出,即在鍛件側表面上不得出現內凹形,并保證有一定斜度。
(2)使金屬沿著鍛件外形朝一個方向流動,盡可能避免模鍛時金屬流動出現交叉或對流、急劇彎曲和渦流。因為金屬流動方向的控制是決定鍛件質量的一個極為重要的因素。如果金屬流動方向選擇不當,不僅影響到金屬的成形,而且嚴重影響到鍛件內在質量,使力學性能達不到要求。
(3)為使金屬有著良好的流動和成形條件,分模面的位置應使模膛的深度最小而寬度最大,所以分模面一般定在鍛件最大周邊處,即在鍛件最大斷面處。這樣模膛的深度最小,金屬易于流動充滿且成形良好。
(4)最好使分模面為一水平面或最大限度地接近一個水平面。這不僅造價低,上、下凹模不易錯移,操作方便,而且廢料少,鍛件精度也高。對于空間曲面的分模面,應使它的各部分與水平的傾角不大于60°,以便改善模鍛和切邊條件。
(5)由于飛邊處金屬流動最不均勻,所以應使飛邊盡可能不要位于零件受力最嚴重的部位。
(6)鍛件較復雜部分應盡量安排在上模內,因為上模內的金屬最容易充滿模膛。
2 模鍛件的余量和公差
模鍛件大部分用做機加工零件的毛坯,所以必須留有足夠的機加工余量。它有工藝余量與機械加工余量兩類。
工藝余量是模鍛工藝的要求。必須增大模鍛件某些結構要素的尺寸而加上余量,當鍛件的腹板太薄而筋太高,以及筋與腹板的連接半徑太小時,可適當加留工藝余量,在機加工時除掉;對于長形鍛件,由于縱向尺寸比橫向尺寸大,橫向上的加工余量應留得更大些,這主要是考慮模鍛和鍛件有可能出現錯位;對于冷卻速度不同的部位,冷卻快的部位的余量應稍大些,而且鍛造時必須嚴格控制鍛造溫度。鍛件的加工偏差可查閱有關鍛造工藝手冊。
3 模鍛斜度
為了易于從模膛中取出鍛件,凡是與鍛錘打擊方向平行的鍛件,所有壁表面都應做出模鍛斜度。模鍛斜度可按鍛件材料、輪廓尺寸、斷面形狀以及高寬比查有關手冊選取。一般模鍛外模斜度α常取5°、7°,最大10°;內模鍛斜度β常取7°、10°,最大12°.
4 圓角半徑
合理的圓角半徑有利于金屬充滿模膛、取出鍛件和提高鍛模壽命。圓角半徑太小,模具熱處理和鍛造過程中易產生裂紋和崩塌,鍛件也易產生折疊。圓角半徑需查有關鍛造手冊選取,或按以下經驗方法選取外圓角半徑r和內圓角半徑R:
r=單面余量+零件圓角半徑或倒角
R=(2~3)r
5 模膛設計
模膛設計是關系到鍛件質量好壞、模鍛工藝合理性、設備能力大小和鍛件成本高低的重要問題。為了保證金屬流動的合理性,對于復雜形狀的鍛件及性能要求較高的鍛件,不能采用終模鍛膛一步成形,即在坯料進入終模鍛膛前,需先進行第一列的預鍛工序(如鐓粗、拔長、壓肩、彎曲、預成形等)。坯料從終鍛模膛取出后,大多還需要在切邊模膛內切掉飛邊,這樣才能最后完成模鍛工序。
6 熱模鍛圖的制定
終鍛模的形狀和尺寸是按熱終鍛件圖加工的,它是在冷鍛件圖基礎上加上熱鍛件冷卻收縮量而得到的,不過往往還得根據具體情況進行某些調整。
飛邊槽的選定:在開模鍛中,終鍛模的周圍還設有飛邊槽。
飛邊槽的作用是:
(1)增加金屬流出模膛的阻力,迫使金屬充滿模膛的各個部位;
(2)容納多余的金屬;
(3)形成的飛邊對鍛錘有緩沖作用,減弱上、下模的打擊。
飛邊槽的制作有:僅制作在下模膛;平分制作在上、下鍛模膛;上模膛淺而下模膛深3種形式。飛邊槽的主要尺寸是橋部高度h和寬度b.h增大,阻力減小,反之,阻力增大;b增大,金屬流程增長,則阻力增加,反之,阻力減小。鍛件尺寸、形狀復雜程度以及單位壓力是選擇飛邊槽尺寸的主要依據,靠經驗選取,也可按下式計算選取:
h=0.015√F
式中
F-鍛件在水平面上的投影面積,m㎡.
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