鍛件圖是根據(jù)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(yàn)和生產(chǎn)管理用;熱鍛件圖供模具制造和檢驗(yàn)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(shè)計(jì)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(yán)重影響到鍛件的質(zhì)量。因此,在選擇分模面時必須注意以下幾點(diǎn):
(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(cè)表面上不得出現(xiàn)內(nèi)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(xiàn)交叉或?qū)α鳌⒓眲澢蜏u流。因?yàn)榻饘倭鲃臃较虻目刂剖菦Q定鍛件質(zhì)量的一個極為重要的因素。如果金屬流動方向選擇不當(dāng),不僅影響到金屬的成形,而且嚴(yán)重影響到鍛件內(nèi)在質(zhì)量,使力學(xué)性能達(dá)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(yīng)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(yīng)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(yīng)使飛邊盡可能不要位于零件受力最嚴(yán)重的部位。
(6)鍛件較復(fù)雜部分應(yīng)盡量安排在上模內(nèi),因?yàn)樯夏?nèi)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(jī)加工零件的毛坯,所以必須留有足夠的機(jī)加工余量。它有工藝余量與機(jī)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(jié)構(gòu)要素的尺寸而加上余量,當(dāng)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(dāng)加留工藝余量,在機(jī)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(yīng)留得更大些,這主要是考慮模鍛和鍛件有可能出現(xiàn)錯位;對于冷卻速度不同的部位,冷卻快的部位的余量應(yīng)稍大些,而且鍛造時必須嚴(yán)格控制鍛造溫度。鍛件的加工偏差可查閱有關(guān)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(yīng)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(guān)手冊選取。一般模鍛外模斜度α常取5°、7°,最大10°;內(nèi)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(chǎn)生裂紋和崩塌,鍛件也易產(chǎn)生折疊。圓角半徑需查有關(guān)鍛造手冊選取,或按以下經(jīng)驗(yàn)方法選取外圓角半徑r和內(nèi)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(shè)計(jì)
模膛設(shè)計(jì)是關(guān)系到鍛件質(zhì)量好壞、模鍛工藝合理性、設(shè)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(fù)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(jìn)入終模鍛膛前,需先進(jìn)行第一列的預(yù)鍛工序(如鐓粗、拔長、壓肩、彎曲、預(yù)成形等)。坯料從終鍛模膛取出后,大多還需要在切邊模膛內(nèi)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(chǔ)上加上熱鍛件冷卻收縮量而得到的,不過往往還得根據(jù)具體情況進(jìn)行某些調(diào)整。
飛邊槽的選定:在開模鍛中,終鍛模的周圍還設(shè)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(fù)雜程度以及單位壓力是選擇飛邊槽尺寸的主要依據(jù),靠經(jīng)驗(yàn)選取,也可按下式計(jì)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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