锤上用锻模结构合理设计

浅析锤上用锻模结构的合理设计

确定锻模模块上各种模槽的设置和模块尺寸的工作。

锻模结构设计得好坏将对锻件质量、生产效率、劳动强度、锻模和锻锤的使用寿命以及锻模的加工制造等产生重要影响。锤上用锻模由上下两个模块组成。(见图1)模槽是锻模的工作部分一半在上模块上做出，一半在下模块上做出。上下模块用键、燕尾和楔铁分别安装在上锤头和下砧座上。模块右侧和前侧设有检验角，是加工模具划线和便于安装锻模及调整用的。

锻模结构设计的主要任务是：模槽在模块上的合理布置；为平衡错移力而设置的锁扣型式；各模槽间和模槽至模块边缘的壁厚；模块的尺寸大小和重量；模块纤维方向与锤击方向的关系以及检验角的设置等。

模槽的布置 模槽布置包括模锻模槽和制坯模槽的布置。

模锻模槽的布置 根据有无预锻模槽分为两种。

(1)无预锻模槽时只需布置终锻模槽。为减少锻造时的偏心力矩，必须使模槽中心(模槽承受锻件反作用力的合力中心点)、锻模中心(锻模燕尾中心线与键槽中心线的交点)和模块中心(模块对角线的交点)重合。

(2)有预锻模槽时应考虑预锻模槽的受力情况，不(王振范)论终锻或预锻都应尽量减少锻造时的偏心力矩。把预锻和终锻模槽布置在燕尾中心线的两侧，并尽可能减小两模槽的间距l。(见图2)根据经验，终锻模槽中心到燕尾中心线的距离应是预锻模槽到燕尾中心线距离的二分之一时力矩大体相等。

制坯模槽的布置 在锻造生产中常把加热炉、模锻锤和切边机从左到右依次排列，压缩空气喷管一般都固定在锻锤右侧机架上。因第一道制坯工步锻打下来较多的氧化皮就能被高压空气吹到锻模之外而不掉落在其他模槽中，所以第一道制坯模槽应布置在锻模左侧边缘上。其余制坯模槽应按操作顺序合理安排，以减少坯料往返移动的次数，提高工作效率，如图3所示。

平衡错移力的锁扣 当锻件的分模面为斜面、曲面或锻模中心与模槽中心偏移量较大时，模锻过程中将产生水平分力，从而引起锻模的错移。这将影响锻件的质量、锻模和锻锤的使用寿命。因此，在设计锻模时，在适当位置上设置防止错移的台阶来平衡水平错移力。此外，为了上下模的安装和调整，提高生产效率和锻件质量，有时也利用锁扣导向。锁扣有平衡锁扣和一般锁扣两种型式。平衡锁扣(形状锁扣)，用于具有落差的锻件上来平衡错移力；一般锁扣，用于提高锻件质量，减少锻件的错移量。各类锁扣的特点详见表1所示。

模壁厚度 壁厚的确定方法见表2所示。

模块尺寸 模块尺寸的大小除应根据模槽数、各模槽尺寸、模槽的布置方法和模壁厚度等确定外，还应考虑承击面、锻模中心相对模块中心的偏移量、锻模的最大宽度、模块的最大长度、模块的高度、模块的重量和模块的纤维方向等因素。

承击面 锤击过程中上下模相接触的面，如图4阴影部分所示。根据实践经验，每10kN锻锤需配有300cm2的承击面。如果太小，容易造成分模面的压陷或压崩。随着锻锤吨位的增加，承击面要相应地减小。

锻模中心相对模块中心的偏移量 前后、左右允许的偏移量为(参见图5)：a≤0.1A和6≤0.1B

锻模的最大宽度 受上下模边缘与锻锤导轨之间的最小间隙不应小于20mm的限制。锻模的最小宽度要保证模块两侧超出燕尾相应两侧各10mm，如图6所示：

B1≥1/2·B+10mm

模块的最大长度 在锻造特长锻件时，模块长度允许超出锤头，每端的允许值f为：

f≤H/3

式中H为上模块的高度。图7为上模块与锤头长度关系示意图。如果超出上式规定，将使锻模对锤杆的受力条件恶化，影响锻锤的使用寿命。

模块的高度 模块的最小高度度愈大。上下模块的总高度不能小于锻锤允许的最小闭合高度(按锻锤说明书的规定)。如果小于这个规定，则应采用中间模座来补充高度的不足。考虑到锻模翻修的需要，一般锻模高度是锻锤最小闭合高度的1.35～1.45倍。

锻模的重量 为保证锻锤的运动性能，上模块重量应有限制，最大重量不应超过锻锤吨位的35％。

模块的纤维方向 长轴类锻件，锻模的纤维方向应与锻件轴线方向一致。圆饼类锻件，模块的纤维方向应与键槽中心线方向一致。

检验角 模块上下两个加工侧面所构成的90·角。它是锻模机械加工的基准面，也是锻模安装调整时检验上下模槽对准的基准。检验角一般设在锻模的前面和右侧面，如图1所示。检验角的两个加工面，要刨进深度5mm，高度为50～100mm，可根据锻锤吨位的大小来确定。如5～20kN的锤，深度h=50mm；30～50kN的锤，h=75mm；100～160kN的锤，h=100mm。