锻件图设计技巧大揭秘

（1）确定分模面 确定闭式模锻件分模面的原则与开式模锻相同，应考虑模膛易于充满、锻件能从模膛中取出和便于模具加工等。在闭式模锻中，坯料金属在凸凹模构成的封闭模膛中成形。锻件形状越复杂，金属流动越困难，因此，应尽可能造成以镦粗或挤压或两者复合的方式成形。对于整体凹模闭式模锻，分模面应选择在锻件与冲头（凸模）接触的端面上；对于复杂锻件的可分凹模模锻，其可分凹模分模面的选择与开式模锻完全相同。根据锻件的形状特点，分模面有三种基本形式，即水平分模、垂直分模和混合分模（见图3-6）。对于一些中空或多孔零件，可采用多向闭式模锻，其凹模的分块通常为两块以上，冲头的个数通常为一个以上，即有多个分模面。

分模面的位置与模锻方法有关，而且它决定着锻件内部金属纤维的流线方向。金属纤维流线方向对锻件性能有较大影响。合理的锻件设计应使最大载荷方向与流线方向一致。

若锻件的主要工作应力是多向的，则应设法造成与其相适应的多向流线。因此，必须将

表3-9 锻件内外表面加工余量（GB/T12362-2003） （单位：mm）

例：当锻件质量为3kg，零件表面粗糙度值为Ra3.2μm,形状复杂系数为S₃，长度为480mm时，查出该锻件余量是：厚度方向为1.7～2.2mm，水平方向为2.0～2.7mm。

锻件材料的各向异性（即纵向、横向和宽度方向的性能）与零件外形联系起来，选择恰当的分模面，以保证锻件内部的金属纤维方向与主要工作应力方向一致。

图3-6 可分凹模的基本形式

a）水平分模 b）垂直分模 c）混合分模

（2）机械加工余量和公差 即使采用可分凹模模锻，锻件上总会有些不便模锻成形的部分（如小孔和某些凹槽等）。凡是不便模锻成形的部分，可以加上敷料，以简化锻件的形状。锻件上凡是尺寸精度和表面质量达不到产品零件图样要求的地方，锻后需进行机械加工，这些地方应根据加工方法的要求预留加工余量。对于普通级锻件的机械加工余量，应按表3-9和表3-10选取，其公差应按表3-4和表3-6选取；对于精密级锻件的机械加工余量，可参考表3-11选取，其公差应按表3-5和表3-7选取。

表3-10 锻件内孔直径的机械加工余量

表3-11 钢质精密级锻件的机械加工余量（单边余量）

（3）模锻斜度 为了便于脱模，在锻件侧面上必须有模锻斜度。模锻斜度可分为外加模锻斜度和自然模锻斜度两种。外加模锻斜度是锻件设计附加在锻件内外壁上的斜度，机械加工时要被去掉。自然模锻斜度是指零件形状所固有的斜度。当锻件终成形后，随着温度的下降，外模锻斜度上的金属由于冷缩而有助于脱模，内模锻斜度的金属因冷缩反而将型腔中的突出部分包得更紧，阻碍锻件脱模。因此，在同一锻件中的内模锻斜度应比外模锻斜度大。

模具中没有顶出装置时，锻件应给出模锻斜度，以保证顺利脱模。此时，对于普通级和精密级锻件，若锻件材料为铝、镁合金时，外模锻斜度分别为3°～5°和1°～3°，内模锻斜度分别为5°～7°和3°～5°；若锻件材料为钢、钛、耐热合金时，外模锻斜度分别为5°～7°和3°～5°，内模锻斜度分别为7°、10°、12°和5°、7°、9°。模锻斜度公差值为±30′或±1°，亦可参考表3-12和表3-13选取。

表3-12 用整体式凹模模锻时的模锻斜度

① 此处仅指锻件在下模有外角α，在上模有内角β的情况。

表3-13 可用分凹模模锻时与凸模运动方向垂直的平面中的模锻斜度(www.xing528.com)

模具中设有顶出装置时，可以不设模锻斜度或只设很小的模锻斜度，如30′或1°。

（4）圆角半径 为了便于金属在模膛内流动，并考虑到模具强度、锻件上凸出与凹下的部位都不允许呈锐角状，应设计成适当的圆角，如图3-7a所示。生产中，把锻件上凸的圆角半径称为外圆角半径r，凹的圆角半径为圆角半径R。很明显，r的作用是避免锻模在热处理时和模锻过程中因应力集中导致开裂。R的作用是使金属易于流动，充填模膛，防止产生折叠和过早被压塌，如图3-7b所示。

圆角半径的大小与锻件形状及尺寸有关。为保证锻件外圆角处有必要的加工余量，可按下式确定外圆角半径r：

r＝余量＋a

式中 a为零件上相应处的圆角半径或倒角。

内圆角半径R应比外圆角半径r大，一般可取：

R＝（2～3）r

为了选用标准刀具，圆角半径应按标准值选用。

图3-7 锻件上的内、外圆角半径

（5）冲孔连皮 对于闭式模锻件，与开式模锻件相同，当锻件内孔直径大于25mm时，要考虑冲孔，不能直接锻出透孔，必须在孔内保留一层连皮，然后在切边压力机上冲除。连皮厚度δ应适当，若δ过薄，则需锻击力增大且锻件易产生锻不足，从而导致模膛凸出部分加速磨损或打塌；若δ过厚，虽然有助于克服上述现象，但在冲切连皮困难，会使锻件形状走样，且浪费金属。闭式模锻中常用的冲孔连皮的形式如图3-8所示，尺寸如表3-14所示。

图3-8 冲孔连皮的形式

a）平底 b）斜底 c）带仓

表3-14 冲孔连皮及其尺寸

（续）

圆角半径的大小对肋板类零件闭式模锻成形的影响较大，所以下面详细分析圆角半径的大小对模锻成形的影响。