终锻模膛的设计与磨损处理

终锻模膛是锻造锻件不可缺少的模膛，是由它获得带有飞边的最后形状和尺寸的锻件。终锻模膛设计包括终锻模膛设计和飞边槽设计两部分。

1.终锻模膛设计

锻件图（又称冷锻件图）是设计终锻模膛的依据。将冷锻件图的每个尺寸都加上收缩量，便可绘制出热锻件图。终锻模膛就是按热锻件图制造的。

热锻件尺寸按下式计算：

L_R=L（1+δ） （3-2-11）

式中 L_R——锻件的热尺寸（mm）；

L——冷锻件尺寸（mm）；

δ——收缩率（%）。

收缩率δ是个与锻件材料、锻造温度、模具材料、模具的工作温度等多种因素有关的值。对于常用的结构钢锻件，锻造温度在1200℃左右的情况下，根据经验，收缩率δ取1.5%比较合适。对于细长的杆类锻件或打击次数较多，终锻温度较低的锻件，收缩率也要适当减小，可尝试取1.2%或1.3%等。

为了能得到要求的锻件，终锻模膛尺寸应与热锻件图相同。但在有些特殊情况下，需将模膛尺寸作适当的改变，才能适应锻造工艺上的要求。

1）当利用小设备锻大锻件时，由于锤的打击能量不足，难以将锻件打靠。为了保证锻件在厚度方向尺寸能在公差范围内，可适当地减小终锻模膛的深度尺寸。减小量一般在0.5～3mm范围内，要根据打击能量不足情况来确定。

如果用大设备锻小锻件，就容易使模具的分模面打塌，造成锻件厚度尺寸过小，为了保证锻件尺寸和模具使用寿命，可把终锻模膛深度尺寸按锻件的允许正公差加深。

图3-2-48 十字轴

2）终锻模膛易磨损处应预先考虑到，使它在磨损一定量后仍能得到合格的锻件。如图3-2-48所示的十字轴，在四个轴的根部金属流动较为剧烈，因此轴的根部磨损极快，此时轴根部尺寸ϕ₂应按其允许的负公差缩小，轴的端部ϕ₁则按锻件的公称尺寸设计模膛，这样在根部磨损到一定量时，仍能符合锻件的尺寸要求。

3）若锻件的某些部分狭小而深，容易堆积氧化皮不易清除，则应将这些部位的模膛加深。如图3-2-49所示。

图3-2-49 有狭小而深部分的锻件

4）图3-2-50所示的锻件上模部分具有较高的肋，下模部分是圆形的平面，这类锻件定位不良，在锻造时会产生转动，使第一锤打出的肋被第二锤打击时破坏，因此在锻件上要增设一个特殊形状的余块，以保证每次打击时锻件不易变位。

图3-2-50 需增设定位块的锻件

图3-2-51 带有四角扁薄法兰的锻件

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图3-2-52 起模沟槽

5）对于带有四角扁薄法兰的锻件，应考虑切边时的四角变形，增加一些补偿性的余块。这四角的变形范围大约10～15mm，变形拉薄量大约1.5mm。如图3-2-51所示。

6）当锻件比较大某些部分又比较复杂，为节省金属又没有设夹钳料头。则应在终锻模膛的两侧设计沟槽，如图3-2-52所示。这样便于用钳子伸进飞边的底部以帮助起模。

2.飞边及飞边槽

模锻后所得到的锻件是四周带有飞边的锻件。应根据锻件尺寸、形状和切边方向等确定飞边槽的型式和尺寸。

（1）飞边的作用

1）容纳多余的金属。

2）在模膛的四周形成阻力。

3）起缓冲作用。

（2）飞边槽的形式 飞边槽是由桥部和仓部组成。桥部较薄金属冷却快，使模膛四周产生阻力，迫使金属充满模膛。仓部用以容纳多余金属。

常用的飞边槽如图3-2-53所示的四种型式。

1）型式Ⅰ。是最常用的一种，飞边桥部设计在上模，因上模与热金属接触时间短，受热少，不易过热和磨损。尤其是冷切边的锻件多采用这种型式的飞边槽。

2）型式Ⅱ。其特点是桥部设计在下模。这种飞边槽适用于下列两种情况：

①上模形状较为复杂或较深，切边时需将锻件翻转180°，便于操作和简化切边凸模制造。

②整个模膛全部位于下模时，亦采用这种形式的飞边槽。

3）型式Ⅲ。对于大型或复杂锻件，要求飞边槽能容纳较多的多余金属时采用。

4）型式Ⅳ。如果锻件的某些部分较为复杂难以充满，常在相应部分采用这种形式的飞边槽，以提高局部的阻力。

上述四种型式是飞边槽的基本型式，可以单独选用其中的一种型式，也可选用两种型式组成混合式的飞边槽（见图3-2-54）。

图3-2-53 飞边型式

图3-2-54 组合式飞边槽

（3）飞边槽尺寸 飞边槽的尺寸与锻件的复杂程度和锻件的大小有关。模膛四周的阻力大小，取决于桥部的高度h₃和桥部的宽度b。飞边槽尺寸可按表3-2-6选取。当选用的锻锤吨位比实际需要的大时，h₃值应适当减小；当选用的锻锤吨位比实际需要的小时，为了避免因锻压不足造成锻件超差，可适当增加h₃值。