错移力平衡与锁扣设计优化

由于锻件形状、模膛排列、操作技术等因素的影响，模锻时，上下锻模常常会产生错移。锻模错移将造成锻件错差，降低锻件精度、加速锻锤导轨磨损并导致锤杆过早折断。为此，有时需要在锻模上设置锁扣以平衡模锻时的错移力。

锻模锁扣有两种基本类型，一种是由弯曲分模锻件的分模面自然构成的锁扣，习惯上称这类锁扣为形状锁扣；另一种是平分模面锻模的普通锁扣。

1.形状锁扣

形状锁扣的设计取决于分模面的形状特点。

1）当锻件分模面的落差H不大时，可将锻件斜置一角度γ，tgγ=H/L，使模膛两端分模面处于同一高度，见图3-2-124。模锻时，锻件产生方向相反的水平错移力，达到自然抵消锻模错移的目的。

图3-2-122 弯曲模膛的位置

a）对于较轻的锻件 b）对于较重的锻件

图3-2-123 模膛排列方案示例

采用这种方法时，最好符合γ≤7°的条件，因为当γ过大时，为使锻件能顺利出模，锻件端部斜面的角度将增至γ与出模角之和，使锻件外形发生较大的改变。

2）当锻件分模面落差H较大时，应设置平衡锁扣来对抗水平错移力，见图3-2-125。锁扣高度可与锻件的落差相等。必要时也可以大于或小于落差，锁扣厚度b≥1.5H，模块允许时，最好使b≥2H。

图3-2-124 锻件斜置

图3-2-125 设置平衡锁扣

α可根据H决定

当H=15～20mm时，α=5°；

当H=30～60mm时，α=3°。

锁扣间隙应小于锻件允许错差值的二分之一。通常δ=0.2～0.4mm，常取0.3mm。

分模面的斜面上应留出1～3mm的间隙。但间隙应不大于飞边桥厚度，以保护飞边桥免被打坏。斜面上的飞边仓部应足以容纳多余金属，避免金属溢出飞边而形成毛刺，因这种温度很低的薄金属片将会产生极大的错移力并损坏锁扣，为此常做出双向的飞边仓。

锁扣的两个侧边应留出3～5mm的间隙，以免上下模发生干涉。

3）当锻件分模面落差H＞50mm时，可将锻件倾斜一个角度后再设置平衡锁扣。这样可以降低锁扣高度，节省锻模材料，如图3-2-126所示。

图3-2-126 锻件斜置并设置平衡锁扣

锁扣的其他参数与前面的叙述相同。

4）当锻件的分模面具有对称形状或将有落差的小锻件作相对排列时，错移力可以自行抵消，如图3-2-127所示。这时可以不设置平衡锁扣，模具的导面完全由分模面的形状决定。

图3-2-127 相对排列的锻件

2.普通锁扣的设计

对于平分模面的锻件，设置锁扣的目的是为了防止锻件错差过大并使模具的安装调整方便，通常在以下几种情况时采用锁扣：

1）对锻件错差要求严时，如一模多件、冷切边的锻件以及要求错差不大于0.5mm的锻件等。

2）锻件容易产生错差时，如长杆类锻件、形状复杂的锻件以及模膛中心偏离锻模中心较大时。

3）从直观上不容易看出锻件错差时，如图3-2-128所示的锻件以及锻后不立即进行切边的锻件。

此外，在锻锤精度低，导轨间隙大时，也可采用锁扣来限制锻模的错移。

采用锁扣也有不利之处：

1）增大了模块高度和面积。(www.xing528.com)

2）减少了模具的承击面。

3）增加了模具的制造工时。

4）由于锁扣的角度α小，又是容易磨损的地方，所以锻模翻新时的下落量增大，减少了锻模的可翻新次数，降低了模具寿命。

因此，对于平分模面的锻模，是否设置锁扣要从利弊两方面来权衡。

新型锻锤（如液压锤）的锤头导向部件刚性好，导向精度高，可以很好地控制锻模的错差。此时就不应再在锻模上设置锁扣，以避免工作中机器的导向部件与锻模锁扣发生干涉，造成机器的早期损坏。为此，一些新型锻锤的使用说明书中就特别提醒用户：不得在模具上设置锁扣。在锻模上设置锁扣，其实只是一种不得已的措施。因此，只要锻锤的工作状态能满足需要，就最好不采用锁扣，以避免采用锁扣而带来的负面影响。

普通锁扣根据锻件特点和模块大小等因素采用圆形锁扣、纵向锁扣、侧面锁扣和角锁扣等几种形式。

（1）圆形锁扣 主要用于镦粗成形的短轴类锻件，圆形锁扣的一般形式见图3-2-129，尺寸见表3-2-17。

锁扣的凹部多设在下模，使坯料摆放和锻件起模较方便。此外，正常生产时下模温度较高，可避免上下模热膨胀量不同而使锻模卡住。

图3-2-128 不易看出错差的锻件

图3-2-129 圆形锁扣

表3-2-17 锁扣尺寸 （单位：mm）

对于较大的模具，可在模后方开一豁口，使氧化皮容易吹出去，见图3-2-130。

采用锁扣时，要特别注意避免飞边金属挤入锁扣间隙，使模具损坏，所以这时应将飞边的仓部加宽5～10mm，参见表3-2-6。

锁扣角度α取3°～5°，锁扣间隙δ在0.2～0.4mm之间，通常取0.3mm。

（2）纵向锁扣 主要用于长轴类锻件以限制其左右错差，长轴类锻件转动错差会在锻件长度上被放大，同时还会导致圆轴锻件的切边滚动，所以长轴类锻件常采用限制左右错差能力强的纵向锁扣。纵向锁扣的型式见图3-2-131。

锁扣尺寸也按表3-2-17选用。在有制坯模膛时，为了布置制坯模膛，尺寸b按需要放大。

图3-2-130 下模后方开豁口

图3-2-131 纵向锁扣

为使操作方便，多将锁扣凸起部分作在下模。

在锁扣肩部，上下模之间留间隙Δ=0.5～1.0mm，锻模承击面不足时也可不留间隙，但需精心制造模具，使三个平面密合，其不密合的缝隙应为0.1～0.3mm，见图3-2-132。

图3-2-132 肩部不留间隙

（3）侧面锁扣 这种锁扣多用于小型锻模及单模膛锻模。它能够限制左右、前后两个方向的错移。锁扣对承击面的影响也较少，但是它的强度不如纵向锁扣，侧面锁扣的型式见图3-2-133。

图3-2-133 侧面锁扣

锁扣尺寸参照表3-2-17。

锁扣长度约为模块长度L的1/2，设在模块两侧中部。

为使锁扣处不易集存氧化皮，同时考虑操作安全，通常将凸部做下模。

（4）角锁扣 这种锁扣也多用于小型锻模或单模膛锻模。锁扣设置在锻模的四个角上，其型式见图3-2-134所示。

锁扣尺寸参照表3-2-18。

角锁扣的凸部一般也做在下模。