如何设计浅孔薄壁锻件的预锻工步？

预锻工步的形状直接影响终锻工步的成形。设计的一般原则是，为了保证充满终锻模膛，应使设计的预锻坯料在终锻模膛内尽可能是镦粗成形，即预锻工步图的高度相应要比终锻工步大6～8mm，而且直径比终锻工步小0.5～2mm。对于不同类型的锻件，有不同的设计特点。

1.具有粗大部分的杆类锻件

对于不易充满的部位，应在预锻工步首先成形，例如图4-3-19b终段工步的后端R不易充满，在预锻工步图4-3-19a先在凹模中成形圆角R。

H₁=H

h₁=h+（6～8）mm

m₁=m-（4～6）mm

d₁=d

D₁=D-（0.5～2）mm

图4-3-19 预锻工步和终锻工步比较

2.冲孔类锻件

（1）冲孔次数和冲孔深度分配

1）冲孔次数决定于冲孔深度h（见图4-3-20）和冲孔直径d_n1比值，见表4-3-7。

图4-3-20 浅孔厚壁锻件

表4-3-7 冲孔次数

2）冲孔深度分配多次冲孔时，第一次冲孔深度较浅，因为第一次冲孔坯料尚未稳定，其他各次冲孔深度基本相等，其计算公式如下：

第一次冲孔深度h₁=0.5d_n1

其余冲孔深度h_k=（1～1.5）d_n1

（2）冲孔预锻工步设计要点 根据锻件相对壁厚和相对孔深分为四种：

1）浅孔厚壁锻件（H/d_n1≤1.5，（D-d_n1）/d_n1＞1.25）这类锻件不需要预冲孔，只在终锻时一次冲孔，其预锻工步设计原则如下（见图4-3-20）。

①D₁=D或D₁=D-（1～2）mm

a=5～20mm

后端一段（a段）直径等于终锻直径或稍小些，因为厚壁锻件后端不易充满，这样就保证锻件后端易充满且定位良好。

②H₁=H+（8～15）mm(www.xing528.com)

预锻高度H₁应比终锻高度H高8～15mm，保证冲孔时有一定压缩量，避免金属倒流。

③d₁=d_n1+（8～10）mm

前端要设计成锥形，其直径d₁要大于冲孔直径d_n1，这样避免冲孔时金属拉缩产生折纹。

④d₂按体积不变原则计算确定，模膛充不满系数K=1.1～1.2。

2）浅孔薄壁锻件（H/d_n1≤1.5，（D-d_n1）/d_n1≤0.6）这类锻件孔大、冲头粗，坯料易镦粗，锻件前端不易充满，为此，把预锻前端直径设计成和终锻外径相同或稍小，如图4-3-21所示。

图4-3-21 浅孔薄壁锻件

①D₁=D或D₁=D-（1～2）mm

a=5～20mm

②H₁=H+（8～15）mm

③d₁=d_n1+（8～10）mm

④d₂按体积不变原则计算确定，模膛充不满系数K=1.1～1.2，为了保证预锻的几何形状，有时预冲孔，如图4-3-21虚线部分所示，以保证H₁=H+（8～15）mm。

3）深孔薄壁锻件（H/d_n1＞1.5，（D-d_n1）/d_n1≤0.6）除遵循浅孔薄壁锻件预锻工步设计计算外，还需满足如下要求（见图4-3-22）：

①d=（1.05～1.1）（D²-d²_n1）^1/2。随着壁厚的增大，系数取大值。为避免金属变形时倒流，减少模具磨损，采用扩孔镦粗成形。

②α₁＜α。冲孔冲头顶端的角度应使下一道的角度比上一道角度大，否则，金属变形时易在内孔产生折纹，一般可按角度α为60°、75°、90°、110°、120°顺序采用，每道工步的冲头斜度θ应保持不变。

③薄壁锻件后端一般均能充满，但当相对壁厚（D-d_n1）/d_n1接近0.6时，不易充满。此时可采用两种措施，如图4-3-22虚线部分所示：在预锻工步的后端设计一段法兰，D₁=D-（0.5～2）mm，a=5～20mm；或终锻工步冲孔冲头深入坯料。

图4-3-22 深孔薄壁锻件

4）深孔厚壁锻件（H/d_n1＞1.5，（D-d_n1）/d_n1＞1.25）除遵循浅孔厚壁和深孔薄壁锻件预锻设

计计算外（见图4-3-23），还要满足

d₂由体积不变原则计算确定。

图4-3-23 深孔厚壁锻件