組合套模在鍛造中的應用技術

董立榮

【摘 要】胎模鍛是介于自由鍛與模鍛之間的一種鍛造方法。它既有自由鍛造工藝靈活、工具簡單的特點，又有模段利用模膛成形，鍛件形狀復雜、尺寸準確、生產效率高的特點。

【Abstract】Loose tooling forging is a forging method between free forging and die forging. The utility model has the characteristics of free forging process and simple tool， and has the characteristics that the die section is formed by the die cavity， the shape of the forging is complex， the dimension is accurate， and the production efficiency is high.

【關鍵詞】胎模鍛；組合套模；自由鍛

【Keywords】loose tooling forging； combined cover die； free forging

【中圖分類號】TG31 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）04-0151-02

1 引言

胎膜鍛是在自由鍛設備上使用通用工具和可移動的簡易組合模具（胎模）來使金屬成形的，所用胎模的外形和模膛都較簡單，而且制造方便、成本低。

2 胎模鍛的變形過程

2.1 基本形成階段

即金屬由開始變形到基本充滿型槽為止這一過程，因為在此成型過程中變形抗力較小，自由度大，與模腔接觸較少，摩擦阻力小，所以變形過程非常容易實現。

2.2 基本充滿階段

即金屬由基本成形狀態到完全充滿型槽的過程。由于金屬坯料已基本上全部接觸模槽，坯料的端面、表皮及心部，均已處于三向等壓應力狀態，而形變的區域逐漸減少，處于未充滿處附近的兩個剛性區域之間，而且由于變形區域的應力差值很小，所以這一形變階段的變形抗力較上一階段的變形抗力大得多。

2.3 飛邊形成階段

由于坯料已全部充滿模腔，整個坯料基本上成為不變形的剛性體，故飛邊的產生不容易實現。但在實際生產過程中因為打擊能量過大，坯料尺寸不精確，偶爾有形成橫向飛邊的現象產生。飛邊產生對胎模鍛造有害無利，所以應避免飛邊的產生，即在飛邊形成前結束鍛打[1]。通過對上面各變形過程的敘述分析。我們可以得出胎模鍛造的以下幾個特點：①整個鍛造過程應在形成橫向飛邊前結束，在制定工藝時應該允許在模具分合處有少量的未充滿，這樣可以降低飛邊的形成概率，并可提高鍛模的壽命。②坯料在鍛造過程中始終與溫度低得多的胎模呈包容狀況，溫降速度快，故胎模鍛造時應最好在一次連續完成。這樣有利于模腔充分充滿，并且可以改善鍛模的受力狀況。

3 組合套模

自由鍛件的形狀設計，一般應遵循下述原則：

鍛件的流線盡可能順零件主應力方向分布，不被切斷，無嚴重的渦流；截面突變盡可能小，而且平緩過渡；鍛造各部分的鍛造比相近。

在實際的生產過程中，通常我們會碰到下列類型的鍛件：法蘭類鍛件；齒輪類鍛件；異型鍛件。

①法蘭類鍛件。如圖1所示為簡單的法蘭類鍛件，在實際的生產過程中由于產品參數D、d、H、h的不同導致制作的胎模數量較大，制作成本上升，同時給模具管理帶來一定難度。為了減少胎模的制作數量，在實際生產中我們使用組合套模的方式對此類產品進行生產。

如圖2所示我們在生產過程中，通過不斷更換件2或件3來減少由于D、d不同導致的模具制作，極大地降低了模具的產品制作費用。

②齒輪類鍛件。在設計、制造過程中齒輪由于其各方面要求較高，經常采取鍛造的方式對齒輪進行生產，而齒輪形狀、大小的不同導致其在模鍛設備上成本倍增，所以在實際生產中只有該型號齒輪數量達到一定要求才會考慮在模鍛設備上進行開模生產。

如圖3所示為該廠實際生產過程中的一個大齒輪，由于其需求量不大我們采取組合鍛模的方式對其進行生產，如圖4所示。

如圖4所示件1為模套，件2為齒輪上壓槽，件3為齒輪下壓槽，件4為產品。通過這樣的組合套模，不但減少了鍛件的重量，提高了生產效率，保證了產品質量的同時降低了模具的制作維護費用。

③異形鍛件。在實際生產過程中往往碰到些異形零件使我們無從下手，如圖5所示：

如圖5所示，此類異形零件在鍛造過程中采取自由鍛的方式，會導致以下幾個問題：

①產品加工量較大；

②原材料利用率較低；

③生產效率低下。

為了有效避免以上3個問題，我們采用組合套模的方式對此類產品進行生產，如圖6所示：

4 結語

以上通過對組合套模鍛特點的論述和對有實際生產現狀的分析，我們可以看到組合套模仍在當今的鍛造行業中占據著至關重要的地位。但是，目前的組合套模也存在著缺點與不足，應該從以下兩個方面改進。

①設計方面。應當有意識地提高胎模的設計水平和制造水平，達到優化模具設計和降低模具制造成本的目的。

②經濟發面。合理優化胎模組合，對相近產品進行重組合并，降低制造成本。

【參考文獻】

【1】劉彩英.自由鍛錘上胎模鍛和型砧鍛鍛壓手冊[K].中國機械工程學會鍛壓學會編，1993.