胎模设计

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(一)锻件图绘制

1．分模面

分模面选取的原则是：在垂直于作用力方向并于锻件最大截面处进行分模，以便锻件顺利出模。

在满足该原则的前提下还应考虑表5．2－1中所列的几方面。

表5．2－1 胎模锻件分模面的选择

2．模锻斜度

模锻斜度标准值为0．5°，1°，1．5°，3°，5°，7°，10°，12°等。

外壁斜度一般取5°～7°，内壁斜度相应增加一级即7°～10°。若有顶出装置，锻件外壁斜度可取1°～3°。

3．圆角半径

圆角半径的标准值为1、1．5、2、3、4、5、6、8、10、12、15、20(mm)等。

外圆角半径r和内圆角半径R与锻件在该处的高度h及宽度b有关(图5．2－1)。其值可按图5．2－2箭头所示查取，查取后的数值应向标准系列靠拢。

图5．2－1 锻件的圆角半径

图5．2－2 锻件圆角半径选用

4．连皮及压凹(表5．2－2)

表5．2－2 连皮形式及尺寸 (mm)

对于盲孔，胎模锻件可采用压凹形式锻出浅孔，孔底为球面。

5．冷缩率(表5．2－3)

表5．2－3 常用黑色金属及有色金属合金的锻件冷缩率(%)

6．工艺余块、加工余量及锻造公差

(1)工艺余块

对阻碍锻件从分模面出模的部分(表5．2－1b)以及孔径小于30mm的内孔都应添加工艺余块。

(2)加工余量及锻造公差(表5．2－4)

表5．2－4 胎模锻锻件的加工余量和公差 (mm)

注：内孔及压凹的尺寸公差应取相反符号并改变上、下位置，而加工余量比外径的加工余量增加0．5mm。

7．技术要求

在锻件图上无法表示的技术参数都以技术要求形式加以说明。如锻件热处理要求、表面质量要求、外形偏差要求以及锻件图上未注明的圆角半径、模锻斜度等。

(二)模具模膛尺寸及外部尺寸的确定

1．摔模

(1)圆摔模膛断面形状、尺寸及外部尺寸(表5．2－5)

表5．2－5 圆摔断面形状及尺寸 (mm)

当毛坯的变形量较大时，圆摔模膛制成菱形断面；当变形量较小时(如校正、摔光)，模膛可制成椭圆形断面。

当上、下摔模闭合(打靠)以控制毛坯被摔部分直径时，D值即为被摔部分的热态直径；否则，D值等于毛坯被摔部分直径减去2～3mm的欠压量。

(2)型摔模膛尺寸(表5．2－6)，外部尺寸(表5．2－7)(其中直径D的确定方法与圆摔相同)

表5．2－6 型摔口部及尾部尺寸 (mm)

表5．2－7 型摔外部尺寸 (mm)

2．扣模

扣模结构及尺寸如图5．2－3所示，扣模在制坯过程中合模焖形时，其模膛的总高度2h应比对应的合模模膛宽度小2～3mm，若扣模直接成型，则其模膛总高度等于锻件宽度。

图5．2－3 扣模结构及尺寸

扣模外部尺寸如下：

B=b_max+20～50 (mm)

H=(2～3)h_max (mm)

式中 B——扣模宽度；

b_max——锻件扣形部分的最大宽度；

L——扣模长度；

l_i——扣模各段长度；

H——扣模高度；

h_max——模膛最大深度。

3．套模

套模模膛尺寸由热锻件图确定。

模套的外形见图5．2－4，外径可查表5．2－8，当使用的锻锤吨位较大时，还要进行强度校核。

图5．2－4 模套及模垫尺寸

表5．2－8 模套外径 (mm)

模套的高度H按下式计算：

H=H₁+H₂+h₀－h₄

式中 H₁——下模高度(mm)，且H₁=h₁+h₂；

H₂——上模高度(mm)，且H₂=h₃+h₄；

h₀——锻件轮缘部分高度(mm)；

h₄——上模垫比模套高出的高度(mm)，当上模垫需要夹持时，取h₄=30～50(mm)；不需夹持时，取h₄=0～10(mm)；

h₁——下模垫厚度(mm)，其最小值可查表5．2－9；

表5．2－9 下模垫最小厚度 (mm)

h₂——锻件凸台或凹坑高度(mm)；

h₃——上模垫伸入模套高度(mm)。

模套口部应制成圆角R5～10或倒棱5×45°。出口方向制成有0．5°～0．3°的斜度。

4．垫模

垫模模膛尺寸由热锻件图确定。

垫模外形尺寸见表5．2－10。

表5．2－10 垫模外形尺寸 (mm)

跳模是整体式不通孔垫模，为保证锻件顺利出模，设计时要考虑以下几方面：①模膛精度要高，按H11级设计，打磨后表面粗糙度达R_a1．6μm。②模膛斜度较大，一般大于3°。③跳模外径D要大，高度H要小。取D≥D_锻+(70～80)mm，H≥H_锻+(30～40)mm。

5．合模

合模结构形式如图5．2－5所示。

(a)导销式

(b)导锁式

(c)导销导锁联合式

(d)导框式

图5．2－5 合模结构

合模模膛尺寸等于热锻件图尺寸，精度按H11级设计。

合模外形尺寸如图5．2－6所示，其值按下式计算：

图5．2－6 合模外形尺寸

L=l+2t₁

B=b+2t₂

式中 L、B——模块的长度和宽度(mm)；

l——模膛最大长度(mm)；

b——模膛最大宽度(mm)；

t₁、t₂——模膛长度方向和宽度方向的最小壁厚(mm)，其值可根据模膛最大深度h按下式计算：t_min=0．5h+(20～25)mm，通常取t₂＞t₁，t_min也可由图5．2－7确定。

图5．2－7 模膛壁厚图解

模块高度H可根据模膛最大深度h按图5．2－7确定。

6．漏模

锤上使用的漏模有切边(或冲孔)模及冲形模两大类。

(1)切边模尺寸

凹模尺寸见表5．2－11。

表5．2－11 凹模尺寸 (mm)

凹模高度H按下式计算：

H=h+H′－h′+(10～15)mm

式中 h——锻件高度(mm)；

h′——保护台高度(mm)；

H′——冲头有效高度(mm)。

冲头与凹模间应有均匀的间隙δ(表5．2－12)，冲头与锻件各接触面尽可能一致。

表5．2－12 冲头形状及冲头与凹模的间隙 (mm)

(2)冲形模

冲形模的结构形式基本上与切边模相同，但由于被冲切的毛坯或锻件厚度较大，故设计时应注意以下几方面：

①冲头与凹模都有刃口，间隙应适当。通常，当坯料或锻件厚度t=5～20mm时，单边间隙δ取0．5～1．0mm。

②冲头应有导向装置，常采取定位板或导销。

③当工件的厚度较小时，可采用冷冲。这时，凹模的外形尺寸应适当增加。

④若在焖形胎模内直接冲切孔径时，则在焖形时先将凹模出料孔用垫铁堵塞，冲切时再去掉垫铁(图5．2－8、5．2－9)。

(a)胎模焖形

(b)冲切孔

图5．2－8 下模垫为冲切凹模的胎模

(a)胎模焖形

图5．2－9 上模垫为冲切凹模的胎模