模锻

锻造方法

模锻是指在专用模锻设备上利用模具使毛坯成型而获得锻件的锻造方法。此方法生产的锻件尺寸精确，加工余量较小，结构也比较复杂生产率高。

特点

在模锻锤或压力机上用锻模将金属坯料锻压加工成形的工艺。模锻工艺生产效率高，劳动强度低，尺寸精确，加工余量小，并可锻制形状复杂的锻件；适用于批量生产。但模具成本高，需有专用的模锻设备，不适合于单件或小批量生产。

1 由于有模膛引导金属的流动，锻件的形状可以比较复杂。

2 锻件内部的锻造流线按锻件轮廓分布，从而提高了零件的力学性能和使用寿命。

3 操作简单，易于实现机械化，生产率高。

分类

根据设备不同，模锻分为锤上模锻，曲柄压力机模锻，平锻机模锻，摩擦压力机模锻等。锤上模锻所用的设备为模锻锤，通常为空气模锻锤，对形状复杂的锻件，先在制坯模腔内初步成形，然后在锻模腔内锻造。按锻模结构分类：锻模上有容纳多余金属的毛边槽的，称为开式模锻；反之，锻模上没有容纳多余金属的毛边飞槽的，称为闭式模锻。由原始坯料直接成型的，称为单模膛模锻。对形状复杂的锻件，在同一锻模上需要经过若干工步的预成型的，称为多模膛模锻。

精密模锻是在模锻基础上发展而来，能够锻造一些复杂形状，尺寸精度高的零件，如：锥齿轮，叶片，航空零件等。

制备

模锻用的锻模，由上下两个模块组成，模膛是锻模的工作部分，上下模各一半。用燕尾和楔固定在锤砧和工作台上；并以锁扣或导柱导向，防止上下模块错位。金属坯料按模膛的形状变形。

模锻的工序为制坯、预锻和终锻。终锻模的模膛是按锻件的尺寸、形状，并加上余量和偏差确定的。模锻一般分开口模锻和闭口模锻两种：开口模锻的模膛周围有毛边槽，成形后多余的金属流入槽内，最后将毛边切除；闭口模锻只在端部有很小的毛边，如果坯料精确，也可以不出毛边。

HXN5连杆模锻工艺研究

HXN5型机车是某机车公司与美国GE公司合作研发的大功率内燃机车，作为柴油机关键零件之一的连杆，均为进口，价格昂贵。该公司于2012年引进德国米勒—万家顿公司生产的PZS系列22000吨电动螺旋压力机，并对HXN5型机车柴油机连杆实行国产化。零件实体图，如图1所示。

该连杆采用42Cr Mo A合金钢制造，锻件为带工字型截面的长轴类零件，外形和杆身在模锻后不加工，这样可以获得紧密的连杆表面组织，提高连杆的表面强度，而且可以省去连杆的粗加工工序，简化连杆的工艺流程，降低生产成本，这对连杆的模锻工艺提出了很高的要求。

1 HXN5连杆锻件工艺分析

如图1所示，连杆模锻件属于长杆类异型锻件，杆身相对简单，锻件小端存在高度落差，大端与杆身轴线夹角较大，大小端重量有较大相差，为了使材料使用更经济合理，应该在锻造前进行制坯，使连杆件在锻造时更易成型。

2 HNX5连杆模锻工艺设计

根据模锻件的特点，整个模锻工艺要解决的关键问题是：①进行合理分料，形成适宜于模锻的毛坯；②在22000吨电动螺旋压力机上模锻时，合理设置打击点及打击能量。

模具是影响模锻件尺寸精度最直接的因素，根据锻件结构设计确定连杆的锻模，如图2所示，采用横纵向方形封闭式锁扣，减少错移。模具选材5Cr Ni Mo，热处理硬度HRC44~48，模膛粗糙度为1.6，其余3.2。

法兰锻件闭式模锻工艺与模具

法兰件作为管道接头，因其具有拆装灵活等优点，所以广泛被应用于建筑、化工、给排水、石油、消防、水暖、造船等领域。采用闭式模锻工艺来精密成形中小尺寸法兰件，可以节省材料，且锻件性能良好，在批量生产中，显示出“更精、更净、更省”的优势。

一种1Cr18Ni9不锈钢材质的用于输送低压气体的化工管道用法兰零件，经对产品结构、质量要求、生产批量和成形特点等因素进行综合分析后，提出采用闭式模锻工艺来成形此法兰锻件，以获得较好的经济效益和社会效益，增强企业的市场竞争力。

1工艺性分析

法兰零件图如图3所示，凸缘部位直径最大为Φ140mm，全高55mm，中心孔径Φ50mm，经计算零件的体积为287950mm3，质量为2.25kg。如采用Φ145mm×60mm的棒料直接切削加工，材料利用率仅为29.1%，加工量较大。由于生产批量较大，为了降低生产成本，对该零件采用模锻制坯+切削加工来生产是较好的制造工艺。再考虑到零件尺寸较小，可采用闭式模锻工艺，在常用的锻压设备摩擦螺旋压力机上精密成形法兰锻件，可进一步降低生产成本。

本法兰件的生产工序流程为：下料→毛坯清理→加热→闭式模锻→冲连皮→预先热处理→机械加工→最终热处理。

2制定闭式模锻工艺

制定锻件图

凸缘上均布的8个Φ14孔和下端部环形密封凹槽6mm×4mm，由于尺寸较小，无法锻出，用余块填补，后期切削加工得到；为了体现闭式模锻技术优势，减少加工余量，下端部高5mm的凸台模锻成形。分模面取在凸缘上表面，考虑机械加工余量、锻造公差、冲孔连皮后，绘制如图4所示冷锻件图，经计算其体积为371951mm3。

在冷锻件图的尺寸基础上，加上收缩率，形成热锻件图，以供设备吨位计算、锻模设计和制造使用。

3 模具工作原理

法兰锻件的闭式模具结构如图5所示，模架采用1600t摩擦螺旋压力机的标准模架，下模2与后挡板7、斜面压板5，依靠斜度为15°的斜面装配，并由斜面压板的弯头斜楔与下模座6的斜面槽配合（斜度为10°），通过拧紧螺钉4，下模即被固定在下模座上。

侧墙板9和螺钉10用于下模的侧向紧固和调整。上模1与上模座固定方法同上。上、下模座分别用螺栓紧固在压力机的滑块和工作台面上。导柱和导套是导向和定位装置，引导上模与下模的中心对正。在进行闭式模锻时，将坯料放在下模膛内，上模随着压力机滑块下移对坯料施加压力，坯料以镦粗压入的方式充满模具型腔，上模与下模打靠时，坯料刚好充满模具型腔。模锻件利用顶杆8被顶出，锻造过程结束。

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