文章导读:
齿轮锻造模设计的原理
根据齿轮锻件成形特点，考虑模架的通用性、模具容易调试和操作、上、下模具的快速更换及工作端面清理方便等因素，结合公司模具设计、制造和使用的传统，齿轮温挤成形模具结构。该模具上部凸模1由锥形凸模压套29和凸模压盖32通过螺纹的连接，坚固于凸模座31中，有利于凸模1自动定位和更换方便。凹模采用三层预应力组合凹模设计，通过压模盖3固定于凹模座18中，预应力组合凹模与凹模座18为间隙配合，可通过凹模座18上的调整螺钉19进行微调，进而确保组合凹模与凸模1同轴。在挤压过程中，由导柱24和导套23进行导向，为保证良好润滑，在导柱24和导套23上均开有润滑油槽。采用拉杆式退料装置，由退料拉杆33、退料拉套34、顶料横梁l7、顶杆9和顶料杆7组成。该套模具通用性强，只需更换不同尺寸的凸模、组合凹模和顶料杆，即可进行不同尺寸形状的齿轮锻件挤压成形。
将加热后经轻镦去掉氧化皮的坯料放人组合凹模型腔内，随着压机滑块的下行，当凸模1下行至下死点时，坯料被挤压成形。滑块回程时，凸模I开始上行，由于挤压件受到组合凹模内壁表面的摩擦力大于凸模1的摩擦力，凸模1与挤压件逐渐分离，将挤压件留于凹模型腔内。当凸模1上行至接近上死点时，退料装置在滑块、退料拉杆33、退料拉套34和顶料横梁17的作用下，接触并推动顶杆9、顶料杆7和挤压件向上运动，在凸模l和滑块回程至上死点时，挤压件被推出组合凹模型腔，完成锻件温挤成形工作过程。
冲压模具中坯料的定位方式有哪些
1、定位板和定位销；
2、挡料销
3、导正销
4、导料板
5、侧刃
模锻都有什么分类？
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。
锻造工艺复习资料
1.锻造钢的宏观缺陷：折叠 、划痕、 发纹 。
2下料：金属切削机床下料{车床下料，片砂轮下料，锯床下料(圆盘锯，弓锯床) 、气割下料 、 压力加工机床下料（冲床下料、冲剪机下料、 摩擦压力机下料 、锤上下料）}
3.剪切导致的缺陷：断面裂纹Y、 断面剪切斜度X 过大 、 毛刺M 、断面上产生的凹陷W 、较大的压痕Z
4跑合期： 为了使锯条的高度均匀，也是齿尖经过微小磨损后耐磨切，提高锯条的使用寿命。
5润化作用 :减小模膛表面磨损，减小金属流动阻力，便于脱模。
6钢的软化退火的目的：为了减少变形抗力，提高塑性
7磷化处理的目的：使刚的坯料表面发生化学反应，生成磷酸盐被摸，作为剂的保持曾润层。
8常规加热方法：火焰加热和电加热（电阻加热（电阻炉 盐浴炉 接触电阻） 感应加热）
9氧化（烧损）:金属在高温加热时表层的离子和炉内的氧化性气体产生化学反应，使表面生成氧化物，这种现象叫做氧化
10本质晶粒度：钢加热到930°时所具有的奥氏体晶粒的大小
11实际晶粒度：钢在某一具体热处理条件下所获得的奥氏体晶粒度大小
12裂纹产生的应力：温度应力、组织应力、残余应力
13火焰加热:是一种传统的加热方法，它是利用燃料燃烧时产生的热量，通过对流，辐射把热能传给坯料表面再有表面向中心传导，使整个坯料加热
14空气消耗系数:燃料燃烧实际供给的空气量与理论计算空气质量之比
15消除加热时的氧化措施：快速加热、 控制加热炉内炉气的性质 、 炉内应保持不大的正压力、 以防吸入炉外的就空气 、 介质保护加热
16锻造的温度范围：坯料开始锻造是的温度（始端温度和结束的的温度（终端温度）之间的温度区间
17红脆现象：在高温下，当纯铁产生铁素异构转变时，由于微观组织发生变化，体积突变，晶体体积发生膨胀。虽然体积变化不大，但在较低温度时的固态中却能产生较大的组织应力，这种组织应力若超过铁素体的晶界强度，会造成应力集中，晶界联系较弱，引起塑性恶化，严重影响了锻造性能。人们把高温下发生的这种现象称之为红脆现象
18自由锻件的分类：饼块类，空心类、轴杆类、曲轴类、弯曲类、复杂形状类。
加热规范：就是指坯料从装炉开始到加热完成，整个过程对炉子温度和坯料温度随时间变化的规定
1） 核心问题是，确定金属在加热过程中不同的时期的加热温度，加热速度和加热时间
2）最大可能加热速度：炉子按最大供热能量升值时所能达到的加热速度。
19 钢料允许加热速度：在不破坏金属完整性的条件下所能允许的加热速度
20最小保温时间：能够使钢料温差达到规定的均匀程度所需要的最短保温时间
最大保温时间是不产生过热，过烧 缺陷的最大允许保温时间
1）过热：是指热处理时由于加热温度过高和保温时间过长，使奥氏体粗大而引起的力学性能恶化现象,常用正火工艺弥补；
2）过烧：加热温度过高，不仅引起奥氏体晶粒粗大，而且晶界局部出现氧化或溶化，导致晶界弱化等。
21 锻件冷却时产生的缺陷有：裂纹、 网状碳化物 、白点
常规的冷却形式有：空冷、 坑冷 、炉冷
22模锻过程：镦粗阶段 充满型腔阶段 打靠阶段
23减小平砧镦粗缺陷的工艺有：预热磨具，使用润滑剂。 侧凹坯料镦粗。 软金属垫镦粗。 叠料镦粗。 套怀内镦粗。
24自由锻的工序分为 基本工序（锻粗 拔长 冲孔 心轴扩孔 心轴拔长 弯曲 切割 错位 扭转 锻接）辅助工序 修正工序
25.锻造比（简称锻比）是表示锻件变形程度的一种方法，也是保证锻件品质的一个重要指标。
26开式模锻三个阶段锻塑、充填模膛，打靠。
27.闭式模锻的三个变形阶段：基本变形、充满模膛、形成纵向毛刺。
28.常用模架：压板式模架，楔块压紧式，键式模架
29模块的紧固形式：斜楔紧固，压板紧固，焊接紧固
30螺旋压力机的导向形式：导柱导套，导销，凸凹模自身导向，锁扣
31.胎膜种类很多，用于制胚的 摔模、扣模和弯曲模；用于成型的有套模、垫模和合模；用于休整的有校正模、切边模、冲孔模和压印模
32.模锻工艺过程方案：单件模锻，调头模锻，一头多件模锻，一模多件模锻
33.终锻模膛由模膛本体，飞边槽和钳口三部分组成
34.模锻前清理胚料氧化皮的方法有：用钢丝刷，刮板，刮轮等工具，或用高压水清理，
35.在锤上模锻时采用前胚工步，可去除一部分热胚料上的氧化皮
36.对于模锻后或热处理后锻件上的氧化皮，常用方法有滚筒清理，喷砂（丸）清理，抛丸清理及酸洗清理
37取轴向分模；锻件形状较复杂部分，应尽量安排在上模。
38镦粗的方式有 1，垫环镦粗：坯料在单个垫环或两个垫环上镦粗
2，局部镦粗：坯料只是进行局部镦粗
39拔长品质的影响因素：送进量和压下量的影响。 砧子形状的影响 拔长操作的影响
40锻造工艺过程分类：锤上模锻、热模锻压力机模锻、螺旋压力机模锻、平砧机模锻、水压机模锻、高速锤模锻和其他专用设备模锻
41燕尾槽的作用：使模块固定在锤头上，使燕尾底面与锤头底面紧密结合
简答
1脱碳的危害 ：在加热时钢发生了脱碳，会是锻件表面硬度和强度指数降低，耐磨性也降低，从而影响零件的使用性能，如果脱碳层厚度小于机械加工余量，则没有危害
如果坯料在加热过程中的某一温度下内应力超过他的强度极限，那么就要产生裂纹，内应力有： 温度应力 、组织应力、 残余应力
2锻造的温度范围确定的基本原则是：要求坯料在锻造温度范围内锻造时金属具有良好的塑性和较低的变形抗力，保证锻件质量，段出优质的锻件，并且锻造温度范围竟可能宽广一些，以便减少加热次数，提高锻件生产率，减少热损失
3装炉温度下保温的目的是：为了防止金属在温度应力下引起破坏。700~850°下保温的目的是为了减少前端的加热后钢料断面上的温差，从而减少钢料断面内的温度应力，使锻造温度下保温时间不至过长。锻造温度下保温的目的是减少钢料断面断面温差是温度均匀。
4自由锻的特征：工具简单 通用性强灵活性大，适合但见火小批量生产
工具与毛坯部分接触，逐步变形所需设备功率笔锻模小得多，可断大型锻件也可锻造多种多样，变形程度很大的锻件。
靠人工操作，可控锻件的形状和尺寸，紧蹙差，效率低，劳动强度大
5锻粗后网格变形的三个区域 I 难变区 该区受端面摩擦的影响，变形十分困难；II大变形区，处于坯料中段受摩擦影响小，温度降低最慢，应力状态有利于变形。III小变形区，变形程度介于I区和II区之间。
6自由端工艺过程规程：根据零件图绘制锻件图，确定坯料的质量和尺寸；制定变形工艺过程及选用工具；确定设备吨位；选择锻造温度范围，制定坯料的加热和锻件的冷却规范；制定锻件热处理规范；提出短剑的技术条件和检验要求；填写工艺过程卡片。
7锻件图是在零件图的基础上考虑加工余量，锻件公差，锻造余块，检验试样及操作用夹头等因素绘制面域。
8模具形状对金属变形的影响：控制锻件的形状和尺寸，控制金属的变形方向，改变变形区的应力场，提高金属的塑性，控制坯料的失稳，提高成型极限。
9.把各个流动平面的中心线连接起来，使得到锻件的中性面的金属变形方向与模具运动方向平行，中性面以外的金属变形方向与模具变形方向垂直。
10.开式模锻时影响成型的主要因素：模膛尺寸和形状的影响（变形金属与模膛之间的摩擦系数，模锻斜度，圆角半径R，模膛深度和宽度，模具温度）；飞边槽的影响；设备工作速度的影响。
11飞边槽包括桥部和仓部，桥部的主要作用是阻止金属外流，迫使金属充满模膛。仓部的作用是容纳多余的金属，以免金属流到分模面上，影响上下模具打靠。
12.使顶镦不产生折叠的经验经总结以后的数学表达式，称为顶镦规则：(1)当毛坏的端面平整且垂直于棒料轴线，其变形部分的长度 与 之比（长径比）小于3时，可以一次顶镦成型。（2）在凹模中聚料时，当聚料直径 =1.50 ，A≤1.25 ，即使局部镦粗长径比超过允许值，也可进行正常的局部镦粗而不产生弯曲折叠。（3）在冲头的锥形模膛内聚料时，当 =1.5 ,A≤2 ；或 =1.25 ，A≤3 时，也可进行正常的局部镦粗而不产生折叠。
13.锤锻模由上下两部分模块组成，两模块借助燕尾、锲铁和键块分别紧固在锤头和下模座的燕尾槽中。燕尾的作用是时模具在左右方向定位。键块的作用是时模块在前后方向定位。
14.冷镦件用于最终锻件的检验和校正模的设计，也是机械加工部门制定加工工艺过程、设计加工夹具的依据；热锻件图是对冷镦件图上各个尺寸相应地加上热胀量绘制的。
15.分模面选择原则：尽可能采用直线分模，使锻件结构简单，防止上下模错移；尽可能将分模位置选在锻件侧面中部，这样易于生产过程中发现上下模错移；对头部尺寸交大的长轴累锻件可以折线分模，使上下模膛深度大致相等，使尖角处易于充满；当圆饼累锻件H≤D时，应采用径向分模，不易采36.冲孔连皮的形式：平底连皮，斜底连皮，带仓连皮，压凹
16.错移力平衡措施（1）对小锻件可以成对进行锻造（2）当锻件较大，落差较小时，可以将锻件倾斜一定角度（3）如果锻件落差较大，用第二种方法解决不好时，可采用平衡锁扣（4）如果锻件落差很大，可以联合采用（2）（3）种方法
17.锤子模锻与强度有关的破坏形式主要有四种：（1）在燕尾根部转角处产生裂纹（2）在模膛深处沿高度方向产生的纵向裂纹（3）模壁打断（4）承击面打塌
18.切边模和冲孔模主要由冲头（凸模）和凹模组成，切边时，锻件放在凹模洞口处，在冲头的推压下，锻件的飞边被凹模剪切，同锻件分离.由于冲头凹模之间有间隙在剪切过程中伴有弯曲拉伸现象通常切边冲头推压锻件，只起传递压力的作用.冲孔时情况相反，冲孔凹模只起支撑锻件的作用，冲孔冲头只起剪切作用
19拔长效率的影响因素1.送进量的影响2.压下量的影响拔长时增大压下量不但可提高生产率，还可强化心部变形，有利于锻合内部缺陷3.砧子形状的影响4.拔长操作的影响拔长质量影响因素
20中小钢锻件的热处理: 退火、正火、淬火、回火 退火目的：1降低硬度、改善切削加工性。2细化晶粒，改善力学性能。3消除内应力、以防锻件变形或开裂，稳定工作尺寸，减少淬火是的变形或开裂倾向4。提高塑性，便于冷加工。
21磨具形状对金属变形的影响：控制锻件形状和尺寸 控制金属的变形方向 改变变形区的应力场 提高金属的塑性 控制坯料失稳，提高成型极限
22死区：在挤压过程中位于挤压筒与挤压模交界处金属不发生塑性变形的区域，也称前端弹性变形区
形成原因：主要是凹模模膛底部的摩擦的影响，愈靠近凹模模膛侧壁处摩擦阻力愈大，而孔不较小，因此死区一般呈三角形。
23预断模膛设计的必要性:预断模膛是用来制坯后的坯料进一步变形，合理的分配到坯料各部位的金属体积，使其接近锻件外形，改善金属在终端模膛内的流动条件，保证终端时的成型饱和；避免折叠、裂纹或其他缺陷，减少终锻模膛的磨损，提高磨具寿命。 不利影响：增大了锻件的平面尺寸、使模锻中心不易与模膛中心重合，导致偏心打击，增大错移量，降低锻件尺寸精度，使锻模和锻杆受力状态好、恶化影响锻模和锤杆的寿命。
24制坯模膛的设计的必要性：为了初步改变原坯料的形状，合理的分配坯料。以适应锻件横截面积和形状要求，使金属能较好的充满行腔。
25减少错移的措施有：设计模锻中心尽可能与锤杆中心一致，分模面有落差时要采取平衡措施；模锻上设导锁或导销；与相同吨位模锻锤相比，适合选取吨位偏大的自由锤锻，以克服打击力不足，砧块跳动过大的缺点；调整自由锻锤的导轨间隙，加强导轨对锤头的导向作用；固定胎模中的模膛安排，应参考锤上模锻的设计原则、。
试举例论述在模型加工中如何正确合理选择材料
模具选材是整个模具制作过程中非常重要的一个环节。
模具选材需要满足三个原则，模具满足耐磨性、强韧性等工作需求，模具满足工艺要求，同时模具应满足经济适用性。
（一）模具满足工作条件要求
1、耐磨性
坯料在模具型腔中塑性变性时，沿型腔表面既流动又滑动，使型腔表面与坯料间产生剧烈的摩擦，从而导致模具因磨损而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。
硬度是影响耐磨性的主要因素。一般情况下，模具零件的硬度越高，磨损量越小，耐磨性也越好。另外，耐磨性还与材料中碳化物的种类、数量、形态、大小及分布有关。
2、强韧性
模具的工作条件大多十分恶劣，有些常承受较大的冲击负荷，从而导致脆性断裂。为防止模具零件在工作时突然脆断，模具要具有较高的强度和韧性。
模具的韧性主要取决于材料的含碳量、晶粒度及组织状态。
3、疲劳断裂性能
模具工作过程中，在循环应力的长期作用下，往往导致疲劳断裂。其形式有小能量多次冲击疲劳断裂、拉伸疲劳断裂接触疲劳断裂及弯曲疲劳断裂。
模具的疲劳断裂性能主要取决于其强度、韧性、硬度、以及材料中夹杂物的含量。
4、高温性能
当模具的工作温度较高进，会使硬度和强度下降，导致模具早期磨损或产生塑性变形而失效。因此，模具材料应具有较高的抗回火稳定性，以保证模具在工作温度下，具有较高的硬度和强度。
5、耐冷热疲劳性能
有些模具在工作过程中处于反复加热和冷却的状态，使型腔表面受拉、压力变应力的作用，引起表面龟裂和剥落，增大摩擦力，阻碍塑性变形，降低了尺寸精度，从而导致模具失效。冷热疲劳是热作模具失效的主要形式之一，帮这类模具应具有较高的耐冷热疲劳性能。
6、耐蚀性
有些模具如塑料模在工作时，由于塑料中存在氯、氟等元素，受热后分解析出HCI、HF等强侵蚀性气体，侵蚀模具型腔表面，加大其表面粗糙度，加剧磨损失效。
（二）模具满足工艺性能要求
模具的制造一般都要经过锻造、切削加工、热处理等几道工序。为保证模具的制造质量，降低生产成本，其材料应具有良好的可锻性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性；还应具有小的氧化、脱碳敏感性和淬火变形开裂倾向。
1、可锻性
具有较低的热锻变形抗力，塑性好，锻造温度范围宽，锻裂冷裂及析出网状碳化物倾向低。
2、退火工艺性
球化退火温度范围宽，退火硬度低且波动范围小，球化率高。
3、切削加工性
切削用量大，刀具损耗低，加工表面粗糙度低。
4、氧化、脱碳敏感性
高温加热时抗氧化怀能好，脱碳速度慢，对加热介质不敏感，产生麻点倾向小。
5、淬硬性
淬火后具有均匀而高的表面硬度。
6、淬透性
淬火后能获得较深的淬硬层，采用缓和的淬火介质就能淬硬。
7、淬火变形开裂倾向
常规淬火体积变化小，形状翘曲、畸变轻微，异常变形倾向低。常规淬火开裂敏感性低，对淬火温度及工件形状不敏感。
8、可磨削性
砂轮相对损耗小，无烧伤极限磨削用量大，对砂轮质量及冷却条件不敏感，不易发生磨伤及磨削裂纹。
（三）模具满足经济性要求
在给模具选材是，必须考虑经济性这一原则，尽可能地降低制造成本。因此，在满足使用性能的前提下，首先选用价格较低的，能用碳钢就不用合金钢，能用国产材料就不用进口材料。
另外，在选材时还应考虑市场的生产和供应情况，所选钢种应尽量少而集中，易购买。
毛刺M 、断面上产生的凹陷W 、较大的压痕Z4跑合期： 为了使锯条的高度均匀，也是齿尖经过微小磨损后耐磨切，提高锯条的使用寿命。5润化作用 :减小模膛表面磨损，减小金属流动阻力，便于脱模。6钢的软化退火的目的：为了减少变形抗
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