当α＜90°，其余弦值都是大于0，∴P₂＞P₁

　　这说明夹角小于90°时，此处金属更易外流，更加剧折叠的产生，而且随着夹角越小折叠越趋严重。尤其像图9中g和h两处都位于锻件端角，对产生折叠更敏感。对于这些地方在模具设计中都必须尽量采用较大的水平外圆角半径改善金属流动，以避免折叠。

　　下面着重讨论筋与腹板连接圆角，即简称外圆角的大小对产生折叠的影响，其影响分为两部分：

　　（1）在首次模压的开始阶段（图11）

　　金属充填型腔时，如R过小，变形金属就不是紧贴着圆角流入型腔，而且沿金属流动惯性方向先与圆角相对的型腔外壁接触，接着冲向筋顶，然后从筋顶返回向圆角外倒流，结果在圆角处形成折叠。如果R选用得合适就可避免这种折叠。

　　（2）是在金属充满模腔以后排出多余金属时，R大小对折叠的影响

　　在普通开式模锻中，坯料量一般都要比模锻件所需的金属量多20％～15％，在锻至金属充满模型之后，还要有一部分多余的金属将以毛边的形式从锻件上流向毛边仓，这种金属的流动过程决不是像图12a所示的理想地流动。实际上这些多余金属总是遵循最小阻力定律选其捷径流动，图12b就是金属真实流动过程。这些多余金属量都是以欠压大的形式存在于锻件的腹板及与分模面相垂直的方向上，它们外流时穿过筋型直接奔向分模面，如果润滑不当或是变形速度快，将使锻件出现流纹不顺和穿筋折叠，这种穿筋折叠是整个折叠缺陷中的主要类型，图1就是这种折叠的典型照片。为了避免这种折叠，模具设计时尽量选用大的外圆角半径。在图13中同一个筋与腹板的连接处假定给它设置不同的外圆角半径，其中R₁＜R₂。当外圆角半径是R₁时，阻碍腹板多余金属外流的摩擦面长度为a；当外圆角半径是R₂时，其阻碍金属外流的摩擦面的长度为b。b远大于α，因为阻力大小与摩擦面的大小成正比，R₂所产生的阻力就远大于R₁的。这样它就迫使腹板上多余金属在远离锻件表面的金属内部向外流动，即使表面金属不参与外流，所以可大大减少穿筋折叠。

图11 R过小变形金属形成折叠的过程

图12 筋型上的金属流动状况

　　在同一模锻件上，不同位置的外圆角对产生折叠的影响也不同，在设计中选择的R值也应不同。图14中R₁、R₂、R₃分别是不同位置的外圆角半径。就其位置而言R₁处是最易折叠的。R₁的选择与筋宽B、筋高H或腹板厚h有关：从筋宽上看，R₁和R₃是对应位置，因为R₃处的筋厚度B₃远大于B₂。厚的筋对腹板金属穿筋外流构成很大的障碍，所以R₃处的金属就很难产生穿筋折叠，R₃可比R₁选择得小些。从筋高上看，R₁和R_1-1是上下相邻的位置，但各处在不同的筋高位置上。R₁处的筋高是H，R_1-1处的筋高是H₁，H₁<H这样R_1-1就距分模面较远，多余金属沿分模面外流趋势将达不到腹板R_1-1的腹板面深度．所以R_1-1就不能折叠。因此R_1-1就可以比 R₁小些。从居于中间筋根的R₂来看，在此处多余之金属将分别向两侧流动，根本构不成折叠，所以R₂也可以小些。在实践中，类似R1的外圆角半径一般是在H／2～H／3之间选取。

图13不同圆角半径对产生折叠得影响

图14不同位置的外圆角对产生折叠得不同影响

　　5 模锻斜度的大小对折叠的影响

　　在普通开式模锻中所有离开分模面的几何形状在与分模面的连接面或棱线上，都做成具有一定斜度的斜角，称之为模锻斜度。它不仅影响锻件的成型、模具的磨损和锻件的脱模，而且对产生折叠有一定的影响。但其影响不象圆角半径那样敏感。就图15所示筋型与分模面和腹板的连接采用的不同斜度而言。当采用3°时，筋与腹板接触点的长度为α；如采用7°时，筋与腹板的连接长度为b。b>α，就阻碍弯角处金属参与外流而言，7°的阻碍作用比3°的更强，故不易产生折叠：所以从避免和减少折叠出发，应把模锻斜度尽量选择大些。通常在生产中大量采用的是7°，还有个别的采用5°或l0°。

图15 模锻斜度对产生折叠的影响

　　6 适当形状模锻件的组合设计以消除折叠

　　有一些易产生折叠的锻件，根据其特定形状在设备能力允许的情况下，可通过双型或多型组合设计放在同一套模具上，以达到消除折叠的目的，图16a所示的模锻件，在单型模具设计时，横向压力中心线必须置于锻件中部，压力中心线左侧之金属将穿越模筋向外流动，这样就在筋根中的“R”处很难避免沿横筋全长上的穿筋折叠。如果把它像图16b所示那样，在同一套模具上把两个锻件对应组合起来，构成一个新几何形状，这样外流金属都离开横筋向两外侧流动，完全可以避免图16a单型布置所产生的穿筋折叠。组合锻件可在成品工序之前沿中心线切开。

图16 模锻件型槽对称组合设计可避免折叠

　　7 毛压和预压模的采用对消除折叠的作用

　　一些形状极为复杂和断面变化悬殊的制件，不仅很难选择毛料，也不易模压成型，而且变形极不均匀，也容易产生折叠缺陷。这些制件用一套终压模锻压是不能完成的，必须采用预压模或者设计毛料模。

　　毛料模只具有模锻件的初步轮廓，按其模锻件的要求起分配金属的作用，其总的金属量比最终要求的一般多10％～8％。

　　预压模则具备模锻件的形状，只是筋型的高度比最终要求的矮些，腹板厚些，圆角大些，总的金属量比最终锻件要多8％～5％。

　　从图17中可以看出，从毛压—预压—终压，锻件是从粗到精逐渐充满模膛，使变形金属的流动过程变得比较平稳，变形也更加均匀，可以减少由于激烈变形产生折叠的机会。

图17 设置毛料模、预压模、终压模避免折叠

　　8 结束语

　　在合理的模具设计、工艺编制、生产操作的前提下，充分发挥操作者的技术水平，使各工序都控制得合理，就能减少模锻件的折叠或完全避免折叠，从而降低废品率，提高经济效益。

上一页  [1] [2]