利用模具使毛坯变形而获得锻件的锻造方法称为模型锻造，简称模锻。模锻是使金属坯料在锻模模膛内一次或多次承受冲击力或压力的作用，而被迫流动成形。由于模膛对金属坯料流动的限制，最终得到与模膛形状相符的锻件。与自由锻相比，模锻主要有以下特点。
（1）金属变形是在模膛内进行，锻件成形快，生产率高。
（2）模锻件尺寸相对精确，加工余量小。
（3）可以锻出形状比较复杂的锻件。
（4）比自由锻节省材料，减小切削加工工作量，降低成本。
（5）锻模价格较高，制造周期长，成本较高。
（6）操作简单，易于实现机械化和自动化生产。
模锻的不足之处在于坯料整体变形；变形抗力较大，而且，锻模的制造成本很高，适合中、小型锻件的大批量生产。
9.3.1 锤上模锻
锤上模锻所使用的设备有蒸汽—空气模锻锤、无砧座锤、高速锤等。其中蒸汽—空气模锻锤应用最广泛。其工作原理与蒸汽—空气自由锻锤基本相同。由于模锻锤工作时受力大，要求设备的刚性好，导向精度高。因此，模锻锤的机架与砧座相连接，形成封闭结构。锤头与导轨之间的间隙较小，保证合模准确性。模锻锤吨位为1t～16t，锻件质量为0.5kg～150kg。
1.锻模
锤上模锻用的锻模如图9－8所示。它是由带燕尾的活动上模2和固定下模4两部分组成，并分别用楔铁10、7紧固在锤头1和模座5上。上、下模合模后，其中部形成完整的模膛9、分模面8和飞边槽3。
图9－8 锻模示意图
1—锤头；2—上模；3—飞边模；4—下模；5—模座；6、7、10—紧固楔铁；8—分模面；9—模膛
锻模模膛可分为制坯模膛和模锻模膛两大类。
（1）制坯模膛的主要作用是使坯料形状基本接近模锻件形状；合理分布金属材料；更易于充满模膛。制坯模膛一般有以下几种类型。
①拔长模膛用于减小坯料某部分横截面积，增加该部分长度。
②滚压模膛用于减小坯料某部分的横截面积，增大另一部分的横截面积，使金属按模锻件形状分布。
③弯曲模膛用于弯曲杆类模锻件的坯料。
（2）模锻模膛又分为预锻模膛和终锻模膛两种。
①预锻模膛的作用是使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸。使金属更容易充满终锻模膛，减少模膛磨损，增加模膛使用寿命。
②终锻模膛的形状和锻件形状相同。考虑到锻件冷却时的收缩，终锻模膛的尺寸应比锻件尺寸放大一个收缩量，使坯料最后变形到锻件所要求的形状和尺寸。飞边槽的作用是增加金属从模膛中流出的阻力；促使金属充满模膛；容纳多余金属。对于通孔锻件，终锻后会在孔内留下一薄层冲孔连皮，可采用专用模具将飞边和冲孔连皮切除。
根据模锻件复杂程度不同，锻模又可分为单膛锻模和多膛锻模。单膛锻模是在一副锻模上只具有一个终锻模膛，多膛锻模是在一副锻模上具有两个以上的模膛。如图9－9所示为弯曲连杆模锻件的多膛锻模。
图9－9 弯曲连杆锻造过程示意图
2.锤上模锻工艺规程的制定
锤上模锻的工艺过程一般为切断毛坯、加热坯料、模锻、切除飞边、校正锻件、锻件热处理、表面清理和检验。
模锻生产的工艺规程包括绘制模锻件图、坯料尺寸计算、确定模锻工步（选择模膛）、选择模锻设备、安排修整及辅助工序等。
（1）模锻件图是以零件图为依据，按模锻工艺特点绘制的。它是设计和制造锻模，计算坯料和检验锻件的依据。绘制模锻件图时，主要考虑如下几个问题。
①确定分模面。分模面是上下锻模在锻件上的分界面，如图9－10所示。确定分模面要遵循下列原则。
图9－10 分模面的比较与选择
a.分模面应选在锻件最大尺寸截面处，保证模锻件能从模膛中取出。图9－10中a－a面不可取。
b.为便于发现错模，上下模膛分界处的轮廓应一致。图9－10中c－c面不可取。
c.尽可能使模膛深度最浅，便于制造锻模。图9－10中b－b面不可取。
d.分模面最好为平面，应使锻件上所加敷料最少。尽可能使上下模膛深度相等，便于起模和金属充满模膛。
通过综合分析，图9－10中d－d面是最合理的分模面。
②根据锻件大小、形状和精度等级选择余量、公差和敷料。一般余量为1mm～4mm，公差为±0.3mm～3mm。
③模锻斜度的大小与锻件高度和设备类型有关，如图9－11（a）所示。一般模锻件外壁斜度的值常取5°～10°，内壁斜度比外壁斜度大2°～5°。
④一般凸圆角半径r等于单面加工余量加上零件圆角半径的值，凹圆角半径R=（2～3）r，如图9－11（b）所示。
（2）坯料计算。计算的步骤与自由锻件类同，要求计算精确。
（3）模锻工步主要依据锻件的形状和尺寸确定。长轴类模锻件，如台阶轴、连杆等，一般要经过拔长、滚压、弯曲、预锻和终锻等工步。盘类模锻件，如齿轮、法兰盘等，常选用镦粗、预锻和终锻等工步。
图9－11 模锻斜度与圆角
（4）模锻设备的吨位可参照表9－4选择。
（5）锻件修整主要包括切边、冲连皮、校正、清理、精压及锻后热处理等。
表9－4 锻造设备的选择
9.3.2 胎模锻
在自由墩设备上，使用可移动胎模具生产锻件的锻造方法称为胎模锻。胎模不固定在自由锻锤的砧块上，需用时才放上去。锻造时，将加热后的坯料放入胎模锻制成形。一般操作是先将坯料经过自由锻预锻成近似锻件的形状，然后用胎模终锻成形。
1.胎模锻特点
胎模锻是介于自由锻和模锻之间的一种锻造方法，具有如下特点。
（1）扩大了自由锻设备的应用范围，生产成本降低。
（2）锻件表面质量、形状和尺寸精度都高于自由锻造。
（3）金属在胎模内成形，锻件余块少且加工余量小，节省金属，减少机加工工时。
（4）胎模锻工艺操作灵活，可以局部成形。
（5）胎模结构简单，容易制造且造价低。
（6）工人劳动强度较大，生产率较模锻低。
2.胎模形式
胎模种类很多，主要有扣模、套筒模及合模三种。
（1）扣模用来对坯料进行全部或局部扣形，主要生产杆状非回转体锻件，如图9－12（a）所示。
（2）套筒模呈套筒形，主要用于锻造齿轮、法兰盘类锻件，如图9－12（b）、（c）所示。
（3）合模由上模和下模两部分组成，为防止锻件错位经常采用导柱等定位，主要用于生产形状较复杂的连杆、叉形件等非回转体锻件，如图9－12（d）所示。
图9－12 胎模的几种结构示意图
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
