浅谈锻模设计与锻件尺寸精度的关系

锻模设计对锻件的尺寸精度有很大影响。模膛的尺寸精度和磨损、模具和锻件的热胀冷缩、模具和锻件的弹性变形、锻件的形状和尺寸，以及所选用设备的刚度、精度和吨位大小等对锻件的尺寸精度均有较大影响。为保证获得要求的锻件尺寸精度，设计锻模时应考虑以下各点。
⒈锻件的热胀冷缩
当模具工作温度较高时，还应考虑模具的影响，尤其对精密成形的锻件更应注意。
模具温度的波动会引起模膛容积的变化，其变化值可按下式计算：
△Vt/V0=ε1+ε2+ε3
△Vt =Vt–V0
式中：△Vt——模膛容积变化值(mm3 )；V0——设计时预定模具温度下的模膛容积(mm3)；Vt——锻造时实测模具温度下的模膛容积（mm3）；ε1、ε2和ε3——三个互相垂直方向上模膛尺寸的相对改变量。

如果模具温度分布均匀，当模具实测温度与设计预定的模具温度相差为△t时，则：
△Vt/V=3ε=3α△t
式中：α——模具材料的线胀系数。
适合应用于热锻模具的热锻模具钢钢种：ORVAR SUPREME、Dievar、QRO 90 Supreme、Hotvar、YXR3、YXR33、DRM1、DRM2、DRM3、GR(4Cr3Mo3WVNb)、Y4(4Cr3Mo2MnVNbB)、Y10(4Cr5Mo2MnVSi)、ER8(4Cr3Mo2MnVB)、HM1、CG2、RM2、HM3(3Cr3Mo3VNb)、HD(4Cr3Mo2NiVNb)、5Cr4Mo2W2VSi等。

⒉错移力的平衡和导向
错移力的平衡是保证锻件尺寸精度的一个重要因素，而且也是影响设备寿命的一个重要因素。
错移力产生的原因大致有下列几方面：
⑴、当锻件分模线不在同一平面上（即具有落差的锻件）时，模锻时有水平方向的错移力。
⑵、如果由于某些原因使得模膛中心与滑块或锤杆中心不一致，模锻时产生一个偏心力矩，造成锻模的错移。
⑶、如果设备的上、下砧面不平行，模锻时也要产生不平错移。
错移力不仅造成锻件水平尺寸的错差，而且还必然引起锻件高度方向尺寸的偏差，后者对一般小锻件影响不大，但对大型模锻件有时偏差甚至超过5mm，因此，错移力的平衡是保证锻件尺寸精度的一个重要因素。
由上述原因引起的错移力如不设法平衡，不仅使锻件产生错差，而且必然要作用到导轨和床身（立柱）上，使导轨容易磨损，床身容易损坏，锤杆易于折断。
为减小错移力引起的锻件错差，可以采取：
⑴、从设备方面：使上、下砧面尽可能平行；减小导轨间隙；增加导向长度。
⑵、从模具结构方面：尽可能使模膛中心和锤杆中心（或滑块中心）相一致，采用导销、导柱、导套、导筒等平衡和导向装置。了解更多热锻模具知识及相关资讯，敬请关注无锡瀚超合金模具钢网站www.alloy-mould-steel.com。海量的热锻模具钢产品资讯，专业的热锻模具失效分析，尽在无锡瀚超合金模具钢网站。
以上两方面中，设备的精度对减小锻件的错差有一定影响，但是，最根本、最有积极意义的是从模具设计方面采取措施，因为后者的影响更直接，具有决定性的作用。

⒊引起锻件高度方向尺寸超差的各种因素
⑴、终锻模膛的充填性能：对某些具有高肋的锻件，为保证肋部能够充满，应在终锻模膛的相应部位设排气孔。对某些终锻时不易充满的锻件，可增加预锻模膛。
⑵、终锻模膛的磨损：对终锻模膛易磨损的部位，应当在锻件公差允许的范围内预先考虑磨损量，以提高模具寿命，保证锻件的尺寸精度要求。
⑶、氧化皮等在下模较深部位的堆积：当下模模膛局部存在较深部位并易聚积氧化皮时，应在下模此部位加深1~2mm。
⑷、设备吨位不足或过大：当设备吨位偏小可能产生锻压不足时，应适当减小模膛深度，以抵消锻压不足的影响；相反，当设备吨位偏大或模具承击面不够时，应适当增加模膛深度，以保证在承击面下陷后还能锻出合格锻件。

⒋模具的加工精度
模具的加工精确度应当比锻件的精度高两级。

⒌模具的刚度
精锻时，为能获得精确的锻件尺寸，应考虑锻件和模具的弹性变形量，应保证模具有足够的刚度。影响模具刚度的因素有模具结构、模膛位置和模具材料等。
对于模具结构，应力求简单，整体模的刚度较好；采用组合模时，应避免构件问有游隙和较大的弹性变形。对于模膛位置，应力求模膛中心与滑块（或锤杆）的中心一致，否则会由于偏心力矩使上、下模产生相对转动，造成锻件高度方向和水平方向尺寸偏差。对于模具材料，应使模具材料本身硬度高、弹性变形小，例如平面冷精压采用Cr12Mo做精压平板比采用T10A精压后零件中部的凸起高度小，因而零件的精度高。

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资料来源：无锡市瀚超特殊钢有限公司合金模具钢营业部
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