一、模鍛錘
模鍛錘是在中批量或大批量生產(chǎn)條件下進(jìn)行各種模鍛件生產(chǎn)的鍛造設(shè)備，可進(jìn)行多型模鍛，由于它具有結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)率高、造價(jià)低廉和適應(yīng)模鍛工藝要求等特點(diǎn)，因此它是常用的鍛造設(shè)備。
鍛錘在現(xiàn)代鍛造工業(yè)中的地位取決于如下幾個(gè)方面：
（1） 結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)費(fèi)用低；
（2） 操作方便，靈活性強(qiáng)；
（3） 模鍛錘可進(jìn)行多模鏜鍛造，無需配備預(yù)鍛設(shè)備，萬能性強(qiáng)；
（4） 成形速度快，對不同類別的鍛件適應(yīng)性強(qiáng)；
（5） 設(shè)備投資少（僅為熱模鍛壓力機(jī)投資的1/4）。
模鍛錘與其它成形設(shè)備的比較如下：
鍛錘的特出優(yōu)點(diǎn)在于打擊速度快，特別適合要求高速變形來充填模具的場合。由于鍛錘速度快，模具接觸時(shí)間短，有利于重量相對小、形狀輕薄、冷卻特別快的零件的成形，有利于模具壽命的提高。
鍛錘用于鍛制帶有薄筋板、形狀復(fù)雜的而且有重量公差要求的鍛件，它的性能和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢將得到充分體現(xiàn)。鍛錘仍是鍛造工業(yè)最好的設(shè)備，特別適合多品種、小批量生產(chǎn)。
經(jīng)驗(yàn)公式：
G = (3.5～6.3) KF總
公式中：
G ——模鍛錘噸位(Kg)；
K ——鋼種系數(shù)（低碳鋼為0.9；中碳鋼和低碳合金鋼為1；中碳低合金鋼為1.1；高合金結(jié)構(gòu)鋼為1.25）；
F ——鍛件平面圖總變形面積（包括連皮及飛邊）(cm2)。
當(dāng)生產(chǎn)批量很大，要求較高的生產(chǎn)率時(shí)，公式取上限數(shù)值6.3，而下限3.5用于能進(jìn)行曲終鍛工步并且生產(chǎn)率不很高的情況。
二、摩擦壓力機(jī)
摩擦壓力機(jī)適用于模鍛、鐓鍛、精壓、校正、切邊、彎曲等工序。但由于摩擦壓力機(jī)的平均偏載能力遠(yuǎn)小于熱模鍛壓力機(jī)和鍛錘。因此，摩擦壓力機(jī)不適合一次加熱完成幾道工序（如去除氧化皮，預(yù)鍛和切邊）。所以，當(dāng)采用摩擦壓力機(jī)終鍛時(shí)，需要用另外的設(shè)備完成輔助工序。
摩擦壓力機(jī)模鍛的工藝特點(diǎn)是由設(shè)備的性能決定的。由于摩擦壓力機(jī)具有模鍛錘和熱模鍛壓力機(jī)的雙重工作特性，即在工作過程中有一定的沖擊作用；滑塊行程不固定；設(shè)備帶頂料裝置；鍛件形成中滑塊和工作臺(tái)之間所受的力由壓力機(jī)的框架結(jié)構(gòu)所承受等。所以，摩擦壓力機(jī)模鍛有如下特點(diǎn)：
（1） 摩擦壓力機(jī)滑塊行程速度較慢，略帶沖擊性，可以在一個(gè)型槽內(nèi)進(jìn)行多次打擊變形。所以，它可以為大變形工序（如鐓粗、擠壓）提供大的變形能量，也可以為小變形的工序（如精壓、壓?。┨峁┹^大的變形力。
（2） 由于滑塊行程不固定并設(shè)有頂料裝置，很適于無飛邊模鍛及長桿類鍛件的鐓鍛，用于擠壓和切邊工序時(shí)，須在模具上增設(shè)限制行程裝置。
（3） 摩擦壓力機(jī)承受偏心載荷的能力較差，通常用于單型槽模鍛，制坯一般在其它輔助設(shè)備上進(jìn)行。也可在偏心力不大的情況下布置兩個(gè)型槽，如壓彎 —— 終鍛或鐓粗 —— 終鍛。
摩擦壓力機(jī)模鍛也受設(shè)備噸位、工作速度低和配備輔助設(shè)備制坯等不利因素的限制，一般用于中小型鍛件的中小批量生產(chǎn)。
摩擦壓力機(jī)靠打擊能量進(jìn)行工作，其工作特性與模鍛錘相似，壓力機(jī)滑塊行程不固定，可允許在最低位置前任意位置回程，根據(jù)鍛件所需變形功的大小，可控制打擊能量和打擊次數(shù)。但摩擦壓力機(jī)模鍛時(shí)，鍛件成形的變形抗力是由床身封閉系統(tǒng)的彈性變形來平衡的，它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又與熱模鍛壓力機(jī)相似。所以它是介于鍛錘和熱模鍛壓力機(jī)之間的一種模鍛設(shè)備，有一定的超載能力。選擇摩擦壓力機(jī)的噸位必須適應(yīng)其特性。
選擇摩擦壓力機(jī)的噸位的計(jì)算公式如下：
（1） P = p/q = (64～73) F/q
公式中：
P —— 摩擦壓力機(jī)噸位(KN)；
p —— 模鍛所需變形力(KN)；
F —— 鍛件連同飛邊的投影面積(cm2)；
(64～73) —— 復(fù)雜鍛件系數(shù)取73，簡單件取64；
q —— 是一個(gè)變形系數(shù)，按摩擦壓力機(jī)模鍛中的行程和變形功可分為：
①鍛件需要大的變形行程、變形量和變形功進(jìn)行模鍛時(shí)，q = 0.9～1.1；
②鍛件需要較小的變形行程和變形功進(jìn)行模鍛時(shí)q = 1.3；
③鍛件只需要很小的變形行程，但需要很大的變形力進(jìn)行精壓時(shí)q = 1.6。
（2） P = (17.5～28) K·F總(KN)
公式中：
P —— 摩擦壓力機(jī)噸位(KN)；
F —— 鍛件連同飛邊的總投影面積(cm2)；
K —— 鋼種系數(shù)，參照第三單元設(shè)備噸位計(jì)算一節(jié)；
(17.5～28) —— 系數(shù)28用于變形困難(如擠壓變形，有飛邊變形等)及生產(chǎn)率高的條件之下，反之取17.5。
上式適用于錘擊2～3次成形時(shí)所需設(shè)備的噸位計(jì)算。如果需一次錘擊成形應(yīng)按計(jì)算增大一倍。
三、熱模鍛壓力機(jī)
熱模鍛壓力機(jī)上模鍛的特性是受壓力機(jī)本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所決定的。
具有如下特點(diǎn)：
（1） 機(jī)架和曲柄連桿機(jī)構(gòu)的剛性大，工作中彈性變形小。
（2） 滑塊具有附加導(dǎo)向的象鼻形結(jié)構(gòu)，從而增加滑塊的導(dǎo)向長度，提高了導(dǎo)向精度。
（3） 壓力機(jī)的工作行程固定，一次行程完成一個(gè)工步。
（4） 設(shè)有自動(dòng)頂出裝置。
根據(jù)模鍛壓力機(jī)的工作特性，模鍛工藝具有如下特點(diǎn)：
（1） 與模鍛錘相比，熱模鍛壓力機(jī)滑塊行程一定，速度慢。在一次行程中，坯料就能完成預(yù)定的變形。所以，變形中坯料中部變形大而易向水平方向劇烈流動(dòng)，形成很大飛邊，造成型槽深處金屬不容易充滿。同時(shí)比錘上模鍛更容易產(chǎn)生折疊，這對于橫截面形狀復(fù)雜的鍛件更為突出。為了在壓力機(jī)上順利地鍛出這類鍛件，必須采用制坯工步，使坯料接近鍛件形狀，因而要求正確設(shè)計(jì)模鍛工步。
（2） 模鍛錘錘頭每分鐘行程次數(shù)多，并可根據(jù)坯料變形的要求控制錘擊輕重。對鍛件拔長，滾壓等到工步操作方便。熱模鍛壓力機(jī)進(jìn)行拔長滾擠工步則比較困難，因此對于橫截面相差很大的長桿類制坯件，需要采用拔長，滾擠時(shí)需借助其它設(shè)備如空氣錘、輥鍛機(jī)、平鍛機(jī)等進(jìn)行制坯。
（3） 在錘上模鍛時(shí)，坯料表面的氧化皮比較容易被打落吹掉，熱模鍛壓力機(jī)上模鍛則較困難，尤其是坯料上下兩端面的氧化皮容易壓入鍛件表層。因此必須使用電加熱及其它少無氧化的加熱方法。
（4） 由于熱模鍛壓力機(jī)導(dǎo)向精度高，并采用帶有導(dǎo)向裝置的組合模，所以能鍛出精度較高的鍛件。各個(gè)工步的型槽制作在更換方便的鑲塊上，并用緊固螺釘緊固在通用模架上。工作時(shí)上下模塊不產(chǎn)生對擊。鑲塊模的尺寸比錘上用模小得多，從而有效地節(jié)約了模具材料。而且鑲塊模的制造、使用、修理也方便得多。
（5） 充分地運(yùn)用熱模鍛壓力機(jī)特性，模鍛中可以得到精度較高的鍛件，鍛件機(jī)械加工余量的平均值在0.4～2 mm范圍內(nèi)，較錘上模鍛件小30～50 %，公差也相應(yīng)減少，一般為0.2～0.5 mm。還可有效地提高鍛件的材料利用率和勞動(dòng)生產(chǎn)率。
熱模鍛壓力機(jī)噸位的確定是根據(jù)鍛件終時(shí)的最大變形抗力來計(jì)算確定的。
鍛造壓力P可按下列經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算：
P = (64～73) KF
公式中：
F —— 包括飛邊橋部在內(nèi)的鍛件投影面積 (cm2)；
K—— 鋼種系數(shù)，參照第三單元設(shè)備噸位選擇內(nèi)容。
對于外形簡單，圓面較大，筋厚而低，以及壁較厚的鍛件，復(fù)雜系數(shù)取小值，反之取大值
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各設(shè)備相關(guān)比較 |
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參 數(shù) 名 稱 |
蒸汽錘 |
螺旋壓力機(jī) |
曲柄壓力機(jī) |
中機(jī)程控鍛錘 |
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打擊速度(m/s) |
4～7 |
0.6～0.8 |
0.3～0.7 |
4～6 |
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冷擊時(shí)間(ms) |
2～3 |
30～60 |
30～60 |
2～3 |
|
成形接觸時(shí)間(ms) |
5～15 |
30～150 |
80～120 |
5～15 |
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打擊頻率 |
80～100 |
6～15 |
40～80 |
80～110 |
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靈活性 |
好 |
差 |
差 |
好 |
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投資比例 |
1 |
1～2 |
4 |
1 |
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適應(yīng)性 |
多品種小批量 |
單一零件大批量 |
單一零件大批量 |
多品種小批量 |
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結(jié)構(gòu)復(fù)雜 |
最簡單 |
一般 |
最復(fù)雜 |
簡單 |
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自動(dòng)化程度 |
差 |
差 |
好 |
好 |
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鍛造原理 |
小能量多次錘擊成形 |
一次沖擊壓力成形 |
靜壓力成形 |
小能量多次錘擊成形 |
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工作精度 |
差 |
差 |
高 |
高 |
|
能源消耗比較 |
15 |
2～3 |
3 |
1 |
鍛件在選擇相似設(shè)備能力鍛造時(shí)，鍛壓設(shè)備能力間的換算關(guān)系為：1t模鍛錘（雙作用錘）相當(dāng)于(1.5～1.8) t單作用模鍛錘，相當(dāng)于10000 KN熱模鍛壓力機(jī)，相當(dāng)于3500～4000 KN摩擦壓力機(jī)。
