CN116274822A - 一种成形锻造的自动套模装置及其套模尺寸的确定方法 - Google Patents

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CN116274822A CN202310551262.6A CN202310551262A CN116274822A CN 116274822 A CN116274822 A CN 116274822A CN 202310551262 A CN202310551262 A CN 202310551262A CN 116274822 A CN116274822 A CN 116274822A
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Abstract

本发明公开了一种成形锻造的自动套模装置及其套模尺寸的确定方法，涉及锻造模具的技术领域，其包括内外套设的内模和外模；外模开设有沿其轴线延伸的穿行通道；穿行通道的第一开口位于外模的上端面，第二开口位于外模的下端面；第一开口的截面面积大于第二开口的截面面积；穿行通道的截面面积沿所述第一开口至第二开口的方向逐渐递减；内模包括多个分模；分模的外壁接触所述穿行通道内壁，以便两者发生相对滑动；内模和外模发生相对滑动时，分模有向上方向和向外侧的移动，在多个分模同时上移的过程中，多个分模相互远离，从而能够使得锻造产品在脱模过程中能够自动脱离多个分模的约束；同时在脱模完成后，内模自动回位，大幅度提高生产效率。

Description

一种成形锻造的自动套模装置及其套模尺寸的确定方法
技术领域
本发明涉及模具的技术领域，尤其涉及一种成形锻造的自动套模装置及其套模尺寸的确定方法。
背景技术
一些环形模压成形件，基于外径形状，有些需要采用套模成形的方式，如图1所示，即一套内模（通常采用三段分离式）和外模，内模保证成形产品外形尺寸，外模保证在锻造时内模不分离；但是这种套模设计必须将内模安装在外模之内才能进行成形锻造，在每完成一件成形后，内模和外模必须分离才能取出环形成形件，所以在生产下一件成形产品之前，必须将内模重新安装在外模之内，才能生产下一件环锻件，这样严重影响生产效率。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题是：提供一种成形锻造的自动套模装置及其套模尺寸的确定方法，能够解决上述背景技术提到的问题。
为了解决上述的主要技术问题采取以下技术方案实现：
一种成形锻造的自动套模装置，包括内外套设的内模和外模；所述外模开设有沿其轴线延伸的穿行通道；所述穿行通道的第一开口位于外模的上端面，第二开口位于外模的下端面；所述第一开口的截面面积大于第二开口的截面面积；所述穿行通道的截面面积沿所述第一开口至第二开口的方向逐渐递减；所述内模包括多个分模；所述分模内壁设有子腔；多个所述分模环绕拼合在一起，以便多个所述子腔依次相连形成容置锻造产品的模腔；所述分模的外壁接触所述穿行通道内壁，以便两者发生相对滑动。
可选地，所述分模的外壁为贴合面，用于与穿行通道接触；在所述穿行通道的任一纵向轴截面上，所述贴合面与所述穿行通道的轴线成第一夹角α；所述第一夹角α为15-45°。
可选地，当多个所述分模环绕拼合在一起时，所述内模的横截面形状为正多边形。
可选地，当多个所述分模环绕拼合在一起时，所述内模的横截面形状为正方形；在多个所述分模环绕拼合在一起，所述内模的横截面形状为正方形的情况下，所述分模有四个，且沿着正方形的对角等分；当多个所述分模环绕拼合在一起时，所述内模的横截面形状为正六边形；在多个所述分模环绕拼合在一起，所述内模的横截面形状为正六边形的情况下，所述分模有六个，且沿着正六边形的对角等分。
可选地，在所述穿行通道内壁设有与多个所述分模一一对应的贯穿槽；在所述分模外侧设有与贯穿槽相适配的耳块；所述耳块的上端面面积大于下端面面积；所述耳块的横截面面积沿上端面至下端面的方向逐渐递减；在所述穿行通道的任一纵向轴截面上，所述耳块的接触面与所述穿行通道的轴线成第二夹角，第二夹角的角度与第一夹角的角度相等；所述贯穿槽的横截面形状为T形或者燕尾形。
可选地，所述外模的下端面安装在下砧板上；所述下砧板上设有供顶出组件穿行的第一通孔；所述第一通孔的截面面积大于或者等于锻造产品下端面的面积，且小于内模下端面面积；所述外模的下端面设有位于其外侧的固定压环；所述固定压环与所述下砧板可拆卸连接。
一种成形锻造套模尺寸的确定方法，包括上述所述的套模装置，所述方法包括：
S1:根据分模重量、锻造产品重量、脱模顶出力、摩擦系数、分模摩擦力、锻件高度，计算求得第一夹角α的预设范围；
其中，在所述穿行通道的纵向轴截面方向上，所述贴合面与所述穿行通道的轴线成第一夹角α；所述分模的外壁为贴合面，用于与穿行通道接触；
S2:在脱模过程中，当锻造产品脱离内模约束时，根据分模的水平移动量T和S1步骤中计算得出的第一夹角α，计算求得内模的上升高度H；
其中，脱模过程中，锻造产品在内模约束下上行，在上行过程中，多个分模沿着穿行通道壁自动移动；当内模上升到位，锻造产品脱离内模约束。
可选地，所述第一夹角α的预设范围为第一夹角α的第一范围、第一夹角α的第二范围、第一夹角α的第三范围的重叠范围；
根据分模重量、锻造产品重量、脱模顶出力、摩擦系数计算求得第一夹角α的第一范围，以使锻造产品能够在脱模过程中脱离内模约束；
根据分模重量、分模摩擦力、摩擦系数，计算求得第一夹角α的第二范围，以便在脱模后，分模在重力作用下沿着穿行通道壁自动下落；
根据内模上升高度H与锻件的高度H0之间的关系，计算求得第一夹角α的第三范围。
可选地，在多个所述分模环绕拼合在一起，所述内模的横截面形状为正方形，所述分模有四个，且沿着正方形的对角等分的情况下；
Figure SMS_1
公式（1）中：
d为产生约束时内模的内径；
D为需要脱出的锻造产品的外径；
α为第一夹角的预设范围；
公式（1）为内模的上升高度。
可选地，
Figure SMS_2
Figure SMS_3
所述公式（1）由公式（2）（3）推导得出；所述公式（3）由三角形余弦定理推出；B为径向约束量，B=(D-d)/2。
可选地，在多个所述分模环绕拼合在一起，所述内模的横截面形状为正方形，所述分模有四个，且沿着正方形的对角等分的情况下；
第一夹角α的预设范围为：
Figure SMS_4
其中，公式（4）中：
d为产生约束时内模的内径；
D为需要脱出的锻造产品的外径；
H0为锻件的高度；
u为内模与外模之间的摩擦系数；
v为锻造产品与内模之间的摩擦系数。
可选地，在多个所述分模环绕拼合在一起，所述内模的横截面形状为正方形，所述分模有四个，且沿着正方形的对角等分的情况下；
对内模上升过程受力分析可得：
Figure SMS_5
Figure SMS_6
Figure SMS_7
根据公式（5）、（6）、（7）、（8）、（9）求得内模自动上升的公式：
Figure SMS_8
其中，公式（5）-（10）中，F0为顶出杆推力；
G0为分模重量；
G1为锻造产品重量；
F1为上升过程中分模收到锻造产品向上的传递力；
F为上升过程中分模受到向上垂直升力之和；
f1为上升过程中锻造产品对内模产生的水平摩擦力；
f为上升过程中外模对内模贴合面的斜面摩擦力；
Ft为上升过程中垂直外模接触面的压力；
u为内模与外模之间的摩擦系数；
v为锻造产品与内模之间的摩擦系数；
根据公式（10）可知，
Figure SMS_9
根据公式（11）可得第一夹角α的第一范围：
Figure SMS_10
公式（12）为第一夹角α的第一范围。
可选地，在多个所述分模环绕拼合在一起，所述内模的横截面形状为正方形，所述分模有四个，且沿着正方形的对角等分的情况下；
对内模下降过程受力分析可得：
Figure SMS_11
根据公式（13）、（14）、（15）可得：
Figure SMS_12
其中，公式（13）-（16）中，
G0-分模重量；
f2为下降过程中表面摩擦力;
Ft2为下降过程中外模对分模垂直贴合面的压力；
u为内模与外模之间的摩擦系数；
公式（16）为第一夹角α的第二范围。
可选地，
Figure SMS_13
根据公式（17）可得：
Figure SMS_14
公式（18）为第一夹角α的第三范围。
与现有技术相比，本发明具备下列优点：
（1）外模位于内模外侧，外模上设有穿行通道，穿行通道的第一开口的横截面面积大于第二开口的横截面面积，穿行通道的横截面面积沿所述第一开口至第二开口的方向逐渐递减，内模和外模发生相对滑动时，分模有向上方向和向外侧的移动，在多个分模同时上移的过程中，多个分模相互远离，从而能够使得锻造产品（异形环锻件）在脱模过程中能够自动脱离多个分模的约束；同时在脱模完成后，内模也可以自动回位，从而取消工件之间的工装调整时间，大幅度提高生产效率。
（2）通过设置贯穿槽和耳块能够进一步的保证，内模在与外模发生相对滑动过程中，始终与贯穿槽、穿行通道接触，从而保证脱模、复位效果。
（3）根据本发明确定的公式，可以直接根据实际生产的工况参数，计算得出第一夹角、内模上升高度的范围，从而快速、便捷、有效的确定套模装置的尺寸。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图做简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中套模的结构示意图；
图2为锻造成型后，本发明剖切四分之一后的整体结构示意图；
图3为本发明的俯视结构示意图；
图4为本发明剖切四分之一后的俯视示意图；
图5为脱模过程中，本发明剖切四分之一后的结构示意图；
图6为锻造产品成型的工艺示意图；
图7为内模上行高度计算的示意图；
图8为其中一个分模上升的受力分析图；
图9为其中一个分模下降的受力分析图。
图中：1为外模，11为穿行通道，2为内模，21为分模，22为耳块，23为贯穿槽，3为下砧板，4为固定压环，5为锻造产品，6为模腔，7为顶出组件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。
值得注意的是：本发明的“*”等同于数学运算中的“×”。
实施例一、
请参阅图2所示，一种成形锻造的自动套模装置，包括内外套设的内模2和外模1。
请参阅图2-5所示，外模1开设有沿其轴线延伸的穿行通道11；所述穿行通道11的第一开口位于外模1的上端面，第二开口位于外模1的下端面；所述第一开口的截面面积大于第二开口的截面面积；所述穿行通道11的横截面面积沿所述第一开口至第二开口的方向逐渐递减；内模2包括多个分模21；所述分模21内壁设有子腔；多个所述分模21环绕拼合在一起，以便多个子腔依次相连形成容置锻造产品5的模腔6，模腔6的中心与穿行通道11的中轴线一致；所述分模21的外壁接触所述穿行通道11内壁，以便两者发生相对滑动；即当内模2与外模1发生相互滑动时，分模21沿着穿行通道11内壁进行滑动；由于第一开口的横截面面积大于第二开口的横截面面积，所述穿行通道11的横截面面积沿所述第一开口至第二开口的方向逐渐递减，因此内模2和外模1发生相对滑动时，分模21有向上方向和向外侧的移动，在多个分模21同时上移的过程中，多个分模21相互远离，从而能够使得锻造产品5（异形环锻件）能够脱离多个分模21的约束；在外模1直立安装的情况下，由于第一开口的横截面面积大于第二开口的横截面面积，所述穿行通道11的横截面面积沿所述第一开口至第二开口的方向逐渐递减，因此锻造产品5脱模以后，分模21可以自由滑动落至初始位置，也就说脱模时，内模2能够自动解除对锻造产品5的约束，在脱模完成后，也可以自动回位，从而取消工件之间的工装调整时间，大幅度提高生产效率。
请参阅图2所示，可选地，外模1的上端面和下端面指的是外模1安装在指定位置后，位于上方的端面为外模1的上端面，位于下方的端面为内模2的下端面；通常情况下，外模1是直立安装的，即外模1的轴线为铅垂线；模腔6的上端面与压机的压头接触，压机的压头形状可以根据实际需要进行调整，模腔6的下端面也可以安装在机台或者其他设定位置，在机台或其他设定位置上可以有图案等凸起或者凹陷，也就是说，锻造产品5的上端面、下端面的形状可以根据实际情况进行调整，在本实施例中不做具体的限定。
请参阅图2、7-9所示，可选地，分模21的外壁为贴合面，用于与穿行通道11接触；在所述穿行通道11的任意一个纵向轴截面上，所述贴合面与所述穿行通道11的轴线成第一夹角α；所述第一夹角α为15-45°；在其他条件（摩擦条件、锻件尺寸、锻件重量、内模2重量、外模1重量等）符合本领域常规选择的情况下，当所述第一夹角为15-45°时，脱模所需要的顶出力小，有利于保证顶出上升安全，同时在所述第一夹角为15-45°时，内模2上行后，分模21能够依靠重力自由下落到初始位置；分模21的高度大于或者等于外模1的高度，通常情况下分模21的高度等于外模1的高度，从而避免脱模过程中，分模21脱离外模1。
请参阅图3-4，可选地，当多个所述分模21环绕拼合在一起时，所述内模2的横截面形状为正多边形，此时能够避免内模2和外模1发生相对转动，保证锻造成型的质量。
请参阅图3，当多个所述分模21环绕拼合在一起时，所述内模2的横截面形状为正方形，在多个所述分模21环绕拼合在一起，所述内模2的横截面形状为正方形的情况下，所述分模21有四个，且沿着正方形的对角等分；当多个所述分模21环绕拼合在一起时，所述内模2的横截面形状为正六边形；在多个所述分模21环绕拼合在一起，所述内模2的横截面形状为正六边形的情况下，所述分模21有六个，且沿着正六边形的对角等分；当多个所述分模21环绕拼合在一起时，内模2的形状是正方形或者正六边形，分模21有四个或者六个，既能降低加工难度，又能保证锻造质量。
实施例二、
请参阅图3-4，实施例二与实施例一之间的区别在于在保留实施例一的基础上，在所述穿行通道11内壁设有与多个所述分模21一一对应的贯穿槽23；在所述分模21外侧设有与贯穿槽23相适配的耳块22；所述耳块22的上端面面积大于下端面面积；所述耳块22的横截面面积沿所述上端面至下端面的方向逐渐递减；耳块22的高度与内模2的高度一致；在所述穿行通道11的任一纵向轴截面上，所述耳块22的接触面（耳块23为贯穿槽23的接触面）与所述穿行通道11的轴线成第二夹角，第二夹角的角度与第一夹角的角度相等，所述贯穿槽23的横截面形状为T形或者燕尾形，也就是说，耳块22在跟随内模2滑动时，两者不发生干涉、限制，同时两者上行、平移的位置完全一致；耳块22与分模21一一对应且一体成型，耳块22与分模21一体成型滑动，能够进一步保证分模21的贴合面始终与穿行通道11内壁贴合。
实施例三、
请参阅图2、5，实施例三与实施例二之间的区别在于在保留实施例二的基础上，所述外模1的下端面安装在下砧板3上；所述下砧板3上设有供顶出组件7穿行的第一通孔；顶出组件7包括顶杆和动力驱动，顶杆能够穿过第一通孔即可；所述第一通孔的截面面积大于或者等于锻造产品5下端面的面积，且小于内模2下端面（即四个分模处于初始位置时，内模的下端面）面积；所述外模1的下端面设有位于其外侧的固定压环4；所述固定压环4与所述下砧板3可拆卸连接；外模1安装在下砧板3，下砧板3可以辅助外模1，从而能够对锻造产品5下端面进行位置、图案的限制，同时下砧板3可拆卸，能够使得使用者，可以根据需要选取不同形状、厚度、图案的下砧板3，下砧板3的结构可以参考现有技术，作为可选地，本发明的下砧板3是板，当然也可以是顶面敞口的空心圆柱。
请参阅图6，本发明的工作原理是：将加热后的圆棒材料从锻造加热炉内取出，并放入内模2内径的模腔6中，压机的压头下行下压圆棒材料，直至压头到达内模2上表面，圆棒材料完全填充在型腔内成为异形环锻件，压机压头停止下行后，再上行返回至初始位置；
脱模时，顶出组件7动作，从而使得顶杆穿过第一通孔，上行推动锻造产品5，锻造产品5在上行过程中将力传递给内模2，内模2在穿行通道11的约束下上行，在上行过程中，分模21向外移动到一定尺寸，此时锻造产品5脱离内模2约束，并在顶出组件7的持续作用下，将锻造产品5顶至超出内模2的上表面高度，此时借助工具将锻造产品5取出；顶出组件7下行复位，内模2在重力作用下，自动沿着穿行通道11下行复位。
一种成形锻造套模尺寸的确定方法，基于上述的套模装置，所述方法包括：
S1:根据分模重量、锻造产品重量、脱模顶出力、摩擦系数、分模所受的摩擦力、锻件高度，计算求得第一夹角α的预设范围；锻件高度等于内模高度等于外模高度；
其中，在所述穿行通道的纵向轴截面方向上，所述贴合面与所述穿行通道的轴线成第一夹角α；所述分模的外壁为贴合面，用于与穿行通道接触；
可选地，S1步骤中，所述第一夹角α的预设范围为第一夹角α的第一范围、第一夹角α的第二范围、第一夹角α的第三范围的重叠范围；
根据分模重量、锻造产品重量、脱模顶出力、摩擦系数、分模摩擦力，计算求得第一夹角α的第一范围，以使锻造产品能够在脱模过程中脱离内模约束；
根据分模重量、分模摩擦力、摩擦系数，计算求得第一夹角α的第二范围，以便在脱模后，分模在重力作用下沿着穿行通道壁自动下落；
根据内模上升高度H与锻件的高度H0之间的关系，计算求得第一夹角α的第三范围。
S2:在脱模过程中，当锻造产品脱离内模约束时，根据分模的水平移动量T和S1步骤中计算得出的第一夹角α，计算求得内模的上升高度H；
其中，脱模过程中，锻造产品在内模约束下上行，在上行过程中，多个分模沿着穿行通道壁自动移动；当内模上升到位，锻造产品脱离内模约束。
具体地，请参阅图7，在多个所述分模环绕拼合在一起，所述内模的横截面形状为正方形，所述分模有四个，且沿着正方形的对角等分的情况下；
Figure SMS_15
公式（1）中：
d为产生约束时内模的内径；
D为需要脱出的锻造产品的外径；
α为第一夹角的预设范围；
Figure SMS_16
Figure SMS_17
所述公式（1）由公式（2）（3）推导得出；所述公式（3）由三角形余弦定理推出；B为径向约束量，B=(D-d)/2。
公式（1）为内模的上升高度。
在多个所述分模环绕拼合在一起，所述内模的横截面形状为正方形，所述分模有四个，且沿着正方形的对角等分的情况下；
第一夹角α的预设范围为：
Figure SMS_18
其中，公式（4）中：
d为产生约束时内模的内径；
D为需要脱出的锻造产品的外径；
H0为锻件的高度；
u为内模与外模之间的摩擦系数；
v为锻造产品与内模之间的摩擦系数；
公式（4）为第一夹角α的预设范围。
也就是说公式（1）、（4）给出了确定套模尺寸的方法和公式，依据公式（1）、（4）制造出来的套模能够完成在每完成一件成形后，内模和外模不用分离就可以取出环锻件，同时在环锻件取出之后，内模将自动回归到原位，取消工件之间的工装调整时间，大幅提高生产效率；公式（1）、（4）计算容易，准确度高。
可选地，请参阅图8，在多个所述分模环绕拼合在一起，所述内模的横截面形状为正方形，所述分模有四个，且沿着正方形的对角等分的情况下；
对内模上升过程受力分析可得：
Figure SMS_19
Figure SMS_20
Figure SMS_21
根据公式（5）、（6）、（7）、（8）、（9）求得内模自动上升的公式：
Figure SMS_22
其中，公式（5）-（10）中，F0为顶出杆推力；
G0为分模重量；
G1为锻造产品重量；
F1为上升过程中分模收到锻造产品向上的传递力；
F为上升过程中分模受到向上垂直升力之和；
f1为上升过程中锻造产品对内模产生的水平摩擦力；
f为上升过程中外模对内模贴合面的斜面摩擦力；
Ft为上升过程中垂直外模接触面的压力；
u为内模与外模之间的摩擦系数（通常取值0.1-0.3）；
v为锻造产品与内模之间的摩擦系数；（通常取值为0.2-0.4）
根据公式（10）可知，
Figure SMS_23
根据公式（11）可得第一夹角α的第一范围：
Figure SMS_24
公式（12）为第一夹角α的第一范围。
可选地，请参阅图9，对分模的下降过程进行受力分析：
在多个所述分模环绕拼合在一起，所述内模的横截面形状为正方形，所述分模有四个，且沿着正方形的对角等分的情况下；
对内模下降过程受力分析可得：
Figure SMS_25
根据公式（13）、（14）、（15）可得：
Figure SMS_26
其中，公式（13）-（16）中，
G0-分模重量；
f2为下降过程中表面摩擦力;
Ft2为下降过程中外模对分模垂直贴合面的压力；
u为内模与外模之间的摩擦系数（通常取值为0.1-0.3）；
公式（16）为第一夹角α的第二范围。
可选地，请参阅图7，对分模的下降过程进行受力分析：
Figure SMS_27
根据公式（17）可得：
Figure SMS_28
公式（18）为第一夹角α的第三范围。
H小于
Figure SMS_29
是根据本领域技术人员的常规选择确定，即保证上升后内模不脱离外模。
根据公式（12）、（16）、（18）中第一夹角α的第一范围、第二范围、第三范围可以得出公式（4），即第一夹角α的预设范围；具体地，第一夹角α的第一范围的值小于第一夹角α的第二范围的值（
Figure SMS_30
的函数为增函数，同分后可得出，/>
Figure SMS_31
。
Figure SMS_32
下限值与D，d及H0取值相关H0越大，D值越小，d值越大时，/>
Figure SMS_33
下限值越小，
当
Figure SMS_34
时即/>
Figure SMS_35
时
Figure SMS_36
此时径向约束量B=0，不需要通过内模上升的方式也可完成脱模，即内外模此时可以合为一体，也就是说
Figure SMS_37
下限值的最小值为0°；
Figure SMS_38
，也就是说/>
Figure SMS_39
的最小值是51.5°，具体值可以根据实际进行计算。
本发明优选地的α的预设范围是15-45°，在此角度时，通常能够满足在各个工况下内模动作的实现。
当某产品的锻件尺寸 D=400mm d=350mm H0=210mm 常规润滑下，内模与外模之间摩擦系数Umax=0.25 环锻件与内模之间磨擦系数Vmax=0.3，单件内模重G0=80kg 环锻件重量G1=180kg，顶出缸最大顶出力Tmax=50T 同时
Figure SMS_40
取值30°时，其脱模高度，
Figure SMS_41
H远小于
Figure SMS_42
，高度安全；
此时顶出力如下：
Figure SMS_43
F0远小于Tmax，顶出上升安全。
需要说明的是，本发明中的“上、下、左、右、内、外”是以图中零部件的相对位置为基准定义的，只是为了描述技术方案的清楚及方便，应当理解，此方位词的应用对本申请的保护范围不构成限制。
以上所述的实施方式均为优选实施方式而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特性进行等同替换，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种成形锻造的自动套模装置，包括内外套设的内模和外模；其特征在于，所述外模开设有沿其轴线延伸的穿行通道；所述穿行通道的第一开口位于外模的上端面，第二开口位于外模的下端面；所述第一开口的截面面积大于第二开口的截面面积；所述穿行通道的截面面积沿所述第一开口至第二开口的方向逐渐递减；
所述内模包括多个分模；所述分模内壁设有子腔；多个所述分模环绕拼合在一起，以便多个所述子腔依次相连形成容置锻造产品的模腔；所述分模的外壁接触所述穿行通道内壁，以便两者发生相对滑动。
2.根据权利要求1所述的一种成形锻造的自动套模装置，其特征在于，所述分模的外壁为贴合面，用于与穿行通道接触；在所述穿行通道的任一纵向轴截面上，所述贴合面与所述穿行通道的轴线成第一夹角α；所述第一夹角α为15-45°。
3.根据权利要求1所述的一种成形锻造的自动套模装置，其特征在于，当多个所述分模环绕拼合在一起时，所述内模的横截面形状为正多边形；
当多个所述分模环绕拼合在一起时，所述内模的横截面形状为正方形；
在多个所述分模环绕拼合在一起，所述内模的横截面形状为正方形的情况下，所述分模有四个，且沿着正方形的对角等分；
当多个所述分模环绕拼合在一起时，所述内模的横截面形状为正六边形；
在多个所述分模环绕拼合在一起，所述内模的横截面形状为正六边形的情况下，所述分模有六个，且沿着正六边形的对角等分。
4.根据权利要求1所述的一种成形锻造的自动套模装置，其特征在于，在所述穿行通道内壁设有与多个所述分模一一对应的贯穿槽；在所述分模外侧设有与贯穿槽相适配的耳块；所述耳块的上端面面积大于下端面面积；所述耳块的横截面面积沿上端面至下端面的方向逐渐递减；在所述穿行通道的任一纵向轴截面上，所述耳块的接触面与所述穿行通道的轴线成第二夹角，第二夹角的角度与第一夹角的角度相等；
所述贯穿槽的横截面形状为T形或者燕尾形；
所述外模的下端面安装在下砧板上；所述下砧板上设有供顶出组件穿行的第一通孔；
所述第一通孔的截面面积大于或者等于锻造产品下端面的面积，且小于内模下端面面积；
所述外模的下端面设有位于其外侧的固定压环；所述固定压环与所述下砧板可拆卸连接。
5.一种成形锻造套模尺寸的确定方法，包括上述权利要求1-4中任意一项所述的套模装置，其特征在于，所述方法包括：
S1:根据分模重量、锻造产品重量、脱模顶出力、摩擦系数、分模摩擦力、锻件高度，计算求得第一夹角α的预设范围；
其中，在所述穿行通道的纵向轴截面方向上，贴合面与所述穿行通道的轴线成第一夹角α；所述分模的外壁为贴合面，用于与穿行通道接触；
S2:在脱模过程中，当锻造产品脱离内模约束时，根据分模的水平移动量T和S1步骤中计算得出的第一夹角α，计算求得内模的上升高度H；
其中，脱模过程中，锻造产品在内模约束下上行，在上行过程中，多个分模沿着穿行通道壁自动移动；当内模上升到位，锻造产品脱离内模约束。
6.根据权利要求5所述的一种成形锻造套模尺寸的确定方法，其特征在于，所述第一夹角α的预设范围为第一夹角α的第一范围、第一夹角α的第二范围、第一夹角α的第三范围的重叠范围；
根据分模重量、锻造产品重量、脱模顶出力、摩擦系数计算求得第一夹角α的第一范围，以使锻造产品能够在脱模过程中脱离内模约束；
根据分模重量、分模摩擦力、摩擦系数，计算求得第一夹角α的第二范围，以便在脱模后，分模在重力作用下沿着穿行通道壁自动下落；
根据内模上升高度H与锻件的高度H0之间的关系，计算求得第一夹角α的第三范围。
7.根据权利要求6所述的一种成形锻造套模尺寸的确定方法，其特征在于，在多个所述分模环绕拼合在一起，所述内模的横截面形状为正方形，所述分模有四个，且沿着正方形的对角等分的情况下；
Figure QLYQS_1
公式（1）中：
d为产生约束时内模的内径；
D为需要脱出的锻造产品的外径；
α为第一夹角的预设范围；
公式（1）为内模的上升高度。
8.根据权利要求7所述的一种成形锻造套模尺寸的确定方法，其特征在于，
Figure QLYQS_2
Figure QLYQS_3
所述公式（1）由公式（2）、（3）推导得出；公式（3）由三角形余弦定理推出；B为径向约束量，B=(D-d)/2。
9.根据权利要求7所述的一种成形锻造套模尺寸的确定方法，其特征在于，在多个所述分模环绕拼合在一起，所述内模的横截面形状为正方形，所述分模有四个，且沿着正方形的对角等分的情况下；
第一夹角α的预设范围为：
Figure QLYQS_4
其中，公式（4）中：
d为产生约束时内模的内径；
D为需要脱出的锻造产品的外径；
H0为锻件的高度；
u为内模与外模之间的摩擦系数；
v为锻造产品与内模之间的摩擦系数。
10.根据权利要求9所述的一种成形锻造套模尺寸的确定方法，其特征在于，在多个所述分模环绕拼合在一起，所述内模的横截面形状为正方形，所述分模有四个，且沿着正方形的对角等分的情况下；
对内模上升过程受力分析可得：
Figure QLYQS_5
Figure QLYQS_6
Figure QLYQS_7
根据公式（5）、（6）、（7）、（8）、（9）求得内模自动上升的公式：
Figure QLYQS_8
其中，公式（5）-（10）中，F0为顶出杆推力；
G0为分模重量；
G1为锻造产品重量；
F1为上升过程中分模收到锻造产品向上的传递力；
F为上升过程中分模受到向上垂直升力之和；
f1为上升过程中锻造产品对内模产生的水平摩擦力；
f为上升过程中外模对内模贴合面的斜面摩擦力；
Ft为上升过程中垂直外模接触面的压力；
u为内模与外模之间的摩擦系数；
v为锻造产品与内模之间的摩擦系数；
根据公式（10）可知，
Figure QLYQS_9
根据公式（11）求得第一夹角α的第一范围：
Figure QLYQS_10
公式（12）为第一夹角α的第一范围；
对内模下降过程受力分析可得：
Figure QLYQS_11
根据公式（13）、（14）、（15）可得：
Figure QLYQS_12
其中，公式（13）-（16）中，
G0-分模重量；
f2为下降过程中表面摩擦力;
Ft2为下降过程中外模对分模垂直贴合面的压力；
u为内模与外模之间的摩擦系数；
公式（16）为第一夹角α的第二范围；
Figure QLYQS_13
根据公式（17）可得：
Figure QLYQS_14
公式（18）为第一夹角α的第三范围。
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