應采用計算機對模具進行優化設計（數值模似）輔助以物理模擬，以保證金屬順暢流動，充滿模膛且應力分布均勻。設計模具時充分利用CAD系統功能對產品進行二維和三維設計，這樣保證產品原始信息的統一性和精確性，避免人為因素造成錯誤，提高模具設計質量。產品三維立體的造型過程，可以在鍛造前全面反映出產品的外在形狀，并及時發現原始設計中可能存在的問題。

鍛造模具結構對鍛件質量、生產率、勞動強度、鍛模使用壽命以及鍛模的加工制造都有一定影響，其重要性并不亞于各種模膛的設計。

為使鍛件充型良好及模具各處應力均衡，必須合理制坯，以適應鍛件橫截面積的要求和體積要求，獲得接近計算毛坯圖的形狀和尺寸，若制坯形狀和尺寸設計不合理或制坯模膛嚴重磨損時，都會降低預鍛模和終鍛模的壽命。

某廠125MN機械壓力機六拐8平衡塊曲分模曲軸鍛模，鍛件質量73.5kg，由于輥鍛模已生產8萬多件曲軸，嚴重磨損，又沒有及時修復，致使預鍛模和終鍛模僅生產約0.4萬件就損壞失效。當輥鍛模翻新后，不僅預鍛模和終鍛模壽命提高到0.6萬件～8萬件，而且又節省了原材料。

某廠汽車突緣叉鍛件采用圓坯料鐓粗除氧化皮后翻轉90^o臥放半閉式預鍛，預鍛模壽命僅約3000件。當采用坯料按突緣叉鍛件計算毛坯圖的形狀和尺寸進行臥放壓擠兩次時，預鍛模壽命提高到5000件。

1）預鍛模膛設計原則

預鍛模膛用于改善金屬在充滿終鍛模膛時的流動條件，避免在鍛件上產生折疊和充不滿等缺陷，確保鍛造工藝穩定，又減少終鍛模膛的金屬變形量，減少模膛磨損，提高整套鍛模壽命。

在預鍛模膛設計時，不僅需要考慮預鍛件和終鍛件相應橫截面面積分配和體積分配，還必須確定預鍛模膛和終鍛模膛高度和寬度的關系。對于機械壓力機，預鍛盡量設計成在終鍛模膛內是鐓粗成形，但對于不易充滿或易產生折紋部位的終鍛采用擠壓成形。這些原則應根據不同鍛件形狀特點進行設計，實踐證明，預鍛模膛設計合理，鍛模壽命可提高30%～50%。

2）工字形斷面預鍛模膛設計

（1）連桿工字形斷面預鍛模膛設計主要是控制工字形部位的截面積稍大于相應終鍛工字形截面積，但必須控制在3%～5%，復雜連桿則要控制在＜3%，否則不僅工字形部位要產生折疊，而且過多的金屬在模膛內劇烈流動，增加模膛磨損。

（2）某廠汽車工字形截面前軸在125MN機械壓力機上模鍛，原預鍛模膛設計時，致命在終鍛時大量金屬通過橋部擠入倉部，增大模膛內應力，加速模膛機械磨損，模具壽命平均0.43萬件。

3）腹板寬而薄的齒輪預鍛模膛設計

模鍛時，腹板部位的金屬向外流動很劇烈，易在輪緣內側產生折疊，同時，由于腹板薄，變形抗力極大，模膛的輪輻部位受到極大的摩擦力，該部位很快磨損，模具壽命較低。另外由于輪輻很薄，溫降快，更增大變形阻力，加大對模具的磨損，加快模具失效。預鍛模膛設計時應遵循如下原則：

(1)預鍛件的腹板厚度等于終鍛件腹板厚度，但預鍛件腹板兩端圓角加大6mm～10mm，這樣終鍛時腹板部分的金屬不再流動，保證輪緣和輪轂部位有足夠金屬充滿良好，避免金屬長距離劇烈流動產生折疊和模具磨損。

（2）預鍛件輪轂體積等于或稍大于終鍛件輪轂體積，這樣輪轂部位就沒有多余金屬通過腹板向外流動，還可在連皮處設計倉部，存放多余金屬。

（3）預鍛件輪緣體積要略大于終鍛件輪緣體積，一般大1%～2%。

（4）減少預、終鍛飛邊橋部寬度：這類齒輪容易充滿，所以其預、終鍛橋部寬度可以比常規設計適當減少，這樣可以減少鍛造成形力，從而提高模具壽命。