《鍛造工藝及模具設(shè)計》課程大型研究項目,撥桿模鍛設(shè)計,機械學院,概述,本次項目是通過錘上模鍛成形生產(chǎn)撥桿，錘上模鍛主要用于鍛件的大批量生產(chǎn)，是鍛造生產(chǎn)中最基本的鍛造方法。 主要設(shè)計步驟有制定鍛件圖；計算主要參數(shù)；確定設(shè)備噸位；作熱鍛件圖，確定終鍛模膛；確定飛邊槽的形式和尺寸；計算毛坯圖；選擇制坯工步；確定坯料尺寸；設(shè)計預(yù)鍛模膛；設(shè)計制坯模膛；模具結(jié)構(gòu)設(shè)計；繪制鍛模圖、切邊模圖等,,,撥桿零件圖,1.撥桿鍛件圖,鍛件圖是根據(jù)零件產(chǎn)品圖制定的，在鍛件圖中要規(guī)定：鍛件的幾何形狀、尺寸；鍛件公差和機械加工余量；鍛件的材質(zhì)及熱處理要求以及其他技術(shù)條件等內(nèi)容。 分模位置為便于鍛件脫模，選撥桿鍛件的最大投影面為分模面。 鍛件質(zhì)量：4.45*10-1Kg, 撥桿材料為45鋼，即材質(zhì)系 數(shù)為M1鍛件體積：5.69*104mm3 密度：7.83*10-6K g/ mm3鍛件復(fù)雜系數(shù)：S=Vd/Vb=5.69*104 / 31*32*160=0.36 為2級復(fù)雜系數(shù)S2,1.撥桿鍛件圖,公差和余量查《鍛壓手冊》表3-1-3[GB12362-1990]【普通級】基本尺寸:0~30 30~80 80~120 120~180公差 ：1.4 1.6 1.8 2.0錯差公差 0.5mm 殘留邊公差 0.6mm 機械加工余量該零件的表面粗糙度為∨3（25-100um）查《鍛壓手冊》表3-1-1[GB12362-1990]鍛件內(nèi)外表面的加工余量查得：厚度方向1.5-2.0mm 水平方向1.5-2.0mm,+1.0,-0.4,+1.1,-0.5,+1.2,-0.6,+1.4,-0.6,取1.5mm,1.撥桿鍛件圖,模鍛斜度：零件圖上的技術(shù)條件中已給出模鍛的斜率為7° 圓角半徑：查《鍛壓手冊》表3-1-6 H/B ≦2 則Y=0.05H+0.5=1.275機械加工時無倒角，則r=余量，取r=1.5mm其他圓角半徑為2~3mm 技術(shù)條件：【1】未注模鍛斜度7°;【2】允許錯差量 0.5mm;【3】允許飛邊公差0.6mm;【4】鍛件調(diào)質(zhì)熱處理。,,,撥桿鍛件圖,,撥桿鍛件圖（修改后）,,,撥桿工程圖,2.計算鍛件的主要參數(shù),【1】鍛件在水平面上的投影面積:3021mm2 【2】鍛件周邊長度為:368mm 【3】鍛件體積為：5.69*104mm3 【4】鍛件質(zhì)量為：0.445Kg,3.鍛錘噸位的確定,經(jīng)驗公式一：雙作用錘 G=（3.5~6.3）KA 總變形面積為鍛件在水平面上的投影面積與飛邊水平投影 面積之和，按1~2t錘飛邊槽尺寸(見表8-1)，假定飛邊平均寬度為23 mm，總的變形面積： S=[3021+367.64*23]=11476.72mm2取鋼種系數(shù)K=1，鍛件和飛邊（按飛邊倉的50%容積計算）在水平面上的投影面積為A (單位cm2)G=6.3KA=6.3*1*114.7672=723Kg,經(jīng)驗公式二,G=KA’ K：鋼種系數(shù) ；A：包括連皮的鍛件投影面積(單位cm2)查《中國模具設(shè)計大典》表24.2—23得K=4A’=S G=4*114.7672=459kg,經(jīng)驗公式三（雙作用錘）,G0=（1-0.005D）（1.1+2/D）2（0.75+0.001D2）DσG0：鍛錘落下部分的質(zhì)量（Kg）D：鍛件外徑（cm）σ：終端是材料的變形抗力（Mpa）由表24.2-12得σ=60MpaG=G0（1+0.1√（L/B）） L:鍛件水平投影面上的最大長度（cm） B：鍛件投影面積（cm2）除以L所得的平均寬度,經(jīng)驗公式三(雙作用錘),D=De==1.13√（A）=1.13√（30.21）=6.21cm De——相當直徑 B=A/L=30.21/16=1.89cm 則G0=576Kg G=G0（1+0.1√（L/B））=743Kg 綜上三種方法選1t雙作用錘,4.確定飛邊槽的型式和尺寸,選用圖8.5中I型飛邊槽，其尺寸按表8-1確定，選用飛邊槽的尺寸為：h飛=1.6mm，h1=4mm，b=8mm，b1=25mm，r=1.5mm，F(xiàn)飛=126mm2飛邊體積：V飛=367.64*0.5*126=23161mm3,5.設(shè)計熱鍛件圖,終鍛模膛是按照熱鍛件圖來制造和檢驗的，熱鍛件圖尺寸一般是在冷鍛件圖尺寸的基礎(chǔ)上考慮1.5%的冷縮率。 根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，應(yīng)考慮鍛模使用后承擊面下陷，模膛深度減小等因素，可適當調(diào)整。,,,熱鍛件圖,熱鍛件圖（修改后）,熱鍛件工程圖,6.繪制計算毛坯圖,計算毛坯圖的用途：【1】長軸類鍛件選擇制坯工步的依據(jù);【2】確定坯料尺寸的依據(jù);【3】設(shè)計制坯模腔的依據(jù)。 V體=V鍛+V飛=5.69*104+23161=80061mm3 平均截面積 S均=V體/L計=80061/160=500mm2平均直徑 d均=√(4S均/ π) =25.2mm,6.繪制計算毛坯圖,S計=S鍛+2ηS飛S計—計算毛坯的斷面積；S鍛—模鍛件的斷面積； η —飛邊充滿系數(shù)；S飛—飛邊槽的斷面積。 根據(jù)撥桿形狀的復(fù)雜系數(shù)S2，形狀較簡單，則取η =0.5,根據(jù)撥桿的形狀特點，共選取19個截面分別計算：S鍛，S計，D計,計算結(jié)果列于下表：,計算毛配圖,7.制坯工步的選擇,計算毛坯為一頭一桿 L桿=118mm L頭=42mm 根據(jù)《中國模具設(shè)計大典》第四卷，拐點直徑可直接由計算毛坯的直徑圖或截面圖求出近似值dg=1.13√Ag=23mm α=dmax/d均=38.6/25.2=1.53 β=L計/d均=160/25.2=6.35k=[dg-dmin]/L 桿=[23-20]/118=0.025,,,7.制坯工步的選擇,根據(jù)《中國模具設(shè)計大典》第四卷圖24.2-36此鍛件采用閉式滾壓制坯工步； 為了在鍛造時易于充滿模膛，選用圓坯料 模鍛工藝過程為：閉式滾壓—預(yù)鍛—終鍛—切斷,8.確定下料尺寸,S坯=S滾=(1.05~1.2)S均 確定坯料的截面尺寸，取系數(shù)1.1，則S坯=1.1S均=1.1*500=550mm2d坯=1.13√（S坯）=1.13√（550）=26.5mm 實際取d坯=28mm 坯料體積：V坯=V體（1+δ）=80061*（1+3%） =82463mm3δ為燒損率 坯料長度：L坯=V坯/S坯=82463/（π/4)*282=134mm由于此鍛件質(zhì)量較小，僅為0.445Kg，所以采用一火三件，料長可取3L坯+L鉗=（3*134+1.2*28）mm=436mm,9. 閉式滾壓模腔設(shè)計,作用：滾壓模腔是用來減少坯料某部分橫截面積，增大另一部分橫截面積以獲得接近計算毛坯圖的形狀和尺寸，同時它還有滾光坯料和表面和去除氧化皮的作用（1）模腔高度 h=Kd計 （系數(shù)K由《中國模具設(shè)計大典》第四卷24.2-30查得）計算結(jié)果列于表中，按各斷面的高度值繪出滾壓模腔縱剖面外形，圓度速叉的界面圖和計算毛坯圖中計算毛坯直徑圖中的虛線，然后用圓弧和直線光滑連接并進行適當?shù)暮喕?9.閉式滾壓模腔設(shè)計,（2）模膛寬度原坯料進行閉滾，根據(jù)《中國模具設(shè)計大典》第四卷表24.2-301.7d坯B1.15Ap/hmin, B1.1dminAp——坯料斷面積hmin——模腔最小深度1.15Ap/hmin=（π/4*d坯）/hmin=(π/4*282)/15.6=45.37mm1.7d坯=1.7*28=47.6mm1.1dmax=1.1*38.6=42.46mm即47.6B45.37, B42.46再根據(jù)實際生產(chǎn)情況，模腔寬度取B=46mm,9. 滾壓模腔設(shè)計,（3）模腔長度:L=L計（1+ b=25mm,10.切斷模膛設(shè)計,由于采用一火多鍛需要設(shè)計切斷模膛，采用后切刀。切刀傾角取20°，切刀寬度為5mm，切斷模膛寬度和高度，根據(jù)坯料的直徑和帶有飛邊鍛件的尺寸，根據(jù)《中國模具設(shè)計大典》第四卷見表24.2—34，結(jié)合生產(chǎn)實際，經(jīng)驗分別確定為50mm和60mm,11.鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計,模鍛撥桿用的1噸模鍛機組，加熱爐在錘的左方，故滾壓模腔放在左邊，預(yù)鍛模膛及冷鍛模腔從左至右布置 鍛件分型面兩側(cè)對稱且為平面，鍛件無高度落差，且設(shè)計保證鍛模中心與模膛中心比較接近，錯移力較小，故不需設(shè)計鎖扣。,11.鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計,模壁厚度預(yù)鍛模膛與終鍛模膛的中心距根據(jù)《中國模具設(shè)計大典》第四卷終鍛與預(yù)鍛模膛的最小間距 S1=k1hK1—系數(shù) 取K1=2h——模膛深度S1=2*（4+15.5）=39mm鍛件寬度約為35mm中心距≥35+39=74mm 取90mm終鍛模膛中心線距燕尾槽中心線25mm;預(yù)鍛模膛中心線距燕尾槽中心線65mm。 制坯模膛的最小壁厚 取20mm 用實測方法找出終鍛模膛中心離撥桿大頭后端65mm，結(jié)合模塊長度及鉗口長度定出鏈槽中心線位置為120mm,11.鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計,選擇錘口尺寸,根據(jù)《中國模具設(shè)計大典》第四卷表24.2—37B=70mm h=30mm Ro=10mm鉗口頸尺寸 b=8mm a=1.5mm鉗口頸長度 L=15mm,11.鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計,模塊尺寸 300*280*180（寬*長*高） 1T模鍛錘導(dǎo)軌間距為500mm，模塊與導(dǎo)軌的間隙大于20mm，滿足安裝要求。 鍛模的承擊面積為39517mm2,根據(jù)《中國模具設(shè)計大典》第四卷表24.2-46承擊面應(yīng)大于等于25000~30000mm2,有足夠的承擊面。 鍛模的上模重量為98.83Kg，遠小于鍛錘噸位的35%。,下模上側(cè)圖,下模側(cè)面圖,上模下側(cè)圖,上模側(cè)面圖,模具裝配圖,模具工程圖,12.模鍛工藝流程,1.下料：5000KN型剪機冷剪切下料； 2.加熱：電磁感應(yīng)加熱爐加熱，1220~1240℃； 3.模鍛：10KN（1t）模鍛錘，閉式滾壓、預(yù)鍛、終鍛、切斷； 4.熱切邊：1600KN切邊壓力機； 5.磨毛刺：砂輪機； 6.熱處理：連續(xù)熱處理爐，調(diào)質(zhì)； 7.冷精壓：10000KN精壓機（可省略）； 8.檢驗。,在此感謝我們的各位老師及同學對本項目的指導(dǎo)和關(guān)注,由于本組的設(shè)計能力有限，在設(shè)計過程中難免出現(xiàn)錯誤，懇請老師們多多指教,我們十分樂意接受你們的批評與指正，我們將萬分感謝。,