掛輪架軸錘鍛工藝確定及模具設(shè)計【含CAD圖紙、說明書】

課程設(shè)計任務(wù)書2014/2015 學(xué)年第 一 學(xué)期學(xué) 院： 材料科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè)： 材料成型與控制工程 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： 課程設(shè)計題目：掛輪架軸錘鍛工藝確定及模具設(shè)計 起 迄 日 期：2015 年 1 月 5 日～2015 年 1 月 30 日 課程設(shè)計地點： 指 導(dǎo) 教 師： 下達(dá)任務(wù)書日期: 2015 年 1 月 5 日課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書1．設(shè)計目的：掌握零件鍛造工藝分析、制定過程及鍛模設(shè)計方法，熟悉鍛模設(shè)計過程，將理論知識與實際應(yīng)用結(jié)合起來。2．設(shè)計內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計要求等）：1） 根據(jù)指導(dǎo)教師提供的掛輪架軸零件圖紙，進(jìn)行工藝分析；2） 選擇合適的分模面、圓角半徑、拔模斜度、飛邊槽、鉗夾口制定鍛件圖；3） 根據(jù)鍛件圖，進(jìn)行工藝計算、確定工藝方案，選擇合適的鍛錘設(shè)備；4） 根據(jù)掛輪架軸鍛件圖進(jìn)行工步設(shè)計，并進(jìn)行詳細(xì)的尺寸計算；5） 設(shè)計錘鍛模，繪出裝配圖；6） 寫出設(shè)計說明書。 3．設(shè)計工作任務(wù)及工作量的要求〔包括課程設(shè)計計算說明書(論文) 、圖紙、實物樣品等〕：1） 掛輪架軸錘鍛模完整圖紙一份；2） 掛輪架軸錘鍛模課程設(shè)計說明書一份；3） 掛輪架軸模鍛工藝卡一份 課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書4．主要參考文獻(xiàn)：1. GB/T 12362-2003《鋼質(zhì)模鍛件公差及機(jī)械加工余量》2. 胡亞民 華林主編.鍛造工藝過程及模具設(shè)計.北京大學(xué)出版社3. 中國模具設(shè)計大典第四卷5．設(shè)計成果形式及要求：1）掛輪架軸錘鍛模圖紙 1 份；2）掛輪架軸錘鍛模課程設(shè)計說明書 1 份；3）掛輪架軸模鍛工藝卡一份 6．工作計劃及進(jìn)度：2015 年 1 月 5 日 下達(dá)設(shè)計任務(wù)書，學(xué)生熟悉圖紙，對圖紙進(jìn)行分析，查閱相關(guān)參考教材及設(shè)計手冊；2015 年 1 月 5 日~ 1 月 11 日 工藝分析、工藝計算及設(shè)備選擇；2015 年 1 月 12 日~ 2015 年 1 月 18 日 工步設(shè)計；2015 年 1 月 19 日~ 1 月 25 日 模具繪制；2015 年 1 月 26 日~ 1 月 29 日 編寫設(shè)計說明書；2015 年 1 月 30 日 成績考核。學(xué)科部審查意見：簽字： 年 月 日課程設(shè)計說明書題目：掛輪架軸鍛造工藝及模具設(shè)計作 者 : 學(xué) 號：學(xué) 院 : 材料科學(xué)與工程學(xué)院專 業(yè) : 材料成型及控制工程指導(dǎo)教師： (姓 名) (職稱或?qū)W歷 )教授 (姓 名) (職稱或?qū)W歷 )年 1 月副教授目錄1. 鍛件圖的設(shè)計1.1 繪制鍛件圖的過程 1.2 計算鍛件的主要參數(shù)2.確定鍛錘噸位2 確定毛邊槽形式和尺寸3 繪制計算毛坯圖4 制坯工步選擇5 確定坯料尺寸6 制坯型槽尺寸7.1、拔長模膛設(shè)計7.2 滾擠模膛設(shè)計8 鍛模模膛設(shè)計8.1 切斷模膛設(shè)計9 鍛 模 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計10、鍛前加熱、鍛后冷卻及熱處理要求11、致謝12、參考文獻(xiàn)引言 本次項目是通過錘上模鍛成形生產(chǎn)，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1、模鍛件圖設(shè)計連接頭是軸類件 ，對零件的整體 形 狀 尺 寸 ， 表 面 粗 糙 度 進(jìn) 行 分 析 ， 此 零 件 的 材 料 為 45 鋼 ， 材料 性 能 穩(wěn) 定 ,適 合 鍛 造 。 零 件 圖 如 上 圖 。1.1 繪制鍛件圖的過程 1.1.1 確定分模位置確 定 分 模 面 位 置 最 基 本 的 原 則 是 保 證 鍛 件 形 狀 盡 可 能 與 零 件 形狀 相 同 。 使 鍛 件 容 易 從 鍛 模 型 槽 中 取 出 ， 因 此 鍛 件 的 側(cè) 表 面 不 得 有內(nèi) 凹 的 形 狀 ， 并 且 使 模 膛 的 寬 度 大 而 深 度 小 。 鍛 件 分 模 位 置 應(yīng) 選 在具 有 最 大 水 平 投 影 尺 寸 的 位 置 上 。 應(yīng) 使 飛 邊 能 切 除 干 凈 ， 不 至 產(chǎn) 生飛 刺 。 對 金 屬 流 線 有 要 求 的 鍛 件 ， 應(yīng) 保 證 鍛 件 有 最 好 的 纖 維 分 布 。根 據(jù) 連 接 頭 零 件 形 狀 ， 采 用 上 下 對 稱 的 直 線 分 型 模 。1.1.2 確定公差和加工余量 查 得 45 鋼 的 密 度 為 ： 。345/8.7cmg??估 算 鍛 件 的 體 積 為 190cm3， 則 鍛 件 質(zhì) 量 約 為。 連 接 頭 材 料 為 45 鋼 ， 即 材 質(zhì) 系 數(shù) 為 。kgm.19085.7????? M1鍛 件 形 狀 復(fù) 雜 系 數(shù) ： S=V 鍛 /V 外 廓 包 容 (1.1) 式 中 V 鍛 —鍛 件 體 積 ；V 外 廓 包 容 —外 廓 包 容 體 的 體 積 。則 ， 為 一 級 復(fù) 雜 系 數(shù)65.01*2809.1s5?? S1由 文 獻(xiàn) 1 查 得 :高 度 公 差 為 ， 長 度 公 差 為 ， 寬 度 公 差m.603?? 1.50??為 。6.03??零 件 需 無 磨 削 加 工 ,加 工 精 度 為 ,由 1 查 得 高 度 及 水 平 尺F2寸 的 單 邊 余 量 約 為 1.0-2.0mm,取 1.5mm。1.1.3 模鍛斜度 取 常 用 模 鍛 斜 度 為 7o。1.1.4 圓角半徑 5.0r25.0.r2??????RHB，，?m5.1r?， 機(jī) 械 加 工 時 無 倒 角余 量 ?m425.40.*2???RR， 取1.1.5 技術(shù)條件（ 1） 圖 上 未 標(biāo) 注 的 模 鍛 斜 度 7o；（ 2） 圖 上 未 標(biāo) 注 的 圓 角 半 徑 R=1.5mm；（ 3） 允 許 的 殘 留 毛 邊 量 0.7mm；（ 4） 允 許 的 表 面 缺 陷 深 度 0.5mm；（ 5） 鍛 件 熱 處 理 :調(diào) 質(zhì) HBC:58-62；（ 6） 鍛 件 表 面 清 理 :為 便 于 檢 查 淬 火 裂 紋 ,采 用 酸 洗(7) 允 許 的 飛 邊 錯 移 量 ： 0.5mm。根 據(jù) 余 量 和 公 差 ,繪 制 鍛 件 圖 。1.2 計算鍛件的主要參數(shù)(1) 鍛 件 在 平 面 上 的 投 影 面 積 為 6423mm2;(2) 鍛 件 周 邊 長 度 為 431mm ;(3) 鍛 件 體 積 為 mm3;50*9.(4) 鍛 件 質(zhì) 量 為 1.41kg。熱 鍛 件 工 程 圖 如 下2、確定鍛錘噸位總 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 1-2 錘 飛 邊 槽 尺 寸 考 慮 ， 按 確 定 雙 作 用 模 鍛 錘 噸 位 的 經(jīng)驗 公 式 G=63KA 的 計 算 選 擇 鍛 錘 。取 鋼 種 系 數(shù) K=1， 鍛 件 和 飛 邊 在 水 平 面 上 的 投 影 面 積 為A,G=63KA=10020.15KN， 選 用 2t 雙 作 用 模 鍛 錘 。3、確定毛邊槽形式和尺寸 選 用 圖 1 毛 邊 槽 形 式 I， 其 尺 寸 按 表 確 定 ； 選 定 毛 邊 槽 尺 寸 為 , =4mm， b=10mm， r=2.5mm， =25mm， ，飛 0.2?hb132 4638*7.38??飛飛 ， VF圖 1 毛邊槽形式 4、繪制計算毛坯圖根 據(jù) 零 件 形 狀 特 點 ， 選 取 22 個 截 面 ， 分 別 計 算 分 別 計 算 F鍛 ,F 毛 *1.4， F 計 列 于 下 表 1,并 在 坐 標(biāo) 紙 上 繪 出 連 接 頭 的 截 面 圖 和直 徑 圖 （ 見 圖 2） 。 為 設(shè) 計 滾 擠 型 槽 方 便 ,計 算 毛 坯 圖 按 冷 鍛 件 尺寸 計 算 。表 1 連 接 頭 計 算 毛 坯 的 計 算 數(shù) 據(jù)截面號2m/鍛F2/4.1*毛 2m/*4.1毛鍛計 FF?? 2m/13.d計計 F?1 0 193 193 15.72 71 193 264 18.43 283 193 476 24.74 283 193 476 24.75 283 193 476 24.76 283 193 476 24.77 803 193 855 338 1590 193 1783 47.79 1590 193 1783 47.710 1590 193 1783 47.711 1590 193 1783 47.712 1590 193 1783 47.713 803 193 896 33.814 401 193 594 27.515 401 193 594 27.516 401 193 594 27.517 340 193 533 26.118 283 193 476 24.719 283 193 476 24.720 283 193 476 24.721 50 193 243 17.622 0 193 0193 15.7由 截 面 圖 所 圍 面 積 即 為 計 算 毛 坯 面 積 ,得mV355*.246*.????毛鍛件平 均 截 面 積 ： 2517980*3.2mS??均則 平 均 直 徑 Sd.31.?均均按 體 積 相 等 修 正 截 面 圖 和 直 徑 圖 （ 附 圖 中 點 劃 線 部 分 ） ,修正 后 的 最 大 截 面 積 為 則 最 大 直 徑 為 md7.4ax?毛 坯 圖 如 下5、制坯工步選擇計算毛坯為一頭一桿計 算 繁 重 系 數(shù) ， 選 擇 制 坯 工 步2.18374max??均d?0.59L均計?3265,145.6桿頭桿 ，， VL?kg14.03.d-k5.23d.075./*82.3d minmin2in ????? GLLV ，，）（（ 桿拐桿桿拐1kg G坯由 文 獻(xiàn) 2 知 此 鍛 件 應(yīng) 采 用 閉 式 滾 擠 制 坯 工 步 ,為 使 鍛 出 的 鍛件 有 更 好 的 質(zhì) 量 ， 易 于 充 滿 型 槽 ,調(diào) 整 制 坯 工 步 為 ： 開 式 滾 擠 。模 鍛 工 藝 方 案 為 :拔 長 -開 式 滾 擠 -終 鍛 -切 斷 。冷 鍛 件 工 程 圖 如 下6、確定坯料尺寸坯 料 截 面 積 計 算 ：由 mSSLV2154.*2.1???）（ 均桿頭桿頭坯取 系 數(shù) 為 0.8，則 .3F坯坯d由 零 件 形 狀 及 原 材 料 規(guī) 格 ， 實 際 取 =44mm。燒 損 率 ，?03坯 料 體 積 為 ：= =190000*（1+ ）=196000V坯 ??01?飛鍛 033計 算 毛 坯 長 度 ：坯鉗坯坯坯 ， d2.1m6.128'??LFVL根 據(jù) 坯 料 的 質(zhì) 量 和 長 度 ， 適 于 采 用 調(diào) 頭 模 鍛 ， 坯 料 原 長 為 ，m3102*6.18??鉗L考 慮 切 斷 并 經(jīng) 試 鍛 調(diào) 整 后 ， 下 料 長 度 為 312mm。7、制坯型槽設(shè)計7.1、拔長模膛設(shè)計7.1.1 拔長模膛的作用：拔長模膛用來減少坯料的截面積，增長坯料長度。一般拔長模膛是變形工序的第一步，它兼有清除氧化皮的作用。為了便于金屬縱向流動，在拔長過程中坯料要不斷翻轉(zhuǎn)，還要送進(jìn)。7.1.2 拔長模膛的形式：通常按截面積形狀將拔長模膛分為開式和閉式兩種。由 ，則選用開式模膛。15d/?桿桿L7.1.3 拔長模膛的尺寸計算：拔長模膛有坎部和倉部組成。拔長后需要進(jìn)行滾擠，拔長部分的厚度 m68.15d.0a?均1）坎部長度 C 42.1m7.46,*245.6*.24 ????坯L??.390kd坯2） 坎 部 的 寬 度 B應(yīng) 考 慮 上 下 模 一 次 打 靠 時 金 屬 不 流 到 坎 部 外 面 ；翻 轉(zhuǎn) 90 度 錘 擊 時 ， 不 產(chǎn) 生 彎 曲 。 取 5.67d.1?坯B3)坎 部 的 高 度 h m20xd8.-7h??均）（4)模 膛 深 度 e 4.5*.12.e頭5） 圓 角 圓 弧 半 徑 106.39.0.??CR6） 拔 長 模 膛 總 長 度 L2-5b?）（L7.2 滾擠模膛設(shè)計7.2.1 滾擠模膛尺寸設(shè)計開式滾擠橫截面為矩形，側(cè)面開通，此種滾擠模膛結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，但聚料作用較小，適用于鍛件各截面積變化較小的情況。滾 擠 型槽 用 來 減 少 毛 坯 局 部 橫 截 面 積 ， 增 大 另 一 部 分 的 橫 截 面 積 ， 使 坯 料沿 軸 向 體 積 分 配 符 合 計 算 毛 坯 的 要 求 。 它 對 毛 坯 有 少 量 的 拔 長 作 用 ，兼 有 滾 光 和 去 除 氧 化 皮 的 功 能滾 擠 模 膛 可 認(rèn) 為 是 由 鉗 口 、 本 體 、 毛 刺 槽 三 部 分 組 成 ， 鉗 口 用來 容 納 夾 鉗 并 卡 細(xì) 坯 料 ， 毛 刺 槽 是 用 來 容 納 滾 擠 時 產(chǎn) 生 的 端 部 毛 刺 ，本 體 使 坯 料 變 形 。同 拔 長 型 槽 一 樣 ， 滾 擠 型 槽 也 是 以 計 算 毛 坯 為 依 據(jù) 進(jìn) 行 設(shè) 計 的 ，主 要 是 確 定 型 槽 高 度 h， 寬 度 B 及 其 他 一 些 有 關(guān) 尺 寸 。（ 1） 滾 擠 模 膛 高 度 :在 桿 部 ， 模 膛 的 高 度 應(yīng) 比 計 算 毛 坯 相 應(yīng) 部分 的 直 徑 小 ， 這 樣 每 次 壓 下 量 較 大 ， 由 桿 部 排 入 頭 部 的金 屬 增 多 。 對 于 開 式 模 膛 ， 由 于 截 面 積 近 似 矩 形 ， 則m34d75.0-6h??坯桿 ）（滾 擠 模 膛 頭 部 為 了 有 助 于 金 屬 的 聚 集 ， 模 膛 的 高 度 應(yīng) 等于 或 略 大 于 計 算 毛 坯 圖 相 應(yīng) 部 分 的 直 徑 ， 即 m43d0.1-9h52d1.-05h ?坯拐坯頭 ）（，）（（ 2） 滾 擠 模 膛 寬 度 B滾 擠 型 槽 寬 度 B 應(yīng) 根 據(jù) 所 選 型 槽 形 式 和 坯 料 的 狀 態(tài) 來 確 定 。 型槽 B 過 大 會 減 少 聚 集 效 率 ， 并 增 大 模 塊 尺 寸 ； B 過 小 ， 在 滾 擠 過程 中 金 屬 流 進(jìn) 分 模 面 會 形 成 毛 邊 ， 當(dāng) 翻 轉(zhuǎn) 再 滾 擠 時 ， 就 會 形0成 折 疊 。 經(jīng) 過 拔 長 的 坯 料 再 進(jìn) 行 滾 擠 時 ， 桿 部 金 屬 富 裕 量 要 小 得 多 ，不 會 再 有 大 量 金 屬 流 入 頭 部 ， 因 此 ， 經(jīng) 過 拔 長 過 的 坯 料 再 滾 擠 時 ，滾 擠 型 槽 桿 部 寬 度 應(yīng) 比 前 述 的 小 ， 根 據(jù) 經(jīng) 驗 可 得 ：m605.2.76d1.7.1max ???BB， 取， 則坯（ 3） 滾 擠 模 膛 長 度 L滾 擠 型 槽 長 度 L 應(yīng) 根 據(jù) 熱 鍛 件 圖 尺 寸 確 定 。直 鍛 件 ：(mm)??2983~1??鍛（4）鉗口與毛刺尺寸：=15 （mm)6.0dn= 22 (mm)??m21= 11 (mm).0??R原始坯料直徑，型槽端部毛刺尺寸按表選定。?d0s---模壁最小的厚度 sl??5.毛刺槽尺寸：無切刀，a=6mm，c=25mm，R3=5mm，R4=6mm，b=30mm。7.2.2 開式滾擠模膛截面形狀為了有助于干部金屬流入頭部，一般在縱截面的桿部設(shè)計 2°-5°的斜度(如果毛坯圖原來有的話,則可以用原來的斜度).在桿部與頭部的過渡區(qū),應(yīng)做成圓角,滾擠模膛長度應(yīng)根據(jù)熱鍛件圖長度 確定鍛L8、鍛模模膛設(shè)計8.1 切斷模膛設(shè)計需要設(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)文獻(xiàn) 3, 結(jié)合生產(chǎn)實際，經(jīng)驗分別確定為 60mm 和 70mm9、 鍛 模 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計鍛 模 設(shè) 計 的 優(yōu) 劣 對 鍛 件 質(zhì) 量 、 生 產(chǎn) 效 率 、 勞 動 強(qiáng) 度 、 鍛 模 和 鍛錘 的 使 用 壽 命 以 及 鍛 模 的 加 工 制 造 都 有 直 接 的 影 響 。 鍛 模 結(jié)構(gòu) 設(shè) 計 任 務(wù) 主 要 是 要 解 決 生 產(chǎn) 一 種 鍛 件 所 采 用 的 各 工 步 模 膛 在 模 塊上 的 合 理 布 排 ， 模 膛 之 間 和 模 膛 至 模 塊 邊 緣 的 壁 厚 ， 模 塊 尺 寸 、 質(zhì)量 、 纖 維 方 向 要 求 ， 以 及 平 衡 錯 移 力 的 鎖 扣 形 式 。 鍛 模 有 整體 式 和 鑲 塊 式 之 分 ， 鑲 塊 模 是 把 容 易 磨 損 的 終 鍛 模 膛 或 其 中 的 一 部分 用 優(yōu) 質(zhì) 模 具 鋼 制 成 鑲 塊 ， 依 靠 楔 鐵 或 熱 套 方 法 安 裝 在 一 般 鋼 材 制成 的 模 塊 本 體 上 。 鑲 塊 磨 損 后 可 以 更 新 ， 有 利 于 節(jié) 約 模 具 鋼 和 縮 短制 模 周 期 。 由 于 鍛 錘 沖 擊 載 荷 大 、 震 動 大 ， 宜 采 用 整 體 模 .9.1 模 膛 布 排 模 鍛 一 種 鍛 件 ， 往 往 要 采 用 多 個 工 步 完 成 。 因 此 鍛 模 分 模 面 上的 模 膛 布 置 要 根 據(jù) 模 膛 數(shù) 、 各 模 膛 的 作 用 以 及 操 作 是 否 方 便 來 確 定 ，原 則 上 應(yīng) 使 模 膛 中 心 （ 模 膛 承 受 反 作 用 力 的 合 力 點 ） 與 理 論 上 的 打擊 中 心 （ 燕 尾 中 心 線 與 鍵 槽 中 心 線 的 交 點 ） 重 合 ， 以 使 錘 擊 力 與 鍛件 的 反 作 用 力 處 于 同 一 垂 直 線 上 ， 從 而 減 小 錘 桿 承 受 的 偏 心 力 矩 ，有 利 于 延 長 錘 桿 使 用 壽 命 ， 減 小 導(dǎo) 軌 的 磨 損 和 模 塊 燕 尾 的 偏 心 載 荷 ，在 保 證 應(yīng) 有 的 打 擊 能 量 和 鍛 模 有 足 夠 強(qiáng) 度 的 前 提 下 ， 應(yīng) 盡 量 減 少 模塊 尺 寸 ， 這 樣 ， 模 塊 壽 命 長 ， 鍛 件 精 度 高 。 根 據(jù) 采 用 的 工 步 ， 由 于 有 兩 個 制 坯 模 膛 ， 這 時 應(yīng) 將 第 一 道 制坯 工 步 安 排 在 吹 風(fēng) 管 的 對 面 ， 以 避 免 氧 化 皮 落 入 終 鍛 模 膛 內(nèi) 。 布 排模 膛 應(yīng) 以 終 鍛 模 膛 為 中 心 ， 左 右 對 稱 布 排 ， 并 盡 可 能 使 模 膛 中 心 與打 擊 中 心 重 合 。9.2 模膛間壁厚 模膛至模塊邊緣的距離，或模膛之間的距離都稱為模膛間壁厚。模膛間壁厚應(yīng)保證有足夠的強(qiáng)度和剛度，同時又要盡可能減小模塊尺寸。 終鍛模膛受力大，模壁厚度與模膛深度 h、模膛底部圓角半徑 R、模膛出模斜度 α 有關(guān)（見圖 6-62） ，h 愈大，R 和α 愈小，模壁厚度應(yīng)加大. 。 根據(jù)實踐經(jīng)驗，模膛間壁厚可參考圖 6-64 確定。 。 1） 模膛的最小外壁厚度 kh0?S各模膛的最大深度均在 44-55 之間，查文獻(xiàn) 3 可知 k 取 1.35.84*3.0?S2）模膛間距 m4.6.*1hk1?3）制坯模膛間的最小壁厚 2s3取4）滾擠模膛的最小壁厚 84取9.4.1 模塊尺寸及要求 模塊尺寸除與模膛數(shù)、模膛尺寸、排列方式和模膛間最小壁厚有關(guān)外，還須考慮下列問題。 1. 承擊面。承擊面是指鍛錘空擊時，上下模塊實際接觸的面積。不包括模膛、毛 邊槽、鎖扣和鉗口所占面積。承擊面太小，容易壓塌分模面，它與鍛錘噸位大小有關(guān)。最小承擊面鍛錘噸位的關(guān)系見表 6-9。由于采用的鍛錘噸位為 2t，則最小承擊面積 s=50000 2m2） 鍛模中心與模塊中心的偏移量 s： 4.1dc?3） 燕尾尺寸 查文獻(xiàn) 3，可知b=200mm，h=50.5mm，b=50mm9.4.2 模塊寬度 B。為保證鍛模不與錘的導(dǎo)軌相碰，模塊最大寬度 Bmax 應(yīng)保證模塊邊緣與導(dǎo)軌間留有單邊距離大于 20㎜。模塊最小寬度也有要求，至少超出燕尾每邊 10㎜，燕尾中心線到鍛模邊緣的最小尺寸為： B1≥B/2＋10（㎜）,取 B=372mm。 9.4.3 模塊高度 H。鍛模高度根據(jù)模膛最大深度和鍛錘的最小閉合高度確定?？紤]到鍛模翻修的需要，通常鍛?？偢叨?H 模是鍛錘最小閉合高度的1.35～1.45 倍。若 H 模太小，上下模合不攏，鍛件打不靠，甚至可能撞掉鍛錘汽缸底；若 H 模 太大，將縮短錘頭行程，降低打擊能量。對于鑲塊模，模膛底部與側(cè)壁連接半徑 R＞3㎜時，應(yīng)保證模膛最大深度不超過鑲塊高度的 40%；R＜3㎜時，取不超過 30%，取 H=240mm。 9.4.4 模塊長度 L。模鍛特長鍛件時，允許模塊超出錘頭，兩端處于懸空狀態(tài)。這時鍛模受力條件處于不利，故應(yīng)限制模塊懸空的長度。一般規(guī)定，每端允許伸出錘頭長度值 f≤H/3，H 為模塊高度。取 L =380mm。 9.4. 5 模塊質(zhì)量為保證錘頭運動性能，上模塊質(zhì)量應(yīng)有所限制，最大質(zhì)量不得超過鍛錘噸位的 35%。 9.4. 6 鍛模檢驗角。鍛模上兩個加工側(cè)面所構(gòu)成的 900 角稱為檢驗角。這兩個側(cè)面一般刨進(jìn)深度為 5㎜，高度 50～100㎜。檢驗角可以設(shè)在模塊左邊或右邊，根據(jù)模膛位置而定。檢驗角的作用一是為了鍛模安裝調(diào)整時，檢驗上下模模膛對準(zhǔn)的情況；二是作為鍛模機(jī)械加工劃線時的基準(zhǔn)。9.4.7 模塊的技術(shù)要求 （1）鍛造比 用來加工制造鍛模的模塊，要求鍛造比達(dá)到 3 以上，應(yīng)打碎鑄造組織、碳化物及夾雜，鍛合空洞，增加致密度。 （2）流線方向 鍛模的壽命與模膛布置在模塊什么樣的纖維方向上有密切關(guān)系。任何錘鍛模的纖維方向都不允許與打擊方向平行。否則，在分模面上不僅流線末端外露，加劇應(yīng)力腐蝕，大大降低模具壽命；而且在打擊力的作用下，分模面上模膛兩側(cè)的金屬將有沿纖維方向劈開或撕裂的危險，輕者也將造成分模面塌陷或使模壁金屬剝落。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是模塊緊固在錘頭和砧座上，只與燕尾底部貼合，在燕尾兩肩留有間隙，當(dāng)纖維方向與打擊方向平行時，外力恰似一把剪刀將纖維撕開。正象日常生活中所見到的劈木材，當(dāng)沿著樹干纖維方向劈時省力，而在垂直纖維方向劈時就十分困難。 鍛模纖維方向正確安排應(yīng)該是：對于長軸類鍛件，模塊的纖維方向與燕尾 （或鍛件軸線）方向一致；對于圓餅類鍛件，應(yīng)與鍵槽方向一致 （3）對于整體鑄鋼模，要求冒口所在面作燕尾面，而不能作承擊面。因冒口附近，疏松、孔洞、非金屬夾雜等缺陷較集中，致密性差，強(qiáng)度低。 (4)模膛部分允許用模具鋼堆焊加工，但堆焊層應(yīng)大于15㎜。鍛模機(jī)械加工精度與表面質(zhì)量 鍛模加工精度的高低直接影響鍛件的尺寸精度和表面質(zhì)量。模膛表面粗糙 度值小，硬度高，金屬流動就容易，表面質(zhì)量高；模膛輪廓尺寸公差小，精度高，鍛件的尺寸公差就精確；同時鍛模壽命也長。但相應(yīng)機(jī)械加工制造成 本增加，設(shè)計時不得不綜合考慮。通常的做法是，在保證鍛件形狀及尺寸的前提下，應(yīng)力求提高模具外形（特別是分模面）的平行度，檢驗面與分模面的垂直度，鑲塊與模座的配合精度，燕尾與楔鐵的配合精度等，這些因素對鍛件精度和鍛模壽命影響較大。鍛鋼時終鍛模膛表面粗糙度 Ra 應(yīng)不大于 6μm。有色金屬（如鋁、鎂）鍛造時，因粘性大，流動性差，模膛表面粗糙度 Ra 應(yīng)不大于 2.5μm。9.5 鍛模機(jī)械加工精度與表面質(zhì)量 鍛模加工精度的高低直接影響鍛件的尺寸精度和表面質(zhì)量。模膛表面粗糙 度值小，硬度高，金屬流動就容易，表面質(zhì)量高；模膛輪廓尺寸公差小，精度高，鍛件的尺寸公差就精確；同時鍛模壽命也長。但相應(yīng)機(jī)械加工制造成 本增加，設(shè)計時不得不綜合考慮。通常的做法是，在保證鍛件形狀及尺寸的前提下，應(yīng)力求提高模具外形（特別是分模面）的平行度，檢驗面與分模面的垂直度，鑲塊與模座的配合精度，燕尾與楔鐵的配合精度等，這些因素對鍛件精度和鍛模壽命影響較大。鍛鋼時終鍛模膛表面粗糙度 Ra 應(yīng)不大于 6μm。有色金屬（如鋁、鎂）鍛造時，因粘性大，流動性差，模膛表面粗糙度 Ra 應(yīng)不大于 2.5μm。9.6 鍛模的緊固方式 鍛模的緊固方式與鍛造設(shè)備類型及鍛模結(jié)構(gòu)有關(guān)。對于鍛錘，既牢固，裝卸又方便的方式是楔鐵和鍵塊配合燕尾緊固。對于熱模鍛壓力機(jī)或液壓機(jī)，既可以用楔鐵，也可以用螺栓和壓板方式緊固。10、鍛前加熱、鍛后冷卻及熱處理要求的確定10.1 確定加熱方式，及鍛造溫度范圍在 鍛 造 生 產(chǎn) 中 ， 金 屬 坯 料 鍛 前 加 熱 的 目 的 ： 提 高 金 屬 塑 性 ，降 低 變 形 抗 力 ， 即 增 加 金 屬 的 可 塑 性 ， 從 而 使 金 屬 易 于 流 動 成 型 ，并 使 鍛 件 獲 得 良 好 的 組 織 和 力 學(xué) 性 能 。 金 屬 坯 料 的 加 熱 方 法 ， 按 所采 用 的 加 熱 源 不 同 ， 可 分 為 燃 料 加 熱 和 電 加 熱 兩 大 類 。 根 據(jù) 鍛 件 的形 狀 ， 材 質(zhì) 和 體 積 ， 采 用 半 連 續(xù) 爐 加 熱 。金 屬 的 鍛 造 溫 度 范 圍 是 指 開 始 鍛 造 溫 度 （ 始 鍛 溫 度 ） 和 金 屬鍛 造 溫 度 （ 終 鍛 溫 度 ） 之 間 的 一 段 溫 度 區(qū) 間 。 確 定 鍛 造 溫 度 的 原 則是 ， 應(yīng) 能 保 證 金 屬 在 鍛 造 溫 度 范 圍 內(nèi) 具 有 較 高 的 塑 性 和 較 小 的 變 形抗 力 。 并 能 使 制 出 的 鍛 件 獲 得 所 希 望 的 組 織 和 性 能 。 查 有 關(guān) 資 料 確定 鍛 件 的 始 段 鍛 溫 度 為 1200℃ ， 終 鍛 溫 度 為 750℃ 。10.2 確定加熱時間加 熱 時 間 是 坯 料 裝 爐 后 從 開 始 加 熱 到 出 爐 所 需 的 時 間 ， 包 括加 熱 個 階 段 的 升 溫 時 間 和 保 溫 時 間 。 在 半 連 續(xù) 爐 中 加 熱 ， 加 熱 時 間可 按 下 式 計 算 ：min4.32i605.412???D??式 中 D—坯 料 直 徑 或 厚 度 （ cm）—鋼 化 學(xué) 成 分 影 響 系 數(shù) ， 取 0.12（ h/cm） ;?10.3 確定冷卻方式及規(guī)范按照 冷 卻 速 度 的 不 同 ， 鍛 件 的 冷 卻 方 法 有 3 種 ： 在 空 氣 中 冷卻 ， 冷 卻 速 度 快 ； 在 灰 沙 中 冷 卻 ， 冷 卻 速 度 較 慢 ； 在 爐 內(nèi) 冷 卻 ， 冷卻 速 度 最 慢 。 根 據(jù) 本 鍛 件 的 形 狀 體 積 大 小 及 鍛 造 溫 度 的 影 響 ， 選 擇在 空 氣 中 冷 卻 。10.4 確定鍛后熱處理方式及要求鍛 件 在 機(jī) 加 工 前 后 均 進(jìn) 行 熱 處 理 ， 其 目 的 是 調(diào) 整 鍛 件 的 硬 度 ， 以 利鍛 件 進(jìn) 行 切 削 加 工 ， 消 除 鍛 件 內(nèi) 應(yīng) 力 ， 細(xì) 化 晶 粒 等 。 根 據(jù) 鍛 件 的 含碳 量 及 鍛 件 的 形 狀 大 小 ， 采 用 在 連 續(xù) 熱 處 理 爐 中 ， 調(diào) 質(zhì) 處 理 。 可 使鍛 件 獲 得 良 好 的 綜 合 力 性 能 。11、 總 結(jié) 與 致 謝課 程 設(shè) 計 是 對 本 專 業(yè) 所 學(xué) 的 內(nèi) 容 進(jìn) 行 一 次 全 面 的 應(yīng) 用 性 實 踐 ，通 過 設(shè) 計 可 以 在 實 踐 中 發(fā) 現(xiàn) 問 題 ， 分 析 問 題 和 解 決 問 題 ， 從 而 提 高這 三 方 面 的 能 力 。在 設(shè) 計 過 程 中 ， 自 己 根 據(jù) 設(shè) 計 任 務(wù) 書 的 內(nèi) 容 和 要 求 ， 進(jìn) 一 步 掌握 了 鍛 造 工 藝 設(shè) 計 的 步 驟 和 方 法 ， 學(xué) 會 選 擇 和 確 定 錘 鍛 設(shè) 備 的 型 號和 規(guī) 格 ， 學(xué) 會 運 用 和 查 找 有 關(guān) 設(shè) 計 手 冊 和 技 術(shù) 資 料 ， 開 闊 視 野 ， 增長 知 識 。在 此 ， 十 分 感 謝 指 導(dǎo) 老 師 對 我 的 精 心 指 導(dǎo) 與 培 養(yǎng) ， 使 我 學(xué) 到 許多 知 識 ， 得 到 了 很 好 的 鍛 煉 ， 這 些 都 為 我 走 上 工 作 崗 位 打 好 了 良 好的 基 礎(chǔ) 。參考文獻(xiàn)1. GB/T 12362-2003《鋼質(zhì)模鍛件公差及機(jī)械加工余量》2. 胡亞民 華林主編.鍛造工藝過程及模具設(shè)計.北京大學(xué)出版社.3.中國模具設(shè)計大典第四卷《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(jī)械學(xué)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(jī)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(jī)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(jī)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(dāng)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(dāng)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(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喕?9.閉式滾壓模腔設(shè)計,（2）模膛寬度原坯料進(jìn)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(jī)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(yuǎn)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(jī)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(jī)； 5.磨毛刺：砂輪機(jī)； 6.熱處理：連續(xù)熱處理爐，調(diào)質(zhì)； 7.冷精壓：10000KN精壓機(jī)（可省略）； 8.檢驗。,在此感謝我們的各位老師及同學(xué)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。,