工藝技術(shù)_金屬塑性成形工藝設(shè)計(jì)

3 3金屬塑性成形工藝設(shè)計(jì) 3 3 1自由鍛工藝設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 繪制鍛件圖 確定變形工序 計(jì)算坯料的重量和尺寸 確定加熱溫度及冷卻方式 選定鍛造設(shè)備等 來自中國最大的資料庫下載 1 繪制鍛件圖 鍛件圖 零件圖 余塊 加工余量 鍛造公差繪制方法 一般用粗實(shí)線畫出鍛件最終輪廓 用雙點(diǎn)劃線畫出零件的主要輪廓形狀 在尺寸線上方或左面標(biāo)注鍛件的尺寸與公差 在尺寸線下方或右面用圓括號標(biāo)出零件尺寸 例 如圖所示的軸 批量為10件 月 材料為45號鋼 安徽工程科技學(xué)院機(jī)械系 AUTS 2 確定變形工序鍛造變形工序應(yīng)依據(jù)鍛件的形狀 尺寸 技術(shù)要求 生產(chǎn)批量和生產(chǎn)條件等綜合考慮 一般來說 盤類鍛件以鐓粗為主 軸桿類鍛件以拔長為主 空心件肯定要沖孔 大孔還需要進(jìn)一步擴(kuò)孔 彎桿少不了彎曲 各類自由鍛件的基本變形工序方案見表3 8 3 計(jì)算毛坯重量 m0 md mc mq 1 式中m0 毛坯重量 kg md 鍛件重量 kg mc 沖孔芯料重量 kg mq 切除料頭重量 kg 燒損率 燃料加熱一般取2 3 電加熱取0 5 1 4 計(jì)算毛坯尺寸 當(dāng)鍛造的第一工序?yàn)殓叴謺r(shí) 則坯料直徑 D0 0 8當(dāng)鍛造的第一工序?yàn)榘伍L時(shí) D0 DmaxD0 毛坯直徑 mm V0 坯料的體積 mm3 Dmax 拔長后鍛件的最大直徑 mm Y 鍛造比 來自中國最大的資料庫下載 根據(jù)算出的坯料重量可算出坯料的體積 坯料的尺寸則取決于第一工序的性質(zhì) 若是鐓粗 則坯料的高徑比不應(yīng)超過2 5 以免鐓彎 但要大于1 25 使下料方便 若是拔長 則按鍛件的最大截面 最小變形 處滿足鍛造比要求來選擇坯料尺寸 最后所確定的坯料直徑或邊長應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)值 市場可買到 再按體積計(jì)算坯料的長度 即 L0 V0 F0 4V0 D02采用鋼錠為坯料的大型鍛件 則根據(jù)算出的坯料重量選取標(biāo)準(zhǔn)鋼錠 5 確定鍛造溫度范圍及加熱冷卻規(guī)范 1 鍛造溫度范圍 對于45號鋼始鍛溫度 1200 終鍛溫度 800 2 加熱 箱式加熱爐 煤 油或電能 可將冷的坯料直接送入高溫的加熱爐中 提高生產(chǎn)率 3 冷卻 空冷 WC 0 5 的碳鋼及WC 0 3 的低合金鋼中 小鍛件一般采用空冷 6 選擇鍛造設(shè)備 1 選擇依據(jù) 鍛件重量 類型和尺寸 設(shè)備噸位大小要適當(dāng) 既不能造成能量的過分浪費(fèi) 又要保證鍛件能充分鍛透 2 確定方法 理論計(jì)算法和查表法 目前生產(chǎn)中比較實(shí)用的是查表法 可根據(jù)鍛件大小和形狀查表選擇鍛錘的噸位 工藝設(shè)計(jì)還包括選用工夾具 確定加熱設(shè)備 制定加熱及冷卻規(guī)范 熱處理工藝等內(nèi)容 最終需將設(shè)計(jì)結(jié)果填寫在工藝卡片上 7 零件結(jié)構(gòu)的自由鍛工藝性 應(yīng)避免錐形 楔形 盡量采用圓柱面或平行平面 以利于鍛造 各表面交接處應(yīng)避免弧線或曲線 盡量采用直線或圓 以利于鍛制 應(yīng)避免肋板或凸臺 以利于減少余塊和簡化鍛造工藝 大件和形狀復(fù)雜的鍛件 可采用鍛 焊 鍛 螺紋聯(lián)接等組合結(jié)構(gòu) 以利于鍛造和機(jī)械加工 8 自由鍛工藝設(shè)計(jì)示例 例 試?yán)L出圖示齒輪軸的自由鍛件圖 并選擇鍛造工序和計(jì)算坯料尺寸 安徽工程科技學(xué)院機(jī)械系 AUTS 解 繪鍛件圖 根據(jù)鍛件總長度340 最大直徑100查表知 a 10 4繪出鍛件圖如下 50 8 150 8 360 8 30 130 340 110 4 70 4 50 4 40 60 100 變形工序 頭部鐓粗 桿部分段拔長 計(jì)算坯料 頭部鐓粗段V1 3 14 0 552 0 5 0 475dm3D01 0 8 1 63 79 mm桿部拔長段D02 Dmax 1 14 1 22 70 80 86 mm最終取D0 80mmV鍛 3 14 0 552 0 5 0 352 1 0 252 2 1 1 27dm3m鍛 V鍛 m燒損 m鍛 3 m鍛 m料損忽略不計(jì)m坯 1 03m鍛 1 03 V鍛 L0 mm即坯料尺寸為 80 260 3 3 2錘模鍛工藝設(shè)計(jì) 主要內(nèi)容 1 繪制模鍛件圖 2 計(jì)算坯料的重量和尺寸 3 確定模鍛工步 4 選擇鍛壓設(shè)備 5 設(shè)計(jì)鍛模模膛 6 確定鍛造溫度范圍 加熱和冷卻規(guī)范 AUTS 1 繪制模鍛件圖模鍛件圖 零件圖 分模面 加工余量 模鍛斜度 沖孔連皮 余塊 圓角 公差 分模面 上 下模的分界面 選擇原則 A 應(yīng)選在鍛件最大截面處 以利鍛件脫模 B 盡量選用平面 以簡化模具結(jié)構(gòu) 方便制造 C 應(yīng)選在上 下模膛輪廓相同的位置上 以便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)模 D 選在模膛深度最淺且上 下模深度基本一致的位置 以便于金屬充滿模膛 例1 余塊 為簡化形狀而增加的料塊 窄槽 齒形 小孔 孔徑小于25mm 深孔 深度大于3倍直徑 橫向孔以及其它妨礙出模的凹部均不鍛出 沖孔連皮 為避免上 下沖頭對撞損壞模具而在模鍛通孔時(shí)留下的金屬層 連皮厚度一般為4 8mm 鍛后再由沖孔切邊模切除 加工余量和公差 只在鍛后需機(jī)加工之處添加 模鍛斜度 垂直于分型面的表面上加 外壁斜度5 或7 內(nèi)壁斜度7 或10 圓角半徑 所有轉(zhuǎn)角都應(yīng)為圓角 內(nèi)圓角r 1 4mm 外圓角R 3 4 r 安徽工程科技學(xué)院機(jī)械系 AUTS 齒輪鍛件圖 3 計(jì)算坯料尺寸 根據(jù)鍛件質(zhì)量和加熱 鍛造過程中的損耗計(jì)算 略 4 選定模鍛錘噸位 根據(jù)鍛件質(zhì)量查表確定 5 確定鍛造溫度范圍 加熱和冷卻規(guī)范 2 確定模鍛工步 拔or滾or彎制坯 預(yù)鍛 終鍛 盤類 齒輪 法蘭等 鐓粗制坯 預(yù)鍛 終鍛 軸類 曲軸 連桿等 6 修整工序 即模鍛件成形后提高精度和表面質(zhì)量的工序 切邊 即帶飛邊的模鍛件終鍛后切除飛邊的工序 沖連皮 即帶孔的鍛件經(jīng)終鍛后 沖除孔內(nèi)連皮的工序 校正 即為消除鍛件在鍛后產(chǎn)生的彎曲 扭轉(zhuǎn)等變形 使之符合鍛件圖技術(shù)要求的工序 熱處理和清理 模鍛件經(jīng)過修整后 一般還需通過熱處理和清理 采用正火或退火 細(xì)化晶粒 清理表面缺陷或氧化皮 7 零件結(jié)構(gòu)的模鍛工藝性 應(yīng)有合理的分模面 保證鍛件從模膛中取出又利于金屬填充 減少余塊和易于制模 與分模面垂直的非加工面應(yīng)有結(jié)構(gòu)斜度 以利于從模膛中取出鍛件 應(yīng)避免肋的設(shè)置過密或高寬比過大 以利于金屬充填模腔 應(yīng)避免腹板過薄 以減小變形抗力及利于金屬充填模腔 應(yīng)盡量避免深孔或多孔結(jié)構(gòu) 以利于制模和減少余塊 形狀復(fù)雜件宜采用鍛 焊 鍛 螺紋聯(lián)接等組合結(jié)構(gòu) 以簡化模具和減少余塊 7 模鍛工藝設(shè)計(jì)示例 例 齒輪零件 材料為45鋼 中批量生產(chǎn) 試編制模鍛工藝規(guī)程 1 零件結(jié)構(gòu)分析 零件結(jié)構(gòu)合理 2 繪制鍛件圖 該零件孔內(nèi)應(yīng)有連皮 參考有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和資料 選定機(jī)械加工余量 鍛件公差 模鍛斜度 模鍛圓角等參數(shù)值 繪出鍛件圖 3 確定變形工步 該鍛件系盤類件 應(yīng)采用鐓粗 終鍛工步 4 選擇修整工序 需安排切邊 沖連皮 校正 熱處理 正火或退火 清理等修整工序 3 3 3沖壓工藝設(shè)計(jì) 自學(xué) 沖壓工藝設(shè)計(jì)包括沖裁 彎曲 拉深等工序中的工藝設(shè)計(jì)以及沖壓工序選擇 模具選擇等 1 沖裁工藝設(shè)計(jì) 1 落料模刃口尺寸 落料件尺寸取決于凹模刃口尺寸 且隨著凹模磨損刃口尺寸會增大 2 沖孔模刃口尺寸 由于制件孔的尺寸取決于凸模刃口尺寸 且隨著凸模磨損刃口尺寸會減少 安徽工程科技學(xué)院機(jī)械系 AUTS 確定新制凸模 凹模尺寸的基本原則為 落料 以凹模為基準(zhǔn) 凹模尺寸接近于落料件的最尺寸 凸模比凹?？s小一個(gè)最小間隙值 沖孔 以凸模為基準(zhǔn) 凸模尺寸接近于沖孔件的最大尺寸 凹模比凸模放大一個(gè)最小間隙值 2 彎曲工藝設(shè)計(jì) 1 凸模圓角半徑rp 一般情況下 凸模圓角半徑取等于或略小于工件內(nèi)側(cè)圓角半徑r 當(dāng)工件圓角半徑較大時(shí)且精度較高時(shí) 應(yīng)進(jìn)行回彈計(jì)算 2 彎曲件毛坯長度計(jì)算 彎曲件毛坯長度為彎曲件的直線部分和彎曲部分的中性層長度之和 3 拉深工藝設(shè)計(jì) 1 拉深間隙Z 即拉深模具中凸模和凹模之間的單邊徑向間隙 2 凸 凹模直徑 當(dāng)要求拉深件外形正確時(shí) 凹模直徑應(yīng)等于拉深件外徑 凸模直徑為凹模直徑減去間隙值 當(dāng)要求拉深件內(nèi)形正確時(shí) 凸模直徑應(yīng)等于拉深件內(nèi)徑 凹模直徑等于凸模直徑加間隙值 3 毛坯直徑計(jì)算 毛坯直徑通常是根據(jù)拉深件與坯料表面積相等的原則計(jì)算得出的 4 拉深次數(shù)確定 當(dāng)拉深件的拉深系數(shù)小于極限拉深系數(shù)時(shí) 須采用多次拉深工藝 4 沖壓工序選擇 1 工序類型的選擇 主要根據(jù)沖壓件的形狀 尺寸等確定 查表 2 工序順序 主要根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)形狀和模具類型確定 帶孔平板件采用單工序模時(shí)一般先落料后沖孔 采用連續(xù)模時(shí)則須先沖孔后落料 帶空的彎曲件或拉深件應(yīng)先彎曲或拉深后再沖孔 以防孔變形 形狀復(fù)雜的彎曲件一般先彎兩端和兩側(cè) 后彎中間部分 5 模具選擇 1 模具類型的選擇 按照沖模完成的工序性質(zhì)可分為沖孔模 落料模 彎曲模 拉深模等 按其工序的組合程度可分為 單工序模 復(fù)合模和連續(xù)模三類 考慮因素 沖壓件的形狀 尺寸 精度要求和生產(chǎn)批量等 單工序模 只能完成一道沖壓工序的沖模 簡單模 特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡單 制造容易 但生產(chǎn)效率低 適于生產(chǎn)小批量 低精度的沖壓件 連續(xù)模 在沖床一次行程中 在模具不同工 級進(jìn)模 上同時(shí)完成多道沖壓工序的沖模 特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡單 生產(chǎn)效率高 AUTS 復(fù)合模 在沖床的一次行程中 在模具的同一工位上同時(shí)完成多道沖壓工序的沖模 特點(diǎn) 生產(chǎn)效率高但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜 通常用于沖孔與落料 落料與拉深等少量工序的復(fù)合 適合大批量生產(chǎn)高精度的沖壓件 連續(xù)模 沖孔凸模 落料凸模 凹模 導(dǎo)正銷 復(fù)合模 凸凹模 凸模 凹模 2 模具結(jié)構(gòu)的選擇 考慮沖壓件的形狀 尺寸 精度及生產(chǎn)批量等 1 簡易模 用于新品種試制或小批量生產(chǎn) 鑲塊式模 柔性模 低熔點(diǎn)合金模 2 高精度沖模 用于精密沖壓件 6 零件結(jié)構(gòu)的沖壓工藝性 1 沖壓件材料 應(yīng)盡量選用價(jià)格較低的材料 并充分利用邊角余料 以降低材料費(fèi) 2 沖壓件的精度和表面質(zhì)量 沖壓件的精度要求不應(yīng)超過沖壓工藝所能達(dá)到的一般精度 以減少制模成本和工序數(shù) 3 沖壓件的形狀和尺寸 1 沖裁件的形狀和尺寸 落料件的外形和沖孔件的孔形均應(yīng)簡單 對稱 落料件形狀還應(yīng)使排樣時(shí)廢料較少 沖裁件的各邊交接處應(yīng)采用圓弧過渡 以防止模具相應(yīng)部位易于磨損或產(chǎn)生應(yīng)力集中 沖裁件孔徑和孔邊距不得過小 以防止凸模剛性不足或孔邊沖裂 2 彎曲件的形狀和尺寸 彎曲件的形狀 彎曲件的形狀應(yīng)力求簡單 對稱 盡量采用V形 Z形等簡單 對稱的形狀 以利于制模和減少彎曲次數(shù) 彎曲半徑 彎曲件的彎曲半徑不應(yīng)小于最小彎曲半徑 以防止彎曲處開裂 但也不宜過大 以免因回彈量過大而使制件精度降低 彎曲邊高度h 彎曲件的彎曲邊不應(yīng)過短 以利于彎曲成形 不允許增加彎曲邊高度h時(shí) 可在彎曲后再切短或先預(yù)壓工藝槽后再彎曲 防止孔變形 帶孔工件彎曲時(shí) 孔的位置應(yīng)避開變形區(qū) 或在孔附近預(yù)沖工藝孔 槽 以免彎曲時(shí)孔變形 防止撕裂 僅有局部彎曲的工件 應(yīng)在交接處沖孔 以避免產(chǎn)生應(yīng)力集中而撕裂 3 拉深件的形狀和尺寸 拉深件形狀 拉深件形狀應(yīng)力求簡單 對稱 盡量采用回轉(zhuǎn)體 尤其是圓筒形 并盡量減少拉深件深度 以利于制