鐓粗?jǐn)D壓防失穩(wěn)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

江蘇科技大學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 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 學(xué)生姓名 王榮 班級(jí)學(xué)號(hào) 1040601131 指導(dǎo)教師 黃忠富 二零一 四 年六月 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 鐓粗?jǐn)D壓防失穩(wěn)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) The mold design of upsetting and extrusion to prevent instability 加裝畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 摘 要 隨著時(shí)代的發(fā)展，科技的進(jìn)步，社會(huì)生產(chǎn)水平的不斷提高，大量的社會(huì)需求促使制造業(yè)的加工工藝不斷發(fā)展與優(yōu)化。在傳統(tǒng)鐓粗鍛造中，鍛件的高徑比不能大于 3，否則鍛件會(huì)發(fā)生失穩(wěn)而彎曲，這一問題就是困擾企業(yè) 高效生產(chǎn)的一大難題。 本文就是針對(duì)長軸類鍛件在鐓粗過程中會(huì)發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象這一問題而制定相關(guān)方案并設(shè)計(jì)模具，以此來解決這一難題，從而提高生產(chǎn)效率。本次所設(shè)計(jì)的模具的關(guān)鍵就是控制長軸鍛件鐓粗部分的高徑比不能大于 3，為滿足這一條件，本文制定的解決方案為先鐓粗后擠壓的成型方案。先通過模具對(duì)鍛件的保護(hù)，控制鐓粗部分鍛件的高徑比小于 3，然后在鐓粗結(jié)束后對(duì)坯料進(jìn)行擠壓，從而得到零件。在模具設(shè)計(jì)過程中，使用了 CAD、 PRO/ENGINEER和 DEFORM-3D等軟件，其中利用 DEFORM-3D模擬了坯料成型時(shí)的流動(dòng)過程，通過 模擬結(jié)果分析模具的受力情況及坯料的變形，并以此來改善模具結(jié)構(gòu)。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和普及，通過使用上述軟件之后，大大降低了生產(chǎn)成本、提高了模具精度、縮短設(shè)計(jì)周期。 關(guān)鍵詞 ： 長軸鍛件；失穩(wěn)；高徑比；有限元模擬；模具 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II Abstract With the development of the times, the progress of science and technology,social production level rise ceaselessly, a lot of social needs to process the development and optimization of manufacturing industry. In the traditional upsetting forging, the ratio of height to diameter of forging is not greater than 3,otherwise the forgings will be instability and buckling occurred, this problem is a puzzling problem to enterprise. This paper is aimed at long axis forgings during upsetting this problem occurs instability and formulate relevant scheme and die design, in order to solve this problem, so as to improve production efficiency. The key to the mold is to control the ratio of height to diameter of upsetting part of long axis is not greater than 3, to meet this condition, solution for forming the blank is extrusion after upsetting. First through the mold on the forging of protection, control upsetting forging parts of the ratio of height to diameter is less than 3, then the blank upsetting extrusion in the end, in order to get the parts. In the mold design process, the use of CAD, PRO/ENGINEER and DEFORM-3D software, which use DEFORM-3D to simulate the flow process blank molding, through the analysis of deformation force and blank mould, and in order to improve the die structure.Because of the rapid development and popularization of computer technology, by using the software, can greatly reduce the production cost, improves the precision of mould, shorten the design cycle. Keywords: Long axis forgings;instability;the ratio of height to diameter; finite element simulation;mould 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III 目 錄 第一章 緒論 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 1.1 鐓粗及經(jīng)典鐓粗工藝?yán)碚摵喪?. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 1.2 鐓粗模具的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 1.3 長軸類鍛件鐓粗的研究 . 2 1.4 Pro/E的概要和在鐓粗模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方面應(yīng)用 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 1.4.1 Pro/E 概要 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 1.4.2 Proe/E 在鐓粗模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方面應(yīng)用 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 1.5 DEFORM的功能和特點(diǎn) . 4 第 二 章 防失穩(wěn)鐓粗模具設(shè)計(jì)方案的確定 . 5 2.1 鐓粗模具 設(shè)計(jì)的流程簡介 . 5 2.2 鐓粗零件鍛件圖設(shè)計(jì) . 5 2.3 鐓粗鍛造工藝性分析 . 6 2.3.1 零件的分析 . 6 2.3.2 毛坯計(jì)算及分析 . 6 2.4 鐓粗長桿件模具設(shè)計(jì)方案 . 7 2.5 鐓粗零件加熱及加熱規(guī)范 . 8 2.5.1 鍛件加熱 . 8 2.5.2 鍛件加熱規(guī)范 . 9 第三章 鐓粗?jǐn)D壓防失穩(wěn)模具設(shè)計(jì) . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 0 3.1 防失穩(wěn)模具各成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初步構(gòu)想 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 0 3.1.1 軸套、沖頭結(jié)構(gòu)初始設(shè)計(jì) . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 0 3.1.2 軸套、沖頭初始結(jié)構(gòu)分析 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 0 3.1.3 凹模、凹模座結(jié)構(gòu)初始設(shè)計(jì) . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 1 3.1.4 凹模、凹模座結(jié)構(gòu)分析 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 2 3.1.5 頂出機(jī)構(gòu)的初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 2 3.1.6 頂出機(jī)構(gòu)的初始結(jié)構(gòu)分析 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 2 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV 3.2 防失穩(wěn)模具各零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 3 3.2.1 防失穩(wěn)模具上模座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 3 3.2.2 防失穩(wěn)模具墊板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 4 3.2.3 防失穩(wěn)模具上模板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 3.2.4 防失穩(wěn)模具軸套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 6 3.2.5 防失穩(wěn)模具沖頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 3.2.6 防失穩(wěn)模具凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 8 3.2.7 防失穩(wěn)模具凹模座 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 19 3.2.8 防失穩(wěn)模具凹模墊板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 19 3.2.9 防失穩(wěn)模具頂出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 20 3.3 防失穩(wěn)模具整體裝配圖及運(yùn)動(dòng)概述 . 20 3.4 鍛造設(shè)備種類的選擇 . 22 3.4.1 液壓機(jī)的選取 . 23 3.5 鍛模材料選擇 . 24 第四章 鐓粗?jǐn)D壓過程有限元模擬及分析 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 6 4.1 長軸件鐓粗?jǐn)D壓過程有限元模擬 . 276 4.2 長軸件鐓粗?jǐn)D壓過程有限元模擬結(jié)果分析 . 287 4.3 有限元模擬結(jié)論 . 30 結(jié) 語 . 31 致 謝 . 332 參 考 文 獻(xiàn) . 343 附錄 模具成型零件及裝配 2D 圖 . 34 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第一章 緒論 1.1 鐓粗及經(jīng)典鐓粗工 藝?yán)碚摵喪?在材料科學(xué)發(fā)展的大趨勢(shì)下，大塑性變形（ Severe Plastic Deformation,SPD） 1作為一種提高材料綜合性能的最新工藝技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。 鍛造 為 金屬加工的主要方法和手段之一，在國民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位，特別是機(jī)械、汽車行業(yè) 、 軍工 以及 航空航天工業(yè)中不可或缺的主要加工工藝。 鐓粗是鍛造的一種，屬于自由鍛， 與其他 的 金屬加工方法 比較 ，其優(yōu)越性 表現(xiàn)為 ：它不但能夠獲得金屬零件的形狀，而且能改善金屬的原來組織，提高金屬的力學(xué)性能和物理性能。 鐓粗可以分為局部鐓粗和完全鐓粗。 20 世紀(jì) 60 年代 前蘇聯(lián)學(xué)者 M.B.斯德羅日夫在其所著的“金屬壓力加工原理”一書中提出，在摩擦力為零的理想情況下，鐓粗時(shí)的應(yīng)力為簡單壓縮；而在有摩擦力存在時(shí)，鐓粗體心部總是呈三向壓縮應(yīng)力狀態(tài) 2。后來在大型鍛件的生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，經(jīng)典的鐓粗理論存在著某種程度的不完善性和認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)。 1.2 鐓粗模具的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 鐓粗是指用壓力使坯料高度減小而直徑（或橫向尺寸）增大的工序。鐓粗時(shí)，鐓粗部分的長度與直徑之比應(yīng)小于 3，因?yàn)楫?dāng)高徑比大于 3 時(shí)，坯料容易失穩(wěn)彎曲 3，所以要配合模具加工。 目前，隨著機(jī)械制造工業(yè)的快速發(fā)展，鍛造生產(chǎn) 也隨之得到飛速發(fā)展。 在設(shè)備方面，已能成功制造 5KN以下的自由鍛錘、帶數(shù)控裝置的 150MN的自由鍛造水壓機(jī)、 300MN的鍛模水壓機(jī)等。在加熱設(shè)備方面，用無煙節(jié)煤爐代替了落戶的煤爐，制造了高效薄壁旋轉(zhuǎn)加熱爐和敞焰無氧化加熱爐。 鍛造生產(chǎn)總的發(fā)展方向是在提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和鍛件質(zhì)量、降低成本和改善工人勞動(dòng)條件的前提下，廣泛采用機(jī)械化、自動(dòng)化和先進(jìn)工藝。 目前我國鍛造行業(yè)的任務(wù)是： 1） 提高大型鍛件與合金鋼鍛件的質(zhì)量和鍛造生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化程度。 2） 進(jìn)一步推廣模鍛，發(fā)展大型、先進(jìn)的模鍛設(shè)備，擴(kuò)大模鍛生產(chǎn)，提高模鍛件在整個(gè)鍛 件中占的比例。 3） 根據(jù)熱源條件，發(fā)展煤氣、天然氣、油、電等先進(jìn)的加熱技術(shù)。 4） 大力推廣鍛造少無切削工藝，發(fā)展高效、精密的鍛壓設(shè)備 4。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 1.3 長軸類鍛件鐓粗的研究 在現(xiàn)在的鐓粗加工中，由于當(dāng)鍛件的高徑比大于 3會(huì)發(fā)生彎曲失穩(wěn)現(xiàn)象，所以通常是保證鍛件的高徑比不大于 3，然后進(jìn)行鐓粗鍛造。但是隨著社會(huì)的發(fā)展，長軸類鍛件鐓粗的需求不斷加大，同時(shí)又為節(jié)約生產(chǎn)時(shí)間、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率，需設(shè)計(jì)研究高徑比大于 3的長軸類鍛件的鐓粗鍛造方法。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所研究的就是如何在防失穩(wěn)的條件下鐓粗長軸類鍛件。 為避免失穩(wěn)現(xiàn)象的出 現(xiàn)，控制高徑比不大于 3是首要解決的，而解決這一問題的方法有很多，本文就采用先鐓粗再擠壓的成型方案來設(shè)計(jì)相關(guān)模具。通過模具將長軸鍛件的鐓粗部分坯料的高徑比控制在 3以內(nèi)，在鐓粗結(jié)束之后再利用沖頭將剩余坯料擠壓進(jìn)凹模，從而成型所需零件。在設(shè)計(jì)模具過程中，通過 PRO/E 制出模具三維造型，用DEFORM-3D模擬軟件模擬零件成型過程，最后通過分析模擬結(jié)果不斷改善模具結(jié)構(gòu)，從而得到符合要求的零件。 1.4 PRO/E 的概要和在鐓粗模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方面應(yīng)用 1.4.1 PRO/E 概要 隨著科技的大跨步前進(jìn)，制造業(yè)正在向 全球化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的方向發(fā)展；產(chǎn)品存在的生命周期不斷變短。新產(chǎn)品的更替速度越來越快，量也越來越大。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) /計(jì)算機(jī)輔助制造（ CAD/CAM）作為數(shù)字化技術(shù)的重要組成部分，是計(jì)算機(jī)技術(shù)在工程設(shè)計(jì)、制造加工等廣闊領(lǐng)域中具有重大影響的革新技術(shù)。 CAD主要包括數(shù)據(jù)測(cè)量、幾何建模、計(jì)算分析、繪圖及技術(shù)文檔生成、工程數(shù)據(jù)庫的管 理和共享等功能。 CAM的涉及廣泛，在狹義上指的是編制數(shù)控程序，包括規(guī)劃道具路徑、生成道具文件、仿真道具軌跡以及生成 NC 代碼。 CAD/CAM 軟件技術(shù)在快速發(fā)展，出現(xiàn)了很多軟件產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用的有 PRO/ENGINEER、 Uni graphics、 Solid Works、 ANSYS、 Master cam 等，這些產(chǎn)品根據(jù)自身的開發(fā)檔次計(jì)適用度，滿足了各行各業(yè)。本文主要應(yīng)用的 CAD/CAM 軟件是Pro/ENGINEER。 PRO/ENGINEER 是由美國 PTC(Parametric Technology Corporation,參數(shù)技術(shù) 公司 )在 1998年研發(fā)推出的，集 CAD/CAM/CAE于一體、全方位的 3D產(chǎn)品開發(fā)軟件， 在如今的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位 。 PRO/ENGINEER 首次 提出了 參 數(shù)化設(shè)計(jì)這個(gè) 概念，并且 通過 單一數(shù)據(jù)庫來 處理 特征的相關(guān)性問題。 此 外，它 利用 模塊化方式，用戶可以 自江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 行 選擇，而不必 將所有的模塊 安裝。 PRO/ENGINEER 通過 基于特征方式，將設(shè)計(jì)至生產(chǎn)全過程集成到一起，實(shí)現(xiàn) 了 并行工程設(shè)計(jì)。它不但可以 在工作站 應(yīng)用，而且也可以 在單機(jī)上 應(yīng)用。 PRO/ENGINEER的主要特性： （ 1）參數(shù)化設(shè)計(jì) 無論幾何模型多么復(fù)雜，都可以將它分解成一定數(shù)量的構(gòu)成特征，而每一種特征，都可以用參數(shù)完全約束，這就是參數(shù)化設(shè)計(jì)。 （ 2）基于特征建模 PRO/ENGINEER 是基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng) ，設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角。 （ 3）單一數(shù)據(jù)庫 單一數(shù)據(jù)庫是指工程中的所有資料全都來自一個(gè)庫，使得不管是哪一個(gè)部門的獨(dú)立用戶都可為一件產(chǎn)品造型而工作。這一優(yōu)點(diǎn)，可以優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高成品質(zhì)量，使得產(chǎn)品可以更好地推向市場(chǎng)，同時(shí)價(jià)格也更便宜。 （ 4）直觀裝配管理 PRO/ENGINEER 的基本特征能夠利用直觀的命令把零件裝配起來，并保持設(shè)計(jì)意圖。高級(jí)的功能支持 構(gòu)造和管理大型復(fù)雜的裝配體，并且不限制這些裝配體中零件的數(shù)量。 （ 5）易于使用 菜單直觀的聯(lián)級(jí)出現(xiàn)，提供了最普通選項(xiàng)的邏輯選項(xiàng)、預(yù)先選取，同時(shí)還提供了簡短的菜單描述和完整的在線幫助。 1.4.2 PRO/E 在鐓粗模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方面應(yīng)用 PRO/ENGINEER 具有超強(qiáng)的三維造型功能。在 PRO/ENGINEER 中主要是用特征模塊，即 PRO/ENGINEER 中是基于特征來實(shí)體建立三維模型，特征是指可以通過參數(shù)來驅(qū)動(dòng)的三維實(shí)體模型。特征可分為基礎(chǔ)特征和工程特征?；A(chǔ)特征是只有二維界面草圖經(jīng)過拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描 和混合等方式形成的一類實(shí)體特征，基于此種特征造型需對(duì)二維草繪圖進(jìn)行拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描和混合。模具的凸模、凹模、軸套等零件都是通過這些方法進(jìn)行三維造型，之后通過格式轉(zhuǎn)化，導(dǎo)入 DEFORM-3D模擬軟件進(jìn)行。 PRO/ENGINEER 中三維造型的設(shè)計(jì)方法與準(zhǔn)則如下所示 : （ 1） 分析造型零件，確定其基本特征和特征順序； （ 2） 簡化特征的類型； （ 3） 建立特征父子關(guān)系； （ 4） 適當(dāng)采用特征父子操作。 PRO/ENGINEER 中建模的過程如下所示 : 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 （ 1） 分析零件的特征，確定所有特征的創(chuàng)建順序； （ 2） 開始零件設(shè)計(jì)方式； （ 3） 創(chuàng)建基本特征，它是其他特征的父特 征； （ 4） 建立其他特征； （ 5） 編輯和修改圖形； （ 6） 保存圖形。 1.5 DEFORM 的功能和操作步驟 DEFORM（ Design Environment for Forming） 是全球著名的 2D/3D金屬成形加工和熱處理工藝仿真模擬有限元分析軟件，由美國 Ohio Clumbus(Scinece Forming Technology Corporation)公司 專為實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用而設(shè)計(jì)開發(fā)的，使用簡單。二十多年的工業(yè)實(shí)踐證明了基于有限元法的 DEFORM有著極高的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，模擬引擎在行程載荷、大金屬流動(dòng)以及預(yù)測(cè)產(chǎn)品缺陷 等方面保持著令人嘆為觀止的精度，無需現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)就能預(yù)測(cè)到工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中的金屬流動(dòng)情況，大大地降低了制造成本，縮短研發(fā)和生產(chǎn)周期 5。 DEFORM-3D功能 十分 強(qiáng)大， 適用于冷、熱、溫金屬塑性成形，可以提供極有價(jià)值的工藝分析數(shù)據(jù) 6。 DEFORM-3D軟件的基本操作方法 如下所示： （ 1） 幾何模型導(dǎo)入 在 DEFORM-3D軟件 里，不能直接建立三維幾何模型，必須先通過其他 CAD/CAE軟件建模 后導(dǎo)入 DEFORM軟件中，現(xiàn)在， DEFORM-3D的幾何模型接口格式有 :STL,UNV,PDA,AMG. （ 2） 網(wǎng)格 劃分 （ 3） 初始條件 DEFORM材料庫里提供了各個(gè)材料在不同溫度下的特性。 （ 4） 材料模型 在 DEFORM-3D軟件 里 ，用戶可以根據(jù)需要，輸入材料的塑性、彈性、楊氏模量、泊松比、電阻、熱物理性能數(shù)據(jù)。 （ 5） 接觸定義 （ 6） 網(wǎng)格 自動(dòng)重新劃分 （ 7） 增加約束 DEFORM可以增加各個(gè)自由度的約束在 節(jié)點(diǎn) 上。 （ 8） 后處理 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 第二章 防失穩(wěn)鐓粗模具設(shè)計(jì)方案的確定 2.1 鐓粗模具 設(shè)計(jì)的流程簡介 鍛模的種類很多，通常鍛模按制造設(shè)備來分類，可分為胎膜、錘 鍛模、機(jī)鍛模、平鍛模等 4。 本次要設(shè)計(jì)加工的是長軸鍛件鐓粗，采用的是一次鐓粗成型方法，這樣不僅僅節(jié)約生產(chǎn)成本，同時(shí)可以大大地提高生產(chǎn)效率?？紤]到長軸鍛件鐓粗高徑比大于 3時(shí)，會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象，因此，如何防止零件在鐓粗時(shí)發(fā)生失穩(wěn)是本次研究的重點(diǎn)問題。保證長軸鍛件鐓粗不發(fā)生失穩(wěn)，就得保證高徑比不超過 3，因此合適的加工工藝及模具就是我們本次設(shè)計(jì)要考慮并得出的。經(jīng)過初步參考資料和分析，可以通過實(shí)時(shí)保證鐓粗部分的高徑比不超過 3來防失穩(wěn)鐓粗長桿件。具體成型方法可采用：先鐓粗然后擠壓或直接等截面鐓粗。所用軟件為 PRO/ENGINEER、 DEFORM、 CAD。 鐓粗 模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)開發(fā)制造一般流程 如下： （ 1） 用 PRO/E畫出零件圖的三維圖，根據(jù)零件圖計(jì)算毛坯尺寸，確定鐓粗工藝，考慮如何防失穩(wěn)鐓粗該零件； （ 2） 用 Pro/E繪制毛坯圖； （ 3） 根據(jù)毛坯尺寸及零件尺寸，初步構(gòu)想模具框架，并繪制草圖，確保在不失穩(wěn)鐓粗的情況下確定模具結(jié)構(gòu)，加入強(qiáng)度、硬度等因素確定模具大概尺寸； （ 4） 用 PRO/E畫出模具三維圖，并進(jìn)行裝配； （ 5） 通過裝配圖可以直觀看出其中的不足，并根據(jù)問題來修改完善模具組成； （ 6） 用 DEFORM對(duì)產(chǎn)品圖和零件圖進(jìn)行模擬分析，尋找其中不足并再次調(diào) 整模具； （ 7） 更改模具后再用 DEFORM對(duì)毛坯成型過程進(jìn)行模擬，直到得到較合理的分析效果圖則說明所設(shè)計(jì)的模具及加工工藝合理； 2.2 鐓粗零件鍛件圖設(shè)計(jì) 鍛件圖是依據(jù)零件圖繪制成的。它是以零件圖為基礎(chǔ)，再考慮加工余量、鍛造公差、鍛造余塊、檢驗(yàn)試樣及工藝卡頭等因素繪制而成的 2. 鍛件表面一般可分為非加工表面和待加工表面兩大類。通常，鍛件表面會(huì)留有供機(jī)械加工用的金屬層，即為加工余量。影響鍛件的機(jī)械加工余量與公差的主要因素有：鍛件的精度等級(jí)、鍛件質(zhì)量和公稱尺寸、鍛件形狀復(fù)雜程度、鍛件的材質(zhì)、零件表面粗糙度、鍛件加 熱條件等 7。由于本次研究的零件，是不加工的黑皮部分，則不需要加上加江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 工余量和公差 4。同時(shí)，鍛造余塊等因素也不考慮。 2.3 鐓粗鍛造工藝性分析 2.3.1 零件的分析 零件由指導(dǎo)老師黃老師直接給出，根據(jù)實(shí)物畫出零件的三維及二維圖，見圖 2-1、圖 2-2，該零件總長為 78mm，下半部分為直徑 12mm、長 63mm，上半部分為直徑 26mm、長15mm，所用材料為 T8鋼。該 鋼無網(wǎng)狀碳化物 析出傾向，其塑 性、韌 性 較 好 ，淬透性與 T10A 鋼相近。 圖 2-1 零件三維圖（ PRO/E繪制） 圖 2-2 零件二維圖（ CDA繪制） 2.3.2 毛坯計(jì)算及分析 根據(jù)零件可知，其上端部分是通過鐓粗成型，毛坯是一根長圓柱體，直徑也是 12mm，假設(shè)零件上部長度為 L1=15mm，直徑為 d1=26mm；所求毛坯直徑為 D，長度為 l；根據(jù)體積不變?cè)?，則 L1（ d1/2） 2=l（ D/2） 2 （ 2-1） 15 132=l 62 l=15132/62 L=70.4mm 經(jīng)計(jì)算， L=70.4mm，因?yàn)殓叴诌^程中可能會(huì)出現(xiàn)損耗，所以 l 取 71mm。毛坯總長L=63+l=63+71=134mm，高徑比： H/D=71/123，坯料如圖所示，圖 2-3,圖 2-4 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 圖 2-3毛坯三維圖 圖 2-4 毛坯二維圖 由 2.2.2中毛坯所求尺寸可知，需要鐓粗加工部分的直徑為 12mm，而長度為 71mm，其高徑比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 3，若不加任何補(bǔ)充直接鐓粗，必然出現(xiàn)鐓彎等失穩(wěn)現(xiàn)象。因此，為將毛坯鐓粗得到所需零件，就必須控制高徑比在 3以內(nèi)，這就是現(xiàn)在設(shè)計(jì)模具的依據(jù)。 2.4 鐓粗長桿件模具設(shè)計(jì)方案 由 2.2.2毛坯計(jì)算與分析中可知，毛坯的鐓粗部分高徑比遠(yuǎn)大于 3，要將毛坯通過鐓粗鍛造成型出零件，就必須通過一定的模具結(jié)構(gòu)來輔助鐓粗。而鐓粗成型該零件所用的 模具結(jié)構(gòu)主體就是要控制坯料被鐓粗部分的高徑比不得大于 3，以此來防止鐓粗過程中發(fā)生的失穩(wěn)現(xiàn)象。經(jīng)過和同學(xué)的討論，及在黃老師的指導(dǎo)分析下，我們初步想出 3種方案： 方案一：兩次鐓粗。采用彈簧下置，并用固定板限制高徑比小于 3的方法。首先用彈簧將厚度大于 36mm 的固定板撐起，將固定板的中心打一個(gè)通孔，其直徑與毛坯等直徑相同，將毛坯穿過其中，并使毛坯上表面與其上表面在同一水平面上。這里取固定板厚度是 40 mm，這樣是為了使毛坯露在外面部分的高度小于 3倍直徑。沖頭選用階梯狀的，前半部分沖頭長 40 mm。鐓粗過程中，沖頭接 觸毛坯后先對(duì)毛坯進(jìn)行鐓粗工序，在沖頭不斷向下運(yùn)動(dòng)中，階梯狀沖頭后半部分接觸到固定板，然后其帶動(dòng)固定板一起向下運(yùn)動(dòng)，將鐓粗后的毛坯再次鐓粗并成型零件。 方案二：直接等截面鐓粗。 采用四個(gè)支撐，將支撐固定在高徑比為 3 的臨界高度處江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 （需要說明的是，此處指的臨界高度并不是 3 倍毛坯直徑的長度，因?yàn)殡S著鐓粗過程的進(jìn)行，坯料的直徑是會(huì)發(fā)生變化，因此臨界高度就會(huì)發(fā)生變化） ，支撐 部分 在豎直方向上 要保持不變 ， 而在 水平方向要 隨著鐓粗的進(jìn)行發(fā)生一些移動(dòng) ，此時(shí)坯料變形分為上中下三個(gè)部分，上下兩個(gè)部分為沒有限制的鐓粗，中間的鐓粗是在有力的 干預(yù)下，根據(jù)固定 預(yù)先設(shè)計(jì)的尺寸進(jìn)行 變形的鐓粗，這樣就使鐓粗部分的高徑比都小于 3。隨著鐓粗 過程 的 繼續(xù) ，壓力機(jī)沖頭 不斷 向下 移動(dòng) ，坯料高度持續(xù)減小，當(dāng) 高度 減小到達(dá)臨界高度后，四個(gè)支撐快速 退出 ，此時(shí)坯料由于在鐓粗過程中不斷變粗， 高度不斷減小， 此時(shí)坯料的高徑比小于三倍直徑，而沖頭可以繼續(xù)向下鐓粗剩余坯料，這樣就不會(huì)出現(xiàn)坯料失穩(wěn)的現(xiàn)象。 該方案主要考慮到： 由于坯料鼓形量很小 ，因此就對(duì)微小鼓形 忽略 ， 則鐓粗變形時(shí)坯料是等截面變化的 。 方案三：先鐓粗后擠壓。采用軸套，將其連接在上模座，并使用 4個(gè)彈簧與其連接。鐓粗之前，彈簧就處 于一定量的壓縮狀態(tài)。將毛坯的上端部分插入軸套，插入部分主要是為了控制露在外面的部分的長度不大于 3 倍坯料直徑，同時(shí)沖頭也要有部分伸入軸套，并與坯料的上表面接觸，因此軸套長度即為坯料插入長度與沖頭伸入長度之和。在此，沖頭也是階梯狀的，軸套上表面與沖頭階梯的距離等于坯料插入軸套的長度。當(dāng)鐓粗開始時(shí)，沖頭帶動(dòng)軸套一起向下運(yùn)動(dòng)，對(duì)露在外面的坯料進(jìn)行鐓粗，由于軸套已經(jīng)對(duì)坯料露在外面部分的長度進(jìn)行限制保證高徑比不大于 3，所以鐓粗時(shí)不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。沖頭與軸套持續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，直到軸套接觸凹模時(shí)，沖頭繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，此時(shí)壓縮彈簧 ，沖頭與軸套發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)沖頭將留在軸套中的坯料擠入凹模中，最后階梯沖頭的上部分接觸軸套上表面，此時(shí)可以防止坯料擠壓軸套使彈簧回彈，同時(shí)鐓粗成型。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用的是方案三，該方案為鐓粗?jǐn)D壓防失穩(wěn)，因?yàn)閿D壓是金屬壓力加工中一種高效率而又精密的成形工藝 8，所以配合鐓粗，使得成型變得簡單可靠，此方案的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)在于軸套的設(shè)計(jì)。 2.5 鐓粗零件加熱及加熱規(guī)范 2.5.1 鍛件加熱 在模鍛實(shí)際生產(chǎn)中，金屬毛坯通常需要先加熱再鍛造。其目的是：正確地利用金屬加熱過程中的微觀演變規(guī)律，提高金屬的塑性，降低變形抗 力 9，使毛坯容易變形流動(dòng)，能夠順利實(shí)現(xiàn)成型，同時(shí)獲得良好的鍛后組織和性能。鍛前加熱時(shí)整個(gè)鍛造過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)提高鍛造生產(chǎn)率、保證鍛件質(zhì)量以及節(jié)約能源消耗等都有直接影響 10。江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 目前生產(chǎn)中常用的加熱方法主要有：火焰加熱法和電加熱法兩類 11。 2.5.2 鍛造加熱規(guī)范 金屬毛坯在加熱時(shí)，有一定的鍛造溫度范圍，即合理的開始鍛造溫度（始鍛溫度）和合理的結(jié)束鍛造溫度（終鍛溫度）之間的一段溫度區(qū)間 12。因?yàn)楸敬萎厴I(yè)設(shè)計(jì)的零件所用材料為 T8 鋼 ， T8 鋼屬于碳素工具鋼，淬火后的洛氏硬度不低于 62HRC13。 其含碳量為 0.75-0.84%。 表 2-8 各類鋼的鍛造溫度范圍 7 鋼種 始鍛溫度 / 終鍛溫度 / 溫度范圍 / 普通碳素鋼 優(yōu)質(zhì)碳素鋼 碳素工具鋼 合金結(jié)構(gòu)鋼 合金工具鋼 耐熱鋼 彈簧鋼 軸承鋼 1280 1200 1100 1150-1200 1050-1150 1100-1150 1100-1150 1080 700 800 770 800-850 800-850 850 800-850 800 580 400 330 350 250-300 250-300 300 280 經(jīng)查閱資料 ，如表 2-8所示，碳素工具鋼的始鍛溫度為 1100，終鍛溫度為 770，溫度范圍為 330。因此，毛坯在鍛造過程中，其溫度應(yīng)嚴(yán)格控制在上述溫度范圍之內(nèi)，否則將會(huì)出現(xiàn)過燒、塑性顯著降低、加工硬化甚至鍛造裂紋等缺陷。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 第三章 鐓粗?jǐn)D壓防失穩(wěn)模具設(shè)計(jì) 3.1 防失穩(wěn)模具各成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初步構(gòu)想 該方案主要是通過活動(dòng)軸套的使用，來保證鐓粗部分的坯料的高徑比或鐓粗比不大于 3，以此在不失穩(wěn)的情況下對(duì)坯料進(jìn)行鐓粗加工，最后再加上擠壓工序，就可方便有效的鐓粗長桿件。因此，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵就是設(shè)計(jì)好軸套的結(jié)構(gòu)同 時(shí)配合沖頭的運(yùn)動(dòng)完成鐓粗?jǐn)D壓，最后達(dá)到防失穩(wěn)的效果。 3.1.1 軸套、沖頭結(jié)構(gòu)初始設(shè)計(jì) 如第二章第三節(jié)里鐓粗長桿件模具設(shè)計(jì)方案中方案三所述，采用軸套就是為了控制高徑比。同時(shí)為了方便鐓粗過程的進(jìn)行以及盡可能使模具結(jié)構(gòu)緊湊從而使之更穩(wěn)定些，所以其長度由坯料和沖頭在軸套中的長度來決定。根據(jù)第二章第三節(jié)方案三中采用的方法，首先用螺栓將沖頭和軸套連接，然后在螺栓外再用彈簧將沖頭與軸套連接。由于開始鐓粗時(shí)要讓沖頭與軸套同時(shí)向下，而軸套在向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧勢(shì)必會(huì)受到壓縮力，所以在配合時(shí)，必須要將彈簧保持壓縮狀態(tài)，使之具有 一定的壓縮力，從而保證開始鐓粗時(shí)，軸套可以與沖頭一起向下運(yùn)動(dòng)直至接觸到凹模表面。鐓粗開始時(shí)，軸套與沖頭一起向下運(yùn)動(dòng)并當(dāng)接觸到凹模時(shí)，軸套無法繼續(xù)向下而沖頭在壓力機(jī)的帶動(dòng)下繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，因?yàn)?，沖頭將壓縮彈簧繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，從而與軸套發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。隨著鐓粗的進(jìn)行，沖頭將會(huì)把軸套中剩余的坯料擠壓入凹模中。這種模具結(jié)構(gòu)通過軸套保護(hù)坯料上半部分，將被鐓粗部分坯料的長度控制在 3倍高徑比之內(nèi)，從而達(dá)到防失穩(wěn)鐓粗的效果。 3.1.2 軸套、沖頭初始結(jié)構(gòu)分析 表面上看，上述結(jié)構(gòu)是可以通過鐓粗?jǐn)D壓達(dá)到防失穩(wěn)鐓粗的要求，可是經(jīng)過進(jìn) 一步分析不難發(fā)現(xiàn)軸套與沖頭結(jié)構(gòu)的簡單及不合理之處。首先，由于沖頭與坯料直接接觸，且其材料應(yīng)選用強(qiáng)度、硬度較高，價(jià)格相對(duì)昂貴的材料，所以沖頭部分應(yīng)做成易損件。另外，當(dāng)軸套已經(jīng)接觸到凹模而沖頭繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)并到保壓時(shí)，此時(shí)被壓入凹模中的坯料有可能對(duì)軸套有向上的壓力，當(dāng)壓力達(dá)到一定值時(shí)，可能會(huì)發(fā)生軸套壓縮彈簧并相對(duì)沖頭向上運(yùn)動(dòng)，從而使鐓粗件的上表面出現(xiàn)凹坑。因此，沖頭不能簡單設(shè)計(jì)成圓柱結(jié)構(gòu)，應(yīng)該設(shè)計(jì)個(gè)階梯狀圓柱，其結(jié)構(gòu)如圖 3-1所示。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 圖 3-1 階梯狀圓柱沖頭結(jié)構(gòu)示意圖 使得當(dāng)沖頭將軸套中所有坯料壓入凹模且與凹模上表面在同一水平面，即圖中表面2與凹模上表面持平，此時(shí)階梯狀沖頭階梯出，即圖中表面 1應(yīng)與軸套上表面接觸，這樣在保壓的過程中，就不會(huì)發(fā)生坯料將軸套擠壓向上運(yùn) 動(dòng)了。 3.1.3 防失穩(wěn)模具凹模、凹模座結(jié)構(gòu)初始設(shè)計(jì) 由于毛坯一端 63mm 是不變形的，所以可將此部分固定在凹模上。因此，凹模的大致高度可以確定，只需再加上凹模座要被夾持在壓力機(jī)工作臺(tái)的厚度。由于是一次性鐓粗?jǐn)D壓成型，所以凹模的型腔與零件形狀、尺寸一致。其初始設(shè)計(jì)如圖所示 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 3-2 凹模、凹模座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1：凹模座， 2：凹模 3.1.4 防失穩(wěn)模具凹模、凹模座初始結(jié)構(gòu)分析 如圖 3-3所示，凹模采用了易損件結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)損壞可以方便拆卸，并且當(dāng)坯料在鐓粗過程中，凹模由于有一定的斜度，可以固定在凹模座上，但是當(dāng)鐓粗成型以后，成型零件通過頂桿頂出時(shí)，凹?？赡軙?huì)被一起頂出，因此凹模的固定存在一定問題。解 決該問題的方案可以用塊墊板，并通過螺栓將其固定在凹模座上，注意不得干涉軸套的運(yùn)動(dòng)。 3.1.5 頂出機(jī)構(gòu)的初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 頂出裝置一般情況都是安裝在下模上的，由于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所選用的壓力機(jī)并沒有頂出機(jī)構(gòu)，所以在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還需要考慮到頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。經(jīng)過對(duì)零件的成型分析，我們不難發(fā)現(xiàn)，毛坯在被鐓粗?jǐn)D壓的時(shí)候，毛坯下端應(yīng)該要被固定，所以我們所設(shè)計(jì)的頂出機(jī)構(gòu)不僅需要具備頂出成型零件的能力，還要在鐓粗?jǐn)D壓過程中對(duì)坯料起支撐固定作用。綜上所述，接下來要設(shè)計(jì)的頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)該是一套完整的聯(lián)動(dòng)頂出裝置，具有拉桿、拉板、頂桿 等。其基本運(yùn)動(dòng)過程應(yīng)該是：安裝在上模的拉桿，當(dāng)上?；爻虝r(shí)帶動(dòng)拉桿向上運(yùn)動(dòng)，通過螺栓連接的拉板也跟著拉桿向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)拉板接觸到頂桿時(shí)，頂桿受到拉板向上的力而向上運(yùn)動(dòng)，最后頂桿將成型零件頂出。 3.1.6 頂出機(jī)構(gòu)的初始結(jié)構(gòu)分析 由于是對(duì)長桿件的鐓粗?jǐn)D壓，所以模具結(jié)構(gòu)徑向尺寸相對(duì)較大，所以拉桿的直徑應(yīng)江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 該較大些，這樣才能保證具有較大的硬度和強(qiáng)度。與此同時(shí)，本次研究的零件的直徑只有 12mm，而成型零件要從凹模中取出，至少需要被頂出至少 63mm，所以頂桿只能選擇細(xì)長桿型。在鐓粗階段時(shí)，頂桿還需對(duì)坯料起支撐作用，也就是 說，如果頂桿僅僅設(shè)計(jì)為長直桿狀，那么在鐓粗階段，頂桿也受幾乎相同鐓粗力，這樣對(duì)頂桿的承力、抗彎強(qiáng)度等要求太高，因此為了減少細(xì)長頂桿受更多的壓力，將頂桿設(shè)計(jì)成如圖 3-3所示。 圖 3-3 頂出機(jī)構(gòu)示意圖 1：頂桿， 2：凹模 ， 3：坯料 利用圖示 T型結(jié)構(gòu)，當(dāng)零件受鐓粗?jǐn)D壓時(shí)，頂桿凸出部分與凹模接觸，力又傳遞到凹模上，則頂桿下面細(xì)長部分將不會(huì)受到巨大壓力，有效地防止頂桿受到損壞。 3.2 防失穩(wěn)模具各零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 經(jīng)過對(duì)零件成型過程的分析，確定了一套可行的成型方案，在此基礎(chǔ)上，大致模具組成部分和結(jié)構(gòu)得已確定。經(jīng)過反復(fù)的分析討論之后，初始設(shè)計(jì)的模具各組成部分不斷完善，各模具之間的配合關(guān)系也越來越合理。下面將一一介紹經(jīng)過進(jìn)一步改進(jìn) 之后的模具各組成部分。 3.2.1 防失穩(wěn)模具上模座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 圖 3-4 上模座三維圖 圖 3-5 上模座二維圖 上模座對(duì)上主要是連接壓力機(jī)，對(duì)下主要是連接模具上模部分，從而使沖頭可以對(duì)零件進(jìn)行鐓粗?jǐn)D壓成型。上模座的長為 180mm，寬 180mm，高 25mm。上模座所打的各孔主要是通過螺栓連接墊板、上模板和沖頭，并且通過銷對(duì)它們進(jìn)行定位?？椎亩ㄎ患俺叽缛鐖D 3-5所示。 3.2.2 防失穩(wěn)模具墊板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 圖 3-6 墊板三維圖 圖 3-7 墊板二維圖 墊板通過螺栓和銷連接在上模座和上模板之間，其長為 114mm，寬為 114mm，高為20mm，其孔的定位尺寸及直徑如圖 3-7所示。 3.2.3 防失穩(wěn)模具上模板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 上模板主要連接沖頭，同時(shí)還要與上模座連接，這樣才能保證沖頭隨壓力機(jī)一起運(yùn)動(dòng)。由于本次模具設(shè)計(jì)所選的壓力機(jī)不帶頂出機(jī)構(gòu)，所以上模板還需連接頂出機(jī)構(gòu)中的拉桿。同時(shí)由于該模具是將坯料先鐓 粗再擠壓，因此用到了彈簧，又基于模具的緊湊性，在上模板上又鉆孔放置一部分彈簧。其具體結(jié)構(gòu)如圖 3-8所示。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 3-8 上模板二維圖 圖 3-9 上模板三維圖 由圖 3-8和圖 3-9可以看出，上模板已經(jīng)為沖頭和拉桿設(shè)置了易損結(jié)構(gòu)位子了。上模江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 板的長為 114mm，寬為 114mm，高為 25mm。其余孔的位置及直徑如圖 3-8所示。 3.2.4 防失穩(wěn)模具軸套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖 3-10 軸套二維圖 圖 3-11 軸套三維圖 軸套的設(shè)計(jì)就是為了使坯料鐓 粗部分的高徑比不大于 3，所以坯料上端的 35mm 將會(huì)被包裹在軸套的下端。因?yàn)闆_頭實(shí)際對(duì)坯料施壓的部分直徑只有 12mm，且沖頭的行程較長，所以需要一定的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，在這里就直接設(shè)計(jì)在沖頭上，將沖頭上半部分加粗，直徑定義為 24mm。由于頂出機(jī)構(gòu)的要求，加上彈簧的長度，沖頭加粗部分的長度要大于 65mm，經(jīng)計(jì)算分析后，取軸套總長 150mm，其余各部分長度如圖 3-10 所示。軸套上端突出部分是用來安裝螺栓和彈簧用的，其三維圖如圖 3-11所示。 3.2.5 防失穩(wěn)模具沖頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在鍛造工藝中，沖頭是個(gè)易損件，所以應(yīng)獨(dú)立設(shè) 計(jì)。沖頭的設(shè)計(jì)應(yīng)該與軸套同時(shí)設(shè)計(jì)再確定各段尺寸。在這里詳細(xì)簡述下軸套與沖頭各部分尺寸的計(jì)算過程。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 圖 3-12 軸套與沖頭的配合圖 因?yàn)檩S套是用來固 定坯料以控制高徑比的，所以圖 3-12 中的尺寸 1 可以得到為35mm；尺寸 2 為沖頭沖壓部分伸入軸套中的尺寸，可以設(shè)置為 10mm；因?yàn)槟＞叩淖詈箅A段是將軸套中剩余的坯料擠壓入凹模里，所以尺寸 3 為 35mm；鐓粗?jǐn)D壓成型之后的零件要被頂出機(jī)構(gòu)頂出，且由于坯料被加持部分的長度為 63mm，所以尺寸 4設(shè)定為 60mm；尺寸 5為軸套與沖頭具有導(dǎo)向作用部分的長度，為節(jié)約材料使用，設(shè)置為 10mm；尺寸 6為具有壓縮量的彈簧尺寸和上模板厚度的尺寸之和，設(shè)置為 75mm。綜合上述各段所設(shè)置的尺寸，就不難計(jì)算得到?jīng)_頭與軸套的各階段長度了。 沖頭下部分長度為 45mm，中間具有導(dǎo)向功能的長度為 135mm，上部分為 10mm。其具體尺寸如圖 3-13 所示，其三維圖如圖 3-14所示。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 3-13 沖頭結(jié)構(gòu)二維圖 圖 3-14 沖頭結(jié)構(gòu)三維圖 3.2.6 防失穩(wěn)模具凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖 3-15 凹模剖面圖 本次鍛造過程的最后階段是擠壓，所以凹模的結(jié)構(gòu)與成型零件的結(jié)構(gòu)一樣。凹模的高度是零件的高度加上頂出機(jī)構(gòu)頂桿在凹模中的長度，所以取凹模的高度為 103mm。其結(jié)構(gòu)及具體尺寸，如圖 3-15所示。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 3.2.7 防失穩(wěn)模具凹模座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于凹模是易 損件，所以凹模座中要放置凹模，所以凹模座中心部分尺寸為凹模尺寸。這次設(shè)計(jì)的模具有頂出機(jī)構(gòu)，所以凹模座上還設(shè)置了一些孔，有些為螺紋孔，用來固定拉料板。其結(jié)構(gòu)如 3-16所示。 圖 3-16 凹模座結(jié)構(gòu)示意圖 3.2.8 防失穩(wěn)模具凹模墊板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖 3-17 凹模座墊板 具有斜度的凹模在向下的方向上可以被限制，但其向上的方向沒有被限制，當(dāng)頂桿頂出零件的時(shí)候，被鐓粗?jǐn)D壓后的零件緊緊裹在凹模中，此時(shí)凹?？赡芨慵黄鸨豁敵?，所以在上模座上應(yīng)該設(shè)置一個(gè)墊板。墊板只需固定凹模且不干涉向下運(yùn)動(dòng)的軸套江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 就行。其結(jié)構(gòu)如圖 3-17所示。 3.2.9 防失穩(wěn)模具頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 當(dāng)零 件成型完成之后，如何取出成型件是件關(guān)鍵性的問題，這里設(shè)計(jì)了頂出機(jī)構(gòu)將成型零件頂出凹模然后取出。頂出機(jī)構(gòu)是由拉桿、拉板、頂桿和螺栓組成。固定在上模板上的拉桿隨上?；爻潭蛏线\(yùn)動(dòng)，拉桿下端部的螺栓接觸到拉板時(shí)，拉板跟著拉桿一起向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)拉板就會(huì)拉著頂桿向上頂成型好的零件，當(dāng)零件全部頂出后，壓力機(jī)停止向上運(yùn)動(dòng)，成型結(jié)束。零件需要被頂出的距離為 63mm，所以拉桿的長度為上模板及其以下模具的厚度加上頂出距離之和，取拉桿長度為 475mm。其中拉桿、拉板結(jié)構(gòu)如圖3-18所示。 圖 3-18 拉桿、拉板結(jié)構(gòu)示意圖 3.3 防失穩(wěn)模具整體裝配圖及運(yùn)動(dòng)概述 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 3-19 動(dòng)模、定模、裝配及分解三維圖 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 該模具的大致裝配結(jié)構(gòu)如圖 3-19所示，