階梯軸鍛壓模具設(shè)計(jì)

1、鍛造工藝及模具（CAD/CAE）設(shè)計(jì)姓 名：你的名字課 程 名 稱：鍛造工藝與模具設(shè)計(jì) 指 導(dǎo) 教 師：XXX 2012年7月說 明 1.因沒有前人經(jīng)驗(yàn)，本報(bào)告僅供本學(xué)校鍛壓專業(yè)學(xué)習(xí)交流之用。僅供同專業(yè)后來的同學(xué)參考。 2.燕山大學(xué)，版權(quán)所有，僅供參考，嚴(yán)禁抄襲。 3.能不能早點(diǎn)回家看你們的速度了，你懂得！前言 本次課程設(shè)計(jì)的研究項(xiàng)目是鍛造工藝與模具設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)的一個(gè)重要組成部分。在設(shè)計(jì)的過程中首先通過查找有關(guān)資料確定設(shè)計(jì)的主題方向，通過課本的案例進(jìn)行逐步實(shí)際計(jì)算。由于沒有實(shí)際的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，這也使我再設(shè)計(jì)的過程中走了不少?gòu)澛贰Ｔ谡麄€(gè)設(shè)計(jì)過程中，從開始的計(jì)算，畫冷熱鍛件圖到確定加工工藝過程，再到最后的

2、畫鍛模模具，每個(gè)過程都讓我有很深的的感觸。由于個(gè)人能力有限，本次的設(shè)計(jì)如存在錯(cuò)誤之處，敬希望老師能夠給予批評(píng)改正。 XXX于燕山大學(xué) 2012年7月目 錄1階梯軸鍛件圖1 1.1分模位置1 1.2公差和余量1 1.3機(jī)械加工余量1 1.4段模斜度2 1.5圓角半徑2 1.6技術(shù)條件22計(jì)算鍛件的主要參數(shù)33鍛錘噸位的確定3 3.1.經(jīng)驗(yàn)公式一3 3.2.經(jīng)驗(yàn)公式二3 3.3.經(jīng)驗(yàn)公式三（雙作用錘）44確定飛邊槽的形式和尺寸45終鍛模膛設(shè)計(jì)4 5.1冷鍛件圖5 5.2熱鍛件圖66繪制計(jì)算毛坯圖7 6.1計(jì)算毛坯的用途8 6.2相關(guān)參數(shù)的計(jì)算8 6.3繪制87確定皮料尺寸98其他模膛設(shè)計(jì)9 8.1

3、滾壓模膛設(shè)計(jì)9 8.2切斷模膛設(shè)計(jì)10 9鍛模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)10 9.1模膛排布10 9.2模膛緊固方法10 9.3確定模膛壁厚10 9.4模塊尺寸確定1010模鍛工藝流程1111模具工程圖12總結(jié)13致謝13參考文獻(xiàn)14 前言 本次課程設(shè)計(jì)的研究項(xiàng)目是鍛造工藝與模具設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)的一個(gè)重要組成部分。在設(shè)計(jì)的過程中首先通過查找有關(guān)資料確定設(shè)計(jì)的主題方向，通過課本的案例進(jìn)行逐步實(shí)際計(jì)算。由于沒有實(shí)際的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，這也使我再設(shè)計(jì)的過程中走了不少?gòu)澛?。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，從開始的計(jì)算，畫冷熱鍛件圖到確定加工工藝過程，再到最后的畫鍛模模具，每個(gè)過程都讓我有很深的的感觸。由于個(gè)人能力有限，本次的設(shè)計(jì)如存在錯(cuò)誤之處，敬希

4、望老師能夠給予批評(píng)改正。 XXX于燕山大學(xué) 2012年7月階梯軸鍛壓模具設(shè)計(jì)你的名字 （燕山大學(xué) 里仁學(xué)院）1 階梯軸鍛件圖 1.1 分模位置 確定分模面位置基本的原則是保證鍛件形狀盡可能與零件形狀相同，以及鍛件容易從鍛模模膛取出。鍛件分模位置一般都選擇在具有最大輪廓線的地方。 1.2公差和余量 估算鍛件質(zhì)量約為2.28kg。階梯軸材料為45鋼，即材質(zhì)系數(shù)為M1。（鍛件體積：289.8cm 密度：7.85g/cm）鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)S=V/V=289.8/500.284=0.579，S在0.32-0.63范圍內(nèi)，所以復(fù)雜系數(shù)為S級(jí)。 查鍛壓手冊(cè)表3-1-3GB12362-1990【普通級(jí)】基本尺

5、寸： 公差： 2.2 2.5 2.8 3.2錯(cuò)位公差：0.8殘留飛邊公差：0.8 1.3機(jī)械加工余量 該零件的表面粗糙度為Ra=3.2m，即加工精度為F，查鍛壓手冊(cè)表3-1-1GB12362-1990鍛件內(nèi)表面的加工余量查得：厚度方向:mm水平方向:mm 1.4模鍛斜度 選擇模鍛斜度為7。 1.5圓角半徑 為保證鍛件凸角處的最小余量，按下式計(jì)算： =余量+零件的圓角半徑 取余量為：2mm =2+0=2mm=2.5r+0.5=5.5mm 1.6技術(shù)條件 未注模鍛斜度7。 未注圓角半徑5mm。 允許的錯(cuò)差量0.8mm。 允許的殘留飛邊量0.8mm。 允許的表面缺陷深度0.5mm。 鍛件調(diào)質(zhì)熱處理。

6、圖1 零件圖2計(jì)算鍛件的主要參數(shù) 鍛件的水平面上的投影面積為6700mm 鍛件的周邊長(zhǎng)度為400mm 鍛件的體積為289.8cm 鍛件質(zhì)量為2.28kg3鍛錘噸位的確定 3.1經(jīng)驗(yàn)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，按錘飛邊槽尺寸（見表7-7）考慮，假定飛邊平均寬度為25mm?？偟淖冃蚊娣e: S=（6700+40025）mm=16700mm。取鋼種系數(shù)K=1，鍛件和飛邊（按飛邊的50%容積計(jì)算）在水平的投影面積為A（單位cm） G=6.3KA=6.31167=1052.1kg 3.2經(jīng)驗(yàn)公式二 G=KA K：鋼種系數(shù)； A：

7、包括連皮的鍛件投影面積（單位cm） 查中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典表24.2-23 得K=4 A=S G=4167=668kg 3.3經(jīng)驗(yàn)公式三（雙作用錘） G=(1-0.005D)(1.1+2/D)(0.75+0.001D)D=897.67kg G:鍛錘落下部分的質(zhì)量（kg） D：鍛件外徑（cm） ：終端材料的變形抗力（MPa） 查得=60MPa綜上三種方法選1t雙作用模鍛錘。4確定飛邊槽的形式和尺寸選用圖7-20中型飛邊槽，其尺寸按表7-7確定。選定飛邊槽的尺寸為h=1.6mm，h=4mm，b=8mm，b=25mm,r=1.5mm,F=126mm飛邊體積：V=4000.7126=35280mm5終鍛模

8、膛設(shè)計(jì) 終鍛模膛是按照熱鍛件圖來制造和檢驗(yàn)的，熱鍛件圖尺寸一般是在冷鍛件圖尺寸的基礎(chǔ)上考慮15%的冷縮率。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)考慮鍛模使用后承擊面下陷，模膛深度減小的因素，可適當(dāng)調(diào)整尺寸。 5.1冷鍛圖圖2 冷鍛件圖 5.2熱鍛件圖圖3 熱鍛件圖圖4 熱鍛件CAD圖6繪制計(jì)算毛坯圖 根據(jù)階梯軸的形狀特點(diǎn)，共選取4個(gè)截面，分別計(jì)算S,S,d。計(jì)算結(jié)果列于下表6-1：表1-6斷面號(hào)1234S/mm1963.43848.32827.4706.81.4S/mm176176176176S=s+1.4S/mm2139.44024.33003.4882.8d=1.13S/mm25.371.761.933.6

9、修正S/mm-d/mm-K1111H=Kdmm25.371.761.933.6圖3 6.1計(jì)算毛坯圖的用途 長(zhǎng)軸類鍛件選擇制坯工步的依據(jù)； 確定坯料尺寸的依據(jù) 設(shè)計(jì)制坯模膛的依據(jù)。 6.2相關(guān)參數(shù)計(jì)算 V=V+V= +35280=mm 平均截面積： S=V/L=/130=2500.63mm 均直徑 d=56.44mm 6.3繪制 S=S+2S S-計(jì)算毛坯的斷面積； S-模鍛件的斷面積； -飛邊充滿系數(shù)； S-飛邊槽的斷面積。7確定坯料尺寸 由于此鍛件只有滾壓制坯工步，所以可根據(jù)公式S=S=（）S確定坯料截面尺寸，取系數(shù)為1.1，則S=1.1S=1.12500.63=2750.7mmd=1.1

10、3=1.13=59.2mm 實(shí)際取d=60mm 坯料的體積 V=V（1+）=（1+3%） =.5 式中-燒損率。 坯料長(zhǎng)度為 L=V/S=.5/（60/4）=118mm 由于此鍛件質(zhì)量小，僅為2.28kg，所以采用一火三件，料長(zhǎng)可取3L+L=（3118+1.260）=426mm，考慮的實(shí)際鍛造和切斷情況，可適當(dāng)加長(zhǎng)到430mm。 試鍛后再根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況適當(dāng)調(diào)整。8其他模膛設(shè)計(jì) 8.1滾壓模膛設(shè)計(jì) 具體設(shè)計(jì)如下： 模膛高度：h=K,計(jì)算結(jié)果如上表6-1，按各斷面的高度值繪出滾壓模膛縱剖面外形。參見下圖階梯軸的截面圖各計(jì)算毛坯圖中計(jì)算毛坯直徑圖的虛線，然后用圓弧和直線光滑連接并進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化，最終

11、尺寸見圖。 模膛寬度：1.7dB1.1，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，模膛寬度取B=102mm。 模膛長(zhǎng)度L等于計(jì)算毛坯的長(zhǎng)度。 8.2切斷模膛設(shè)計(jì) 由于采用一火三鍛，需要設(shè)計(jì)切斷模膛，切刀傾斜角度取15，切刀寬度為6mm，切斷模膛的寬度，根據(jù)坯料的直徑和帶有飛邊鍛件的尺寸，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，確定為70mm。9鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9.1模膛排布 模鍛此階梯軸鍛件的1t模鍛錘機(jī)組，加熱爐在錘的左方，故滾壓模膛放在左邊，終鍛模膛向右布置。 9.2鍛模緊固方法 由于鍛件具有15mm的落差，故采用平衡鎖扣，鎖扣高度為15mm，寬度為50mm，將兩模膛中心線下移3mm。 9.3確定模膛壁厚 模膛的最小外壁厚度 查表2-1

12、9得k=1.5 S=kh=1.537=55.5mm 用實(shí)測(cè)方法找出終鍛模膛中心離階梯軸后端80mm，結(jié)合模塊長(zhǎng)度及鉗口長(zhǎng)度定出鍵槽中心線的位置為140mm。 選擇鉗口尺寸，B=110mm，h=50mm，R=15mm。 鉗口頸尺寸，a=1.5mm，b=10mm，l=20mm。 9.4模塊尺寸的確定 （1）由模膛尺寸，鐓粗臺(tái)尺寸，模膛壁厚等 查表 取L=350mm B=300mm 此時(shí)承擊面積 根據(jù)設(shè)備噸位 1t 查得 最小承擊面積A=300 A 要求 （2）檢驗(yàn)角尺寸 查表2-23 高度 b=5mm 高度 h=100mm （3）模塊高度 查手冊(cè)得 上模 =200mm 下模 =180mm 由根據(jù)設(shè)

13、備噸位 1t 查模塊最小閉合高度分別為 =270mm 在和范圍之間 故合理 (4)燕尾設(shè)計(jì) 查鍛壓手冊(cè)表2-54得 燕尾 b=200mm h=50.5mm 鍵槽 b1=50mm l=60mm 起重孔 ds=2660mm10模鍛工藝流程 下料：5000kN型剪切機(jī)冷剪切下料。 加熱：半連續(xù)式爐，。 模鍛：10kN模鍛錘，閉式滾壓、預(yù)鍛、終鍛、切斷。 熱切邊：1600kN切邊壓力機(jī)。 磨毛刺：砂輪機(jī)。硬度=mm 熱處理：連續(xù)熱處理爐，調(diào)質(zhì)。 冷精壓：10 000kN精壓機(jī)。 階梯軸淬火，硬度為HRC。 檢驗(yàn)。11 模具工程圖 圖4圖5 總結(jié) 在大學(xué)的學(xué)習(xí)過程中，課程設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。是我們進(jìn)一

14、步把課堂上學(xué)習(xí)的只是融入到實(shí)際工作的一次極好的演示，我十分有幸提早把課程設(shè)計(jì)和實(shí)際工作有機(jī)的結(jié)合起來。此次的課程設(shè)計(jì)計(jì)是我們從大學(xué)畢業(yè)走向未來工作的重要一步，從最初的拿到題目的不知所措到計(jì)算、繪圖直到完成設(shè)計(jì)，期間查找資料、老師們的指導(dǎo)與同學(xué)的交流，每一個(gè)過程都是對(duì)自己能力的一次檢驗(yàn)和充實(shí)。不但使我更進(jìn)一步理解和懂得了以前學(xué)到的知識(shí)而且還把以前課本上學(xué)到的知識(shí)連接在了一起。使我能更好的融會(huì)貫通。 此次課程設(shè)計(jì)是對(duì)我專業(yè)知識(shí)和專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)一次實(shí)際檢驗(yàn)和鞏固，畢業(yè)設(shè)計(jì)收獲很多，提高自己的繪圖能力。但是畢業(yè)設(shè)計(jì)也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處，比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力，對(duì)材料的不了解。 這次實(shí)踐是對(duì)自己大學(xué)所學(xué)知識(shí)的一次大的檢閱，使我明白了自己知識(shí)還很淺薄。認(rèn)識(shí)到自己的求學(xué)之路還很長(zhǎng)