鍛造模具課程設(shè)計說明書--最終

1、 課程設(shè)計說明書題 目：接合叉鍛造工藝及其模具設(shè)計 學(xué) 院：材料學(xué)院專業(yè)名稱：材料成型及控制工程班級學(xué)號： 04021002學(xué)生姓名： 楊康 葉鵬 章濤 張飛 指導(dǎo)教師： 姚澤坤 2013年 11月29 號目錄1、模鍛件圖設(shè)計31.1 繪制鍛件圖的過程31.1.1 確定分模位置31.1.2 確定余塊加工余量、和公差31.1.3 模鍛斜度41.1.4 圓角半徑41.1.5 技術(shù)條件41.2 計算鍛件的主要參數(shù)52、確定鍛錘噸位53、確定毛邊槽形式和尺寸64、繪制計算毛坯圖75、制坯工步選擇96、確定坯料尺寸97、制坯型槽設(shè)計107.1滾擠型槽設(shè)計107.1.1滾擠型槽尺寸設(shè)計107.1.2開式滾

2、擠型槽截面形狀127.2彎曲型槽的設(shè)計138、鍛模型槽設(shè)計148.1終鍛型槽設(shè)計148.1.1型槽排布148.2型槽壁厚158.3模塊尺寸158.3.1承擊面158.3.2模塊寬度158.3.3模塊高度158.3.4鍛模檢驗角168.3.5模塊規(guī)格169、鍛前加熱、鍛后冷卻及熱處理要求169.1 確定加熱方式，及鍛造溫度范圍169.2 確定加熱時間179.3 確定冷卻方式及規(guī)范179.4 確定鍛后熱處理方式及要求17參考文獻18 1、模鍛件圖設(shè)計接合叉是長軸類件，對零件的整體形狀尺寸，表面粗糙度進行分析，此零件的材料為45鋼，材料性能穩(wěn)定。1.1 繪制鍛件圖的過程 1.1.1 確定分模位置確定

3、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)接合叉零件形狀，采用厚度方向上下對稱的直線分型模。1.1.2 確定余塊加工余量、和公差 查得45鋼的密度為：。由于接合叉接合處的兩個圓柱形孔、做端部的螺紋孔以及圓柱形孔的尺寸比較小，所以在此設(shè)計為四個余塊。零件表面粗糙度大于或等于時采用一般加工精度為，零件表面精度小于時一般采用加工精度，余量要適當(dāng)放大。由于此零件

4、表面粗糙度要求為，所以選擇一般加工精度。零件需磨削加工,加工精度為,由查得高度及水平尺寸的單邊余量取。此零件為簡單的接合叉，查表得，我們選擇單邊加工余量都為。估算鍛件的體積為，根據(jù)則鍛件質(zhì)量約為。連接頭材料為45鋼，即材質(zhì)系數(shù)為。鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)： (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)，在此我們?nèi)≌撈钪荡笾掳?、，由查?高度公差為，長度公差為 ，寬度公差為。1.1.3 模鍛斜度 取常用模鍛斜度為7。1.1.4 圓角半徑 外圓角半徑r=余量+零件相應(yīng)處圓角半徑或倒角，內(nèi)圓角半徑R=（23）r，其余部位的圓角半徑取2mm。1.1.5 技術(shù)條件（1）圖

5、上未標(biāo)注的模鍛斜度7；（2）圖上未標(biāo)注的圓角半徑R=2mm；（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)HB156269；（6）鍛件表面清理:為便于檢查淬火裂紋,采用酸洗；（7）允許的錯移量為0.6mm。 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2423mm2;(2) 鍛件周邊長度為460mm ;(3) 鍛件體積為33;(4) 鍛件質(zhì)量為0.26Kg。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，參考毛邊槽尺寸，按1-2t錘毛邊槽尺寸考慮，假設(shè)毛邊均勻?qū)挾葹?0mm,總的

6、變形面積S=（2423+46020）=11623。雙作用模鍛錘噸位的經(jīng)驗公式G=（3.5-6.3）KA的計算選擇鍛錘，由于零件需要大批量生產(chǎn)，要求生產(chǎn)效率在此取6.3。取鋼種系數(shù)K=1，鍛件和毛邊在水平面上的投影面積為A,G=63KA=732.3Kg，選用1t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 =1.5,=4，b=8，=25，=2， 計算得=110毛邊槽充滿率取0.7，則鍛件毛邊平均斷面面積=。 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11個截面，分別計算分別計算F鍛,F毛,F計列于表1,并在坐標(biāo)紙上繪出連接頭的截面圖和直徑

7、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F鍛/mm2/mm21.4/mm2F計=F鍛+1.4/mm2/mm1011015415414.022335154215.6550.626.523154154215.6369.621.724154154215.6369.621.725659.4154215.687533.436670.4154215.688633.647659.4154215.687533.438154154215.6369.621.729154154215.6369.621.7210335154215.6550.626.5211

8、011015415414.02 由截面圖所圍面積即為計算毛坯總體積,得 （2.1）平均截面積： 則平均直徑: 按體積相等修正截面圖和直徑圖,修正后的最大截面積為則最大直徑為。5、制坯工步選擇 計算繁重系數(shù)，選擇制坯工步 已知鍛件體積為，所以鍛件質(zhì)量為0.26Kg。由課本圖4-59知此鍛件需要滾擠制坯工步,因此選擇的工步為：開式滾擠-彎曲-終鍛。 6、確定坯料尺寸坯料截面積及直徑計算: 由，坯料需要彎曲工步，因此取。根據(jù)坯料截面積，確定園坯料的直徑。坯料長度計算：坯料體積按下式計算： 式中-燒損率。此鍛件加熱采用室式煤氣爐，查表此處取=3% 。因此則坯料的長度：，因此選取坯料長度為7、制坯型槽設(shè)

9、計7.1滾擠型槽設(shè)計這種形式的型槽截面積為矩形，側(cè)面沿模具邊緣分模線開通，滾擠時金屬橫向?qū)捳馆^大，故聚料效率低，使用于界面變化不大的軸類鍛件，但制模簡單，占用模塊平面積較小。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。7.1.1滾擠型槽尺寸設(shè)計滾擠型槽可認為是由鉗口、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）滾擠型

10、槽高度由于滾擠時，上下模不一定打靠，實際采用的型槽高度應(yīng)比計算值小一些，按下式計算：開式滾擠： 綜上所述，滾擠型槽高度h為:110.5230.5316.3416.3536.8637736.8816.3916.31030.51110.5 （2) 滾擠型槽寬度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分模面會形成毛邊，當(dāng)翻轉(zhuǎn)再滾擠時，就會形成折疊。 根據(jù)經(jīng)驗可得： ，因為開式滾擠型槽頭部與桿部寬度一致，經(jīng)試生產(chǎn)寬度調(diào)整取為50mm （3）滾擠型槽長度L滾擠型槽長度L應(yīng)根據(jù)熱鍛件圖尺寸確定。直鍛件： （4）鉗口與毛刺

11、尺寸： 原始坯料直徑，型槽端部毛刺尺寸按表選定。 s-模壁最小的厚度 毛刺槽設(shè)計：查表4-25，?。骸τ诮K端型槽的鉗口經(jīng)查表可以設(shè)計為如下尺寸：7.1.2開式滾擠型槽截面形狀 開式滾擠型槽的截面形狀有兩種形式，當(dāng)毛坯直徑小于80mm時，桿部宜用圓弧形型槽；當(dāng)毛坯直徑大于80mm時，可采用菱形截面型槽，以增強滾擠效果，但估計后毛坯表面質(zhì)量不如采用圓弧形截面型槽，至于頭部，均采用圓弧形截面型槽。由鍛件尺寸可知，該毛坯開式滾擠型槽截面形狀采用圓弧形。7.2彎曲型槽的設(shè)計 彎曲型槽用來改變原材毛坯或經(jīng)拔長、滾擠過毛坯的軸線，使其符合鍛件水平投影相似的形狀。彎曲變形時金屬軸向流動很小，沒有聚料作用，但

12、在個別界面處可對毛坯卡壓。在自由彎曲型槽中彎曲制坯時，坯料沒有明顯的拉長現(xiàn)象，它適用于圓渾彎曲的鍛件，且一般只有一個彎角。 彎曲型槽的縱剖面形狀按鍛件水平面投影設(shè)計，型槽各處高度尺寸比鍛件相應(yīng)處寬度尺寸減小2-10mm，大鍛件減小多些，小鍛件減小少些，或按下式確定： -熱鍛件在分模面上相應(yīng)位置的寬度。因此型槽寬度B按下式進行計算：因此取65mm。其他部分的尺寸以及形狀如圖所示。8、鍛模型槽設(shè)計8.1終鍛型槽設(shè)計8.1.1型槽排布模鍛一種鍛件，往往要采用多個工步來完成。因此鍛模分模面上的型槽布置要根據(jù)型槽數(shù)、各型槽的作用以及操作方便來確定，原則上應(yīng)使型槽中心與理論上的打擊中心重合，以使錘擊力與鍛

13、件的反作用力處于同一垂直線上從而減少錘桿承受的偏心力距，有利于延長錘桿壽命，使鍛件精度增高。8.1.1.1兩個制坯型槽分布 這時應(yīng)將第一道制坯工步安排在吹風(fēng)管的對面，以避免氧化皮落到終鍛型槽里。布排型槽應(yīng)以終鍛型槽為中心，左右對稱布排，并盡可能使型槽中心與打擊中心重合。8.2型槽壁厚 型槽至模塊邊緣的距離，或型槽之間的距離都稱為型槽壁厚。型槽壁厚應(yīng)保證足夠的強度和剛度，同時又要盡可能減小模塊尺寸。采用整體式，壁厚根據(jù)圖5確定8.3模塊尺寸8.3.1承擊面 承擊面是指鍛錘空擊時，上下模塊實際的接觸面積。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，查手冊知，1t錘配300的承擊面。8.3.2模塊寬度 為保證鍛模不與導(dǎo)軌相碰，模

14、塊最大寬度應(yīng)保證模塊邊緣與導(dǎo)軌間留有單邊間距離大于20mm：在此為了方便我們?nèi)?30mm。8.3.3模塊高度 模塊高度：模塊高度根據(jù)型槽最大深度和鍛錘的最小閉合高度確定。這是由于上下模塊的最小閉合高度應(yīng)不小于鍛錘允許的最小閉合高度，查資料得鍛錘的最小閉合高度為170mm，查手冊取模塊的高度為290mm8.3.4鍛模檢驗角1、寬度b： b=5mm2、高度h：查手冊 h=50mm 8.3.5模塊規(guī)格 經(jīng)上確定模塊的規(guī)格為， 燕尾槽、起重孔等尺寸按標(biāo)準(zhǔn)選取，具體見裝配圖。9、鍛前加熱、鍛后冷卻及熱處理要求9.1 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

15、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。9.2 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： 式中 D坯料直徑或厚度（cm） 鋼化學(xué)成分影響系數(shù)，取0.13（h/cm）;9.3 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。9.4 確定鍛后熱處理方式及要求鍛件在機加工前后均進行熱處理，其目的是調(diào)整鍛件的硬度，以利鍛件進行切削加工，消除鍛件內(nèi)