錘鍛模課程設計說明書

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上目錄專心-專注-專業(yè)1.設計前期的準備1.1零件分析該零件為圓餅類鍛件，圖1.1，圖1.2。主軸線尺寸較短，在分模面上鍛件投影長寬尺寸相差不大。模鍛時，毛坯軸線方向與打擊方向相同，金屬沿高度、寬度和長度方向同時流動。終鍛前通常利用鐓粗平臺進行制坯，以保證鍛件成形質量。該件輪毅較高，為保證鍛件充填飽滿，并便于坯料在終鍛型槽中放平穩(wěn)，宜用成型鐓粗。圖1.1三維鍛件圖圖1.2鍛件圖1.2材料分析材料：45鋼 材料密度：7.85g/ cm³ 材料含碳量: 0.420.50%45鋼是鍛件常用材料，它價格便宜經過調質（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強

2、度和韌性等綜合機械性能，淬火后表面硬度可達4552HRC。2.錘上模鍛鍛件設計2.1確定分模位置分模面是指模鍛件在可分的模腔中成型時，組成模具型腔的各模塊的分合面。鍛件分模位置合適與否，關系到鍛件成形、鍛件出模、材料利用率等一系列問題。為了提高鍛件質量合生產過程的穩(wěn)定性，并使鍛模結構盡量簡單，防止上下模錯移，分模面盡可能采用直線狀。該鍛件屬于簡單對稱形狀，故采用直線分模。如圖2.1圖2.1分模面2.2確定模鍛件質量及公差2.2.1鍛件的形狀復雜系數(shù)鍛件的形狀復雜系數(shù)S是鍛件質量或體積（Gd，Vd）與其外廓包容體的質量或體積（Gb，Vb）的比值，即： (1.1)其中，Vd鍛件體積；Vb外廓包容體

3、的體積；Gd鍛件質量；Gb外廓包容體的體積。經估算： 得到形狀復雜系數(shù)s=0.3445。S在0.320.63范圍內，所以復雜系數(shù)為S2級。2.2.2鍛件的質量鍛件的質量可以根據鍛件圖的名義尺寸進行計算，即： (1.2)其中，材料密度，取7.85 g/cm3 V鍛件體積，取mm3經計算，所以鍛件質量約為1.48Kg。2.2.3鍛件的材質系數(shù)材質系數(shù)按鍛壓的難易程度劃分四個等級，材質系數(shù)不同，公差不同。該鍛件的材料為45鋼，屬于M1。2.2.4模鍛件的精度等級模鍛件的公差一般為三級，普通級、半精度級和精密級，此鍛件采用普通級。2.2.5確定鍛件公差根據鍛件的名義尺寸、質量、精度等級、形狀復雜系數(shù)以

4、及鍛件材質諸因素查找鍛壓手冊確定長度、寬度和高度方向的尺寸公差。長、寬公差 2.0 ，高度公差1.8 。2.2.6模鍛斜度為便于模鍛件從型槽中取出，必須將型槽壁部做成一定的斜度，即模鍛斜度。它可以是鍛件側壁附加的斜度，也可以是側壁的自然斜度。模鍛斜度有內斜度和外斜度。當鍛件冷縮時，鍛件外側趨向離開模壁，而內側抱住模具型槽中凸出部分不易取出?？紤]到模具制造方便，同一模具不宜采用不同斜度，綜合考慮多種因素，鍛造模具設計手冊中P116頁表4-10中可知該鍛件的外斜度取7°，所以最終選擇模鍛斜度為7°。2.2.7圓角半徑為了使金屬易于流動和充滿型槽，提高鍛件質量并延長鍛模壽命，模鍛

5、件上的所有轉接處都用圓弧連接。r=余量+零件相應處圓角半徑或倒角。鍛件上內圓角半徑R應比外圓角半徑r大，一般取R=（23）r 取內圓角半徑R為5，外圓角半徑r為2。2.2.8鍛件技術要求圖上未標注的模鍛斜度7°；圖上未標注的圓角半徑R=2mm；允許的錯移量0.4mm；殘留的毛邊量0.7mm；表面缺陷不得深入到零件表面算起1/3名義余量范圍內；鍛件按專用技術條件驗收；鍛件熱處理：調質。2.2.9計算鍛件基本數(shù)據鍛件在平面上的投影面積約7279.1047mm2；鍛件體積約mm3；鍛件質量約1.48Kg。2.3繪制鍛件圖繪制鍛件圖，見圖2.2。圖2.2鍛件圖3.錘上模鍛工藝設計3.1確定鍛

6、錘的噸位模鍛錘噸位選擇恰當，既能獲得優(yōu)質鍛件，又能節(jié)省能量，保證正常生產，并能保證模具有一定的壽命。模鍛過程是一個短暫的動態(tài)變化過程，受到諸多因素的制約，要獲得準確的理論解是很困難的。因此，生產中，為方便起見，多用經驗公式或近似解的理論公式確定設備噸位。有時，甚至采用更為簡易的辦法，即參照類似鍛件的生產經驗，通過類似來選擇設備噸位。經驗公式法按鍛件在分模面上的投影面積、鍛件的復雜程度和變形抗力確定模鍛錘的噸位： (3.1)式中 ，合金變形抗力系數(shù)； 鍛件復雜程度系數(shù)； 不包括毛邊的模鍛件在分模面上的投影面積mm2。鍛錘的選用一般用經驗公式進行計算：?。?1.5 =0.3445 F件=7279.

7、1由計算結果可知，選用1噸鍛錘。3.2選擇飛邊槽毛邊槽的形式和尺寸對鍛件質量影響很大，有六種形式。（1）飛邊槽的作用： 1）增加金屬流出模膛的阻力，迫使金屬充滿模膛。 2）容納多余金屬。 3）鍛造時飛邊起緩沖作用，減弱上下模的直接撞擊，防止模具的壓塌與開裂。（2）飛邊槽尺寸的確定：1）噸位法 毛邊槽具體尺寸根據鍛錘噸位大小來選定。噸位法是從實際生產中總結出來的，應用簡便，但未考慮鍛件形狀復雜程度，因而準確性差。2）計算法 計算法是采用經驗公式計算毛邊槽橋部高度，即 (3.2) 式中，F(xiàn)件鍛件在分模面上的投影面積（mm2） 然后根據計算得到的h值確定毛邊槽其他尺寸。 (3.3)式中 ，Q鍛件質量

8、（kg） 飛邊槽最主要的尺寸是橋部高度h及寬度b。h增大，阻力減?。籬減小，阻力增大。橋部寬度b增加時阻力增大。 鍛件的尺寸（準確的說是鍛件在分模面上的投影面積）既是選定飛邊槽尺寸，也是選定噸位的主要依據，故生產中通常按鍛錘噸位來選定飛邊槽的尺寸。依據設備的噸位1t，選擇飛邊槽形式為型各部分尺寸如表3.1。表3.1飛邊槽尺寸h/mmh1/mmb/mmb1/mmR1/mmF/mm21.448221100126飛邊槽形狀如圖3.1。圖3.1飛邊槽3.3確定坯料尺寸模鍛用原材料的體積應包括鍛件本體、毛邊、連皮、夾鉗料頭和加熱引起的氧化皮之總和。原材料的橫截面尺寸及長度是以計算毛坯為基礎，再根據熱鍛件

9、特點及所選定的制坯工步、模鍛方法（單件鍛、調頭鍛、逐件連續(xù)鍛）確定。不同類別的短見，變形特點不同，所需坯料的計算方法亦不同。該鍛件為圓餅類鍛件用鐓粗制坯，所以毛坯尺寸應以鐓粗變形為依據進行計算。 (3.4)式中，-鍛件體積； -寬裕系數(shù).考慮到鍛件復雜程度影響毛邊體積，并計及火耗量。對圓形鍛件，k=0.120.25；對非圓形鍛件，k=0.20.35.現(xiàn)取0.25。則mm3mm根據實際情況取毛坯直徑為55mm。毛坯下料長度為mm根據計算出的坯料體積確定坯料直徑或方坯料的邊長?？紤]到坯料在鐓粗時不產生彎曲，備料方便，以及節(jié)省材料，所以下料毛坯尺寸為Ø55×100mm。3.4成形

10、鐓粗槽設計成形鐓粗槽的功用是使坯料獲得近似鍛件平面圖的形狀，多用于形狀不對稱而又無法滾擠的鍛件制坯，制坯后經翻轉送入終鍛型槽。成形型槽的寬度在全長上相等，按下式計算：B=式中，毛坯截面積；成形型槽的最小高度=133mm4.鍛前加熱,鍛后冷卻及熱處理要求4.1確定加熱方式及鍛造溫度范圍在鍛造生產中，為提高金屬塑性，降低變形抗力，即增加金屬的可鍛性，從而使金屬易于流動成形，并使鍛件獲得良好的鍛后組織和力學性能，因此在金屬坯料鍛前進行加熱處理。金屬坯料的加熱方法，按所采用的熱源不同，可分為燃料加熱和電加熱兩大類。由于該鍛件的材料為45鋼，其塑性及導溫性較差,而電加熱具有加熱速度快、爐溫控制準確、工件

11、氧化少、加熱質量好、勞動條件好、易于實現(xiàn)自動化操作等優(yōu)點，因此采用電加熱。鍛造溫度范圍：金屬的鍛造溫度范圍是指開始鍛造溫度（始鍛溫度）和結束鍛造溫度（終鍛溫度）之間的一段溫度區(qū)間。鍛造溫度范圍的確定原則是：應能保證金屬在鍛造溫度范圍內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。通過長期生產實踐和大量試驗研究，現(xiàn)有金屬材料的鍛造溫度范圍已經確定，始鍛溫度為1200,終鍛溫度為800。4.2確定加熱時間加熱時間是指坯料坯料裝爐后從開始加熱到出爐所需要的時間，包括加熱各階段的升溫時間和保溫時間。加熱時間可按傳熱學理論計算，但因計算復雜，與實際差距大，生產中很少采用。該鍛件

12、為中小鋼坯，在半連續(xù)中加熱時，加熱時間可按公式： (4.1) 式中D坯料直徑或寬度(mm)a鋼料化學成分影響系數(shù)(h/cm),碳素結構鋼:a=0.10.15;合金結構鋼:a=0.150.20；工具鋼和高合金鋼:a=0.30.4。經計算， 4.3確定冷卻方式鍛件的冷卻是指鍛件從終鍛溫度出模冷卻到室溫。如果冷卻方法選擇不當，鍛件可能因產生裂紋或白點而報廢，也可能延長生產周期而影響生產率。制定鍛件冷卻規(guī)范的關鍵是冷卻速度。根據鍛件材料的化學成分、組織特點、鍛件的端面尺寸和鍛造變形情況等因素來確定合適的冷卻速度。45號鋼適合空冷。4.4確定熱處理方式及要求鍛件在機械加工前后，均須進行熱處理。鍛件常用的

13、熱處理方法有：退火、正火、調質、淬火與低溫回火、淬火與時效等。為調整鍛件的硬度,以利于鍛件進行后續(xù)加工；同時消除鍛件內應力,以免在機械加工時變形；改善鍛件內部組織,細化晶粒,為最終熱處理作好組織準備。該鍛件材料為45號鋼，為了改善鋼的切削加工性能，因此采用的熱處理方式為淬火,回火。4.5確定清理檢驗、工序模鍛件在生產過程中形成的氧化皮需要去除，以提高鍛件表面質量，改善鍛件的后續(xù)切削條件；為檢查鍛件表面質量也需要進行表面清理。此鍛件模鍛后需采用磨毛刺、拋丸等清理工序。使用設備為砂輪機和拋丸機。此鍛件采用磁粉探傷檢驗鍛件的表面裂紋等缺陷。5.錘用模鍛設計5.1終鍛型槽設計終鍛型槽是各種型槽中最重要

14、的型槽，用來完成鍛件最終成成形。終鍛型槽是按熱鍛件圖加工和檢驗的。5.1.1熱鍛件圖確定熱鍛件圖是在冷鍛件圖的基礎上考慮 1.5%冷縮率繪制而成。熱鍛件圖形狀與冷鍛件圖形狀是完全相同的。見圖5.1熱鍛件圖尺寸計算公式： (5.1)1加防收縮率應注意；a.無坐標圓角半徑不加防收縮率；b.利用終鍛型槽進行矯正的鍛件，收縮率按照校正溫度而適當減小。2終鍛型槽易磨損處可在鍛件負公差內增加一層磨損量以提高模具壽命；因此熱鍛件圖上的凹陷處冷鍛件圖上小0.5mm。3由于鍛件分模面兩側不對稱，考慮到金屬流動特點，將難以充形的復雜形狀一側放在上模，因為金屬充填上模效果好于下模。圖5.1熱鍛件圖5.1.2鉗口尺寸

15、設計鉗口是指在鍛模的模鍛模膛前面所做的空腔，它是由夾鉗口與鉗口頸兩部分組成。此處模鍛選用常用的鉗口形式。鉗口的尺寸，主要依據鉗料頭的直徑及模膛壁厚等尺寸來確定。確定最小壁厚尺寸，型槽至鉗口間壁厚l0.5 =0.5×60=30，取l = 30mm；鉗口總長度L= 60mm。見表5.1表5.1鉗口尺寸鉗夾頭直徑 d（mm）鍛件重量（kg）鉗口尺寸鉗口頸尺寸BhR0bal201.4860251061.5305.1.3型槽的布排型槽中心安排：根據設備噸位為1噸的錘鍛模設計形槽分布。模膛布置是根據模膛數(shù)及各模膛的作用，以及操作方便安排的。終鍛模膛的變形力最大，為防止產生太大的錘擊偏心力，應盡可

16、能使模膛中心與鍛模中心重合，以便錘擊力與鍛件發(fā)作用力處于同一垂直線上。否則，將出現(xiàn)偏心力矩。此鍛件為軸對稱，有一個制坯型槽和一個終鍛型槽，應將終鍛型槽偏離燕尾中心線，偏移距離小于模塊寬度的10%。選擇偏移距離為2.5mm。鍵槽中心線與鍛件對稱軸重合。燕尾中心線至檢驗邊的距離為155mm。此鍛件模膛包括成形鐓粗模膛模膛和終鍛模膛兩個。模鍛此鍛件的 1t 模鍛錘機組，加熱爐在錘的左方，且吹風機在模鍛錘右立柱，防止氧化皮吹入終鍛模膛，因此成形鐓粗模膛位于模膛的左側（如圖5.2所示）。因為此鍛件軸對稱，則燕尾中心線與終鍛模膛的軸線重合。圖5.2形槽分布5.2模壁厚度確定模壁厚度應保證足夠的強度，同時又

17、要盡可能減小模塊尺寸。由終鍛模膛R<0.5h，查“確定模膛壁厚曲線”得s = 60mm。5.3模具結構設計5.3.1檢驗角、燕尾和鍵槽尺寸確定（1）檢驗角是各模膛與燕尾尺寸的基準面，在生產者是模具調試的依據，為相互垂直的兩個平面，做在模塊的前面和右面。查表5.2確定尺寸：寬度b=5mm，高度 h=50mm。燕尾錘鍛模緊固在下模座和錘頭上，既要求緊固可靠又要安裝調試方便。采用楔鐵和鍵塊配合燕尾緊固的方法。 表5.2錘鍛模燕尾和鍵槽尺寸（單位：mm）錘噸位/tbhb1d×S120050.55030×605.3.2楔鐵尺寸及定位鍵尺寸楔鐵尺寸如表5.3所示,必須注意上模用楔

18、鐵與下模用楔鉄不能互換。 表5.3楔鐵尺寸鍛錘噸位/th/mmK/mm上楔長度下楔長度/mm15040.8A=L+100 表5.4定位鍵尺寸鍛錘噸位/tf/mmh/mmL/mm/m95.3.3模塊尺寸模塊尺寸應根據模膛布置、模壁厚度、鎖扣等有關因素確定，同時應對承擊面積、模塊長度、鍛模中心與模塊中心偏移量、模塊寬度、模塊高度、上模最大重量、模塊規(guī)格等進行校核。根據前面計算結果，分別確定模塊寬度、長度和高度。模塊的尺寸為：寬 × 長 × 高 = 310mm × 325mm × 250mm。參考文獻1呂炎.鍛模設計手冊M.北京：機械工業(yè)出版社.2006:50-2002王德?lián)?鍛造實用速查手冊M.北京：西北工業(yè)大學出版社.2012:24-1233王樂安.模鍛工藝及其設備使用特性M.北京：國防工業(yè)出版社.2011:34-