轉(zhuǎn)向節(jié)外半軸鍛壓說明書

1、沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書目 錄1 設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備11.1 零件分析11.1.1 零件的結(jié)構(gòu)分析11.1.2 零件材料的特性分析11.2 工藝方案確定12 錘上模鍛件設(shè)計(jì)22.1 選擇分模面22.2 確定模鍛件加工余量及公差22.2.1 鍛件的形狀復(fù)雜系數(shù)22.2.2 鍛件的質(zhì)量32.2.3 鍛件的材質(zhì)系數(shù)32.2.4 模鍛件的精度等級(jí)32.2.5 確定鍛件公差和余量32.2.6 模鍛斜度32.2.7 鍛件技術(shù)要求32.3 計(jì)算鍛件基本數(shù)據(jù)43 確定鍛錘的噸位54 確定飛邊槽及尺寸65 確定終鍛型槽76 繪制計(jì)算毛坯圖87 制坯工步的選擇98 確定坯料尺寸109 制坯型槽設(shè)計(jì)119.1 滾擠型

2、槽設(shè)計(jì)119.2 拔長型槽設(shè)計(jì)1210 錘用鍛模設(shè)計(jì)1310.1 鉗口尺寸的確定1310.2 模塊尺寸的確定1311 鍛前加熱鍛后冷卻及熱處理要求的確定1411.1 確定加熱方式，及鍛造溫度范圍1411.2 確定加熱時(shí)間1411.3 確定冷卻方式及規(guī)范1411.4 確定鍛后熱處理方式及要求14參考文獻(xiàn)1541 設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備1.1 零件分析1.1.1 零件的結(jié)構(gòu)分析轉(zhuǎn)向節(jié)是汽車轉(zhuǎn)向橋上的主要零件，形狀比較復(fù)雜，其形狀兼具有軸類、盤類和叉架類等零件的特點(diǎn)。轉(zhuǎn)向節(jié)既支撐車體重量，又傳遞轉(zhuǎn)向力矩和承受前輪剎車制動(dòng)力矩，因此對(duì)其機(jī)械性能和外形結(jié)構(gòu)要求嚴(yán)格，是汽車上的重要安全零件之一。轉(zhuǎn)向節(jié)外半軸零件結(jié)

3、構(gòu)如圖1.1所示。圖1.1 轉(zhuǎn)向節(jié)外半軸零件結(jié)構(gòu)圖1.1.2 零件材料的特性分析該零件材料為18CrMnTi，為低碳合金結(jié)構(gòu)鋼，是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的不銹鋼，密度為7.85g/cm3。1.2 工藝方案確定根據(jù)該零件的形狀以及要求大批量生產(chǎn)，因此選用錘上模鍛。2 錘上模鍛件設(shè)計(jì)2.1 選擇分模面分模面是指模鍛件在可分的模腔中成型時(shí)，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(guān)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(zhì)量合生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性，并使鍛模結(jié)構(gòu)盡量簡單，防止上下模錯(cuò)移，分模面盡可能采用直線狀，分模面的位置如圖2.1所示。圖2.1 分模面的位置2.2 確定模鍛件加

4、工余量及公差2.2.1 鍛件的形狀復(fù)雜系數(shù)鍛件的形狀復(fù)雜系數(shù)S時(shí)鍛件質(zhì)量或體積（Gd，Vd）與其外廓包容體的質(zhì)量或體積（Gb，Vb）的比值，即： (2.1) 根據(jù)鍛件形狀粗略計(jì)算鍛件體積： Vd 計(jì)算鍛件外包容體體積：= 390×168×110 = 7244160 則 查表4-32得該鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)值在0.160.32之間，程度級(jí)別為級(jí)S3，形狀復(fù)雜程度為較復(fù)雜。2.2.2 鍛件的質(zhì)量鍛件的質(zhì)量可以根據(jù)鍛件圖的名義尺寸進(jìn)行計(jì)算，即： (2.2) 其中 材料密度，取7.85 g/cm3 鍛件體積，取19907970mm3經(jīng)計(jì)算得 Kg2.2.3 鍛件的材質(zhì)系數(shù) 材質(zhì)系數(shù)按鍛

5、壓的難易程度劃分兩個(gè)等級(jí)，材質(zhì)系數(shù)不同，公差不同。該鍛件的材料為18CrMnTi ，屬于M1。2.2.4 模鍛件的精度等級(jí)模鍛件的公差一般為三級(jí)，普通級(jí)、半精度級(jí)和精度級(jí)，此鍛件采用普通級(jí)。2.2.5 確定鍛件公差和余量根據(jù)鍛件的名義尺寸、質(zhì)量、精度等級(jí)、形狀復(fù)雜系數(shù)以及鍛件材質(zhì)諸因素查找鍛壓手冊(cè)確定長、寬和高度方向的尺寸公差。查手冊(cè)1表4-5得頭部:厚度方向公差3.6，寬度公差4.0;桿部:徑向公差3.2；長度公差按各段長度分別查表。查手冊(cè)1表4-3得高度方向單邊余量為2.33.0mm,長度方向上余量為2.5-3.0，寬度方向上余量為2.33.0mm。2.2.6 模鍛斜度 便于模鍛件從型槽中

6、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(cè)壁附加的斜度，也可以是側(cè)壁的自然斜度。模鍛斜度有內(nèi)斜度和外斜度。 當(dāng)鍛件冷縮時(shí)，鍛件外側(cè)趨向離開模壁，而內(nèi)側(cè)抱住模具型槽中凸出部分不易取出。本設(shè)計(jì)中內(nèi)斜度=10°，外斜度=7°。2.2.7 鍛件技術(shù)要求1. 圖上未標(biāo)注的模鍛內(nèi)斜度10°，外斜度7°；2. 圖上未標(biāo)注的圓角半徑R3；3. 允許的錯(cuò)移量1.4mm；4. 殘留的毛邊量1.4mm；5. 允許的表面缺陷深度0.5mm；6. 鍛件熱處理方式為調(diào)質(zhì)；7. 熱處理后拋丸或噴砂。2.3 計(jì)算鍛件基本數(shù)據(jù)1. 鍛件在平面上的投影面積33620.3

7、5mm2；2. 鍛件的周邊長度1233.45mm；3. 鍛件體積V鍛=1907970mm3；4. 鍛件質(zhì)量G=14.98kg。沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文3 確定鍛錘的噸位模鍛錘噸位選擇恰當(dāng)，既能獲得優(yōu)質(zhì)鍛件，又能節(jié)省能量，保證正常生產(chǎn)，并能保證模具有一定的壽命。 總變形面積為鍛件在平面圖上的投影面積與毛邊面積之和，參考表4-142 ，按35錘毛邊槽尺寸考慮，假定毛邊槽橋部寬度為35mm,則總面積 F = 33620.35 + 1233.45 × 35 = 76791 mm2 = 767.91 cm2按雙動(dòng)模鍛錘噸位確定的經(jīng)驗(yàn)公式 G=(3.56.3)kF （3.1） 式中 G鍛落下部分

8、質(zhì)量(kg)；E無氈座錘的打擊能量(J)；F鍛件本體和毛邊（按倉部的50%計(jì)算）在水平面上的投影面積(cm2)；k材料系數(shù)，查表4-102。因汽車轉(zhuǎn)向節(jié)為大批量生產(chǎn)，取系數(shù)為6.3，k=1.0 則 G = 6.3 × 1.0 × 767.91 = 4837.83kg 5t由計(jì)算結(jié)果可知，選用5 t錘。4 確定飛邊槽及尺寸選用飛邊槽形式及尺寸如圖4.1所示： 圖4.1 飛邊槽形式其尺寸按表4-142確定h1=6mm, h=4mm, R=h/2=2mm , R1=2mm, b=13mm, b1=4050mm, Fk = 400mm，選擇b1 = 45mm, 則鍛件飛邊體積 V毛

9、 = L周 × F毛 = L周 × 0.7 Fk (4.1)V毛 = 1233.45 × 0.7 × 400 = 345366 mm35 確定終鍛型槽終鍛型槽如圖5.1所示。熱鍛件圖見裝配圖的畫法。轉(zhuǎn)向節(jié)材料為18CrMnTi; 考慮收縮率頭部取0.8%，桿部取0.8%,繪制的鍛件圖如鍛件圖。圖5.1 終鍛型槽6 繪制計(jì)算毛坯圖根據(jù)轉(zhuǎn)向節(jié)的形狀特點(diǎn)，選取14個(gè)截面，分別計(jì)算，列于表6.1，并在坐標(biāo)紙上繪出連桿的截面圖和直徑圖。為設(shè)計(jì)滾擠型槽方便，計(jì)算毛坯圖按熱鍛件尺寸計(jì)算。表6.1 轉(zhuǎn)向節(jié)外半軸計(jì)算毛坯的計(jì)算數(shù)據(jù)截面號(hào)F鍛F毛×2F計(jì)=F鍛+2

10、F毛修正F計(jì)/mm修正d計(jì)/mmuh=u d計(jì)/mm2/mm2/mm11867880274759.2-1.164.423846600444675.4-1.0579.136228560678893.1-1.0597.741031356010873117.5-1.05123.351081356011373120.5-1.05126.5686215609181108.2-1.05113.677074560763498.7-0.9593.7874995608059101.5-0.771.097198560775899.5-0.769.6105672560623289.2-0.762.411448756

11、0504780.2-0.756.1122871560343166.2-0.746.2133370560393070.8-0.749.5614056056026.8-0.821.4u值由教材表4-242 確定滾擠型槽高度的系數(shù)查得。計(jì)算毛坯圖如圖6.1所示，則截面圖所得面積即為計(jì)算毛坯體積，得 平均截面積為 (6.1)平均直徑為 (6.2)7 制坯工步的選擇計(jì)算毛坯為一頭一桿，則計(jì)算繁重系數(shù)如下 (7.1) (7.2)為計(jì)算毛坯桿部長度，越大則軸向流動(dòng)越困難。查圖4-592制坯工步應(yīng)用范圍圖表，采用模鍛工藝方案為拔長-閉式滾擠-終鍛。8 確定坯料尺寸由于是拔長加滾擠制坯，則 = （0.750.9

12、） （8.1） 為計(jì)算毛坯頭部最大尺寸處截面積。由表6.1知：所以 則 根據(jù)原始材料規(guī)格，實(shí)際取燒損率取3%。坯料體積為 （8.2） 則 坯料長度： （8.3）慮到鉗夾頭長度，下料長度定為=300mm。9 制坯型槽設(shè)計(jì)9.1 滾擠型槽設(shè)計(jì)滾擠型槽設(shè)計(jì)：采用閉式滾擠 型槽高度h=u d計(jì)，計(jì)算結(jié)果列于表6.1中，按各截面的高度繪出滾擠型槽縱剖面外形，然后用圓弧或直線光滑連接，并適當(dāng)簡化； 型槽寬度為：坯料經(jīng)過拔長； （9.1） （9.2） 滾擠型槽的長度等于計(jì)算毛坯圖的長度； 鉗口與毛刺槽尺寸查手冊(cè)1知鉗口處尺寸： 取 毛刺槽的尺寸： 試鍛后調(diào)整，修改，簡化后滾擠型槽如圖9.1所示。圖9.1滾擠

13、型槽的設(shè)計(jì)9.2 拔長型槽設(shè)計(jì)根據(jù) 應(yīng)該選擇開式拔長型槽，這種結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。 拔長坎高度 （9.3） 拔長坎長度 （9.4） 圓角半徑 （9.5） （9.6） 型槽寬度 （9.7） 倉部深度 取e=130mm （9.8） 拔長型槽長度 （9.9）按上述設(shè)計(jì)可鍛出合格鍛件，但為了提高生產(chǎn)率，計(jì)算數(shù)值與實(shí)際數(shù)值如表9.1所示：表9.1 轉(zhuǎn)向節(jié)外半軸錘鍛模拔長型槽尺寸圖9.2拔長型槽的設(shè)計(jì)10 錘用鍛模設(shè)計(jì)10.1 鉗口尺寸的確定終鍛形槽前端留下的凹腔叫鉗口。鉗口主要用來夾持坯料的夾鉗和便于從形槽中取出鍛件。本課設(shè)選用常用鉗口形式，其具體形狀和尺寸如圖11.1所示。圖10.1鉗口形狀和尺寸的設(shè)

14、計(jì)10.2 模塊尺寸的確定模塊尺寸的選擇：B=600；L=650mm; H=350mm. 燕尾槽、起重孔等尺寸按標(biāo)準(zhǔn)選取，如圖10.2所示。圖10.2鍛模燕尾11 鍛前加熱鍛后冷卻及熱處理要求的確定11.1 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，降低變形抗力，即增加金屬的可塑性，從而使金屬易于流動(dòng)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。本課設(shè)中根據(jù)鍛件的形狀，材質(zhì)和體積，采用連續(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

15、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。查資料3確定鍛件的始段鍛溫度為1180，終鍛溫度為800。11.2 確定加熱時(shí)間加熱時(shí)間是坯料裝爐后從開始加熱到出爐所需的時(shí)間，包括加熱個(gè)階段的升溫時(shí)間和保溫時(shí)間。在半連續(xù)爐中加熱，加熱時(shí)間可按下式計(jì)算： =0.13×10.5=1.365(h) 式中 D坯料直徑或厚度，10.5cm 鋼化學(xué)成分影響系數(shù)，取0.13（h/cm）;11.3 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。11.4 確定鍛后熱處理方式及要求鍛件在機(jī)加工前后均進(jìn)行熱處理，其目的是調(diào)整鍛件的硬度，以利鍛件進(jìn)行切削加工，消除鍛件內(nèi)應(yīng)力，細(xì)化晶粒等。根據(jù)鍛件的含碳量及鍛件的形狀大小，采用在連續(xù)熱處理爐中，調(diào)質(zhì)處理?？墒瑰懠@得良好的綜合力性能。參考文獻(xiàn)1 呂 炎.鍛模設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.2 姚澤坤.鍛造工藝學(xué)與模具設(shè)計(jì).西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社,2001