齒輪零件鍛模畢業(yè)設(shè)計(jì)[管理資料]

1、陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書專業(yè)：材料成型及其控制工程學(xué)號(hào)：姓名： 目錄 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc261010484 前言 PAGEREF _Toc261010484 h 3 HYPERLINK l _Toc261010485 制件的工藝性分析 PAGEREF _Toc261010485 h 4 HYPERLINK l _Toc261010486 根據(jù)零件圖制定鍛件圖： PAGEREF _Toc261010486 h 5 HYPERLINK l _Toc261010487 1.確定分型面 PAGEREF _Toc261010487 h 5 HYPE

2、RLINK l _Toc261010488 2.加工余量及公差 PAGEREF _Toc261010488 h 6 HYPERLINK l _Toc261010489 3 20CrMnTi鋼的材質(zhì)系數(shù)為M1。 PAGEREF _Toc261010489 h 9 HYPERLINK l _Toc261010490 4 計(jì)算加工余量及公差。 PAGEREF _Toc261010490 h 9 HYPERLINK l _Toc261010491 5 技術(shù)條件 PAGEREF _Toc261010491 h 9 HYPERLINK l _Toc261010492 6模鍛斜度 PAGEREF _Toc2

3、61010492 h 10 HYPERLINK l _Toc261010493 7圓角半徑 PAGEREF _Toc261010493 h 10 HYPERLINK l _Toc261010494 設(shè)計(jì)沖孔連皮 PAGEREF _Toc261010494 h 10 HYPERLINK l _Toc261010495 校核 PAGEREF _Toc261010495 h 12 HYPERLINK l _Toc261010496 設(shè)計(jì)終鍛模膛 PAGEREF _Toc261010496 h 13 HYPERLINK l _Toc261010497 1.繪制齒輪熱鍛件圖 PAGEREF _Toc26

4、1010497 h 14 HYPERLINK l _Toc261010498 2. 計(jì)算設(shè)計(jì)飛邊槽的尺寸 PAGEREF _Toc261010498 h 15 HYPERLINK l _Toc261010499 3.鉗口的確定 PAGEREF _Toc261010499 h 16 HYPERLINK l _Toc261010500 確定終鍛模設(shè)備噸位 PAGEREF _Toc261010500 h 18 HYPERLINK l _Toc261010501 1.熱模鍛曲柄壓力機(jī)的確定 PAGEREF _Toc261010501 h 18 HYPERLINK l _Toc261010502 2.

5、公稱噸位的確定 PAGEREF _Toc261010502 h 18 HYPERLINK l _Toc261010503 3. 壓力噸位的計(jì)算 PAGEREF _Toc261010503 h 19 HYPERLINK l _Toc261010504 4.鍛錘噸位的確定 PAGEREF _Toc261010504 h 19 HYPERLINK l _Toc261010505 設(shè)計(jì)制坯模膛 PAGEREF _Toc261010505 h 21 HYPERLINK l _Toc261010506 確定坯料長度 PAGEREF _Toc261010506 h 22 HYPERLINK l _Toc26

6、1010507 鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： PAGEREF _Toc261010507 h 24 HYPERLINK l _Toc261010508 1、模膛布置 PAGEREF _Toc261010508 h 24 HYPERLINK l _Toc261010509 2、錯(cuò)移力的平衡和鎖扣的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc261010509 h 25 HYPERLINK l _Toc261010510 3、模塊尺寸及要求 PAGEREF _Toc261010510 h 25 HYPERLINK l _Toc261010511 模鍛工藝流程： PAGEREF _Toc261010511 h 27 HYPER

7、LINK l _Toc261010512 修整工序 PAGEREF _Toc261010512 h 27 HYPERLINK l _Toc261010513 鍛模使用時(shí)必須注意的問題： PAGEREF _Toc261010513 h 29 HYPERLINK l _Toc261010514 小結(jié)： PAGEREF _Toc261010514 h 29 HYPERLINK l _Toc261010515 參考文獻(xiàn)： PAGEREF _Toc261010515 h 30前言在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中，模具工業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)中一個(gè)非常重要的行業(yè)。許多新產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)在很大程度上依賴于模具的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，。

8、模具設(shè)計(jì)與制造能力的強(qiáng)弱與水平的高低，已成為衡量一個(gè)國家機(jī)械知道水平的重要標(biāo)志之一，它關(guān)系著產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的提高，直接影響了國民經(jīng)濟(jì)中許多行業(yè)的發(fā)展。鍛造工藝不僅能合理利用金屬的塑性，省時(shí)節(jié)能地獲得產(chǎn)品的形狀，而且還能改變金屬的內(nèi)部組織，提高原始金屬本身的承載能力，進(jìn)而收到節(jié)材的效果。模鍛工藝是在自由鍛工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種先進(jìn)工藝。它是將金屬加熱，使其具有較高的塑性，然后置于鍛模模膛中，有鍛造設(shè)備施加壓力，是金屬發(fā)生塑性變形并充填模膛，得到所需形狀并符合技術(shù)要求的模鍛件。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家中，模鍛件平均占鍛件總質(zhì)量的百分之七十以上，因此，模具在生產(chǎn)中所占比重，在某種意義上代表了這個(gè)國家經(jīng)濟(jì)

9、發(fā)展水平，是工業(yè)發(fā)達(dá)程度的標(biāo)志之一。制件的工藝性分析 （制件圖）由圖可知，該零件為錘商模鍛件，普通級(jí)精度，用室式油爐加熱，該零件材料為20CrMnTi，齒輪零件的最大厚度為55mm，最小厚度為9mm。該齒輪零件屬于圓盤零件，錘鍛時(shí)打擊力方向上坯料軸線方向一致，金屬沿長寬高方向同時(shí)流動(dòng)。對(duì)于體積小，形狀簡單的圓盤類零件，可由原始坯料直接終鍛成形。由圖知，該齒輪零件中心有一個(gè)直徑為50的通孔。而模鍛不能鍛出通孔，只能鍛出不通孔。對(duì)于內(nèi)孔大于等于25mm的鍛件模鍛時(shí)不能直接鍛出通孔，在分模面上留有一層較薄的金屬連皮，在隨后的沖孔工序中再將其沖掉，若連皮太薄，鍛中容易出現(xiàn)鍛不足，和要求過大的打擊力。從

10、而導(dǎo)致模膛凸凹部分磨損加大。雖然有助于克服上述現(xiàn)象，但重除連皮困難致使鍛件變形且浪費(fèi)材料。制件的技術(shù)要求未注外圓角半徑r=3未注內(nèi)圓角半徑R=5未注外模鍛斜度=5未注內(nèi)模鍛斜度=7根據(jù)零件圖制定鍛件圖：確定分型面鍛模的分模面是指上下鍛模的分接面。分模輪廓線是指種鍛模膅分模面與鍛件輪廓交線。分模面的選擇應(yīng)按以下原則進(jìn)行。圖2-27 分模面選擇比較 （1）要保證模鍛件能從模膛中順利取出，并使鍛件形狀盡可能與零件形狀相同，一般分模面應(yīng)選在模鍛件最大水平投影尺寸的截面上，如圖2-27所示。（2）按選定的分模面制成鍛模后，應(yīng)使上下模沿分模面的模膛輪廓一致，以便在安裝鍛模和生產(chǎn)中容易發(fā)現(xiàn)錯(cuò)?，F(xiàn)象。如圖2-

11、27所示，若選-面為分模面，就不符合此原則。（3）最好使分模面為一個(gè)平面，并使上下鍛模的模膛深度基本一致，差別不宜過大，以便于均勻充型。（4）選定的分模面應(yīng)使零件上所加的敷料最少。如圖2-27所示，若將面選作分模面，零件中間的孔不能鍛出，其敷料最多，既浪費(fèi)金屬，降低了材料的利用率，又增加了切削加工工作量，所以該面不宜選作分模面。（5）最好把分模面選取在能使模膛深度最淺處，這樣可使金屬很容易充滿模膛，便于取出鍛件，如圖2-27所示的面就不適合做分模面。按上述原則綜合分析，選用如圖2-27所示的面為分模面最合理。加工余量及公差 模鍛件水平方向尺寸公差見表2-6。模鍛件內(nèi)、外表面的加工余量見表2-7

12、。表2-6 錘上模鍛水平方向尺寸公差（mm） 模鍛件長（寬）度 63160 160250 250400 4001000 10002500 大于 至 加工余量Z1 25 25 40 40 63 63 100 1）估算鍛件質(zhì)量mf。，計(jì)算鍛件體積。將鍛件分解為簡單的幾何體相加減，取鍛模斜度中間值（預(yù)設(shè)內(nèi)模鍛斜度為=5，內(nèi)模鍛斜度=7），圓角半徑忽略不計(jì)。這樣，將齒輪鍛件分解為各個(gè)圓柱體相加減。實(shí)心體：V1=/4（180233+66227） =1054644mm3大孔：V2=/4（45260） =106313mm3則 Vf= V1 -V2-V3=697024mm3鍛件質(zhì)量 mf=Vf密度=69702

13、410310-9kg =2）計(jì)算形狀復(fù)雜系數(shù)S。該齒輪外廓包容體為一圓柱，直徑為180mm，高為60mm。外廓包容體體積為Vn=（/4）180260=1701000mm3按式S= Vf/VN=該齒輪系數(shù)為S2級(jí)。3 20CrMnTi鋼的材質(zhì)系數(shù)為M1。4 計(jì)算加工余量及公差。175mm：（175+2）=180mm144mm：（144 -2）=139mm 9mm：（2）=查表5-2和表5-555mm：（55+）mm=28mm：（28+）mm=10mm：（10+2）mm=查表5-3和表5-450mm：（50-2）mm=45mm60為終鍛件面。9為暴露尺寸切不考慮加工余量。5 技術(shù)條件圖上未注明模鍛

14、斜度5；圖上未注明圓角半徑R3；查鍛件模具簡明設(shè)計(jì)手冊(cè)；查鍛件模具簡明設(shè)計(jì)手冊(cè)；允許的表面缺陷深度；鍛件熱處理：正火達(dá)到HRC3236；鍛件表面清理：拋丸。6模鍛斜度為便于從模膛中取出鍛，模鍛件上平行于錘擊方向的表面必須具有斜度，稱為模鍛斜度，一般為515之間。取外模鍛斜度=7度，內(nèi)模鍛斜度為10。7圓角半徑查表5-7和5-8，考慮制件倒角值和加工余量，r=余量+零件的倒角值=3mm, r=余量+零件的倒角值=5mm內(nèi)圓角半徑R=5mm。設(shè)計(jì)沖孔連皮由于錘上模鍛時(shí)不能靠上、下模的突起部分把金屬完全排擠掉，因此不能鍛出通孔，終鍛后，孔內(nèi)留有金屬薄層，稱為沖孔連皮（圖2-24），鍛后利用壓力機(jī)上的

15、切邊模將其去除。常用的連皮形式是平底連皮，如圖2-30所示，連皮的厚度t通常在48mm范圍內(nèi)，可按下式計(jì)算：S=+ =5+ =+ = 7mm式中 d鍛件內(nèi)孔直徑，單位為mm；h鍛件內(nèi)孔深度，單位為mm；連皮上的圓角半徑R1，可按下式確定：按式（5-5） R=R+2 =5+60+2 =13mm孔徑d25mm或沖孔深度大于沖頭直徑的3倍時(shí)，只在沖孔處壓出凹穴。上述各參數(shù)確定后，便可繪制鍛件圖。分模面選在鍛件高度方向的中部。由于零件輪輻部分不加工，故無加工余量。圖中內(nèi)孔中部的兩條直線為沖孔連皮切掉后的痕跡。連皮圓角半徑應(yīng)大于內(nèi)圓角半徑，所以取R=14mm校核實(shí)心體：V1=/4（1802+66227）

16、 1024286mm3 大孔：V2=/4（45260） =106313mm3小孔：V3=/4（1392-662）92 =251307mm3 則V鍛=V1-V2-V3=666666mm3 m鍛=66666610310-9kg = S=666666/1701000=該齒輪形狀一般，系數(shù)均為S2級(jí)則鍛件圖留取的機(jī)械加工余量是合理的設(shè)計(jì)終鍛模膛終鍛型槽是各種型槽中最重要的型槽，用來完成鍛件最終成形，終鍛件型槽按熱鍛件圖制造和檢驗(yàn)。所以終鍛模膛設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是繪制熱鍛件圖，供制造模膛用，熱鍛件圖以冷鍛件圖為依據(jù)，熱鍛件圖的尺寸標(biāo)注，高度方向尺寸以分模面為基準(zhǔn)，以便于鍛模機(jī)械加工和準(zhǔn)備檢驗(yàn)樣板。其次考慮到

17、金屬冷縮現(xiàn)象，熱鍛件圖上所有的尺寸應(yīng)計(jì)入收縮率，即：L=l（1+）L熱鍛件尺寸l冷鍛件尺寸終鍛溫度下金屬的收縮率%，%。則可計(jì)算出熱鍛件圖各尺寸，模鍛斜度和內(nèi)外圓角的尺寸與冷鍛件圖相同，于是可繪出熱鍛件圖，如圖3所示由于此鍛件形狀并不復(fù)雜，所以并不需要設(shè)置預(yù)鍛模膛。繪制齒輪熱鍛件圖注：終端溫度與鍛件的收縮率20CrMnTi屬于滲碳鋼均屬于鋼即以為（）180（1+）mm=139（1+）mm=39（）mm=33（1+）mm=9（1+）mm=66（1+）mm=168（1+）mm=33/2（1+）mm=(60-33/2) （1+）mm=繪制熱鍛件圖：2. 計(jì)算設(shè)計(jì)飛邊槽的尺寸飛邊槽的作用：增加金屬流出

18、模膛的阻力，迫使金屬充滿模膛；容納多余金屬；鍛造時(shí)飛邊起緩沖作用，減弱上下模的打擊，防止模具的壓塌與開裂。按照鍛件在水平面上的投影面積。也可按鍛錘噸位確定毛邊槽尺寸 A=/4D2=/4180180mm2 h飛= 查5-9取6號(hào)第二組h飛= h1=5mm；r=；b1=32mm；A飛=233 鉗口的確定（1）鉗口設(shè)計(jì)鉗口終鍛和預(yù)鍛模膛前方，由夾鉗口與鉗口頸部兩部分組成，夾鉗口尺寸主要依據(jù)夾鉗尺寸和料頭直徑而定，應(yīng)保證夾料鉗子能自由操作。通常在模膛前端設(shè)計(jì)有鉗口，鉗口與模膛相通的溝槽稱為澆口，鉗口主要用來容納夾持坯料的夾鉗和便于鍛件從模膛中取出，經(jīng)研究故選用鉗口。 其優(yōu)點(diǎn)是制造方便，鉗口尺寸根據(jù)鉗夾

19、進(jìn)行選用。見表5-11.d=(d1+d2)/2 由上計(jì)算知D=100mm(1) 鐓粗臺(tái)高度h h=4V坯/DD故h=35mm(2)C、C1與C2尺寸邊緣距離C:C=10-15 取C=10mm至鎖扣距離C1:C1=5-10 取C1=5mm右側(cè)與右邊距離C2:C2=15-20 取C2=20mm(3)邊緣圓角R：R=8-10 R=8mm2、錯(cuò)移力的平衡和鎖扣的設(shè)計(jì)此鍛件分模面為水平分模，在鍛模模塊上設(shè)置鎖扣，使上下塊在錘擊過程中互相鎖住，從而克服或消除鍛件錯(cuò)移。短軸類鍛件多采用圓形鎖扣，以便控制鍛件錯(cuò)移力。查鍛壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊(cè)=25mm，最小寬度35mm，鎖扣其余尺寸見圖4。=12，=5，R1=3

20、mm，R2=5mm3、模塊尺寸及要求模塊尺寸除了與型槽數(shù)、型槽尺寸、排列方式和各型槽間的最小壁厚有關(guān)外，還需考慮設(shè)備的技術(shù)規(guī)格。、承擊面，承擊面積為模塊在分模平面上的面積減去備型槽、毛邊槽、鎖扣和鉗口所占面積。承擊面積一般按經(jīng)驗(yàn)公式S=（30-40）G，計(jì)算式中S單位為cm2，G為鍛錘噸位，單位為KN?？刹殄憠赫n本P154表4-29得最小承擊面積為300cm2、模壁厚度，由模膛到模塊邊緣，以及模膛之間的壁厚都稱為模壁厚度，模壁厚度在保證足夠強(qiáng)度的情況下應(yīng)盡可能減小。根據(jù)鍛壓課本P152圖4-113可初步確定模壁厚度為50mm、模塊寬度，為保證模鍛不與錘的導(dǎo)軌相碰，模塊最大寬度Bmax應(yīng)保證模塊

21、邊緣與導(dǎo)軌間留有單邊距離大于20mm，模塊最小寬度也要求至少超出燕尾每邊10mm，燕尾中心線到鍛模邊緣的最小尺寸為B1 EQ F(B,2) +10（mm）、模塊高度，鍛模高度根據(jù)型槽最大深度和鍛模最小閉合高度確定。模塊最小閉合高度Hmin應(yīng)根據(jù)型槽最大深度h確定，上下模的最小閉合高度加上過度墊模的高度應(yīng)不小于鍛錘要求的最小裝模高度，通常H模=（）Hmin。查查鍛件模具簡明設(shè)計(jì)手冊(cè)=320mm。、模塊長度，根據(jù)模膛長度和模壁厚度確定。、模塊質(zhì)量，為保證錘頭運(yùn)動(dòng)性能，上模塊最大質(zhì)量不得超過鍛錘噸位的35%。、鍛模檢驗(yàn)角，是鍛模上兩個(gè)加工側(cè)面所構(gòu)成的90角，這兩個(gè)側(cè)面帶一般刨進(jìn)深度5mm，高度501

22、00mm。由以上要求及已知條件，模塊尺寸確定的原則是根據(jù)鍛模中模膛的數(shù)量和尺寸進(jìn)行布排，得出做必需的模塊最小輪廓尺寸，然后選取標(biāo)準(zhǔn)中相近的較大值鍛模中心與模塊中心的偏移量s鍛模允許的最小承擊面為分模面減去模膛和飛邊槽的面積承擊面F約410cm2大與1t錘允許的最小承擊面300 cm2確定模塊寬度250mm高度300mm長度325mm5、模塊材料上模 5CrNiMo 下模 5CrNiMo6、燕尾槽尺寸寬度b=250mm高度h=模鍛工藝流程：1、下料：3200KN型剪機(jī)熱剪切下料；2、加熱：連續(xù)式煤爐12501300；3、模鍛：1t模鍛錘，鐓粗模鍛切斷；4、熱切邊：P=MG=(8001000KN/

23、t)G=1000KN切邊壓力機(jī)；5、磨毛刺：砂輪機(jī)；6、熱處理：正火達(dá)HRC32-36；7、酸洗：酸洗槽，去除氧化皮。8、冷精壓：10000KN精壓機(jī)；9、表面清理：拋丸；10、鍛件品質(zhì)檢驗(yàn)。修整工序坯料在鍛模內(nèi)制成模鍛件后，還須經(jīng)過一系列修整工序，以保證和提高鍛件質(zhì)量。修整工序包括以下內(nèi)容。 （1）切邊與沖孔 模鍛件一般都帶有飛邊及連皮，須在壓力機(jī)上進(jìn)行切除。切邊模如，由活動(dòng)凸模和固定凹模組成。凹模的通孔形狀與鍛件在分模面上的輪廓一致，凸模工作面的形狀與鍛件上部外形相符。沖孔模，凹模作為鍛件的支座，沖孔連皮從凹模孔中落下。（2）校正 在切邊及其它工序中都可能引起鍛件的變形，許多鍛件，特別是形狀復(fù)雜的鍛件在切邊沖孔后還應(yīng)該進(jìn)行校正。校正可在終鍛模膛或?qū)ｉT的校正模內(nèi)進(jìn)行。（3）熱處理 目的是消除模鍛件的過熱組織或加工硬化組織，以達(dá)到所需的力學(xué)性能。常用的熱處理方式為正火或退火。（4）清理 為了提高模鍛件的表面質(zhì)量，改善模鍛件的切削加工性能，模鍛件需要進(jìn)行表面清理，去除在生產(chǎn)中產(chǎn)生的氧化皮、所沾油污及其它表面缺陷等。（5）精壓 對(duì)于要求尺寸精度高和表面粗糙度小的模鍛件，還應(yīng)在壓力機(jī)上進(jìn)行精壓。精壓分為平面精壓和體積精壓兩種。 平面精壓，用來獲得模鍛件某些平行平面間的精確尺寸。體積精壓，主要用來提高鍛件所有尺寸的精度、減小模鍛件的質(zhì)量差別。精壓模鍛件的尺寸精度偏差可達(dá)(