2022年锻造模具课程设计说明书 .pdf

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1、1 课程设计说明书题目：连接头锻造工艺及其模具设计学院：航空制造工程学院专业名称：材料成型及控制工程班级学号： 08011437 学生姓名：谢安平指导教师：董洪波2011 7 月 6 号名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 15 页 - - - - - - - - - 2 目录1. 锻件图的设计2. 确定锻锤吨位3. 确定毛边槽形式和尺寸4. 绘制计算毛坯图5. 制坯工步选择6. 确定坯料尺寸7. 制坯型槽尺寸8. 锻模型槽设计9、锻前加热、锻后冷却及热处理要求

2、10、参考文献名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 15 页 - - - - - - - - - 3 1、模锻件图设计连接头 是 轴 类件 ，对零 件 的 整体 形 状 尺寸 ，表面 粗 糙度 进 行分析 ，此 零 件 的材 料 为 45 钢 ， 材 料性 能 稳 定。1.1 绘制锻件图的过程1.1.1 确定分模位置确 定 分模 面 位 置最 基 本 的 原则 是 保 证锻 件 形 状 尽 可 能 与零件 形状 相 同 。使 锻 件 容易 从 锻 模型槽 中 取

3、出 ，因 此锻 件 的侧表 面不 得 有 内凹 的 形 状， 并 且 使模 膛 的 宽度 大 而 深度 小 。锻件 分模 位 置 应选 在 具 有最 大 水 平投 影 尺 寸的 位 置 上。应 使飞边 能切 除 干 净，不 至产 生 飞 刺。对金 属 流 线有 要 求的 锻 件 ，应保 证锻 件 有 最好 的 纤 维分 布 。根 据连 接 头零 件 形 状， 采 用 上下 对 称 的直 线 分 型模 。1.1.2 确定公差和加工余量查 得 45 钢的 密度 为：345/85. 7cmg。估 算锻 件 的体 积 为 246.682cm 3， 则锻件 质 量约 为kgm936.1682.24685

4、.7。 连 接 头材 料 为 45 钢 ，即 材质 系数为M1。 锻件 形状 复 杂 系数 ：S=V锻/V外 廓 包 容(1.1) 式中V锻 锻 件 体 积；V外 廓 包 容 外 廓 包容 体 的 体积 。则77.05525246682S， 为 一级 复 杂 系数S1名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 15 页 - - - - - - - - - 4 由 1 查 得 : 高 度 公 差为mmmm.6. 03. 0，长度 公 差 为mmmm7. 03. 0，宽度

5、 公差为mmmm1. 15 .0。零 件需 无 磨 削加 工 , 加工 精 度 为F2, 由 1 查 得 高度 及 水平尺 寸的 单 边 余量 约 为 1.0-2.0mm,取 1.5mm。1.1.3 模锻斜度取常用 模 锻 斜度 为 7o。1.1.4 圆角半径外 圆 角 半径 r=2+ 零 件 相应 处 圆 角半 径或 倒 角 ，内 圆 角 半径=（23） r ，其 余 部 位的 圆 角 半径 取 1.5mm 4 。1.1.5 技术条件（1）图上 未 标 注的 模 锻 斜度 7o；（2）图上 未 标 注的 圆 角 半径 R=1.5mm；（3）允许 的 残 留毛 边 量 0.7mm；（4）允许

6、的 表 面缺 陷 深 度 0.5mm；（5）锻件 热 处 理 : 调 质 HB230260；（6）锻件 表 面 清理 : 为便于 检 查 淬火 裂 纹 , 采用 酸洗 。根 据 余 量和 公 差 , 绘 制 锻 件图 。1.2 计算锻件的主要参数(1) 锻 件在 平 面 上的 投 影 面积 为 5227mm2; (2) 锻 件周 边 长 度为 293mm ; (3) 锻 件体 积 为 246682mm3; (4) 锻 件质 量 为 1.936kg 。2、确定锻锤吨位总 变 形 面 积 为 锻 件 在 水 平 面 上 的 投 影 面 积 与 飞 边 水 平名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载

7、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 15 页 - - - - - - - - - 5 投影 面积 之 和 。按 1-2 锤飞 边 槽 尺寸 考 虑 ，按 确 定 双作 用 模锻锤 吨位 的 经 验公 式 G=63KA 的 计 算选 择 锻 锤。取 钢种 系 数 K=1， 锻件和 飞边在 水 平 面上 的 投 影面 积 为A,G=63KA=7630KN ， 选用 1t 双 作用 模锻 锤 。3、确定毛边槽形式和尺寸选 用图 1 毛 边 槽形 式 I ， 其 尺寸 按表 确定 ； 选 定毛 边 槽尺 寸

8、 为h桥=1.6mm,h1=4mm ， b=8mmb1=25mm ，R1=2mm ，FK=100cm2。图 1 毛边槽形式4、绘制计算毛坯图根 据零 件 形状 特 点 ，选 取 7 个截 面 ，分 别 计 算 分别 计 算F锻,F毛,F计列于 表 1, 并 在坐标 纸 上绘 出 连 接头 的 截 面图 和 直径图 （见 图2） 。为 设 计 滚挤 型 槽 方便 , 计 算毛 坯 图 按冷 锻 件名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 15 页 - - - - -

9、- - - - 6 尺寸 计算 。表 1 连接头 计 算毛 坯 的 计算 数 据截面号F锻/mm2F毛2 /mm2F毛1.4 /mm2F计=F锻+1.4F /mm2Fd计计13. 1/mm 1 3215 200 140 3355 65.5 2 3630 200 140 3770 69.4 3 3630 200 140 3770 69.4 4 2873 200 140 3013 62.0 5 2205 200 140 2348 54.8 6 2205 200 140 2348 54.8 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - -

10、- 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 15 页 - - - - - - - - - 7 7 1885 200 140 2025 50.9 由截 面图 所 围 面积 即 为 计算 毛 坯 面积 , 得mmVV326719220510246682毛锻（ 2.1 ）平 均截 面 积：2303688267192mmF均（2.2 ）则 平均 直 径mmFd5513.1均均（2.3 ）按 体积 相 等修 正 截 面图 和 直 径图（ 附图 中点 划线 部分）,修正 后的 最 大 截面 积 为 则最 大 直 径为mmd4 .69max。5、制坯工步选择计算繁 重 系 数， 选 择 制

11、坯 工 步26. 1554.69max均dd6.15588dL均计d拐 58.7mm G坯1kg 由课 本 图4-59知 此锻 件 应 采用 闭 式 滚挤 制 坯 工步 , 为 使锻出 的锻 件 有 更好 的 质 量，易 于 充满 型 槽 , 调 整制 坯工 步 为 ：闭式 滚挤 。 模 锻工 艺 方 案为 : 闭 式 滚挤 - 终 锻。6、确定坯料尺寸坯料 截 面 积计 算 ：由mmFF2max5 .2722363075.09.075.0坯取系 数 为0.8 ，则mm96.581.13F坯坯d由零 件形 状 及 原材 料 规 格， 实 际 取=59mm 。烧 损 率003，名师资料总结 -

12、- -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 15 页 - - - - - - - - - 8 坯料 体积 为 ：V坯=001VV飞锻=（246682+20510 ） （1+003）=275207mm3计算 毛坯 长 度 ：mm5 .87155.72L坯根据 坯 料 的质 量 和 长度 ， 适 于采 用 调 头模 锻 ， 一 料两 件 ，坯料 原长 为，mm17525.87考虑 切 断 并经 试 锻 调整 后 ， 下料 长 度 为 175mm 。7、制坯型槽设计7.1 滚挤型槽设计闭 式

13、滚 挤 横 截 面 呈 椭 圆 形 ，整 个 侧 面封 闭 ， 滚 挤 时 金 属的横 向流 动 受 到封 闭 型 槽侧 壁 的 限制 ，而 迫使 金 属 沿轴 向 强烈流 动，聚 料效 率 高 ，适 合用 于 截 面变 化 较 大的 长 轴类 锻 件 ，但 占 用 模 块 较 大 平 面 。 滚 挤 型 槽 用 来 减 少 毛 坯 局 部 横 截 面积，增 大 另 一 部分 的 横 截面 积 ，使 坯 料 沿 轴向 体 积 分配 符 合计算 毛坯 的 要 求。它 对 毛坯 有 少 量的拔 长 作用 ，兼 有滚 光 和去除 氧化 皮 的 功能 。7.1.1 滚挤型槽尺寸设计滚 挤型 槽 可认

14、为 是 由钳 口 、 本体 、 毛 刺槽 三 部 分组 成 ，钳口 用来 容 纳 夹钳 并 卡 细坯 料 ，毛 刺 槽 是 用来 容 纳 滚挤 时 产生的 端部 毛 刺 ，本 体 使 坯料 变 形 。同 拔长 型 槽一 样 ，滚 挤 型 槽 也是 以 计算毛 坯 为 依据 进 行设计 的， 主 要 是确 定 型 槽高 度 h， 宽 度 B 及其 他 一些有 关 尺寸。（1）滚挤 型 槽 高度闭 式滚 挤 时，坯 料 杆部 被 滚 成椭 圆 截 面，型 槽 高度 应 比计算 毛坯 相 应 部分 的 直 径小 一 些 ，这 样 每 次压 下 量 可以 大 一LFVL钳坯坯坯名师资料总结 - - -

15、精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 15 页 - - - - - - - - - 9 些，由 杆 部 排 入头 部 的 金属 多 一些 。在 计 算 闭 式滚 挤 型槽杆部各截面高度hi杆时，按 滚 挤后 坯 料 的各 截 面 面积 等 于 计 算 毛 坯 图相应 部分 的 截 面积 确 定 。由 于滚 挤 时，上 下 模不 一 定 打靠 ，实 际采 用 的 型槽 高 度应比 计算 值 小 一些 ， 按 下式 计 算 ：闭 式滚 挤：di7 . 08. 0计杆hidhi计头15.10

16、5. 1dh计拐0 . 19. 0综上 所述 ， 滚 挤型 槽 高 度 h 为 : hi杆 48mm hi头67mm h拐58mm （2) 滚 挤 型 槽宽 度 B 滚 挤 型槽 宽 度 B 应 根 据所 选 型槽 形 式 和坯 料 的 状态 来 确定。型 槽 B 过 大会 减 少 聚集 效 率 ，并 增 大模 块 尺 寸；B 过 小 ，在 滚 挤 过程 中 金 属 流进 分 模 面会 形 成 毛 边， 当 翻 转900再 滚挤时 ，就 会 形 成折 叠 。经过 拔长 的 坯 料再 进 行 滚挤 时 ，杆 部 金属 富 裕 量要 小 得多，不 会 再 有 大量 金 属 流入 头 部 ，因 此

17、， 经过 拔 长 过的 坯 料再滚 挤时 ，滚挤 型 槽 杆部 宽 度 应比 前 述的 小，根 据 经验 可 得 ：dB06. 14.1杆，dBmax1 .1头mm60505. 1B杆，mm34.764.691. 1B头所以 宽度 取 为 80mm （3）滚 挤 型槽 长 度 L 滚 挤型 槽 长度 L 应根据 热 锻 件图 尺 寸 确定 。直 锻件 ：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 15 页 - - - - - - - - - 10 mmLL9331锻

18、(mm) （4）钳口与毛刺尺寸：62.00dn=18 （mm) nm21 = 25 (mm) 61 . 00dR= 12 (mm) d0原始坯料直径，型槽端部毛刺尺寸按表选定。sl5.0s-模壁最小的厚度7.1.2 闭式滚挤型槽截面形状闭 式滚 挤 型 槽的 截 面 形状 有 两 种形 式 ，当 毛 坯 直径 小 于80mm时 ， 杆 部宜 用 圆 弧形 型 槽 ；当 毛 坯 直径 大 于 80mm时 ，可采 用菱 形 截 面型 槽 ，以 增 强 滚 挤效果 ，但 估 计 后 毛坯 表 面质量 不如 采 用 圆弧 形 截 面型 槽 ，至 于头 部 ，均 采 用 圆弧 形 截面型 槽。由 锻 件

19、尺 寸 可 知，该 毛 坯闭 式 滚 挤型 槽 截 面形 状 采用圆 弧形 （ 图 4） 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 15 页 - - - - - - - - - 11 图 4 闭式 滚 挤 型槽 采 用 截面 形 式8、锻模型槽设计8.1 终锻型槽设计8.1.1 型槽排布模 锻一 种 锻件 ，往 往要 采 用 多个 工 步 来完 成。因 此 锻 模分模 面上 的 型 槽布 置 要 根据 型 槽 数、各 型 槽的 作 用 以及 操 作方 便 来 确

20、 定 ， 原 则 上 应 使 型 槽 中 心 与 理 论 上 的 打 击 中 心 重合，以 使 锤 击 力与 锻 件 的反 作 用 力处 于 同 一垂 直 线 上从 而 减少锤 杆承 受 的 偏心 力 距 ，有 利 于 延长锤 杆 寿命 ，使 锻件 精 度曾高 。8.1.1.1两个制坯型槽分布这时 应 将 第一 道 制 坯工 步 安 排在 吹 风 管的 对 面 ，以 避 免氧化 皮落 到 终 锻型 槽 里 。布 排 型 槽应以 终 锻型 槽 为 中心 ，左右对 称布 排 ， 并尽 可 能 使型 槽 中 心与 打 击 中心 重 合。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - -

21、 - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 15 页 - - - - - - - - - 12 8.2 型槽壁厚型 槽至 模 块 边缘 的 距 离，或 型槽 之 间 的距 离 都 称为 型 槽壁厚 。型 槽 壁 厚应 保 证 足够 的 强 度和刚 度 ，同 时 又 要尽 可 能减小 模块 尺 寸 。采 用 整 体式 ， 壁 厚根 据 图 5 确 定：图 5 确定 型 槽壁 厚 曲 线8.3 模块尺寸8.3.1承击面承 击 面 是 指 锻 锤空 击 时 ， 上 下 模 块 实际 的 接 触 面积 。 根据生 产经 验 ， 查手 册

22、 知 ，1t 锤 配 300mm2的 承 击 面。8.3.2模块宽度为保 证 锻 模不 与 导 轨相 碰 ， 模块 最 大 宽度 应 保 证模 块 边缘与 导轨 间 留 有单 边 间 距离 大 于 20mm ：8.3.3模块高度模 块 高 度： 模 块 高度 根 据 型槽 最 大 深 度和 锻 锤 的最 小 闭合高 度确 定 。这 是 由 于 上下 模 块 的最 小 闭 合高 度 应 不小 于 锻)(1021mmBB名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 15

23、页 - - - - - - - - - 13 锤 允 许 的 最 小 闭 合 高 度 ， 查 资 料 得 锻 锤 的 最 小 闭 合 高 度 为320mm ，查手 册 取模 块 的 高度 为 250mm 8.3.4 锻模检验角1、 宽度 b：b=5mm 2、 高度 h： 查手 册h=50mm8.3.5 模块规格经 上确 定 模 块的 规 格 为高长宽mmmmmm250300400， 燕尾槽 、起 重 孔 等尺 寸 按 标准 选 取 ，具 体 见 装配 图 。8、锻前加热、锻后冷却及热处理要求的确定9.1 确定加热方式，及锻造温度范围在锻 造 生 产中 ， 金 属坯 料 锻 前加 热 的 目的

24、： 提 高金 属 塑性，降 低 变 形 抗力 ，即 增加 金 属 的可 塑 性 ，从 而 使 金属 易 于流动 成型 ，并 使锻 件 获 得良 好 的 组织 和 力 学性能 。金 属 坯 料的加 热方 法 ，按 所 采 用 的加 热 源 不同，可 分为 燃 料 加热 和 电加热 两大 类 。根 据 锻 件 的形 状 ，材质 和 体 积，采 用 半连 续 炉加热 。金属 的锻 造 温 度范 围 是 指开 始 锻 造温 度（ 始 锻 温 度）和金属 锻造 温 度（ 终 锻 温 度）之 间 的一 段 温 度区 间 。确 定 锻 造温度 的原 则 是 ，应 能 保 证金 属 在 锻造 温 度 范围 内

25、 具 有较 高 的塑性 和较 小 的 变形 抗 力 。并 能 使 制出 的 锻 件获 得 所 希望 的 组织和 性能 。查 有关 资 料 确定 锻 件的 始 段 锻温 度 为 1200 ，终锻温 度为 750 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 15 页 - - - - - - - - - 14 9.2 确定加热时间加 热 时间 是 坯料 装 炉 后从 开 始 加热 到 出 炉所 需的 时间 ，包 括 加 热 个 阶 段 的 升 温 时 间 和 保 温 时

26、 间 。 在 半 连 续 炉 中 加热， 加热 时 间 可按 下 式 计算 ：min44.37624.08.413.0hD式中D 坯料直 径 或厚 度 （ cm）钢化 学成 分 影 响系 数 ， 取 0.13 （ h/cm ）; 9.3 确定冷却方式及规范按照冷 却速 度 的 不同 ，锻 件 的 冷 却方 法 有 3 种 ：在 空 气中冷却 ，冷 却 速 度快 ； 在 灰沙 中 冷 却，冷 却 速度 较 慢 ；在 炉 内冷却 ，冷 却 速 度最 慢 。根 据 本 锻 件的 形 状 体积 大 小 及锻 造 温度的 影响 ， 选 择 在空 气 中冷 却 。9.4 确定锻后热处理方式及要求锻 件在

27、机 加工 前 后 均进 行 热 处理 ，其 目的 是 调 整锻 件 的硬度 ，以 利 锻 件进 行 切 削加 工 ，消除 锻 件 内应 力 ，细 化 晶 粒等。根 据 锻 件 的含 碳 量 及锻 件 的 形状大 小 ，采 用 在 连续 热 处理炉 中， 调 质 处理 。 可 使锻 件 获 得良 好 的 综合 力 性 能。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 15 页 - - - - - - - - - 15 参考文献1 许发樾主编 . 使用模具设计与制造手册.

28、 北京：机械工业出版社，2001 2 姚泽坤主编 . 锻造工艺学与模具设计 . 西安：西北工业大学出版社，2007 3 周大隽主编 . 锻压技术数据手册 . 北京：机械工业出版社， 1998 4 大连理工大学工程画教研室编. 机械制图 . 北京：高等教育出版社， 2003 5 吕炎主编锻造工艺学机械工业出版社，1995 6 李会武等 . 锻模设计手册 . 机械工业出版社， 1990 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 15 页 - - - - - - - - -