塑性成形工艺锤上模锻工艺及模具设计.pptx
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1、第一节 模锻件的分类 按照锻件分模线和主轴线的形状,以及锻件在平面图上轮廓尺寸比例,将模锻件分为三类:第1页/共78页第2页/共78页第二节 模锻件图的制定 模锻件图是确定模锻工艺和设计锻模的依据,它又是指导模锻工进行生产和检验人员验收锻件的主要技术文件。在设计冷锻件图时,应考虑下列因素:分模面的位置、加工余量和公差、模锻斜度和圆角半径、冲孔连皮的形式和技术条件等。模锻件图分为冷锻件图和热锻件图。冷锻件图用于锻件的检验;热锻件图用于锻模设计与加工。第3页/共78页第二节 模锻件图的制定一、分模面位置的选择 分模面的位置直接影响锻件成形、出模和材料利用率等问题。因此,在制定锻件图时要全面考虑各种
2、因素,正确而合理地选择分模面位置。其选择原则如下:1)要保证锻件能从型腔中取出来;2)分模的位置要尽量使型腔的深度最小和宽度最大,使金属容易充满型腔;3)为了容易发现模锻时锻件错移,分模面应尽量使上、下两部分对称;第4页/共78页第二节 模锻件图的制定一、分模面位置的选择4)为了使模具制造方便,尽量采用平面分模,凸出部分也尽量不要高出分模面;5)金属容易充满上模型腔锻件较复杂部分应尽量安排在上模。第5页/共78页第二节 模锻件图的制定二、加工余量的确定1)确定加工余量的原则:在不影响产品零件加工的前提下,应尽量选用小加工余量。加工余量的大小取决于零件的轮廓尺寸、重量大小、精度和表面粗糙度等。2
3、)在模锻过程中,由于欠压、错模、锻模磨损、锻件表面氧化及锻件冷却收缩不均等原因,使锻件尺寸在一定的范围内上下波动。其大小取决于锻件外形尺寸、精度、表面粗糙度等级等。第6页/共78页第二节 模锻件图的制定三、模锻斜度的选择1)锻件冷却时,其外壁因收缩而离开型腔,容易出模,而锻件内壁收缩则使锻件包住型腔突出部分,出模困难。因此,内斜度应比外斜度大一级。但为了减少材料损耗和机加工余量,应尽量选择小的模锻斜度。2)常用斜度:当锻件为钢、钛耐热合金时,外模锻斜度取5 7,内模锻斜度取7、10、12;当锻件为铝、镁合金时,外模锻斜度取3 5,内模锻斜度取5 7。第7页/共78页第二节 模锻件图的制定三、模
4、锻斜度的选择3)为了使分模线两侧的模锻斜度相互接头,而人为增大的斜度称为匹配斜度。第8页/共78页第二节 模锻件图的制定四、圆角半径的确定 为了便于金属在型腔内流动,避免锻件产生折伤并保持金属流线的连续性,提高锻模使用寿命,必须把锻件上所有尖锐棱角做成圆弧。较大的圆角半径对金属充满型腔、提高锻件质量和模具寿命是有利的。但是,外圆角半径太大,会使锻件在圆角处的余量减小;而内圆角半径太大,又会增加金属的消耗。第9页/共78页第二节 模锻件图的制定四、圆角半径的确定r=余量+c 为了便于选用标准刀具,对于同一锻件上不采取过多不同的圆角半径;对于以压人法成形和金属流动特别剧烈的部位,应适当加大圆角半径
5、。R=(23)r第10页/共78页第二节 模锻件图的制定五、冲孔连皮 具有通孔的零件,在模锻时不能直接锻出通孔,仅能冲出一个盲孔,即孔内还留有一层具有一定厚度的金属层,称为冲孔连皮。模锻时采用冲孔连皮的目的是为了使锻件更接近于零件形状,减少金属消耗,缩短机加工工时。同时,冲孔连皮可以减轻锻模的刚性接触,起缓冲作用,避免锻模的损坏。第11页/共78页第二节 模锻件图的制定五、冲孔连皮1)冲孔连皮的形式第12页/共78页第二节 模锻件图的制定五、冲孔连皮2)冲孔连皮的尺寸的确定(1)平底连皮(2)斜底连皮第13页/共78页第二节 模锻件图的制定六、锻件的技术要求 一般说来,技术条件中包含以下内容:
6、未注明的模锻斜度和圆角半径、锻件沿中心线的错移量、允许表面缺陷值、锻件允许翘曲范围、允许残留飞边和毛刺的大小、锻件壁厚差的规定、热处理硬度值、锻件的清理方法、印记项目和位置,以及其他特殊要求等。第14页/共78页第三节 终锻型腔的设计 终锻型腔是锻件最后成形的型腔,通过它获得带飞边的锻件,终锻型腔是按照热锻件图设计的,因此,终锻型腔设计的主要内容是如何绘制热锻件图和确定飞边槽尺寸。第15页/共78页第三节 终锻型腔的设计一、热锻件图的制定和绘制 热锻件图是根据冷锻件图制定的,但又不完全一样。在制定和绘制热锻件图时应注意以下几点:1.热锻件图的尺寸应比冷锻件图的相应尺寸增加一个收缩率。一般收缩率
7、为1.5,细长件或终锻温度较低的锻件可取1.21.3。2.当吨位不足产生模锻不足(打不靠),可适当减小锻件的高度尺寸,其值可接近负偏差;当型腔承击面不足,易产生承击面塌陷时,可适当增加热锻件的高度尺寸,其值可接近正偏差。第16页/共78页第三节 终锻型腔的设计一、热锻件图的制定和绘制3.型腔容易磨损处,应在锻件负公差的范围内增加一定磨损量,以提高锻模寿命。4.锻件上形状复杂且较高的部分应尽量放在上模。第17页/共78页第三节 终锻型腔的设计二、开式模锻成形过程1.镦粗变形;2.飞边形成;3.型腔充满;4.打靠;第18页/共78页第三节 终锻型腔的设计三、开式模锻的应力应变分析1.镦粗变形;2.
8、飞边形成;3.型腔充满;第19页/共78页第三节 终锻型腔的设计三、开式模锻的应力应变分析4.打靠;第20页/共78页第三节 终锻型腔的设计四、飞边槽的确定 开式模锻的终锻型腔周边必需设置飞边槽,其形式及尺寸大小对锻件成形影响很大:1.飞边槽的影响因素与作用 根据飞边对锻件质量、模具寿命、材料消耗、能量消耗等可能引起的影响及锻件成形的难易程度,选用合理的飞边槽结构。其作用如下:第21页/共78页第三节 终锻型腔的设计四、飞边槽的确定3)起缓冲作用,减轻上下模打击,防止锻模早期破裂和压塌;4)容易切边。1)容纳多余的金属;2)增加金属流入型腔的阻力,迫使金属更好地充满型腔;第22页/共78页第三
9、节 终锻型腔的设计四、飞边槽的确定1.飞边槽的形式第23页/共78页第三节 终锻型腔的设计五、钳口的选定 钳口是供放置钳子夹持毛坯用,当浇型检验型腔时,钳口可作浇型的浇口。在终锻型腔和预锻型腔的前端一般要设计钳口。第24页/共78页第三节 终锻型腔的设计五、钳口的选定第25页/共78页第四节 预锻型腔的设计 对于形状复杂的锻件需经预锻方能成形。1.预锻可以改善金属在终锻型腔中的流动情况;2.避免在锻件上形成折伤;3.更好地充满型腔;4.减少终锻型腔的磨损,提高锻模的使用寿命。预锻型腔的作用第26页/共78页第四节 预锻型腔的设计 对于形状复杂的锻件需经预锻方能成形。1.终锻型腔不能设计在锻模中
10、心,产生偏心打击,引起上下模产生偏移;2.增加了模块尺寸;3.对于尺寸较大的锻件,当需要预锻和终锻两副模具联合生产时,要增加设备,生产率低。设计预锻型腔后,产生的问题第27页/共78页第四节 预锻型腔的设计 预锻型腔一般用于有工字截面、叉形和带有较高筋的锻件。第28页/共78页第四节 预锻型腔的设计一、预锻型腔的设计1.预锻型腔各处圆角半径要比终锻型腔大;为了便于制造,一般取Rmax(Rn)当h=b1时 R3R1当h=b1时 R31.2R1+3第29页/共78页第四节 预锻型腔的设计一、预锻型腔的设计1.预锻型腔各处圆角半径要比终锻型腔大;对于锻件急转弯处,截面突然改变的地方,其圆角半径应适当
11、增大。第30页/共78页第四节 预锻型腔的设计一、预锻型腔的设计2.型腔的宽与高;预锻后的毛坯在终锻过程中应以镦粗成形为主。因此,预锻型腔的高度应比终锻型腔的大25mm,宽度则比终锻型腔小12mm;横断面积应比终锻型腔稍大一些,即预锻型腔的容积略大于终锻型腔,预锻型腔不设飞边槽。第31页/共78页第四节 预锻型腔的设计一、预锻型腔的设计3.模锻斜度;预锻型腔的模锻斜度与终锻相同。筋的尺寸设计。第32页/共78页第四节 预锻型腔的设计一、预锻型腔的设计4.特殊剖面 对锻件个别部位需进行特殊设计,并以剖面的形式画出。(1)叉形劈开部分第33页/共78页第四节 预锻型腔的设计一、预锻型腔的设计4.特
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