锻造模具课程设计说明书最终.pdf

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1、课程设计说明书课程设计说明书题题目：接合叉锻造工艺及其模具设计目：接合叉锻造工艺及其模具设计学学院院:材料学院材料学院专业名称专业名称:材料成型及控制工程材料成型及控制工程班级学号：班级学号：04021002 04021002学生姓名：学生姓名：杨康杨康 叶鹏叶鹏 章涛章涛 张飞张飞指导教师指导教师:姚泽坤姚泽坤20132013年年 1111月月2929 号号目录目录1、模锻件图设计.21.1绘制锻件图的过程.21.1.1确定分模位置.21.1。2确定余块加工余量、和公差.21.1.3模锻斜度.31.1.4圆角半径.31.1.5技术条件.31。2计算锻件的主要参数.42、确定锻锤吨位.43、确

2、定毛边槽形式和尺寸.44、绘制计算毛坯图.55、制坯工步选择.66、确定坯料尺寸.67、制坯型槽设计.67。1 滚挤型槽设计.67。1。1 滚挤型槽尺寸设计.77.1。2 开式滚挤型槽截面形状.87。2 弯曲型槽的设计.88、锻模型槽设计.98。1 终锻型槽设计.98.1。1 型槽排布.98。2 型槽壁厚.98。3 模块尺寸.108。3。1 承击面.1018。3.2 模块宽度.108。3。3 模块高度.108。3。4 锻模检验角.108.3。5 模块规格.109、锻前加热、锻后冷却及热处理要求.119.1确定加热方式，及锻造温度范围.119。2确定加热时间.119.3确定冷却方式及规范.119

3、.4 确定锻后热处理方式及要求.12参考文献.121 1、模锻件图设计、模锻件图设计接合叉是长轴类件，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。1.11.1绘制锻件图的过程绘制锻件图的过程1.11.1。1 1确定分模位置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.根据接合叉零件形状，采 用厚度方向

4、上下对称的直线分型模。1 1。1 1。2 2确定余块加工余量、和公差确定余块加工余量、和公差查得 45 钢的密度为：。2由于接合叉接合处的两个圆柱形孔、做 端部的螺纹孔以及圆柱形孔的尺寸比较小，所以在此设计为四个余块。零件表面粗糙度大于或等于时采用一般加工精度为,零件表面精度小于时一般采用加工精度,余量要适当放大.由于此零件表面粗糙度要求为，所以选择一般加工精度。零 件需磨削加工，加工精度为，由查得高度及水平尺寸的单边余量取.此零件为简单的接合叉，查表得，我们选择单边加工余量都为.估算锻件的体积为，根据则锻件质量约为。连接头材料为 45 钢，即材质系数为。锻件形状复杂系数：（1.1)式中 V锻

5、锻件体积;V外 廓 包 容外廓包容体的体积。则，为一级复杂系数，在此我们取正负偏差值大致按、,由查得:高度公差为，长度公差为，宽度公差为。1 1。1.31.3模锻斜度模锻斜度取常用模锻斜度为 7.1.1.41.1.4圆角半径圆角半径外圆角半径 r=余量+零件相应处圆角半径或倒角，内圆角半径 R=（23）r，其余部位的圆角半径取 2mm。1 1。1 1。5 5技术条件技术条件（1）图上未标注的模锻斜度 7；（2）图上未标注的圆角半径 R=2mm；(3）允许的残留毛边量 0。7mm;(4)允许的表面缺陷深度 0.5mm；(5）锻件热处理：调质 HB156 269；(6)锻件表面清理：为便于检查淬火

6、裂纹，采用酸洗；3（7）允许的错移量为 0.6mm。根据余量和公差，绘制锻件图.1.21.2计算锻件的主要参数计算锻件的主要参数（1）锻件在平面上的投影面积为 2423mm2；（2)锻件周边长度为 460mm；（3）锻件体积为 33；（4)锻件质量为 0。26Kg。2 2、确定锻锤吨位、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投影面积之和，参考毛边槽尺寸，按 1-2t锤毛边槽尺寸考虑，假设毛边均匀宽度为 20mm，总的变形面积 S=（2423+46020）=11623。双作用模锻锤吨位的经验公式 G=（3.5-6.3)KA的计算选择锻锤,由于零件需要大批量生产，要求生产效率在

7、此取6.3。取钢种系数 K=1,锻件和毛边在水平面上的投影面积为A，G=63KA=732.3Kg，选用 1t 模锻锤。3 3、确定毛边槽形式和尺寸、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；选定毛边槽尺寸为=1.5，=4，b=8,=25，=2，计算得=110 毛边槽充满率取 0.7，则锻件毛边平均断面面积=.4图 1 毛边槽形式4 4、绘制计算毛坯图、绘制计算毛坯图根据零件形状特点,选取 11 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尺寸计算：表 1 连接头计算毛坯的计

8、算数据截面号12345678910110335154154659.4670.4659.41541543350110154154154154154154154154154110154215.6215.6215。6215。6215.6215.6215。6215。6215.6154F锻/mm/mm221。4/mm2F计=F锻+1.4/mm2154550。6369.6369.6875886875369.6369.6550.6154/mm14。0226.5221.7221。7233.4333。6433.4321.7221。7226.5214。02由截面图所围面积即为计算毛坯总体积，得（2。1)则平均直径

9、：为则最大直径为。平均截面积：按体积相等修正截面图和直径图，修 正后的最大截面积55 5、制坯工步选择、制坯工步选择计算繁重系数,选择制坯工步已知锻件体积为，所以锻件质量为 0.26Kg。由课本图 459知此锻件需要滚挤制坯工步，因 此选择的工步为：开式滚挤弯曲终锻.6 6、确定坯料尺寸、确定坯料尺寸坯料截面积及直径计算:由，坯料需要弯曲工步，因此取。根据坯料截面积，确定园坯料的直径。坯料长度计算:坯料体积按下式计算：式中烧损率。此锻件加热采用室式煤气炉，查表此处取=3。因此则坯料的长度：，因此选取坯料长度为7 7、制坯型槽设计、制坯型槽设计7 7。1 1 滚挤型槽设计滚挤型槽设计这种形式的型

10、槽截面积为矩形，侧面沿模具边缘分模线开通，滚 挤时金属横向宽展较大，故 聚料效率低，使 用于界面变化不大的轴类锻件，但 制模简单,占用模块平面积较小。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。67 7。1 1。1 1 滚挤型槽尺寸设计滚挤型槽尺寸设计滚挤型槽可认为是由钳口、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

11、有关尺寸.（1）滚挤型槽高度由于滚挤时，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：开式滚挤:综上所述，滚挤型槽高度 h 为:123456789101110.516。316。316.316。330.536。83736。830.510。5（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 再 滚 挤时，就会形成折叠。根据经验可得:，7，因为开式滚挤型槽头部与杆部宽度一致，经 试生产宽度调整取为 50mm（3

12、)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：（4）钳口与毛刺尺寸：原始坯料直径，型槽端部毛刺尺寸按表选定。s-模壁最小的厚度毛刺槽设计:查表 425，取：。对于终端型槽的钳口经查表可以设计为如下尺寸：7.17.1。2 2 开式滚挤型槽截面形状开式滚挤型槽截面形状开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.由锻件尺寸可知，该毛坯开式滚挤型槽截面形状采用圆弧形.7.27.2 弯曲型槽的设计弯曲

13、型槽的设计弯曲型槽用来改变原材毛坯或经拔长、滚挤过毛坯的轴线，使其符合锻件水平投影相似的形状。弯 曲变形时金属轴向流动很小，没有聚料作用，但在个别界面处可对毛坯卡压.在自由弯曲型槽中弯曲制坯时，坯料没有明显的拉长现象，它适用于圆浑弯曲的锻件，且一般只有一个弯角。8弯曲型槽的纵剖面形状按锻件水平面投影设计,型槽各处高度尺寸比锻件相应处宽度尺寸减小 210mm，大锻件减小多些，小锻件减小少些,或按下式确定：-热锻件在分模面上相应位置的宽度。因此型槽宽度 B 按下式进行计算：因此取 65mm。其他部分的尺寸以及形状如图所示。8 8、锻模型槽设计、锻模型槽设计8 8。1 1 终锻型槽设计终锻型槽设计8

14、.1.18.1.1 型槽排布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,使锻件精度增高.8.18.1。1.11.1 两个制坯型槽分布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。8 8。2 2 型槽壁厚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9壁厚。型 槽

15、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8.38.3 模块尺寸模块尺寸8 8。3.13.1 承击面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，查手册知，1t 锤配 300 的承击面.8 8。3 3。2 2 模块宽度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：在此为了方便我们取 330mm。8 8。3.33.3 模块高度模块高度模块高度：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锤允许的最小闭合高度，查资料得锻锤的最小闭合高

16、度为170mm,查手册取模块的高度为 290mm8 8。3 3。4 4 锻模检验角锻模检验角1、宽度 b：b=5mm2、高度 h:查手册h=50mm8 8。3 3。5 5 模块规格模块规格经上确定模块的规格为,燕尾槽、起重孔等尺寸按标准选取，具体见装配图。109 9、锻前加热、锻后冷却及热处理要求、锻前加热、锻后冷却及热处理要求9 9。1 1确定加热方式确定加热方式,及锻造温度范围及锻造温度范围在锻造生产中，金属坯料锻前加热的目的：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

17、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。9.29.2确定加热时间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间。在半连续炉中加热，加热时间可按下式计算：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 9。3 3确定冷

18、却方式及规范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11的影响，选择在空气中冷却.9 9。4 4 确定锻后热处理方式及要求确定锻后热处理方式及要求锻件在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。参考文献参考文献1 许发樾主编.使用模具设计与制造手册.北京：机械工业出版社，20012 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,20073周大隽主编.锻压技术数据手册.北京:机械工业出版社，19984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，20035吕炎主编锻造工艺学机械工业出版社，19956李会武等.锻模设计手册。机械工业出版社，199012