五档变速叉锤上模锻工艺及模具设计--大学毕业设计.docx
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1、太原科技大学毕业设计 目录五档变速叉锤上模锻工艺及模具设计III摘要IIIAbstractV第一章 概述1 1.1锻造国内外发展情况1 1.2中国锻造发展趋势1 1.3五档变速叉概述2第二章 工艺方案的分析比较及确定5 第三章 五档变速叉锤上模锻设计9 3.1锻件图设计9 3.1.1确定分模位置9 3.1.2锻件公差和机械加工和余量103.1.3模锻斜度及圆角半径103.1.4技术条件103.2确定锻锤吨位11 3.3确定飞边槽尺寸113.3.1确定飞边槽形式11 3.3.2飞边槽尺寸123.4终锻模膛设计123.4.1热锻件图123.4.2钳口133.5预锻模膛设计133.6绘制计算毛坯图1
2、43.7 选择制坯工步16 3.8确定坯料尺寸17 3.9 制坯模膛设计183.9.1拔长模膛18 3.9.2滚挤模膛183.10模膛结构设计193.10.1模膛布置203.10.2模壁厚度20 3.10.3错移力平衡和锁扣213.10.4模块尺寸21第四章 切边模具设计224.1切边方法的选择234.2切边力的计算及压力机吨位的选择23 4.3切边模的设计244.3.1切边模的结构形式244.3.2切边凸凹模之间的间隙254.3.3切边凹模设计254.3.4切边模底座设计 31参考文献33致谢35 附录1 计算毛坯图37附录2 五档变速叉锻造工艺卡39 附录3 外文翻译41 III 五档变速
3、叉锤上模锻工艺及模具设计 摘要 五档变速叉位于传动轴的端部,是变速箱中的一个重要零部件,主要作用是变速。根据零件尺寸、形状、结构、生产批量以及生产设备等因素来制定锤锻工艺。 五档变速叉有一定落差,形状比较简单,大批量生产,经过各种工艺分析,采取锤上模锻来进行生产,一模一锻。进行相关计算,采用拔长, 滚挤, 预锻和终锻四个工步。然后进行模锻后处理,进行冷切边,去毛刺,去氧化皮,热处理,冷校正等工艺。设计先经过热锻件图的绘制,计算毛坯图的绘制,然后选定工步,计算设备吨位,再进行终锻、预锻、拔长、滚挤型槽以及切边模的相关计算和设计。 关键词:五档变速叉,锤上模锻,切边 VIIIDesign of d
4、ie forging process and die five transmission fork hammerAbstract Five gear shift fork is located in the end of the drive shaft, gearbox is one of the important parts, the main role speed. According to the size of the parts, shape, structure, mass production and production equipment and other factors
5、 to develop forging process. A 5-speed transmission fork has certain gap, the shape is relatively simple, large quantities of production, through a variety of process analysis, take the hammer forging production, a die forging. Related calculation, the pull long, rolling and extrusion, the blocking
6、and finish forging step. Then after forging processing, cold cut edge, burr, oxide skin, heat treatment, cold straightening process after hot forging graph drawing, blank calculation diagram drawing, and then chosen step, computing devices, and then the final forging, blocking forging, pull long, ro
7、lling and and the relevant calculation and design of the trimming die.Keywords: five gear shifting fork, hammer forging,trimming 第一章 概述1.1锻造国内外发展情况 锻造技术是先进制造技术的重要组成部分之一,锻造技术的进步必然促进金属加工技术的快速发展。根据美国国家生产力委员会调查,在企业生产力的构成中,制造技术的作用占62%。为获得所需零件,约70%以上金属材料需经过塑性成形(含热、温和冷)为主的加工方式加工。从这个意义上讲,全面发展热、温与冷精锻技术具有重要的战
8、略和现实意义1-4。1) 锻造国外概况从普通模锻上来说,国外已经注意了在通用的锻造设备上研究如何减少加工余量、出模斜度和余块,以及缩小锻件尺寸公差等问题。国外已把模角控制在01,另外,国外还采用了节省材料的模锻工艺。如在锤锻和热模锻压机上多采用小飞边和无飞边的锻造工艺,锻件材料利用率可达8285.国外轴向锻造工艺也应用的越来越广,各大汽车公司均选用多工位自然热镦机来镦锻齿轮等零件。这不但生产效率高,还可以进行无飞边锻造2-6。2) 锻造国内概况我国是一个发展中国家,经过半个多世纪的建设,锻造工业可以说是从无到有、从小到大、从大到强发展起来的。目前有万吨以上锻压机床60余台,模锻液压机最大吨位达
9、到800000kN,自由锻压机最大吨位达到180000kN。大型锻压设备成倍增加,几十条锻件生产线已被建立起来,为我国机器制造业持续高速发展奠定了雄厚的基础。到2015年,与发达工业国家相比,我国锻造设备无论是数量、吨位还是性能都跃居世界前列。随着我国跻身世界钢铁生产大国的行列,汽车制造业、飞机制造业以及发电设备、机车、轮船制造业的飞速发展,对锻件需求量日益增大,必然促进锻造技术的发展,使锻造与发展的制造业相适应6-11。1.2中国锻造发展趋势 智能锻造设备关键共性技术研究与开发是未来的一个亮点。如锻造装备数控技术、故障检测诊断技术、专家系统、人工智能技术、伺服直驱技术(大功率伺服电机驱动)和
10、机器视觉等都是重要的开发研究领域。锻造装备核心部件的开发越来越重要:下大力气开展锻造装备数控系统、快速、精密液压驱动系统、大功率伺服电机及驱动控制器等的研制。随着具有“国际领先水平”的“NTR法锻造成套装备技术及成形工艺”的推广与应用,我国全纤维曲轴锻造技术获得重大进展。由于该设备的增力技术,极大地降低了同吨位锻压设备的造价,使大型锻造设备将朝着专机方向发展成为可能,使具有一定批量或变形工艺雷同的大型自由锻件改为模锻件生产方式。减少切削余量、提高机械性能、降低制造成本和提高国际市场的竞争力有了可能。轴承环类中小型幻剑的批量辗扩(也称辗轧)应逐步建立从环件制坯-辗环-出料的全自动化生产线,提高环
11、件质量稳定性及一致性,提高生产效率,改善环境,减轻工人的劳动强度。对异型截面环件的轧制可以减少机械加工余量,提高材料利用率,合理分布环件的金属纤维以提高环件质量,典型件有高颈法兰和各种台阶环等。应对预制坯工艺、轧制成形工艺以及辗环设备的自动化控制技术等进一步优化7-12。未来5年,锻造行业将发生比较大的变化,传统生产方式生产的低附值锻件竞争更加惨烈。一部分盲目投资、无技术实力、无配套能力的锻件生产企业会被迫关闭。2016-2020年锻造行业在精密锻造、自动化、数字化和信息化锻造等方面将有发展。管理规范、工艺手段齐全、设备先进实用、产品特色强和企业文化现代的锻造企业将获得生存空间13-15。1.
12、3五档变速叉概述 本次设计的五档变速叉,要进行五档变速叉锤上模锻工艺及模具设计。综合有关知识完成五档变速叉锤上模锻工艺及模具的设计,锻造设备选择与锻造工艺卡,锤上模锻后续处理工艺。此五档变速叉质量小,大批量生产,加工余量小,通过简单的模锻工艺即可完成。1)此次设计主要工作如下:零件名称:五档变速叉表1.1 设计内容表 内容锤锻模加工工艺规程设定变速叉模具设计编写设计说明书1分析研究零件图,进行结构工艺性审查 明确设计任务目录2根据生产纲领和生产类型,确定工艺的基本特征 绘制各工序模膛设计任务书3确定毛坯的类型及制造方法,绘制计算毛坯图合理安排模膛分布前言4选择加工方法,拟定工艺路线绘制锤上模锻
13、锻模装配图对零件的分析5进行锤上模锻工序设计和工艺计算绘制切边凸凹模,及装配图工艺设计6校核图样审核切边模具设计7 参考文献 周 任务安排第1、2周(3.7-3.20) 确定题目,查阅参考资料,详细了解设计内容 分析零件图,并查看锻模图册中一些实例第3、4周(3.21-4.3) 分析比较并确定工艺方案,绘制锻件图、热锻件图第5、6周(4.4-4.17) 设备吨位计算与选择 终锻型腔、预锻型腔设计第7周(4.18-4.23) 绘制计算毛坯图,计算并选择制坯工步 原坯料尺寸计算,制坯型槽设计(拔长、滚挤)第9、10周(5.5-5.15) 锤锻模结构设计,绘制锤上模锻模具图 进行模锻后处理,切飞边,
14、计算设计切边凸凹模第11、12周(5.16-5.29) 设计夹持器、卸料版 绘制切边模装配图第13、14周(5.30-6.12) 制定锻造工艺卡,并缮写设计说明书 备注:4.235.4号为校外毕业实习期 表1.2 设计工作进度安排表 第二章 工艺方案的分析比较及确定2.1 工艺方案 任何一锻件投入生产前,首先必须根据产品零件的形状尺寸,性能要求,生产批量和所具备的生产条件,确定模锻工艺方案,制定模锻生产的全部工艺规程。 图2.1 五档变速叉零件图方案一:采用锤上模锻,以图2.1分模面分模,其工步如下: 图2.2 锤上模锻工艺方案方案二:采用热模锻曲柄压力机上模锻,采用图2.1分模面分模,其工步
15、如下: 图2.3 热模锻工艺方案2.2分析比较以上两个方案: (1)锤上模锻优点: A.工艺灵活,适应性广,可单型槽模锻,可多型槽模锻,可单件模锻,也可以多件模锻,一料多件连续模锻。 B.锤头的行程,打击速度,打击能量均可调节,能实现轻重缓急不同的击打。 C.锤上模锻是靠锤头多次冲击坯料使之变形,锤头冲击速度快,金属流动有惯性,充填型槽能力强。 D.模锻件的纤维组织按锻件轮廓分布,加工后保持完整,可提高零件使用寿命。 E.单位时间冲击次数多,生产效率高。 F.锻件加工余量小,材料利用率高,生产成本低。缺点: A.模锻锤投资大,生产准备周期长。 B.锤上模锻振动大;锻锤底座质量大,搬运安装不便。
16、 C. 导向性差,精度不高。 D.打击速度过快,不适用于变形速率敏感的低塑性材料。(2) 热模锻曲柄压力机上模锻 优点: A.工作振动小,噪音小。 B.可实现锻件在四周方向的精密程度。 C.可实现锻件在高度方向的精度水平。 D.有自动顶料装置,有利于实现机械自动化。缺点: A.造价比昂贵,一次性投资大。 B.不能随意调节,不适宜拔长,滚挤等制坯操作。 C.操作不当时,肯能发生闷车,中断生产。方案比较及结论: 五档变速叉精度要求低,形状复杂,而且需多种工步才能完成,而且考虑到锻造零件的使用寿命,材料利用率以及生产成本,选择锤上模锻更为合适。 故选择锤上模锻。 - 44 -第三章 五档变速叉锤上模
17、锻设计3.1锻件图设计模锻锻件图是在零件图的基础上,加上机械加工余量、余块或其它特殊留量后绘制的图。图中锻件外形用粗实线表示,零件外形用粗实线表示,零件外形用双点划线表示,以便了解各处的加工余量是否满足要求。锻件的公称尺寸与公差标注在尺寸线上面。模锻锻件图上无法用绘图语言表示的有关锻件质量检验要求的内容,均应列入技术条件中说明。 图3.1五档变速叉锻件图 3.1.1确定分模位置对于开式模锻,确定分模面的主要原则是:A. 保证锻件容易脱落,一般以最大投影面作为分模面B. 易于检查上下模堂的相对错移C. 分模面尽可能选用直线,使锻模加工简单D. 保证合理地金属流线分布综上,选取分模面如下图: 图3
18、.2 五档变速叉分模线3.1.2锻件公差和机械加工和余量根据锻件名义尺寸,锻件质量约为1.3kg,材料:45钢,即材质系数为M1.锻件形状复杂系数:锻件重量m锻与相应的锻件外廓包容体的重量m外的比值,即: (3.1)为S4级复杂系数(文献1表4-3)再由文献2表5-1,查得: 高度公差: 长度公差: 宽度公差:零件需磨削加工,加工精度F2,有文献2表5-5得高度及水平尺寸的单边余量为1.7-2.2mm,取2mm。3.1.3模锻斜度及圆角半径 模锻斜度由零件图给出为:7 零件图给出圆角半径:2mm3.1.4技术条件 1.未注出模斜度7,圆角半径R2 2.热处理正火dB=41-48HRC 3.毛刺
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