畢業(yè)設(shè)計(jì)-惰輪軸錘鍛模具設(shè)計(jì).doc

畢業(yè)設(shè)計(jì)論文南昌工程學(xué)院姓名：鄒建云學(xué)號(hào)：2009010722系院：機(jī)電學(xué)院班級：09模具設(shè)計(jì)與制造（1）班指導(dǎo)老師：沈智南 昌 工 程 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書i、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：惰輪軸錘鍛模具設(shè)計(jì)ii、 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計(jì)技術(shù)要求：對惰輪軸進(jìn)行模鍛工藝分析，制定合理的成形工藝方案。計(jì)算各工序壓力，確定壓力中心，初選模鍛設(shè)備。進(jìn)行制坯、終鍛模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具總裝圖和零件圖的繪制。設(shè)計(jì)說明書的編寫。iii、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作內(nèi)容及完成時(shí)間：第1周 查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料。第2周 確定模具設(shè)計(jì)具體方案第39周 模具設(shè)計(jì)計(jì)算及繪圖。第10周 撰寫論文。 主 要參考資料：郝濱海. 鍛造模具簡明設(shè)計(jì)手冊.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003侯洪生. 機(jī)械工程圖學(xué).北京:科學(xué)出版社,2003姚澤坤.鍛造工藝學(xué)與模具設(shè)計(jì).西北工業(yè)大學(xué)出版社，2006 機(jī)械與電氣工程學(xué)院 模具設(shè)計(jì)與制造 專業(yè) 1 班學(xué)生：鄒建云學(xué)號(hào)：2009010722日期： 自2012年4月2日至2012年6月8日指導(dǎo)教師： 沈智助理指導(dǎo)教師(并指出所負(fù)責(zé)的部分)：教研室主任：尹懿目 錄緒論11 零件分析及工藝方案確定11.1 零件分析11.2 工藝方案的確定12 錘上模鍛件設(shè)計(jì)22.1 選擇分模面32.2 確定模鍛件加工余量及公差32.3 確定鍛件模鍛斜度42.4 確定鍛件圓角半徑42.5 確定模鍛件的技術(shù)要求52.6 繪制鍛件圖及計(jì)算鍛件基本數(shù)據(jù)53 錘用鍛模設(shè)計(jì)53.1 選擇飛邊槽53.2確定鉗口63.3終鍛形槽設(shè)計(jì)73.4滾擠型槽的確定83.5切斷型槽設(shè)計(jì)94 錘上模鍛工藝設(shè)計(jì)104.1 確定模鍛錘的噸位104.2 確定毛邊槽尺寸114.3 繪制計(jì)算毛坯圖124.4 計(jì)算繁重系數(shù)，選擇制坯工步134.5 確定坯料尺寸145 鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)156 鍛前加熱鍛后冷卻及熱處理要求的確定166.1 確定加熱方式，及鍛造溫度范圍176.2 確定加熱時(shí)間176.3 確定冷卻方式及規(guī)范186.4 確定鍛后熱處理方式及要求187 確定模具材料及熱處理的要求188 模鍛工藝流程確定199 參考文獻(xiàn)20緒論鍛造是一種借助工具或模具在沖擊或壓力作用下加工機(jī)械零件或零件毛坯的方法。與其它加工方法相比，鍛造加工生產(chǎn)率高；鍛件的形狀,尺寸穩(wěn)定性好，并具有最佳的綜合力學(xué)性能。鍛件的最大優(yōu)勢是韌性高，纖維組織合理，件與件之間性能變化?。诲懠膬?nèi)部質(zhì)量與加工歷史有關(guān)，不會(huì)被任何一種金屬加工工藝超過。鍛造生產(chǎn)根據(jù)使用工具和生產(chǎn)工藝的不同而分為自由鍛、模鍛和特種鍛造。自由鍛造：一般是指借助簡單工具，如錘，砧，型砧，摔子，沖子，墊鐵等對鑄錠或棒材進(jìn)行鐓粗，拔長，彎曲，沖孔，擴(kuò)孔等方式生產(chǎn)零件毛坯。加工余量大，生產(chǎn)效率低；鍛件力學(xué)性能和表面質(zhì)量受生產(chǎn)操作工人的影響大，不易保證。這種鍛造方法只適合單件及極小批量或大鍛件的生產(chǎn)；不過，模鍛的制坯工步有時(shí)也采用自由鍛。特種鍛造：有些零件采用專用設(shè)備可以大幅度提高生產(chǎn)率，鍛件的各種要求也可以得到很好的保證，特種鍛造有一定的局限性，特種鍛造機(jī)械只能生產(chǎn)某一類型的產(chǎn)品，因此適合于生產(chǎn)批量大的零部件。模鍛：模鍛是指將坯料放入上下模塊兒的型槽間，借助鍛錘錘頭，壓力機(jī)滑塊或液壓機(jī)活動(dòng)橫梁向下的沖擊或壓力成形為鍛件。鍛模的上下模塊分別緊固在錘頭和底座上。模鍛件余量小，只需少量的機(jī)械加工（有的甚至不加工）。模鍛生產(chǎn)效率高，內(nèi)部組織均勻，件與件之間的性能變化小，形狀和尺寸主要靠模具保證，受操作人員的影響小。鍛造應(yīng)用范圍廣，幾乎所有的運(yùn)動(dòng)的受力部件都由鍛造成形，大到飛機(jī)輪船小到我們生活中的日常用品，鍛造是現(xiàn)代工業(yè)的重要組成部分，同時(shí)也推動(dòng)現(xiàn)代工業(yè)的不斷向前發(fā)展。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具是生產(chǎn)各類產(chǎn)品的重要工藝裝備，它以其特定的形狀通過一定的方式使原材料成形。采用模具生產(chǎn)零部件，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、成本低、節(jié)省能源和原材料等一系列優(yōu)點(diǎn)，在鍛造、沖壓、塑料模制品等行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向。模具工業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，起著越來越重要的作用。模具工業(yè)的快速發(fā)展，不斷對模具制造提出更高的要求。世界上一些發(fā)達(dá)國家，模具制造技術(shù)發(fā)展非常迅速，模具制造的水平制約這模具設(shè)計(jì)的的發(fā)展，同時(shí)也制約這整個(gè)模具行業(yè)的發(fā)展。模具制造水平的高低，已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家機(jī)械制造水平的重要標(biāo)志之一。時(shí)至現(xiàn)在，計(jì)算機(jī)水平的飛速發(fā)展，cad、cae已廣泛應(yīng)用在設(shè)計(jì)制造中，這就使線切割，電火花等現(xiàn)代加工手段成為現(xiàn)實(shí)，基本上使模具設(shè)計(jì)脫離了模具制造水平的制約，同時(shí)也模具設(shè)計(jì)提供了一個(gè)廣闊的平臺(tái)。1 零件分析及工藝方案確定鍛件工藝分析包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面的內(nèi)容。在技術(shù)方面，根據(jù)鍛件圖紙，主要分析該模鍛件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合鍛造工藝的要求；在經(jīng)濟(jì)方面根據(jù)鍛件的生產(chǎn)批量，分析產(chǎn)品成本，做到在不影響零件使用的前提下，用最簡單最經(jīng)濟(jì)的方法生產(chǎn)出來。一、對鍛件的形狀精度分析本次設(shè)計(jì)工件是轉(zhuǎn)向桿。外形較為復(fù)雜，是由桿類件和彎曲件特征組成，桿類特征部分和彎曲類特征部分成一定的角度，相對復(fù)雜的鍛件外形就決定了比較復(fù)雜的型腔，這對模具制造和模具壽命還是造成了一定的不利影響。本鍛件精度等級不是特別的高，屬半精密級（用于普通鍛件和半精鍛工藝鍛壓），但由于鍛件的外表面大部分區(qū)域鍛造成形不需要進(jìn)一步加工，相對來說要求也比較高。二、對鍛件的經(jīng)濟(jì)性分析所謂經(jīng)濟(jì)性，就是以最小的耗費(fèi)取得最大的經(jīng)濟(jì)效果。在鍛造生產(chǎn)中，保證產(chǎn)品質(zhì)量，完成產(chǎn)品數(shù)量、品種計(jì)劃的前提下，產(chǎn)品的成本越低，說明你設(shè)計(jì)的模具經(jīng)濟(jì)效果越大。降低制造成本的措施：1、降低模具費(fèi)用，是降低成本的有效措施；2、工藝合理化可以降低模具費(fèi)、節(jié)約加工工時(shí)、降低材料費(fèi)用；3、多個(gè)工件同時(shí)加工成形，可使模具費(fèi)、材料費(fèi)和加工費(fèi)降低；4、鍛造過程的自動(dòng)化及高速化，可以降低加工費(fèi)用和提高材料利用率；5、提高材料利用率，降低材料費(fèi)。常用的模鍛方式有1：曲柄壓力機(jī)上模鍛、螺旋壓力機(jī)上模鍛、錘上模鍛。故在此有三中方案供選擇：一、 曲柄壓力機(jī)上模鍛 曲柄壓力機(jī)行程和壓力不可以隨意調(diào)節(jié)，不易進(jìn)行拔長、滾擠等制坯操作；對于一些主要靠壓入方式成形的鍛件不得不采用多型槽模鍛，增加了模具和工序；造價(jià)比較昂貴，一次性投資大。二、 螺旋壓力機(jī)上模鍛螺旋壓力機(jī)上模鍛不能進(jìn)行多型腔鍛造，需要時(shí)，需要進(jìn)行單獨(dú)制坯。效率比較低，造價(jià)比較高。三、 錘上模鍛1、工藝靈活，適應(yīng)行好，可以生產(chǎn)各類形狀復(fù)雜的鍛件，如盤形件、軸類件等；可單型槽模鍛，也可以多型槽模鍛；可單件模鍛，還可以多件模鍛或一料多件連續(xù)模鍛。2、錘頭的行程，打擊速度或打擊能量均可調(diào)節(jié)，能實(shí)現(xiàn)輕重緩急不同的打擊，因而可以實(shí)現(xiàn)鐓粗，拔長，滾擠，彎曲，卡壓，成形，預(yù)鍛和終鍛等各類工步。3、錘上模鍛是靠錘頭多次沖擊坯料使之成形，因錘頭運(yùn)動(dòng)速度快，金屬流動(dòng)有慣性，所以充填型槽能力強(qiáng)。4、模鍛件的纖維組織是按鍛件輪廓分布的，機(jī)械加工后仍基本保持完整，從而提高鍛制零件的使用壽命。此惰輪軸采用第三種方案模鍛即錘上模鍛。2 錘上模鍛件設(shè)計(jì)表4-1 鍛件圖設(shè)計(jì)的步驟和原則序號(hào)步驟原則1 確定分模位置和形狀鍛件的分模線形狀分為：平直分模線、對稱彎曲分模線、不對稱彎曲分模線。良好的分模面應(yīng)達(dá)到如下要求：1.保證鍛件容易脫模，一般應(yīng)以最大投影面作為分模面。2.分模面應(yīng)易于檢驗(yàn)上下模膛的相對位移。3.分模線應(yīng)盡可能選用直線，使鍛模加工簡單。但對頭部尺寸較大且上下不對稱的鍛件，則易取折線分模，以保證成形充滿。4.圓餅類鍛件的高度小于直徑時(shí)，應(yīng)取徑向分模。5.應(yīng)保證鍛件有合理的金屬流線分布2。2確定鍛件公差和機(jī)械加工余量各生產(chǎn)廠應(yīng)根據(jù)所用鍛造和加熱設(shè)備的精度，模鍛件的形狀和材料，零件設(shè)計(jì)對鍛件尺寸的要求和鍛件訂貨、驗(yàn)收所涉及的問題等，確定鍛件的公差和加工余量。3確定模鍛斜度模壁斜度大模鍛后鍛件易于從模膛中取出，但模壁斜度越大，所需的充模壓力也越大。4確定鍛件的圓角半徑鍛件外形和內(nèi)腔輪廓拐角處的圓角半徑對金屬流動(dòng)有很大的影響，過小的圓角半徑，使金屬流動(dòng)受到很大的阻力而不易充滿模膛，消耗較多的能量并造成模具相應(yīng)部位嚴(yán)重磨塤，因此在允許的情況下應(yīng)將此類圓角半徑加大。2.1 確定分模位置確定分模面位置最基本的原則是保證鍛件形狀盡可能與零件形狀相同。使鍛件容易從鍛模型槽中取出，因此鍛件的側(cè)表面不得有內(nèi)凹的形狀，并且使模膛的寬度大而深度小。鍛件分模位置應(yīng)選在具有最大水平投影尺寸的位置上。應(yīng)使飛邊能切除干凈，不至產(chǎn)生飛刺。對金屬流線有要求的鍛件，應(yīng)保證鍛件有最好的纖維分布。根據(jù)惰輪軸形狀，采用上下對稱的直線分型模2.2 確定公差和加工余量 1、估算鍛件質(zhì)量，由表查出碳鋼類密度為,計(jì)算鍛件重量為1.296kg。鍛件為45號(hào)鋼。材質(zhì)系數(shù)為m1。2、鍛件材質(zhì)系數(shù)0.65%c長、寬、高外表面尺寸的正負(fù)偏差大致按+2/3和-1/3,的比列分配。3.、鍛件復(fù)雜系數(shù)：圓柱體的最大長度為128mm，最大低面直徑為40.6mm，所以體積為165627 mm3。s=3410/3191=1.06，為一級，復(fù)雜系數(shù)s1查有關(guān)手冊得，高度公差為mm；長度公差mm；寬度公差與高度公差一致。零件需磨削加工，加工精度為f2，有參考文獻(xiàn)差得高度及水平尺寸的單邊余量約為1.72.2mm，取2mm。外表面加工余量：查有關(guān)手冊直徑方向?yàn)?.02.5mm取2.0mm；水平方向?yàn)闉?.02.5mm取2.0mm。鍛件的復(fù)雜系數(shù)按下表1-4查得。表4-4 鍛件形狀復(fù)雜程度等級級別代號(hào)形狀復(fù)雜系數(shù)值形狀復(fù)雜程度s10.631簡單s20.320.63一般s30.160.32較復(fù)雜s40.16復(fù)雜2.3 模鍛斜度 零件圖上的技術(shù)條件已注明模鍛斜度為7。2.4 圓角半徑 鍛件上的圓角可使金屬容易充滿模膛，起模方便和延長模具使用壽命。圓角半徑太小會(huì)使鍛模在熱處理或使用中產(chǎn)生裂紋或壓塌變形，在鍛件上也容易產(chǎn)生折紋。同時(shí)為了加工方便同一鍛件圓角的選取要與銑刀相配。為了使金屬易于流動(dòng)和充滿型槽，提高鍛件質(zhì)量并延長鍛模壽命，模鍛件上的所有轉(zhuǎn)接出都用圓弧連接。r=余量+零件相應(yīng)處圓角半徑或倒角外圓角半徑r=2+零件相應(yīng)處圓角半徑或倒角，內(nèi)圓角半徑=（23）r，其余部位的圓角半徑取1.5mm4。2.5 技術(shù)條件（1）圖上未標(biāo)注的模鍛斜度7；（2）圖上未標(biāo)注的圓角半徑r2；（3）允許的錯(cuò)移量0.6mm；（4）允許的殘留毛邊量0.7mm；（5）允許的表面缺陷深度0.5mm；（6）鍛件熱處理:調(diào)質(zhì)hb230260；（7）鍛件表面清理:為便于檢查淬火裂紋,采用酸洗。根據(jù)余量和公差,繪制鍛件圖。熱鍛件圖2.6 計(jì)算鍛件的主要參數(shù)利用cad求出鍛件的基本數(shù)據(jù)如下：(1) 鍛件在平面上的投影面積為5120mm2;(2) 鍛件周邊長度為374mm ;(3) 鍛件體積為165627 mm3;(4) 鍛件質(zhì)量為1.296kg。3 錘用鍛模設(shè)計(jì)3.1 選擇飛邊槽在開式模鍛中一般要設(shè)置飛邊槽，飛邊槽的作用如下：造成足夠大的水平方向阻力，迫使金屬充滿型槽，保證鍛件尺寸準(zhǔn)確；容納多余的金屬，在金屬完全充滿型槽之后，尚有多余金屬需要排出，這時(shí)靠毛邊倉部來容納多余的金屬；鍛造時(shí)飛邊起緩沖作用，減弱上下模的打擊，防止模具的壓塌和開裂。圖6-6 飛邊槽結(jié)構(gòu)圖（形式i）3.2 確定鉗口按表13-6選擇鉗口尺寸b=60mm，h=25，=10mm，由于鉗口設(shè)置在桿部小頭處，大頭的體積比較大，故調(diào)整鉗口尺寸為b=80mm，h=25， =10mm。按表13-7查得，鉗口頸尺寸a=2mm，b=8mm，l=18mm。具體尺寸如圖5.2：圖5.2 鉗口表13-6 鉗口尺寸鉗口夾頭直徑d/mmb/mmh/mmr0/mm1818282835354040505055556060656575758585909510510511550607080901001101201301401501601702025303540455055606570758010101015151515151520202020表13-7 鉗口頸尺寸鍛件質(zhì)量/kgb/mma/mml/mm0.20.2223.53.5556.5658080100567810121411.522.533.54l0.5f0s0鍛件外壁最小厚度3.3 確定終鍛型槽 終鍛形槽是各種型槽中最重要的型槽，用來完成鍛件最終成型，終鍛件圖按熱鍛件圖加工和檢驗(yàn)，所以設(shè)計(jì)終端形槽須先設(shè)計(jì)熱鍛件圖。1.熱鍛件圖的設(shè)計(jì)熱鍛件圖以冷鍛件圖為依據(jù)，但又有所區(qū)別。首先熱鍛件的尺寸標(biāo)注，高度方向尺寸標(biāo)注以分模面為基準(zhǔn)，以便于鍛模機(jī)械加工和準(zhǔn)備檢驗(yàn)樣板。其次考慮到金屬的冷縮現(xiàn)象，熱鍛件圖上的所有尺寸應(yīng)計(jì)入收縮率，按下列公式計(jì)算：式中 熱鍛件尺寸； 冷鍛件尺寸；終鍛溫度下的金屬收縮率，取1.5%；特別注意無坐標(biāo)圓角半徑，不加放收縮率。所以終鍛形槽及熱鍛件圖見裝配圖的畫法終鍛型槽3.4 滾擠型槽設(shè)計(jì) 滾擠型槽設(shè)計(jì)：采用開式滾擠。1.型槽高度，計(jì)算的結(jié)果列于表中，按截面的高度繪制滾擠型槽縱剖面外形，然后用圓弧或直線光滑連接，并適當(dāng)簡化。2.毛刺槽的尺寸的確定，根據(jù)鍛模設(shè)計(jì)手冊，選取毛刺槽尺寸如下：表5-1 毛刺槽尺寸參數(shù)a(mm)c(mm)b(mm)r3r4數(shù)值625401063.夾鉗口尺寸的確定： (5.2.1) (5.2.2) (5.2.3)型槽的長度等于計(jì)算毛坯圖的長度。制胚模膛3.5 切斷型槽設(shè)計(jì)由于采用單件模鍛（一件坯料鍛制一件模鍛件的模鍛方案），需要設(shè)計(jì)切斷模膛，切掉單件模鍛時(shí)在棒料上留下的鍛鉗夾頭。鍛鉗夾頭在切邊時(shí)作為廢料和飛邊一起切掉。 切斷型槽位于模具一角，斜度為15度、切斷型槽4 錘上模鍛工藝設(shè)計(jì)錘上模鍛工序包括三類公步：模鍛公步、制胚公步、切斷公步。其中制胚公步為最主要的任務(wù)，而計(jì)算毛坯為解決問題的關(guān)鍵。4.1 確定模鍛錘的噸位總變形面積為鍛件在平面圖上的投影面積與毛邊面積之和，按1t2t錘毛邊槽尺寸考慮，假定毛邊喬部寬度為23mm，總面積f=5120+380*23=14688mm2按雙作用模鍛錘噸位確定的經(jīng)驗(yàn)公式g=（3.56.3）k*f確定段位噸位因銷軸生產(chǎn)量大，需生產(chǎn)效率高故去交大的系數(shù)6.3取k=1，于是： g=6.3*1*146.8=924.84 選用1t錘。4.2 確定毛邊槽尺寸 飛邊槽尺寸的確定方法有噸位法和計(jì)算法，采用計(jì)算法，準(zhǔn)確性好。 ，q為鍛件質(zhì)量（kg）；則有， 。查鍛造工藝學(xué)與模具設(shè)計(jì)第129頁，表4-15 按橋部高度h確定的飛邊槽尺寸（參見圖3-6)選定飛邊槽尺寸為 (鍛件飛邊平均截面積)。表4-15 按橋部高度h確定的飛邊槽尺寸（參見圖6-6）高度尺寸/mm圓角r1/mm寬度尺寸/mm入口處型槽深一、鐓粗成型二、壓入成型三、形狀復(fù)雜hh140bb1fmax/mm2bb1fmax/mm2bb1fmax/mm20.63111.56185262061822740.8311.51.56206972277925881.0311.52.0722808259110281041.63.511.52.082210292511311301552.041.52.02.5925136102815312321773.051.52.02.51028201123223314382784.0622.53.11130268143834416423855.0722.53.11232343154043418465066.082.53.03.51335435164253020506427.01033.54.01438601184674522559028.01233.54.01540768205098825601208注：表中fmax為飛邊槽截面積。h=2mm;h1=4mm;b=10mm;b1=25mm;r=1.5mm;計(jì)算出飛邊的截面積:=265mm2 飛邊的體積: =2653740.7=69377mm34.3 繪制計(jì)算毛坯圖由于惰輪軸結(jié)構(gòu)簡單，毛坯尺寸可直接估算出。為了精確只取6個(gè)截面即可。長軸類鍛件終鍛前，最好先將等截面的原材料沿軸向預(yù)制成近似鍛件各截面面積不等截面的中間毛坯，使中間毛坯上的每一橫截面面積等于帶毛邊鍛件的相應(yīng)截面積，以保證終鍛時(shí)，鍛件各處充填飽滿，毛邊均勻，從而節(jié)省金屬，減輕模鍛型槽的磨損。按上述要求計(jì)算的坯料，通常稱為計(jì)算毛坯。計(jì)算毛坯可用計(jì)算毛坯截面圖與計(jì)算毛坯直徑圖表示。 計(jì)算毛坯的依據(jù)是，假定軸類件在模鍛時(shí)屬平面應(yīng)變狀態(tài)，因而計(jì)算毛坯的長度與鍛件長度相等，而軸向各截面面積與鍛件上相應(yīng)截面面積和毛邊截面積之和相等，即： 式中第i個(gè)截面的計(jì)算毛坯截面積； 鍛件上第i個(gè)截面的面積； 鍛件上第i個(gè)截面處毛邊的截面積；充滿系數(shù)，形狀簡單的鍛件取0.30.5 ，形狀復(fù)雜的取0.50.8 ，常取0.7 。 i=1，2，3 1、選擇適當(dāng)?shù)目s尺比m，求出代表各截面面積的高度，即：，縮尺比m通常選用2050，此鍛件縮尺比取了100。2、計(jì)算毛坯的體積 =69377+165627=235004mm33、計(jì)算毛坯的平均截面積 =235004374=628.352mm2 4、計(jì)算毛坯的平均截面邊長25mm5、 計(jì)算毛坯的各截面 見表 6、計(jì)算毛坯各截面直徑 （mm）見表 計(jì)算毛坯圖截面圖所圍成的面積即為計(jì)算毛坯體積，得400631。表10-2 毛坯計(jì)算出來的數(shù)據(jù)斷面號(hào)/2/= +2/=/修正/修正/kh=k/1058058022.360.7516.7821293.965801873.6640.49180030.50.7522.8732372.585802952.5855.133000320.7524.14934.355801514.3536.6015200.7527.455589.355801169.3538.151200401.145.276058058022.360.7516.784.4 計(jì)算繁重系數(shù)，選擇制坯工步材料變形過程中的繁重系數(shù)與與材料本身的材質(zhì)系數(shù)相關(guān)。根據(jù)公式： =ama/a均=1.44 =l計(jì)/a均=2.24 (3.4.3)式中金屬流向頭部的繁重系數(shù)；金屬沿軸向流動(dòng)的繁重系數(shù)；桿部斜率；計(jì)算毛坯的最大直徑,72.3(mm)；計(jì)算毛坯的最小直徑25.6(mm)；桿部與頭部轉(zhuǎn)接處的直徑，又稱為拐點(diǎn)處直徑62.14(mm);計(jì)算毛坯的桿部長度, 167.5(mm)其中 ,，根據(jù)計(jì)算毛坯截面圖求出為151.mm.3 值越大，表明金屬流到頭部的金屬體積愈多；值愈大，則軸向流動(dòng)的距離愈長；k值愈大，表明桿部錐度大，小頭一端的金屬愈為過剩；鍛件質(zhì)量g愈大，表明金屬量大，制坯更困難。因此繁重系數(shù)代表了制坯時(shí)需轉(zhuǎn)移金屬量的多少，金屬轉(zhuǎn)移時(shí)的難易程度，作為選擇制坯工步的依據(jù)。 模鍛時(shí)，坯料按照鍛件的復(fù)雜程度和具體生產(chǎn)條件，在鍛模的一系列模膛中逐步變形，最后成為鍛件。坯料在每一模膛中的變形過程叫做模膛工部，而工部的名稱與所用模膛的名稱是相應(yīng)一致的。此鍛件長度與截面相差較大，為長軸類鍛件，查表確定制坯工步為拔長，滾擠，模鍛工步為終鍛。拔長后進(jìn)行滾壓，使坯料表面光滑，氧化皮去處干凈，金屬分配準(zhǔn)確，防止鍛件產(chǎn)生折疊，終鍛模膛布置在鍛模打擊中心上以減少錯(cuò)移。根據(jù)以上所算數(shù)據(jù)，查表確定制坯工步為滾擠，模鍛工步為終鍛。 4.5 確定坯料尺寸f拔=v頭/l頭=12271.8420/130=1887.98毛坯截面積;計(jì)算毛坯頭部最大尺寸處截面積, 3954mm2;=0.84094=3275mm2 1根據(jù)坯料的制坯工步采用圓形坯料其直徑查表取標(biāo)準(zhǔn)直徑=64.9mm。查表取燒損率=3%，在室內(nèi)電爐中加熱。鉗頭長度=（11.5）=70mm所以坯料長度：=209.4mm，取215mm。原材料尺寸為12060。5 鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）型槽布置方式：模鍛此搖臂的2t模鍛錘機(jī)組，加熱爐在錘的右方，故拔長型槽布置在右邊，滾擠型槽布置在鍛模左邊，拔長型槽、滾擠型槽應(yīng)以終鍛型槽為中心左右對稱排布，并盡可能使型槽中心與打擊中心重合。（2）模塊尺寸的選擇：承擊面：查教材表4-29得，2噸錘的最小承擊面為500cm2 ,承擊面積為模塊在分模平面上的面積減去各型槽，毛邊槽，鎖扣和鉗口所占面積。經(jīng)計(jì)算符合要求。模塊尺寸規(guī)格：模塊高度根據(jù)型槽最大深度和鍛錘的最小閉合高度確定。這是由于上下模塊的最小閉合高度應(yīng)不小于鍛錘允許的最小閉合高度，由教材表4-34查得2t鍛錘的最小閉合高度為400 mm?？紤]到鍛模翻修的需要，鍛?？偢叨萮模= （1.351.45）hmin=580mm；模塊長度l=560mm；模塊寬度b=500mm。 （3）燕尾槽、鍵槽和起重孔等尺寸按標(biāo)準(zhǔn)選取，具體數(shù)據(jù)見表5-2。表5-2 錘鍛模燕尾b/mmh/mmb1/mmds(mmmm)30065.5753060燕尾槽、其重孔等尺寸按標(biāo)準(zhǔn)選取，具體見裝配圖。鎖扣的設(shè)計(jì)：（根據(jù)有關(guān)手冊按標(biāo)準(zhǔn)選?。╂i扣高度h=鍛件分模面的落差高度=21mm鎖扣的厚度鎖扣的斜度鎖扣間隙鎖扣非導(dǎo)向側(cè)面間隙鎖扣沿分模面非打擊面上的間隙鎖扣內(nèi)圓角鎖扣的外圓角3表13-5 蒸汽-空氣模鍛錘的技術(shù)規(guī)格落下部分質(zhì)量/kg10002000300050001000016000最大打擊能量/j2500005000075000125000250000400000錘頭最大行程/mm120012001250130014001500最小閉合高度（不計(jì)燕尾）、mm220260350400450500導(dǎo)軌間距離/mm50060070075010001200錘頭高度/mm450700800100012002000錘頭前后方向長度/mm450700800100012002000模座前后方向長度/mm70090010001200140002110打擊頻率（次/min）8070-605040蒸汽絕對壓力/pa(68)x105(68)x105(79)x105(79)x105(79)x105(79)x105允許溫度/-200200200200200砧座質(zhì)量/kg202504000051400112547235533325852總質(zhì)量（不計(jì)砧座）/kg116001700026340437937573796235外形尺寸（前后左右地面高度）/(mmmmmm)2380x1380x50512960x1670 x54183260x1800x60352090x3700x65604400x2700x74604500x2500x7894 模具總圖6 鍛前加熱鍛后冷卻及熱處理要求的確定5.1 確定加熱方式，及鍛造溫度范圍 在鍛造生產(chǎn)中，金屬坯料鍛前加熱的目的：提高金屬塑性，降低變形抗力，即增加金屬的可塑性，從而使金屬易于流動(dòng)成型，并使鍛件獲得良好的組織和力學(xué)性能。金屬坯料的加熱方法，按所采用的加熱源不同，可分為燃料加熱和電加熱兩大類。根據(jù)鍛件的形狀，材質(zhì)和體積，采用半連續(xù)爐加熱。 金屬的鍛造溫度范圍是指開始鍛造溫度（始鍛溫度）和金屬鍛造溫度（終鍛溫度）之間的一段溫度區(qū)間。確定鍛造溫度的原則是，應(yīng)能保證金屬在鍛造溫度范圍內(nèi)具有較高的塑性和較小的變形抗力。并能使制出的鍛件獲得所希望的組織和性能。查有關(guān)資料確定鍛件的始段鍛溫度為1200，終鍛溫度為800。5.2 確定加熱時(shí)間 加熱時(shí)間是坯料裝爐后從開始加熱到出爐所需的時(shí)間，包括加熱個(gè)階段的升溫時(shí)間和保溫時(shí)間。在半連續(xù)爐中加熱，加熱時(shí)間可按下式計(jì)算： 式中 d坯料直徑或厚度（cm） 鋼化學(xué)成分影響系數(shù)，取0.13（h/cm）;5.3 確定冷卻方式及規(guī)范 按照冷卻速度的不同，鍛件的冷卻方法有3種：在空氣中冷卻，冷卻速度快；在灰沙中冷卻，冷卻速度較慢；在爐內(nèi)冷卻，冷卻速度最慢。根據(jù)本鍛件的形狀體積大小及鍛造溫度的影響，選擇在空氣中冷卻。5.4 確定鍛后熱處理方式及要求 鍛件在機(jī)加工前后均進(jìn)行熱處理，其目的是調(diào)整鍛件的硬度，以利鍛件進(jìn)行切削加工，消除鍛件內(nèi)應(yīng)力，細(xì)化晶粒等。根據(jù)鍛件的含碳量及鍛件的形狀大小，采用在連續(xù)熱處理爐中，調(diào)質(zhì)處理?？墒瑰懠@得良好的綜合力性能。7 確定模具材料及熱處理的要求鍛模是生產(chǎn)模鍛件的必要工具，它的工作材料惡劣，不僅承受很大的沖擊載荷，而且在高溫下受到流動(dòng)金屬的摩擦，同時(shí)