鍛造模具課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)--最終

1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題 目：接合叉鍛造工藝及其模具設(shè)計(jì)學(xué) 院：材料學(xué)院專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)：材料成型及控制工程班級(jí)學(xué)號(hào)：04021002學(xué)生姓名：楊康 葉鵬 章濤 張飛指導(dǎo)教師：姚澤坤2013年 11月 29 號(hào)目錄1、模鍛件圖設(shè)計(jì) 31.1 繪制鍛件圖的過(guò)程 31.1.1 確定分模位置 31.1.2 確定余塊加工余量、和公差 31.1.3 模鍛斜度 41.1.4 圓角半徑 41.1.5 技術(shù)條件 41.2 計(jì)算鍛件的主要參數(shù) 52、確定鍛錘噸位 53、確定毛邊槽形式和尺寸 64、繪制計(jì)算毛坯圖 75、制坯工步選擇 96、確定坯料尺寸 97、制坯型槽設(shè)計(jì) 107.1 滾擠型槽設(shè)計(jì) 107.1.1 滾擠型槽尺寸設(shè)

2、計(jì) 107.1.2 開(kāi)式滾擠型槽截面形狀 127.2 彎曲型槽的設(shè)計(jì) 138、鍛模型槽設(shè)計(jì) 148.1 終鍛型槽設(shè)計(jì) 148.1.1 型槽排布 148.2 型槽壁厚 158.3 模塊尺寸 158.3.1 承擊面 158.3.2 模塊寬度 158.3.3 模塊高度 158.3.4 鍛模檢驗(yàn)角 168.3.5 模塊規(guī)格 169、鍛前加熱、鍛后冷卻及熱處理要求 169.1 確定加熱方式，及鍛造溫度范圍 169.2 確定加熱時(shí)間 179.3 確定冷卻方式及規(guī)范 179.4 確定鍛后熱處理方式及要求 17參考文獻(xiàn) 181、模鍛件圖設(shè)計(jì)接合叉是長(zhǎng)軸類(lèi)件，對(duì)零件的整體形狀尺寸，表面粗糙度進(jìn)行分析，此零件的材

3、料為 45 鋼，材料性能 穩(wěn)定。1.1 繪制鍛件圖的過(guò)程1.1.1 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(duì) 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)接合叉零件形狀，采 用厚度方向上下對(duì)稱(chēng)的直線分 型模。1.1.2 確定余塊加工余量、和公差查得 45 鋼的密度 為： 7.85g / cm3。由 于 接 合 叉 接 合 處 的 兩 個(gè) 圓 柱 形 孔 、做 端

4、部 的 螺 紋 孔 以 及圓柱形孔的尺寸比較小，所以在此設(shè)計(jì)為四個(gè)余塊。零件表面粗糙度大于或等于Ra3.2 m時(shí)采用一般加工精度為 Fi，零件表面精度小于Ra3.2 m時(shí)一般采用加工精度F2，余量要適當(dāng) 放大。由于此零件表面粗糙度要求為Ra4，所以選擇一般加工精度Fi。零件需磨削加工，加工精度為F2,由查得高度及水平尺寸的 單邊余量取2mm。此零件為簡(jiǎn)單的接合叉，查表得，我們選擇單邊 加工余量都為2mm。估算鍛件的體積為33cm3，根據(jù)則鍛件質(zhì)量約為m v 0.26Kg。連接頭材料為45鋼，即材質(zhì)系數(shù)為M“。鍛件 形狀復(fù)雜系數(shù)：S V鍛/V外面包容0.166(1.1)18式中V鍛一鍛件體積；V

5、外廓包容 外廓包容體的體積。則S飛總0.166，致按2、133寬度公差為為一級(jí)復(fù)雜系數(shù)s3，由查得：高度公差為1.1 mm0.5 mm 在此我們?nèi)≌?fù)偏差值大0.6.mm0.3 mm 長(zhǎng)度公差為0.7 mm0.3 mm1.1.3模鍛斜度取常用模鍛斜度為7o1.1.4 圓角半徑外圓角半徑r=余量+零件相應(yīng)處圓角半徑或倒角，內(nèi)圓 角半徑R= ( 23) r ,其余部位的圓角半徑取2mm1.1.5 技術(shù)條件(1) 圖上未標(biāo)注的模鍛斜度7o;(2) 圖上未標(biāo)注的圓角半徑R=2mm(3) 允許的殘留毛邊量0.7mm;(4) 允許的表面缺陷深度0.5mm;(5) 鍛件熱處理:調(diào)質(zhì)HB156 269 ;6)

6、鍛件表面清理:為便于檢查淬火裂紋,采用酸洗；7) 允 許 的 錯(cuò) 移 量 為 0.6mm。 根據(jù)余量和公差,繪制鍛件圖。1.2 計(jì)算鍛件的主要參數(shù)(1) 鍛 件 在 平 面 上 的 投 影 面 積 為 2423mm2;(2) 鍛 件 周 邊 長(zhǎng) 度 為 460mm ;(3) 鍛 件 體 積 為 33cm3;(4) 鍛 件 質(zhì) 量 為 0.26Kg 。2、確定鍛錘噸位總變形面積為鍛件在水平面上的投影面積與飛邊水平 投 影 面 積 之 和 ， 參 考 毛 邊 槽 尺 寸 ， 按 1-2t 錘 毛 邊 槽 尺 寸 考 慮，假 設(shè)毛邊均勻?qū)挾葹?0mm,總的變形面積S= ( 2423+460 X 20

7、) =11623 mm2 。雙 作用 模 鍛 錘 噸 位 的 經(jīng) 驗(yàn) 公 式 G=( 3.5-6.3 ) KA 的 計(jì) 算 選 擇 鍛 錘 ，由 于 零 件 需 要 大 批 量 生 產(chǎn) ，要 求 生 產(chǎn) 效 率 在 此 取6.3 。取 鋼 種 系 數(shù) K=1 ，鍛 件 和 毛 邊 在 水 平 面 上 的 投 影 面 積 為 A,G=63KA=732.3Kg ， 選 用 1t 模 鍛 錘 。3、確定毛邊槽形式和尺寸選用圖1毛邊槽形式I ,其尺寸按表確定；選定毛邊槽尺寸為h橋=1.5 mm, h1=4 mm , b=8 mm , b =25 mm , R1 =2 mm ,計(jì)算得S =110mm2毛

8、邊槽充滿(mǎn)率取0.7，則鍛件毛邊平均斷面面積Fk =2S飛=77mm 。R322R4R0.5圖1毛邊槽形式4、繪制計(jì)算毛坯圖根據(jù)零件形狀特點(diǎn)，選取11個(gè)截面，分別計(jì)算分別計(jì) 算F鍛,F毛,F計(jì)列于表1,并在坐標(biāo)紙上繪出連接頭的截面圖和 直徑圖（見(jiàn)圖2）。為設(shè)計(jì)滾擠型槽方便,計(jì)算毛坯圖按冷鍛 件尺寸計(jì)算：表1連接頭計(jì)算毛坯的計(jì)算數(shù)據(jù)截面號(hào)F 鍛/mm2S飛總/mnnS飛總X1.4/mm2F計(jì)=F鍛 +1.4 S飛總 /m2md計(jì)叫戸/mm1011015415414.022335154215.6550.626.523154154215.6369.621.724154154215.6369.621.7

9、25659.4154215.687533.436670.4154215.688633.647659.4154215.687533.438154154215.6369.621.729154154215.6369.621.7210335154215.6550.626.5211011015415414.02由截面圖所圍面積即為計(jì)算毛坯總體積，得V 鍛 V毛 75938.7mm3（ 2.1）平均截面積：F均 75938.740 2541.6 mm2則平均直徑：d 均 1.13 F均 26.3mm按體積相等修正截面圖和直徑圖，修正后的最大截面積 為則最大直徑為dmax 33.64mm。5、制坯工步選擇計(jì)

10、算繁重系數(shù)，選擇制坯工步dmaxd均33.641.2826.3L計(jì)d均140.25.3326.3已知鍛件體積為33000 mm3，所以鍛件質(zhì)量為 0.26Kg。由課本 圖4-59知此鍛件需要滾擠制坯工步，因此選擇的工步為：開(kāi) 式滾擠-彎曲-終鍛。6、確定坯料尺寸坯料截面積及直徑計(jì)算:由33000mm3，坯料需要彎曲工步，因此取 F坯=1.05F均=568.7mm2。 根據(jù)坯料截面積，確定園坯料的直徑 d坯=1.13 S坯=1.13 , 568.7=27mm 坯料長(zhǎng)度計(jì)算：坯料體積V坯按下式計(jì)算：V坯=（V牛 +V 毛 +V 練）（1+ ）式中-燒損率。此鍛件加熱采用室式煤氣爐，查表此處取=3%

11、V毛=77 460=35420mm 3。因此V坯=（V牛+V毛 +V練） 則坯料的長(zhǎng)度：(1+ ) =(35420+30600+0)(1+ )=70473mrfi1V +1V 1L坯=十L鉗=L鉗F坯d2為 123mm4 d（0.7黑蠶）20 123mm，因此選取坯料長(zhǎng)度7、制坯型槽設(shè)計(jì)7.1 滾擠型槽設(shè)計(jì)這種形式的型槽截面積為矩形，側(cè)面沿模具邊緣分模線 開(kāi)通，滾 擠時(shí)金屬橫向?qū)捳馆^大，故 聚料效率低，使 用于界 面變 化不 大的 軸類(lèi) 鍛 件 ，但制 模簡(jiǎn) 單 ，占 用 模塊 平 面積 較 小 。 滾擠型槽用來(lái)減少毛坯局部橫截面積，增 大另一部分的橫截 面積，使 坯料沿軸向體積分配符合計(jì)算毛

12、坯的要求。它 對(duì)毛 坯有少量的拔長(zhǎng)作用，兼有滾光和去除氧化皮的功能。7.1.1 滾擠型槽尺寸設(shè)計(jì)滾擠型槽可認(rèn)為是由鉗口、本體、毛刺槽三部分組成， 鉗口用來(lái)容納夾鉗并卡細(xì)坯料，毛 刺槽是用來(lái)容納滾擠時(shí)產(chǎn) 生的端部毛刺，本體使坯料變形。同 拔長(zhǎng)型 槽一 樣 ，滾 擠 型 槽 也是以 計(jì) 算毛 坯 為 依據(jù) 進(jìn) 行 設(shè)計(jì)的，主要是確定型槽高度h,寬度B及其他一些有關(guān)尺 寸。（1）滾擠型槽高度由于滾擠時(shí)，上 下模不一定打靠，實(shí) 際采用的 型槽高度 應(yīng)比計(jì)算值小一些， 按下式計(jì)算：開(kāi)式滾擠：h桿0.750.65 di計(jì)h 頭1.051.15 d 計(jì)h拐0.9 1.0 d 計(jì)綜上所述， 滾擠型槽高度 h

13、為:hi桿0.750.65 di計(jì)h 頭1.051.15d 計(jì)h拐o.g-Od計(jì)110.5230.5316.3416.3536.8637736.8816.3916.31030.51110.5(2) 滾擠型槽寬度B滾擠型槽寬度B應(yīng)根據(jù)所選型槽形式和坯料的狀態(tài)來(lái)確定。型槽B過(guò)大會(huì)減少聚集效率，并增大模塊尺寸；B過(guò)小， 在滾擠過(guò)程中金屬流進(jìn)分模面會(huì)形成毛邊，當(dāng)翻轉(zhuǎn)90再滾 擠時(shí)，就會(huì)形成折疊。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可得：B桿 hmn1015451024.7mmB 頭 dmax 10 43.64B桿 24.7mm， b頭 43.64mm因?yàn)殚_(kāi)式滾擠型槽頭部與桿部寬度一致，經(jīng)試生產(chǎn)寬度調(diào)整取為50mm(3) 滾擠型槽

14、長(zhǎng)度L滾擠型槽長(zhǎng)度L應(yīng)根據(jù)熱鍛件圖尺寸確定 直鍛件：L l鍛 1 3125mm(4) 鉗口與毛刺尺寸：n 0引0 6 12 m 1 2 n 20mmR 0.1d 0 6 9mmdo原始坯料直徑，型槽端部毛刺尺寸按表選定。B 50mm, h 20mm, R0 10mm,b 6mm, a 1.5mm,l0.5S015mm,h 38mmS-模壁最小的厚度毛刺槽設(shè)計(jì)：查表 4-25，?。篴 4mm, c 20mm, R 5mm。對(duì)于終端型槽的鉗口經(jīng)查表可以設(shè)計(jì)為如下尺寸:B 50 mm , h 20 mm , R0 10 mm ,b 6mm , a 1.5 mm , l 0.5 S0 15 mm ,

15、l138 mm7.1.2開(kāi)式滾擠型槽截面形狀開(kāi)式滾擠型槽的截面形狀有兩種形式，當(dāng)毛坯直徑小于 80mm時(shí)，桿部宜用圓弧形型槽；當(dāng)毛坯直徑大于80mm時(shí)， 可采用菱形截面型槽，以增強(qiáng)滾擠效果，但估計(jì)后毛坯表面 質(zhì)量不如采用圓弧形截面型槽，至于頭部，均采用圓弧形截 面型槽。由鍛件尺寸可知，該毛坯開(kāi)式滾擠型槽截面形狀采 用圓弧形。t?57.2彎曲型槽的設(shè)計(jì)彎曲型槽用來(lái)改變?cè)拿骰蚪?jīng)拔長(zhǎng)、滾擠過(guò)毛坯的軸線， 使其符合鍛件水平投影相似的形狀。彎曲變形時(shí)金屬軸向流 動(dòng)很小，沒(méi)有聚料作用，但在個(gè)別界面處可對(duì)毛坯卡壓。 在自由彎曲型槽中彎曲制坯時(shí)，坯料沒(méi)有明顯的拉長(zhǎng)現(xiàn)象， 它適用于圓渾彎曲的鍛件，且一般只有

16、一個(gè)彎角。彎曲型槽的縱剖面形狀按鍛件水平面投影設(shè)計(jì)，型槽各 處高度尺寸比鍛件相應(yīng)處寬度尺寸減小2-10mm，大鍛件減小 多些，小鍛件減小少些，或按下式確定：h (0.80.9)b 鍛b鍛-熱鍛件在分模面上相應(yīng)位置的寬度。因此hi(0.80.9)b鍛=28.5 mmh2(0.80.9)b 鍛=18.5mmha(0.80.9)b 鍛=22.5mm型槽寬度B按下式進(jìn)行計(jì)算：B二一坯(10 20)(mm)因此B取65mm其 hmin他部分的尺寸以及形狀如圖所示8、鍛模型槽設(shè)計(jì)8.1終鍛型槽設(shè)計(jì)8.1.1型槽排布模鍛一種鍛件，往往要采用多個(gè)工步來(lái)完成。因此鍛模 分模面上的型槽布置要根據(jù)型槽數(shù)、各型槽的作

17、用以及操作 方便來(lái)確定，原則上應(yīng)使型槽中心與理論上的打擊中心重 合，以使錘擊力與鍛件的反作用力處于同一垂直線上從而減少錘桿承受的偏心力距，有利于延長(zhǎng)錘桿壽命，使鍛件精度 增咼。8.1.1.1兩個(gè)制坯型槽分布這時(shí)應(yīng)將第一道制坯工步安排在吹風(fēng)管的對(duì)面，以避免 氧化皮落到終鍛型槽里。布排型槽應(yīng)以終鍛型槽為中心，左 右對(duì)稱(chēng)布排，并盡可能使型槽中心與打擊中心重合。8.2型槽壁厚型槽至模塊邊緣的距離，或型槽之間的距離都稱(chēng)為型槽 壁厚。型槽壁厚應(yīng)保證足夠的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)又要盡可能 減小模塊尺寸。采用整體式，壁厚根據(jù)圖5確定8.3模塊尺寸8.3.1承擊面承擊面是指鍛錘空擊時(shí)，上下模塊實(shí)際的接觸面積。根 據(jù)生

18、產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，查手冊(cè)知，1t錘配300 mm2的承擊面。8.3.2模塊寬度為保證鍛模不與導(dǎo)軌相碰，模塊最大寬度應(yīng)保證模塊邊 緣與導(dǎo)軌間留有單邊間距離大于20mm :Bi10(mm)315mm在此為了方便我們?nèi)?30mm。8.3.3模塊高度模塊高度：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，查資料得鍛錘的最小閉合高度為170mm 查手冊(cè)取模塊的高度為290mm8.3.4 鍛模檢驗(yàn)角1 、寬 度 b： b=5mm2、高度h :查手冊(cè) h=50mm8.3.5 模塊規(guī)格經(jīng)上確定模塊的規(guī)格為330mm 200mm 250mm寬 長(zhǎng)高，燕尾

19、 槽、 起重 孔等 尺 寸 按標(biāo)準(zhǔn) 選 取， 具 體 見(jiàn)裝 配 圖。9、鍛前加熱、鍛后冷卻及熱處理要求9.1 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(lèi)。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(kāi)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 C，終 鍛溫度為750 C。9.2 確定加熱時(shí)間加熱時(shí)間是坯料裝爐后從開(kāi)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