塑性體積成形與模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)變速叉的模鍛工藝及模具設(shè)計(jì)

1、各專業(yè)全套優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙塑性體積成形與模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)變速叉的模鍛工藝及模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師：組長(zhǎng)：組員： 日期：2014年12月29日2015年1月16日1. 摘要：該項(xiàng)目主要研究變速叉的錘鍛工藝以及模具設(shè)計(jì)，主要包括零件的三維、二維建模，冷熱鍛件圖的二三維建模，變速叉鍛造工藝設(shè)計(jì)過(guò)程及鍛模的二三維建模等。項(xiàng)目詳細(xì)介紹了變速叉工藝及模具設(shè)計(jì)的的具體過(guò)程，該項(xiàng)目可以作為變速叉錘上模鍛生產(chǎn)的一般參考。2. 前言：該項(xiàng)的目的旨在培養(yǎng)同學(xué)們的錘上模鍛工藝和模具設(shè)計(jì)的能力，通過(guò)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)，讓同學(xué)們了解錘上模鍛的一般過(guò)程以及設(shè)計(jì)過(guò)程中的一些原則及注意事項(xiàng)，提高同學(xué)們對(duì)錘鍛工藝的理解與認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)作圖和ppt及

2、word文檔的制作能力，并且通過(guò)匯報(bào)加強(qiáng)同學(xué)們的表達(dá)能力，總之，這次項(xiàng)目訓(xùn)練讓同學(xué)們都有很大的收獲，是一次很有意義的學(xué)習(xí)過(guò)程。塑性體積成形工藝與模具設(shè)計(jì)是研究金屬材料體積成形原理、方法和質(zhì)量控制的技術(shù)科學(xué)。通過(guò)鍛造能消除金屬的鑄態(tài)疏松、焊合孔洞，鍛件的機(jī)械性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件，自改革開(kāi)放以來(lái)，鍛造工藝與其他工業(yè)一樣發(fā)展很快，鍛造技術(shù)應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，新材料不斷涌現(xiàn)，新工藝、新技術(shù)日益完善。而鍛造方法中錘上模鍛應(yīng)用較廣，適用于各類形狀復(fù)雜類零件的生產(chǎn)。3. 報(bào)告正文目錄制坯型槽設(shè)計(jì)（1）確定分模位置：根據(jù)變速叉零件圖形狀，分模位置取最大水平投影尺寸位置上，采用直線分模。（2）確定余量和公差

3、：變速叉材料是45號(hào)鋼，及材料系數(shù)為M1。鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)S=V鍛/V外廓由三維軟件得V鍛=69627.34mm3;V外廓包容=685608mm3。S=0.101，形狀復(fù)雜為S4（3）根據(jù)鍛件質(zhì)量0.543kg，復(fù)雜系數(shù)S4，材質(zhì)系數(shù)M1，普通級(jí)。查表得公差上偏差下偏差長(zhǎng)度方向2+1.9-0.9厚度方向+1.5-0.7高度方向+-0.6（4）零件自然斜度為7°，滿足鍛造拔模要求。（5）零件頭部外側(cè)圓角1.6mm.(6)技術(shù)要求：°； 2.鍛件允許錯(cuò)移量0.6mm； 3.鍛件允許殘留毛邊量0.7mm； 4.表面缺陷不得深入零件表面0.7mm以內(nèi)； 5.鍛件調(diào)質(zhì)處理HRC50-

4、62； 6.未注圓角R2。繪制鍛件圖鋼的收縮率為1.5%，變速叉的材料為45號(hào)鋼，取=1.5%，熱鍛件圖與冷鍛件圖形狀基本相同，下模型槽易聚集氧化皮，使鍛件表面壓坑或缺肉，所以在熱鍛件圖上與下型槽接觸頭部加厚1mm. （1）鍛件在平面上的投影面積7355.33mm2； （2）鍛件周邊長(zhǎng)度615.39mm； （3）鍛件體積85782mm3； （4）鍛件質(zhì)量669.1g。按1-2噸錘初選飛邊橋部寬度25mm F總=(7+×25)/100=cm²-6.3)KF 因?yàn)樽兯俨鏋榇笈可a(chǎn)，需要高生產(chǎn)率，取較大的系數(shù)6.3，取k=1.0，于是G=1.0××14g選擇

5、2t錘毛邊槽是開(kāi)式模鍛終鍛型槽必不可少的一部分，它的作用有以下幾點(diǎn)：1. 造成足夠大的水平方向阻力，使金屬充滿型槽，保證鍛件尺寸準(zhǔn)確。2. 緩沖錘擊。3. 容納多余金屬。我們選用毛邊槽形式I，橋部設(shè)在上模塊上，溫升少可以減輕橋部磨損避免壓塌。其尺寸由有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)按噸位確定毛邊槽尺寸為h橋、h1=4mm、b=8mm、b1=25mm、R=2mm、F飛=126 cm²查出鍛件形狀較簡(jiǎn)單的毛邊槽充滿系數(shù)取0.5,毛邊槽體積V毛=L周長(zhǎng)×K×Fk=×0.7×126 mm ³毛邊槽形狀計(jì)算毛坯圖是確定鍛造工藝，坯料尺寸和模膛設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。計(jì)=V鍛+V毛

6、=85782+54278=140060mm ³均= V計(jì)/L=140060/231=mm²均=1.13（F均）½=mm截面情況：計(jì)算毛坯截面積圖：修正毛坯截面積圖計(jì)算毛坯直徑圖修正毛坯直徑圖繁重系數(shù)計(jì)算計(jì)算毛坯為兩頭一桿桿部的長(zhǎng)度為85mmd拐=3.82*V桿L桿-0.75d-0.5dmin=dmax/d均=L計(jì)/d均K=（d拐-dmin）/L桿根據(jù)繁重系數(shù)和桿部斜率確定工序?yàn)橄铝?拔長(zhǎng)-閉式滾擠-彎曲-預(yù)鍛-終鍛拔長(zhǎng)加滾擠聯(lián)合制坯時(shí)：F坯=（0.75-0.95）Fmax因?yàn)樽畲蠼孛鎱^(qū)長(zhǎng)度較短時(shí)，系數(shù)取小值F坯=0.75*Fmax=0.75*1160= 870mm

7、2則 r=(F坯/)0.5=所以 D=2*由原材料規(guī)格，取D=35mm采用室式天然氣爐，燒損率取2%；V坯=（V件+V毛）*（1+）=142861mm3所以 L坯=V坯/F坯=考慮鉗口長(zhǎng)度取20mm，所以坯料的總長(zhǎng)度為：L坯=164+20=184mm，取190mm。根據(jù)鍛件質(zhì)量669g查表4-17得鉗口頸寸a=1.5mm b=6mm L0.5S=20mm S為壁厚根據(jù)坯料直徑查表4-16得鉗口尺寸 B=70mm h=30mm R0=10mm拔長(zhǎng)型槽的作用是使坯料局部截面積減小，長(zhǎng)度增加，并兼有消除氧化皮的作用，主要由坎部、倉(cāng)部和鉗口組成。由于坯料不許全部拔長(zhǎng)，不需要拔的很長(zhǎng)，所以選擇直排式開(kāi)式

8、拔長(zhǎng)形槽，各尺寸如下：各系數(shù)查表4-20確定，k2=0.85、k3=1.1、k4=1.5；1)拔長(zhǎng)坎高度a=k2桿桿20.59mm；2)拔長(zhǎng)坎長(zhǎng)度C=k3*D坯=1.1*35=38.5mm 取C=40mm；3)圓角半徑R=0.25C=10mm、 R1=2.5C=100mm；4)倉(cāng)部深度 無(wú)小頭e=2a=2*20=40mm5)型槽寬度B=k4*d坯-20）=1.5*35+12.5=65mm6)長(zhǎng)度L=L拔+5=105mm型槽尺寸坎高a坎長(zhǎng)C寬度B長(zhǎng)度LRR1倉(cāng)深e計(jì)算值40651051010040實(shí)際值2040651051010040拔長(zhǎng)型槽圖滾擠型槽主要用來(lái)減少局部截面積，增大另一部分截面積，

9、實(shí)現(xiàn)局部聚料作用。并且兼有少量拔長(zhǎng)和去除氧化皮作用。根據(jù)工藝計(jì)算選擇閉式滾擠，各尺寸如下：1)型槽高度h大頭1=34.75,取35mmh小頭2=31.24,取32mmh桿=0.75d3=17.925,取18mmh拐1=0.95d=26.6mm；h拐2)型槽寬度B桿桿/hmin=1.27×6=34.2mm且滿足B桿（1.4-1.6）d0=1.4-1.6*35=49-56mmB頭max=43mm由于B頭/ B桿所以滾擠型槽取頭部和桿部寬度都取40mm；3)型槽長(zhǎng)度L=200mm4)鉗口與毛刺槽尺寸鉗口處尺寸按下式計(jì)算0+6=0.2×35+6=13mm；m=(12)n=13-26

10、mm，取25mm；R=0.1d+6=0.1×35+6=9.5mm毛刺槽尺寸查表4-25得a=6mm、 b=30mm 、c=25mmR3=6mm R4=6mm5)根據(jù)毛坯直徑小于80mm確定型槽截面形狀圓弧形滾擠型槽主要尺寸型槽參數(shù)B頭B桿LRR3R4abc尺寸40402006663025滾擠型槽二維圖：彎曲型槽用來(lái)改變?cè)牧辖?jīng)拔長(zhǎng)、滾擠后的坯料軸線，使其符合鍛件水平投影相似的形狀。彎曲型槽主要尺寸如下：)b鍛2)型槽寬度B=F坯/hmin+(10-20)= 870/+10=mm，取40mm；3)凹圓面深度h1=(0.1-0.2)h=4mm4)間隙根據(jù)錘噸位查表4-27得=6mm；彎曲

11、型槽二維圖當(dāng)預(yù)鍛后的坯料在終端型槽中是以鐓粗方式成型時(shí)，預(yù)鍛型槽的高度尺寸應(yīng)比終端型槽大25mm，寬度則比終鍛型槽小12mm，橫截面面積應(yīng)比終鍛型槽相應(yīng)處截面積大12。按下式計(jì)算： F預(yù)=F終+(0.21)F毛預(yù)鍛型槽的模鍛斜度一般與終鍛模具型槽相同，取7度。預(yù)鍛型槽的圓角半徑比終端型槽對(duì)應(yīng)處稍大，按下式計(jì)算 R=R+C= C修正量，查表4-19由h=4得C=2mm3終鍛型槽設(shè)計(jì)終鍛型槽是各種型槽中最重要的型槽，用來(lái)完成鍛件的最終成形。它是按照熱鍛件圖制造和檢驗(yàn)的。鉗口尺寸終鍛型槽圖形如下：壁厚由于R<0.5h 、<20°S0=38mm查圖4-113可得壁厚S=25mm4

12、.2模塊選取最小承擊面積500cm²模塊高度和質(zhì)量查表4-30220<H<290 取H=250mm 最大質(zhì)量700kg模塊最大寬度應(yīng)保證模塊邊緣與導(dǎo)軌留有單邊間隙大于20mmBmax=520-2*20=480mm最小寬度要超出燕尾每邊10mmBmin=240+20=260mm由于型槽較多，取B=350mm模塊最大長(zhǎng)度一般不大于錘頭長(zhǎng)度,300<L<700時(shí)應(yīng)取值是25的倍數(shù)。取L=5004.3檢驗(yàn)角便于鍛模安裝調(diào)整，檢驗(yàn)上下型槽對(duì)準(zhǔn)情況，并可作為加工時(shí)劃線的基準(zhǔn)面。在模塊右側(cè)面和前面刨進(jìn)5mm。高度100mm.4.4燕尾楔鐵和鍵配合使用將鍛模固定在錘頭和砧座上

13、。各尺寸如下：鍛錘噸位bhb1d * s22005030*60燕尾圖：燕尾下：銜鐵尺寸查表4-35鍛錘噸位hK上楔長(zhǎng)下楔長(zhǎng)2t50700600定位鍵尺寸查表4-36鍛錘噸位fhLL1b 12t80509748定位鍵圖形：型槽排布有三個(gè)制坯型槽和一個(gè)終鍛型槽，排布如下排布原則1、無(wú)預(yù)鍛時(shí)，盡可能讓終鍛模膛中心與打擊中心重合。2、制坯模膛布置應(yīng)盡可能按工步順序排列，以減少毛坯來(lái)回往返次數(shù)。3、拔長(zhǎng)模膛一般布置在鍛模右側(cè)，以利于工人操作。4、彎曲模膛應(yīng)該與終鍛模膛距離最小。綜合考慮拔長(zhǎng)型槽、預(yù)鍛、終鍛、滾擠、彎曲從做往右依次排布，由生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)可知，終鍛時(shí)的變形抗力約為預(yù)鍛時(shí)的兩倍，所以終鍛型槽中心線至

14、燕尾中心線的距離應(yīng)該是預(yù)鍛型槽中心線至燕尾中心線距離的0.5倍。型槽布置圖：心得體會(huì)：張少春：通過(guò)三周的課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)我可以說(shuō)是獲益匪淺，首先，我更加深刻的了解了模鍛的工藝和模具的一般設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)原則。模鍛設(shè)計(jì)的三大主要內(nèi)容是鍛件圖，模具圖和鍛造工藝，只有完成好這三部分的內(nèi)容我們才能設(shè)計(jì)出好的鍛造方法。設(shè)計(jì)過(guò)程中也遇到了諸多難題，主要還是對(duì)模鍛的不熟悉，學(xué)習(xí)不扎實(shí)。尤其是三維軟件建模特別考驗(yàn)我們的實(shí)際操作能力。好在通過(guò)大家的努力問(wèn)題得到了解決，我們自身的繪圖能力也上了一個(gè)臺(tái)階。羅華北：在這一次的課程設(shè)計(jì)中，我主要負(fù)責(zé)的工作是二維圖形的繪制和三維零件及鍛件的建模。另外我也參與了工藝設(shè)計(jì)過(guò)程，我

15、最大的收獲是對(duì)二三維制圖軟件更加熟練，掌握了一些作圖技巧，相比以前我的制圖能力有了顯著的提高，通過(guò)匯報(bào)是老師對(duì)圖形中指出的一些問(wèn)題，我不斷的修改圖形，這也讓我對(duì)模鍛圖形繪制中的一些注意問(wèn)題更加明了，在圖形繪制中的難點(diǎn)主要是尺寸和技術(shù)要求合理美觀的標(biāo)注，三維中主要是曲面造型和渲染的添加。設(shè)計(jì)過(guò)程中也有許多值得注意的問(wèn)題，除了計(jì)算要準(zhǔn)確無(wú)誤外，重點(diǎn)是各參數(shù)的選取。總之，這是一次意義深刻的課程項(xiàng)目，讓我收獲很大，在這里感謝老師的細(xì)心指導(dǎo)。王怡雯：本次課程設(shè)計(jì)，我主要負(fù)責(zé)的是PPT制作對(duì)于制作PPT，很早以前就已經(jīng)做過(guò)PPT，但是這次的收獲是最大的，以前不懂得注意事項(xiàng)，即簡(jiǎn)單明確的表達(dá)自己的想法，不要

16、滿篇的都是文字。言簡(jiǎn)意賅的表述對(duì)于制作PPT是比較難把握的，因?yàn)樵谖覀兛磥?lái)，很多東西都需要安排在PPT里。另外，就是背景的選擇，文字的排版問(wèn)題都可以影響幻燈片表達(dá)的效果。王佳東：這次的項(xiàng)目我主要負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的制作，協(xié)助張少春進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，通過(guò)學(xué)習(xí)，我不僅對(duì)模鍛有了更加深刻的認(rèn)識(shí)，對(duì)鍛造零件從模具型槽的設(shè)置到設(shè)計(jì)和各種注意事項(xiàng)。設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)模鍛的尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算很多尺寸要自己根據(jù)形狀自己設(shè)定，并不是像以前的機(jī)械設(shè)計(jì)一樣所有尺寸都有明確的標(biāo)準(zhǔn)。這一點(diǎn)是與以前很不一樣的地方。參考文獻(xiàn)1、姚澤坤.鍛造工藝學(xué)及模具設(shè)計(jì)第2版西安市西北工業(yè)大學(xué)2011年起止頁(yè)碼：84-175起止頁(yè)碼：235-3253、王以華鍛模