管件鐓頭鍛造模設(shè)計(jì)

1、管件鐓頭鍛造模設(shè)計(jì)摘要本論文分析了該模具的鐓粗成形的工藝特點(diǎn)，介紹了模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)， 工作過程及裝配工藝性。本次模具設(shè)計(jì)是從零件的工藝分析開始的，根據(jù)工藝要求來確定設(shè)計(jì)的大體思 路。其次是從零件的材料選擇，材料分析，工件形狀，計(jì)算毛坯尺寸，作工藝計(jì) 算，確定該模具類型為管件鐓頭模；再次是模具有關(guān)尺寸的計(jì)算，計(jì)算出鐓粗時(shí)的鐓粗力，選擇壓力機(jī)和確定沖模的閉合高度，最后根據(jù)前面所計(jì)算出的內(nèi)容確定模具的凸、凹模尺寸和形狀。設(shè)計(jì)出滑塊、斜楔、墊板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套和模柄等 模具的主要零部件，從而完成整個(gè)模具的設(shè)計(jì)工作。關(guān)鍵詞：鍛造，鐓粗，管件，模具AbstractIn this paper, an analy

2、sis of the forming die upsetting process characteristics on the structural characteristics of the mold, the work of the process and assembly process.The mold design process from the analysis of parts began to determine the technical requirements in accordance with the general idea of the design. Sec

3、ondly, from the parts of the material select ion, material an alysis,the workpiece shape, sizerough calculation for the calculation process to determine the typeof the mold tubepsetting for the first mode; again is the calculation of the size of the mold is calculated upsetting upsetting at the time

4、 of power select press and the closed die to determine the height of the last previously calculated in accordance with the content to determ ine the con vex mold, die size and shape. Slider desig n, Wedge, Plate, guide post, guide die sets and handle the main components such as mold, thereby to comp

5、lete the mold desig n.Keywords : Forging, Upsetting, Pipe fittings, Dies本設(shè)計(jì)來自：完美畢業(yè)設(shè)計(jì)網(wǎng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)網(wǎng)注冊(cè)后聯(lián)系客服均可獲贈(zèng)您要求的畢業(yè)設(shè)計(jì)資料客服 QQ : 8191040Ttiis document was created usingConverter PDF >前言11原始數(shù)據(jù)31.1 繪制鍛件圖要求 31.2 具體尺寸 32工藝性分析 43鍛造工藝方案的確定 63.1 壓力機(jī)類型的選擇 63.2 鐓粗方式的選擇 64工藝尺寸的計(jì)算 94.1 坯料尺寸的計(jì)算 94.2 管件鐓粗比的計(jì)算 105鍛造力的計(jì)

6、算 125.1 鍛造力的計(jì)算 125.2 平鍛機(jī)噸位的確定 126模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 137主要零部件的設(shè)計(jì) 147.1 工作零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 147.2 定位、模架及其他零部件的設(shè)計(jì) 167.3 緊固零部件的設(shè)計(jì) 188鍛壓設(shè)備的選取 209模具零件加工工藝 219.1 凸模加工工藝 219.2 凹模加工工藝 219.3 夾緊凹模加工工藝 2210模具的加工特點(diǎn)及裝配工藝性 2310.1 模具的加工特點(diǎn) 2310.2 模具裝配工藝性 23結(jié)論 24致謝 25參考文獻(xiàn) 26鍛造在工業(yè)生產(chǎn)中占有舉足輕重的地位。工礦交通各行業(yè)，如汽車，拖拉機(jī)，礦山機(jī)械，機(jī)床，航空航天和航海等部門，沒有鍛造生產(chǎn)的密切

7、配合，其發(fā)展以 至生存下去都是不可想象的。鍛造生產(chǎn)能力及其工藝水平，對(duì)一個(gè)國(guó)家的工業(yè)， 農(nóng)業(yè)，國(guó)防和科學(xué)技術(shù)的影響難以估量。在國(guó)內(nèi)外,鍛造的應(yīng)用如此廣泛，這與其獨(dú)特的優(yōu)越性是分不開的。如在生 產(chǎn)率、金屬材料利用率、產(chǎn)品的機(jī)械性能等重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面，均比機(jī)械加工， 鑄造和焊接工藝占有優(yōu)勢(shì)。一個(gè)鋼產(chǎn)量以千萬噸計(jì)的國(guó)家，各類鍛件總重量則以百萬噸計(jì)。如德國(guó)，自工970年以來，僅模鍛件就達(dá)到年產(chǎn)量100萬噸。正因?yàn)槿?此，鍛造雖經(jīng)上千年的發(fā)展，但至今其生命力仍與日俱增。將鍛件加工成零件， 需要消耗大量的機(jī)械加工工時(shí)，而且一部分金屬在切削加工中變成費(fèi)料。由此可見鍛造技術(shù)的每一個(gè)進(jìn)步，都將在經(jīng)濟(jì)效益上產(chǎn)生可

8、觀的影響。鍛件分為自由鍛件和模鍛件，但是自由鍛件無論在生產(chǎn)率、材料利用率、生產(chǎn)成本和產(chǎn)品質(zhì)量都不如模鍛件。在歐美一些西方國(guó)家，其模鍛件占鍛件總重量的70%以上。而鍛模的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到鍛件的質(zhì)量、成本和制造周期，鍛造工藝的合理選擇無疑也將降低原材料的消耗，提高生產(chǎn)率。由于現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)向少、無切削方向發(fā)展， 因此對(duì)鍛件的質(zhì)量要求越來越高，傳統(tǒng)的鍛模設(shè)計(jì)方法己越來越不適應(yīng)這一要 求。國(guó)內(nèi)外鍛造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)如下：(1) 重點(diǎn)發(fā)展精密凈形成型，發(fā)展少無切削技術(shù)金屬材料的凈形和近凈形成型是一種先進(jìn)的制造技術(shù)，它具有節(jié)省材料、節(jié)省工時(shí)、提高生產(chǎn)率、降低成本、 提高零件性能和質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)，在制造業(yè)尤其是汽

9、車制造中得到廣泛應(yīng)用。例如熱精鍛的齒輪精度己達(dá)M-9,離合器齒面及傘齒輪齒面均可鍛后直接裝配而無須機(jī)械加工；冷精鍛的尺寸精度可達(dá)0.02-0.05mm。(2) 塑性加工的智能化。塑性加工技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)全方位地密切結(jié)合， 以實(shí)現(xiàn)塑性加工的智能化，這是當(dāng)今塑性技術(shù)發(fā)展的一個(gè)最為明顯的趨勢(shì)。 CAD/C叨CA技術(shù)在塑性加工中的應(yīng)用日益普遍，計(jì)算機(jī)模擬則是目前塑性加工中一個(gè)最為活躍的領(lǐng)域。采用這一技術(shù)來進(jìn)行塑性加工工藝過程的模擬，可使人們預(yù)知金屬的流動(dòng)、應(yīng)變、應(yīng)力、溫度分耘模具受力、可能的缺陷及失效形式。 部分軟件甚至可以預(yù)知產(chǎn)品的顯微結(jié)構(gòu)、性能以及彈性恢復(fù)力和殘余應(yīng)力，這對(duì)于優(yōu)化工藝參數(shù)和模具結(jié)

10、構(gòu)、縮短產(chǎn)品研制周期、降低研制成本均有十分重要的意義。復(fù)合技術(shù)。所謂復(fù)合技術(shù)就是借鑒其它成型工藝的特點(diǎn)來完善和提高本 工藝。女口，先鑄后鍛工藝為鑄鍛復(fù)合工藝；先沖后鍛工藝為沖鍛復(fù)合工藝；先熱鍛To remove this message, purchase Meproduct al www.SolidDTtiis document was created usings 呂口I-IDConverter PDF >后冷鍛工藝為冷熱復(fù)合鍛造工藝；還有先軋后鍛軋鍛復(fù)合工藝等。這些工藝的發(fā) 展必將產(chǎn)生新的工藝和新的設(shè)備與技術(shù)。(3) 液壓成型技術(shù)。利用流體介質(zhì)來代替模具傳遞力以實(shí)現(xiàn)金屬塑性加工稱為

11、液壓成型這一技術(shù)始于20世紀(jì)中期，近年來由于汽車工業(yè)的發(fā)展，在液壓成 型汽車零部件方面有了新的進(jìn)展，它引起人們廣泛重視。液壓成型不光是簡(jiǎn)化了模具結(jié)構(gòu)，縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期， 而且可以制造出其它方法所不能制造的復(fù)雜 工件。這對(duì)提高汽車性能， 減少零件數(shù)量和減輕汽車自重有十分重要的意義，也是該技術(shù)目前引起人們特別重視的主要原因。(4) 激光成型技術(shù)。激光 由于其功率強(qiáng)、可控性好，在制造業(yè)得到越來越廣泛的應(yīng)用，如激光切割、焊接、快速原型制造等近年來，人們又試圖將激光用 于漸次成型工藝以實(shí)現(xiàn)金屬板材的無模柔性成型加工。激光成型是依靠激光使板材局部快速加熱及冷卻，在熱應(yīng)力作用下，金屬產(chǎn)生微小變形；反復(fù)加

12、熱選擇的部位，就可獲得所需的形狀。 這種技術(shù)的關(guān)鍵所在是其精度與形狀的控制，包括幾何形狀的三維檢測(cè)計(jì)算機(jī)模擬及生成數(shù)控指令。(5) 新材料精密成型工藝。 為了減輕機(jī)械設(shè)備和汽車的重量，輕合金(鋁、鎂、欽等)新材料的應(yīng)用越來越多，這些新材料的精密成型技術(shù)是中國(guó)急需發(fā)展的重 要技術(shù)方向，必須研究具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的串行工藝和裝備，進(jìn)入世界競(jìng)爭(zhēng)的行列。從上述分析可以看出，共性基礎(chǔ)技術(shù)研究是設(shè)計(jì)、研制先進(jìn)制造裝備和高質(zhì) 量、高精度制品的先決條件，是提高行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的基礎(chǔ)，不掌握這些基礎(chǔ)技術(shù)， 就不具備認(rèn)識(shí)和攻克設(shè)備制造、制品加工過程中所必須解決的問題的能力。To remove this message,

13、purchase Meproduct al www.SolidDTtiis document was created usings 呂口I-IDConverter PDF >1原始數(shù)據(jù)鍛件圖是制定鍛造工藝和檢驗(yàn)的依據(jù)，繪制時(shí)主要考慮工藝余塊、余量及鍛 件公差。1.1 .繪制鍛件圖要求(1) 繪制鍛件圖所采用的比例、字體、圖線、剖面符號(hào)及其畫法按 GB126-74。(2) 鍛件圖中鍛件輪廓線用粗實(shí)線繪制；零件輪廓線用雙點(diǎn)劃線繪制；鍛件分模線用點(diǎn)劃線繪制。(3) 為了便于考慮機(jī)械加工余量的大小，鍛件尺寸數(shù)字應(yīng)標(biāo)注在尺寸線的中上方，零件相應(yīng)部分尺寸數(shù)字標(biāo)注在該尺寸線的中下方括號(hào)內(nèi)。(4) 對(duì)模

14、鍛后有精壓要求的鍛件， 在精壓面尺寸線上標(biāo)明精壓尺寸與公差，并在精壓尺寸上方注明精壓前的模鍛尺寸與公差，再分別于該尺寸后注明精壓”和模鍛”。(5) 鍛件圖中標(biāo)出第一道機(jī)械加工工序的定位基準(zhǔn)面，以“ V表示。基準(zhǔn)面的位置應(yīng)由機(jī)械加工部門與鍛造工藝部門協(xié)商確定?；鶞?zhǔn)面應(yīng)避免選在鍛件分模線上。凡需經(jīng)熱處理并有硬度要求的鍛件均應(yīng)在鍛件圖上標(biāo)出檢測(cè)硬度的位置，并以符號(hào)“dB表示。鍛件檢測(cè)硬度的位置應(yīng)盡量選定在加工表面上(調(diào)質(zhì)鍛件選定在鍛件較厚處；退火鍛件選定在鍛件較薄處)。1.2 .具體尺寸如圖所示。大批量生產(chǎn)，材料為40鋼，管件外徑為6mm，管壁厚度為1mm。To remove this messag

15、e, purchase Meproduct al www.SolidDocuniflnts.coniTo remove this message, purchase Meproduct al www.SolidDocuniflnts.coniTo remove this message, purchase Meproduct al www.SolidDocuniflnts.coniTo remove this message, purchase Meproduct al www.SolidDocuniflnts.conilTiis document was created using】 1Co

16、nverter PDF >To remove this message, purchase Meproduct al www.SolidDocuniflnts.coni2. 工藝性分析在編制零件機(jī)械加工工藝規(guī)程前，首先應(yīng)研究零件的工作圖樣和產(chǎn)品裝配圖樣，熟悉該產(chǎn)品的用途、性能及工作條件，明確該零件在產(chǎn)品中的位置和作用； 了解并研究各項(xiàng)技術(shù)條件制訂的依據(jù)，找出其主要技術(shù)要求和技術(shù)關(guān)鍵，以便在擬訂工藝規(guī)程時(shí)采用適當(dāng)?shù)拇胧┘右员ＷC。工藝分析的目的，一是審查零件的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸精度、 相互位置精度、表 面粗糙度、材料及熱處理等的技術(shù)要求是否合理， 是否便于加工和裝配；二是通 過工藝分析，對(duì)零件的

17、工藝要求有進(jìn)一步的了解，以便制訂出合理的工藝規(guī)程。該工件僅需鐓粗工序即可，具體數(shù)據(jù)包括：材料40鋼，管件外徑6mm管壁厚度為1mm根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以判斷，此工件具有良好的鍛造性能，適合墩粗。工件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，端部攏口尺寸為3.5mm墩粗處最大外徑為 8.5mm該工件尺寸精度較低，普通鍛造即可滿足要求。撫圖2.1典型的平鍛機(jī)模鍛件成形工序Figure 2.1 A typical flat die forgi ng mach ine formi ng processes平鍛機(jī)模鍛也稱平鍛，是鐓鍛長(zhǎng)桿件、管件的頭部和用棒料制造帶通孔環(huán)形件的常用方法，如制造長(zhǎng)軸的法蘭部分、軸承環(huán)等。上圖為典型的平鍛機(jī)模鍛件

18、成形工序。的圖2.2平鍛模及其運(yùn)動(dòng)過程Figure 2.2-pi ng process of forgi ng die and their moveme nt平鍛模工作時(shí)，活動(dòng)凹模移動(dòng)，將端部已加熱的棒料夾住，然后由固定在主 滑塊上的多工位凸模進(jìn)行鐓鍛，使金屬充滿模具的模膛。如果棒料的變形部分長(zhǎng)度大于棒料直徑的 3倍，則必須在預(yù)鍛、終鍛之前對(duì)棒料端部進(jìn)行一次或幾次聚 積，避免鐓鍛時(shí)棒料彎曲或產(chǎn)生折疊。鍛通孔時(shí)，先鍛出帶盲孔的鍛件，然后在 沖頭穿孔時(shí)將鍛件與棒料分離。平鍛件一般不產(chǎn)生飛邊或只產(chǎn)生較小的飛邊，所以材料的利用率高，但需要將棒料夾住后鍛造， 所以要求棒料有較小的直徑公差。This do

19、cumeti was crEaied using g SolidConverter PDF >To remove this message, purchase Meproduct al www.ScihdDocumants.coni3. 鍛造工藝方案的確定3.1 .壓力機(jī)類型的選擇該工件制造時(shí)先縮口再墩粗，因此，使用平鍛機(jī)進(jìn)行頂鐓即可完成此鍛件的 制造。平鍛機(jī)與其它曲柄壓力機(jī)區(qū)別的主要標(biāo)志是：平鍛機(jī)具有兩個(gè)滑塊（主滑塊 和夾緊滑塊），因而具有兩個(gè)互相垂直的分模面。平鍛機(jī)的特點(diǎn)： 擴(kuò)大了模鍛的范圍，可以鍛出錘上模鍛和曲柄壓力機(jī)上模鍛無法鍛出的 鍛件，模鍛工步主要以局部鐓粗為主，也可以進(jìn)行切

20、飛邊、切斷和彎曲等工步。 鍛件尺寸精確，表面粗糙度值小，生產(chǎn)率高。 節(jié)省金屬，材料利用率高。 對(duì)非回轉(zhuǎn)體及中心不對(duì)稱的鍛件較難鍛造。平鍛機(jī)的造價(jià)也較高，適用 于大批量生產(chǎn)。1電機(jī)2 V帶3 傳動(dòng)軸4 離合器5 帶輪6 凸輪7 齒輪8 曲 軸9 滑快 10凸模11擋料板12 固定凹模13 副滑快和活動(dòng)凹模14-杠桿15 -坯料圖3.1平鍛機(jī)傳動(dòng)圖Figure 3.1 Tran smissi on map-p ing forging但是，平鍛機(jī)上模鍛也有如下缺點(diǎn)： 平鍛機(jī)是模鍛設(shè)備中結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的一種，價(jià)格貴，投資大。 靠凹模夾緊棒料進(jìn)行鍛造成形，一般要用高精度熱軋鋼材或冷拔整徑鋼 材，否則會(huì)夾不緊

21、或在凹模間產(chǎn)生大的縱向毛刺。鍛前需用特殊工藝清除坯料上的氧化皮，否則鍛件粗糙度會(huì)比錘上模鍛高。 平鍛機(jī)工藝適應(yīng)性差，不適宜模鍛非對(duì)稱件。鑒于平鍛機(jī)以上缺點(diǎn)，且本工件較為簡(jiǎn)單，可自行設(shè)計(jì)一臺(tái)設(shè)備，裝在普通 壓力機(jī)上，達(dá)到平鍛機(jī)的使用效果。從而可以大大降低成本。3.2 .墩粗方式的選擇管料墩粗一般有五種方式：1管料的內(nèi)徑保持不變，增大外徑。如下圖所示圖3.2內(nèi)徑保持不變，增大外徑Figure 3.2 rema in the same diameter, i ncreas ing the diameter2管料的外徑保持不變， 縮小內(nèi)徑。管料外徑被模具加持著， 墩粗穩(wěn)定性好。 如下圖所示。z z z

22、 / z z 廠 # z / z y yz z z r/ Z / $ d7仃八 一，"J"/jTjJ"jTjf圖3.3 外徑保持不變，縮小內(nèi)徑Figure 3.3 rema in the same outside diameter and n arrow diameter3管料的外徑增大，內(nèi)徑縮小。由于內(nèi)外徑都處于自由狀態(tài)，穩(wěn)定性差。如 F圖所示。圖3.4外徑增大，內(nèi)徑縮小Figure 3.4 diameter in creased diameter n arrow ing4同時(shí)增大內(nèi)徑和外徑。管料內(nèi)外徑同時(shí)增大，內(nèi)壁不易產(chǎn)生凹陷，也不易 產(chǎn)生折紋，墩粗穩(wěn)定性較好

23、。如下圖所示。圖3.5同時(shí)增大內(nèi)徑和外徑Figure 3.5 At the same time in crease the in side diameter and outside diameter5在凸模的錐形模膛墩粗管料。這種方式的最大優(yōu)點(diǎn)是不產(chǎn)生縱向毛刺，而 上述前四種墩粗方式都已產(chǎn)生縱向毛刺，在鍛件表面產(chǎn)生折紋。如下圖所示。圖3.6在凸模的錐形模膛墩粗Figure 3.6 in the con e-shaped die punch bore rough pier4. 工藝尺寸的計(jì)算4.1 .坯料尺寸的計(jì)算拔長(zhǎng)，滾擠，卡壓等鍛件制坯工藝的作用是改變?cè)懠男螤?，合理地分配坯料，以適應(yīng)鍛件

24、橫截面面積的要求，使金屬較好地充滿模膛。以摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)連桿為例，如果直接用等截面坯料在模膛內(nèi)鍛造，根據(jù)長(zhǎng)軸類變形時(shí)的流動(dòng)特點(diǎn)可知，坯料變形時(shí)，金屬沿軸向流動(dòng)得少，沿橫向流動(dòng)的多，近似平面變形， 因此，桿部有大量金屬流入飛邊槽。不僅浪費(fèi)了材料，而且使上下模不能打靠。頭部由于材料不足， 不能充滿。為了得到良好質(zhì)量的鍛件，節(jié)約材料和減少模膛磨損，應(yīng)采用制坯工藝，預(yù)先改變坯料的形狀，改變金屬沿軸向分配的情況。鍛 件沿軸向的金屬分配對(duì)不同鍛件要求是不一樣的，合適的形狀應(yīng)該是在保證模膛充滿的條件下，在模鍛之后，鍛件各處飛邊均勻， 亦即應(yīng)使坯料上各截面的面積 等于鍛件相應(yīng)截面面積加上飛邊的面積。按這一要求

25、計(jì)算的坯料，通常稱為計(jì)算毛坯。計(jì)算毛坯描述了沿鍛件軸向截面面積的變化情況，也就是鍛件沿軸向的質(zhì)量分布。圖4.1鍛件圖Figure 4.1 Figure forgings坯料直徑：根據(jù)鍛件圖，選擇直徑6mm勺管材即可滿足使用要求。鐓粗長(zhǎng)度：該件加工過程中，主要發(fā)生徑向的彎曲變形，并在軸向發(fā)生管壁的墩粗。在 此僅作粗略計(jì)算，視管件墩粗后壁厚不變。取其中性層長(zhǎng)度作為毛坯加工部分長(zhǎng) 度，即鐓長(zhǎng)度。l 二、.4.52 +1.52 +、.、0.52 +1.752 = 6.32坯料長(zhǎng)度：該工件可分為加工部分（鐓粗長(zhǎng)度）和非加工部分兩部分，根據(jù)鍛件圖，非加工部分的長(zhǎng)度為140mm圖4.2管件頭部尺寸Figur

26、e 4.2 head size pieces因毛坯墩粗過程中， 實(shí)際壁厚有所增加， 在此取為6.4mm。則毛坯總體尺寸 為：L =1 +1。=6.4+140= 146.4L坯料加工部分的長(zhǎng)度I。一一坯料非加工部分的長(zhǎng)度此毛坯尺寸僅做參考，生產(chǎn)中需根據(jù)實(shí)際墩粗效果加以調(diào)整，直至能鐓出合 格制件。4.2 .管件鐓粗比的計(jì)算鐓粗工序廣泛應(yīng)用于鍛造生產(chǎn)中，使坯料的高度減小橫截面增大成為所需的幾何形狀，同時(shí)大大提高制件的機(jī)械力學(xué)性能指標(biāo)。對(duì)于高徑比較大的長(zhǎng)軸類鍛件，鐓粗剛開始時(shí)就會(huì)發(fā)生塑性失穩(wěn)，引起金屬的空間分布發(fā)生變化，軸線彎曲,不加控制就會(huì)發(fā)展為縱彎折疊，形成廢品，特別是由于金屬在模膛中分布不規(guī)則， 部分模膛無法充滿而另一部分模膛中金屬過多向分模面流動(dòng)，導(dǎo)致成形力的急劇 To remove this message, purchase Meproduct al www.SolidDlTiis document was