鍛造課程設(shè)計論文

1、河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計摘要鍛造是一種借助工具或模具在沖擊或壓力作用下加工金屬機械零件或零件毛坯的方法。 與其它方法相比，鍛造加工生產(chǎn)的生產(chǎn)率最高，鍛件的尺寸形狀穩(wěn)定，并有最佳的綜合力學(xué) 性能。鍛件的最大優(yōu)勢是韌性高，纖維組織合理，件與件之間的性能變化小，并且其內(nèi)部質(zhì) 量與加工歷史有關(guān)，不會被任何一種金屬加工工藝超過。鍛造是模具三大行業(yè)之一，并且隨 著國內(nèi)以及國外的機械化加工的越來越被重視，鍛造正在發(fā)揮著不可替代的作用。本文對離合器分離叉鍛造工藝及鍛造模具做出了合理的設(shè)計，其中包括離合器分離叉模 鍛加工工藝流程、離合器分離叉的鍛造模具設(shè)計、模鍛加工工序設(shè)計、離合器分離叉的變形 過程等。根據(jù)分析計算

2、，設(shè)計了一套鍛造模具，并對模具進行了計算機繪圖。關(guān)鍵字：鍛造工藝學(xué)；鍛造模具；離合器分離叉3AbstractForging is a help tool or mold under impact or pressure metal mechanical parts or parts rough approach. Compared with other methods, the production of the most productive forging, forging the size and shape stability, and has the best mechanical

3、properties. The biggest advantage of forging is high toughness, reasonablefibrous tissue, a small change in performance between the pieces and parts, and its interior quality and processing history of not being exceeded in any kind of metal processing. Die forging is one of the three major industrie

4、s, as well as domestic and foreign mechanized processing more and more attention, forging is playing an irreplaceable role. In this paper, it introduced the design process of the Forging manufacturing process of clutch release fork,the forging die design of clutch release fork, the follow-up process

5、 design of forging and the deformation process of clutch release fork.Depending on the analysis, a forging die design, and the important parts are drawn on computer .Keywords : forging technology; forging die; clutch release fork ;摘 要UE 3c- 1 1、零件分析及工藝方案確定 -1 -1.1 零件分析-1 -1.2 工藝方案的確定-1 -2、繪制鍛件圖-1 -2

6、.1 確定分模位置 -1 -2.2 確定模鍛件加工余量及公差 -1 -2.3 模鍛斜度-2 -2.4 確定鍛件圓角半徑 -2 -2.5 技術(shù)條件：-2 -3、計算鍛件的主要參數(shù) -3 -4、確定鍛錘噸位 -3 -5、確定毛邊槽形式和尺寸 -3 -6、確定終鍛型槽 -4 -7、設(shè)計預(yù)鍛型槽 -4 -8、繪制計算毛坯圖 -5 -9、制坯工步選擇-7 -10、確定坯料尺寸 -7 -11、制坯型槽設(shè)計 -8 -12、鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計 -9 -13、鍛前加熱、鍛后冷卻及熱處理要求的確定 -10 -13.1 確定加熱方式，及鍛造溫度范圍 -10 -13.2 確定加熱時間-10 -13.3 確定冷卻方式及規(guī)范

7、-10 -13.4 確定鍛后熱處理方式及要求 -11 -14、卸扣件的模鍛工藝流程 -11 -15、課程設(shè)計感悟 -11 -16、參考資料-12 -河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計1、零件分析及工藝方案確定1.1 零件分析1.2 工藝方案的確定根據(jù)上述分析，結(jié)合生產(chǎn)批量要求，生產(chǎn)設(shè)備，制模能力等進行全面分析，初步確定出 模鍛設(shè)計步驟：選擇鍛造方式：錘上模鍛；選用設(shè)備類型：模鍛錘；采用模鍛形式：開式模鍛；確 定變形工步：下料一加熱一拔長一滾擠一預(yù)鍛一終鍛。2、繪制鍛件圖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

8、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)卸扣零件形狀，采用厚度方向上下對稱的直線分型模。2.2 確定模鍛件加工余量及公差根據(jù)表中可知，鍛件的質(zhì)量為1.8kg,鍛件的材料為45號鋼，所以材質(zhì)系數(shù)為 M1級。鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)： S W =1.8 10=0.21 則S為3級復(fù)雜系數(shù)0W4卜廓包容438 97 25 7.38由有關(guān)手冊查得：高度公差為3.22.1mm1.1mm-12 -1.2mm0.6mm °；長度公差為2.2 0.5mm ；寬度公差為1.8

9、零件需磨削加工，加工精度為F2,查得高度及水平尺寸的單邊余量約為1.7 2.2mm,取2mm 。2.3 模鍛斜度為便于模鍛件從型槽中取出，必須將型槽壁做成一定的斜度，稱為模鍛斜度或出模角。為了使鍛件容易從模膛中取出，一般鍛件均有脫模斜度或脫模角，它分為外斜度和內(nèi)斜度，常常內(nèi)斜度比外斜度大23度。查有關(guān)手冊確定型槽的外斜度為 7。，內(nèi)斜度為10。2.4 確定鍛件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 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。同時為了加工方 便同一鍛件圓角的選取要與銃刀相配。為了使金屬易于流動和充滿型槽，提高鍛

10、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)處圓角半徑或倒角鍛件上內(nèi)圓角半徑R應(yīng)比外圓角半徑r大，一般取R= (2-3) r所以外圓角半徑為1.5mm,內(nèi)圓角半徑為R= (23) r,所以內(nèi)圓角半徑為3mm.2.5 技術(shù)條件：(1)未注明的模鍛斜度為7° ,內(nèi)斜度為10° ;(2)圖上未標注的圓角半徑 R=1.5mm；(3)允許的錯移量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)；(7)鍛件表面清理：為便于檢查淬火裂紋，采用酸洗3、計算鍛件的主要參數(shù)(1)鍛件在平面上的投影面積為1150

11、0mm2；(2)鍛件周邊長度為1100mm；(3)鍛件的體積為235000mm3；(4)鍛件的質(zhì)量為1.8kg。4、確定鍛錘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，參考表 4-14,按12t錘毛 邊槽尺寸考慮，假定毛邊橋部寬度為 20mm總面積F 11500 1100 20 33500mm2,按雙作 用模鍛錘噸位確定的經(jīng)驗公式 G (3.5 6.3)kF確定鍛錘噸位，因分離叉為大量生產(chǎn)，需要高 生產(chǎn)率，取較大的系數(shù) 6.3,取k 1.0,于是G 6.3 1.0 335 2100kg,選用2t錘。5、確定毛邊梢形式和尺寸61b圖 5.1.1選用圖5.1.1毛邊槽形式，其尺寸按表4

12、-14確定；選定毛邊才尺寸為h橋=2.2mm ,幾=4mm ,2b 10mm,匕 30mm, r 1.5mm, Fk 168mm 。鍛件毛邊體積 V毛= 1100 0.7Fk 1100 0.7 168 129000mm3 ,其中0.7Fk F毛(鍛件毛邊平均截面積)。6、確定終鍛型梢(1)型槽排布模鍛一種鍛件，往往要采用多個工步來完成。因此鍛模分模面上的型槽布置要根據(jù)型槽 數(shù)、各型槽的作用以及操作方便來確定，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，有利于延長錘 桿壽命，使鍛件精度增高。(2)兩個制坯型槽分布這時應(yīng)將第一道

13、制坯工步安排在吹風(fēng)管的對面，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，左右對稱布排，并盡可能使型槽中心與打擊中心重合。(3)終鍛型槽是按照熱鍛件圖加工和檢驗的，分離叉材料為45鋼，考慮收縮率為1.5%。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗總結(jié)，考慮到鍛模使用后承擊面下陷，型槽深度減小及精壓時變形不均，橫向尺 寸增大等因素，修改了幾處尺寸：如軸孔處高度是31mm修改后白尺寸是31.5mm7、設(shè)計預(yù)鍛型梢預(yù)鍛的主要目的是在終鍛前進一步分配金屬，分配金屬是為了：(1)確保金屬無缺陷流動，易于充填型槽；(2)減少材料流向毛邊的損失；(3)減少終鍛型槽磨損；(4)取得所希望的流線和便于控制鍛件的力學(xué)性能。但采用

14、預(yù)鍛也會帶來不利的影響，由于模塊上附加預(yù)鍛型槽，容易造成偏心打擊，影響 錘桿的壽命，容易使上下模錯移，增大模塊尺寸，降低生產(chǎn)率。預(yù)鍛型槽是以終鍛型槽或熱鍛件圖為基礎(chǔ)進行設(shè)計的，設(shè)計的原則是經(jīng)預(yù)鍛型槽成形的 坯料，在終鍛型槽中最終成型時，金屬變形均勻，充填性好，產(chǎn)生的毛邊最小。為此，須具 體考慮如下問題：預(yù)鍛型槽的寬與高當預(yù)鍛后的坯料在終鍛型槽中是以鍛粗方式成形時，預(yù)鍛型槽的高度尺寸應(yīng)比終鍛型槽 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 1w3% 模鍛斜度預(yù)鍛型槽的模鍛斜度一般與終鍛模具型槽相同。圓角半徑預(yù)鍛型槽周邊不設(shè)毛邊槽，而是在型槽分模面轉(zhuǎn)角處用較大的圓??；

15、型槽內(nèi)的圓角半徑 比終鍛型槽對應(yīng)處稍大。增大肋根部圓角半徑的目的是減小金屬流動阻力， 促進預(yù)鍛件成形， 同時也能補償終鍛時金屬的不足，還可防止產(chǎn)生折疊。8、繪制計算毛坯圖根據(jù)分離叉的形狀特點，選取 11個截面，分別計算F鍛，F(xiàn)毛，F(xiàn)計列于下表中，并畫出 分離叉的截面圖和直徑圖。為設(shè)計滾擠型槽方便，計算毛坯圖按熱鍛件尺寸計算。截面圖所圍面積即為計算毛坯體積，得：V計 MF計=20 18265 365300mm3 ,縮尺比M通常取為2050mm2/mm,這里取為20。（與 V鍛 +V毛=235000+129000=364000 mm3 對比，相差很?。?653002平均截面積F均=834mm ;4

16、38平均截面直徑d均 JF 29mm o按體積相等修正截面圖和直徑圖，修正后的最大截面積為4090mm2,則最大截面直徑為dmax 64.0 mm。利 導(dǎo)I) /a. 1 n4圖 8.1.1表8.1卸扣計算毛坯的計算數(shù)據(jù)截 面號F鍛 /mm2F毛2 /mm2F計二F鍛2F毛a 計=vFir /mmh = F計h計=M/mmd 計=1.13/F 計 /mmkh kd計/mm149033682628.74132.40.722.7234617652222.82625.70.7518349017666625.83329.20.7520.5475417693030.54634.51.1385912176

17、1088335437.31.141649017666625.83329.20.7520.579121761088335437.31.141875417693030.54634.51.138949017666625.83329.20.7520.51034617652222.82625.70.75181149035682628.74132.40.722.79、制坯工步選擇計算毛坯為兩頭一桿，應(yīng)簡化成兩個簡單的一頭一桿計算毛坯來選擇制坯工步。dmax 641.83d均35L 計 170 /q- 4.9d均 35G 坯 1kg可知此鍛件應(yīng)采用拔長、滾擠制坯工步。為易于充滿型槽，應(yīng)選圓形坯料，先拔長，冉

18、 開式滾擠。模鍛工藝方案為：拔長一開式滾擠一預(yù)鍛一終鍛。10、確定坯料尺寸根據(jù)公式拔長加滾擠聯(lián)合制坯：%(0.750.9)FmaxF坯一毛坯截面積；Fmax 一計算毛坯頭部最大尺寸處截面積，2200mm2。2F坯 0.8Fmax 0.8 2200 1760mm根據(jù)坯料的制坯工步采用圓形坯料其直徑D坯1.13/FJT,經(jīng)計算D坯1.13/FT =48mm,取直徑為50mm。查表取燒損率=3%,在室內(nèi)電爐中加熱。坯料體積為：V坯 V計(1) 364000 (1+3%)=374920mm3鉗頭長度：1鉗=(11.5) D坯30mm o所以坯料長度：L坯L鉗=243mm ,取 250mm。11、制坯型

19、梢設(shè)計11.1 拔長型槽設(shè)計拔長型槽的主要作用是使批表局部截面積減小，長度增加，還兼有消除氧化皮的作用, 拔長型槽的位置在模塊邊緣，有坎部，倉部和鉗口三部分組成。400拔長坎高度 h K2 怛 0.85 歷£ 0.85 J630000 21.3mm。拔長坎長度 C k3d坯=1.5 50=75mm。圓角半徑 R=0.25C=0.25X 75=18.75, R 10R 187mm。型槽寬度 B K4d坯(10 20) 1.35 50 10 77.5mm。取 B=80mm。倉部深度e 1.2 50 60mm。拔長型槽長度L拔=225mm。按上述設(shè)計可鍛出合格鍛件，但為了提高生產(chǎn)率，可將型

20、槽的高度h減小，C,R,R增大11.2 滾擠型槽設(shè)計滾擠型槽可認為是由鉗口、本體、毛刺槽三部分組成，鉗口用來容納夾鉗并卡細坯料，毛刺槽是用來容納滾擠時產(chǎn)生的端部毛刺，本體使坯料變形。(1)滾擠型槽設(shè)計：采用開式滾擠。(2)滾擠型槽高度由于滾擠時，上下模不一定打靠，實際采用的型槽高度應(yīng)比計算值小一些，按下式計算:h桿二(0.75-0.65)d 計h 頭二(1.05 1.15)d 計h拐=(0.9-1.0)d計綜上所述，滾擠型槽高度h為:h桿=45mmh 頭=70mmh 拐=60mm(0)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)來確定。型槽 B過大會減少聚集效率， 并增大模塊尺寸

21、；B過小，在滾擠過程中金屬流進分模面會形成毛邊，當翻轉(zhuǎn) 90度再滾擠時, 就會形成折疊。經(jīng)過拔長的坯料再進行滾擠時，桿部金屬富裕量要小得多，不會再有大量金屬流入頭部， 因此，經(jīng)過拔長過的坯料再滾擠時，滾擠型槽桿部寬度應(yīng)比前述的小，根據(jù)經(jīng)驗可得F800B桿1010 53.7 mmhmin18.3B 頭 hmax 10 38 10 48mm因為開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80mm(4)滾擠型槽長度L滾擠型槽長度L應(yīng)根據(jù)熱鍛件圖尺寸確定。直鍛件L=L 鍛 + (13) =345mm(5)鉗口與毛刺槽尺寸n 0.2d0 6(mm)n 38(mm)鉗口處：m (12)n(mm),

22、經(jīng)計算：m 60(mm)。R 0.1d0 6(mm)R 12(mm)查表得：a 8,c 30,b 40, R3 10, R4 8。12、鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計(1)鍛模緊固方法錘上鍛模緊固在下模座和錘頭上，采用楔鐵和定位鍵配合燕尾緊固的方法。(2)模膛的布排因為此鍛模不需預(yù)鍛模膛，且零件為中心對稱，故終鍛模膛中心位置應(yīng)在鍛模中心處。(3)鎖扣的設(shè)計H=25mmb=35mm 6 =0.3mn)= =5° , R1=13mm R2=25mm(4)確定模膛壁厚S1=1.2X62.5=75mrm S2=1.7X22.5=38.25mn)S3=2X 15=30mm(5)模塊尺寸的確定由噸位設(shè)備1.5t

23、,查得鍛模允許的最小承擊面積400mm2,綜合考慮模膛布排、飛邊槽、鎖扣及鍛粗臺設(shè)計要求等方面的因素，可取模塊尺寸L=550mmB=420mm此時的承擊面積為：A 550 4201102 150 145 1502 148756mm2,滿足要求。(6)模塊高度上模塊高度：H=180mm下模塊高度：H=180mm模塊最小閉合高度：H=360mm(7)檢驗角 b=5mm h=50mm燕尾 b=200mmh=50.5mm鍵槽 b1=50mm l=60mm起重孔 dx s=30x 60mm13、鍛前加熱、鍛后冷卻及熱處理要求的確定13.1 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

24、：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，米用半連續(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1200C,終鍛溫度為750 C 013.2 確定加熱時間加熱時間是坯料裝爐后從開始加熱到出爐所需的時間，包括加熱個階段的升溫時間和保 溫時間。13.3 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