錘鍛模課程設(shè)計(jì)說明書

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目錄專心-專注-專業(yè)1.設(shè)計(jì)前期的準(zhǔn)備1.1零件分析該零件為圓餅類鍛件，圖1.1，圖1.2。主軸線尺寸較短，在分模面上鍛件投影長(zhǎng)寬尺寸相差不大。模鍛時(shí)，毛坯軸線方向與打擊方向相同，金屬沿高度、寬度和長(zhǎng)度方向同時(shí)流動(dòng)。終鍛前通常利用鐓粗平臺(tái)進(jìn)行制坯，以保證鍛件成形質(zhì)量。該件輪毅較高，為保證鍛件充填飽滿，并便于坯料在終鍛型槽中放平穩(wěn)，宜用成型鐓粗。圖1.1三維鍛件圖圖1.2鍛件圖1.2材料分析材料：45鋼 材料密度：7.85g/ cm³ 材料含碳量: 0.420.50%45鋼是鍛件常用材料，它價(jià)格便宜經(jīng)過調(diào)質(zhì)（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強(qiáng)

2、度和韌性等綜合機(jī)械性能，淬火后表面硬度可達(dá)4552HRC。2.錘上模鍛鍛件設(shè)計(jì)2.1確定分模位置分模面是指模鍛件在可分的模腔中成型時(shí)，組成模具型腔的各模塊的分合面。鍛件分模位置合適與否，關(guān)系到鍛件成形、鍛件出模、材料利用率等一系列問題。為了提高鍛件質(zhì)量合生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性，并使鍛模結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單，防止上下模錯(cuò)移，分模面盡可能采用直線狀。該鍛件屬于簡(jiǎn)單對(duì)稱形狀，故采用直線分模。如圖2.1圖2.1分模面2.2確定模鍛件質(zhì)量及公差2.2.1鍛件的形狀復(fù)雜系數(shù)鍛件的形狀復(fù)雜系數(shù)S是鍛件質(zhì)量或體積（Gd，Vd）與其外廓包容體的質(zhì)量或體積（Gb，Vb）的比值，即： (1.1)其中，Vd鍛件體積；Vb外廓包容體

3、的體積；Gd鍛件質(zhì)量；Gb外廓包容體的體積。經(jīng)估算： 得到形狀復(fù)雜系數(shù)s=0.3445。S在0.320.63范圍內(nèi)，所以復(fù)雜系數(shù)為S2級(jí)。2.2.2鍛件的質(zhì)量鍛件的質(zhì)量可以根據(jù)鍛件圖的名義尺寸進(jìn)行計(jì)算，即： (1.2)其中，材料密度，取7.85 g/cm3 V鍛件體積，取mm3經(jīng)計(jì)算，所以鍛件質(zhì)量約為1.48Kg。2.2.3鍛件的材質(zhì)系數(shù)材質(zhì)系數(shù)按鍛壓的難易程度劃分四個(gè)等級(jí)，材質(zhì)系數(shù)不同，公差不同。該鍛件的材料為45鋼，屬于M1。2.2.4模鍛件的精度等級(jí)模鍛件的公差一般為三級(jí)，普通級(jí)、半精度級(jí)和精密級(jí)，此鍛件采用普通級(jí)。2.2.5確定鍛件公差根據(jù)鍛件的名義尺寸、質(zhì)量、精度等級(jí)、形狀復(fù)雜系數(shù)以

4、及鍛件材質(zhì)諸因素查找鍛壓手冊(cè)確定長(zhǎng)度、寬度和高度方向的尺寸公差。長(zhǎng)、寬公差 2.0 ，高度公差1.8 。2.2.6模鍛斜度為便于模鍛件從型槽中取出，必須將型槽壁部做成一定的斜度，即模鍛斜度。它可以是鍛件側(cè)壁附加的斜度，也可以是側(cè)壁的自然斜度。模鍛斜度有內(nèi)斜度和外斜度。當(dāng)鍛件冷縮時(shí)，鍛件外側(cè)趨向離開模壁，而內(nèi)側(cè)抱住模具型槽中凸出部分不易取出。考慮到模具制造方便，同一模具不宜采用不同斜度，綜合考慮多種因素，鍛造模具設(shè)計(jì)手冊(cè)中P116頁(yè)表4-10中可知該鍛件的外斜度取7°，所以最終選擇模鍛斜度為7°。2.2.7圓角半徑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(zhǎng)鍛模壽命，模鍛

5、件上的所有轉(zhuǎn)接處都用圓弧連接。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=（23）r 取內(nèi)圓角半徑R為5，外圓角半徑r為2。2.2.8鍛件技術(shù)要求圖上未標(biāo)注的模鍛斜度7°；圖上未標(biāo)注的圓角半徑R=2mm；允許的錯(cuò)移量0.4mm；殘留的毛邊量0.7mm；表面缺陷不得深入到零件表面算起1/3名義余量范圍內(nèi)；鍛件按專用技術(shù)條件驗(yàn)收；鍛件熱處理：調(diào)質(zhì)。2.2.9計(jì)算鍛件基本數(shù)據(jù)鍛件在平面上的投影面積約7279.1047mm2；鍛件體積約mm3；鍛件質(zhì)量約1.48Kg。2.3繪制鍛件圖繪制鍛件圖，見圖2.2。圖2.2鍛件圖3.錘上模鍛工藝設(shè)計(jì)3.1確定鍛

6、錘的噸位模鍛錘噸位選擇恰當(dāng)，既能獲得優(yōu)質(zhì)鍛件，又能節(jié)省能量，保證正常生產(chǎn)，并能保證模具有一定的壽命。模鍛過程是一個(gè)短暫的動(dòng)態(tài)變化過程，受到諸多因素的制約，要獲得準(zhǔn)確的理論解是很困難的。因此，生產(chǎn)中，為方便起見，多用經(jīng)驗(yàn)公式或近似解的理論公式確定設(shè)備噸位。有時(shí)，甚至采用更為簡(jiǎn)易的辦法，即參照類似鍛件的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，通過類似來選擇設(shè)備噸位。經(jīng)驗(yàn)公式法按鍛件在分模面上的投影面積、鍛件的復(fù)雜程度和變形抗力確定模鍛錘的噸位： (3.1)式中 ，合金變形抗力系數(shù)； 鍛件復(fù)雜程度系數(shù)； 不包括毛邊的模鍛件在分模面上的投影面積mm2。鍛錘的選用一般用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算：?。?1.5 =0.3445 F件=7279.

7、1由計(jì)算結(jié)果可知，選用1噸鍛錘。3.2選擇飛邊槽毛邊槽的形式和尺寸對(duì)鍛件質(zhì)量影響很大，有六種形式。（1）飛邊槽的作用： 1）增加金屬流出模膛的阻力，迫使金屬充滿模膛。 2）容納多余金屬。 3）鍛造時(shí)飛邊起緩沖作用，減弱上下模的直接撞擊，防止模具的壓塌與開裂。（2）飛邊槽尺寸的確定：1）噸位法 毛邊槽具體尺寸根據(jù)鍛錘噸位大小來選定。噸位法是從實(shí)際生產(chǎn)中總結(jié)出來的，應(yīng)用簡(jiǎn)便，但未考慮鍛件形狀復(fù)雜程度，因而準(zhǔn)確性差。2）計(jì)算法 計(jì)算法是采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算毛邊槽橋部高度，即 (3.2) 式中，F(xiàn)件鍛件在分模面上的投影面積（mm2） 然后根據(jù)計(jì)算得到的h值確定毛邊槽其他尺寸。 (3.3)式中 ，Q鍛件質(zhì)量

8、（kg） 飛邊槽最主要的尺寸是橋部高度h及寬度b。h增大，阻力減??；h減小，阻力增大。橋部寬度b增加時(shí)阻力增大。 鍛件的尺寸（準(zhǔn)確的說是鍛件在分模面上的投影面積）既是選定飛邊槽尺寸，也是選定噸位的主要依據(jù)，故生產(chǎn)中通常按鍛錘噸位來選定飛邊槽的尺寸。依據(jù)設(shè)備的噸位1t，選擇飛邊槽形式為型各部分尺寸如表3.1。表3.1飛邊槽尺寸h/mmh1/mmb/mmb1/mmR1/mmF/mm21.448221100126飛邊槽形狀如圖3.1。圖3.1飛邊槽3.3確定坯料尺寸模鍛用原材料的體積應(yīng)包括鍛件本體、毛邊、連皮、夾鉗料頭和加熱引起的氧化皮之總和。原材料的橫截面尺寸及長(zhǎng)度是以計(jì)算毛坯為基礎(chǔ)，再根據(jù)熱鍛件

9、特點(diǎn)及所選定的制坯工步、模鍛方法（單件鍛、調(diào)頭鍛、逐件連續(xù)鍛）確定。不同類別的短見，變形特點(diǎn)不同，所需坯料的計(jì)算方法亦不同。該鍛件為圓餅類鍛件用鐓粗制坯，所以毛坯尺寸應(yīng)以鐓粗變形為依據(jù)進(jìn)行計(jì)算。 (3.4)式中，-鍛件體積； -寬裕系數(shù).考慮到鍛件復(fù)雜程度影響毛邊體積，并計(jì)及火耗量。對(duì)圓形鍛件，k=0.120.25；對(duì)非圓形鍛件，k=0.20.35.現(xiàn)取0.25。則mm3mm根據(jù)實(shí)際情況取毛坯直徑為55mm。毛坯下料長(zhǎng)度為mm根據(jù)計(jì)算出的坯料體積確定坯料直徑或方坯料的邊長(zhǎng)。考慮到坯料在鐓粗時(shí)不產(chǎn)生彎曲，備料方便，以及節(jié)省材料，所以下料毛坯尺寸為Ø55×100mm。3.4成形

10、鐓粗槽設(shè)計(jì)成形鐓粗槽的功用是使坯料獲得近似鍛件平面圖的形狀，多用于形狀不對(duì)稱而又無法滾擠的鍛件制坯，制坯后經(jīng)翻轉(zhuǎn)送入終鍛型槽。成形型槽的寬度在全長(zhǎng)上相等，按下式計(jì)算：B=式中，毛坯截面積；成形型槽的最小高度=133mm4.鍛前加熱,鍛后冷卻及熱處理要求4.1確定加熱方式及鍛造溫度范圍在鍛造生產(chǎn)中，為提高金屬塑性，降低變形抗力，即增加金屬的可鍛性，從而使金屬易于流動(dòng)成形，并使鍛件獲得良好的鍛后組織和力學(xué)性能，因此在金屬坯料鍛前進(jìn)行加熱處理。金屬坯料的加熱方法，按所采用的熱源不同，可分為燃料加熱和電加熱兩大類。由于該鍛件的材料為45鋼，其塑性及導(dǎo)溫性較差,而電加熱具有加熱速度快、爐溫控制準(zhǔn)確、工件

11、氧化少、加熱質(zhì)量好、勞動(dòng)條件好、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作等優(yōu)點(diǎn)，因此采用電加熱。鍛造溫度范圍：金屬的鍛造溫度范圍是指開始鍛造溫度（始鍛溫度）和結(jié)束鍛造溫度（終鍛溫度）之間的一段溫度區(qū)間。鍛造溫度范圍的確定原則是：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。通過長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐和大量試驗(yàn)研究，現(xiàn)有金屬材料的鍛造溫度范圍已經(jīng)確定，始鍛溫度為1200,終鍛溫度為800。4.2確定加熱時(shí)間加熱時(shí)間是指坯料坯料裝爐后從開始加熱到出爐所需要的時(shí)間，包括加熱各階段的升溫時(shí)間和保溫時(shí)間。加熱時(shí)間可按傳熱學(xué)理論計(jì)算，但因計(jì)算復(fù)雜，與實(shí)際差距大，生產(chǎn)中很少采用。該鍛件

12、為中小鋼坯，在半連續(xù)中加熱時(shí)，加熱時(shí)間可按公式： (4.1) 式中D坯料直徑或?qū)挾?mm)a鋼料化學(xué)成分影響系數(shù)(h/cm),碳素結(jié)構(gòu)鋼:a=0.10.15;合金結(jié)構(gòu)鋼:a=0.150.20；工具鋼和高合金鋼:a=0.30.4。經(jīng)計(jì)算， 4.3確定冷卻方式鍛件的冷卻是指鍛件從終鍛溫度出模冷卻到室溫。如果冷卻方法選擇不當(dāng)，鍛件可能因產(chǎn)生裂紋或白點(diǎn)而報(bào)廢，也可能延長(zhǎng)生產(chǎn)周期而影響生產(chǎn)率。制定鍛件冷卻規(guī)范的關(guān)鍵是冷卻速度。根據(jù)鍛件材料的化學(xué)成分、組織特點(diǎn)、鍛件的端面尺寸和鍛造變形情況等因素來確定合適的冷卻速度。45號(hào)鋼適合空冷。4.4確定熱處理方式及要求鍛件在機(jī)械加工前后，均須進(jìn)行熱處理。鍛件常用的

13、熱處理方法有：退火、正火、調(diào)質(zhì)、淬火與低溫回火、淬火與時(shí)效等。為調(diào)整鍛件的硬度,以利于鍛件進(jìn)行后續(xù)加工；同時(shí)消除鍛件內(nèi)應(yīng)力,以免在機(jī)械加工時(shí)變形；改善鍛件內(nèi)部組織,細(xì)化晶粒,為最終熱處理作好組織準(zhǔn)備。該鍛件材料為45號(hào)鋼，為了改善鋼的切削加工性能，因此采用的熱處理方式為淬火,回火。4.5確定清理檢驗(yàn)、工序模鍛件在生產(chǎn)過程中形成的氧化皮需要去除，以提高鍛件表面質(zhì)量，改善鍛件的后續(xù)切削條件；為檢查鍛件表面質(zhì)量也需要進(jìn)行表面清理。此鍛件模鍛后需采用磨毛刺、拋丸等清理工序。使用設(shè)備為砂輪機(jī)和拋丸機(jī)。此鍛件采用磁粉探傷檢驗(yàn)鍛件的表面裂紋等缺陷。5.錘用模鍛設(shè)計(jì)5.1終鍛型槽設(shè)計(jì)終鍛型槽是各種型槽中最重要

14、的型槽，用來完成鍛件最終成成形。終鍛型槽是按熱鍛件圖加工和檢驗(yàn)的。5.1.1熱鍛件圖確定熱鍛件圖是在冷鍛件圖的基礎(chǔ)上考慮 1.5%冷縮率繪制而成。熱鍛件圖形狀與冷鍛件圖形狀是完全相同的。見圖5.1熱鍛件圖尺寸計(jì)算公式： (5.1)1加防收縮率應(yīng)注意；a.無坐標(biāo)圓角半徑不加防收縮率；b.利用終鍛型槽進(jìn)行矯正的鍛件，收縮率按照校正溫度而適當(dāng)減小。2終鍛型槽易磨損處可在鍛件負(fù)公差內(nèi)增加一層磨損量以提高模具壽命；因此熱鍛件圖上的凹陷處冷鍛件圖上小0.5mm。3由于鍛件分模面兩側(cè)不對(duì)稱，考慮到金屬流動(dòng)特點(diǎn)，將難以充形的復(fù)雜形狀一側(cè)放在上模，因?yàn)榻饘俪涮钌夏ＰЧ糜谙履?。圖5.1熱鍛件圖5.1.2鉗口尺寸

15、設(shè)計(jì)鉗口是指在鍛模的模鍛模膛前面所做的空腔，它是由夾鉗口與鉗口頸兩部分組成。此處模鍛選用常用的鉗口形式。鉗口的尺寸，主要依據(jù)鉗料頭的直徑及模膛壁厚等尺寸來確定。確定最小壁厚尺寸，型槽至鉗口間壁厚l0.5 =0.5×60=30，取l = 30mm；鉗口總長(zhǎng)度L= 60mm。見表5.1表5.1鉗口尺寸鉗夾頭直徑 d（mm）鍛件重量（kg）鉗口尺寸鉗口頸尺寸BhR0bal201.4860251061.5305.1.3型槽的布排型槽中心安排：根據(jù)設(shè)備噸位為1噸的錘鍛模設(shè)計(jì)形槽分布。模膛布置是根據(jù)模膛數(shù)及各模膛的作用，以及操作方便安排的。終鍛模膛的變形力最大，為防止產(chǎn)生太大的錘擊偏心力，應(yīng)盡可

16、能使模膛中心與鍛模中心重合，以便錘擊力與鍛件發(fā)作用力處于同一垂直線上。否則，將出現(xiàn)偏心力矩。此鍛件為軸對(duì)稱，有一個(gè)制坯型槽和一個(gè)終鍛型槽，應(yīng)將終鍛型槽偏離燕尾中心線，偏移距離小于模塊寬度的10%。選擇偏移距離為2.5mm。鍵槽中心線與鍛件對(duì)稱軸重合。燕尾中心線至檢驗(yàn)邊的距離為155mm。此鍛件模膛包括成形鐓粗模膛模膛和終鍛模膛兩個(gè)。模鍛此鍛件的 1t 模鍛錘機(jī)組，加熱爐在錘的左方，且吹風(fēng)機(jī)在模鍛錘右立柱，防止氧化皮吹入終鍛模膛，因此成形鐓粗模膛位于模膛的左側(cè)（如圖5.2所示）。因?yàn)榇隋懠S對(duì)稱，則燕尾中心線與終鍛模膛的軸線重合。圖5.2形槽分布5.2模壁厚度確定模壁厚度應(yīng)保證足夠的強(qiáng)度，同時(shí)又

17、要盡可能減小模塊尺寸。由終鍛模膛R<0.5h，查“確定模膛壁厚曲線”得s = 60mm。5.3模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.3.1檢驗(yàn)角、燕尾和鍵槽尺寸確定（1）檢驗(yàn)角是各模膛與燕尾尺寸的基準(zhǔn)面，在生產(chǎn)者是模具調(diào)試的依據(jù)，為相互垂直的兩個(gè)平面，做在模塊的前面和右面。查表5.2確定尺寸：寬度b=5mm，高度 h=50mm。燕尾錘鍛模緊固在下模座和錘頭上，既要求緊固可靠又要安裝調(diào)試方便。采用楔鐵和鍵塊配合燕尾緊固的方法。 表5.2錘鍛模燕尾和鍵槽尺寸（單位：mm）錘噸位/tbhb1d×S120050.55030×605.3.2楔鐵尺寸及定位鍵尺寸楔鐵尺寸如表5.3所示,必須注意上模用楔

18、鐵與下模用楔鉄不能互換。 表5.3楔鐵尺寸鍛錘噸位/th/mmK/mm上楔長(zhǎng)度下楔長(zhǎng)度/mm15040.8A=L+100 表5.4定位鍵尺寸鍛錘噸位/tf/mmh/mmL/mm/m95.3.3模塊尺寸模塊尺寸應(yīng)根據(jù)模膛布置、模壁厚度、鎖扣等有關(guān)因素確定，同時(shí)應(yīng)對(duì)承擊面積、模塊長(zhǎng)度、鍛模中心與模塊中心偏移量、模塊寬度、模塊高度、上模最大重量、模塊規(guī)格等進(jìn)行校核。根據(jù)前面計(jì)算結(jié)果，分別確定模塊寬度、長(zhǎng)度和高度。模塊的尺寸為：寬 × 長(zhǎng) × 高 = 310mm × 325mm × 250mm。參考文獻(xiàn)1呂炎.鍛模設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2006:50-2002王德?lián)?鍛造實(shí)用速查手冊(cè)M.北京：西北工業(yè)大學(xué)出版社.2012:24-1233王樂安.模鍛工藝及其設(shè)備使用特性M.北京：國(guó)防工業(yè)出版社.2011:34-