錘鍛模課程設(shè)計說明書

1、 III目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 1設(shè)計前期的準備1 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 1.1零件分析1 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 1.2材料分析1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 2錘上模鍛鍛件設(shè)計2 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 2.1確定分模位置2 HYPERLINK l bookmark12 o

2、 Current Document 2.2確定模鍛件質(zhì)量及公差22.2.1鍛件的形狀復雜系數(shù)22.2.2鍛件的質(zhì)量22.2.3鍛件的材質(zhì)系數(shù)32.2.4模鍛件的精度等級32.2.5確定鍛件公差32.2.6模鍛斜度32.2.7圓角半徑32.2.8鍛件技術(shù)要求3 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 2.3繪制鍛件圖4 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 3錘上模鍛工藝設(shè)計5 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 3.1確定鍛錘的噸位5 HYPERLINK l

3、 bookmark22 o Current Document 3.2選擇飛邊槽5 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 3.3確定坯料尺寸6 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 3.4成形鐓粗槽設(shè)計7 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 4鍛前加熱，鍛后冷卻及熱處理要求8 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 4.1確定加熱方式及鍛造溫度范圍8 HYPERLINK l bookmark32 o Current

4、 Document 4.2確定加熱時間8 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 4.3確定冷卻方式8 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 4.4確定熱處理方式及要求8 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 4.5確定清理工序94.6確定檢驗工序9 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 5錘用模鍛設(shè)計10 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 5.1終鍛型槽設(shè)計105

5、.1.1熱鍛件圖確定105.1.2鉗口尺寸設(shè)計105.1.3型槽的布排11 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 5.2模壁厚度確定11 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 5.3模具結(jié)構(gòu)設(shè)計115.3.1檢驗角、燕尾和鍵槽尺寸確定125.3.2楔鐵尺寸及定位鍵尺寸125.3.3模塊尺寸12 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 參考文獻131設(shè)計前期的準備11.1零件分析11.2材料分析12錘上模鍛鍛件設(shè)計22.1確定分模位置22.2確定模鍛件質(zhì)量及公差

6、22.2.1鍛件的形狀復雜系數(shù)22.2.2鍛件的質(zhì)量22.2.3鍛件的材質(zhì)系數(shù)32.2.4模鍛件的精度等級32.2.5確定鍛件公差32.2.6模鍛斜度32.2.7圓角半徑32.2.8鍛件技術(shù)要求32.3繪制鍛件圖43錘上模鍛工藝設(shè)計53.1確定鍛錘的噸位53.2選擇飛邊槽53.3確定坯料尺寸63.4成形鐓粗槽設(shè)計74鍛前加熱，鍛后冷卻及熱處理要求84.1確定加熱方式及鍛造溫度范圍84.2確定加熱時間84.3確定冷卻方式84.4確定熱處理方式及要求84.5確定清理檢驗、工序95錘用模鍛設(shè)計105.1終鍛型槽設(shè)計105.1.1熱鍛件圖確定105.1.2鉗口尺寸設(shè)計105.1.3型槽的布排115.2

7、模壁厚度確定115.3模具結(jié)構(gòu)設(shè)計115.3.1檢驗角、燕尾和鍵槽尺寸確定125.3.2楔鐵尺寸及定位鍵尺寸125.3.3模塊尺寸12參考文獻13沈陽理工大學課程設(shè)計專用紙 設(shè)計前期的準備1.1零件分析該零件為圓餅類鍛件，圖L1，圖1.2。主軸線尺寸較短，在分模面上鍛件投影長寬尺寸相差不大。模鍛時，毛坯軸線方向與打擊方向相同，金屬沿高度、寬度和長度方向同時流動。終鍛前通常利用鐓粗平臺進行制坯，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R5T1gR35-U.t；圖1.2鍛件圖12材料分析材料：45鋼材料密度：7.85g/c

8、m3材料含碳量：0.420.50%45鋼是鍛件常用材料，它價格便宜經(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度和韌性等綜合機械性能，淬火后表面硬度可達4552HRC。錘上模鍛鍛件設(shè)計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，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)盡量簡單，防止上下模錯移，分模面盡可能采用直線狀。該鍛件屬于簡單對稱形狀，故采用直線分模。如圖2.1圖2.1分模面22確定模鍛件質(zhì)量及公差2.2.1鍛件的形狀復雜系數(shù)鍛件的形狀復雜系數(shù)S是鍛件

9、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外廓包容體的體積;Gd鍛件質(zhì)量；Gb外廓包容體的體積。經(jīng)估算:V二188201mm3dV=546000mm3bS=Vb=548000=0.3445得到形狀復雜系數(shù)s=0.3445。S在0.320.63范圍內(nèi)，所以復雜系數(shù)為S2級。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行計算，即：m=pv（1.2）其中，P材料密度，取7.85g/cm3V鍛件體積，取188200mm3經(jīng)計算，m二pv二7.85x0.188200二1.47737Kg所以鍛件質(zhì)量約為l48Kg。2.2.3鍛

10、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等級，材質(zhì)系數(shù)不同，公差不同。該鍛件的材料為45鋼，屬于Ml。2.2.4模鍛件的精度等級模鍛件的公差一般為三級，普通級、半精度級和精密級，此鍛件采用普通級。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、形狀復雜系數(shù)以及鍛件材質(zhì)諸因素查找鍛壓手冊確定長度、寬度和高度方向的尺寸公差。長、寬公差2.02.2.6模鍛斜度+1.4mm-0.6mm，咼度公差1.8+12mm-0.6mm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P和外斜度a。當鍛件冷縮時，鍛件

11、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?？紤]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)計手冊中P116頁表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和充滿型槽，提高鍛件質(zhì)量并延長鍛模壽命，模鍛件上的所有轉(zhuǎn)接處都用圓弧連接。r二余量+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)要求圖上未標注的模鍛斜度7；圖上未標注的圓角半徑R=2mm；允許的錯移量0.4mm；殘留的毛邊量0.7mm；表面缺陷不得深入到零件

12、表面算起1/3名義余量范圍內(nèi);鍛件按專用技術(shù)條件驗收；鍛件熱處理：調(diào)質(zhì)。2.2.9計算鍛件基本數(shù)據(jù)鍛件在平面上的投影面積約7279.1047mm2；鍛件體積約188200mm3；鍛件質(zhì)量約1.48Kg。2.3繪制鍛件圖繪制鍛件圖，見圖2.2。45#沉陽延工K李01506模設(shè)計罐件圈ift計1205310306ttffl牯出1:1工瑩林黠：4贈表面陜翩度和怎氐駢表前B；卿稱施圖2.2鍛件圖錘上模鍛工藝設(shè)計3.1確定鍛錘的噸位模鍛錘噸位選擇恰當，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。模鍛過程是一個短暫的動態(tài)變化過程，受到諸多因素的制約,要獲得準確的理論解是很困難的

13、。因此，生產(chǎn)中，為方便起見，多用經(jīng)驗公式或近似解的理論公式確定設(shè)備噸位。有時，甚至采用更為簡易的辦法，即參照類似鍛件的生產(chǎn)經(jīng)驗，通過類似來選擇設(shè)備噸位。經(jīng)驗公式法按鍛件在分模面上的投影面積、鍛件的復雜程度和變形抗力確定模鍛錘的噸位：式中，a合金變形抗力系數(shù)；0鍛件復雜程度系數(shù)；F件一一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)驗公式進行計算：取：a=1.53=0.3445F件=7279.1mm2G=1.5x0.3445x7279.10.3761噸由計算結(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

14、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。噸位法是從實際生產(chǎn)中總結(jié)出來的，應(yīng)用簡便，但未考慮鍛件形狀復雜程度，因而準確性差。2）計算法計算法是采用經(jīng)驗公式計算毛邊槽橋部高度，即式中，F(xiàn)件鍛件在分模面上的投影面積（mm2）然后根據(jù)計算得到的h值確定毛邊槽其他尺寸。h=-0.09+23Q-0.01Q（mm）式中，Q鍛件質(zhì)量（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增加時阻力增大。鍛件的尺寸（準確的

15、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It,選擇飛邊槽形式為I型各部分尺寸如表3.1。圖3.1飛邊槽表3.1飛邊槽尺寸h/mmh1/mmb/mmb1/mmR1/mmF/mm21.448221100126飛邊槽形狀如圖3.1。33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度是以計算毛坯為基礎(chǔ)，再根據(jù)熱鍛件特點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，變形特點不同，所需坯料的計算方法亦不同。該鍛件為

16、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)進行計算。V=V（1+k）（3.4）坯件式中，一鍛件體積；卩件一寬裕系數(shù)k考慮到鍛件復雜程度影響毛邊體積，并計及火耗量。對圓形鍛件，k=0.120.25；對非圓形鍛件，k=0.20.35.現(xiàn)取0.25。則V壞二V（1+k）=188200 x（1+0.25）=235250mm3d=(0.87坯0.9x和23525055.56mm根據(jù)實際情況取毛坯直徑為55mm。毛坯下料長度為L二V十F二100mm坯坯坯根據(jù)計算出的坯料體積卩坯確定坯料直徑D坯或方坯料的邊長A坯?？紤]到坯料在鐓粗時不產(chǎn)生彎曲，備料方便，以及節(jié)省材料，所以下料毛坯尺寸為55X100

17、mm。34成形鐓粗槽設(shè)計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上相等，按下式計算：FB=o+（1020）mmh式中，尸0毛坯截面積；hmin-成形型槽的最小高度兀28220+10mm=133mm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成形，并使鍛件獲得良好的鍛后組織和力學性能，因此在金屬坯料鍛前進行加熱處理。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

18、45鋼，其塑性及導溫性較差，而電加熱具有加熱速度快、爐溫控制準確、工件氧化少、加熱質(zhì)量好、勞動條件好、易于實現(xiàn)自動化操作等優(yōu)點，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。通過長期生產(chǎn)實踐和大量試驗研究，現(xiàn)有金屬材料的鍛造溫度范圍已經(jīng)確定，始鍛溫度為1200C,終鍛溫度為800C。4.2確定加熱時間加熱時間是指坯料坯料裝爐后從開始加熱到出爐所需要的時間，包括加熱各階段的升溫時間和保溫時間。加熱

19、時間可按傳熱學理論計算，但因計算復雜，與實際差距大，生產(chǎn)中很少采用。該鍛件為中小鋼坯，在半連續(xù)中加熱時，加熱時間可按公式：t=aD(h)(4.1)式中D坯料直徑或?qū)挾?mm)a鋼料化學成分影響系數(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=0.3一0.4。經(jīng)計t=0.15x56=8.4h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，鍛件可能因產(chǎn)生裂紋或白點而報廢，也可能延長生產(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)鍛件材料的化學成分、組織特點、鍛件的端面尺寸和鍛造變形情況等因素

20、來確定合適的冷卻速度。45號鋼適合空冷。4.4確定熱處理方式及要求鍛件在機械加工前后，均須進行熱處理。鍛件常用的熱處理方法有：退火、正火、調(diào)質(zhì)、淬火與低溫回火、淬火與時效等。為調(diào)整鍛件的硬度，以利于鍛件進行后續(xù)加工；同時消除鍛件內(nèi)應(yīng)力，以免在機械加工時變形；改善鍛件內(nèi)部組織，細化晶粒，為最終熱處理作好組織準備。該鍛件材料為45號鋼，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。45確定清理檢驗、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)備為砂輪機和拋

21、丸機。此鍛件采用磁粉探傷檢驗鍛件的表面裂紋等缺陷。錘用模鍛設(shè)計5.1終鍛型槽設(shè)計終鍛型槽是各種型槽中最重要的型槽，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熱鍛件圖尺寸計算公式：L二1(1+5)(5.1)加防收縮率應(yīng)注意；a.無坐標圓角半徑不加防收縮率；b.利用終鍛型槽進行矯正的鍛件，收縮率按照校正溫度而適當減小。終鍛型槽易磨損處可在鍛件負公差內(nèi)增加一層磨損量以提咼模具壽命；因此熱鍛件圖上的凹陷處冷鍛件圖上小05mm。由于鍛件分模面兩側(cè)不對稱，考慮到金

22、屬流動特點，將難以充形的復雜形狀一側(cè)放在上模，因為金屬充填上模效果好于下模。圖5.1熱鍛件圖5.1.2鉗口尺寸設(shè)計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10.5S=0.560=30，取l=30mm；鉗口總長度L=60mm。見表5.1表5.1鉗口尺寸鉗夾頭直鍛件重量鉗口尺寸鉗口頸尺寸徑d(mm)(kg)BhRbal201.48620161.5300505.1.3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)計形槽分布。模膛布置是根據(jù)模膛數(shù)及

23、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。此鍛件為軸對稱,有一個制坯型槽和一個終鍛型槽，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稱軸重合。燕尾中心線至檢驗邊的距離為155mm。此鍛件模膛包括成形鐓粗模膛模膛和終鍛模膛兩個。模鍛此鍛件的1t模鍛錘機組，加熱爐在錘的左方，且吹風機在模鍛錘右立柱，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）。因為此鍛件軸對稱，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)保證足夠的強度，同時又要盡可能減小模塊尺寸。由終鍛模膛R0.5h,查“確定模膛壁厚曲線得s=60mm。5.3模具結(jié)構(gòu)設(shè)計5.3.1檢驗角、燕尾和鍵槽尺寸確定(1)檢驗角是各模膛與燕尾尺寸的基準面，在生產(chǎn)者是模具調(diào)試的依據(jù)，為相互垂直的兩個平面，做在模塊的前面和右面。查表5.2確定尺寸：寬度b=