倒速轮锻模和切边冲孔复合模设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 单位代码 02 学 号 080105666 分 类 号 密 级 毕业设计 说明书 倒速轮 锻模切边冲孔复合模设计 院（系）名称 工学院 专 业名称 机械制造及其自动化 学生姓名 指导教师 2012 年 4 月 20 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 倒 速轮 锻模和切边冲孔复合模设计 摘要 在模锻设备上，利用高强度锻模，使金属坯料在模膛内受压产生塑性变形，而获得所需形状、尺寸以及内部质量锻件的加工方法称为模锻。 模锻是金属材料加工方法之一，在现代制造业中占有重要的地位。 在变形过程中由于模膛对金属坯料流动的限制，因而锻造终了时可获得与模膛形状相符的模锻件。 根据锻造工艺的不同，热模锻可以分为单工序热模锻和多工位热模锻。单工序热模锻一般采用摩擦压力机、机械压力机、锤、油压 机等压力加工设备进行锻造，以人工方式取放工件；多工位热模锻一般是采用热模锻压力机进行锻造，送料一般采用步进梁机械手以提高生产效率和送料精度。此外，根据有无飞边的不同，还可以分为闭式热模锻和开式热模锻 关键词 :锻模 ;热锻锻 ;锻造工艺 ;锤压机 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 ie n in is in of an In of to of at of of is to be on to a is of to In to be 目 录 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 绪 论 . 1 题背景及目的 . 1 内外锻造模具的发展现状 . 1 内锻造模具的发展方向 . 2 2 课题分析拟定 . 4 件工艺性分析 . 4 定工艺方案 . 5 3 根据零件图制定锻件图 . 6 定分型面 . 6 工余量及公差 . 6 术条件 . 8 锻斜度 . 8 角半径 . 8 4 冲孔连皮设计 . 10 5 校核 . 11 6 锻件的主要参数及其设备吨位选择 . 12 件的主要参数 . 12 定设备吨位 . 12 7 终锻模膛的设计 . 13 制一五速轮热锻件图 . 13 定飞边槽尺寸 . 14 8 制坯模膛的设计 . 16 坯工步的确定 . 16 定坯料长度 . 16 9 锤锻模结构设计 . 18 槽布排 . 18 模中心与模膛压力中心的位置关系 . 18 膛布排 . 18 粗坪的设计 . 19 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 口的设计 . 19 移力的平衡与锁扣设计 . 20 槽壁厚 . 20 块尺寸的确定 . 20 10 切边冲孔复合模的设计 . 23 边冲孔方式及模具类型 . 23 边力和冲孔力的计算 . 24 边模的设计 . 24 边凹模的固定与设计 . 24 边冲头的固定与设计 . 25 边冲头的固定 . 25 头的分块 . 25 边冲头的设计 . 25 边模其他部分设计 . 26 具的工作过程 . 26 11 锻模模具材料及其热处理的确定 . 28 锤模及切边模模具材料的确定 . 28 具材料热处理的硬度要求 . 28 12 其它工艺参数的设计优化 . 29 料方式的确定 . 29 它工艺参数的优化 . 29 13 模锻经济性分析 . 30 结论 . 31 致谢 . 32 参考文献 . 33 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 绪 论 题背景及目的 模具是 机械、汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备 ，属于高新技术产品。作为基础工业，模具的质量、精度、寿命对其它工业的发展起着十分重要的作用，在 国际上称为 “工业之母 ”。近十年来，随着国民经济的快速发展，作为工业品基础的模具工业，也得到了蓬勃发展，已成为国民经济建设中的重要产品。据统计，我国（未包括台湾、香港、澳门）现有模具生产厂点已超过 1700 家，从业人员达 60 多万人。 模具分为冷冲压模具、 热锻模具、塑料模具、铸造模具、橡胶模具和玻璃模具等，其中， 热锻 模具历史悠久、用途广、技术成熟，在各种模具中所占比重最多。汽车、摩托车、家电行业是模具最大的市场，占整个模具市场的 60以上。例如，一种车型的轿车共需模具约 4000 套，价值达 2 亿元 3 亿元；单台电冰箱 需要模具生产的零件约 150个，共需模具约 350 套，价值约 400 万元；单台彩电大约有 150 个零件需用模具生产，共需模具约 140 套，价值达 700 万元。其中 关键的复杂零件都有锻造模具生产的 。 全球模具产业主要特色：模具厂商均以中小企业为主；各国模具产出以供应当地市场为主；生产以单件为主；交货期比价位更重要；模具使用行业范围很广；模具人才培养不易；产业发展受政府高度重视 2。 内外 锻造 模具的发展现状 锻压经过 100 余年的发展，今天已成为一门综合性学科。它以塑性成形原理、金属学、摩擦学为理论基础，同时涉及传 热学、物理化学、机械运动学等相关学科，以各种工艺学，如锻造工艺学、冲压工艺学等为技术，与其它学科一起支撑着机器制造业。锻压这门较老的学科至今仍朝气蓬勃，在众多的金属材料和成型加工的国际、国内学术交流会仪上仍十分活跃。 我国是一个发展中国家，经过近半个世纪的建设，锻造工业可以说从无到有、从小到大。到 20 世纪 80 年代，全国有锻造厂点 4000 多个，拥有锻锤 11000 台，模锻锤 250多台，热模锻压力机约 40 台， 10000 上的螺旋压力机 20 余台，模锻水压机最大吨位达到 300 000由锻水压机最大吨位达 到 125 000击锤达到 100 生买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 产锻件能力达到 290 万吨。到 90 年代末，大型锻压设备台、套数成倍增加，几十条锻件生产线已被建立起来，为我国机器制造业持续高速发展奠定了雄厚的基础。 与发达工业国家相比，我国锻造设备无论是数量、吨位、种类还是性能都有较大的差距。在 11 000 台锻锤中， 400 下的空气锤就占 8200 台左右，约占 74%。以原西德为例，到 20 世纪 70 年代，就拥有模锻锤 2100 台，曲柄压力机 290 台，螺旋压力机798 台。分别是我国 80 年代拥有模锻锤和曲柄压力机数量的 和 。世界上最大的模锻水压机安装在苏联，为 750000国拥有的模锻水压机为 450 000 从锻造发展趋势看，模锻生产占主导地位，如 1979 年，苏联模锻件产量就已占全部锻件的 日本为 55%，美国为 73%，而我国只占 26%,约为 30 万吨。 随着我国跻身世界钢铁生产大国的行列，年产钢材 6 000 万吨，汽车制造业、飞机制造业以及发电设备、机车、轮船制造业的飞速发展，对锻件需求量日益增大，必然促进锻造技术的发展，使锻造业与飞跃发展的制造业相适应。 近十几年，我国汽车产量和保有量急剧增长， 去年国内汽车产量为 310 万辆，增幅36 ， 其中轿车增幅为 51 。而目前国内汽车的保有量为 1800 辆，据国家 统计 局的调查显示，现在城市里有 20的家庭买 得 起汽车，那么预计 10 年后中国汽车保有量能达到 1 亿辆。今年中国汽车总需求量将达到 580 万辆 ， 增长 12，其中轿车需求量为 275万辆，增长 17。 2003 年我国生产汽车冲压件约 240 万吨 件，摩托车冲压件约 28 万吨 19 亿件，拖拉机、农用车冲压件约 96 万吨 件，家用空调和冰箱冲压件 100 万吨 件。随着冲压成型行业最大用户市场 汽车行 业继续迅猛发展，消声器封头的冲压模具也要向高技术 、 新工艺 、 提高机械化、自动化程度方向发展。 内 锻造 模具的发展方向 随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争日益急剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。我国模具工业从起步到飞跃发展，历经了半个世纪，近年来，我国模具技术有了很大的发展，模具水平有了很大的提高。快速经济制模技术得到了进一步发展，尤其这一领域的高新技术快速成型制造技术（ 展很快，国内有多家已自行开发出达到国际水平的相关设备。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又 上了新台阶。大型复杂冲模以汽车覆盖件为代表，我国主要汽车模具企业已能生产部分轿车覆盖件模具。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维 陆续开始 使 用 国际通用软件，个别厂家还引进了 件，并成功应用于冲压模具的设计中。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发 ， 经过多年的努力 ，在模具术方面取得了显著的进步 ， 在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。 当前， 锻造 模具的材料、设计、制作 均满足 不了国内汽车发展的需要，而且标准化程度低，大约为 40%50%， 而国际上一般为 70左右。我国与欧、美、日相比，存在最大的差距就是还没有一个产、学、研联合体，科研难以做大，成果不能尽快转化为生产力。所以 ， 应围绕大型开发和产业化项目，以高校和科研单位为技术支持，企业为应用基地，形成产品、设备、材料、技术的企业联合体，形成既能开发创新，有能迅速产业化的良性循环。 模具技术的发展应该为适应模具产品 “交货期短 ”、 “精度高 ”、 “质量好 ”、 “价格低 ”的要求服务。为达到这一要求，首先要全面推广 术，其次要发展高速铣削加工，最后要加强模具加工系统的自动化、智能化 3。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 2 课题分析拟定 根据教师拟定，本次毕业设计以 一、五速轮锻模和切边冲孔 复合模 具 作为设计对象。 件 工艺性 分析 由图 2 知，该零件为锤模锻件，普通级精度，用半连续式炉加热，该零 材料20 速轮零件的最大厚度为 72小厚度为 44 倒速论 于圆盘类零件，锤锻时 打击方向一致，金属沿长宽高方向同时流动。对于体积小，形状简单的圆盘类零件，可由原始坯料直接锻造成形。 由图知，该 倒 速轮零件中心有一个直径为 68通孔，而模锻不能锻出通孔，只能锻出不通孔。对于内孔大于等于 25锻件模锻时不能直接锻出通孔，在分模面上留出一层较薄的金属连皮，在随后的冲孔工序中再将其冲掉，若连皮太薄，锻造容易出现锻不足，和要求过大的冲击力。从而导致模膛凸凹部分磨损加大。虽然有助于克服上述现象，但重除连皮困难致使锻件变形且浪费材料。 图 2制件图 制件技术要求： 1. 未注 圆角半径 r=5。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 2. 未注外模斜度 = 7，未注内模斜度 =7。 3. 允许残留飞边公差为 4. 允许错公差最大为 定工艺方案 由零件图可知零件有 孔，属于圆饼类锻件。锻件中需设置毛边槽和冲孔连皮，所以该锻件的工艺方案如下：在机械化炉中预热 用 1000t 剪床剪切下料 在半连续式炉中加热 用 5t 锤上模锻（镦粗、终锻） 用 500t 压床进行热切边冲孔 正火在酸洗槽中清理。 表 2 工艺卡 序号 工艺路线 设备 模具号 1 预热 机械化炉 2 切料 1000 吨剪床 3 加 热 半连续式炉 4 模锻 5 吨锻 10镦粗终锻 5 热切边冲孔 500 吨压床 10 正火 7 清理 酸洗槽 8 入库 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 3 根据零件图制定锻件图 确定分型面 锻模的分型面是指上下锻模的分接面。分模轮廓线是指锻模分型面与锻件轮廓交线。分模面的选择应按以下原则进行。 (1)要保证模锻件能从模膛中顺利取出，并使锻件尽可能与零件形状相同，一般分模面应选择在模锻件最大水平投影尺寸的截面上。 （ 2） 按选定的分模面制成锻模后，应使上下模沿分模面的模膛轮廓一致，以便在安装锻模和生产中容易发现错模现象。 （ 3） 最好使分模面为一个平面，并使上下模膛深度基本一致，差别不宜过大，以便于均匀充型。 （ 4） 选定的分模面应使零件上所加的敷料最小。这样可避免浪费金属，降低材料的利用率，增加切削加工工作量的现象。 （ 5）最好把分模面选取在能使模膛深度最浅处，这样可使金属很容易充满模膛，便于取出锻件。 按上述原则综合分析，一五速轮高径比 H/D=112/2171 是圆饼 类零件，因此取径向分模，根据零件形状知道，分模面选在最 大直径处，即约距最下端 48 处，即用图中的 为分模面最合适。 加工余量及公差 模锻件水平方向尺寸公差见下表 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 表 3锻件内外表面的加工余量见表 3 31)估算锻件质量。预选 单边 加工余量为 2 ，计算锻件体积。将锻件分解为简单的几何体相加减，取锻模斜度中间值（预设内模锻斜度 =5 ，外模锻斜度 =7 ），圆角半径忽略不计，这样，将齿轮锻件分解为各个圆柱体相加减。 实心体 ： （ 221248+93210+134258） = 2 孔 ： （ 64276+73240） = 2 则 V 锻 = 2 V 外轮廓包容体 =/42212116= 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 锻件质量 m 锻 = m 外 = . （ 2） 计算形状复杂系数 S S=m 锻 /m 外 =以该齿轮形状复杂系数为 ， （ 3） 22材质系数为 （ 4） 计算加工余量及公差 零件加工精度 为一般加工精度，锻件在半连续式炉中加热，查表 1】 ，水平及高度方向单边加工余量为 ，锻件内孔直径机械加工单边余量为 2 ，1】 。 技术条件 （ 1） 图上未注明模锻斜度为 7 ； （ 2） 图上未注明圆角半径为 （ 3） 查锻模简明设计手册表 1】 知，允许的错差量 ； （ 4） 查锻模简明设计手册表 1】 知，允许的残留的飞边公差 ； （ 5） 允许的表面缺陷深度 a、不加工面缺陷深度 ； b、加工面缺陷深度 实际余量的 1/2。 （ 6） 锻件热处理：正火达到 9(41)； （ 7） 锻件表面清理：酸洗； （ 8） 尺寸按交点注； （ 9） 未注尺寸公差不检查； 模锻斜度 为便于从模膛中取出锻件，模锻件上平行于锤击方向的表面必须具有斜度，成为模锻斜度，一般为 5 间，未注明取外模锻斜度为 =7 ，内模锻斜度为 =10 。 圆角半径 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 查表 51】 和 51】 ，考虑制件倒角值和加工余量， r=余量 +零件的倒角值 =余量 +零件的倒角值 =5 内圆角半径 R=5 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 4 冲孔连皮设计 由 于锤上模锻时不能靠上、下模的突起部分把金属完全排挤掉，因此不能锻出通孔，终锻后，孔内留有金属薄层，称为冲孔连皮， 锻后利用压力机上的切边模将其除去。常用的连皮形式是平底连皮，如图 所示，连皮的厚度 t 在 4围内 ,可按下式计算： S=厚度为 8 中 位为 位为 连皮上的圆角半径 大于内圆角半径， +=5+8+2=以取圆角半径 3孔径 d25冲孔深度大于冲头直径的 3 倍时，只在冲孔处压出凹穴，上述各参数确定后，可绘制出锻件图。分模面选在锻件高度方向的中部，由于零件轮辐部分不加工，故无加工余量。图中内孔中部的两条直线为冲孔连皮切掉后的痕迹。 图 4文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 5 校核 经过 件绘出的造型，经分析体积计算知， V 锻 =M 锻 = S=以该齿轮形状一般，系数为 锻件图留取的机械加工余量是合理的 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 6 锻件的主要参数及其设备吨位选择 锻件的主要参数 （ 1） 锻件在平面上的最大投影面积为 383.6 （ 2） 锻件周边长度为 694.3 （ 3） 锻件体积为 (4) 锻件质量为 定设备吨位 查表 1】 经验公式得 =120D=22.1 表 1】 经验公式得 圆饼类锻件 m=（ （ ） 2（ D =()2(20 = 经查表 1】 ， 根据常用模锻锤设备吨位的选择， 综合考虑选用模锻锤选用 5t 模锻锤， 式中 : m锻锤落下部分质量（ ） D锻件外径（ 终锻时的材料变形抗力， （ ，由表 1】 查得。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 7 终锻模膛的设计 终锻型槽是各种型槽中最重要的型槽，用来完成锻件最终成形。终锻型槽按热锻件图制造和检验。所以终锻模膛设计的主要内容是绘制热锻件图和确定飞边槽，供制造模膛用，热锻件图以冷锻件图为依据，热锻件图以冷锻件图为依据，热锻件图的尺寸标注，高度方向以分模面为基准，以便于锻模机械加工和准备样板。其次考虑到金属冷缩现象，热锻件图上所有的尺寸应计入收缩率，即： L=l(1+) 其中： L热锻件尺寸 l冷锻件尺寸 终 端温度下的金属收缩率 由于一般锻件收缩率一般为 此锻件考虑收缩率为 则可计算出热锻件图各尺寸，模锻斜度和内、外圆角尺寸与冷锻件图相同，于是可绘制出热锻件图，如图 3 所示。 由于此锻件形状并不复杂，所以并不需要设置预锻模膛。 制一五速轮热锻件图 热锻件的主要尺寸如下： 107（ 1+=108.6 2（ 1+=93.4 60( 162.4 12（ 1+=制热锻件图如下所示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 图 7件图技术要求： （ 1） 在热锻件图上需将分模面和冲孔连皮的位置、尺寸全部注明。 （ 2） 在热锻件图上应写明未注明的模锻斜度，圆角半径与收缩率，但不需注出锻件公差，技术条件与产品轮廓线。 确定飞边槽尺寸 飞边槽的作用： 增加金属流出模膛的阻力，迫使金属充满模膛； 容纳多余金属 锻造时飞边起缓冲作用，减弱上下模的打击，防止模具的压塌与开裂。 飞边槽的尺寸确定方法： （ 1） 按照锻件在水平面上的投 影面积。 （ 2） 也可按照锻锤吨位确定飞边槽的尺寸。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 图 7表 71】 得，该锻模选用 5t 的空气 蒸汽两用的模锻锤锻打成型。确定飞边槽的样式为 a 式，由锻件在水平面上最大投影面积 A=38360 确定飞边槽桥部高度h=据表 7标准，飞边槽的基本尺寸为： h=3 mm, mm,b=12 mm,0mm,r=飞边槽的尺寸图 如下： 图 7文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 8 制坯模膛的 设计 制坯工步的作用是 为了初步改变原坯料的形状，合理地分配坯料，以适应锻件横截面积和形状的要求，使金属能较好的充满型槽。不同形状的锻件采用的制坯工步不同。制坯模膛有以下几种： 1、拔长模膛 减小坯料某部分的横截面积，以增加其长度。 2、滚挤模膛 减小坯料某部分的横截面积，以增大其另一部分的横截面积。主要使金属坯料能够按模锻件的形状来分布。滚挤模膛也分为开式和闭式两种。 3、弯曲模膛 使坯料弯曲。 4、切断模膛 在上模与下模的角部组成一对刃口，用来切断金属，可用 于从坯料上切下锻件或从锻件上切钳口，也可用于多件锻造后分离成单个锻件。此外，还有成形模膛、墩粗台及击扁面等制坯模膛。 坯工步的确定 短轴类锻件工步一般采用镦粗 终锻（或镦粗 成形 终锻）。查表 71】 得，轮毂较高的锻件，镦粗后毛坯的直径 D 应在 1+ 在镦粗时坯料圆柱面的的氧化皮即可脱落，而坯料两个端面上的氧化皮，则需将饼状的坯料用夹钳立起来，轻轻压一下，即可脱落。 图 8 确定坯料长度 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 锻件体积 V 锻 = 边体积按飞边槽容积的 50%计算，圆饼类锻件一般采用镦粗制坯，所以毛坯尺寸应以镦粗变形为依据进行计算的。 毛坯体积为： V 坯 =（ 1+k） V 锻 则毛坯直径为 d 坯 =其中 虑到锻件复杂程度影响毛边体积，并计及火耗率，对圆形锻件k= n毛坯高度与直径之比值，一般取 n=使锻位时定位容易，成性良好镦粗后尺寸控制在端面直径为 170D(170+221)范围内 ,即 170 195.5 D 镦 =180 选用圆钢作为原材料，锻件体积为： V 锻 = 计算飞边体积：飞边槽尺寸为 b=12 mm,0A 飞 =虑到齿轮锻件终锻定位对中不易准确，故计算时飞边体积可按最后一点展开长度 n 取 V 飞 = = 221+2（ 12+50） 皮体积计算： V 连 =4642 8=照半连续式炉加热条件，取烧耗率 为 V 坯 =（ V 锻 +V 飞 +V 连 ）（ 1+ %） =（ (1+ =坯料高径比 n=2，则坯料直径 d 为 d 坯 = =标准规格选择坯料直径为 d=120 料长度 L 坯 =4V 坯 / 1202=表 31】 ，考虑到下料误差，取 L 坯 =244 坯料下料尺寸为 120 244 据坯料的常用规格选择 120+2302，毛坯重 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 9 锤锻模结构设计 模锻变形时，通过模具将外力传给变形金属，与此同时，变形金属也以同样大小的反作用力作用于模具。当模具内的应力值超过材料的强度极限时，模具便发生破坏。尤其在冲击载荷下，模具更容易破坏。因此，锤锻模的结构设计对锻件品质、生产率、劳动强度、锻模和锻锤的使用寿命等有很大的影响。锻锤模的结构设计应着重考虑模膛的布排、错移力的平衡以及锻模的强度、模块尺寸、导向等。 型槽布排 模膛的布排要根据模膛数以及各模膛 的作用和操作方便安排。锤锻模一般由多个模膛。 锻模中心与模膛压力中心的位置关系 模膛压力中心与锻件形状有关。当变形抗力分布均匀时，模膛（包括飞边桥部）在分模面的水平投影的形心可当作模膛中心，可用传统的吊线法寻找变形抗力分布不均匀时，模膛中心则由形心向变形抗力较大的一边移动。移动距离的大小与模膛各部分变形抗力相差程度有关，可依生产经验确定。 当锻模无预锻模膛时，终锻模膛压力中心位置应取在锻模中心处，以保证锻件质量，减少错差量。无预锻模膛时，模膛压力中心应尽可能与锻模中心重合，避免产生偏心力矩。 模膛布排 模膛的布排原则： 预断的变形力比制坯大得多，为减小偏心力矩，改善锻锤及锻模的工作条件，避免或减少锻件错移，应尽可能使终锻模膛及预锻模膛的压力中