连杆锤上模锻工艺设计【含CAD图纸优秀毕业课程设计论文】

购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 摘要 锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，锻压 (锻造与冲压 )的两大组成部分之一。锻造生产是机械制造工业中提供机械零件毛坯的主要加工方法之一。通过锻造，不仅可以得到机械零件的形状，而且能改善金属内部组织，提高金属的机械性能和物理性能。一般对受力大、要求高的重要机械零件，大多采用锻造生产方法制造。如汽轮发电机轴、转子、叶轮、叶片、护环、大型水压机立柱、高压缸、轧钢机轧辊、内燃机曲轴、连杆、齿轮、轴承、以及国防工业方面的火炮等重要 零件，均采用锻造生产。 国内部分企业已配备检测仪表和测试技术，采用计算机控制数据处理的现代自动化超声波探伤检测系统，采用各种专用的自动超声波探伤系统，完成各种质量体系的认证等。高速重载齿轮锻件产品的关键生产技术不断被攻克，并在此基础上实现了产业化生产。在引进国外先进生产技术和关键设备的基础上，中国已能自己设计和制造高速重载齿轮锻件的生产装备，这些装备已接近国际先进水平，技术和装备水平的提升有力的促进了国内锻造行业的发展。 关键词：锻造；制造；生产装备；行业 is on to to of of to d by of to in of of to to in At of of to to to is to on of to of 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 录 摘要 . 1 目录 . 2 1 绪论 . 4 具的意义 . 4 种模具的分类和占有量 . 5 2 零件结构及工艺性分析 . 5 料分析 . 5 构工艺分析 . 6 3 锻件图的设计 . 7 模面在选择 . 7 件公差及余量的确定 . 8 件公差及余量的分析 . 8 锻件的公差的确定 . 10 角半径及模锻斜度的选择 . 12 角半径的确定 . 12 锻斜度的选择 . 13 孔连皮的设计 . 14 术要求 . 15 件图 . 15 4 模锻模镗的设计 . 15 锻模膛设计 . 16 锻件图 . 16 边槽的选择 . 17 口的设计 . 18 5 模锻 变形工步选择 . 19 6 坯料尺寸的计算 . 20 轴类锻件坯料尺寸的计算 . 20 7 制坯模镗的设计 . 22 坯工步 的选择拔长加开式滚压 . 22 长模膛设计 . 22 压模镗设计 . 24 8 设备吨位的选择 . 25 9 锻模结 构设计 . 26 膛的布排 . 26 移力的平衡与锁扣 . 27 块的设计 . 27 扣的设 计 . 27 模材料 . 28 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 10 模锻后续工序 . 28 热方式及锻造温度的选择 . 28 件的切边与校正 . 28 模的冷却与热处理 . 28 模的冷却 . 28 模的热处理 . 29 件的表 面清理 . 29 件的质量检验 . 30 结 论 . 30 参考文献 . 31 致 谢 . 32 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 1 绪论 利用模具使坯料变形后获得锻件的锻造方法为模锻。本课题主要是针对锻模中切边模、校正模的设计首先根据对后桥传动锥齿轮的结构形状及尺寸的分析确定工艺过程然后进行工艺分析通过计算，合理选择，确定合理方案，根据热锻件图绘制锻件图。设计模具的一般程序包括：模具类型及结构形式的确定，模具的选择，设计，计算，绘制模具总装图，零件图等。在本次设计中深入了解锻件制造过程中切边和校正工序的基本设计思路和验证方法。在对后桥主动锥齿轮锻件成形模具设计中，让我深刻的对锻造工艺的理论知 识加以巩固和总结并将所学知识运用到实际中去，进一步明确锻造工艺的设计方法和程序。从而把理论和实践结合在一起为以后的工作做铺垫。增强设计能力及掌握解决实际问题的方法，在查阅大量参考资料之后，锻炼查阅文献的能力。最后通过 图设计大大的提高了绘图设计能力。 具的意义 很多人对模具不了解，什么是模具？模具是能生产出具有一定形状和尺寸要求的零件的一种生产工具。也就是通常人们说的模子，比如电视机、电话机的外壳、塑料 桶等商品，是把塑料加热软化注进模具冷却成型生产出来的。蒸饭锅也是由金属平板用模具压成这样 的形状。任何商品都是用模具制造出来的。可以说没有模具就没 有产品的生产。那么模具又是怎样做出来的呢？首先它由模具设计人员根据产品（零件）的使用要求，把模具结构用计算机设计软件设计出来，绘出图纸，再由技术 工人按图纸要求通过各种机械的加工（如车床、刨床、铣床、磨床、电火花、线切割）做好模具上的每个零件，然后组装调试，直到能生产出合格的的产品，所以模 具工需要掌握很高很全面的知识和技能，模具做的好，产品质量好，模具结构合理，生产效率高。工厂效益好。正因如此，模具师傅在外打工的工资都非常的高。少 则每月几千元，多 则上万元，所以学好模具的设计和制造，前途一片光明。但必须下苦功哟！模具行业被称之为“永不衰退的行业”。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 种模具的分类和占有量 模具主要类型有：冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。 （ 1）冲模：冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的 50以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模 ，缩口模，压印模，胀形模。按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。 （ 2）锻模：锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。 （ 3）塑料模：塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的 35，而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模 ，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。 （ 4）压铸模：压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的 6。 （ 5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。 2 零件结构及工艺性分析 料分析 本次设计的连杆所采用的材料是 400我国 40械制造业 使用最广泛的钢之一。调质处理后具有良好的综合力学性能，良好的低温冲击韧性和低的缺口敏感性。钢的淬透性良好，水淬时可淬透到 28 60淬时可淬透到 15 40种钢除调质处理外还适于 氰化 和 高频淬火 处理。切削性能较 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 好，当硬度为 174 229对切削加工性为 60%。该钢适于制作中型塑料模具。 构工艺分析 题目给出的零件是连杆。连杆主要是起传动作用，一个设备的正常运行离不开轴，轴承等一些传动零件和传动机构，同样，连杆的作用是连接在两个零件之间，起 到连接的作用。故连杆零件的加工精度和表面光洁度直接影响着传动的精度和效率，可以说，一个加工精度高的连杆与加工精度的低的连杆相比，其传动效果很明显。 图 图 杆零件图 由连杆零件图可知，连杆的上下表面以及中心距为 的 、 孔都需要进行加工，它们相互间有一定的位置要求。现分析如下： （ 1）以主要图为主要加工 表面，左右两个端面的铣削加工，表面粗糙度均为 （ 2）以左视图为主要加工面的表面，这组加工表面包括 、 两孔的铣削加工，其加工表面粗糙度均为 由 以上分析可知，该连杆零件的主要加工表面是平面及孔系。因此，对于连杆来说，加工过程中的主要问题是保证孔的加工精度，处理好孔和平面之 间 的 相 互 关 系。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 3 锻件图的设计 锻件图是根据零件产品图制定的，它全面地反应锻件的情况。在锻件图中要规定：锻件公差和机械加工余量；锻件的材质及热处理要求；锻件的清理方式及其他技术条件内容。锻件图是编制锻造工艺卡片、设计模和量具以及最后检验锻件的依据，也是机械加工部门验收锻件，制定切削加工工艺，设计加工夹具（用毛坯面定位时）依据，所以锻件图是最重要的基本工艺文件之一。设计锻件图时必须综合考虑锻件的生产批量，设备工艺条件等各种因素。锻件图的设计还必须与机械加工工艺人员协商并认可 。 模面在选择 从连杆的外形很容易确定锻件 的分模面。分模面应选择在高度尺寸 中间处，沿连杆高度方向对称分模，这样锻件的余块和机加工余量最小，最大深度最小，有利于金属充满模膛，模具制造也更加方便。 分模面选择的基本要求是能保证锻件从模膛中取出来，因此锻件的侧面不能有凹的形状。此外，还要考虑以下因素： 1）保证锻件容易脱模，一般应以最大投影面作为分模面 。 2）易于检查上下模膛的相对错移。 3）分模线尽可能选直线，使锻模加工简单，但是对头部尺寸较大，且上下不对称的锻件，则易取折线分模，以保证成形充满。 4)对圆饼类锻件，当 H 取径向分模，而不取轴向分模。 5)应保证锻件有合理的金属流线分布。 6）尽量在高度的一半处分模，使锻件机械加工余量最小，有利于节约材料； 7）要使模膛的宽带大而深度小，这样金属容易充满模膛，锻件容易出模。 其分模面的位置如图 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 图 模面 件公差及余量的确定 件公差及余量的分析 在 锻件 上为进行切削加工而留出的 金属量 。锻件切削加工的目的是使零件尺寸精度和表面粗糙度达到要求。在锻造过程中由于欠压、锻模磨损、上下模错移，锻件氧化和脱碳、冷却收缩等原因，锻件尺寸很难准确，形状也可能发生翘曲歪扭、表面粗糙度达不到要求等缺陷。因而设计锻件图时，应在零件坯料的表面上多留一层金属，待以后机械加工时切掉，以保证零件的加工质量 。对于一些要求 100%取样试验的重要的承力件或者为了检验和机械加工定位的需要，还要留有多余的金属，此种多余金属叫做余量。在锻件名义尺寸的基础上给出一定的允许 误差 范围，此 误差 范围叫做锻件的公差。 机械加工余量的确定于锻件形状的复杂程度、成品零件的精度要 求、锻件的材质、模锻设备、工艺条件、热处理的变形量、矫正的难易程度、机械加工的工序设计等许多因素有关，不能笼统地说多大的余量最合适。机械加工余量也并不是越小越好，为了将锻件的脱碳层（约 表面的细小裂纹去掉，留有一定的加工量是必要的。 12362据估算锻件质量、加工精度及锻件复杂系数查表得到。 （ 1）锻件质量 估算连杆锻件的质量约为 杆材料为 40 钢。 （ 2）材质系数 锻件的材质系数分为两类，即分为 1M 和 2M 两级。 1M 是钢的最高含碳量小于 碳钢或合金元素最高总含量小于 合金钢。 2M 是钢的最高含碳量大于或等于 碳钢或者合金元素最高总含量大于或等于 合金。详见表 级别 钢的最高含碳量 合金钢的合金元素最高含量 1M 复杂 3S般 2S 杂 4S 错误 !未找到引用源。 分级表 由零件图中连杆的表面粗糙度可知连杆需要磨削加工，即加工精度为 错误 !未找到引用源。 ，根据锻件质量、材质系数、锻件形状复杂系数和相应部位的尺寸查表得： 在厚度方向的单边加工余量为 在水平方向的单边加工余量为 故统一取 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 由零件图可以看出连杆小头的孔不不锻造出来， 孔径 孔深 大于 到 大于 0 63 100 140 200 至 63 100 140 200 280 - 25 - - - 25 40 - - 40 63 - 63 100 100 160 60 250 件内孔的单面机械加工余量 锻件的公差的确定 模锻件公差代表模锻件要求达到的精度。就尺寸公差而言，是锻件公称尺寸所允许的增大值叫做正偏差；对公称尺寸所允许的减小值叫做负偏差。锻件公称尺寸，公差和余量之间的关系如图 余 量负 偏 差正 偏 差零 件 公 称 尺 寸锻 件 最 小 尺 寸锻 件 公 称 尺 寸锻 件 最 大 尺 寸图 件的公称尺寸、公差和余量 （ 1） 长度、宽度和高度尺寸公差 指在分模线一侧同一块模具上沿长度 l、宽 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 度 b、高度 h 方向上的尺寸公差，此类公差根据锻件的基本尺寸、质量、形状复杂系数及材质系数如表 表 在大量生产的条件下，连杆锻件在机械加工时用大小头端面定位，要求大小头端面在同一平面上的精度较高， 100为 模锻后的高度公差较大，达不到上述要求，故锻件在热处理、清理后增加一道压印（平面冷精压）工序。锻件经压印后，机械加工余量可大大减小，取 印后的锻件高度公差取 杆锻件压印后，大小头高度尺寸为（ 18+2错误 !未找到引用源。 5边压印余量取 时模锻后大小头部的高度尺寸为（ ） 由于压印需要余量，如锻件高度偏差为负值时（ 则实际单边压印余量仅为 保证适当的压印余量，锻件高度极限偏差调整为 ，由于压印后锻件水平方向的尺寸稍有增加，故在水平方向的余量可以适当减小，把加上余量为10309。 （ 2）厚度尺寸公差 指跨越分模线的厚度尺寸的公差。锻件所有厚度尺寸去同一公差，其数值根据锻件最大厚度尺寸查 7表 15 得为： 厚度尺寸公差为 错误 !未找到引用源。 。 由于连杆锻件的分模线是一直线，比较厚度和高度的尺寸公差发现公差带值相等，只是上下偏差分布有 差入。故厚度的和高度的统一起来与高度尺寸公差一样。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 （ 3）错位公差和残留飞边公差 错位是锻件在分模线上、下两部分对应点所偏移的距离（图 数值为 2/)( 21 或 2/)( 21 其中 21 为平行于分模线最大、最小投影长度， 21 为 错误 !未找到引用源。 平行于分模线最大、最小投影宽度。 图 锻件的错差 角半径及模锻斜度的选择 角半径的确定 锻件部分圆角半径已经直接给出， 锻件上凸起和凹下的部分均应带有圆角，不允许出现锐角。 凸圆角的作用是避免锻模在热处理时和模锻过程中因为应力集中导致开裂，也使金属易于充满相应的部位。凹圆角的作用是使金属易于流动，防止模锻件产生折叠，防止模膛过早磨损和被压塌。生产 上吧模锻件的凸圆角称为外圆角半径 r,凹圆角半径称为内圆角半径 R。适当加大圆角半径，对防止锻件转角处的流线被切断、提高模锻件品质和模具寿命有利。然而，增加外圆角半径 加内圆角半径 R，将会加大相应部位的机加工余量，增加材料损耗。对某些复杂锻件，内圆角半径 会使金属过早流失，造成局部充不满现象。 为保证锻件外圆角处的最小机加工余量 : 余量1r 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 式中 零件相应处的圆角半径或倒角 值； 如无倒角： 余量2r 为了适应制造模具所用刀具的标准化，可按下列序列值设计圆角半径（ 圆角半径大于15，按以 5递增值生成序列选取。在同一锻件上选定的圆角半径规格应该尽量一致，不宜过多。 本锻件高度余量：（ 连杆锻件需要倒角的叉内圆角半径：（ ） = 余部位的圆角半径取 3 锻斜度的选择 为了便于将成形后的锻件从模膛中取出，在锻件上与分模面相互垂直的平面上必要加上一定斜度的余料，这个斜度就是模锻斜度。锻件外壁的斜度成为外模锻斜度 如图 件内壁的斜度称为内模锻斜度 ，如图 件成形后，随着温度的下降，外膜锻斜度上的金属由于收缩而有助于锻件出模，内模锻斜度的金属由于收缩反而将模膛的突起部分夹得更紧。 所以同一锻件上内模锻斜度比外模锻斜度大。 很明显，加上模锻斜度后会增加金属耗材和机加工工时。因此应尽量选用较小的锻模斜度，同时要注意充分利用锻件的固有斜度。模锻斜度与模膛内壁斜度相对应。模膛内壁斜度系用指状标准铣刀加工而成，所以模锻斜度应该选用 03 ， 05 错误 !未找到引用源。 ， 07 , 010 ， 012 标准度数，以便与铣刀规格一致。为了减少铣削加工的换刀次数，可选用内外模 锻斜度为同一数值。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 图 锻件的内外模斜度和圆角 孔连皮的设计 具有通孔的零件，在模锻是不能直接锻出通孔。所锻成的盲孔内留一层具有一定厚度的金属层，称为冲孔连皮。冲孔连皮可利用切边机切除。 模锻时锻出盲孔是为了使锻件更接近零件形状，减少金属消耗、缩短机加工工时。连皮的厚度 s 要适当，过薄易发生锻不足，而且容易导致模膛凸起部分打塌；过厚切除连皮困难，而且浪费金属。一般情况下，当锻件内孔直径小于 30可以不锻出。当锻件内孔直径大于 30考虑冲孔，要合理设计冲孔连皮的形状和尺寸。 当锻件内孔直径较小，如连杆小头的内孔，不易锻出连皮应该为压凹形式，如图 示。其目的不在于节省金属，而是通过压凹变形有助于小头部分饱满成形。 图 件压凹 图 3平底连皮 由于此锻件孔径小于 60以此锻件直接选定冲孔连皮形式为平底连皮，连皮厚 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 度 S=57.5)d/100 其中，系数 (5 h/d 确定， h/d=取 5， h/d 接近 1 时取 为： S=57.5)d/100= 术要求 在上述参数的基础上便可绘制锻件图，其技术条件如下： 1） 图中未注拔模斜度选取如下：连杆大小头部的外拔模斜度 =5，内拔模 斜度 =7；工字形杆部外拔模斜度 =7，内拔模斜度 =10。 2） 图中未注圆角半径 3 3） 语序错差量 4） 允许的残留飞边量 5） 允许的表面缺陷深度 6） 锻件热处理：调质。 7） 锻件表面清理：为了便于检查淬火裂纹，一般用酸洗。 通过上述参数以及已经给定的图形可绘制连杆热锻件图如图 示。 件图 根据上述参数设计的锻件图如图 示： 图 4 模锻模镗的设计 终锻模膛是用来完成锻件最终成形的模膛，因此锻造模具的设计应该从设计终锻 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 模膛开始。而该模膛的设计、制造、检验要依据热锻件图，因此要首先设计热锻件图。 锻模膛设计 锻件图 绘制热锻件图依据是冷锻件图。应注意以下几点： （ 1） 在绘制热锻件图的全部尺寸上都应该计入收缩 率。对于一般的结构钢，收缩率按照 算。 L(L+ 式中： 锻件热尺寸 L 锻件冷尺寸 终锻模膛是锻模中各种模膛的最主要模膛，它用来完成锻件最终成形的终锻工步。通过终锻模膛可以获得带飞边的锻件。 为了保证能锻造出合格的锻件，一般情况下，热锻件图形状与锻件图形状完全相同。但在有一些情况下，需要将热锻件图尺寸作适当的改变以适应锻件工艺过程要求。 1） 终锻模膛易磨损处，应在锻件负公差范围内预留磨损量，以保证锻件合格率的情况下延长模具寿命。 2） 锻件上形状复杂且较高的部位应尽量放在上模。在特殊情况下要将复杂且较高的部位放在下模时，锻件在该处表面易出现缺肉。 3） 当设备吨位偏小，上下模具有可能不能大靠时候，应该使热锻件图上相应高度减小，抵消模锻不足的影响。相反，当设备吨位偏大或锻模承击面偏小时候，应当增加热锻件高度尺寸，其值应该接近正公差，保证在承击面下陷时还可以锻出合格锻件。 4） 锻件的一些部位在切边或冲孔时候易产生变形而影响加工余量，应该在热锻件图的相应部位增加一定 的弥补量，提高锻件合格率。 而对于本零件的设计，模膛使根据锻件图来制造和检验的，热锻件图尺寸一般示冷锻件图尺寸的基础上考虑 收缩率。根据生产实践经验，应该考虑锻模使用后承击面下陷，模膛深度减小及精压时候的变形不均匀、横向尺寸增大等因素，可适当调整尺寸。而对于本设计，终锻模膛的尺寸直接根据热锻件图绘制即可。热锻件图如图 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 图 边槽的选择 锤上模锻为开式模锻，一般终锻模膛周围必须有飞边槽，其主要作用是增加金属流出模膛的阻力，迫使金属充满模膛。飞边还可容纳多余 金属。锻造时飞边起到缓冲作用，减弱上模对下模的打击，使模具不易压塌和开裂。此外飞边处厚度较薄，便于切除。不太复杂，故选用标准形见图 优点是桥口在上模，模锻时受热时间短，飞边槽一般由桥口和仓部组成。 （ 1）飞边槽形式的选择 连杆锻件质量为 量不大，而且形状上下对称，还温开较低，桥口不易压塌和磨损。 （ 2）飞边槽的尺寸确定 设计锤上飞边槽尺寸有两种方法： 吨位法。锻件的尺寸即是选择吨位的依据，也是选择飞边槽尺寸的主要依据。生产中通常按设备吨位来选定飞边槽尺寸，如表 计 算法。利用经验公式计算桥口高度定其他相关尺寸。Sh f 式中 S 锻件在分模面上的投影面积（ 错误 !未找到引用源。 ）。 f 由表 t 中