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优秀含CAD图+说明书 与模具设计【优秀含 模具设计【优秀 cad图纸和说明书】 设计【优秀含 CAD图纸】 含CAD图纸 工艺模具设计【 模锻模具工艺与模具设计

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附件 6 中期报告 学生姓名学 号 指导教师 课题名称汽车传动牵引叉模锻工艺规程编制与模具设计 简述开题以来所做的具体工作和取得的进展或成果： 完成毕业设计开题报告 ，确定工艺方案进行工艺计算，完成锻造工艺卡，根据 所给任务书，绘制了零件图，并进行了相关的工艺计算，在网格纸上画出了计算毛 坯图。由于中途为工作面试参加招聘会做准备，只做了一部分锤锻模的设计。 存在的具体问题与解决方法： 由于对模锻的知识了解的很少，刚开始对所要设计的东西不知所以然，后来在查 阅很多相关资料后和相关老师的辅导下才明白模锻的方法和锤上模锻以及热模锻压 机的特点。在绘制计算毛坯图时，出现了很多问题，在指导教师的耐心讲解下以及 下来后与同学们的讨论交流后，问题得到了解决。 下一步工作的主要研究任务、具体设想与安排： 继续完成锤锻模的设计，在完成锤锻模的设计后要设计切边模，切边模包括切 边凹模和切边凸模，需要认真准备对待，耐心听老师讲解，和同学们认真交流，我 相信会很快完成，在校正模的设计比较简单，通过已查阅的资料，可以很好完成， 计划在四月下旬完成切边模和校正模的设计和图纸的绘制。 指导教师对前期工作的评价： 指导教师签名： 年 月 日 注： 1 、本表可根据内容续页； 2 、指导教师评价及签名手写，其他内容电子版填写。 附件 3 任务书 学生姓名指导教师姓名 论文（设计）题目汽车传动牵引叉模锻工艺规程编制与模具设计 下达任务日期任务起止日期 主要 研究 内容 及方 法 1、牵引叉工艺方案论证，模锻工艺设计计算； 2、工装设计（包括锤锻模、热锻模、切边模等）； 3、绘制锻件图，模具图与主要零件图（必须用计算机绘制一部分）。 主要 任务 及目 标 1、完成汽车传动牵引叉模锻工艺规程编制与模具设计； 2、用 CAD或UG 完成零件图、锻件图并提供三维实体造型； 3、锻造工艺卡 1套； 4、工装（模具）总图一张0号主要零件图三张1 号。 主要 参考 文献 1张志文. 锻造工艺学 M. 北京:机械工业出版社.1983 2 李尚健. 锻造工艺及模具设计资料 M. 北京: 机械工业出版 社.1982 5吕 炎. 锻模设计手册M. 北京:机械工业出版社 . 2005 4姚泽坤. 锻造工艺学与模具设计 M. 西安:西安工业大学出版社. 1976 进度 安排 各阶段工作任务起止日期 收集、阅读相关资料，完成毕业设计开题报告3.053.20 确定工艺方案进行工艺计算，完成锻造工艺卡3.113.26 相应工装（模具）的设计与绘图3.274.27 撰写设计说明书4.285.15 修改图纸和说明书，准备答辩5.165.26 任务下达人签名任务下达人签名任务接收人任务接收人 签名签名 教研室指导小组组教研室指导小组组 长签名长签名 系部领导小组组系部领导小组组 长签名长签名 注：1、 本表可根据内容续页； 2、 本表一式两份，学生、 系部存档各一份；3、 签名需手写，其他 内容电子版填写。 附件 5 开题报告 课题名称汽车传动牵引叉模锻工艺规程编制与模具设计 指导教师学生学 号 一 课题的来源及研究意义一 课题的来源及研究意义 牵引叉一般用于汽车传动轴的端部。它的主要作用：一是传递扭矩，使汽车获得前进的动力， 鉴于它是重要的受力零件，所以要求他要有很好的力学性能。因此必须选用锻造的方法来生产制造。 设计可以掌握机械制造工艺设计的一般方法及一般规律。通过研究汽车传动牵引叉模锻工艺规 程编制与模具设计，能够综合运用金属工艺、机械制造等基础知识解决工程实际问题；灵活运用 CAD 数字建模技术、成型工部分析与模具设计方法，使学生获得工程设计和科学研究的初步训练； 培养学生综合运用理论知识去分析问题和解决实际问题；培养学生探求真理的创新精神和创造能力。 通过本次毕业设计我们可以学习模具设计的一般方法，了解和掌握常用模具整体设计、零部件 的设计过程和计算方法，培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力，特别是总体设计和计 算的能力；综合运用热锻模课程和其它有关选修课程的理论及生产实践的知识去分析和解决模具设 计问题，使所学专业知识得到进一步巩固和深化；通过计算和绘图，学会运用标准、规范、手册、 图册和查阅有关技术资料等，培养模具设计的基本技能；同时掌握锻造工艺，熟悉各种锻造设备， 掌握计算机操作以及相关软件的应用，并具有机械设计及制造等综合知识。 二 国内外发展状况及研究背景二 国内外发展状况及研究背景 21世纪创造业竞争的焦点是新产品的竞争，制造业的灵魂是产品的创新设计。模具开发能力的 强弱、水平的高低，直接影响着新产品的开发和旧产品的更替，关系着产品质量和经济效益的提高。 同时，模具工业作为现代制造业的重要组成部分，模具产品同样面临着创新开发的要求。 锻造工艺在工业生产中占有举足轻重的地位。各制造业领域中，如汽车、冶金、动力机械、机 床、造船和航天航空等工业部门。许多重要的零部件首先需要采用锻造成形工艺制造出成品或半成 品。锻造生产能力及其工艺水平，对一个国家的工业、农业、国防和科学技术的影响，难以估量。 英国、美国、德国和日本等国家，锻件生产量相当于钢产量的 5%-8% 。目前，国内外锻件的生产随 着工艺不的不断改进和技术的引入，材料利用率有了很大的提高，但由于仍处于毛坯生产阶段，总 的来说，利用率也还只有 40%-50% 。目前锻造工艺的支柱仍然是自由锻和模锻。在具有不同工业水 平的国家，这两者之间的比例关系也不尽相同。工业发达国家，由于产品多、产量大，模锻件即使 按重量计算，也超过自由锻件。如英美一些发达国家，模锻件占锻件总重量的 70% 以上，从自由锻 件与模锻件间的比例关系，可以看到一个国家的锻造生产水平，自由锻件所占比例越大，则其生产 水平、生产率、材料利用率、生产成本及产品质量，也就越处于无力竞争的地位。 我国在这方面的统计数字不详，据了解60年代时，模锻件占锻件总产量的 20% 。目前锻件生产 向复杂、精密、多品种和交货期短的方向发展。近年来国家对装备制造业日益重视，在发改委等主 管部门的领导下，发挥协调作用，组织多行业联合攻关，有针对性地开展特殊材料、专用锻件的国 产化研发，在很多方面打破了国外的垄断和封锁。“提升大型铸锻件、基础部件、加工辅具、特种 原材料等配套产品的技术水平”已纳入了装备制造业调整振兴规划中，为国内锻造行业的发展 创造了良好的政策环境。 三 本课题的研究目标和内容三 本课题的研究目标和内容 本课题的研究目标是对汽车传动牵引叉模锻工艺规程进行编制，同时还有模具设计。 本设计内容如下： 1 、收集资料，了解自锻造工艺及模具设计的相关背景和设计要求； 2 、分析零件的结构特点，比较分析锻造方法的优缺点，确定最终方案； 3 、模锻工艺设计计算，并进行工装设计； 4 、绘制锻件图、模具图、零件图以及三维造型； 5 、完成设计说明书。 四 本课题研究方法及进度安排四 本课题研究方法及进度安排 研究方法： 1 、通过搜索相关文献资料和设计手册，了解工艺与模具设计的内容和方法。 2 、综合利用所学知识进行工艺性分析，制定合理的工艺方案和模具设计方案，完成设计计算、 制图，并制作设计说明书。 进度安排： 3 月05日 3 月10日 搜集有关资料，完成开题报告。 3 月11日 3 月26日 按确定的设计方法、进度规划，系统地完成分析、计算及总体设计。 3 月27日 4 月15日 模具的设计计算 ( 包括锤锻模、热锻模、切边模等 ) ，完成中期报告。 4 月16日 4 月27日 完成主要零件工程图纸。 4 月28日 5 月18日 设计说明书工作，完成初稿 5 月19日 5 月26日 完成终稿，准备毕业答辩。 5 研究方案的可行性分析和已具备的研究条件研究方案的可行性分析和已具备的研究条件 本次研究是通过对零件的分析，首先确定工艺方案，确定冷锻件的尺寸，通过计算锻件基本数 据，确定锻锤吨位，绘制计算毛坯图，选择制坯工步，完成各制坯型腔，锻模结构以及切边模的设 计。通过搜索相关资料，网上和图书馆有大量的书籍，并不难找。利用所学知识进行计算和绘图， 之前我们学过塑性成形工艺与模具设计一书，对此课题也比较容易上手。 另外学校的实验室为本设计提供了相关研究条件，加上指导老师丰富的教学知识经验，对此次 研究也有了很大帮助。 还有本次课题的研究，主要是通过对文献的研究和实地的调查，并没有太大的经济花费，所以 在经济上是可行的。 六 参考文献六 参考文献 1 张志文. 锻造工艺学 M. 北京 : 机械工业出版社 .1983 2 李尚健. 锻造工艺及模具设计资料 M. 北京 : 机械工业出版社 .1982 3 许发樾. 模具设计与制造实用手册第二版 M. 北京 : 机械工业出版社 .2005 4 姚泽坤. 锻造工艺学与模具设计 M. 西安 : 西安工业大学出版社 .1976 5 张振纯. 锻模图册 M. 北京 : 机械工业出版社 .1980 6 王以华. 锻模设计技术及实例 M. 北京 : 国防工业出版社 .1988 7 吕 炎. 锻模设计手册 M. 北京 : 机械工业出版社. 2005 8 秦学枫. 转向臂锻造工艺研究 J. 精密成型工程. 2011 9 陈文琳等. 转向锤臂锻件工艺与模具设计的改进.J. 金属成型工艺. 2014 10中国机械工程学会 . 锻压手册 M. 北京: 机械工艺出版社. 2006 指导教师意见： 指导教师签名： 年 月 日 注： 1 、本表可根据内容续页； 2 、指导教师意见及签名手写，其他内容电子版填写。 题目:汽车传动牵引叉模锻工艺规程编制与模具设计摘 要本课题工作围绕牵引叉模锻工艺的制定与工装（模具）设计展开。牵引叉的主要作用是减震功能、阻尼缓冲部分功能、导向功能。因此牵引叉零件的加工质量会影响汽车的工作精度、使用性能和寿命。牵引叉是长轴类锻件，在设计的过程中，采用了锤上锻模的锻造方法和拔长一滚挤预锻终锻的成形工步。其中克服了叉形锻件都易出现的偏心错模的问题。通过此次设计可以掌握灵活运用CAD数字建模技术、成型工部分析与模具设计方法，使学生获得工程设计和科学研究的初步训练；培养学生综合运用理论知识去分析问题和解决实际问题；培养学生探求真理的创新精神和创造能力。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。从某种意义上说，锻件的年产量，模锻件在锻件总产量中所占的比例，以及锻造设备大小和拥有量等指标，在一定程度上反映了一个国家的工业水平。关键词：锤上模锻；模具设计；牵引叉AbstractThe work of this paper focuses on the development of the forging process and tooling (die) design.he main function of the traction fork is the damping function, the damping buffer part, the guiding function.Therefore, the processing quality of the traction fork parts will affect the working accuracy, performance and service life of the vehicle.The traction fork forgings with long axis, in the process of design, the hammer forging die forging method and pull a long roll squeeze pre forging end forging forming step.Which overcomes the fault mode of eccentric fork forgings are prone to the problem.Can be through the design master flexibility in the use of CAD digital modeling technology, molding ministry analysis and die design method, to enable students to obtain initial training in engineering design and scientific research; train students to apply theoretical knowledge to analyze and solve practical problems; cultivate students to explore the truth of the creative spirit and ability. Forging production is one of the main processing methods for mechanical parts in the machine manufacturing industry.Through forging, not only can get the shape of the mechanical parts, but also can improve the internal structure of the metal, improve the mechanical and physical properties of the metal.Generally, the important mechanical parts, which require high mechanical parts, are mostly made of forging process.In a sense, the annual output of forgings, the proportion of die forgings in the total production, as well as the size and size of forging equipment and other indicators, to a certain extent, reflects the level of a countrys industry.Key words: Hammer forging die; Die design; Traction fork目录第1章 绪 论11.1 锻造的简介11.2 目前锻件的应用11.3 模锻件的分类21.3.1 圆饼类锻件21.3.2 长轴类锻件21.4 模锻工艺流程31.5 各阶段工作任务3第2章 工艺方案的确定52.1 锤上模锻的主要工步52.2 工艺方案的制定与比较52.3 模锻工艺过程的制定6第3章 锤锻模设计93.1 锤锻模设计步骤93.2 锻件图设计93.2.1 确定分模位置103.2.2 加工余量和公差的确定113.2.3 模锻斜度的选择133.2.4 圆角半径的选择133.2.5 技术条件143.2.6 计算锻件的主要参数153.3 锻锤吨位的确定153.4 确定飞边槽的型式和尺寸163.4.1 飞边槽的作用163.4.2 飞边槽的设计163.4.3 飞边槽的尺寸163.5 终锻型槽设计173.5.1 钳口的选定173.6 预锻型槽设计173.7 绘制计算毛坯图183.7.1 计算毛坯的头部及杆部193.8 制坯工歩的选择193.9 确定坯料尺寸203.10 制坯模膛的设计213.10.1 拔长模腔设计213.10.2 滚压模膛设计223.11 锻模结构设计23第4章 切边模具设计254.1 切边的方式及模具类型254.2 切边力的算计264.3 切边模设计264.3.1 切边凹模设计264.3.2 切边凸模设计28第5章 结 论29附 录.31参考文献33致 谢35第1章 绪 论锻造是利用锻压设备，通过工具或模具使金属毛坯产生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸和内部组织的工件的一种压力加工方法。1.1 锻造的简介锻造工艺在制造业中占有重要地位，根据坯料的移动方式，锻造可分为自由锻造（又称自由锻）、镦粗、挤压、模型锻造（又称模锻）、闭式模锻、闭式镦锻。(1)自由锻：它是把加热好的金属毛坯放在自由锻造设备的平砧上或简单的工具之间进行锻造。由锻工来控制金属的变形方向，从而获得复合形状和尺寸要求的锻件。(2)模锻：它是把加热好的金属毛坯放在固定于模锻设备上的模具内进行锻造。由型腔限制金属的变形，从而获得与型腔一致的锻件。锻造与其他加工方法相比，具有以下特点:(1)改善金属组织，提高金属力学性能和物理性能。(2)节约金属材料和切削加工工时。(3)具有较高的劳动生产率。(4)锻造有很大的灵活性。1.2 目前锻件的应用飞机锻件：按重量计算，飞机上有85%左右的构件是锻件。飞机发动机的涡轮盘、后轴颈（空心轴）、叶片、机翼的翼梁,机身的肋筋板、轮支架、起落架的内外筒体等都是涉及飞机安全的重要锻件。飞机锻件多用高强度耐磨、耐蚀的铝合金、钛合金、镍基合金等贵重材料制造。为了节约材料和节约能源，飞机用锻件大都采用模锻或多向模锻压力机来生产。汽车锻件：汽车锻按重量计算，汽车上有17-19%的锻件。一般的汽车由车身、车箱、发动机、前桥、后桥、车架、变速箱、传动轴、转向系统等15个部件构成汽车锻件的特点是外形复杂、重量轻、工况条件差、安全度要求高。如汽车发动机所使用的曲轴、连杆、凸轮轴、前桥所需的前梁、转向节、后桥使用的半轴、半轴套管、桥箱内的传动齿轮等等，无一不是有关汽车安全运行的保安关键锻件。柴油机锻件：柴油机是动力机械的一种，它常用来作发动机。以大型柴油机为例，所用的锻件有汽缸盖、主轴颈、曲轴端法兰输出端轴、连杆、活塞杆、活塞头、十字头销轴、曲轴传动齿轮、齿圈、中间齿轮和染油泵体等十余种。船用锻件：船用锻件分为三大类，主机锻件、轴系锻件和舵系锻件。主机锻件与柴油机锻件一样。轴系锻件有推力轴、中间轴艉轴等。舵系锻件有舵杆、舵柱、舵销等。兵器锻件：锻件在兵器工业中占有极其重要的地位。按重量计算，在坦克中有60%是锻件。火炮中的炮管、炮口制退器和炮尾，步兵武器中的具有膛线的枪管及三棱刺刀、火箭和潜艇深水炸弹发射装置和固定座、核潜艇高压冷却器用不锈钢阀体、炮弹、枪弹等，都是锻压产品。除钢锻件以外，还用其它材料制造武器。石油化工锻件：锻件在石油化工设备中有着广泛的应用。如球形储罐的人孔、法兰，换热器所需的各种管板、对焊法兰催化裂化反应器的整锻筒体（压力容器），加氢反应器所用的筒节，化肥设备所需的顶盖、底盖、封头等均是锻件。矿山锻件：按设备重量计算，矿山设备中锻件的比重为12-24%。矿山设备有：采掘设备、卷扬设备、破碎设备、研磨设备、洗选设备、烧结设备、核电锻件。1.3 模锻件的分类常见的模锻件一般按照锻件外形和毛坯的轴线长度分圆饼类和长轴类。这两类锻件可在模锻锤、热模锻压力机和螺旋压力机上生产。如果长轴类模锻件只是进行局部镦粗，也可专门列为顶镦类锻件。顶镦类锻件一般在平锻机上生产。1.3.1 圆饼类锻件圆饼类锻件一般指在分模面上锻件的投影为圆形或长宽尺寸相差不大的锻件。 模锻时，毛坯轴线方向与打击方向相同，金属沿高度、宽度和长度方向同时发生塑性变形。为了去除氧化皮、保证锻件成形品质，这类锻件常利用镦粗台或拍扁台制坯。圆饼类锻件根据形状复杂程度又分为简单形状、较复杂形状和复杂形状3组。1.3.2 长轴类锻件长轴类锻件的轴线较长，即锻件的长度尺寸远大于其宽度尺寸和高度尺寸。当锻件沿长度方向截面变化较大时，必须考虑有效的制坯工步，如卡压、拔长、滚挤、弯曲等工步，以保证模膛完全充满。长轴类锻件虽然多种多样，但按其外形、主轴线、分模线的特征，一般可分为4组。(1)直长轴锻件直长轴锻件的主轴和分模线均为直线，一般采用拔长制坯或滚挤制坯。(2)弯曲轴锻件弯曲轴锻件指锻件的主轴为曲线或锻件的分模线为曲线。在工艺过程措施上除了可能要拔长制坯或拔长加滚挤制坯外，还要有弯曲制坯或成形制坯。(3)枝芽类锻件枝芽类锻件指锻件上带有突出部分，如同枝芽状。因此，除了需要拔长制坯或拔长加滚挤制坯外，为了便于锻出枝芽，还要进行成形制坯或预锻制坯。(4)叉类锻件叉类锻件指锻件头部呈叉状，杆部或长或短。针对这两种情况采用的工艺过程措施也不同。若叉类锻件的杆部较短，则除拔长制坯或拔长加滚挤制坯外，还要进行弯曲制坯；若叉类锻件的杆部较长，则需采用带劈料台的预锻制坯工步，不需弯曲制坯。1.4 模锻工艺流程(1)下料：5000 kN型剪机冷剪切下料。(2)加热：半连续式炉，12201240。(3)模锻：10kN(1t)模锻锤，闭式滚压、预锻(劈料)、终锻、切断。(4)热切边：1 600kN切边压力机。(5)磨毛刺：砂轮机。硬度dB3.94.2mm。(6)热处理：连续热处理炉，调质。(7)冷精压：10 000kN精压机。(8)牵引叉头局部淬火，硬度为4553HRC。(9)检验。掌握了叉类零件牵引叉零件的锤用锻模的设计过程和工艺流程实例以后，应该能对其他零件的锻模设计触类旁通。如连杆件的锻模设计。连杆模锻工艺过程大致是：拔长开式滚压预锻(劈料)终锻。1.5 各阶段工作任务(1)收集，阅读相关资料，完成毕业设计开题报告（3.103.20日）(2)确定工艺方案进行工艺计算，完成锻造工艺卡（3.213.31日）(3)相应工装（模具）的设计与绘图（4.14.30日）(4)撰写设计说明书（5.45.15日）(5)修改图纸和说明书，进行答辩准备（5.165.20日）第2章 工艺方案的确定2.1 锤上模锻的主要工步按锻压设备的不同类型，模锻工艺可以分为：锤上模锻，曲柄压力机模锻，平锻机模锻，螺旋压力机模锻，水压机模锻等。虽然锤上模锻已具有老化特征，但在国内外的锻造行业中，仍占有非常重要的地位。这是因为锤锻与其他锻压设备相比，具有工艺适应性广，生产效率高，设备造价低的优点。模锤锻的打击能量可以在操作步骤中调整，能够实现轻重缓急打击，毛坯在不同能量的多次锤击下，经过一系列的工步，使各种形状的锻件得以成形。在锤上锻模的工作中，主要工步有：镦粗，打扁，滚压，弯曲，卡压，成型，预锻，终锻等，如图2-1所示。2.2 工艺方案的制定与比较方案一：图2-1 锤上模锻工步方案二：用热模锻压力机来锻造该锻件，分模面依然和锤上模锻所选分模面一样。 热模锻压力机是仅次于锻锤被广泛应用的模锻设备，热模锻压力机上模锻一般具有如下特点：(1)热模锻压力机滑块行程一定，速度慢，不可实现逐步变形，但在一次行程中金属变形量大，且金属容易向水平方向流动，形成很大的飞边，造成型槽深处充不满。对于形状复杂难于充满的锻件，必须经制坯工步，因此要求正确地设计模锻工步。(2)热模锻压力机的导向精度高，并采用了带导柱的组合模，因此所得锻件精度高；型槽采用镶块式，可节约大量模具钢。(3)在采用热模锻压力机上模锻时，拔长、滚挤等制坯工步须在其它设备(如辊锻机、平锻机)上进行。(4)热模锻压力机上模锻的加热多为电加热或少、无氧加热，在进行模锻前需清除热毛坯氧化皮。根据本次设计零件为牵引叉，重约3.84kg，经查材料成型与控制工程专业课程设计指导书图5-66（选择模锻方法图）后，采用方案一单件坯料锤上模锻。2.3 模锻工艺过程的制定(1)锻模工艺过程由以下几个工序组成：备料工序，将原材料切割成所需尺寸的坯料。加热工序。锻造工序，制坯和模锻两种工步。锻后工序，包括:热处理，校正，表面清理，磨残余毛刺，精压等。检验工序。(2)制定锻造工序过程如下：根据零件图绘制锻件图；确定模锻工序和辅助工序，决定工序时间尺寸；确定加热方法和加热规范；确定坯料尺寸，质量以及允许工差；选择下料方法；选择设备；确定模具润滑，冷却方法；确定锻件冷却方法和规范；确定锻件的热处理方法；确定清除锻件表面氧化皮的方法；提出锻件的技术要求和检验要求。(3)制定锻造工艺过程如图2-1所示图2-2 锻造工艺过程示意图第3章 锤锻模设计3.1 锤锻模设计步骤(1)根据零件图设计锻件图（冷段件图）。(2)计算锻件的主要参数：锻件在平面图上的投影面积，锻件的周边长度，体积和重量。(3)确定设备吨位。(4)设计热锻件图，确定终锻模腔。(5)设计预锻模腔。(6)决定飞边槽的型式和尺寸。(7)计算毛坯图。(8)选择制坯工步。(9)决定原坯料尺寸，按国际规格选择截面面积，计算下料长度。(10)设计制坯模腔。(11)磨具结构设计，考虑是否用锁扣，合理排布模腔，决定模块尺寸，模具的安装与调整，模具的起重，模具的材料，加工及热处理。(12)绘制模具图。3.2 锻件图设计锻件图是是重要的基本工艺文件之一，承接零件图和热锻件图的媒介，应根据零件图制定并全面反映锻件的情况。在锻件图中要规定：锻件几何形状、尺寸、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等内容。锻件图又是编制锻造工艺卡，设计模具和量具及最后检验锻件的依据，也是机械加工部门验收锻件，制定加工工艺，设计加工夹具（用毛坯面定位时）的依据。锻件图分冷锻件图和热锻件图。冷锻件图供锻件检验和生产管理使用，热锻件图供锻模制造和检验使用。通常根据零件图考虑分型面的选择、加工余量、锻造公差、工艺余块、模锻斜度、圆角半径等因素而制定出冷锻件图。冷锻件尺寸加上材料冷缩量得到热锻件的尺寸，并绘制热锻件图。有时根据成型方面的需要，需要设计预热锻件图，预热锻件图一般是根据热锻件图设计，其尺寸较热锻件图略有差异。通常为厚度方向尺寸比热锻件图略大，长度方向尺寸比热锻件图略小，同时圆角半径比热锻件图略大。3.2.1 确定分模位置分模面位置的选择分模位置关系到锻件的成形、出模、材料利用率等诸多问题。确定分模面位置最基本的原则是保证锻件形状尽可能与零件形状相同，以及锻件容易从锻模模膛中取出。确定分模面时，应考虑以镦粗成形为主，使模锻件容易成形。此外还应考虑提高材料利用率。分模面的位置与模锻方法直接有关，而且它决定着锻件内部金属纤维(流线)方向。金属纤维方向对锻件性能有较大影响。合理的锻件设计应使最大载荷方向与金属纤维方向一致。若锻件的主要工作应力是多向的，则应设法造成与其相应的多向金属纤维。为此，必须将锻件材料的各向异性与零件外形联系起来考虑，选择恰当的分模面，保证锻件内部的金属纤维方向与主要工作应力一致。图3-1 牵引叉零件图在满足上述原则的基础上，为了保证生产过程可靠和锻件品质稳定，锻件分模位置一般都选择在具有最大轮廓线的地方。此外，还应考虑下列要求。(1)尽可能采用直线分模，使锻模结构简单，防止上下模错移。(2)尽可能将分模位置选在锻件侧面中部。这样易于在生产过程中发现上下模错移。(3)对头部尺寸较大的长轴类锻件可以折线分模，使上下模膛深度大致相等，使尖角处易于充满。在上下模膛深度相等的情况下，由于考虑模锻斜度所增加的余料体积应尽可能最小。(4)当圆饼类锻件HD时，应采取径向分模，不宜采用轴向分模。这是因为圆形模膛易于车削加工，能够提高模具加工速度。此外，切边模的刃口形状简单、制造方便，还可以加工出内孔，提高材料利用率。(5)锻件形状较复杂部分应该尽量安排在上模，因为在冲击力的作用下，上模的充填性较好。图3-2 分模面图3.2.2 加工余量和公差的确定对于带有小孔和某些凹槽等结构的锻件，即使采用可分凹模模锻，难免总会有些不便模锻成形的部位。对于这些不便模锻成形的部位，可以加上敷料，简化成可以将其锻出的锻件。锻件上凡是尺寸精度和表面品质达不到产品零件图要求的部位，需要在锻后进行机械加工，这些部位应根据加工方法的要求预留加工余量。普通模锻件的加工余量要大小恰当。余量过大，既浪费材料又增加机加工工时；余量不足，容易增加锻件的废品率。精密模锻就是在不影响零件加工品质的前提下模锻生产小余量的精化毛坯。锻件的精度可用锻成尺寸与锻件公称尺寸的偏差判定。由于毛坯下料时的体积变化，模锻时模膛磨损以及终锻温度波动，模锻过程中毛坯在高温条件下的表面氧化、脱碳以及合金元素蒸发或其他污染现象，不仅有可能使锻件表面力学性能不合格或产生其他缺陷，也使锻件尺寸难以精确控制，出现偏差。锻件的主要公差项目有：尺寸公差(包括长度、宽度、厚度、中心距、角度、模锻斜度、圆弧半径和圆角半径等)，形状位置公差(包括直线度、平面度、深孔轴的同轴度、错移量、剪切端变形量和杆部变形量等)，表面技术要素公差(包括表面粗糙度、直线度和平面度、中心距、毛刺尺寸、残留飞边、顶杆压痕深度及其他表面缺陷等)。锻件图上的公称尺寸所允许的偏差范围称为尺寸公差，简称公差。确定锻件机械加工余量和锻件公差的方法一般都离不开查表法和经验法。在查表法和经验法中，又可将所使用的方法归纳为按锻件形状和尺寸确定锻件机械加工余量和锻件公差的“尺寸法”和按锻锤吨位大小的“吨位法”。为了控制锻件实际尺寸的偏差范围，规定适当的锻件尺寸公差对于控制模具使用寿命和锻件检验都很必要。国家在2003年颁布了GB/T l23622003钢质模锻件公差及机械加工余量国家标准。可根据估算锻件形状、材质、尺寸、质量、加工精度，按国家标准确定钢质模锻件的公差及加工余量。但各项公差值不应互相叠加。(1)锻件重量，估算为2.6kg。(2)锻件形状复杂系数：锻件形状复杂系数S是锻件重量与相应的锻件外轮廓包容体的重量比值。 （3-1）表3-1 锻件形状复杂程度等级代号组别形状复杂系数值形状复杂程度SlI0.631.0简单S20.320.63一般S30.160.32较复杂S40.16复杂此锻件的复杂系数为0.40所以属于复杂(3)锻件的材质系数:锻件的材质系数分为和二级:含碳量小于0.65的碳钢或合金元素总含量小于3.0的合金钢；:含碳量大于或等于0.65的碳钢或合金元素总含量大于或等于3.0的合金钢。此锻件的材料为45钢，故材质系数为。(4)零件的机械加工精度： ：零件表面粗糙度大于或等于Ra3.2时，可用一般加工精度；：零件表面粗糙度小于Ra3.2时，需采用加工精度。此锻件的加工精度取，公差为；角度公差取。(5)加工余量为2mm。3.2.3 模锻斜度的选择模锻斜度：由表3-2可得，模锻斜度为7。表3-2 各种金属锻件的模锻斜度锻件材料外模锻斜度内模锻斜度铝、镁合金3、5(精锻时为1、3)5、7(精锻时为3、5)钢、钛、耐热合金5、7(精锻时为3、5)7、10、12(精锻时为5、7、9)3.2.4 圆角半径的选择锻件上凡是面与面相交的地方都不允许有尖角，必须以适当半径的圆弧光滑地连接起来，所得半径称为圆角半径。合理的圆角半径有利于金属充满模膛，并使拔模方便和提高锻模寿命。如果外圆角半径太小，模具热处理和锻造过程中易产生裂纹和压塌，金属也不易充满模膛。如内圆角半径太小，还会在锻件中产生折叠和切断金属流线。(1)在一般情况下，为了保证锻件外圆角r处有最小余量，取r=余量+零件相应外圆角半径或倒角。(2)内圆角半径R增大后，不像外圆角那样，由于减少余量而受到一定的限制，因而，可取较大的数值，R值按下式确定:。考虑到头部厚度小的问题，锻件图中未注圆角为R3。图3-3 锻件图3.2.5 技术条件(1)未注模锻斜度7。(2)未注圆角半径3mm。(3)允许的错差量0.8mm。(4)允许的残留飞边量0.8mm。(5)允许的表面缺陷深度0.5mm。(6)锻件调质热处理。根据公差和余量，即可绘制冷锻件图(锻件图)，如图3-3所示。3.2.6 计算锻件的主要参数(1)锻件在水平面上的投影面积为4602mm。(2)锻件周边长度为485mm。(3)锻件体积为76065mm。(4)锻件质量为 0.6kg。3.3 锻锤吨位的确定总变形面积为锻件在水平面上的投影面积与飞边水平投影面积之和。按12 t锤飞边槽尺寸(见表3-3)考虑，假定飞边平均宽度为23mm。总的变形面积S(460248523)mm15757mm。按确定双作用模锻锤吨位的经验公式G63KA的计算值选择锻锤。取钢种系数K1，锻件和飞边(按飞边仓的50%容积计算)在水平面上的投影面积为 A (单位为cm)，G63KA631157.57N9930 kN，选用1 t双作用模锻锤。表3-3 飞边槽尺寸与锻锤吨位的关系h/mmh1/mmb/mmb1/mmR/mm备注1011.64822251.5齿轮锁扣 b1=30201.82.241025302.5齿轮锁扣 b1=40302.53.051230403齿轮锁扣 b1=45503.04.06121440503齿轮锁扣 b1=551004.06.081416506031606.09.0101618608043.4 确定飞边槽的型式和尺寸3.4.1 飞边槽的作用飞边槽及飞边具有三个方面的功用：(1)造成足够大的水平面方向的阻力，促使型槽得以充满。(2)容纳多余金属。(3)缓冲锤击。在终锻过程中，飞边如同垫片，能够缓冲上下模之间的打击力。3.4.2 飞边槽的设计飞边槽的主要尺寸是飞边桥高度H，宽度B和入口圆角。设计飞边槽由计算法和吨位法：计算法主要是按经验公式计算飞边桥高度h，再查表确定其他尺寸。在生产中常根据设备公称吨位确定飞边槽尺寸，本设计根据设备公称吨位选取飞边槽尺寸。3.4.3 飞边槽的尺寸飞边糟其尺寸按表8-1确定。选定飞边槽的尺寸为：h1.6mm，h4mm，b8mm，b25mm，r1.5mm，F126mm。飞边体积V4850.7126mm42777mm。图3-4 飞边槽图3.5 终锻型槽设计考虑金属的热胀冷缩，热锻件图上的尺寸应比冷锻件图的相应尺寸有所放大。双头臂用料是45钢，收缩率取1.5，由此，锻件的全部尺寸放大为原来的1.015倍。3.5.1 钳口的选定钳口是供放置钳子夹持毛坯用的，同时作为检验型槽时浇型的浇口。终锻和预锻型槽的前端一般均需设计钳口。对于本次设计，为保证钳子夹持毛坯方便稳定，钳口设计为左右对称形式，查材料成型与控制工程专业课程设计指导书得钳口尺寸:B=110；h=50；R=15。3.6 预锻型槽设计设计预锻型槽，由于锻件复杂，须设置预锻型槽，在叉部采用劈料台 A=0.25B=16mm （3-2） h=(0.40.7)H=21.5mm （3-3）实际取h=20mm，R=25mm在工字形截面的杆部，辐板较薄且宽，为防止中锻时锻件产生折纹，应使预锻型槽面积稍小于或等于终锻型槽相应处的横截面积（不计预锻打不靠的横截面积）。辐板和肋的转角处外圆半径由R=8mm增大到R=10mm，型槽高度减小至16mm，均由作图法确定，使F预小于或等于F终。预锻型槽沿分模面处的圆角半径增大至R=5mm，预锻型槽其余与终锻型槽不同的地方均在热锻件图上注明。图3-5 劈料台3.7 绘制计算毛坯图计算毛坯图是确定坯料尺寸和制坯工步，以及设计有关制坯型槽的依据，根据牵引叉的形状特点，共选取19个截面，分别计算 S、 S、 d，计算结果列于表 3-4。在坐标纸上绘出牵引叉的截面图和计算毛坯图。截面图所围面积即为计算毛坯体积，得101760mm。平均截面积 S717mm平均直径 d30.2mm按体积相等修正截面图和计算毛坯图。修正后最大截面积和最大直径没有变化3.7.1 计算毛坯的头部及杆部计算毛坯上的部分，叫做头部，的部分叫做杆部。计算毛坯由表3-4 计算毛坯的计算数据截面F/mm修正F/mm修正d/mmKh= Kd/mm1025225217.61.119.732452176106728.31.131.135311761278.330.01.133.146901763954.733.41.136.651059.51763068.239.71.143.761167176195441.41.249.771078176186540.01.144.0 图3-6 计算毛坯图截面图3-6图中直接读出毛坯头部长度，杆部长度。采用坐标法，计算毛坯头部和杆部体积如下：3.8 制坯工歩的选择因按计算所得数据连接而成的截面图和直径图，形状突然变化，为使制坯型槽制造简单便于和有力于终锻成形，应使截面图和直径图简洁光滑。按体积相等法修正截面图和计算毛坯图，修改后的截面图和直径图见坐标纸。在完成了计算毛坯图的工艺设计计算后，可于此基础上进行制坯工步的选择，制坯工步的选择取决于下列几项系数; （3-4） （3-5） （3-6）式中 金属流入头部的系数 金属轴向流动系数 杆部锥度 计算毛坯的最大直径，由直径图上直接读得 计算毛坯的最小直径，由直径图上直接读的拐点处直径可根据下式计算： （3-7）式中 计算毛坯杆部体积， 计算毛坯杆部长度，。将各项系数带入拐点处直径计算公式，有 根据计算结果结合材料成型与控制专业课程生化危机指导书表31（长轴类锻件制坯工步选用范围图表）确定此锻件应采用闭式滚压制坯工步。为在锻造时易于充满，应选用圆坯料，模锻工艺过程为：闭式滚压预锻终锻切断。3.9 确定坯料尺寸由于此锻件只有滚压制坯工步，所以可根据公式 S= S=（1 .051 .2）S确定坯料的截面尺寸，取系数为1.1则S= 1.1S=1.1717 = 788.7(mm) （3-8） 实际取d=34mm。坯料的体积：V= V（1 +）= 101760(1 +3%) = 104813(mm) （3-9）式中为烧损率。坯料长度为：L= V/S= 104813/(342/4) = 115.5 (mm) （3-10）由于此锻件质量较小，仅为0.6kg，所以采用一火三件，料长可取3L+L= (3115.5 +1.234) mm= 387mm，考虑的实际锻造和切断情况，可适当加长到400mm。试锻后再根据实际生产情况适当调整。3.10 制坯模膛的设计3.10.1 拔长模腔设计拔长型模用来减小毛坯的断面积，增加其长度：一般作为变形工步的第一道，同时具有清除氧化皮的作用。拔长型模通常设置在模块的边旁位置，由钳口，拔长平台。和空腔三部分组成。本次设计采用开式拔长型槽，其拔长平台断面呈矩形，边缘开通，结构简单，制造方便。拔长型槽是以计算毛坯为依据进行设计的，主要是确定拔长坎高度h，宽度B和拔长坎长度L。由材料成型与控制工程专业课程设计指导书中表27查得，拔长主要尺寸如下：(1)拔长坎高度：因锻件杆部断面变化较大，不仅需要拔长而且需要滚挤制坯，拔长坎高度按下式计算： （3-11）式中 计算毛坯计算毛坯杆部体积 计算毛坯计算毛坯杆部长度 系数，与计算毛坯长度有关取，代入上式有(2)拔长坎长度：拔长坎应有合适长度，根据生产经验，按下式确定 （3-12）式中： 毛坯直径 系数，与毛坯拔长部分长度有关取，代入上公式有(3)圆角圆弧半径： （3-13）(4)模腔深度： （3-14）(5)拔长模腔的长度： （3-15）(6)模腔宽度： （3-16）拔长模膛如图3-7所示3.10.2 滚压模膛设计(1)滚压模膛设计模膛高度hKd计算，按各断面的高度值绘出滚压模膛纵剖面外形，牵引叉的截面图和计算毛坯图中计算毛坯直径图中的虚线，然后用圆弧和直线光滑连接并进行适当简化。模膛宽度：1.7d B1.1dmin，根据实际生产情况，模膛宽度取B34mm。模膛长度L等于计算毛坯图的长度。(2)切断模膛设计由于采用一火三锻，需要设计切断模膛，切刀倾斜角度取15，切刀宽度为5mm，切断模膛的宽度，根据坯料的直径和带有飞边锻件的尺寸，结合生产实际经验，确定为51mm。图3-7 拔长模膛图3.11 锻模结构设计模锻此牵引叉锻件的1 t模锻锤机组，加热炉在锤的左方，故滚压模膛放在左边，预锻模膛及终锻模膛从右至左布置。由于锻件具有11mm的落差，故采用平衡锁扣，锁扣高度为11mm，宽度为50mm，将两模膛中心线下移3mm。锻件宽度为80mm。模壁厚度为 t1.5(1911.2)45.3(mm)。预锻模膛与终锻模膛的中心距为(80+45.3)mm125.3mm，圆整取为125mm。用实测方法找出终锻模膛中心离牵引叉大头后端90mm，结合模块长度及钳口长度定出键槽中心线的位置为145mm。选择钳口尺寸，B60mm，h25mm，R10mm。钳口颈尺寸，a1.5mm，b10mm，l15mm。模块尺寸选为，400mm300mm280mm(宽长高)。1 t模锻锤导轨间距为500mm，模块与导轨之间的间隙大于20mm，满足安装要求。锻模应有足够的承击面，锁扣之间的承击面可达42677mm。燕尾中心线至检验边的距离为180mm图3-8 滚压模膛图。第4章 切边模具设计模锻工序并不是锻件生产的最后的工序。开式模锻件上的毛边，带孔模锻件中的连皮均需切除；为了消除模锻件的残余应力、改善其组织和性能，需要进行热处理； 为了清除模锻件表面的氧化皮，便于检验表面缺陷和进行切削加工，要进行表面清理；模锻件在出模、切边、热处理、清理过程中若有较大变形，应进行校正；对于精度要求高的模锻件，则要进行精压；最终还要检验模锻件的品质。后续工序对模锻件品质有很大影响，尽管模锻出来的锻件品质好，若后续工序处理不当，仍会造成废、次品。后续工序在整个模锻件生产过程中所占的时间常常比模锻工序长。这些工序安排得合理与否，直接影响模锻件的生产率和成本。4.1 切边的方式及模具类型切边通常在切边压力机或摩擦压力机上进行，对于特大的锻件如100 kN(10 t) 以上锤生产的锻件可采用液压机切边。切边模主要由冲头(凸模)和凹模组成。切边时，锻件放在凹模洞口上，在冲头的推压下，锻件的飞边被凹模剪切，同锻件分离。由于冲头、凹模之间有间隙，在剪切过程中伴有弯曲、拉伸现象。通常切边冲头推压锻件，只起传递压力的作用，而凹模的刃口起剪切作用。但有时冲头与凹模同时起剪切作用。切边分为热切、热冲和冷切、冷冲两种。热切和热冲与模锻工序在同一火次，即模锻后立即切边。冷切和冷冲则是在模锻件冷却以后集中在常温下进行。热切和热冲所需的压力比冷切、冷冲小得多，约为后者的20%，同时，锻件在热态下切边，具有较好的塑性，不易产生裂纹。冷切、冷冲的优点是劳动条件好，生产率高，冲切时锻件走样小，凸凹模的调整和修配比较方便。缺点是所需设备吨位大，锻件易产生裂纹。综上所述，对大、中型锻件，高碳钢、高合金钢、镁合金锻件，以及切边后还需采用热校正、热弯曲的锻件，应采用热切、热冲。含碳量低于0.45%的碳钢或低合金钢的小型锻件以及非铁合金锻件，可进行冷切、冷冲。切边模分为简单模、连续模和复合模3种类型。简单模用来单独完成切边。连续模是在压力机的一次行程内同时进行一个锻件的切边。复合模是在压力机的一次行程中，先后完成切边。4.2 切边力的算计切边力一般按下式计算: （4-1）式中 切边力（N） 材料的剪切强度，通常取，为金属在切边温度下的强度极限（N/mm） A切边面积（mm），A=Lz，L为锻件分模线的周长（mm），z为剪切厚度（mm），z=2.5t+B，t为毛边桥部或连皮厚度（mm），B为锻件高度方向的正偏差。综合整理上式得到： （4-2）考虑到切边时锻件发生弯曲、拉伸、刃口边钝等现象，实际的切边比上式计算的要大的多，按下式计算： （4-3）根据所计算的切边力，并参考资料，可选用的切边压力机吨位为2500KN。4.3 切边模设计切边模一般由切边凹模、切边冲头、模座、卸毛边装置等零件组成。4.3.1 切边凹模设计切边凹模有整体式和组合式2种。整体式凹模适用于中小型锻件，特别是形状简单、对称的锻件。组合式凹模由两块以上的凹模模块组成，制造比较容易，热处理时不易淬裂，变形小，便于修磨、调整、更换，多用于大型或形状复杂的锻件。组合式切边凹模刃口磨损后，可将各分块接触面磨去一层，修整刃口恢复使用。对于受力受热条件差，最易磨损的部位应单独分为一块，便于调整、修模、更新。切边凹模的刃口用来剪切锻件飞边，应制成锐边。刃口的轮廓线按锻件图在分模面上的轮