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Q485 连杆 锤上模 锻工 设计

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连杆锤上模锻工艺设计说明书摘要.IAbstract.II1绪论.1 1.1模具的意义.1 1.2各种模具的分类与占有量.2 1.3国内外模具工业的发展情况.4 1.4模具制造在国民经济中的重要地位.62 零件结构及工艺性分析.8 2.1 材料分析.9 2.2 结构工艺分析.93 锻件图的设计.10 3.1 分模面的选择.10 3.2 锻件公差及余量在确定.10 3.3 圆角半径及模锻斜度在选择.10 3.4 冲孔连皮的设计.12 3.5 技术要求.12 3.6 锻件图.124 制坯模镗的设计.12 4.1 制坯工步的选择.12 4.2 制坯模镗的设计.135 坯料尺寸的计算和设备吨位的选择.13 5.1 坯料尺寸的计算.13 5.2 设备吨位的选择.136 模锻模镗的设计.13 6.1 热锻件图的设计.13 6.1.1飞边槽的选择.14 6.1.2 钳口的设计.147 模镗的布排.14 7.1 错移力的平衡与锁扣.14II 7.1.1 模块的设计.14 7.1.2 锁扣的设计.14 7.2 顶出机构的设计.14 7.3 锻模材料.148 模锻后续工序.14 8.1加热方式及锻造温度的选择.15 8.1.1 加热方式的选择.15 8.1.2 锻造温度的确定.158.2 锻件的切边与校正.15 8.2.1 锻件的切边.16 8.2.2 锻件的校正.168.3 锻模的冷却与热处理.16 8.3.1 锻件的冷却.16 8.3.2 锻件的热处理.178.4 锻件的表面清理.188.5 锻件的质量检验.19结论.21致谢.22参考文献.23III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。通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。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。因此，锻造生产广泛的应用于冶金、矿山、汽车、拖拉机、收获机械、石油、化工、航空、航天、兵器等工业部门，就是在日常生活中，锻造生产亦具有重要位置。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, 中国锻造行业是在引进、消化、吸收国外技术的基础上发展起来的，经过多年的技术发展与改造，行业中领先企业的技术水平，包括工艺设计、锻造技术、热处理技术、机加工技术、产品检测等方面均有了较大提高。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ABSTRACT This paper is based on the machinery design and machinersoftware to conduct the part modeling which was designed well, and then conduct assembly design which the parts was built, get the corresponding assembly model, finally conduct movement simulation to the corresponding assembly model. ing machine and nduct movement simulation to the corresponding assembly model. ing machine and reading the related literature books and referring to the sewing machine in the tailor shop, first of all, design the main parts institutional model of the sewing machine, secondly use the Solidworks reading the related literature books and referring to the sewing machine in the tailor shop, first of all, design the main parts institutional model of the sewing machine, secondly use the drawing software to conduct the part modeling which was designed well, and then conduct assembly design which the parts was builty principle and the 3d drawing software and related knowledge and theory, by collecting relevant data of sewing machine and reading the related literature books and referring to the sewing machine in the tailor shop, first of all, design the main parts institutional model of the sewing machine, secondly use thedrawing software to conduct the part modeling which was designed well, and then conduct assembly design which the parts was built, get the corresponding assembly model, finally conduct movement simulation to the corresponding assembly model. ing machine and reading the related literature books and referring to the sewing machine in the tailor shop. At present, part of the processing of domestic have begun to close to the machine tool, but also need to clamp the workpiece, that is to say, although the technology has been greatly improved but his nature has not changed much, on the flip side, because of his skill and precision is high, so a high quality tool holder of machine tools is an absolute necessity. and now there is a large number of will not meet the work requirements, therefore, tool holder part can clamp the tool also needs our staff to develop.first of all, and then conduct assembly design which the parts was built, get the corr.Key Words: sewing machine, part modeling,assembly design, movement simulation1 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CAD绘图设计大大的提高了绘图设计能力。1.1 模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”。1.2 各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。1.3 国内外模具工业的发展情况 自20世纪80年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。20世纪90年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在1990年仅60亿元人民币，1994年增长到130亿元人民币，1999年已达到245亿元人民币，2000年增至260270亿元人民币。今后预计每年仍会以1015的速度快速增长。 目前，我国17000多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。其中，具制造技术、精密塑料和压铸模具制造技术等。(5)提高模具生产效率、降低成本和缩短模具生产周期的各种快速经济模具制造技术。(6)先进制造技术的应用。例如热流道技术、气辅技术、虚拟技术、纳米技术、高速扫描技术、逆向工程、并行工程等技术在模具研究、开发、加工过程中的应用。(7)原材料在模具中成形的仿真技术。 (8)先进的模具加工和专有设备的研究与开发。(9)模具及模具标准件、重要辅件的标准化技术。(10)模具及其制品的检测技术。(11)优质、新型模具材料的研究与开发及其正确应用。(12)模具生产企业的现代化管理技术。 随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。虽然模具种类繁多，但其发展重点应该是既能满足大量需要，又有较高技术含量，特别是目前国内尚不能自给，需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展有重大影响。因此，一些重要的模具标准件也必须重点发展，而且其发展速度应快于模具的发展速度，这样才能不断提高我国模具标准化水平，从而提高模具质量，缩短模具生产周期，降低成本。由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势，因此对于出口前景好的模具产品也应作为重点来发展。根据上述需要量大、技术含量高、代表发展方向、出口前景好的原则选择重点发展产品，而且所选产品必须目前已有一定技术基础，属于有条件、有可能发展起来的产品。1.4模具制造在国民经济中的重要地位模具是工业生产的基础工艺装备。振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，6080%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。 鉴于振兴我国模具工业的重要性，在1989年3月国务院颁布的关于当前产业政策要点的决定中，把模具列为机械工业技术改造序列的第一位、生产和基本建设序列的第二位。1997年以来，国家又相继把模具及其加工技术和设备列入了当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录和鼓励外商投资产业目录。经国务院批准，从1997年到2002年，对全国部分重点专业模具厂实行增值税返还70%的优惠政策，以扶植模具工业的发展。1999年7月国家计委和科学技术部发布的当前国家优先发展的高新技术产业化重点领域指南(目录)，把电子专用工模具、塑料成形新技术与新设备、快速原型制造工艺及成套设备、激光加工技术及成套设备、汽车关键零部件等等，都列进去了。1999年8月20日党中央和国务院发布的关于加强技术创新发展高科技实现产业化的决定指出：要在电子信息特别是集成电路设计与制造、网络及通讯、计算机及软件、数字化电子产品等方面，在生物技术及新医药、新技术、新能源、航天航空、海洋等有一定基础的高新技术产业领域，加强技术创新，形成一大批拥有自主知识产权、具有竞争优势的高新技术产业。要加强传统产业的技术升级。注重电子信息等技术与传统产业的嫁接，大幅度提高国产技术装备的水平。所有这些，都充分体现了国务院和国家有关部门对发展模具工业的重视和支持。从以下四个方面，可以看出模具工业在国民经济中的重要地位与作用。 第一，模具工业是高新技术产业的一个组成部分。例如：属于高新技术领域的集成电路的设计与制造，不能没有做引线框架的精密级进冲模和精密的集成电路塑封模；计算机的机壳、接插件和许多元器件的制造，也必须有精密塑料模具和精密冲压模具；数字化电子产品(包括通讯产品)的发展，没有精密模具也不行。不仅电子产品如此，在航天航空领域也离不开精密模具。例如：形状误差小于0.10.3的空空导弹红外线接收器的非球面反射镜，就必须用高精度的塑料模具成形。因此可以说，许多高精度模具本身就是高新技术产业的一部分。有些生产高精度模具的企业，已经被命名为“高新技术企业”。 第二，模具工业又是高新技术产业化的重要领域。用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平，是推动模具工业技术进步的关键环节。CADCAECAM技术在模具工业中的应用，快速原型制造技术的应用，使模具的设计制造技术发生了重大变革。模具的开发和制造水平的提高，还有赖于采用数控精密高效加工设备。逆向工程、并行工程、敏捷制造、虚拟技术等先进制造技术在模具工业中的应用，也要与电子信息等高新技术嫁接，实现高新技术产业化。 第三，模具工业是装备工业的一个组成部分。在1998年以前，许多人把机械工业当作一般的加工工业。1998年11月召开的中央经济工作会议，首次明确提出了加大装备工业的开发力度，推进关键设备的国产化。将机械工业作为装备工业，把它同一般的加工工业区别开来，是对机械工业在国民经济中的地位与作用的重新定位。模具作为基础工艺装备，在装备工业中自然有其重要地位。因为国民经济各产业部门需要的装备，其零部件有很大一部分是用模具做出来的。 第四，模具工业地位之重要，还在于国民经济的五大支柱产业机械、电子、汽车、石化、建筑，都要求模具工业的发展与之相适应。机械、电子、汽车工业需要大量的模具，特别是轿车大型覆盖件模具、电子产品的精密塑料模具和冲压模具，目前在质与量上都远不能满足这些支柱产业发展的需要。这几年，我国每年要进口近10亿美元的模具。我国石化工业一年生产500多万吨聚乙烯、聚丙烯和其他合成树脂，很大一部分需要塑料模具成形，做成制品，才能用于生产和生活的消费。生产建筑业用的地砖、墙砖和卫生洁具，需要大量的陶瓷模具;生产塑料管件和塑钢门窗，也需要大量的塑料模具成形。从五大支柱产业对模具的需求当中，也可以看到模具工业地位之重要。2 零件结构及工艺性分析2.1 材料分析本次设计的连杆所采用的材料是40Cr,40Cr是我国GB的标准钢号，40Cr钢是机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2860mm,油淬时可淬透到1540mm。这种钢除调质处理外还适于氰化和高频淬火处理。切削性能较好，当硬度为174229HB时，相对切削加工性为60%。该钢适于制作中型塑料模具。2.2 结构工艺分析 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。 以下图1为连杆的零件图。 图1 连杆 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。因此，对于连杆来说，加工过程中的主要问题是保证孔，处理好孔和平面。3 锻件图的设计3.1 分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24.5mm的中间处，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。其分模面的位置如下图所示： 分模面 3.2 锻件公差及余量在确定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。单面余量和公差如图所示。制定锻件加工余量和公差有两种方法。一是工厂常用的按照锻锤吨位选取的方法，叫做吨位法。二是按照零件形状和尺寸查资料选取。其中热锻件图如下图所示: 热锻件图3.3 圆角半径及模锻斜度在选择锻件部分圆角半径已经直接给出，未注圆角半径可根据公式2r=余量（其中2r为凸角处无倒角的凸角处的圆角半径），知锻件圆角未注圆角半径为3mm。3.4 冲孔连皮的设计 锻件已经直接选定冲孔连皮形式为平底连皮，根据相关资料可确定连皮厚度为8.8mm。3.5 技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3mm。 3） 语序错差量0.6mm。 4） 允许的残留飞边量0.7mm。 5） 允许的表面缺陷深度0.5mm。 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下图所示。3.6 锻件图 根据上述参数设计的锻件图如下图所示： 4 制坯模镗的设计4.1 制坯工步的选择圆饼类(lbh或lbh)锻件一般使用镦粗制坯，形状复杂的宜用成形镦粗制坯。制坯的目的是为了避免终锻时产生折叠，还兼有除去氧化皮从而提高锻件表面质量和提高锻模寿命的作用。为此确定盘形锻件中间坯料尺寸时，应选择恰当的d和高度h，否则会影响锻件成形效果，还可能出现充填不满或产生环状裂纹。例如锻造套环类锻件，若制坯直径d与锻件轮辐直径d2的比值等于1，当锤击猛烈时，金属由中心向四周迅速外流，在冲头附近形成内凹，金属与轮缘模壁及模底接触后，便产生回流，结果在轮缘内侧转角处形成环状折纹（图6-37）。当R2减小或d2/d3减小，更能促使环状折纹的形成。所以，对套环类锻件，中间坯料直径应为d=，即d2dd3。对于齿轮类锻件，中间坯料尺寸应视轮毂高度尺寸大小分两种情况确定：1. 轮毂较矮的锻件。这类锻件主要是要防止轮毂和轮缘过渡区产生折叠。因此，中间坯料直径d应在轮辐外径D2和轮缘外径D1之间，即D2dD1。2. 轮毂较高的锻件。当轮毂较高且又有较宽的轮缘和较深的内孔时，一方面要保证轮毂成形，另一方面又要防止产生折叠，中间坯料直径应在D2d范围内。对于轮毂高且有内孔的锻件（图6-38），为保证锻件充填饱满，并便于坯料在终锻型槽中放平稳，宜用成形镦粗，中间坯料尺寸应符合下列条件：H1 D1 d0，如图所示： 4.2 制坯模镗的设计 各种制坯工步都要通过相应的型槽完成，因此，在确定了模锻工序的工步方案后，另一个重要任务就是设计制坯型槽。 拔长模镗 拔长型槽的主要作用是使坯料局部截面积减小，长度增加，若是第一道变形工步，还兼有清除氧化皮的作用。拔长型槽位置设置在模块边缘，由坎部、仓部和钳口三部分组成。拔长型槽的结构形式按截面形式分，拔长型槽有开式和闭式两种；按在模块上的排列方式分，有直排与斜排之别。 1.开式拔长型槽。其拔长平台截面呈矩形，边缘敞开，如图6-44。这种形式结构简单，加工制造方便，但拔长效率低。 2.闭式拔长型槽。拔长平台呈椭圆形，边缘封闭，如图6-44。闭式拔长效率高，而且拔长后的坯料光滑，一般用于L拔/a15的细长锻件。L拔指拔长部分的长度（包含小头），a指拔长部分的厚度（或直径）。3.直排式拔长型槽。型槽的中心线与燕尾中心线平行，拔长过的部分储于仓部，其优点是可控制拔长尺寸和避免坯料弯曲，但所占模块面积较大。4.斜排式拔长型槽。型槽中心线与燕尾中心线呈一定夹角。适用于待拔长部分较长的锻件，有利于减小模块尺寸，增加承击面积。夹角一般设计为100，120，150，200等，联合考虑其它型槽的布置而定，但应注意，伸出模块外的坯料不得与机架相碰。 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a，宽度B，拔长坎长度c等尺寸。1.坎高a(1)若杆部截面积变化不大，仅用拔长制坯工步时，坎高a可按计算毛坯上杆部的最小直径dmin确定： a=k1dmin（）（620）(2)若杆部截面积变化较大，拔长后还须要滚挤制坯，坎高a应按计算毛坯杆部平均截面积确定：a=k2（） （621）式中k1、k2系数，与计算毛坯的长度有关，可按表64选取。2.坎长c拔长平台应有适当的长度c，太短会影响坯料表面质量、不光滑；太长又会影响拔长效率。根据生产经验，按下式确定：c=k3d坯（622）式中d坯毛坯直径（）。k3系数，和待拔长部分长度与毛坯直径之比有关，按表65选取。 3.拔长型槽宽度B为便于操作，拔长型槽宽度宜大一些，按下式确定：直排 B=k4d坯（1020）（）（623）斜排时 B=（k40.4tan）d坯（1020）（）（624）系数k4按表66选取.4.其它尺寸R=0.25cR1=2.5ce(仓部深)=1.2d小头，无小头e=2aL=L拔5（）表64系数k1、k2L杆/200200500500K10.80.750.7K20.90.850.8表65系数k3表66系数k4L坯/ d坯1.21.51.5334d坯/40408080K31.11.31.5K41.51.351.25 坯料尺寸的计算和设备吨位的选择5.1 坯料尺寸的计算作计算毛坯的依据是，假定轴类锻件在模锻时属平面应变状态，因而计算毛坯的长度与锻件的长度相等，而轴向各截面面积应与锻件上相应截面面积和毛边截面面积之和相等，即：Fi计=Fi锻2Fi毛（612）式中：Fi计第i个截面的计算毛坯截面积（2）；Fi锻锻件上第i个截面的面积（2）；Fi毛相应锻件上第i个截面处毛边的截面积（2）；充满系数，形状简单的锻件取0.30.5，形状复杂的欺0.50.8，常取0.7；i=1，2，3。计算毛坯截面图和直径图具体作法步骤如下：1.按名义尺寸绘制冷锻件图，一般只绘出最具代表性的一个主视图即可。2.计算锻件上的各个截面积。首先在冷锻件图上选取具有代表性的点（截面积发生突变的点），按612式计算出各截面的Fi计。 3.选择适当的缩尺比M，求出代表各截面面积Fi计的高度hi计，即： hi计=Fi计/M缩尺比M通常取为20502/。将计算出来的hi计绘制到坐标纸上。以冷锻件图上锻件公称长度为横坐标，以hi计为各点纵坐标，连接hi计端点成光滑曲线，即得计算毛坯截面图，如图6-39所示。 4.确定计算毛坯直径di计。计算毛坯图上任一截面的直径di计可由下式计算：di计=1.13（）（613）同理，以锻件公称长度为横坐标，以di计为各点纵坐标，在计算毛坯截面图的下方绘制出计算毛坯直径图（图6-39）。5.修正Fi计和di计。由于锻件形状复杂，各截面面积差别较大，对于具有孔腔或凹部的锻件，沿轴向截面积发生突变处，不利于制坯时金属流动，也不利于锻模型槽机械加工，因此应根据终锻时金属流动，将初算得到的计算毛坯截面图与直径图进行修正，以得到圆滑连接的计算毛坯截面图和直径图。实践证明，连杆类锻件叉口端部不易充满，应将dmax叉口端部方向移动一定距离。6.计算毛坯体积计算。因为计算毛坯截面图的任一处高度hi计均代表着计算毛坯在该点处的截面积，因此截面图曲线下的整个面积积分起来就是计算毛坯的体积V计。即：V计=Mhi计=Fi计（614）3.1.2计算毛坯的简化根据计算毛坯截面图和直径图可计算出平均截面积F均和平均直径d均，即： F均= h均=式中 L计计算毛坯长度，L计=L锻（）d均=1.13 通常将平均截面积F均(h均)和平均直径d均分别在计算毛坯截面图和直径图上用虚线表示出来。在计算毛坯直径图上，d计d均处，称为头部；d计d均处，称为杆部。也可从截面图上判断，凡是大于虚线（h均）部分的称为头部，小于虚线部分的称为杆部。对于复杂的计算毛坯（超过一头一杆），选择制坯工步时应先将它转变成简单计算毛坯。从一端开始，使杆部多余的金属U1杆与头部缺少的金属U1头（图6-40）相等，从而找出两个简单计算毛坯的分界线ff。然后分别确定每一个简单计算毛坯所需的制坯工步方案，并从中选择效率高的工步方案作为整个锻件的制坯工步方案。对于头部带有内孔的直齿锥齿轮类锻件，如连杆，其计算毛坯截面图和直径图在头部具有突变的轮廓线。为使制坯型槽加工制造简单并有利于终锻成形，应按体积守恒条件将截面图和直径图简化成圆浑的形状。弯曲轴线类锻件，应先将轴线展开成直线，然后作计算毛坯截面图和直径图。对曲率半径较大的自由弯曲件，应从锻件图上厚度内侧1/3处作中性线使之展直。对复杂弯曲件，如多拐曲轴，毛坯在弯曲过程中因夹紧现象而引起明显拉长，因此这类锻件不必展直轴线，而当作直轴线锻件处理。900弯曲的锻件，如图6-42所示，在弯曲型槽内弯曲时，坯料一定会夹紧，并会拉长。因此，轴线展开时两端的长度L1和L3不变，只是900转折处L2要考虑在弯曲时有拉长现象。有三种展直方案供选择：1.L2=A12345B折线长度，多用于弯曲部分带有枝芽的锻件，1，2，3，4，5各点是截面的重心。2.L2=，圆弧半径为OA，用于弯曲时拉长现象较明显的情况。3.L2=，用于没有枝芽的弯曲件，即x=0。对于此类锻件，可不必画出展开图，只须根据锻件个别部位的规格直接作出计算毛坯图。5.2 设备吨位的选择 由相关资料的公式 m=(3.56.3)kA 其中，k-材料系数，所以确定为1.15； m-锻件和飞边的水平投影面积（2cm），飞边面积按仓部的一半计算。 得到锻锤吨位m=(3.56.3)1.1550655=（19503510）Kg，故可以选择3吨锤。6 模锻模镗的设计6.1 热锻件图的设计6.1.1飞边槽的选择根据表中公式h=0.015A 其中h-飞边槽仓部高度； A-锻件在分型面的投影面积，得到h=0.01528290=2.52mm，由于锻件比较复杂，需要增大压力，故选取h=2mm。可确定飞边其他尺寸如下：1h=4mm，1b=25mm，b=9mm，r=2mm。具体飞边槽的设计图如下图所示： 6.1.2 钳口的设计由锻件质量7.29Kg可确定钳口颈尺寸宽度b=12mm，半边高度a=3.5mm，长度l12mm，取l=15mm。通过a、b可大致确定钳夹头直径d18mm,可确定钳口宽度B=50mm，高度h=20mm，圆角半径0R=10mm。 7 模镗的布排7.1 错移力的平衡与锁扣模具采用直式拔长模膛，应放在锻模的右边，则将滚压模膛放在锻模左边，为了使操作更加方便，模膛顺序从左到右依次是滚压模膛、预锻模膛、终锻模膛和拔长模膛。 预锻模膛和终锻模膛之间距离为L=77+25+105=203mm，取210mm，按预锻模膛中心线与终锻模膛中心线距离燕尾中心线距离比值2：1计算得到预锻模膛中心线距离燕尾中心线距离140mm，终锻模膛中心线距离燕尾中心线70mm。 经过估计，模块宽度最小为694mm（按最小壁厚25mm计算），取模块宽度700mm，模膛之间壁厚2530mm。7.1.1 模块的设计模块宽度B=700mm。终锻模膛长度约为548mm，考虑到壁厚和锁扣的布置，取模块长度L=650mm。可得模块最小高度为170mm，同时模具闭合高度最小为480mm。参考文献1表2-33取模块高度250mm。7.1.2 锁扣的设计选择锁扣形式为角锁扣，由于模膛分布限制，锁扣数量取为2个，分布在两个角上。由表2-28可确定锁扣尺寸如下：l=100mm，b=70mm，h=40mm，=1mm，a=3，1R=3，2R=5，3R=10，4R=15。因为锁扣数量较少且分布在锻模同一侧，为保证强度使b=100mm,l=150。 7.2 顶出机构的设计锻件按与零件形状的贴近程度和本身尺寸精度可分为：粗模锻件、普通模锻件、半精密锻件和精密锻件四类。粗模锻件的外形与零件粗略相近，尺寸公差大、圆角半径大，出模斜度大于70，机械加工余量大，此类锻件的表面需要进行全部机械加工，材料利用率（零件质量与锻件质量比）一般不到20%，飞机结构件往往只有5%10%。普通模锻件的形状与零件基本接近，尺寸公差一般模锻设备都能达到，加工余量比粗模锻件小得多，非加工表面可以锻出圆角半径，它的材料利用率可以达到20%30%。7.3 锻模材料根据连杆的加工工艺，确定模锻的材料为40Cr。,40Cr是我国GB的标准钢号，40Cr钢是机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。8 模锻后续工序8.1加热方式及锻造温度的选择淬火加热保护 采用各种防脱碳、防氧化保护涂料，对小型锻模能起到保护作用。而用渗碳剂、木炭、铸铁屑及中性介质的装箱保护方法，也是实用的。900以下的加热， 一般采取敞口式装箱加热，1000以上的加热，宜采用装空心包的方法进行保护加热。采用装空。温度一般在10001500C之间。8.2 锻件的切边与校正预锻模膛中心线距离燕尾中心线140mm，燕尾半边宽度150mm，因此预锻模膛中心线在燕尾宽度内。可以得到模具承击面最小面积为65000700002 mm，由UG软件计算得到模具承击面面积为2119912 mm，因此承击面大小满足条件可以得到上模最大质量为1050Kg，由UG软件可计算得到上模质量为914Kg，因此上模重量满足条件。8.3 锻模的冷却与热处理8.3.1 锻模的冷却金属液先低速或高速铸造充型进模具的型腔内，模具有活动的型腔面，它随着金属液的冷却过程加压锻造，既消除毛坯的缩孔缩松缺陷，也使毛坯的内部组织达到锻态的破碎晶粒。毛坯的综合机械性能得到显著的提高。另外，该工艺生产出来的毛坯，外表面光洁度达到7级（Ra1.6），如冷挤压工艺或机加工出来的表面一样，有金属光泽。所以，我们将压铸模锻工艺称为“极限成形工艺”，比“无切削、少余量成形工艺”更进了一步。 压铸模锻工艺还有一个优势特点是，除了能生产传统的铸造材料外，它还能用变形合金、锻压合金，生产出结构很复杂的零件。这些合金牌号包括：硬铝超硬铝合金、锻铝合金，如LY11、LY12、6061、6063、LYC、LD等）。这些材料的抗拉强度，比普通铸造合金高近一倍，对于铝合金汽车轮毂、