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摇臂
锻造
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摇臂锻造工艺分析及模具设计,摇臂,锻造,工艺,分析,模具设计
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诚信声明 本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日 毕业设计任务书设计题目： 摇臂锻造工艺分析及模具设计系部：机械工程系 专业：材料成型及控制工程 学号： 102018208 学生： 蒋腾义 指导教师（含职称）：韩海军（高工）专业负责人：赵跃文 1设计的主要任务及目标（1）任务： 1)模具装配图及零件图 2)设计说明书一本 3)电子资料一份（2）目标：以所学专业知识为基础，以实用为目的，通过对摇臂锻造工艺的分析及相关参数的计算，进一步进行锻模的型腔设计，总结出并熟练掌握锻模设计的规律和方法。2 设计的基本要求和内容（1） 基本要求1）认真学习相关书籍，查阅中外文资料，制定出合理的设计方案；2） 认真做好各环节计算与分析，使零件的工艺分析正确，模具设计合理； 3）勤于思考，应用所学的专业知识来解决设计中遇到的问题；4）翻译一篇与本课题相关的英文文献；（2） 主要内容1）对摇臂的工艺性进行科学的分析；对相关参数进行准确的计算。2）通过查阅相关的锻模手册，设计出合理的锻模型腔。3）探索总结出一套相关的锻模设计规律和方法。3主要参考文献 1陈锡栋，周小玉.实用机具技术手册.北京:机械工业出版社 2周兆元，李翔英.互换性与测量技术基础.北京:机械工业出版社，2001.8 3吕炎 ,锻造工艺学. 北京：机械工业出版社，1995 4许发越,模具结构形式与应用手册.北京：机械工业出版社, 20064进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1资料查阅，完成开题报告2013.12.172014.03.172制定工艺方案，制定模具大体结构2014.03.182014.03.253完成模具的设计与计算2014,3,26-2014,4,244绘制图纸，编写设计说明书2014,4,25-2014,6,15撰写毕业设计2014.06.022014.06.126制作答辩PPT，准备毕业设计答辩2014.06.132014.06.205附图材料为45钢注：一式4份，系部、指导教师各1份、学生2份：毕业设计（论文）及答辩评分表各一份摇臂锻造工艺及模具设计摘要：锻模是金属在热态和冷态下进行体积成型时所用模具的统称。一个完善的锻模设计过程，首先应当考虑的是：应该能够获得满足尺寸精度要求和组织性能良好的锻件，同时要满足生常率的要求；其次还应考虑锻模具有足够的强度和较高的寿命，并且制造简单，安装，调整，维护方便等要求。因此，设计锻模时，应当综合分析各类锻件塑性变形的规律和工艺特点，研究被加工材料的力学和物理，化学特性，以及了解各类锻压设备的工作特点，结构特点和工艺特点等。选择锻件工步是关键，在确定工步后，再根据热锻件图来设计模膛，锻模和切边模，在设计过程中确定下料尺寸。通过设计摇臂可以让我更好的对锻模的设计有更深入的了解，为将来更好的设计模具打好基础。关键词：锻模 , 模膛, 热锻件图Radial forging technology and die designAbstract：Forging die is under hot and cold metal used for volume molding mold.A perfect forging die design process, should consider above all is: should be able to obtain satisfies the requirement of dimensional accuracy of forgings and organizational performance is good, at the same time to meet the requirements of life often rate;Next should also consider the service life of forging die has sufficient strength and high, and simple manufacturing, installation, adjustment, maintenance is convenient wait for a request.Forging die design, therefore, should be comprehensive analysis of all kinds of forging deformation rule and process characteristics, research is processed material mechanics and physics, chemistry, and understand the working characteristics of all kinds of forging equipment, structural characteristics and technological characteristics, etc.Selection steps forging industry is the key in determining the work later, again according to the hot forging drawing to design the mould chamber, forging die and trimming die, in the design process to determine the size.By designing the rocker can let me better have a better understanding on the design of forging die, a basis for better design the mould for the future.Keyword: forging die ， impression，hot forging drawing 目 录 1前言12概述22.1 锤上模锻的特点22.2锻件类型：属于长轴类锻件22.3长轴类锻件的特点23锻模的设计33.1锻件图的制定33.1.1分模面33.1.2机械加工余量的确定33.1.3锻模斜度53.1.4圆角半径53.1.5冲孔连皮63.2模锻工步的选择73.3锻锤吨位的选择103.4坯料尺寸的确定104 模膛设计134.1终锻模膛134.1.1热锻件图绘制注意要点134.1.2飞边槽的确定144.2预锻模膛164.3拔长模膛164.3.1拔长模膛的作用164.3.2拔长模膛的设计计算164.4滚压模膛174.4.1滚压模膛的作用：174.4.2模膛设计计算174.5钳口的设计204.5.1钳口的选用204.5.2钳口尺寸的确定205锻模的结构设计及计算225.1模膛的布排225.1.1终锻模膛和预锻模膛的布排225.1.2 设计要点225.1.3预锻模膛和终锻模膛前后方向的几种排列法235.1.4制坯模膛布排的要求235.1.5模膛的布排245.2模膛壁厚的确定245.3锁扣的设计255.3.1锁扣的作用255.3.2 锁扣类型的选择255.4模块尺寸的确定255.4.1 偏移量265.4.2锻模允许的最小承击面265.4.3 锻模的最大宽度265.4.4模块高度265.4.5模块材料的流线265.4.6检验角266切边冲孔模的设计296.1切边凹模及其他部分尺寸的确定296.2切边冲头的固定与设计306.3冲孔冲头设计316.4冲孔凹模设计317 模具类型的选择及工艺参数的确定337.1模具类型的选择337.2工艺参数的确定338 锻模材料的选择358.1锻模材料应该具有的特性358.1.1热锻模具材料应具有的特性358.2 锻模材料的选择358.2.1各种锻模对材料性能的基本要求358.2.2各类锻模材料的选用368.3锻件的失效，堆焊及表面强化处理378.3.1 锻模的失效分析378.4 锻模的表面处理38结 论40参考文献41致谢42 III太原工业学院毕业设计1前言锻压工艺在机械、机械制造、交通运输、冶金、航空、航天、兵器等工业部门得到广泛的应用，在锻压件的生产中，锻模设计是整个锻压工艺中不可缺少的重要环节。通过设计锻模可以更好的提升自己设计模具的水平，了解具体的步骤为将来的模具设计打下坚实的基础，通过这次设计也能了解自身的不足，找到自己的不足并弥补它。过去在我国工业中，模具长期未受到重视。改革开放以来，塑料成型、家用电器、仪表、摩托车、汽车等行业进入大批量生产，模具工业有一定发展，但仍然落后于需要，每年进口模具数量很大。除模具本身外，使用模具的设备如高效多工位锻压设备，现代化的锻压设备，压铸设备，大型塑料成型设备以及供应高效冲压用的卷料设备等仍落后于需要。因此需要我们更加努力的提高模具的设计和制造水平。由于我水平有限，经验不足，在设计锻模的过程中难免会有缺点和错误，希望大家谅解。2概述2.1 锤上模锻的特点 (1)靠冲击力使金属变形，锤头在行程的最后速度约为7-9m/s; (2)受力系统不是封闭的，冲击力通过下砧传给基础； (3)单位时间内的打击次数多（1-10t模锻锤为100-40次/min) (4)锤头的行程不固定； (5)承受偏载的能力和导向精度均为较差 (6)无顶出装置。2.2锻件类型：属于长轴类锻件2.3长轴类锻件的特点（1） 锻件主轴线方向的尺寸大于其它两个方向的尺寸；（2） 主要变形工步的锤击方向与主轴线垂直；（3） 在模锻模镗中，变形金属沿长度方向的变形流动很小，可以近似看成平面变形。3锻模的设计3.1锻件图的制定3.1.1分模面 分模面如图31 分模线形状：选择平直及对称分模3.1.2机械加工余量的确定锻件的重量的估算M=pv p=7.85g/cm3 v=XX28+XX56-XX56+（94X125.8/2-128.77X30.5X30.5/360X-20X20X/2）X12=215992mm3M=pv=7.85*216=1.7kg量与外廓包容体重量的比值，或者是锻件体积与外轮廓包体的体积的比值： S=w锻件/w外廓包体=v锻件/v外廓包体=215992/（30.5*30.5*189.5）=0.4为s2级S1级0.631 S2级0.320.63 S3级0.160.32 S4级00.1645钢的材质系数m属于m1类：最高含碳量小于0.65%的碳钢或合金元素钢最高含量小于或者等于3.0%的合金钢。根据上面的这些信息对应表格可以查出余量及公差 表31 模锻件内外表面加工余量锻件重量一般加工精度锻件形状复杂系数锻件单边余量（mm）厚度方向水平方向大于0315400630800至3154006308001250大于至S21.0-1.51.5-2.02.0-2.500.41.0-1.51.5-2.01.5-2.02.0-2.52.0-3.00.41.01.5-2.01.5-2.01.5-2.02.0-2.72.0-3.01.01.81.5-2.01.7-2.22.0-2.52.0-2.72.0-3.01.83.21.7-2.21.7-2.22.0-2.52.0-2.72.5-3.53.25.01.7-2.22.0-2.52.0-2.52.3-3.0查得机械加工余量取2.0mm表32 锻件内控直径的机械加工余量孔径孔深大于到大于063100140200至63100140200280252.025402.02.640632.02.63.0查表知孔的加工余量为2.0mm(1) 长度，宽度和高度尺寸公差同轴度横向残余飞边分模线锻件重量锻件材质系数锻件形状复杂系数锻件轮廓尺寸(mm)大于 至大于03080120180至30801201803500.40.5平直对称00.4M1S2+0.8-0.3+0.8-0.4+1.0-0.4+1.1-0.5+1.2-0.60.50.60.41.0+0.8-0.4+1.0-0.4+1.1-0.5+1.2-0.6+1.4-0.60.60.71.01.8+1.0-0.4+1.1-0.5+1.2-0.6+1.4-0.6+1.5-0.70.80.81.83.2+1.1-0.5+1.2-0.6+1.4-0.6+1.5-0.7+1.7-0.81.01.03.25.0+1.2-0.6+1.4-0.6+1.5-0.7+1.7-0.8+1.9-0.9表3-3模锻件的长度，宽度，高度公差及错差，残余飞边量表34 模锻件的中心距尺寸公差中心距尺寸(mm)大于至030308080120120180180250250315锻件精度普通级3.1.3锻模斜度为了使锻件容易从模膛中取出，一般锻件均有模锻斜度外斜度取7 内斜度103.1.4圆角半径锻件上的圆角可以使金属容易充满模膛，起模方便和延长模具使用寿命。模具圆角半径太小会使锻模在热处理或者使用中产生裂纹压塌变形，在锻件上也容易产生折纹。内圆角r=2.5mm 外圆角R=(2-3)r=5mm3.1.5冲孔连皮锻件不能锻出透孔，只能锻出盲孔，在分模面处预先留有连皮，在随后的冲孔工序中再将其冲掉。零件上直径小于25mm的孔一般不在锻件上做出；因为对于这样的小孔，锻模的冲头部分极易压塌磨损。选择平底连皮表35 平底连皮的s和r锻锤吨位123510S(mm)4-65-810-12R(mm)5-86-108-20选择S=5 R=7锻件图3.2模锻工步的选择 模锻时，坯料按照锻件的复杂程度和具体生产条件，在锻模的一系列模膛中逐渐变形，最后成为锻件。 合理的模锻工步，应能使坯料符合金属的变形规律，得到质量良好的锻件，同时操作安全，金属消耗少，生产效率高。第一类制坯工步的选择第一类制坯工步的作用是初步改变毛坯的形状，合理分配坯料，以适应锻件横截面面积的要求，使金属能较好的充满锻模模膛。（1） 计算毛坯根据平面变形假设进行计算并且经修正所得的具有圆形截面的中间坯叫计算毛坯即：=+=+2X0.7任意一处计算毛培的很截面积相应处锻件的横截面积相应处飞边的面积相应处飞边槽的面积断面号1.4=+1.4=1.131025225217.942992.51761168.538.633113517613114141085.41761261.440.15676.2176852.233.06537.3176713.330.27552.017672830.58566.8176742.830.89581.5176757.531.110596.2176772.231.411610.9176786.931.712625.7176801.732.013640.4176816.432.314655.1176831.132.6152680.31762856.360.4162488.71762664.758.3172020.81762196.853182252.51762428.555.7192795.31762971.361.6201296.91761452.743.1=36.8mm=/=1.68 =/=5.2=-0.5=-=215992-132299=83693mm=128.5mm=38.6mmK=(-）/=0.11查图得知需要拔长和闭式滚挤模膛3.3锻锤吨位的选择G=1/1000XKXF(t)F包括飞边（按仓宽1/2计算）及连皮在内的锻件水平投影面积K钢种系数按表36选择L周长=437.9mm假定飞边宽度为23mmS=18557.7mm表3-6钢种系数钢种K低中碳结构钢，低碳合金钢4中碳低合金钢6高合金钢，耐热钢，不锈钢8 45钢选用K=4故G=1/1000X4X185.6=0.74t故选用1t的锤3.4坯料尺寸的确定 确定模锻所需坯料尺寸时，应根据锻件的形状和尺寸以及所采取的模锻方法，先计算出所需的金属体积，然后再算出坯料的截面尺寸和下料长度。 所制锻件属于长轴类锻件，长轴类锻件在模锻模膛的变形是近似平面变形，所以确定原坯料时，应以计算毛坯图为依据，并考虑采用不同的制坯工步计算出所需坯料的横截面积，然后再选取标准的直径，并确定坯料长度。（1） 坯料截面计算 根据所采用的变形工步，按表37计算出坯料截面F坯再确定毛坯直径：表37坯料截面计算表选用工步坯料截面计算拔长=(0.95 1.0)滚压=(-)/2拔长滚压聚料作用明显=(0.7 0.9)聚料作用不明显=(0.9 1.9)弯曲或压扁=(1.0 1.02)无制坯工步=(1.02 1.05)根据工序拔长和闭式滚挤知用=(0.7 0.9)=（0.7-0.9）X2971.3=1.13X=51.558.4mm取用55mm直径的圆坯料坯料长度计算=/=（+）（1+a%）a为烧损率查表2-8得出具体数值表3-8 不同加热方法钢的烧损率加热方法烧损率（a%）加热方法烧损率（a%）室内煤炉或油炉2.54半连续煤气炉2.02.5室内煤气炉2.53电阻炉11.5半连续煤炉或油炉2.53接触加热和感应加热0.51取a=3采用室内煤气炉=X=0.5xx=0.5X437.9X126=27587.7mmV坯=（215992+27587.7）*（1+3%）=250887mm=/=250887/（27.5X27.5X)=105.6mm4 模膛设计4.1终锻模膛终锻模膛是锻件最后成形的模膛，通过它获得带飞边的锻件。终端模膛是按照热锻件图制造的，模膛设计的主要内容是绘制热锻件图和确定飞边槽尺寸。4.1.1热锻件图绘制注意要点（1） 应该考虑锻件的收缩率一般为1.5%，细长件或停锻温度较低的锻件可取1.2-1.3%（2） 当吨位不足易产生模锻不足时，应使热锻件的高度尺寸小一点，其值可接近于负偏差，以提高锻件的成品率。（3） 当锻件承击面不足时，易产生承击面塌陷，可适当增加热锻件的高度尺寸。其值可接近于正偏差，以便在承击面下陷以后尚能生产出合格的锻件。（4） 模膛容易磨损处，应在锻件负公差的范围内增加一层磨损量，以提高锻模寿命。（5） 当锻件的形状不能保证坯料在下模膛内或切边凹模内准确定位时，则应在热锻件图上增加必要的定位余块，然后在切边或切削加工时去除。（6） 锻件的某些部位在切边或冲孔时易产生变形而影响加工余量时，则应在热锻件的相应部位适当考虑一定的弥补量，以提高锻件合格率。（7） 锻件形状复杂且较高的部分应尽量放在上模。（8） 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。（9） 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，但不需要注出锻件公差，技术条件和产品轮廓线。 4.1.2飞边槽的确定（1）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 容纳更多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 （2）飞边槽的形式选择为如下图 表41飞边槽尺寸锤吨位h3h1bb1备注1t夹板锤0.638201t模锻锤1-1.648251.5t模锻锤1.6-24825-302t模锻锤1.6-24830-353t模锻锤351230-405t模锻锤36*2125010t模锻锤56*21650一吨的模锻锤数据可得出H飞=1.8 h1=4 b=8 b1=254.2预锻模膛 用途：（1）改善金属在终锻模膛中的流动条件，避免在锻件上产生折叠 （2）使金属易于充满终锻模膛，避免在锻件上产生充不满的缺陷 （3）减少终锻模膛的磨损，提高整套锻模的寿命。设计原则：预锻模膛以热锻件图为基础进行设计，预锻模膛一般不开设飞边槽。4.3拔长模膛4.3.1拔长模膛的作用 拔长模膛是用来减少坯料某部分很截面积，增大其长度，具有 分配金属的作用。 由之前的计算可知模膛选用闭式 采用直排式模膛中心与燕尾中心线平行。优点是可控制拔长尺寸和避免坯料弯曲。4.3.2拔长模膛的设计计算 （1）拔长坎高度a 拔长后采用滚压时a=*=XL杆小于200200500大于500K10.850.80.750.7K20.90.850.8查表知K1=0.85=0.85*30.4=25.8mm（2）拔长坎长度c C值决定于坯料直径d坯和被拔长部分的原始长度L始 C=*表32 系数4 0.811.11.31.52C=1.3x55=71.5mm(3) 半径R与R1 R=0.25C=0.25x71.5=17.9mm R1=2.5C=178.8mm(4) 拔长模膛深度h1和h2H1=2a杆=2x30.4=60.8mmH2=d坯+10=65mm(5) 模膛长度L=L杆+（510）=200mm(6) 模膛宽度B根据坯料直径确定 B=X=1.6x55=88mm 表43 系数K4801.72.01.51.71.31.5（7） 模膛斜度采用204.4滚压模膛4.4.1滚压模膛的作用：滚压模膛是用来减少坯料坯料某部分面积横截面积增大另一部分横截面积，以获得接近计算毛坯图的形状和尺寸，同时它还有滚光坯料表面和去除氧化皮的作用。 滚压模膛采取的形式用闭式4.4.2模膛设计计算（1） 模膛高度hh=k表44 系数Kd坯F计F坯闭式开式小于300.90.851.230600.850.801.15大于600.800.701.13（2）夹钳口与尾部小槽的设计夹钳口尺寸按下式确定h=0.2+6=0.2X55+6=17mm R=0.1X+5 =10.5 mm m=(12)h=1734选择30mm尾部小槽的尺寸按表35表45尾部小槽尺寸模具结构acR3无切刀者304205306062556010083010100103510有切刀者306255308305故可知a=6mm c=25mm R3=5mm直轴件的模膛长度L=+（13）mm序号取用界面处 =+KH/2=k/2xH/21小头中心1120126124635.30.8515152小头左侧（10mm）980126110633.30.8514.214.23小头右侧（10mm）1061126118734.50.8514.714.74大头中心1736126186243.20.8518.3618.365大头杆部64812677427.80.8511.8511.856小头杆部51612664225.30.8510.810.8滚压模膛宽度B 滚压模膛小一些有利于金属的轴线流动，但是宽度太小了，在滚压过程中要形成折叠，因此在确定模膛宽度时，主要从避免折叠出发。滚压模膛各部分宽度应大于毛坯上相应部分在变形过程中所达到的最大宽度。 根据表36得出表46 滚压模膛宽度B毛坯形式闭式模膛开式模膛原毛坯B=1.15F坯/h最小但B应该1.1d最大B1.7d坯B=F/h+10d最大B1.1d最小 B=1.25F坯/h最小B=(1.41.6)d坯Bd最大+10 F坯/h最小+10变宽度模膛杆部B杆=1.25F坯/h最小头部B头=1.1d最大选取B=1.5X55=82.5mm4.5钳口的设计4.5.1钳口的选用 预锻和终锻模膛都必须设有钳口用途：（1）夹钳口在模锻时时作为放置棒料及夹钳口用的 （2）钳口颈是用于加强夹钳料头与锻件之间的连接，便于锻件起模 （3）在锻模制造时，钳口作为浇铸模膛检验件的浇口之用4.5.2钳口尺寸的确定 夹钳口尺寸主要依据夹钳料头的直径而定，应保证夹料钳子能被自由地操作。 （1）夹钳口尺寸的确定根据表37 表47 钳口尺寸料头直径d(mm)B(mm)H(mm)R0(mm)料头直径d(mm)B(mm)H(mm)R0(mm)1850201065701205515182860251070801306015283570301080901406520354080351590951507020料头直径d(mm)B(mm)H(mm)R0(mm)料头直径d(mm)B(mm)H(mm)R0(mm)405090401595105160752050551004515105115170802055651105015（2）钳口径尺寸的确定表48钳口径尺寸的确定G(kg)0.5s s为最小厚度5锻模的结构设计及计算5.1模膛的布排模膛的合理布置是多模膛锻模设计中一个十分重要的问题，锻模布排合理与否关系着锻模质量的好坏，锻模寿命的高低，生产效率与工人操作的难易。在模膛布排中，最重要的是终端模膛和预锻模膛的布排。因此设计时要首先布排好终锻和预锻两模膛的位置，然后再根据他们的位置，锻模工艺程序与模膛数量布排其余模膛。5.1.1终锻模膛和预锻模膛的布排（1） 锻模中心 锻模中心是锻模燕尾中心线与键槽中心线的交点，它位于锤杆轴心线上，是锻锤打击力的作用中心。（2） 模膛中心 模膛中心是锻造时模膛中金属变形阻力的合力作用点，可依据锻件在分模面上的面积重心确定，视模膛中金属变形力分布均匀与否有所不同。（3） 由于锻件变形阻力分布不均匀 ，模膛中心则由面积重心向变形阻力较大的一边移动距离s，s值大小应根据模膛各部分变形阻力相差程度大小，凭生产经验来确定一般不宜超过表433所示数据表51锤吨位1235S值152535(4)模膛面积重心的确定 利用样板实测法来确定其重心(5)模膛中心与锻模中心之间位置关系由于锻模中心与模膛中心不相重合而便宜一段距离，会产生偏心力矩，使上下模产生错移，造成锻件在分模面上的错差，增加设备磨损，而模膛中心对锻件中心的偏移量越大则产生的偏距力也越大，因此产生的上下模错移量与锻件错差也越大，因此终锻与预锻模膛布排设计的中心任务是最大限度的减小模膛中心对锻模中心的偏移量，以减少锻件错差，提高锻模寿命，减少设备磨损。由于锻模有预断模膛排列时应力求终锻与预锻两模膛的中心靠近锻模中心。5.1.2 设计要点设计要点如下： （1） 两模膛中心，在锻模前后方向上，一般情况均应在键槽中心线上（2） 在锻模的左右方向上，终锻模膛与锻模燕尾中心线的偏移量a应不超过表42所示数据表52 允许的偏移量设备吨位11.523510a(mm)253040506070(3) 预锻模膛中心线必须在燕尾宽度内，模膛超出燕尾部分的宽度不得大于模膛总宽度的1/3(4) 终锻与预锻模膛中心至锻模燕尾中心线距离之比，应等于或略小于1/2(5) 当锻件因锻模模膛偏移使错差量过大时，则允许采用1/5La1/3L在这种条件下设计预锻模膛时，应当预先考虑错差量一般在14mm范围内。(6) 当锻件带有宽大的头部使得两个模膛中心间距很大超出规定的范围时，如终锻模膛因偏移使错差量超过允许值，或者预锻模膛中心超过锻模燕尾宽度则应将终锻和预锻模膛分别放在两个模块上，进行联合锻造。(7) 为了减小终锻模膛与预锻模膛中心距L，及取用最小值，在保证模膛间模壁厚度有足够强度的情况下，选用下列排列方法选用平行排列法，终锻模膛与预锻模膛中心位于键槽中心线上，L值减少的同时前后方向的错差量也较少，锻件质量较好。5.1.3预锻模膛和终锻模膛前后方向的几种排列法（1） 锻件大头靠近钳口，这样布排模膛，使锻件重量大的，难出模的一端接近操作者，使操作方便，省力（2） 大头难充满的部分放在钳口对面，这样对充满模膛有力（3） 当减小或取消夹钳头杆部应该靠近钳口，这种布排可以利用锻件杆部作为夹钳料，从而省去夹钳料头根据需要需用第一种排列法5.1.4制坯模膛布排的要求（1） 制坯模膛尽可能按工艺顺序排列，操作者一般只允许改变一次方向，以缩短操作时间（2） 模膛的布排应与加热炉。切边压床的位置相适应（3） 氧化皮较多的模膛是锻模中头道制坯模膛，应位于吹风管的对面，以防止氧化皮被吹落到终锻和预断模膛内（4） 弯曲模膛的位置应使锻件能以最简单的方式移动或翻转送入终锻和预锻模膛内（5） 拔长模膛位置如在锻模右边，应采用直式如在左边应采用斜式为宜，以方便工人操作。（6） 切刀位置，前切刀一般位于锻模的右前角，后切刀一般位于锻模的左后角便于操作。5.1.5模膛的布排根据书上的模膛布排图来设计模膛的布排适用条件为（1） 加热炉位于锻锤左边（2） 切边压床位于锻锤右边（3） 吹风管位于锻模的右侧即吹风管由锻模的右前方吹响左前方清除氧化皮。查图得出模膛的布排为从左至右为拔长模膛终锻模膛预锻模膛滚挤模膛5.2模膛壁厚的确定预锻与终锻模膛最小外壁厚S0=Kh表53 K值模膛深度202030304040555570709090120系数K21.71.51.31.21.11.0S0=2X12=24mm 模膛间距s1=k1*h表54 值模膛深度h1.5h锁扣沿分模面非打击面上间隙12mm锁扣斜度当h=1530mm时，为5；当h=3060时为3锁扣内圆角R1R1=0.15h锁扣间隙0.20.4mm锁扣外圆角R2=R1+2mm故锁扣高度h= 30mm 锁扣壁厚=40 锁扣斜度为5 锁扣间隙0.4mm锁扣非导向侧面间隙4mm 锁扣沿分模面非打击面上间隙2mm 锁扣内圆角R=0.15h =4.5mm 锁扣外圆角R=6.5mm5.4模块尺寸的确定模块尺寸的确定原则是根据锻模的数量和尺寸进行布排，考虑最小壁厚等因素，得出所必须的模块最小轮廓尺寸，然后选取标准模块中相近的较大值。确定原则：5.4.1 偏移量锻模中心与模块中心的偏移量S，应在c/d1.4范围内5.4.2锻模允许的最小承击面表5-6 允许的最小承击面锻锤吨位123456承击面积300500700900160025005.4.3 锻模的最大宽度 锻模的最大宽度要使上模的边缘与锻锤导轨之间的最小间距不小于20mm5.4.4模块高度（1） 最小高度Hmin采用无过度垫模，上下模最小闭合高度应不小于锤安模空间最小高度表57设备吨位11.523510H最小320400410465565600H最大500550600650750850锻块最大高度Hmax(可根据表57得出)5.4.5模块材料的流线由于是长轴类锻件，当锻模损坏的主要方式是磨损时，流线方向应当与锻件的轴线方向平行，当锻模的损坏方式主要是破裂时，流线方向最好与键槽中心线平行。5.4.6检验角（1） 作用：检验角在锻模设计与制造时，是各模膛与燕尾尺寸的基准面，在上产中是模具调整的依据。检验角的两个平面互相垂直，一般是做在模块前面与左面或右面，应根据模膛布排的情况而定。（2） 检验角的尺寸A宽度b:b=5mmB高度h:h可按表58选取表58 按设备吨位选取检验角高度设备吨位5h5075100模块标准根据查表可得选取H=425 B=500燕尾的尺寸为下图6切边冲孔模的设计模锻件的周围有飞边：具有透孔的锻件模锻后，一般孔内有冲孔连皮，因此需要将飞边和连皮从锻件上去除。1切边及冲孔力的计算P=（1.62.0）bFP=1.8X390X438X1.5x0.0001=46kN6.1切边凹模及其他部分尺寸的确定对于非回转体类锻件参考表61设计表61凹模固定形式斜契固定螺钉固定整体或对分两块凹模多块组合式凹模凹模外形尺寸B1B1=Bmax+2B1=Bmax+2L1L1=Lmax+2L1=Lmax+2H平分模面H=50平分模面H=50a50或5凹模钳口尺寸的确定根据表62查得数据棒料直径钳口尺寸BminHLR50606075303815形状如图6.2切边冲头的固定与设计切边冲头的设计 切边冲头按锻件图设计锻造飞边位于锻件中部，切边间隙按照高度h选用（见表63）表63 切边间隙h200.50.811.5确定切边冲头高度尺寸h=H-h1-h2+S1（选用K117A型）S1=12 H=200 h1=38.5 h2=50 h=123.5mm切边凹模底座设计（1） 选用螺钉固定凹模的底座，这种底座根据锻件形状和切边凹模形式来设计大多为专用底座，适用于大批量生产。（2） 各部分尺寸的确定 底座外形尺寸中下底板的尺寸根据压床台面垫板紧固底座方法和设备规格大小来确定。6.3冲孔冲头设计由于孔径较小可以采用圆柱整体式冲头;这种冲头紧固方便，通过螺母直接固定在冲头夹持器上，位置准确，冲孔精度高，冲头尺寸的确定（1） 刃口形状和尺寸 冲孔冲头端面起剪切作用，刃口形状和尺寸根据锻件孔的形状和尺寸来确定，热冲孔需要考虑收缩率。（2） 冲头高度h 根据模具结构和模具设计封闭高度以及所选用标准件尺寸来求得 h=H-h1-h2+SH模具设计封闭高度 h1底座下支撑面到冲孔凹模上平面高度H2冲头夹持器高度 S冲头进入凹模深度，根据冲孔连皮位置确定6.4冲孔凹模设计（1） 选用圆形凹模 用于非回转体锻件热冲孔或冷冲孔（2） 冲孔凹模尺寸的确定 型腔的设计 冲孔凹模一般只起支撑作用，型腔起定位作用，型腔按锻件图设计，周边应留有合适的间隙。b=锻件相应处宽度+2 （=锻件正公差/2）深度h=h0-(35)mmH0锻件定位部分高度尺寸孔形尺寸 孔形尺寸按冲头外形设计，冲头与凹模间隙通过扩大凹模取得。对于上下都有压凹的情况1=（1.53）mm为了保证冲孔质量，冲孔要求冲头与凹模有合适间隙，按表1124选用合适的值 表64 间隙1冲孔连皮厚度冲头，凹模间单边间隙1热冲孔冷冲孔20钢以下2535钢45钢以下100.80.70.80.9通过图表可知1=0.5（3）凹模外形尺寸高度。冲孔凹模大多数只起支撑作用，而型膛只要能起到定位作用即可，因此40mm可以满足设计要求平面尺寸 长度L=l+(4050）mm宽度B=b+(4050)mm7 模具类型的选择及工艺参数的确定7.1模具类型的选择复合模特点：复合模式在压力机的一次行程中完成两个以上工序的模具，采用切边冲孔 复合模可以一次性完成冲孔和切边工序。7.2工艺参数的确定（1） 间隙设计复合模间隙时考虑的因素与简单切边，冲孔模具相同，其间隙在0.81.5mm间选择，一般情况取1mm，冲头与顶出器的间隙在23mm间选取。（2）冲头相对行程=+连皮厚度（mm） =5mm=R+(1015)mm =20mm在510mm之间选取 故取8mm顶出器行程顶出器行程的大小应保证锻件自由取出，可根据下式确定= +（1020）mm取10mm复合模高度设计要点及主要零件的高度计算（3）计算复合模应注意以下几点：滑块在最上位置与最下位置时，模具相关的活动部分零件与有关的固定零件之间应留出间隙，以便调整并防止相互碰撞。滑块在最高位置时，应保证锻件能够自由取放。顶出系统应能向上向下调节。（4）模具各部分尺寸具体确定如下：在设计或选取下模座时，应核算滑块在最低位置时凹模座至模板的距离H+10mm凹模根据锻件设计，一般高度取50mm，外径较切边轮廓大8090mm.凹模座根据凹模及下模座设计或选取。冲头的高度的大小应使冲头上平面较凹模上平面低一段距离，保证切边时锻件靠凹模定位，=+s/2-/2（mm） 在510之内选择 故选择10S连皮厚度选择6mm 飞桥高度16.5mm凸模高度=（+）-（+）（mm）复合模封闭高度（mm）冲头相对行程（mm）凹模高度（mm）上模座高度（mm）拉杆自由长度=-滑块行程（mm） 顶出器行程（mm）拉杆总长度LL=-(2040)(mm)顶出器高度=-（+）(mm)=(+/2)-(+)(mm)顶出器至垫板的距离（mm） 下模座高度（mm）模板高度（mm） 下模座及凹模座高度（mm）8 锻模材料的选择8.1锻模材料应该具有的特性8.1.1热锻模具材料应具有的特性 热锻模是用来使热态金属毛坯在其模膛内进行塑性变形而得到锻件的工具。工作时，其单位面积上承受很大的压力，锤锻模还要承受高达2000MPA的冲击力；由于毛坯金属的剧烈流动，模膛易受损；同时锻模要在连续反复受热冷却的条件下工作，模具温度高达400500，由于冷热交变的结果，模膛的表面容易产生热疲劳裂纹。因此，热锻模应具有以下性能：（1） 在高温下具有较高的机械性能 包括较高的强度，硬度和冲击韧性（2） 较好的耐热疲劳性能 使锻模在冷热交变的工作条件下仍然能有较高的使用寿命。（3） 良好的回火稳定性 使锻模在工作时不至因受热而产生硬度下降的现象。（4） 淬透性能好 使整个模块具有必要的和均匀的机械性能。（5） 良好的导热性和良好的抗氧化性 以避免模具因工作部分表面温度过高而降低其机械性能，保持模具工作部分表面的粗糙度。（6） 良好的加工工艺性能 包括切削加工性能和热加工性能。8.2 锻模材料的选择8.2.1各种锻模对材料性能的基本要求可以根据表81查询表81 各类锻模对材料性能的基本要求锻模种类使用要求锻模种类使用要求热锻模具硬度，耐冲击性，耐热疲劳性热辊轧模具耐热疲劳性热墩模具耐热疲劳性冷墩模具硬度，耐磨性，耐冲击性热挤压模具耐磨性，红硬性，耐热疲劳性压印模具强度，硬度高速锻模具韧性，硬度，耐热疲劳性冷切边，冲孔模硬度，耐磨性，耐冲击性精密模锻模具高温强度，抗回火稳定性8.2.2各类锻模材料的选用锤模锻使用材料及其硬度可以查表82表82 锤锻模材料及其硬度锻模种类锻模或零件名称锻模材料锻模硬度模膛表面燕尾部分主要材料代用材料HBHRCHBHRC锻钢锻模小锻模（5t）校 正 模5CrNiMo5CrMnSiMoV5CrMnMo5Cr2NiMoVSi387-444364-41542-4739-44321-36435-39364-415340-38739-4437-42302-34032-37321-364302-340390-46035-3932-3742-47286-321269-321302-34030-3528-3532-37镶块锻模模体ZG50CrZG40Cr硬度要求与锻钢锻模相同镶块5CrNiMo5CrMoSiV3CrW85CrMnMo5CrMnSi模体ZG45Mn2硬度要求与锻钢锻模相同堆焊材料5CrNiMo5Cr2MnMo表83切边模用钢及其硬度模具零件名称钢号硬度HBS模具零件名称钢号硬度HBS主要材料代用材料主要材料代用材料热切边凹模8Cr35CrNiMo7Cr3 5CrNiSiT8A368415冷切边凸模9CrV8CrV444-514冷切边凹模Cr12MoVCr12VT10AT9A444-514热冲孔凹模8Cr37Cr35CrNiSi321-368热切边凸模8Cr35CrNiMo7Cr35CrNiSi368-415冷冲孔凹模T10AT9AHRC56-58热冲孔凸模8Cr33Cr2W86CrW2Si368-415冷冲孔凸模Cr12MoVCr12VT10AT9AHRC56-608.3锻件的失效，堆焊及表面强化处理8.3.1 锻模的失效分析 表8-4 锻件失效形式，产生原因及防护措施失效形式产生原因防止措施开裂1） 钢材内在质量2） 原始组织粗大3） 淬火温度过高或保温时间过长4） 在回火
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