自行车前叉勾爪锻造设计

北 华 航 天 工 业 学 院 材料成形技术基础课程设计 课程设计报告 报告题目 自行车前叉勾爪的锻造设计 作者所在系部 材料工程系 作者所在专业 材料成型及控制工程 作者所在班级 作 者 姓 名 指导教师姓名 完 成 时 间 2015 7 9 课程设计任务书 课题名称课题名称材料成形技术基础课程设计材料成形技术基础课程设计完成时间完成时间7 97 9 指导教师指导教师职称职称讲师讲师学生姓名学生姓名班班 级级 总体设计要求和技术要点总体设计要求和技术要点 一 设计要求 1 根据给定设计内容画出符合制图标准的铸件 锻件二维图及三维造型 2 根据零件要求选择材料 给出物理性能 选择加工方式及设备 确定加工工艺 给出加 工工序 3 绘制铸造模具零件图 铸造工艺图 编制铸件加工工序卡 绘制锻造模具零件图 锻造 模具装配图 编制锻件加工工序卡 4 撰写课程设计说明书 二 技术要点 1 零件结构确定 2 模具分型确定 3 加工工艺 工作内容及时间进度安排工作内容及时间进度安排 工 作 内 容 日 期 12345 一周 画规范铸件图 模具图 铸造设计 画规范锻件图 模具图 锻造设计 撰写说明 书 课程设计成果课程设计成果 1 课程设计说明书 内容包括 课程设计任务书 零件图 零件三维造型 根据零件要求选 择材料 给出物理性能 选择加工方式及设备 确定加工工艺 给出加工工序 统一格式书写并 打印装订成册 2 按照国家绘图标准规范绘制所需各类零件图纸 装订于说明书后面 3 课程设计所有文件的电子文档 要求总文件夹以姓名的汉语拼音及学号命名 各项内容分 别设置子文件夹 内容摘要 此锻件为连自行车前叉勾爪 可以与弹簧共同起减震作用 承受一定的扭矩和弯矩 为保证锻件刚度和强度 不至于使其在工作过程中失效 该锻件采用碳素钢锻造 由于该 零件的锻件结构较为简单 采用模锻锻造 模锻件的尺寸较精确 表面质量好 加工余量 小 且模锻操作简单 对技术水平的要求不高 该锻件为小型锻件 根据经验确定其加工 余量为 2 4mm 这样可避免原材料的浪费 有利于工件的后续加工 提高生产率 关键词关键词 前叉勾爪 模锻 加工余量 目 录 第 1 章 对给定零件进行分析 1 1 1 零件三维图 1 1 2 零件结构分析图 1 1 3 锻件材料的选择 2 1 4 锻件的工装准备 2 1 5 零件的质量要求 2 1 6 锻造方法的选择 3 第 2 章 锻件的结构工艺分析 4 2 1 锻件图的绘制 4 2 2 确定毛坯的重量和尺寸 4 2 2 1 计算坯料质量 4 2 2 2 坯料尺寸的确定 4 2 3 确定模锻工序 5 2 4 确定锻造温度范围 6 2 5 分模面的选择 6 第 3 章 锻件的工艺 7 3 1 尺寸公差 7 3 2 模锻斜度 7 3 3 模锻圆角半径 7 3 4 冲孔连皮 7 3 5 锻模图 7 3 6 模锻工艺卡 8 参考文献 10 第 1 章 对给定零件进行分析 1 1 零件三维图 1 2 零件结构分析图 图 1 2 零件主视图 图 1 3 零件俯视图 1 3 锻件 材料的选择 自行车前叉勾爪使用的材料主要是特殊的钢制锻件和粉末治金产品 但从降低成本的角度 出发多用锻件 过去多用碳素钢锻造后经淬火 回火的调质热处理产品 但现在多以非调 质钢为主 这种非调质刚在热锻后的冷却过程便可形成和调质刚同样的硬度 从而可省去 淬火 回火过程 有利于提高生产效率 降低成本 现多采用在碳素钢中加 V 以利用 V 碳氮化析出硬化的铁素体 珠光化形调质钢 该连接环所用材料为 45 号钢 查阅相关资料 碳素钢的始锻温度为 1200 终锻温度为 800 保温时间为 0 25 0 7min mm 1 4 锻件的工装准备 装备 该锻件为大批量生产 对装备也有一定的要求 1 5 零件的质量要求 该零件没有特殊的装配要求 可取零件的表面粗糙度均为 Ra6 3um 锻件余量的大小 与零件的材料 形状 尺寸 批量大小及生产实际条件等因素有关 该零件为大批量生产 是小型锻件 则加工余量一般为 2 4mm 取其加工余量为 2 5mm 1 6 锻造方法的选择 自由锻 是利用冲压力或压力 使金属在上下砧铁之间产生塑性变形而获得所需形状 尺寸以及内部质量的锻造方法 自由锻所需的工具简单且有很强的通用性 生产准备周期 较短应用广泛 但锻件精度低 无法精确控制变形的方法 加工余量大 劳动强度大 生 产率低 适合单件 小批量生产 模锻 是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的 锻件加工方法 它具有生产效率高 能锻造形状复杂的锻件并使金属流线分布均匀 模锻 件的尺寸较精确 表面质量好 加工余量小比自由锻更节省金属材料 减小切削加工工作 量 操作简单 劳动强度低等优点 综合分析自由锻与模锻的优缺点 以及此零件质量小 且为大批量生产 表面质量好 加工余量小 所以选择其加工方法为模锻 且为锤上模锻 由于此件的形状较复杂可设计 为由两个零件构成的组合体 每个单件锻造成形后 再用焊接的方式构成整体零件 第 2 章 锻件的结构工艺分析 此零件材料为 45 号钢 生产批量为大批量 由于是大批量生产 所以采用锤上模锻 的锻造方法 该锻件无锥体或斜面结构 也没有加强肋 工字型等非规则截面 符合锻造 要求 2 1 锻件工艺图的绘制 图 2 1 连接杆锻件图 2 2 确定毛坯的重量 和尺寸 2 2 1 计算坯料质量 坯料的质量为锻件的质量 与锻造时各种金属消耗的质量之 和 可由下式计算 G 坯料 G 锻件 G 烧损 G 料头 式中 G 坯料 坯料质量 单位 kg G 锻件 锻件质量 单位 kg G 烧损 加热时坯料因表面氧化而烧损的质量 单位为 kg 第一次加热取被 加热金属质量分数的 2 3 以后各次加热取 1 5 2 0 G 料头 锻造过程中被冲掉或切掉的那部分金属的质量 单位 kg 将各数值分别代入计算可得 m 2 20kg 其中零件头部 零件 1 金属质量为 1kg 零件杆部 零件 2 质量为 1 2kg 2 2 2 坯料尺寸的确定 先根据坯料质量和材料的密度计算出坯料的体积 然后根据锻件最大横截面积与锻造 比计算出坯料相应的横截面积 再按体积不变原则算出坯料的直径和下料长度 经计算可 得 坯料 1 的直径为 30 mm 坯料的长度为 60 mm 坯料 2 的直径为 40mm 坯料的长度为 60mm 2 3 确定模锻工序 零件 1 此零件所选用的材料为 45 号钢 塑性好 有一定的强度 经热处理后有良好的综合 机械性能 所以确定其制坯工序是墩粗 终锻 切飞边 锻件 1 毛坯 图 2 1 2 墩粗 图 2 2 3 终锻 切飞边 图 图 2 3 零件 2 1 墩粗 图 2 4 2 拔长 3 冲孔及倒角 图 2 5 图 2 6 4 焊接 图 2 7 2 4 确定锻造温度范围 查 材料成形技术基础 表 2 4 知 锻造温度范围应尽量选宽一些 以减少锻造火次 提高生产率 又该件材料为 45 号钢 故选则始锻温度为 1200 C 终锻温度为 800 C 2 5 分模面的选择 确定分模面的最基本原则是保证模锻件能从模膛中顺利取出 同时 分模面的选择应 该在模锻件的最大水平投影尺寸的截面上 尽量在能是模膛深度最浅的位置上 使上下两 模沿分模面的模膛轮廓一致 以便在锻模安装及锻造中容易发现错误模现象及时予以调整 保证锻件质量 分模面尽量采用平面 并使上下锻模的模膛深度基本一致 以便均匀充型 使模锻件上的敷料最少 锻件形状尽可能与零件形状一致 以降低材料消耗并减少切削加 工工作量 该锻件的分型面选择在锻件的上下平面的中部 第 3 章 锻件的工艺 3 1 尺寸公差 该锻件总长 L 225mm 查 材料成型技术基础 表 2 6 可确定其水平方向尺寸的上极 限为 2 0mm 下极限为 1 0mm 3 2 模锻斜度 该锻件材料为 45 号钢 查 材料成型技术基础 表 2 8 可确定其外壁斜度为 5 内壁斜度为 10 3 3 模锻圆角半径 该零件材料为 45 号钢 钢模锻件外圆角半径一般为 1 5mm 至 12mm 内圆角半径大 2 至 3 倍 由于该零件模膛深度为 10mm 较浅 故取其外圆角半径为 1 5mm 内圆角半径为 4 5mm 为了便于金属在模膛内流动提高锻模强度 避免在锻模内尖角处产生裂纹 减缓 锻模外尖角处的磨损 提高锻模使用寿命 此模的外圆角半径为 1 5mm 内圆角半径为 4 5mm 3 4 冲孔连皮 具有通孔的零件 锤上模锻时 不能直接锻出通孔 孔内还留一定厚度的金属层 称 为冲孔连皮 它可以减轻锻模的刚性接触 起缓冲作用 避免锻模损坏 冲孔连皮需在切 边时冲掉或在机加工时切除 常用冲孔连皮形式是平底连皮 冲孔连皮的厚度 s 与孔径 d 有关 3 5 锻模图 3 6 模锻工艺卡 表 3 1 模锻工艺卡 锻件名称连接杆图 例 坯料质量 Kg 2 2 坯料尺寸 mm 30 x60 60 x60 材料 45 号 钢 始锻温度 1200 终锻锻温 度 800 工序号工序内容备 注 1墩粗见图 2 2 2 4 2终锻见图 2 3 3拔长 见图