关 键 词：

cadcam 技术 摩托车 锻模 设计 中的 应用 利用 运用 机械 毕业设计 全套 资料 已经 通过 答辩

资源描述：

4061CADCAM技术在摩托车护片锻模设计中的应用【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】,cadcam,技术,摩托车,锻模,设计,中的,应用,利用,运用,机械,毕业设计,全套,资料,已经,通过,答辩

内容简介：

南昌航空大学科技学院学士学位论文 1 计算机辅助设计与制造 表示计算机辅助设计和计算机辅助制造的专业术语。它是一种使用计算机完成某些设计和生成功能的技术。在生产企业里，人们通常把设计和制造是为两项有着明显不同职能的分工，而这项技术正朝着设计与制造的更大程度一体化方向发展。最终， 会为未来的计算机集成工厂提供技术基础。 计算机辅助设计（ 定义为运用计算机系统对设计的创意、修改、分析或优化予以辅助。这些由硬件和软件构成的计算机系统，用于完成用户公司要求的特定设计功能。 件通常包括：一台计算机，一个或多 个图形显示终端，键盘和其他外围设备。 件包括各种计算机制图程序，这些程序便于用户公司完成设计职能，如：零部件的应变分析，机构的动态响应，热传输计算和数控零件编程。由于用户的生产流程、制造工艺和销售市场方面的差异，应用程序的配置也将因用户而异。这些因素均导致对 统要求的差异性。 计算机辅助制造（ 定义为通过直接或间接与厂家生产资源相适应的计算机界面，使用计算机系统来规划、管理和控制制造工厂的运行。正如定义所表示的那样， 用程序可分为两大类： 1. 计算机监控程序； 2. 制造程序。 二者之间 的区别是理解计算机辅助制造的基础。 计算机辅助制造的应用程序，除了为监控制造过程而直接使用计算机界面的应用程序之外，还包括在工厂生产运行过程中由计算机提供支持的间接应用程序。在这些应用程序中，计算机并不直接与制造过程相联接。相反，在脱机状态下，计算机可用来提供计划书、进度表、预报、指令和使厂家生产资源管理更加有效的信息资料。计算机和制造过程间的关系如下图所示。图中虚线用来说明交流和控制处于脱即状态下，需要人来完善界面。目前， 应用需要由人来为计算机输入程序，解释计算机的输出，并采取所要求的措施。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 2 处理数据 控制信号 于生产支持 1. 计算机辅助设计 2. 计算机辅助制造 3. 计算机监控 4. 生成支持应用软件 5. 外围设备（外设） 6. 电脑制图 什么是 件？ 许多刀具轨迹是简单的但太复杂和昂贵以致于人们很难制造，对于这种情况，我们需要在计算机的帮助下来作数控部分程序。 基础的概念是，我们可以用计算机辅助设计系统在计算机上画出工件的几何形状。几何形状一旦完成，我们就可以用计算机辅助制造系统根据几何形 状，生成数控机床的刀具轨迹。 利用 制所有路径对数控加工的路径如下： 第一步：利用 制几何图形已被定义这种工件包括型腔加工。对于这种型腔加工很可能将花几个小时去制造代码。然而，我们能够利用 序去创造 码在每分钟内。 第二步：接着，这个模型就被输入到 块中。然后，我们就选择合适的几何形状并定义要生成的刀具轨迹类型，在这个例子中就是一个型腔。我们一计算机 生产操作 南昌航空大学科技学院学士学位论文 3 定也能够让 统如刀具的使用，材料的类型，进给量，切屑深度等信息。 第三步： 型证实保证刀具轨迹的正确性。如果发现了一些错误，最 简单就是在某个位置上加以改正。 第四步： 块最终产生的是 码。通过模型的后处理则可以生成适用于特定 制器的 码。 我们取字体的首字母即 代表了计算机辅助程序。 使用计算机辅助在数控刀具轨迹中的应用。然而， 来就没有真正获得广泛的流传和接受，而且至今我们很少听到这个项目。取而代之的是在更多的市场上使用用计算机的思维来帮助生产 序。不幸的是，因为 一个整体技术与制造技术和自动化技术有着关联的 不仅是软件，而且使用 器工具。 描述 成及功能 统包括 备及 备 每个都有许多功能元件。它们将在短时间内扫描这些元件目的是为了了解其工作的整个过程。 1. 型 系统的 分用于生成可作为 型的几何形状。 型是工件几何形状的电子描述，她在数学上是十分精确的。不论是独立的 统还是作为往都可以在几个不同的层次上混合使用。 两维线条图 几何图形被体现出两个方向，就象一张清单， Z 轴深度将不得不与 关。 三维线框模型 通过将代表边 界的元素连接早一起，就可以在三维空间中表现几何形状。虽然线框图难以想象 ,但可以得到 需的所有的 Z 向信息。 三维表面模型 它与线框模型十分相似，所不同的是，在线框模型间覆盖了一层薄薄的外皮，从而使模型更形象。另外，模型型腔是空的，完成表面模型即可。 三维实体模型 这种当前高科技市场形式被使用必须通过所有的高端科技软件。几何形状被看作是一个实体特征其包括许多方面。 实体模型可以被切开以展示内部特征，南昌航空大学科技学院学士学位论文 4 而不仅仅是拥有一层表皮。 2. 型 根据 型提供的几何形状， 块用于创建加工工艺模型。 例如， 凹槽型腔。我们可能应用其加工路线来加工几何图形，然后，所有的刀具路径将是自动的产生凹槽行程。同样， 型也可包括几何图形应该产生钻的操作。我们能够选择简单的几何图形和按照 统的说明在适当的位置上进行钻孔。 统将生成描述加工操作的普通中间代码，这些代码以后可被用来生成G 和 M 代码或会话式程序。在它们合适的环境下，有些系统产生中间代码。而其他使用较标准代码例如 是他们的中间文件。 块也有多种类型和层次。首先，通常有些不同模型功能如铣、钻、以及装配 ，每一步工艺是唯一的，典型的模型有附加软件。每一个模型也可能使用不同的设备。例如，开始用简单的设备，到后来用复杂的、多方向的刀具轨迹路线， 型中铣床加工通常加工的过程如下： 21/2 3 个方向的机床 加工表面的机床 5 个方向混合的机床 每种体现出高精度的设备不可能在所有的坏镜下制造，一个工序很可能只要求三个方向的设备，而一个模型工序很可能需要全部的表面加工设备，而且可能需要五个方向的 件包混合这样就有可能完成其加工表面。这种一流的软件安装很可能需要花费￥ 5000，但是许多复杂模型将 花费￥ 15000 甚至更多。因此，我们没有必要购买这种高水准的软件，因为我们不能完全发挥他们的潜能。 3. 几何图形及刀具轨迹 我们必须理解一个重要的概念，即 绘制的几何形状并不一定与 要刀具轨迹是直线或圆弧， 车就可以加工出非常精确的刀具轨迹。 统也可能加工高精度几何图形如直线及圆弧，但是也可能加工许多不同层次的曲面，同样许多这种曲面被认为是非均匀有理 B 样条曲线。事实上， 线可以描绘出从直线或圆弧到复杂的表面的任南昌航空大学科技学院学士学位论文 5 何几何形状。 例如，就象几何图形 为椭圆形，椭圆有一系列曲线，有着不同的环形弧，椭圆在 统利用鼠标单击很容易产生。然而，一个标准的 工刀具不能够直接使用产生一个椭圆 它只能产生直线和圆弧。 统将顺从于这种问题，通过估算用直线段代替曲线。 床刀具通常只能识别圆弧或直线。因此， 统必须估计直线段代替曲线之间的公差带。在这种情况下，就像椭圆刀具轨迹产生包含着用直线段代替曲线之间的公差带。 统会在真正的曲线两侧各生成一个几何边界，从而形成一个公差带。它将生成一道刀具轨迹线包含着少量的公差带，结果这刀具轨迹将 在数学理论上不正确 统只能估算表面，使用它最基本的方法是为了估算刀具轨迹包括两维曲线及三维表面曲线。 有些 统也有可能直接绘制直线段为圆弧曲线。这可能在程序中产生许多模块导致表面的光滑。 这种出现能够控制公差带的大小，其目的是使的刀具轨迹更加精确，这是有必要的。较小的公差带可以生成细致的刀具轨迹以及大量的直线段，而较大的公差带将会产生较少的直线段，刀具轨迹也比较粗糙。每一个直线段将要求在序有模块代码。因此，当使用这种技术时， 序能够扩大范围。 在加工表面时我们一定要细心，依靠计算机 生成正确的刀具很容易，但在用球状端铣刀进行曲面的精加工是须进一步估价。如果我们没能注意到这种技术的局限性，那么精加工后工件的精度就会大打折扣。 4. 刀具库和材料库 为了创建机械加工工艺， 统需要了解切割刀具的利用以及机械材料。意的是通过提供可定制的刀具型号及类型。材料库包括的信息是最优化的切削速度以及进给量。 用这种信息聚在一起创建正确的刀具轨迹以及机床参数。 这类刀具和材料库的格式经常是独有的，这一点带来了一些兼容问题。专用的工具库及材料库不容易修改或不容易使用其他的系统。进步的 发者趋向于将刀具和材料库生成数据库文件，这样就可以为其他的应用者进行修改和定南昌航空大学科技学院学士学位论文 6 制提供方便。 5. 检验及后置处理 统通常提供检验刀具轨迹是否正确性的功能。这可以通过加工操作的刀具中心线的简单绘制或通过复杂的实体模型来实现。实体验证通常是 而，它可能是作为一个独立的软件包。 后置处理器是一个软件程序，他将通过的中间代码格式化为使用于每个特定机床控制器的 码。后置处理器通常可以通过模板和变量被定制为需要的样式。 6. 便捷性 电子数据的便捷性是 统唯一致命的弱点，这个问题任就是一件十分耗时的事情。 件创建了许多格式以及它们之间有许多步同的组成。利用 统创建一个复杂的模型是比较昂贵的。因此，我们希望使模型的便捷性最大化，而使在不同系统中重新生成几何模型的需求最小化。 型与手提式的 型不同，我们通常不能够发展一个 型以及把它转换成其他格式。唯一被广泛接受的 型交换版本就是自动编程工具（ 自动编程工具是一种利用描述机床操作的程序语言工具，自动编程工具是一种标准的、有着好的文件能够通过三个方向软件的发 展的促进。许多统可以按照这种标准输出文件，而（由此生成的） 件以后也可以被后置处理程序和校验软件使用。 有时会有这样的情况，即特定的 统生成的特有的中间文件不经任何额外的后置处理就可以直接输入到机床之中。这是理想的解决方案，然而目前尚无任何标准管理这种交换。 型交换的另一种方法是利用逆向后置处理器。逆向后置处理器可以从数控 G&M 代码程序生成 型。这种程序确实有些作用，但是，程序员必须花相当多的时间去搞清楚模型的设计意图，而且还要将刀具路径从几 何形状中分离出来。总体来说，后置处理器的应用具有一定的局限性。 软件的组成及发展趋势 在整个工业上，许多软件包利用 统被应用于所有南昌航空大学科技学院学士学位论文 7 的设计领域，实际上今天所有的产品都是用 件设计出来的 用纸笔绘的日子已经一去不复返了。 另一方面， 件包有着更多专利。 然小，但地位十分重要，它的应用通常限制在加工和装配业，其数量要比 得多。 统包括 件设计以及 件去创建刀具轨迹和 码。然而，普通的 型相比于纯 件比较弱及不精炼。这种不匹配造成了 计者与 序员之间一直以来的争论，其主题是如何使 够融合。 如果先在业界一流的 统上生成所有几何形状，然后再图形输入到某个 统中，就会产生很大的争论。工程师创建 型逐步形成一种模式，商业就会更加充裕。几何形状能够输入到 件包中产生处理模型。因此，工业引导 件包走向不正式的标准。标准的接受度越高，拥有该软件的公司的投资回报率就会越高。 反对意见来自于小的组织，他们没有必要或者没有资源同时拥有昂贵的 符合工业标准的 件包以及 件包。他们往往需要根据纸上工程图重画几何图形，或者用并不完善的翻译设备输入模型。任何起源模型将结束走向于更高的正式的 件。这类模型很可能在将来又被翻译成更为标准的版本。 不论选择什么样的方法，各种组织和个人往往都会竭尽保护某种技术。如果他们检查发现有巨大的效果，花时间去学习它以及吸收科学知识。然而，他将转变成一种新的技术是很困难的事，即使它们体现出具有无法抵抗的证据来证实更好的方法。这是一次十分痛苦的转变，当然如果我们能够看见我们的将来，这是不可能 发生的事情。但是事实上，我们不可能总是预测支配的科学技术将在几年内走下坡路。 结果形成了技术壕沟，要从脚下消除这种壕沟将会十分困难和昂贵。大约只能保证，我们能够发现去选择技术出现最标准，即使不完美也要留住它 果发现走下坡路，我们将也更加适应这位置。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 8 AM is a It is of to in is in of 体化） of as 楚的） in a AM of be as of to in or 优化） of a of to by AD or AD of to 现，执行） to of of 力of 件） , 态的） of of to to AD be as of to of a or s As by of 南昌航空大学科技学院学士学位论文 9 is to an of In to a 面，接口） of in a in of In is to is 脱机） to by s be of is in 线） to is an to 圆满） in to to or to AM AM to we of a to C 昌航空大学科技学院学士学位论文 10 AM is we a to of a on a is we a to C on AD 进，级数 ） a to C is as : is in a a to be It to 槽，型腔） . we a to C in a of : is AM We of to in is a We AM to of of : AM is to If it is to at : AM is C C is by 处理） is 制，用户化） to NC we is of to in C we AM is to of to C is AM is an of to is to NC 昌航空大学科技学院学士学位论文 11 AM AD AM of a of It to a at of in to 1. AD of is to as a AD is an of is AD or as of a AM to be in of （强词夺理，混合） 2-D 两维线条图 is in on a of to be on AM 3-D 三维线框模型 is in by be to 象，形象化，显现） , is AM 3-D 三维表面模型 to a to in is 3-D 三维实体模型 is of is by is as a be 片，部分 ，片段） to a 2. AM is to in AD AD a we as a We a to of be to 昌航空大学科技学院学士学位论文 12 AD 子，铸型） be We AM to at AM a 般的，普通的 ） 间的，媒介） be to & M or in 有的，私人拥有的 ） PT AM in of is a 配） . of is as 加软件） . be of as 21/2 of a of be in A An a AM is of of 5,000 15,000 or is no to at a we be to it to ne we is by AD be is on NC to 昌航空大学科技学院学士学位论文 13 as or of of a of of 均匀的，不一致的） （非均匀有理 . a or to we an 圆形） . An is a of is a An is on a of a NC be to an it AM 和解，使顺从） by or AM in is of an of a AM a on of to a It a be AM be to is to -D -D AM to of in to of to a is as as is 糙的） a of in C so C 昌航空大学科技学院学士学位论文 14 We It is to on to If we do to of of be 协，折衷） . o AM to we of by 可定制的 ） of of is to 最优化） AM to 参数） of is 利的，独占的，私有的） 便，移动） be or on 改革论者，进步论者，前进的） to as be AM to be a 景绘制） of or a of 认 ，查证） is a AM 得到许可的 ） it be as a is a a C 置处理器） be 板） 昌航空大学科技学院学士学位论文 15 （用户化，专用化，定制） 便，可带的 of is 唯一致命的弱点 )AM to be a in a of to be It is to a on a we to of 毕业设计（论文）外文翻译 题目 计算机辅助设计与制造 专 业 名 称 机械设计制造及其自动化 班 级 学 号 078105239 学 生 姓 名 吕江伟 指 导 教 师 姚坤弟 填 表 日 期 2011 年 03 月 11 日 学士学位论文原创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果 ,也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌航空大学 科技学院 可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 作者签名： 日期： 导师签名： 日期： 毕业设计（论文）开题报告 题目 专 业 名 称 机械设计制造及其自动化 班 级 学 号 078105239 学 生 姓 名 吕江伟 指 导 教 师 姚坤弟 填 表 日 期 2011 年 03 月 11 日 说 明 开题报告应结合自己课题而作，一般包括：课题依据及课题的意义、国内外研究概况及发展趋势（含文献综 述）、研究内容及实验方案、目标、主要特色及工作进度、参考文献等内容。 以下填写内容 各专业 可根据具体情况适当 修改 。但每个专业 填写内容 应保持一致 一、选题的依据及意义 ： 术可以应用在许多领域，机械制造是最早也是最广泛应用术的领域 ， 在现代机械制造业中 ,模具工业已 经 成为国民经济中的基础工业 ,许多新产品的开发和生产 ,在很大程度上依赖于模具制造技术 ,特别是在汽车、轻工、电子 、电器、仪表 和航天等行业中尤显重要。模具制造能力的强弱和模具制造水平的高低 ,已经成为衡量一个国家机械制造技术水平的重要 标志之一 ,直接影响着国民经济中许多 行业 的发展 ，决定着一个国家制造业的国际竞争力 。模具 在模具 模具 别发展的基础上发展起来的 ,它是计算机技术在模具生产中综合应用的一个新的飞跃。 术的迅猛发展 ,软件、硬件水平的进一步完善 ,为模具工业提供了强有力的技术支持 ,为企业的产品设计、制造和生产水平的发展带来了质的飞跃 ,已经成为现代企业信息化、集成化、网络化的最优选择。 二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）： 模具 术，是以计算机软、硬件技术的发展为基础的、面 向产品设计与生产的、综合性的应用技术。 模具的设计过程经历了由传统的经验设计、助设计、人工智能专家系统的引入和知识集成技术的应用等发展阶段 。 随着工业技术的发展，产品对模具的要求越来越高，传统的模具加工方法已无法适应需求，因此先进的工业国家对模具 术的开发应用十分重视。早在50 年代末期一些飞机和汽车制造公司就开始了 研究工作，并先后建立了自己的 统，且应用于模具设计和制造。 模具 术发展很快，应用范围也日益扩大。在国外，冲模、锻模、挤压 模、注射模和压铸模等都有比较成熟的 统。模具 开始逐步向产业化方向发展，其产值逐年增加。 模具 术在我国的发展开始于 70 年代末期，发展也很迅速。先后通过国家有关部门鉴定的有华中理工大学开发的 冲模 统、 裁模 统和塑压模 统；北京机电研究院、上海交通大学模具研究所分别开发的冷冲模 统；吉林工业大学开发的辊锻模和锤锻模统；上海模具研究所在 20 工作站上开发的注射模流动模拟软件 ，这些 统的研发促进了国内模具行业的快速发展。 经过这十几年的发展，我国模具 件的开发水平也逐渐接近国外先进水平。在政府的大力支持下先后出现了一批先进的模具 范企业，高 校和企业也培养了一大批模具 件开发及应用人才。但总的来说，我国目前模具 件不管是从产品开发水平还是从商品化、市场化程度都与发达国家有不小的差距。 随着市场的国际化，竞争将愈演愈烈，短周期、高质量、长寿命的模具是模具行业和用户的追求，这必将使模具 术全面深入地应用于模具行业中，同时与并行工程、精益生产、敏捷制造等多种生产模式的结合日益密切，最终使模具行业发生重大变革 。 具体表现出以下几个 发展趋势： 1)标准化 统可建立标准零件数据库 ,非标准零件数据库和模具参数数据库。标准零件库中的零件在 计中可以随时调用 ,并采用 组技术 )生产。非标准零件库中存放的零件 ,虽然与设计所需结构不尽相同 ,但利用系统自身的建模技术可以方便地进行修改 ,从而加快设计过程 ,典型模具结构库是在参数化设计的基础上实现的 ,按用户要求对相似模具结构进行修改 ,即可生 成所需要的结构。 2)集成化技术 现代模具设计制造系统不仅应强调信息的集成 ,更应该强调技术、人和管理的集成。在开发模具制造系统时强调 “多集成 ”的概念 ,即信息集成、智能集成、串并行工作机制集成及人员集成 ,这更适合未来制造系统的需求。 3)智能化技术 应用人工智能技术实现产品生命周期 (包括产品设计、制造、使用 )各个环节的智能化 ,实现生产过程 (包括组织、管理、计划、调度、控制等 )各个环节的智能化 ,以及模具设备的智能化 ,也要实现人与系统的融合及人在其中智能的充分发挥。 4)网络技术的应用 网络技术包括硬件与软件 的集成实现 ,各种通讯协议及制造自动化协议 ,信息通讯接口 ,系统操作控制策略等 ,是实现各种制造系统自动化的基础。目前早已出现了通过 现跨国界模具设计的成功例子。 5)多学科多功能综合产品设计技术 未来产品的开发设计不仅用到机械科学的理论与知识 ,而且还用到电磁学、光学、控制理论等知识。产品的开发要进行多目标全性能的优化设计 ,以追求模具产品动静态特性、效率、精度、使用寿命、可靠性、制造成本与制造周期的最佳组合。 6)逆向工程技术的应用 在许多情况下 ,一些产品并非来自设计概念 ,而是起源于另外一些产品或实物 ,要在只有产品原型或实物模型 ,而没有产品图样的条件下进行模具的设计和制造以便制造出产品。此时需要通过实物的测量 ,然后利用测量数据进行实物的 何模型的重新构造 ,这种过程就是逆向工程 逆向工程能够缩短从设计到制造的周期 ,是帮助设计者实现并行工程等现代设计概念 的一种强有力的工具 ,目前在工程上正得到越来越广泛的应用。 7)快速成形技术 快速成形制造技术 基于层制造原理 ,迅速制造出产品原型 ,而与零件的几何复杂程度丝毫无关 ,尤其在具有复杂曲面形状的产品制造中更能显示其优越性。它不仅能够迅速制造出原型供设计评估、装配校验、功能试验 ,而且还可以通过形状复制快速经济地制造出产品模具 (如制造电极用于 工、作为模芯消失铸造出模具等 ),从而避免了传统模具制造的费时、高成本的 工 ,因而 术在模具制造中日益发挥着重要的作用。 三、研究内容及实验方案： 研究内容： 1) 对摩托车护片锻件进行工艺成型过程分析。 2) 根据 摩托车护片零件图结合锻 模设计的相关知识设计护片锻模 ， 并 绘制模具零件图 及装配图 。 3) 利用 件对护片锻模的凸模和凹模 进行曲面造型、模拟加工，并通过后处理生成数控加工程序。 实验方案 ： 根据设计要求 对 零件进行三维造型并用计算机设计和模拟。 四、目标、主要特色及工作进度 目标 ： 设计摩托车护片模具，利用 件进行模具曲面造型并生成型面数控加工程序。 1) 摩托车护片零件图纸一份， M 系统说明书； 2) 根据护片零件图设计并绘制摩托车护片模具零件图； 3) 利用 件对模 具型面进行 型及生成数控加工程序； 4) 能够进行刀具轨迹仿真模拟加工，图纸绘制符合制图标准，毕业设计论文书写符合规范。 主要特色： 1) 以提高模具设计和制造水平，从而提高模具质量。 2) 节省时间，提高效率。 3) 较大幅度降低成本。 4) 将技术人员从复杂的计算、绘图和 程中解放出来使其可以从事更多的创造性劳动。 工作进度 ： 文资料翻译（ 6000字符），撰写开题报告 2周 1周 模零件图 4周 3周 3周 1周 业论文）一份 1周 业答辩 2周 五、参考文献 1 北京 :冶金工业出版社， 2006. 2 模具设计制造 . 北京 :冶金工业出版社， 2004. 3 模具技术问答 . 北京 : 机械工业出版社， 2003 4 模具 北京 :机械工业出版社， 2001. 5主编 10塑料注射模具制造实例 机械工业出版社，2005. 6. M. B. to of 7, 2 / 2007年 12月 7. of v 118 n 6 997. p 68, 70南昌航空大学科技学院学士学位论文 术在摩托车护片 锻模设计中的应用 学生姓名 : 吕江伟 班级 : 0781052 指导 老师 : 姚坤弟 摘要： 曲面类零件在制造业中处处可见，尤其是模具制造业。传统的设计制造方法是工程图、模线、样板、标准样件等工作方式，生产准备的周期长，制造精度低，生产效率也是低下。随着计算机技术在模具制造业中应用的不断发展，数控加工能力得到了大大提高，模具的设计与制造技术达到了空前的发展。模具 术已成为模具行业革命化的标志。适应 术的发展，改变传统 的设计与制造方法是模具制造业的发展的方向 . 本设计是 术在锻模曲面加工中的应用。包括两大部分：一是摩托车护片模具的设计；二是模具型面的造型与数控仿真加工。在 境下利用 用 拟加工，并通过后处理生成 序。期望通过此课题的研究，能够提高自己对术在模具制造业中应用的重要性的认识。 关键词： 术 实体造型 仿真加工 指导 老师 签名 ： 南昌航空大学科技学院学士学位论文 of AM s 0781052 It is be in in , of of in NC of at AM in To be AM to of is of AM in It is of is of I of AD I C AM at I my to of AM in by of AM 南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 1 1 序 言 题研究的目的及意义 具 研究目的 模具 术是改造传统模具生产方式的关键技术，它以计算机软件的形式为用户提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员能借助计算机对产品、模具、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化，从而显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量。 模具是工业产品生产用的工艺装备，主要应用于制造业和加工业。它是和冲压、锻造、铸造成形机械，同时和塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料制品成型加 工用的成形机械相配套，作为成形工具来使用的。 模具一般分为两个部分：动模和定模，或凸摸和凹模，它们可分可合。分开时装入坯料或取出制件，合拢时使制件与坯料分离或成形。在冲裁、成形冲压、模锻、冷镦、压制和压塑过程中，分离或成形所需的外力通过模具施加在坯料上；在挤压、压铸和注塑过程中，外力则由气压、柱塞、冲头等施加在坯料上，模具承受的是坯料的胀力。 由于其加工效率高，互换性好，节约原材料，所以得到很广泛的应用。 具 研究意义 随着功能强大的专业软件和高效集成制造设备的出现，模具 实现制造和装配的设计、成形过程的模拟和数控加工过程的仿真，还可以对模具可制造性进行评价，使模具设计与制造一体化、智能化。 此次设计是锻模的设计及 应用 。 锻模是模锻时使坯料成形而获得锻件的模具 。 锻模的设计方法和生产实际是紧密相关的 。将金属坯料加热使其具有较高的塑性 ， 然后放在锻造设备上 ， 利用通用工具或专用模具对其施加压力 ， 迫使其发生塑性变形并流动 ， 从而获得所需的锻件 ， 这种压力加工生产方法称为锻造工艺 。 而锻模设计就成了锻造工艺中很重要的组成部分 。 模具要承受锻锤的高速冲击或重负载的冲压下，在使用过程中常处于急冷、急 热和冷热交变状态，因此模具材料应具有很高的强度、韧性和耐磨性。 模具 别发展的基础上发展起来 的，它是计算机技术在模具生产中综合应用的一个新的飞跃。模具 一项高科技、高效益的系统工种。它以计算机软件的形式，为用户提供一种有效的辅助工具，使工种技术人员能借助于计算机对 产品 、 模具结构、成形南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 2 工艺 、 数控加工及 成本 等进行设计和优化。 模具 发展状况符合 通用 件的发展进程。目前通 用件的发展现状如下 :术经历了二维平面图形设计，交互式图形设计、三维线框模型设计、三维实体造型设计、自由曲面造型设计、参数化设计、特征造型设计等发展过程。近年来又出现了许多先进技术，如变量化技术、虚拟产品建模技术等。随 着 互联网 的普及，智能化 、 协同 化 、集成化成为技术新的发展特点，使术得以更广泛的应用，发展成为支持协同设计、异地设计和信息共享的网络 我国 研究应用与工业发达国家相比还有较大差距，主要表现在：（ 1）应用集成化程度较低，很多企业的应用仍停留在绘图、 程等单项技术的应用上。（ 2） 统的软、硬件均依靠进口，自主版权的软件较 少 。（ 3）缺少设备和技术力量，有些企业尽管引进 统，但其功能没能充分发挥 。 课 题研究内容 此次设计 是 件在摩托车护片型面加工中的应用，它包括两部分内容，即：一是摩托车护片模具的设计，二是摩托车护片模具型面的仿真加工。这是术在锻模生产中的应用实例。摩托车护片是摩托车前部用于穿接电缆的零件， 起保护作用，它的作用 决定了它的结构特征，通孔多槽，相应的模具设计虽然简单，但是比较精湛。摩托车护片型面的加工，因为 件的应用，大大的提高了模具精确度和生产效率，缩短了生产周期，淋漓尽致地发挥了 术在模具生产中的作用。 由于本人水平有限， 本论文中必然存在 许多缺点和不当之处，敬请 老师批评指正。 南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 3 2 摩托车护片模具的设计 件结构和工艺分析 图 2托车护片零件图 如图 2零件图，该零件的材料为热轧钢 35#钢。其作用是：保障电缆线 安全通过，起保护作用，在 整个摩托车构造中起着至关重要的作用，所以其中部都是槽，并且穿透整个零件，光 从其形状上看，该零件体积小，只是一个有着多个不同形状槽的薄壁零件， 而且 圆角较多， 但是 形状不是特别的复杂，精度要求 也不是很高，可以通过锻造一次成形， 节约原材料和节省加工时 间，降低成本。同时，材料通过锻造，可以使其内部组织细密，碳 化物分布和流线分布合理，从而能达到改善热处理 的 性能和提高模具的使用寿命。 件工艺分析 锻模的种类很多，按模膛数量可分为单模膛模和多模膛模；按制造方法可分为整体模和组合模；按锻造温度可分为冷锻模、温锻模和热锻模；按成形原理可分开式锻模和闭式锻模；按工序性质可分为制坯模、预锻模、终锻模、弯曲模等。通常锻模是按锻造设备来区分，可分为胎 模、锤锻模、机锻模、平锻模、辊锻模等。 模锻件是完全在锻模型槽中进行锻压成形的锻件，各种各样的锻模是为了满足各种各样模锻件的需要。结合本设计中的零件特征和要求及相关标准，该零件为普通模南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 4 锻件， 并 且为长形锻件中的一类。 摩托车护片一般为批量生产，根据其结构特点和要求及各种分类标准，本设计采用开式单型槽热模锻， 并 且选用热锻模曲柄压力机进行模锻。 根据以上分析， 确定 该模锻件的模锻形式和模锻条件等，那么，本设计的目标之一即锻模型槽设计 (锻模设计 )可以进行了。 模设计方案的确定 通过以上的零件结构和 工艺的分析，选择此锻模方式来设计该零件的模具设计。锻模设计的一般步骤大致 如下： 1) 设计锻件图。根据制件图，锻件精度，和其他生产条件，确定分模面，加工余量及公差，模锻斜度，圆角半径，设计冲孔连皮。绘出锻件图后计算锻件基本参数 ：在垂直于锻压力平面上的投影面积 A，分模面周边长度 件体积 2) 设计终锻模膛。在锻件图基础上根据锻件收缩率绘出热锻件图，热锻件图就是终锻模膛加工图。然后设计钳口和飞边槽，有预锻工步时还需设计预锻模膛。 3) 确定模锻设备吨位。按终锻工步计算锻压力，确定模锻设备类型 的吨位 并校 核飞边槽设计；重新计算包括飞边槽桥部在内的投影面积 A，包括飞边槽考虑了充满系数（通常取 50%飞边仓）后的总体积 V 和锻件总质量 M。 4) 设计制坯模膛。圆盘类锻件比较简单，长轴类锻件还要绘制计算毛坯图确定制坯工步。 5) 根据制坯模膛的要求，确定原材料规格，根据坯料总体积和加热中的损耗及工艺余块，料夹头等确定下料长度。 6) 绘出锻模装配总图，给出锻模技术条件，再绘制锻模零件图。 对于本设计中的零件，因其结构比较简单，只要在锻模型槽中一次锻压成形即可，也即是只要一个终锻工步，而无须预锻工步和制坯工步，所以型槽的设计也只要终锻型 槽即可。 那么本设计的过程如下： 1) 设计并绘制锻件图； 2) 设计终锻型槽； 3) 确定模锻设备吨位； 4) 锻模结构设计； 5) 绘出锻模装配总图，给出锻模技术条件，并绘制锻模零件图。 南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 5 件图的设计和绘制 锻件图分 为 冷锻件图和热锻件图。 冷锻件图是去除飞边和冲孔连皮后的锻件图，用于最终锻件检验。 冷锻件图供锻件检验和生产管理用， 通常 一般 所说的锻件图是指冷锻件图。 热锻件图用于终锻模膛设计。 热锻件图 是 供制造模具使用。 通常根据零件图考虑分模面的选择、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 。 锻件图包含的内容基本上和零件图相同，但也有不同处： （ 1）锻件图上有分模面和分模线； （ 2）锻件图上出现了模锻斜度和锻造圆角； （ 3）在零件上需要经过机械加工的表面，在锻件上则应留出相应的加工余量或工艺余块； （ 4）锻件图的尺寸公差和表面粗糙度与零件图不同； （ 5）在视图表达方案、视图数量上锻件图和零件图不一定相同。 由前面的分析知，摩托车护片 的特征为薄壁多槽、多圆角，且精度要求不高。所以在设计锻件图时，要考虑这些因素。 定 锻件的 分模面 模锻件通 常都在两块或两块以上的模块所组成的型槽中成形，组成模具型槽的各模块的分合面即为分模面；分模面与锻件表面的交线为锻件的分模线。分模线是模锻件最重要的、最基本的结构要素。 确定分模面的原则： 1)容易脱模 2)成型良好 3)平衡侧压力 4)保证承力面强度 5)便于检查错移 6)简化锻模制造。 根据零件形状的特点和锻造工艺的需求，分模线按其形状可分为以下几种： （ 1）直分模线 直分模线是平直的，且分模面均在同一平面上。 （ 2）折分模线 由两个或两个以上不在同一平面的分模面与锻件 表面相交组成的分模线即为折分模线。 （ 3）弯曲分模线 凡是呈弯曲或兼有直线和弧曲线的分模线都是弯曲分模线。 锻件分模线合适与否，关系到锻件质量、锻造操作、模具制造和材料利用率等一系列问题。为了提高锻件质量、保持生产过程的稳定性和获得最低的成本，在满足上述分模原则的基础上，对于开式模锻确定分模线位置时还应考虑以下几个因素： （ 1）在锻件的高度方向上选择分模位置时，应尽量选取中间部位，这样能确保锻件自由出模，对金属冲填型槽也有利，同时还便于发现错模现象； 南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 6 （ 2）有利于锻件获得理想的流线方向； （ 3）对于 盘类锻件（ H D ） ，应取径向分模，而不宜取轴向分模； （ 4）应有利于锻出零件的非加工表面，对加工表面也应尽量减少锻件凹槽和孔等的机械加工余量； （ 5）有利于锻件切边时的定位和切边。 本设计中的零件，根据其形状特征，结合以上分模原则，采用上下不对称的曲线分模，这也是该零件的独特之处。 弯曲分模线 应的曲面为分模面，其投影 如图 2示。 图 2模线位置 定 锻件的 机械加工余量及锻件公差 工余量的确定 在模锻过程中由于坯料在高温下成型，锻件表面会氧化、脱碳、粗糙不平。锻件上需要机械加工的部位，都应有加工余量。对重要承力件因检验或机械加工定位需要，还应给予必要的工艺余块。加工余量主要由锻件质量、制件机加工精度和锻件复杂程度查表确定。 预 选 加 工 余 量 为 按 照 其 加 工 余 量 后 估 算 , 估 算 总 体 积 锻件重量 f*密度 =0加工精度 锻件的精度等级可分为：普通级（用于粗锻或普通模锻工艺锻压）、半精密级（用于普通模锻或半精锻工艺锻压）、精密级（用于精锻工艺锻压）。 一般情况下 ,表面粗糙度 m 需要精加工 ,其加工余量要适当增加。 由零南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 7 件图知主要工作表面粗糙度为 故该零件的精度属于 普通级（用于粗锻或普通模锻工艺锻压）。 件的 形状复杂系数 S 锻件形状复杂系数 S 是锻件质 量 等于锻件体积 ： S= f / 据 件形状复杂系数分为 4级： 单）： S 1 般）： S 3级（较复杂）： S 4级（复杂）： 0 S 零件外廓包容体为长方体 ,长为 高为 计算其外廓包容体体积为： 算锻件的总体积为： 7.6 据公式： S = 为 所以 该零件的形状复杂系数为 复杂程度为简单。 锻件的 加工余量的构成 模锻件的加工余量一般由下列各因素组成： z = M + m + h + x / 2 式中： z 加工余量（ M 精加工的最小余量（ m 锻件的最大错移量等形位公差 ( h 表面缺陷（凹坑、脱碳等）层深度 ( x 锻件尺寸的下偏差值（ 具体加工余量的确定可查相关标准表格。 查参考文献 1表 5其具体尺寸见锻件图 2 南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 8 锻件公差的确 定 锻件的公差包括锻件尺寸公差和形状公差两类。锻件最大极限尺寸与基本尺寸之差为上偏差，锻件最小极限尺寸与基本尺寸之差为下偏差。最大极限尺寸与最小极限尺寸之差即为锻件的公差。具体关系如图 2 图 2差示意图 在模锻过程中由于坯料体积及终锻温度的波动、模膛磨损及上下模运动误差都会导致锻件尺寸出现偏差。模锻件公差主要由锻件质量 M、锻件形状复杂系数 S、材质系数 ，同时 还 要考虑锻造工艺、锻造设备和加热方法等。 材质系数按锻压的难易程度划分等级，材质系数分为四类：（可锻性依次降低：优、良、一般、差 ） ，材质系数不同，公差也不同。 铝、镁合金； 低碳低合金含量钢（ ，且 V， W 总含量在 5%以下）； 高碳高合金含量钢（ ，或 V， W 总含量在 5%以上）； 不锈钢、高温耐热合金和钛合金。 因为 该零件材料为 35#热轧钢， 故 此材质系数选为 定模锻斜度 为了使锻件易于从模膛中取出，锻件与模膛侧壁接触部分需带一定的斜度，这斜度称为模锻斜度 ,如图 2示。它有外模斜度和内模斜度之分。锻件在冷缩时趋向离开模壁的部分为外模锻斜度，用表示；反之为内模锻斜度，用表示。模锻锤、南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 9 锻压机和螺旋压力机上锻件的外模锻斜度，按锻件各部分的高度 H 与宽度 与宽度 、 L/值查看参考文献 1。内模锻斜度按外模锻斜度值加大 2或 3（ 15除外）。 当模锻设备具有顶料机构时外模斜度可缩小2或 3，但一般不宜小于 3。 为了便于模具制造，采用标 准刀具，模锻斜度可按下列数值选用： 0 15 ,030， 10， 1030 ， 20， 30， 50， 70， 100， 120， 150 ，由查参考文献 1表 5L/B=1；H/B1，确定模锻斜度为 50 。 图 2 模锻斜度示意图 定 模锻件的 圆角半径 为了使金属易于流动和充满型槽，提高锻件质量并延长锻模的寿命，模锻件上所有的转接处都要用圆弧连接，使尖角、尖边呈圆弧过渡，即为圆角。圆角分外圆角和内圆角，在制件公差允许条件下圆角半 径应尽可能大。 （ 1） 内圆角半径 r 模膛内凹处的圆角半径 内圆角通常用以连接腹板、凹槽底与其相临之侧壁。 它与锻件上的外圆角半径相呼应。 使锻件成形困难，导致锻模因应力集中开裂。一般情况下 r = 余量 + 式中 零件上相应处圆角半径或倒角 1表 5值 。 （ 2） 外圆角半径 R 模膛内凸处的圆角半径 R 称外圆角半径 ,外圆角一般位于肋或凸台的侧面与顶面的相交处。它与锻件上的内圆角半经相呼应 ， 会使脱模困难 ,还会造成模锻时金属流动形成的 纤维被割断甚至产生折叠 。 一般情况下 R = （ r 也可按参考文献 1表 5 为了便于模具制造时采用标准刀具，圆角半经应按下列标准值选定： 1， 2，南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 10 ， 4， 5， 6， 8， 10， 12， 16， 20， 25， 30,40,50,60,80,100（单位 : 综合以上情况，结合零件图，本设计中取外圆角半径 r=5圆角半径 R=3；未注圆角半径为 r=1 孔连皮的设计 零件的透孔在终锻型槽内是不能直接锻出的，只能锻成 盲孔，即在上下模之间留出一层连皮。这是因为要将孔内的金属全部排除不但很困难，而且使型槽内的凸出部分急剧磨损，所以形成连皮是必要的，待下一步工序冲孔，才能获得透孔。 设计锻件图时，根据不同情况，有三种方式来处理零件上的透孔： （ 1）留实心余块 当模锻件上的冲孔直径小于 25 30，型槽凸起部分的冲头，强度很难保证，且容易磨损，这时孔不必锻出而留实心余块，待以后 切削加工。 （ 2）盲孔（压窝） 当锻件高度 h 大于孔径 0%（ h/d 1。 7）时，或当 h/d 1，且 d 40时，一般设计成两边带有盲孔的锻件，模锻生产中不冲穿，待以后 切削加工。盲孔深度 底部作成半球形的压窝。 （ 3）冲孔连皮 根据冲孔部分的高度 h 和冲孔直径 d 的比值的不同，可以做成四种不同形式的连皮，即平底连皮、斜底连皮、带仓连皮和 拱底连皮。 由该零件图易知，该零件上的透孔并非规则的圆形孔，但其截面尺寸均小于25以锻件透孔部分无需 锻出只要留出实心余块即可， 也即 是在型槽设计时该部位无须设计冲头。 制锻件图的技术条件 在锻件图上有许多要求，一般 列入技术条件中，它同样是检验锻件的依据。技术条件的主要内容有： （ 1）未注明的模锻斜度、圆角半径和尺寸偏差； （ 2）允许的表面缺陷深度（包括加工表面和非加工表面）； （ 3）允许错移、翘曲量和残余毛边的大小； （ 4）锻件的热处理方式及硬度要求； （ 5）表面的清理方式； （ 6）一些特殊要求，如平面度、同轴度、弯曲度、壁厚差、重量偏差等； （ 7）规定的各种试验，如对重要锻件所要求的宏观纤维方向、金相组织、机械性能南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 11 等要求； （ 8）锻件的类别及试验项目的取样部位和方向等。 根据以上内容结合 此 零件图要求 得出锻件图上应标明的技术条件如下： （ 1）图上未标注的模锻斜度 5； （ 2） 热处理：正火 （ 3）锻压自由尺寸公差上偏差 +偏差 （ 4）打光去毛刺； （ 5）磷化和涂油； （ 6）图上未标注的圆角半径 R=1 根据余量和公差绘制锻件图如图 2 图 2托车护片锻件图 锻件图 缩率 终锻模膛应根据比锻件图尺寸放大了一个收缩量的尺寸来制造。收缩率的 数值一般取决于锻件材料及锻模的预热温度。终锻模膛易磨损处，在制造时，应在锻件下偏差范围内，留有磨损量，以提高模膛的使用寿命。终锻模膛是模锻是最后成形用的模膛，和热锻件图上相应部分的形状、尺寸一致。终锻模膛是按照热锻件图来制造和检南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 12 验的。为保证锻件冷却后符合冷锻件图的要求，热锻件图上尺寸均在冷锻件图基础上加放收缩率 公式 L =l（ 1+） 式中： L 热锻件图基本尺寸 ( l 冷锻件图上相应基本尺寸 ( 终锻温度下金属的收缩率， 钢为 对于无坐标中心的圆角半径，不放收缩率。对薄而宽或细而长的锻件，由于在锻模中先冷却，收缩率应当取下限。 制热锻件图 通常热锻件图形状和冷锻件图相似 。 热锻件图上圆角半径、模锻斜度同于冷锻件图，锻件若有内孔，要在热锻件图上绘出连皮 形状并标明尺寸。在热锻件图上不绘出制件轮廓线，也不标注锻件公差， 除此以外还要注意以下几点： 1) 热锻件图高度尺寸从分模面 标 注起，便于锻模制造和检验。 2) 在终锻模膛易磨损处， 可在锻件负 公差范围内增加一层磨损量以提高锻模寿命 。 3) 在终锻模膛底部易积氧化皮处 可适当增大尺寸 ,以避免锻件缺陷 。 4) 当锻锤吨位不够易产生模锻不足时 ,热锻件图上高度尺寸应适当减少；当锻锤吨位偏大锻模承击面可能压陷时，热锻件图上高度尺寸应适当增大。无论是减少或增大高度尺寸，都应限制在锻件尺寸公差范围内。 5) 锻件上某些部分在切边或冲连皮时会产生拉陷变形，热锻件图上应考虑弥补量。 该零件材料为热扎 35#钢，选收缩率为 考虑到该零件自身特点多槽、多圆角，结合锻件图，绘制热锻件图如图 2 图 2托车护片热锻件图 南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 13 定模锻设备吨位 模锻设备的选择包括设备类型的选择和设备 能力的选择。正确选择模锻设备必须具备工艺和设备两方面的知识。同时还要注意市场动向，技术发展，资金和管理能力，以及对环保、劳保等方面的影响。 模锻设备吨位选择恰当，既能获得优质锻件，又能节省能量，保证正常生产，并能保证锻模具有一定的寿命。 曲柄压力机模锻工艺特点如下： （ 1）锻件精度较锤上模锻精度高； （ 2）曲柄压力机上模锻件内部变形深透而均匀，流线分布也均匀、合理，保证了力学性能均匀一致； （ 3）曲柄压力机上的模锻，容易产生大毛边，金属冲填上 下模差异不大； （ 4）曲柄压力机模锻具有静压力的特性，金属在型槽内流动较缓慢，这对于变形速度敏感的低塑性合金的成形十分有利。 另外，在模具方面，曲柄压力机模锻时，由于采用多型槽逐步过渡，模具较锤用模具受力情况缓和，因此寿命较长。又由于实现组合式模具，便于制造、修理和更换，其材料和加工费也随之下降。 （ 1）锻件在垂直于锻压力的平面上的投影面积 F d F d = 36.7 2）锻件周边长度 L L d = 256 3）锻件体积 V V d = 4）锻件质量 m d m d = 热模锻压力机的吨位应根据锻件在终锻时的最大变形力来确定。为避免因过载而导致闷车现象的产生，压力机的使用吨位应控制在公称压力的 80%以下。 关于模锻变形力的计算，尽管有不少理论计算方法，但因模锻过程是一个短暂的南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 14 动态变化过程，受到诸多因素的制约，要获得准确的理论是很困难的。 因此，生产中，为方便起见，多用经验公式或近似解的理论公式确定设备吨位。有时，甚至采用更为简易的方法，即参照类似锻件的生产经验，通过类比来选择设备吨位。 本设计采用经验公式计算选择。 经验公式： P = (64 73) 式中： P 模锻所需压力 ( K 钢种系数（ kN/一般可取 强度钢 应取上限； F 锻 包括毛边桥部在内的锻件水平投影面积（ 注：式中系数对于形状简单，圆角较大的锻件可取下限，反之对于形状复杂，薄壁高筋及圆角较小的锻件应取上限。 本设计中，钢种系数选 1，包括毛边桥部在内的锻件水平投影面积为 ： F 锻 = F d + 算锻压力为 P = （ 64 73） *1 *10以结合压力机的使用吨位应控制在公称压力的 80%以下的原则，我选用公称压力为 10000曲柄压力机。 边槽的设计 边槽的选择 开式模锻的终锻型槽周边必须设计飞边槽，其形式和尺寸对锻件质量影响很大。曲柄压力机模锻飞边槽有以下三种形式：型 ，型，型。 型 型 南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 15 型 图 2边槽结构形式 在曲柄压力机上模锻时，飞边的阻力作用相对减小，飞边槽主要是排泄和容纳 多余金属。本设计选用形式的飞边槽。 飞边槽主要尺寸是飞边槽 高度 h 飞 、宽度 b 和入口圆角 r。设计飞边槽目前有计算法和吨位法两种方法， 本设计 选择吨位法。 表 2锻压机吨位（ h/mm b/mm h1/mm r/1/ 6 300 10 000 16 000 20 000 25 000 31 500 40 000 5 4 6 5 6 6 6 6 8 5 6 6 6 8 6 8 8 15 15 20 20 20 25 前面的计算锻压机吨位为 10000表 2得所需飞边槽尺寸为： h = 2b = 6 6r = 15 具体的操作过程中，还要考虑许多因素的影响，飞边槽尺寸可以适当的放大与缩小。当飞边槽仓部至模块边缘的距离小于 20 25，可将仓部直接开通至模块边缘。本设计 采用开通的仓部。 南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 16 最小杆杆 定坯料的尺寸 定制坯工步 在确定制模方案时，已指出该锻件的模具型槽设计无须预锻型槽和制坯型槽，也就是说无须 预锻工步和制坯工步，关于为什么不需要制坯工步， 具体 分析和证明 过程如下： 长轴类锻件终锻前，一般要将等截面的原材料沿轴向预制成近似锻件各截面面积的不等截面的中间毛坯，使中间毛坯上每一横截面面积等于带毛边锻件的相应截面积，以保证终锻时，锻件各处充填饱满，毛边均匀，从而节省金属，减轻锻模型槽磨损。按上述要求计算的坯料，通常称为计算毛坯。那么表示计算毛坯的计算毛坯截面图和计算毛坯直径图合称为为 计算毛坯图。 计算毛坯图较直观地反映了金属沿锻件轴线的分配情况。要将原材料变成计算毛坯图的形状，其制坯难易程度可用以下系数来衡量： = d 最大 /d 均 = L 件 /d 均 K = （ d 拐 d 最小 ） / L 杆 G = 锻件重量 式中： 金属流入头部的系数； 金属轴向流动系数； K 杆部锥度系数； d 最大 计算毛坯的最大直径； d 最小 计算毛坯 的最小直径； d 拐 杆部与头部转接处的直径，即拐点处的直径，可按计算毛坯直径图近似求出，也可按截锥体公式求出： d 拐 = 0。 5d 最小 L 杆 计算毛坯杆部长度； V 杆 计算毛坯杆部体积。 以上四个参数，称为繁重系数。其具体含意为：表明流到头部金属的量，值愈大，头部需要积聚的金属体积愈大；表明金属轴向流动的路程，值愈大，流动的路程愈长； K 表明杆部锥度的大小 ， K 愈大，说明杆部两端金属量的差值愈大；锻南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 17 件重量 G 愈大，制坯时需要转移的金属量愈多。 以上述繁重系数为依据，对照从生产经验总结而成的图表，如图 2，可得出制坯工步的初步方案。是否采用此方案，应根据实际生产条件、锻件形状的复杂程度及生产批量进行综合分析，必要时可作出修改。 图 2轴类锻件制坯工步选用范围图表 图表中的文字含义： 不 不需要制坯工步，可直接模锻成形； 卡 需卡压制坯； 开 需开式滚压制坯； 闭 需闭式滚压制坯； 拔 需拔长制坯； 拔 当 K ，宜用拔长加上闭式滚压制坯； 拔 当 K ，宜用拔长加上开式滚压制坯； 拔 当 K ，可用拔长加上卡压制坯。 通过计算本锻件的相关系数，由以上的分析过程查图表得，本设计无须制坯工步，直接模锻成形即可。 定毛坯尺寸 关于坯料，采用 扎方钢。其截面积和长度确定如下： 坯料截面面积： F 坯 = （ F 均 坯料截面尺寸： A 坯 = 坯技学院 学士学位论文 18 坯料长度： L 坯 =V 坯 / F 坯 代 入相关数据计算得： 坯料截面面积： F 坯 = 料截面尺寸： A 坯 28.6 坯料长度： L 坯 = 90 V 坯 =q= 锻模结构设计 模架结构型式 模架是用做紧固模块并 传递锻压机顶料运动的主要部件 ,它承受锻造过程中的全部锻压力 。 由于静压力 ,机锻模多数采用通用模架 ， 模架主要由上下模座、上下垫板、上下模块、推出器、导向装置和紧固装置组成。把锻件从模膛中推出的机构称为推出器。用以保证上下模工作时互相对正的装置称为导向装置，机锻模导向装置一般由导柱导套组成。用以将模块或其他零件固定于模板上的零件称为紧固装置，如压板、螺钉、键等。按模块紧固型式，模架可分为窝座式和键式。 窝座式模架在上下模座的特点如下： 1) 定位准 确，紧固牢靠，是热模锻压力机的典型结构。 2) 适用于锻件产量大，要求精度高，品种不太多的生产场合。 键式模架的特点如下： 1) 结构比较简单，模架安装、更换、调整比较方便。 2) 键式模架适用于生产量大，模具更换不很频繁的情况。 综合上面的考虑，本次设计用的是热模锻曲柄压力机，因此选用窝座式模架。 2 5 2 模架设计 1) 根据锻件图计算锻压力确定锻压机吨位和型号。 根据锻件模架生产品种、生产纲领和生产方式确定模架结构型式。 2) 根据锻压机安模空间尺寸及封闭高度调节量确定模架封闭高度及宽度和长度。通用模架可根据压机吨位及锻件变形工步 数查有关资料确定。 3) 根据锻压机推料机构和布置和推料行程设计模架内出料器，确定推杆数量、推杆位置及推杆长度等。 4) 根据模块尺寸及操作方式确定模架内模块布置及相互距离。 5) 根据锻压机吨位及锻件尺寸设计导向装置。 南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 19 2 5 3锻模总体结构 曲柄压力机滑块速度低，工作 平稳， 装有 顶出装置，模锻时上、下模不压靠，锻模承受打击过程中的过剩能量少， 故 不须考虑锻模的承击面 。 曲柄压力机用组合锻模结构根据工位数、镶块紧固方式和镶块形状可分为 5 种形式，即：单工位矩形镶块斜楔紧固结构、双工位矩形镶块压板紧固结构、三工位圆形镶块压板紧固结构、三工位圆形镶块压环或钢珠止动螺钉紧固结构和四工位矩形镶块十字键槽与平槽定位结构。 圆形镶块具有便于加工及节省模具材料等优点，主要适用于形状简单的旋转体锻件。因不能调节水平方向的错移，因此逐渐少用。矩形镶块调整方便，适于任何形状的锻件。故本设计采用单工位矩形镶块斜楔紧固结构。其 结构特点如下： (1) 锻模可以采用组合结构 。 (2) 上、下镶块固定在上下模座上 ,而上、 下模座则用 (3) 锻模内设有下顶出装置。 (4) 多为单腔锻模。 (5) 多设有导向装置。 见图 2 7图 2锻模总体结构 1 上模座， 2 上垫板， 3 上模镶块， 4 下模镶块， 5 下模座， 6 下垫板，7 导向装置 ,8 紧固压板 南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 20 2 5 4 机锻模的闭合高度 锻压机滑块 运动到下止点时，机锻模闭合。这时上模座上端面到下模座下端面的距离 上下对称的机锻模 ，各部分高度尺寸应符合下列三项要求 （ 1） H=A+中 H 锻模闭合高度 ； A 热锻模压力机最小封闭高度 ； a 热模锻压力机封闭高度调节量 。 （ 2） 2（ h1+=( 式中 模座底部厚度； 垫板厚度。 新制锻模的上模镶块（或下模镶块）的高度 的 20，以保证修复量。 （ 3） h4=h 飞 式中 锻模闭合时上、下模之间最小间隙； h 飞 飞边槽桥部高度。 机锻模闭合时必须保证 以补偿各种误差，防止闷车。 块设计 镶块水平方向的尺寸取决于型槽的形状、尺寸及模壁厚度等因素。通常模壁厚度B 按下式确定：（如图 2 B = （ 1 h 40中： h 模膛边缘的深度。 模壁厚度与模膛形状的关系有两种： B h ; B (h 南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 21 图 2壁厚度与模膛形状的关系 通过 分析锻件图本设计 选择第一种， 由锻件图尺寸来确定 镶块的高度尺寸与模膛的深度、翻新次数及模架的闭合高度有关。镶块模膛的底部厚度 不小于（ H。 H 为模架的闭合高度。如 图 2示： 镶块最后一次翻新时，模膛底部厚度也应符合上述条件，以便采用标准模板的垫板来补偿翻新量。 镶块在闭合状态时的总高度 H 模 应不大于（ H。 图 2块底部厚度与镶块高度的关系 镶块的具体尺寸见零件图，为了使整体协调，局部尺寸可作适当的调整。 为保证镶块工作的安全可靠性，必须对镶块的承压面积加以核算，并满足以下条件： p = P / F 3000 (式中： P 压力机的公称压力 （ F 镶块与模座垫板的有效承压面积 （ 南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 22 核算如下： p = P / F = 10000 / （ 126 * 46） 3000 然 ， 本设计是符合要求的，也是 合理的。 料装置设计 模架内设有顶料装置，用于传递热锻模压力机顶杆的顶料力，顶料装置的可靠与否直接影响锻模的效果。热锻模压力机一般配有 3 4 个顶杆。常用的顶料装置有：直接式、平板式、拉杆式、杠杆平衡式和 杠杆式等。 本 设计顶料装置采用直接式。 因为 这 种顶料机构简单可靠。热锻模压力机的顶杆直接推顶模架内的顶杆， 见 图 2体装配位置见图纸 。 图 2接式顶料装置 1 顶杆， 2 弹簧 向装置设计 导向装置的作用：减少模具错移，提高锻件精度，便于模具调整。导柱要有足够的强度和刚度以承受模锻过程中产生的错移力。 结构设计：包括导柱、导套和 刮圈等零件 。 材料：导柱应具有较好的韧性和耐磨性，采用 20碳淬火。 导套、衬套、刮圈和导柱做相对的运动，为使运动性能好，不容易被咬合，导套材料和刮圈采用铜质材料和青铜材料或黄铜。具体结