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1904 二速轮 锻模 切边 冲孔 复合 设计

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1904_二速轮锻模和切边冲孔复合模设计,1904,二速轮,锻模,切边,冲孔,复合,设计

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黄河科技学院毕业设计(文献综述) 第 11 页 二速轮锻模和切边冲孔复合膜文献综述摘要：本文介绍了锻造生产、锻造技术发展前景，对模锻加工工艺进行简单的概述，通过这些对锻造模具技术加工有一个大致的了解，为设计做准备。关键词：锻造，发展前景，工艺，特点 前言现代工业的迅速发展使模锻技术得到越来越广泛的应用，对锻模的设计与制造的要求越来越高。由于锻造模具是模锻生产的主要工艺装备，所以其设计是否合理，对模锻件的表面质量、尺寸精度、生产率以及经济效益等影响很大。因此提高锻造模具的设计水平和锻造模具的各项技术指标，对现代模锻工业的发展是十分必要的。1.锻造生产锻造的目的是使坯料成形及控制其内部组织性能达到所需几何形状、尺寸以及品质的锻件。20世纪80年代，我国钢产量达到3000万吨。各类锻件占钢产量比例大约为5%-8%。锻件产量为150-240万吨。2004年我国锻件总产量达到326万吨，居世界第三位。其中模锻件越244万吨，主要市场是汽车、工程机械、基础件、石化设备、通用机械等，其中汽车模锻约占模锻件的65%，约为160万吨。在现代技术水平条件下，原则上任何一种金属材料都可以用锻造的方法制造成锻件或零件，只是难易的程度不同，所消耗的原材料或能源高低不同。现在齿轮、叶片、空心轴件等典型的机加工零件，不少已经被锻件代替。尽管机器加工零件的精度高，表面粗糙度低，但随着锻造工艺的发展，锻件的精度和表面粗糙度也逐步达到了车床、铣床加工的水平。特别是粗糙度，有的精锻件甚至超过磨削加工水平。冷镦、冷挤压、冷精压件可以不需要机械加工或少量机械加工而直接使用，如各种冷温挤压标准件。按所用的工具不同，锻造可分为自由锻和模锻两大类。它们是锻造过程的主要支柱。自由锻只是使用简单的工具利用上下砧直接使坯料成形，模锻是利用模具使坯料成形。我国现有锻压设备32000多台，模锻设备5000多台。最大模锻设备为300MN水压机，最大热模锻压力机为125MN，最大模锻锤为16t，我国摩擦压力机最大压力达63MN。最大冷、温锻压力机的压力为10MN，最大摆辗机的公称压力为6.3MN.模锻生产率高，锻件尺寸稳定，材料利用率高，所以普遍使用于中小型锻件成批和大量生产，如汽车、拖拉机、飞机、动力机械及手工工具等行业。在工具行业中模锻件数量大，占这些行业锻件总质量的90%，有的甚至达到100%，如钳子、扳手等日用五金工具。2.锻造技术的发展前景锻造技术发展的未来是锻造技术数字化。发达国家重视锻造业的发展，不仅着眼于锻造业在本国工业产值中所占比例、对国民经济的贡献、就业安排，而且更重视锻造行业为新技术、新产品的开发和生产提供重要的物质技术，把锻造行业看成是经济高级化不可或缺的战略性产业。锻造技术数字化的基础是积累试验研究和生产应用中大量数据，测试不同炉号、不同批次产品的各种化学成分、力学性能与微观组织数据是获得数据处理统计值的基础。一个零件要达到最佳状态，往往受到许多因素的制约，如材料的品质、热加工工艺过程的控制、锻件形状、锻件尺寸、模具设计、坯料尺寸和质量、锻造过程控制、锻件热处理等。要拓宽思维方式，加强设计、材料、生产、制造、应用部门的沟通、合作和密切配合，使所有这些因素能达到良好的匹配。数字化主要体现在对锻造过程和产品品质、成本、效益的预测和可控程度。锻件生产先要根据产品图设计锻件，在完成一系列工艺设计和计算后，再设计锻模和选择最佳工艺方案。这个步骤多依据技术人员的经验及由大多数人经验概括而成的设计原则，将已经形成的原则准确应用于不同锻件，形成系列的、可根据不同锻件的特征选择的具有不同制坯方式、制坯工步、工步次数以及根据锻件产量高低考虑经济效益的各种标准工艺过程方案。锻压加工主要服务于运载装备、能源工业、化工工业、国防工业等国民经济关键行业。尤其是许多重要工程中关键零件的制造，如能源工业中大功率发电机转子、化工工业中加氢反应容器主体、航空器起落架、大直径直缝天然气输运管道、重载列车发动机连杆、汽车覆盖件等，均取决于锻压加工能力，并要求国家的锻压能力要有相对超前的发展，以满足国民经济的需求，尤其是保持国家独立的大型锻压加工能力是至关重要的。国家锻压加工能力主要体现为锻压设备能力与锻压工艺过程技术能。锻压设备能力包括自由锻造设备能力、模锻设备能力、环形件辗扩锻造能力和板材成形设备能力。随着经济全球化趋势的加剧，为保证经济的国际竞争力与经济运行的安全性，工业发达国家均积极推行国家锻压加工能力的发展战略研究，提出战略目标与发展计划。美国锻造协会参与美国能源部组织的“未来的产业”研究计划，并于2000年提出了“美国锻造业2020年发展战略报告”，从加工能力、能源效率、环境保护等诸方面制定了战略目标与规划。紧随其后，日本塑性加工学会委托熊本大学组织了产官学各方专家参与的“锻造的未来”的研究计划。从技术、教育、环境、目标等方面提出了日本锻压加工能力发展战略与目标。3.模锻模锻：在模锻设备上，利用高强度锻模，使金属坯料在模膛内受压产生塑性变形，而获得所需形状、尺寸以及内部质量锻件的加工方法称为模锻。在变形过程中由于模膛对金属坯料流动的限制，因而锻造终了时可获得与模膛形状相符的模锻件。与自由锻相比，模锻具有如下优点： (1) 生产效率较高。模锻时，金属的变形在模膛内进行，故能较快获得所需形状；(2) 能锻造形状复杂的锻件，并可使金属流线分布更为合理，提高零件的使用寿命；(3) 模锻件的尺寸较精确，表面质量较好，加工余量较小。(4) 节省金属材料，减少切削加工工作量。在批量足够的条件下，能降低零件成本。(5) 模锻操作简单，劳动强度低。但模锻生产受模锻设备吨位限制，模锻件的质量一般在150kg以下。模锻设备投资较大，模具费用较昂贵，工艺灵活性较差，生产准备周期较长。因此，模锻适合于小型锻件的大批大量生产，不适合单件小批量生产以及中、大型锻件的生产。模锻设备：锤上模锻、压力机上模锻、胎模锻。3.1锤上模锻的工艺特点锤上模锻是将上模固定在锤头上，下模紧固在模垫上，通过随锤头作上下往复运动的上模，对置于下模中的金属坯料施以直接锻击，来获取锻件的锻造方法。锤上模锻的工艺特点是： （1）金属在模膛中是在一定速度下，经过多次连续锤击而逐步成形的。（2）锤头的行程、打击速度均可调节，能实现轻重缓急不同的打击，因而可进行制坯工作。（3）由于惯性作用，金属在上模模膛中具有更好的充填效果。（4）锤上模锻的适应性广，可生产多种类型的锻件，可以单膛模锻，也可以多膛模锻。由于锤上模锻打击速度较快，对变形速度较敏感的低塑性材料（如镁合金等），进行锤上模锻不如在压力机上模锻的效果好。3.2锤上模锻的锻模结构锻模结构：如图2-18所示，锤上模锻用的锻模由带燕尾的上模2和下模4两部分组成，上下模通过燕尾和楔铁分别紧固在锤头和模垫上，上、下模合在一起在内部形成完整的模膛。图2-18 锤上锻模 1锤头 2上模 3飞边槽 4下模 5模垫 6、7、10紧固楔铁 8分模面 9模膛 模锻模膛：制坯模膛和模锻模膛。（一）制坯模膛 对于形状复杂的模锻件，为了使坯料基本接近模锻件的形状，以便模锻时金属能合理分布，并很好地充满模膛，必须预先在制坯模膛内制坯。制坯模膛有以下几种：1拔长模膛 减小坯料某部分的横截面积，以增加其长度。如图2-19所示。图2-19 拔长模膛 a）开式 b）闭式2滚挤模膛 减小坯料某部分的横截面积，以增大另一部分的横截面积。主要是使金属坯料能够按模锻件的形状来分布。滚挤模膛也分为开式和闭式两种，如图2-20所示。图2-20 滚挤模膛 a）开式 b）闭式3弯曲模膛 使坯料弯曲，如图2-21所示。图2-21 弯曲模膛 4切断模膛 在上模与下模的角部组成一对刃口，用来切断金属，如图2-22所示。可用于从坯料上切下锻件或从锻件上切钳口，也可用于多件锻造后分离成单个锻件。图2-22 切断模膛 此外，还有成形模膛、镦粗台及击扁面等制坯模膛。（二）模锻模膛 模锻模膛包括预锻模膛和终锻模膛。所有模锻件都要使用终锻模膛，预锻模膛则要根据实际情况决定是否采用。1终锻模膛 使金属坯料最终变形到所要求的形状与尺寸，如图2-18所示。由于模锻需要加热后进行，锻件冷却后尺寸会有所缩减，所以终锻模膛的尺寸应比实际锻件尺寸放大一个收缩量，对于钢锻件收缩量可取1.5%。飞边槽：如图2-18所示。飞边槽用以增加金属从模膛中流出的阻力，促使金属充满整个模膛，同时容纳多余的金属，还可以起到缓冲作用，减弱对上下模的打击，防止锻模开裂。飞边槽的常见形式如图2-23所示，图2-23a为最常用的飞边槽形式，图2-23b用于不对称锻件，切边时须将锻件翻转180，图2-23c用于锻件形状复杂，坯料体积偏大的情况，图2-23d设有阻力沟，用于锻件难以充满的局部位置。飞边槽在锻后利用压力机上的切边模去除。图2-23 飞边槽形式 图2-24为带有飞边槽与冲孔连皮的模锻件。2预锻模膛 用于预锻的模膛称为预锻模膛。终锻时常见的缺陷有折迭和充不满等，工字型截面锻件的折迭如图2-25所示。这些缺陷都是由于终锻时金属不合理的变形流动或变形阻力太大引起的。为此，对于外形较为复杂的锻件，常采用预锻工步，使坯料先变形到接近锻件的外形与尺寸，以便合理分配坯料各部分的体积，避免折迭的产生，并有利于金属的流动，易于充满模膛，同时可减小终锻模膛的磨损，延长锻模的寿命。预锻模膛和终锻模膛的主要区别是前者的圆角和模锻斜度较大，高度较大，一般不设飞边槽。只有当锻件形状复杂、成形困难，且批量较大的情况下，设置预锻模膛才是合理的。图2-24 带有飞边槽与冲孔连皮的模锻件 1飞边 2锻件 3冲孔连皮 4分模面 图2-25 工字型截面锻件的折迭 根据模锻件的复杂程度不同，所需的模膛数量不等，可将锻模设计成单膛锻模或多膛锻模。弯曲连杆模锻件所用多膛锻模如图2-26所示。图2-26 弯曲连杆锻模（下模）与模锻工序1拔长模膛 2滚挤模膛 3终锻模膛 4预锻模膛 5弯曲模膛4. 锤上模锻件的结构工艺性设计模锻零件时，应根据模锻特点和工艺要求，使其结构符合下列原则：（1）模锻零件应具有合理的分模面，以使金属易于充满模膛，模锻件易于从锻模中取出，且敷料最少，锻模容易制造。（2）模锻零件上，除与其它零件配合的表面外，均应设计为非加工表面。模锻件的非加工表面之间形成的角应设计模锻圆角，与分模面垂直的非加工表面，应设计出模锻斜度。（3）零件的外形应力求简单、平直、对称，避免零件截面间差别过大，或具有薄壁、高肋、等不良结构。一般说来，零件的最小截面与最大截面之比不要小于0.5，如图2-36a所示零件的凸缘太薄、太高，中间下凹太深，金属不易充型。如图2-36b所示零件过于扁薄，薄壁部分金属模锻时容易冷却，不易锻出，对保护设备和锻模也不利。如图2-36c所示零件有一个高而薄的凸缘，使锻模的制造和锻件的取出都很困难。改成如图2-36d所示形状则较易锻造成形。图2-36 模锻件结构工艺性 （4）在零件结构允许的条件下，应尽量避免有深孔或多孔结构。孔径小于30mm或孔深大于直径两倍时，锻造困难。如图2-37所示齿轮零件，为保证纤维组织的连贯性以及更好的力学性能，常采用模锻方法生产，但齿轮上的四个20mm的孔不方便锻造，只能采用机加工成形。图2-37 模锻齿轮零件 （5）对复杂锻件，为减少敷料，简化模锻工艺，在可能条件下，应采用锻造焊接或锻造机械联接组合工艺，如图2-38所示。图2-38 锻焊结构模锻零件 a）模锻件 b）焊合件 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 王祖堂.锻压工艺学M.北京：机械工业出版社,1983.3 胡亚民，华林.锻造工艺过程及模具设计M.北京：北京大学出版社，2006.4 郝滨海.锻造模具简明设计手册M.北京：化学化工出版社,2005.5 姚泽坤.锻造工艺学与模具设计M.西安：西北工业大学出版社,1998.6 李尚健.锻造工艺及模具设计资料M.北京：机械工业出版社,1991.7 青岛青锻镦压机械有限公司制造世界最大规格双盘摩擦压力机N.青岛时报.2007年2月5日8 中国机械工程学会锻压学会M.锻压手册。北京：机械工业出版社，1993.9Hiroyuki Saiki，Yasuo Marumo，etcEffect of surface structure on the resistance to plastic Deformation Materials Processing Technology 200110Hu，Zhong，Elastic-plastic solutions for spring-back angle of pipe bending using local induction heating Journal of Materials Processing Technology 200011AHStreppel ereSuitability of Sheet Bending Modeling Techniques in CAPP Applications Journal of Materials ProcessingTechnology,1993，3612PPanian，IUrankar ctcImprovement of hot forging tools with duplex treatment Surface And Coatings Technology 2002 毕业设计文献综述 院（系）名称工学院机械系 专业名称机械设计制造及其自动化 学生姓名张强 指导教师 李齐德2012年 03 月 10 日Optimized design of die flash groove for hot die forgingYE Huan jun(Hangzhou Wu lin Machinery Limited Company，Hangzhou 311000，China)Abstract：The characteristics and application for designing the die flash groove of hot die forging were investigatedThe effect on die service life of hot forging and product quality was analyzedThrough the design vector experimental analyses of the flash groove for hot die forging，an optimized design plan was put forward，in which the ratio of the flash groove depth to the bridge width is 1：32，ie，F=H32The experiment result indicates that a good practice effect can be achieved by applying the optimized design planKeywords：die；hot die forging；flash groove1 introductionMould flash tank design is widely used in hot die forging die, main effect is in hot die forging process, die-casting remaining material flow to the flash slots, so can reduce the press forging pressure, prolong the service life of die, improve product quality forgings 1 q. Hot die forging die flash slot at present there is no available formula, curve or form. Based on vector experiment study, established the hot die forging die flash slots curve of failure, it is concluded that the hot die forging die flash slot optimal design plan, for the hot die forging die flash slot provides scientific basis, and introduces the flash slots of the optimization design to the theoretical and technological process.2 flash slots on the influence of the die longevity2.1 die failure process of the experimental analysisHot die forging the service life of die by various factors, such as mould material, mold hardness, product materials, beginning forging temperature, temperature, mould die forging end loping complex degree, etc. In this paper for the middle of the qDl70mm forging diameter gear for instance, the hot die forging die flash slots discusses optimization design, the selected parameters are: die material for 5 Cr Ni Mo, mold hardness 44 48 HRC, the material is chrome, hot forging temperature for 850 1100 , the use of equipment for 6300 KN friction press, forging products for 170 mm in diameter vertical, double-sided mould chamber depth and mm, die forging die rake up for 3.In order to improve the precision forging hot die forging products, will die design for closed mold, flash groove depth 4 l nm, 12 mm wide, wide l0mm of bridge. According to the requirement of mould of failure experiments, when forging to 80 pieces, mould will appear product mode dial difficulties, the feet of bridge collapse, R Angle in Angle increases; R Angle in hot die forging die in the collapse and beneficial to the product dial the role of mould; R Angle is increased phenomenon, mould collapse that serious. To die on the grinding to continue production to 200 after a, mould R Angle continue to increase, appear for 1-long 2 mm, removed from cracking. Such production a divisions, mould R Angle continued increases, the product quality drop, and mould loss is too large. R Angle is increased and cracked produce and production product number of relationship figure 1.Figure 1 can see, mould R Angle and cracked linearly with increasing production products and increase, this shows that the stability of the mould is poor, mold design deficiencies.2.2 mold damage cause analysisMould R Angle increases mould collapse that serious and cause hot die forging die the reasons of the collapse are: (1) the mold hardness is insufficient; (2) the blank temperature high enough hot forging; (3) mould preheating temperature or working temperature is too high; (4) the mold flash tank design of bridge too wide or too narrow; (5) the mold flash slot too deep and too shallow; (6) the mold flash slot too narrow. The experiment of the mould and hot forging temperature has given, mould preheating temperature also moderate, so the mould design flaws in should be flash tank design flaws.The mold cavity edge in general are cracking of the bridge along the longitudinal start position. Cause the cracking of mold cavity reasons are as follows: in the hot forging production process, mold temperature difference changes greatly, make die material lattice fracture. Here are the cause of the operation, but for the operation of skilled workers for, control the temperature of the hot forging die mould should be very easy to grasp. So, the key lies in the mould flash slots to not reasonable design.Combined with hot die forging die flash slots the irrationality of design, mould collapse and cracking analysis the reasons. Figure 2 for hot die forging die mould chamber, flash tank, bridge and the internal and external R Angle structure.Dont rationality 1: mold flash slots of bridge too wide or is too narrow. Signing Jo die forging die flash slots of bridge design is too wide, the flash slots up less than due effect, remaining material outflow difficulties, press work pressure, mould to inherit stroke also will also increase, so easy cause mould mode of internal and external feet bore Angle increases, mould has collapsed. If mold flash slots of bridge design too narrow, the bridge sections in the hot forging warming faster when, can withstand the pressure of forging smaller, so is caused extremely easily die collapse; And, because the bridge warming faster, open mold cooling also quickly, instantly heat large temperature difference, mold will inherit frequently alternate hot effect, appear easily lattice fracture, which produce cracking.Dont rationality 2: mold flash slots too deep and too shallow. Hot die forging die flash slot too deep, flash groove bridge cross-sectional area of small, corresponding flash slots to forging of pressure, this will cause mould collapse and cracking. If mold flash slot too shallow, remaining material flow people flash slots, will increase the reaction, also can cause mould collapsed.Dont rationality 3: mold flash tank is too narrow. Mould flash tank is too narrow took less than flash slots its due role, remaining material in full of flash slots will continue to flow after edge, at this moment, mould to inherit stroke will increase, mould collapse also will speed up. So, in the design flash slot width, should give full consideration to the remaining material volume forgings, in the mold design allow, the flash slot width lines to the edge of the mold directly.2.3 hot die forging die flash slots for forging products design the influence on the quality ofHot die forging the quality of the products is depend on qualified mould to get guaranteed. Mould flash slot is not reasonable, can cause mould collapse and cracked and directly affect the quality of the product of die forgings, light would cause forgings product size of tolerance, machining allowance increase, roughness bigger, etc.; Heavy would cause the follow-up process is difficult, even scrap. So to improve die forging products quality, must use advanced technology and data to ensure the quality of the die, prolong the service life of die, ensure that die forgings product quality.2.4 hot die forging die flash slots optimized design schemeAccording to the hot die forging die flash slots of the existing design not rationality, still in forging for 170 mm in diameter vertical among gear as an example, the flash slot vector change design experiments. Selection of different values flash tank design scheme, were taken flash groove depth and width of the bridge than for 1:3. 2, 1; 3 and 1:2. 8 this three kinds of design forms of mold, also produce four among b170mm gear, through the vector change design experiment, the experimental process will draw up the graph (see chart 3). The results are as follows: when flash groove depth and width of the bridge than for 1:3. 2, mould good stability; When flash groove depth and width of the bridge than 1:3 or 2-1. 8, mould loss is bigger, two curve is overlap state. So, 1:3. 2 for hot forging die with flash slots of the design optimization scheme.3.conclusionsFor hot die forging die flash tank design a vector experimental analysis, that the optimized design scheme for: flash groove depth and width of the bridge than for 1:3. 2, namely: flash groove depth F = bridge department wide H / 3.2. Hot die forging die design, general experience in design, there are few ready-made data can be set, especially hot die forging die flash tank design, optional sex is bigger. The proposed hot die forging die flash slot optimal design theory plan, for the hot die forging die flash slot provides scientific data. 毕业设计文献翻译 院（系）名称工学院机械系 专业名称机械设计制造及其自动化 学生姓名张强 指导教师李齐德2012年 03 月 10 日黄河科技学院毕业设计(文献翻译) 第 8 页 热模锻模具的飞边槽优化设计叶焕君(杭州武林机器有限公司，浙江杭州311000)摘要探讨了在热模锻模具上设计飞边槽的特点及应用。介绍并分析了飞边槽对热模锻模具使用寿命的影响和对热锻件产品质量的影响。通过对热模锻模具飞边槽设计进行矢量实验分析，提出了热模锻模具飞边槽优化设计方案。其优化设计方案为：飞边槽深与桥部宽之比为1：32，即：飞边槽深F=桥部宽H32。实验结果表明，采用优化设计方案具有良好的实际应用效果。关键词：模具；热模锻，飞边槽中图分类号：TG3152 文献标识码：B 文章编号：1000-3940(2008)01-0091-0Optimized design of die flash groove for hot die forgingYE Huan jun(Hangzhou Wu lin Machinery Limited Company，Hangzhou 311000，China)Abstract：The characteristics and application for designing the die flash groove of hot die forging were investigatedThe effect on die service life of hot forging and product quality wasanalyzedThrough the design vector experimental analyses of the flash groove for hot die forging，an optimized design plan was put forward，in which the ratio of the flash groove depth to the bridge width is 1：32，ie，F=H32The experiment result indicates that a good practice effect can be achieved by applying the optimized design planKeywords：die；hot die forging；flash groove1 引言模具飞边槽设计广泛应用于热模锻模具上，主要作用是在热模锻过程中，使坯件余料流向飞边槽中，这样可以减轻压力机的锻压力，延长模具使用寿命，提高锻件产品质量1q。热模锻模具飞边槽设计目前尚无可供借鉴的公式、曲线或表格。本文以矢量实验研究分析，建立了热模锻模具飞边槽失效变化曲线，得出了热模锻模具飞边槽优化设计方案，为热模锻模具飞边槽设计提供了科学的依据，并详细介绍了飞边槽的优化设计理论和工艺方法。2 飞边槽对模具使用寿命的影响21模具失效过程实验分析热模锻模具的使用寿命受各种因素的影响，诸如模具材料、模具硬度、产品材料、始锻温度、终锻温度、模具模膛的复杂程度等。本文以锻造直径为qDl70mm的中间齿轮为例，进行热模锻模具飞边槽优化设计探讨，所选参数如下：模具材料为5CrNiMo，模具硬度4448HRC，产品材料为铬钢，热锻温度为850 1100，使用设备为6300kN摩擦压力机，锻造产品直径为垂170mm，双面模膛深度26mm，模锻起模斜度为3。为了提高热模锻锻件产品精度，将模具设计为闭式模具，飞边槽深4lnm，宽12 mm，桥部宽l0mm。按此要求对模具进行失效实验，当锻至80件时，模具会出现产品拨模困难，桥部外尺角内塌、R角增大；R角在热模锻模具中起防坍塌和有利于产品拨模的作用；R角增大的现象，说明模具坍塌严重。对模具进行修磨后继续生产至200