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1952_三四速轮 锻模和切边冲孔复合模设计 1952 三四 锻模 切边 冲孔 复合 设计

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黄河科技学院本科毕业设计 任务书 工 学院 机械 系 机械设计制造与自动化 专业 2008 级 3 班学号 080105614 学生 庄光辉 指导教师 李齐德 毕业设计题目 三四速轮 锻模和切边冲孔复合模设计 毕业设计（论文）工作内容与基本要求（目标、任务、途径、方法，应掌握的原始资料（数据）、参考资料（文献）以及设计技术要求、注意事项等）（纸张不够可加页）一、设计目的及意义： 汽车、拖拉机以及矿山机械上关键零件都需要锻造制坯。以汽车为例，锻件占零件总量的85%以上。所以学习锻模设计具有很高的实用价值。锻件在生产过程中，一般需要成型和切边冲孔。切边冲孔复合膜较连续模具有效率高、质量好，减少设备台数等优点，所以被广泛使用，因此也是本次毕业设计的主要内容之一。二、设计任务及指标：随着科学技术的发展，锻压设备不断创新，品种繁多。但在锻锤上模锻仍占居主要地位。该锻件采用空气蒸汽两用5T模锻锤锻打成型，在500T切边压床上进行切边冲孔。需要设计锻件图一张，锤锻模图纸一份，切边冲孔复合模图纸一套，编写工艺卡片等。 三、主要参考文献：锻造工艺学，锻工手册，及洛阳东方红拖拉机厂锻造分厂有关技术资料和参考图纸。 四、工作任务与工作量要求：1、设计出该产品的锻件图，锻模图，切边冲孔复合模的零件图、装配图。 2、与专业相关的英文翻译一篇，翻译后不少于2500汉字。3、设计说明书一份。五、时间安排：1周2周 收集设计资料并画出锻件图和工艺卡。3周4周 完成英文资料翻译。5周6周 进行锻模设计。7周10周 绘制切边冲孔复合模的零件图和装配图11周 修改整理，准备答辩。毕业设计（论文）时间： 2012年 2 月 13 日至 2012 年 5 月 15 日计 划 答 辩 时 间： 2012 年 5 月 19 日专业（教研室）审批意见：审批人签名：黄河科技学院本科毕业设计(文献综述) 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 学生姓名庄光辉 指导教师李齐德 2012年 03 月 10 日锻造模具的概述1课题国内外现状锻造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。因为模具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。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中60%80%的零部件都要依靠模具成型。用模具生产部件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和代消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益扩大器”，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。美国是世界超级经济大国， 也是世界模具工业领先的国家， 早在20世纪80年代末， 美国模具行业有12000多个企业， 从业人员有17万多人， 模具总产值达64.47亿美元；日本模具工业是从1957年发展起来的，当年模具总产值仅有106亿日元，到 1998年总产值已超过4.88万亿日元， 在短短的40余年内增加了460多倍，这也是日本经济能飞速发展并在国际市场上占有一定优势的重要原因之一。可见研究和发展模具技术， 提高模具技术水平， 对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。我国的模具工业的发展，也日益受到人们的关注和重视。近几年，我国模具工业一直以每年15%左右的增长速度发展。 汽车、拖拉机以及矿山机械上关键零件都需要锻造制坯。2研究主要成果现代锻造模具设计的内容是：产品零件（常称为制件）成型工艺优化设计与力学计算，尺寸与尺寸精度确定与设计等，因此模具设计常分为制件工艺分析与设计、模具总体方案设计、总体结构设计、施工图设计四个阶段。（1）AD/CAE/CAM 计算机辅助设计、模拟与制造一体化CAD/CAE/CAM 一体化集成技术是现代模具制造中最先进、最合理的生产方式。（2）设备在现代锻造模具制造中的作用现代模具制造尽可能地用机械加工取代人工加工。这就确定了先进设备在现代制造中的作用，尤其现在加工中心 、数控高速成型铣床、 数控铣床、数控车床、多轴联动机床、数控模具雕刻机、电火花加工机床、数控精密磨床、三坐标测量机、扫描仪等现代化设备在工厂中的广泛使用。（3）现代锻造模具制造中的检测手段 模具的零部件除了有高精度的几何要求外，其形位精度要求也较高，一般的量具是很难达到理想的目的，这时就要依赖精密零件测量系统。这种精密零件测量系统简称C M M ， 即Coordinate Measuring Machine ，是数控加工中心的一种变形。它的测量精度可达0.25 m。（4）成型制造（RPM）在现代模具制造中的应用 快速成型制造（RPM）技术是美国首先推出的。它是伴随着计算机技术、激光成型技术和新材料技术的发展而产生的，是一种全新的制造技术，是基于新颖的离散/堆积（即材料累加）成形思想，根据零件CAD 模型，快速自动完成复杂的三维实体（模型）制造。RPM技术是集精密机械制造、计算机、NC技术、激光成型技术和材料科学最新发展等于一体的高新技术，被公认为是继NC技术之后的一次技术革命。3发展趋势 据相关专业人士分析，未来十年，中国模具工业和技术的主要发展方向将主要集中在以下十个方面。（1） 锻造模具结构日趋大型、精密、复杂及寿命日益提高 随着零件微型化和模具结构发展的要求（如多工位级进模工位数的增加，其步距精度的提高），模具精度已由原来的5m 提高到23m，今后有些模具加工精度公差更是要求在1m 以下，这必将促进超精密加工的发展。（2） CAD/CAE/CAM 技术在模具设计制造中的广泛应用 模具制造是设计的延续，推行模具设计与制造一体化可达到优化设计的要求。实践证明，模具CAD/CAM/CAE 技术是当代最合理的模具生产方式，既可用于建模、为数控加工提供NC 程序，也可针对不同的模具类型，以相应的基础理论，通过数值模拟方法达到预测产品成型（形）过程的目的，改善模具结构。从CAD/CAE/CAM 一体化的角度分析，其发展趋势是集成化、三维化、智能化和网络化，其中心思想是让用户在统一的环境中实现CADCAECAM 协同作业，以便充分发挥各单元的优势和功效。因此，应大力进行ANSYS、MSC、Moldflow、Dynaform 等高端辅助设计制造软件的培训、推广和应用。（3） 快速经济制模技术的推广应用快速模具制造及快速成型技术（RP）是在近两年内迅速发展起来的，并正向着高精度、更快捷的方向发展。与传统的模具技术相比，该技术具有制模周期短、成本低的特点，是综合经济效益较显著的模具制造技术。具体新技术包括：快速原型制造技术（RPM）、表面现象成形技术、浇铸成形制模技术、冷挤压及超塑成形制模技术、无模多点成形技术、KEVRON 钢带冲裁落料制模技术以及模具毛坯快速制造技术。此外，氮气弹簧压边与卸料、快速换模、冲压单元组合、刃口堆焊以及实型铸造冲模刃口镶块等辅助技术也有极大提高了快速经济制模的综合技术水平。 （4） 新型技术在塑料模具中的推广应用 采用新型热流道技术是塑料模设计制造中的一大变革，可显著提高模具制造的生产效率和质量，并能大幅度节省制作的原材料和节约能源，国外模具企业已有一半用上了该项技术，甚至已达80%以上；气体辅助注射成型也是塑料成型的一种新工艺，它具有注射压力低、制品翘曲变形少、表面好、易于成型、壁厚差异较大等优点，可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。 （5） 提高模具标准化水平和模具标准件的使用率 模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，还能提高模具的质量和降低模具制造成本。模具标准件应进一步增加规格、品种，发展和完善销售网络，保证供货速度，为客户提供交货期短、精度高、生产工艺性好、使用寿命长、价格低的优质模具标准件。（6） 开发优质模具材料和先进的表面处理技术模具材料是模具工业的基础，当前，国外模具材料系列日趋完善与细化，系列化程度已越来越高。中国是世界第一产钢大国，国内开发的高级优质模具钢品种虽然不少，已纳入国标的如：6Cr4W3Mo2VNb（65Nb），7Cr7Mo2V2Si（LD），7Cr-SiMnMoV（CH-1），6CrNiMnSiMoV（GD），8Cr2Mn-WMoVS（8Cr2S）等。模具表面处理技术对模具的制造精度、模具的强度、模具的工作寿命、模具的制造成本等有着直接的影响。稀土表面工程技术和纳米表面工程技术的出现进一步推动模具制造的表面工程技术的发展，其主要趋势是：（1）由渗入单一元素向多元素共渗、复合渗（如TD 法）发展；（2）由一般扩散向CVD、PVD、PCVD、离子渗入、离子注入等方向发展；（3）镀膜膜层多样化，主要有：TiC、TiN、TiCN、TiAlN、CrN、Cr7C3、W2C 等，同时处理手段由大气热处理向真空热处理发展。另外，激光强化、辉光离子氮化技术及电镀（刷镀）防腐强化等技术也日益受到重视。（7） 高速铣削在模具加工中的推广应用 高速铣削具有工件温升低、切削力小、加工平稳、加工质量好、加工效率高（为普通铣削加工的510 倍）及可加工硬材料（60HRC）等诸多优点，是高精度型腔模具的重要加工手段。国外近年来发展的高速铣削加工，主轴转速可达到40000100000 转/min ， 快速进给速度达到3040m/min，换刀时间可提高到13s，大幅度提高了加工效率，并可获得Ra10m 的加工表面粗糙度，形状精度可达10m。高速铣削加工技术的发展，促进了模具加工的发展，特别给汽车、家电行业中大型腔模具制造方面注入了新的活力。（8） 研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程 随着三坐标测量机、扫描仪、便携式扫描仪、激光跟踪仪等先进测量仪器的应用，现代检测技术正向高速度、高精度、高适应性、数字化、自动化方向发展，并不断融入模具产品逆向工程设计中，进一步推动模具制造产品快速制造的响应能力。逆向工程（RE）又称反向工程或反求工程，是相对于传统的产品设计流程即所谓的正向工程（FE）而提出的。其基本思想是：通过对实物或零件进行扫描测量以及各种先进的数据处理手段获得产品的几何信息， 然后充分利用CAD/CAM 技术快速、准确地建立产品的数学几何模型，进行数据重构设计，最后经过适当的工程分析、结构设计和CAM 编程，就可以加工出产品模具。该设计理念是以设计方法学为指导，以现代化设计理论、方法、技术为基础，运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维，对已有产品进行解剖、深化和再创造。（9） 开发成形新工艺和模具，培养新理念和新模式 随着先进制造技术的不断发展和模具行业整体水平的提高，在模具行业出现了一些新的设计、生产、管理理念与模式，具体主要有：适应模具单件生产特点的柔性制造技术；创造最佳管理和效益的团队精神，精益生产；提高快速应变能力的并行工程、虚拟制造及全球敏捷制造、网络制造等新的生产哲理；广泛采用标准件的分工协作生产模式；适应可持续发展和环保要求的绿色设计与制造等。此外，还应大力研发模具的抛光技术和模具制造设备，可进一步改善成型产品的表面质量。4存在问题 近年来，随着国际交往的日益增多和外资在中国模具行业的投入日渐增加，中国模具已经与世界模具密不可分，中国模具在世界模具中的地位和影响越来越重要3。我国模具行业结构调整取得不小成绩，无论是企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构，都在向着合理化的方向发展。为更新和提高装备水平，模具企业每年都需进口几十亿元的设备。在创新开发方面的投入仍显不足，模具行业内综合开发能力的提升已严重滞后于生产能力的提高，主要问题体现在十个方面：（1）各层次的模具技术人才资源不足，尤其是高级模具钳工、CNC 数控机床操作工、高级模具设计人员等，需求缺口较大（2）模具标准化程度不高，模具及其零部件的商品率偏低。（3）模具制造的专业化程度和集中度有待进一步提高。（4）模具修理机制不健全，因修模拖期影响生产的事时有发生。（5）模具寿命偏低，使模具费占产品成本比率过高且长期居高不下。（6）模具及其零部件市场价偏低，模具修理费用更低，而且没有市场指导价，完全靠购销双方“议价”，地区与厂际之间价差悬殊。（7）模具新技术、新工艺、新设备、新材料推广应用缓慢，特别是国内自行开发的模具新材料大多至今未能推广应用。（8）设备老化严重，超期服役的情况普遍。（9）各类模具的标准及技术指导性文件不齐全，特别是与国际市场接轨的各类模具国家标准缺口大。（10）模具钢的精炼和模具锻坯的锻造技术推广应用问题，至今未能解决。参考文献1 李发致编著.模具先进制造技术M,北京:机械工业出版社.20032 李光耀，浅谈现代模具的设计与制造J, CAD/CAM与制造业信息化, 2005 (1)3 周永泰.中国模具正在加速融入世界并实现国际共赢J,模具工业,2006,32(4):16.4 袁崇磷.模具标准件的发展趋势及需要解决的问题J,模具制造.2006,(6):12.5 王秀彦,安国平,林道盛等.激光模具表面强化的应用研究J,锻压机械,2000,35 (4):36.6 盛晓敏,邓朝晖.先进制造技术M,北京:机械工业出版社,2000.7 张正修, 张镇.模具产的现状与发展态势J,五金科技,2005(8):121,278张长龙，林航.热模锻技术的新发展.西安铸锻协会C.中西部地区铸锻技术论文集9张志文.锻造工艺学M.北京：机械工业出版社，198310张振淳.锻模图册M.北京：机械工业出版社，198011Taylan altan,Cold and hot forging foundamentals and applicationsM6 黄河科技学院毕业设计(文献翻译) 第 10 页 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 学生姓名庄光辉 指导教师李齐德 2012年 03 月 10 日10 The perform and forging dies. As an example of the versatility of the process, 黄河科技学院毕业设计说明书 第 28 页 单位代码 0 2 学 号 080105614 分 类 号 TH6 密 级 毕业设计说明书三四速轮锻模和切边冲孔复合模设计 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 学生姓名庄光辉 指导教师李齐德 2012年 5 月 15 日31三四速轮锻模和切边冲孔复合模设计摘要在模锻设备上，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。模锻是金属材料加工方法之一，在现代制造业中占有重要的地位。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。根据锻造工艺的不同，热模锻可以分为单工序热模锻和多工位热模锻。单工序热模锻一般采用摩擦压力机、机械压力机、锤、油压机等压力加工设备进行锻造，以人工方式取放工件；多工位热模锻一般是采用热模锻压力机进行锻造，送料一般采用步进梁机械手以提高生产效率和送料精度。此外，根据有无飞边的不同，还可以分为闭式热模锻和开式热模锻 关键词:锻模;热锻锻;锻造工艺;锤压机。 Clapboard Flange Forging Die and Trimming Punching Compound Mould Design Author: zhuang guanghui Tutor : Li Qi deAbstractIn die forging equipment, use high strength forging die, the metal blank mould in the chamber pressure produce plastic deformation, and have the shape, size and internal quality forgings processing method called die forging. Die forging is the metal material processing methods in one of the modern manufacturing occupies an important position. In the process of deformation due to die of metal flow bore blank restrictions, and at the end of the forging can obtain and mode shape of the chamber is forged pieces. According to the different forging process, hot die forging process can be divided into single hot die forging and progressive hot die forging. Single hot die forging process usually adopts the friction press, mechanical press, hammer, hydraulic press pressure on forging processing equipment, to artificially way take a problem; Progressive hot die forging is generally used for hot die-forging press forging, feed general use of the walking beam manipulator to increase production efficiency and precision feeding. In addition, according to the different without flash, can also be divided into closed hot die forging and open type hot die forging. Key words: Forging die; Hot forging forging; Forging process; Hammer pressure machine.目 录1.绪论.1 1.1课题背景及目的1 1.2国内外锻造模具的发展现状1 1.3国内锻造模具的发展方向32 课题分析拟定4 2.1零件工艺性分析4 2.2确定工艺方案53 根据零件图制定锻件图6 3.1 确定分型面.6 3.2 加工余量及公差.6 3.3 技术条件.8 3.4 模锻斜度.8 3.2 圆角半径.94冲孔连皮设计10 5.设计终端模膛11 5.1绘制齿轮热锻件图.11 5.2计算设计飞边槽的尺寸. .11 5.3钳口的确定.136.确定终锻模设备吨位14 6.1 热模锻曲柄压力机的确定.14 6.2 公称吨位的确定.14 6.3 压力吨位的计算.14 6.4 锻锤吨位的确定.157.设计制坯模锻16 7.1拔长模膛.16 7.2滚挤模膛.16 7.3弯曲模膛.16 7.4切断模膛.17 7.5制坯工步的确定.178.确定坯料长度189.锻模结构设计19 9.1模膛布置.19 9.2镦粗台的设计.19 9.3模块尺寸及要求.19 9.4模块材料.20 9.5燕尾槽尺寸.2010.模锻工艺流程2111.模锻后续工序22 11.1切边与冲孔.22 11.1.1切边和冲孔的方式及模具类型22 11.1.2切边模23 11.1.3切边冲头的设计和固定方法25 11.2切边冲孔复合膜.2612.锻模使用时必须注意的问题28结论29致谢30参考文献311 绪 论1.1课题背景及目的在工业生活中，用各种压力机和装在压力机上的专用工具，通过压力把金属和非金属材料制出所需形状的零件或制品，这种专用工具统称为模具。模具是机械、汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备，属于高新技术产品。作为基础工业，模具的质量、精度、寿命对其它工业的发展起着十分重要的作用，在国际上称为“工业之母”。近十年来，随着国民经济的快速发展，作为工业品基础的模具工业，也得到了蓬勃发展，已成为国民经济建设中的重要产品。据统计，我国（未包括台湾、香港、澳门）现有模具生产厂点已超过1700家，从业人员达60多万人。模具分为冷冲压模具、热锻模具、塑料模具、铸造模具、橡胶模具和玻璃模具等，其中，热锻模具历史悠久、用途广、技术成熟，在各种模具中所占比重最多。汽车、摩托车、家电行业是模具最大的市场，占整个模具市场的60以上。例如，一种车型的轿车共需模具约4000套，价值达2亿元3亿元；单台电冰箱需要模具生产的零件约150个，共需模具约350套，价值约400万元；单台彩电大约有150个零件需用模具生产，共需模具约140套，价值达700万元。其中关键的复杂零件都有锻造模具生产的。全球模具产业主要特色：模具厂商均以中小企业为主；各国模具产出以供应当地市场为主；生产以单件为主；交货期比价位更重要；模具使用行业范围很广；模具人才培养不易；产业发展受政府高度重视2。1.2国内外锻造模具的发展现状锻压经过100余年的发展，今天已成为一门综合性学科。它以塑性成形原理、金属学、摩擦学为理论基础，同时涉及传热学、物理化学、机械运动学等相关学科，以各种工艺学，如锻造工艺学、冲压工艺学等为技术，与其它学科一起支撑着机器制造业。锻压这门较老的学科至今仍朝气蓬勃，在众多的金属材料和成型加工的国际、国内学术交流会仪上仍十分活跃。我国是一个发展中国家，经过近半个世纪的建设，锻造工业可以说从无到有、从小到大。到20世纪80年代，全国有锻造厂点4000多个，拥有锻锤11000台，模锻锤250多台，热模锻压力机约40台，10000 kN以上的螺旋压力机20余台，模锻水压机最大吨位达到300 000kN,自由锻水压机最大吨位达到125 000kN，对击锤达到100 t.m，年生产锻件能力达到290万吨。到90年代末，大型锻压设备台、套数成倍增加，几十条锻件生产线已被建立起来，为我国机器制造业持续高速发展奠定了雄厚的基础。与发达工业国家相比，我国锻造设备无论是数量、吨位、种类还是性能都有较大的差距。在11 000台锻锤中，400 kg以下的空气锤就占8200台左右，约占74%。以原西德为例，到20世纪70年代，就拥有模锻锤2100台，曲柄压力机290台，螺旋压力机798台。分别是我国80年代拥有模锻锤和曲柄压力机数量的8.4倍和7.2倍。世界上最大的模锻水压机安装在苏联，为750000KN,美国拥有的模锻水压机为450 000KN。从锻造发展趋势看，模锻生产占主导地位，如1979年，苏联模锻件产量就已占全部锻件的67.5%，日本为55%，美国为73%，而我国只占26%,约为30万吨。随着我国跻身世界钢铁生产大国的行列，年产钢材6 000 万吨，汽车制造业、飞机制造业以及发电设备、机车、轮船制造业的飞速发展，对锻件需求量日益增大，必然促进锻造技术的发展，使锻造业与飞跃发展的制造业相适应。近十几年，我国汽车产量和保有量急剧增长，去年国内汽车产量为310万辆，增幅36，其中轿车增幅为51。而目前国内汽车的保有量为1800辆，据国家统计局的调查显示，现在城市里有20的家庭买得起汽车，那么预计10年后中国汽车保有量能达到1亿辆。今年中国汽车总需求量将达到580万辆，增长12，其中轿车需求量为275万辆，增长17。2003年我国生产汽车冲压件约240万吨12.8亿件，摩托车冲压件约28万吨19亿件，拖拉机、农用车冲压件约96万吨7.1亿件，家用空调和冰箱冲压件100万吨12.8亿件。随着冲压成型行业最大用户市场汽车行业继续迅猛发展，消声器封头的冲压模具也要向高技术、新工艺、提高机械化、自动化程度方向发展。1.3国内锻造模具的发展方向随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争日益急剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。我国模具工业从起步到飞跃发展，历经了半个世纪，近年来，我国模具技术有了很大的发展，模具水平有了很大的提高。快速经济制模技术得到了进一步发展，尤其这一领域的高新技术快速成型制造技术（RPM）进展很快，国内有多家已自行开发出达到国际水平的相关设备。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了新台阶。大型复杂冲模以汽车覆盖件为代表，我国主要汽车模具企业已能生产部分轿车覆盖件模具。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、ProEngineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASFT等CAE软件，并成功应用于冲压模具的设计中。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发，经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著的进步，在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。当前，锻造模具的材料、设计、制作均满足不了国内汽车发展的需要，而且标准化程度低，大约为40%50%，而国际上一般为70左右。我国与欧、美、日相比，存在最大的差距就是还没有一个产、学、研联合体，科研难以做大，成果不能尽快转化为生产力。所以，应围绕大型开发和产业化项目，以高校和科研单位为技术支持，企业为应用基地，形成产品、设备、材料、技术的企业联合体，形成既能开发创新，有能迅速产业化的良性循环。模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。为达到这一要求，首先要全面推广CAD/CAM/CAE技术，其次要发展高速铣削加工，最后要加强模具加工系统的自动化、智能化3。2 课题分析拟定根据教师拟定，本次毕业设计以三四速轮锻模和切边冲孔复合模具作为设计对象。2.1零件工艺性分析 由图2-1可知，该零件为锤模锻件，普通级精度，用半连续式炉加热，该零材料20CrMnMo,倒速轮零件的最大厚度为72mm,最小厚度为44mm，该倒速论于圆盘类零件，锤锻时打击方向一致，金属沿长宽高方向同时流动。对于体积小，形状简单的圆盘类零件，可由原始坯料直接锻造成形。 由图知，该倒速轮零件中心有一个直径为68mm 的通孔，而模锻不能锻出通孔，只能锻出不通孔。对于内孔大于等于25mm的锻件模锻时不能直接锻出通孔，在分模面上留出一层较薄的金属连皮，在随后的冲孔工序中再将其冲掉，若连皮太薄，锻造容易出现锻不足，和要求过大的冲击力。从而导致模膛凸凹部分磨损加大。虽然有助于克服上述现象，但重除连皮困难致使锻件变形且浪费材料。图2-1 制件图制件技术要求：1. 未注圆角半径r=5。2. 未注外模斜度= 7，未注内模斜度=7。3. 允许残留飞边公差为1.0。4. 允许错公差最大为1.5。 2.2确定工艺方案由零件图可知零件有孔，属于圆饼类锻件。锻件中需设置毛边槽和冲孔连皮，所以该锻件的工艺方案如下：在机械化炉中预热用1000t剪床剪切下料在半连续式炉中加热用5t锤上模锻（镦粗、终锻）用500t压床进行热切边冲孔正火在酸洗槽中清理。表2-1 工艺卡序号工艺路线设备模具号1预热机械化炉2切料1000吨剪床3加热半连续式炉4模锻5吨锻10-15镦粗终锻5热切边冲孔500吨压床10-156正火7清理酸洗槽8入库3 根据零件图制定锻件图3.1 确定分型面锻模的分型面是指上下锻模的分接面。分模轮廓线是指锻模分型面与锻件轮廓交线。分模面的选择应按以下原则进行。(1)要保证模锻件能从模膛中顺利取出，并使锻件尽可能与零件形状相同，一般分模面应选择在模锻件最大水平投影尺寸的截面上。 （2）按选定的分模面制成锻模后，应使上下模沿分模面的模膛轮廓一致，以便在安装锻模和生产中容易发现错模现象。 （3）最好使分模面为一个平面，并使上下模膛深度基本一致，差别不宜过大，以便于均匀充型。（4）选定的分模面应使零件上所加的敷料最小。这样可避免浪费金属，降低材料的利用率，增加切削加工工作量的现象。（5）最好把分模面选取在能使模膛深度最浅处，这样可使金属很容易充满模膛，便于取出锻件。按上述原则综合分析，一五速轮高径比H/D=112/2171是圆饼类零件，因此取径向分模，根据零件形状知道，分模面选在最大直径处，即约距最下端48处，即用图中的A-A面为分模面最合适。3.2 加工余量及公差模锻件水平方向尺寸公差见下表3-1。表3-1模锻件内外表面的加工余量见表3-2表3-2 (1)估算锻件质量。预选单边加工余量为2，计算锻件体积。将锻件分解为简单的几何体相加减，取锻模斜度中间值（预设内模锻斜度=5，外模锻斜度=7），圆角半径忽略不计，这样，将齿轮锻件分解为各个圆柱体相加减。实心体：V1=/4（221248+93210+134258）=2868168.8492孔：V2=/4（64276+73240）=411906.782则V锻=V1-V2=2456262.0692V外轮廓包容体=/42212116=4449717.2772锻件质量m锻=2456.2626.902=16.953 m外=4449.7176.902=30.712.（2）计算形状复杂系数SS=m锻/m外=16.953/30.712=0.55所以该齿轮形状复杂系数为S2级，（3）22CrMnMo的材质系数为M1。（4）计算加工余量及公差零件加工精度为一般加工精度，锻件在半连续式炉中加热，查表5.27【1】，水平及高度方向单边加工余量为2-2.5，锻件内孔直径机械加工单边余量为2，查表5.26【1】。3.3 技术条件（1）图上未注明模锻斜度为7；（2）图上未注明圆角半径为R5；（3）查锻模简明设计手册表5.18【1】知，允许的错差量1.5；（4）查锻模简明设计手册表5.18【1】知，允许的残留的飞边公差1.4；（5）允许的表面缺陷深度a、不加工面缺陷深度1.5；b、加工面缺陷深度实际余量的1/2。（6）锻件热处理：正火达到dB=39(HB241)；（7）锻件表面清理：酸洗；（8）尺寸按交点注；（9）未注尺寸公差不检查；3.4 模锻斜度为便于从模膛中取出锻件，模锻件上平行于锤击方向的表面必须具有斜度，成为模锻斜度，一般为5-15之间，未注明取外模锻斜度为=7，内模锻斜度为=10。3.2 圆角半径查表5-7【1】和5-8【1】，考虑制件倒角值和加工余量，r=余量+零件的倒角值=3.0mm，R=余量+零件的倒角值=5 mm，则内圆角半径R=5 mm。4冲孔连皮设计 由于锤上模锻时不能靠上、下模的突起部分把金属完全排挤掉，因此不能锻出通孔，终锻后，孔内留有金属薄层，称为冲孔连皮，锻后利用压力机上的切边模将其除去。常用的连皮形式是平底连皮，如图所示，连皮的厚度t在4-8mm范围内,可按下式计算：S=0.45d-0.25h-5+0.6h =0.4564-0.2558-5+0.658=7.57mm取厚度为8 mm式中 d-锻件内孔直径，单位为 mm; h-锻件内孔深度，单位为 mm；连皮上的圆角半径R1应大于内圆角半径，R1=R+0.1h+2=5+0.158+2=12.8mm所以取圆角半径R1=13mm.孔径dD镦在193mm与140mm之间取D镦= 160mm。考虑到镦粗后肧料边缘到镦粗台边缘距离各取30mm，镦粗台宽度为200mm。镦粗台高度；考虑到锻模在镦粗时锻模不打靠，故镦粗台高度取35mm。9.3模块尺寸及要求模块尺寸除了与型槽数、型槽尺寸、排列方式和各型槽间的最小壁厚有关外，还需考虑设备的技术规格。承击面，承击面积为模块在分模平面上的面积减去备型槽、毛边槽。锁扣和钳口所占面积。承击面积一般按经验公式S=（3040G,计算式中S单位为，G为锻锤吨位，单位为KN。查锻压课本P154表429得最小承击面积为300模壁厚度，由模膛到模块边缘，以及模膛之间的壁厚都称为模壁厚度，模壁厚度在保证足够强度的情况下应尽可能减小。根据锻压课本P152图4113可初步确定模壁厚度50mm。模块宽度，为保证模锻不与锤的导轨想碰，模块最大宽度Bmax应保证模块边缘与导轨间留有单边距离大于20mm，模块最小宽度也要求至少超出燕尾每边10mm，燕尾中心线到锻模边缘的最小尺寸为B B210（mm）模块高度，锻模高度根据型槽最大深度和锻模最小闭合高度确定。模块最小闭合高度Hmin应根据型槽最大深度h确定，上下模的最小高度加上过度垫模的高度应不小于锻模要求的最小装模高度，查资料模块高度的极限尺寸Hmax为350mm，Hmin为240mm。模块长度，根据模膛长度和模壁厚度确定。模块质量，为保证锤头运动性能，上模块最大质量不得不超过锻锤吨位的35。锻模检验角，是锻模上两个加工侧面所构成的90角，这两个侧面带一般刨进深度5mm，高度50100mm。由以上要求及已知条件，模块尺寸确定的原则是根据锻模中模膛的数量和尺寸进行布排，得出锻模必需的模块最小轮廓尺寸，然后选取标准中相近的较大值：锻模中心与模块中心的偏移量S1.4；锻模允许的最小承击面为分模面减去模膛和飞边槽的面积；9.4模块材料上模和下模都是5CrMnMo9.5燕尾槽尺寸宽度B=300mm高度h=66mm10.模锻工艺流程预热：机械化炉预热；下料：1000吨剪床热剪切下料；模锻：5吨模锻锤，镦粗终锻；热切边：500吨压床切边冲孔；热处理：正火dB3.9（HB241）;表面清理：喷丸机抛丸；锻件品质检验；入库。11.模锻后续工序坯料在锻模内制成模锻件后，还须经过一系列休整工序，以保证和提高锻件质量。修整工学包括以下内容：（1）切边与冲孔 模锻件一般都带有飞边和连皮，须在压力机上进行切除。切边模，由活动凸模和固定凹模组成。凹模的通孔形状与锻件在分模面上的轮廓一致，凸模工作面的形状与锻件上部外形相符。冲孔模，凹模作为锻件的支座，冲孔连皮从凹模孔中落下。本设计采用切边冲孔复合膜来实现锻件的切边冲孔。（2）校正 在切边及其它工序中都可能引起锻件的变形，许多锻件，特别是形状复杂的锻件在切边冲孔后还应该进行校正。校正可在终锻模膛或专门的校正模内进行。（3）清理 为了提高模锻件的表面质量，改善模锻件的切削加工性能，模锻件需要进行表面清理，去除在生产中产生的氧化皮、所沾油污及其它表面缺陷等。11.1切边与冲孔11.1.1切边和冲孔的方式及模具类型 设备：切边压力机或摩擦压力机。液压机(特大锻件如100 KN以上锤产锻件)。 模具构成：冲头(凸模)、凹模。弯曲、拉伸现象：由于冲头、凹模之间有间隙。切边冲头：推压锻件，只起传递压力的作用；凹模的刃口：剪切作用。 有时冲头与凹模同时起剪切作用。冲孔时，情况相反，冲孔凹模只起支承锻件的作用，冲孔冲头起剪切作用。 切边和冲孔分为：热切、热冲和冷切、冷冲两种。热切和热冲：与模锻工序在同一火次，即模锻后立即切边和冲孔。冷切和冷冲：模锻件冷却后集中在常温下进行。 热切和热冲的力：压力比冷切、冷冲小得多，约为后者的 20%，同时，热态下切边和冲孔，具有较好的塑性，不易产生裂纹。 冷切、冷冲优点：劳动条件好，生产率高，锻件走样小，凸凹模的调整和修配比较方便。缺点：所需设备吨位大，锻件易产生裂纹。易采用热切、热冲的件：大、中型锻件，高碳钢、高合金钢、镁合金锻件，及切边后还需采用热校正、热弯曲的锻件；易冷切、冷冲件：含碳量低于0.45%的碳钢或低合金钢的小型锻件以及非铁合金锻件。 切边、冲孔模分类：简单模、连续模和复合模 。简单模：用来单独完成切边或冲孔。连续模：在压力机的一次行程内同时进行一个锻件的切边和另一个锻件的冲孔。复合模：在压力机的一次行程中，先后完成切边和冲孔。11.1.2切边模切边模构成：切边凹模、切边冲头、模座、卸毛边装置等零件。 切边凹模的结构及尺寸 切边凹模有：整体式、组合式 。整体式凹模：适于中小型锻件，特别是形状简单、对称的锻件。组合式凹模：两块以上的凹模模块组成，制造比较容易，热处理时不易淬裂，变形小，便于修磨、调整、更换，多用于大型或形状复杂的锻件。组合式切边凹模刃口磨损后，可将各分块接触面磨去一层，修整刃口恢复使用。对于受力受热条件差，最易磨损的部位应单独分为一块，便于调整、修模、更新。 切边凹模的刃口用来剪切锻件飞边，应制成锐边。刃口的轮廓线：按锻件图在分模面上的轮廓线制造。热切则按热锻件图制作；冷切则按冷锻件图制作。如果凹模刃口与锻件配合过紧，则锻件放入凹模困难，切边时锻件上的一部分金属会连同飞边一起切掉，引起锻件变形或产生毛刺，影响锻件品质。若凹模与锻件之间空隙太大，则切边后锻件上有较大的残留毛刺，增加打磨毛刺的工作量。 凹模落料口形式：直刃口、斜刃口、堆焊刃口直刃口当刃口磨损后，将顶面磨去一层，即可达到锋利，并且刃口轮廓尺寸保持不变。直刃口维修虽方便，但切边力较大，用于整体式凹模。斜刃口切边省力，但易磨损，主要用于组合式凹模。刃口磨损后，轮廓尺寸扩大，可将分块凹模的接合面磨去一层，重新调整，或用堆焊方法修补。堆焊刃口凹模体：铸钢浇注而成；刃口：则用模具钢堆焊；大大降低模具成本。刃口顶面应做成凸台形式：使锻件平稳地放在凹模洞口。切边凹模的结构和尺寸 ，如图121（12-1）（12-2）11.1.3切边冲头的设计和固定方法切边冲头起传递压力的作用，与锻件需有一定的接触面积(推压面)，且形状要吻合，不均匀的接触或推压面太小，切边时锻件因局部受压而发生弯曲、扭曲和表面压伤等缺陷，影响锻件品质，甚至造成废品。为避免啃坏锻件的过渡断面处，应在该处留出空隙。 为便利冲头加工，冲头并不需要与锻件所有接触面接触，可作适当简化。也可将锻件形状简单的一面作为切边时的承压面。 切边时，冲头一般进入凹模内，冲头、凹模之间应有适当的间隙 。间隙过大，不利于冲头、凹模位置的对准，易产生偏心切边和不均匀的残余毛刺；间隙过小，飞边不易从冲头上取下，而且冲头、凹模有可能会互啃。切边模的性质不同，间隙也不同。当间隙较大时，凹模起切刃作用，间隙 较小，冲头、凹模同时起切刃作用。对于凹模起切刃作用的凸凹模间隙，根据垂直于分模面的锻件横截面形状及尺寸不同，按图12-3确定（12-3）切边凸凹模的间隙楔、键定位 ；压力机上紧固装置，特点是夹持方便，牢固程度较好，适于紧固中小型锻件的切边冲头 ；压板、螺栓：将冲头直接紧固在滑块上,特别大的锻件。定位方式如图12-4（12-4）冲头直接固定在滑块上11.2切边冲孔复合膜切边冲孔复合膜的结构和工作过程如下图压力机滑块处于最上位置时，拉杆5通过其头部将托架6拉住，使横梁15及顶件器12处于最高位置，此时将锻件放入凹模9并落于顶件器上，滑块下行时，拉杆与凸模7同时向下移动，托架、顶件器以及锻件靠自重同时向下移动，当锻件与凹模刃口接触时，与顶件器脱离，滑块继续下移，凸模与锻件接触并接触并推压锻件，将毛边切除，随后锻件内孔连皮与冲头13接触，冲连皮完毕后锻件落在顶件器上。滑块向上移动时，凸模与拉杆同时上移，在拉杆上移一段距离后，其头部又与托架接触，带动托架、横梁与顶件器一起上移，并将锻件顶出凹模。12.锻模使用时必须注意的问题使用中技术检查，模具在使用前需要检查其制造质量；模具的安装，必须装正装紧，并注意符合其他所有要求；模具的预热，为保证模具的正常使用，延长模具寿命，锻打前模具必须预热，模具预热有助于坯料保温；终锻温度，坯