锻造模具课程设计说明书--最终

1、课程设计说明书题 目：接合叉锻造工艺及其模具设计学 院：材料学院专业名称：材料成型及控制工程班级学号：04021002学生姓名：杨康 叶鹏 章涛 张飞指导教师：姚泽坤2013年 11月 29 号目录1、模锻件图设计 31.1 绘制锻件图的过程 31.1.1 确定分模位置 31.1.2 确定余块加工余量、和公差 31.1.3 模锻斜度 41.1.4 圆角半径 41.1.5 技术条件 41.2 计算锻件的主要参数 52、确定锻锤吨位 53、确定毛边槽形式和尺寸 64、绘制计算毛坯图 75、制坯工步选择 96、确定坯料尺寸 97、制坯型槽设计 107.1 滚挤型槽设计 107.1.1 滚挤型槽尺寸设

2、计 107.1.2 开式滚挤型槽截面形状 127.2 弯曲型槽的设计 138、锻模型槽设计 148.1 终锻型槽设计 148.1.1 型槽排布 148.2 型槽壁厚 158.3 模块尺寸 158.3.1 承击面 158.3.2 模块宽度 158.3.3 模块高度 158.3.4 锻模检验角 168.3.5 模块规格 169、锻前加热、锻后冷却及热处理要求 169.1 确定加热方式，及锻造温度范围 169.2 确定加热时间 179.3 确定冷却方式及规范 179.4 确定锻后热处理方式及要求 17参考文献 181、模锻件图设计接合叉是长轴类件，对零件的整体形状尺寸，表面粗糙度进行分析，此零件的材

3、料为 45 钢，材料性能 稳定。1.1 绘制锻件图的过程1.1.1 确定分模位置确定分模面位置最基本的原则是保证锻件形状尽可能 与零件形状相同。使 锻件容易从锻模型槽中取出，因 此锻件 的侧表面不得有内凹的形状，并且使模膛的宽度大而深度 小。锻件分模位置应选在具有最大水平投影尺寸的位置上。 应使飞边能切除干净，不 至产生飞刺。对 金属流线有要求的 锻件，应保证锻件有最好的纤维分布。根据接合叉零件形状，采 用厚度方向上下对称的直线分 型模。1.1.2 确定余块加工余量、和公差查得 45 钢的密度 为： 7.85g / cm3。由 于 接 合 叉 接 合 处 的 两 个 圆 柱 形 孔 、做 端

4、部 的 螺 纹 孔 以 及圆柱形孔的尺寸比较小，所以在此设计为四个余块。零件表面粗糙度大于或等于Ra3.2 m时采用一般加工精度为 Fi，零件表面精度小于Ra3.2 m时一般采用加工精度F2，余量要适当 放大。由于此零件表面粗糙度要求为Ra4，所以选择一般加工精度Fi。零件需磨削加工，加工精度为F2,由查得高度及水平尺寸的 单边余量取2mm。此零件为简单的接合叉，查表得，我们选择单边 加工余量都为2mm。估算锻件的体积为33cm3，根据则锻件质量约为m v 0.26Kg。连接头材料为45钢，即材质系数为M“。锻件 形状复杂系数：S V锻/V外面包容0.166(1.1)18式中V锻一锻件体积；V

5、外廓包容 外廓包容体的体积。则S飞总0.166，致按2、133宽度公差为为一级复杂系数s3，由查得：高度公差为1.1 mm0.5 mm 在此我们取正负偏差值大0.6.mm0.3 mm 长度公差为0.7 mm0.3 mm1.1.3模锻斜度取常用模锻斜度为7o1.1.4 圆角半径外圆角半径r=余量+零件相应处圆角半径或倒角，内圆 角半径R= ( 23) r ,其余部位的圆角半径取2mm1.1.5 技术条件(1) 图上未标注的模锻斜度7o;(2) 图上未标注的圆角半径R=2mm(3) 允许的残留毛边量0.7mm;(4) 允许的表面缺陷深度0.5mm;(5) 锻件热处理:调质HB156 269 ;6)

6、锻件表面清理:为便于检查淬火裂纹,采用酸洗；7) 允 许 的 错 移 量 为 0.6mm。 根据余量和公差,绘制锻件图。1.2 计算锻件的主要参数(1) 锻 件 在 平 面 上 的 投 影 面 积 为 2423mm2;(2) 锻 件 周 边 长 度 为 460mm ;(3) 锻 件 体 积 为 33cm3;(4) 锻 件 质 量 为 0.26Kg 。2、确定锻锤吨位总变形面积为锻件在水平面上的投影面积与飞边水平 投 影 面 积 之 和 ， 参 考 毛 边 槽 尺 寸 ， 按 1-2t 锤 毛 边 槽 尺 寸 考 虑，假 设毛边均匀宽度为20mm,总的变形面积S= ( 2423+460 X 20

7、) =11623 mm2 。双 作用 模 锻 锤 吨 位 的 经 验 公 式 G=( 3.5-6.3 ) KA 的 计 算 选 择 锻 锤 ，由 于 零 件 需 要 大 批 量 生 产 ，要 求 生 产 效 率 在 此 取6.3 。取 钢 种 系 数 K=1 ，锻 件 和 毛 边 在 水 平 面 上 的 投 影 面 积 为 A,G=63KA=732.3Kg ， 选 用 1t 模 锻 锤 。3、确定毛边槽形式和尺寸选用图1毛边槽形式I ,其尺寸按表确定；选定毛边槽尺寸为h桥=1.5 mm, h1=4 mm , b=8 mm , b =25 mm , R1 =2 mm ,计算得S =110mm2毛

8、边槽充满率取0.7，则锻件毛边平均断面面积Fk =2S飞=77mm 。R322R4R0.5图1毛边槽形式4、绘制计算毛坯图根据零件形状特点，选取11个截面，分别计算分别计 算F锻,F毛,F计列于表1,并在坐标纸上绘出连接头的截面图和 直径图（见图2）。为设计滚挤型槽方便,计算毛坯图按冷锻 件尺寸计算：表1连接头计算毛坯的计算数据截面号F 锻/mm2S飞总/mnnS飞总X1.4/mm2F计=F锻 +1.4 S飞总 /m2md计叫戸/mm1011015415414.022335154215.6550.626.523154154215.6369.621.724154154215.6369.621.7

9、25659.4154215.687533.436670.4154215.688633.647659.4154215.687533.438154154215.6369.621.729154154215.6369.621.7210335154215.6550.626.5211011015415414.02由截面图所围面积即为计算毛坯总体积，得V 锻 V毛 75938.7mm3（ 2.1）平均截面积：F均 75938.740 2541.6 mm2则平均直径：d 均 1.13 F均 26.3mm按体积相等修正截面图和直径图，修正后的最大截面积 为则最大直径为dmax 33.64mm。5、制坯工步选择计

10、算繁重系数，选择制坯工步dmaxd均33.641.2826.3L计d均140.25.3326.3已知锻件体积为33000 mm3，所以锻件质量为 0.26Kg。由课本 图4-59知此锻件需要滚挤制坯工步，因此选择的工步为：开 式滚挤-弯曲-终锻。6、确定坯料尺寸坯料截面积及直径计算:由33000mm3，坯料需要弯曲工步，因此取 F坯=1.05F均=568.7mm2。 根据坯料截面积，确定园坯料的直径 d坯=1.13 S坯=1.13 , 568.7=27mm 坯料长度计算：坯料体积V坯按下式计算：V坯=（V牛 +V 毛 +V 练）（1+ ）式中-烧损率。此锻件加热采用室式煤气炉，查表此处取=3%

11、V毛=77 460=35420mm 3。因此V坯=（V牛+V毛 +V练） 则坯料的长度：(1+ ) =(35420+30600+0)(1+ )=70473mrfi1V +1V 1L坯=十L钳=L钳F坯d2为 123mm4 d（0.7黑蠶）20 123mm，因此选取坯料长度7、制坯型槽设计7.1 滚挤型槽设计这种形式的型槽截面积为矩形，侧面沿模具边缘分模线 开通，滚 挤时金属横向宽展较大，故 聚料效率低，使 用于界 面变 化不 大的 轴类 锻 件 ，但制 模简 单 ，占 用 模块 平 面积 较 小 。 滚挤型槽用来减少毛坯局部横截面积，增 大另一部分的横截 面积，使 坯料沿轴向体积分配符合计算毛

12、坯的要求。它 对毛 坯有少量的拔长作用，兼有滚光和去除氧化皮的功能。7.1.1 滚挤型槽尺寸设计滚挤型槽可认为是由钳口、本体、毛刺槽三部分组成， 钳口用来容纳夹钳并卡细坯料，毛 刺槽是用来容纳滚挤时产 生的端部毛刺，本体使坯料变形。同 拔长型 槽一 样 ，滚 挤 型 槽 也是以 计 算毛 坯 为 依据 进 行 设计的，主要是确定型槽高度h,宽度B及其他一些有关尺 寸。（1）滚挤型槽高度由于滚挤时，上 下模不一定打靠，实 际采用的 型槽高度 应比计算值小一些， 按下式计算：开式滚挤：h杆0.750.65 di计h 头1.051.15 d 计h拐0.9 1.0 d 计综上所述， 滚挤型槽高度 h

13、为:hi杆0.750.65 di计h 头1.051.15d 计h拐o.g-Od计110.5230.5316.3416.3536.8637736.8816.3916.31030.51110.5(2) 滚挤型槽宽度B滚挤型槽宽度B应根据所选型槽形式和坯料的状态来确定。型槽B过大会减少聚集效率，并增大模块尺寸；B过小， 在滚挤过程中金属流进分模面会形成毛边，当翻转90再滚 挤时，就会形成折叠。根据经验可得：B杆 hmn1015451024.7mmB 头 dmax 10 43.64B杆 24.7mm， b头 43.64mm因为开式滚挤型槽头部与杆部宽度一致，经试生产宽度调整取为50mm(3) 滚挤型槽

14、长度L滚挤型槽长度L应根据热锻件图尺寸确定 直锻件：L l锻 1 3125mm(4) 钳口与毛刺尺寸：n 0引0 6 12 m 1 2 n 20mmR 0.1d 0 6 9mmdo原始坯料直径，型槽端部毛刺尺寸按表选定。B 50mm, h 20mm, R0 10mm,b 6mm, a 1.5mm,l0.5S015mm,h 38mmS-模壁最小的厚度毛刺槽设计：查表 4-25，取：a 4mm, c 20mm, R 5mm。对于终端型槽的钳口经查表可以设计为如下尺寸:B 50 mm , h 20 mm , R0 10 mm ,b 6mm , a 1.5 mm , l 0.5 S0 15 mm ,

15、l138 mm7.1.2开式滚挤型槽截面形状开式滚挤型槽的截面形状有两种形式，当毛坯直径小于 80mm时，杆部宜用圆弧形型槽；当毛坯直径大于80mm时， 可采用菱形截面型槽，以增强滚挤效果，但估计后毛坯表面 质量不如采用圆弧形截面型槽，至于头部，均采用圆弧形截 面型槽。由锻件尺寸可知，该毛坯开式滚挤型槽截面形状采 用圆弧形。t?57.2弯曲型槽的设计弯曲型槽用来改变原材毛坯或经拔长、滚挤过毛坯的轴线， 使其符合锻件水平投影相似的形状。弯曲变形时金属轴向流 动很小，没有聚料作用，但在个别界面处可对毛坯卡压。 在自由弯曲型槽中弯曲制坯时，坯料没有明显的拉长现象， 它适用于圆浑弯曲的锻件，且一般只有

16、一个弯角。弯曲型槽的纵剖面形状按锻件水平面投影设计，型槽各 处高度尺寸比锻件相应处宽度尺寸减小2-10mm，大锻件减小 多些，小锻件减小少些，或按下式确定：h (0.80.9)b 锻b锻-热锻件在分模面上相应位置的宽度。因此hi(0.80.9)b锻=28.5 mmh2(0.80.9)b 锻=18.5mmha(0.80.9)b 锻=22.5mm型槽宽度B按下式进行计算：B二一坯(10 20)(mm)因此B取65mm其 hmin他部分的尺寸以及形状如图所示8、锻模型槽设计8.1终锻型槽设计8.1.1型槽排布模锻一种锻件，往往要采用多个工步来完成。因此锻模 分模面上的型槽布置要根据型槽数、各型槽的作

17、用以及操作 方便来确定，原则上应使型槽中心与理论上的打击中心重 合，以使锤击力与锻件的反作用力处于同一垂直线上从而减少锤杆承受的偏心力距，有利于延长锤杆寿命，使锻件精度 增咼。8.1.1.1两个制坯型槽分布这时应将第一道制坯工步安排在吹风管的对面，以避免 氧化皮落到终锻型槽里。布排型槽应以终锻型槽为中心，左 右对称布排，并尽可能使型槽中心与打击中心重合。8.2型槽壁厚型槽至模块边缘的距离，或型槽之间的距离都称为型槽 壁厚。型槽壁厚应保证足够的强度和刚度，同时又要尽可能 减小模块尺寸。采用整体式，壁厚根据图5确定8.3模块尺寸8.3.1承击面承击面是指锻锤空击时，上下模块实际的接触面积。根 据生

18、产经验，查手册知，1t锤配300 mm2的承击面。8.3.2模块宽度为保证锻模不与导轨相碰，模块最大宽度应保证模块边 缘与导轨间留有单边间距离大于20mm :Bi10(mm)315mm在此为了方便我们取330mm。8.3.3模块高度模块高度：模块高度根据型槽最大深度和锻锤的最小闭 合高度确定。这是由于上下模块的最小闭合高度应不小于锻锤允许的最小闭合高度，查资料得锻锤的最小闭合高度为170mm 查手册取模块的高度为290mm8.3.4 锻模检验角1 、宽 度 b： b=5mm2、高度h :查手册 h=50mm8.3.5 模块规格经上确定模块的规格为330mm 200mm 250mm宽 长高，燕尾

19、 槽、 起重 孔等 尺 寸 按标准 选 取， 具 体 见装 配 图。9、锻前加热、锻后冷却及热处理要求9.1 确定加热方式，及锻造温度范围在锻造生产中， 金属坯料锻前加热的 目的 : 提高金属塑 性，降 低变形抗力，即 增加金属的可塑性，从 而使金属易于 流动成型，并 使锻件获得良好的组织和力学性能。金 属坯料 的加热方法，按 所采用的加热源不同，可 分为燃料加热和电 加热两大类。根 据锻件的形状， 材质和体积，采 用半连续炉 加热。金属的锻造温度范围是指开始锻造温度（始锻温度）和 金属锻造温度（ 终锻温度）之 间的一段温度区间。确 定锻造 温度的原则是，应 能保证金属在锻造温度范围内具有较高的 塑性和较小的变形抗力。并 能使制出的锻件获得所希望的组 织和性能。查有关资料确定锻件的始段锻温度为1200 C，终 锻温度为750 C。9.2 确定加热时间加热时间是坯料装炉后从开始加热到出炉所需的时间， 包括加热 个阶段的升温时间和保温时间。 在半连续炉中加热