连杆锻造说明书

1、沈阳理工大学课程设计说明书 I 目目 录录 1.1.零件分析及工艺方案确定零件分析及工艺方案确定 .1 1 1.1 零件分析.1 1.2 工艺方案的确定.2 2.2.锤上模锻件设计锤上模锻件设计 .3 3 2.1 选择分模面.3 2.2 确定模锻件加工余量和公差.3 2.3 确定模锻斜度.4 2.4 确定锻件圆角半径.4 2.5 确定锻件冲孔连皮.4 2.6 确定模锻件的技术要求.5 2.7 绘制锻件图及计算锻件基本数据.6 3.3.锤上模锻工艺及锻模设计锤上模锻工艺及锻模设计 .7 7 3.1 确定模锻锤的吨位.7 3.2 确定飞边槽形式及尺寸.8 3.3 确定终锻型槽.8 3.4 设计预锻

2、型槽.9 3.5 绘制计算毛坯图.9 3.6 选择制坯工步.10 3.7 确定坯料尺寸.10 3.8 制坯型槽设计.11 3.9 锻模结构设计.14 4.4.锻前加热锻后冷却及热处理要求的确定锻前加热锻后冷却及热处理要求的确定 .1515 4.1 确定加热方式及锻造温度范围.15 沈阳理工大学课程设计说明书 II 4.2 确定加热时间.15 4.3 确定冷却方式及规范.15 4.4 确定锻后热处理方式及要求.16 4.5 连杆件模锻工艺流程.16 参考文献参考文献 .1717 沈阳理工大学课程设计说明书 1 1.零件分析及工艺方案确定零件分析及工艺方案确定 1.1 零件分析零件分析 对零件的整

3、体形状尺寸，表面粗糙度进行分析，此零件的材料为 45 号钢，材料性 能稳定，零件图如图 1.1。 图 1.1 零件图 沈阳理工大学课程设计说明书 2 1.2 工艺方案的确定工艺方案的确定 根据零件分析，结合生产批量大批量要求，生产设备，确定方案为： 1. 选用设备类型：模锻锤 2. 模锻形式：开式模锻 3. 估计变形工步：下料开式拔长滚挤预锻终锻，详细工步按后面计算才 可确定。 沈阳理工大学课程设计说明书 3 2.锤上模锻件设计锤上模锻件设计 2.1 选择分模面选择分模面 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。锻件分模位置应选在具有最大水

4、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。 该零件为上下对称形状，为了便于发现上下模在模锻过程中的错移，分模位置应 选在锻件侧面的中部，如图 2.1 中 A-A 线。 图 2.1 分模面图 2.2 确定模锻件加工余量和公差 （1）初步确定锻件的质量 ：估算锻件质量约为 1.6kg。 （2）外包容体质量：Wb =9752407.8510-3 =7.655kg (2.1) （3）计算锻件的形状复杂系数： (2.2) bd MMS/ 其中 Md锻件质量 Mb锻件外包容体质量 则根据公式 S=1. 6/7.655=0.209，查资料得

5、 S 位于 0.160.32 之间，所以锻件 的复杂程度等级是 3 级。 沈阳理工大学课程设计说明书 4 （4）确定锻件的材质系数 连杆的材料为 45 钢，所以其材料系数是 M1。 （5）确定加工余量 根据钢质模锻件公差及加工余量（GB/T 12362-2003）确定的尺寸公差为： 高度公差：mm ，长度公差：mm ，宽度公差：mm。 1.5 0.7 2.1 1.1 1.9 0.9 零件需磨削加工，加工精度为 F2，由国家标准查得厚度方向和水平方向单边余 量为 1.7mm2.2mm,取 2mm。 确定孔径的半边余量：大孔为 2.5mm。 在大量生产的条件下，连杆锻件机械加工时用大小头端面定位，

6、要求大小头端 面在同一平面的精度较高，100mm 内为 0.6mm；而模锻后的高度公差较大，达不到 上述要求，故锻件在热处理，清理后加一道平面冷精压工序。锻件经精压后，机械加 工余量可大大的减小，取 0.75mm，精压后锻件的高度公差取 0.2mm。 连杆精压后，大头的高度尺寸为：40+20.75=41.5mm，单边冷精压余量取 0.4mm，所以模锻后大头部高度尺寸为：41.5+20.4=42.3mm。小头的高度尺寸为： 36+20.75=37.5mm，单边冷精压余量取 0.4mm，所以模锻后小头部高度尺寸为： 37.5+20.4=38.3mm。 2.3 确定模锻斜度确定模锻斜度 上以表明杆部

7、脱模斜度为 11其他地方脱模斜度采用 7，型槽外斜度定为 7，内 斜度定为 10。 2.4 确定锻件圆角半径确定锻件圆角半径 锻件高度余量 0.75+0.4=1.15mm，则需倒角的叉内外圆角半径为 1.15+2=3.15mm 取 R=3mm。其余未注圆角 R=1.5mm。 2.5 确定锻件冲孔连皮确定锻件冲孔连皮 模锻不能直接锻出透孔，因此在设计热锻件图时必须在孔内保留一层连皮，然后 在切边压力机上切除掉。因锻件内孔并不是很大，同时考虑到加工及经济效益的影响， 沈阳理工大学课程设计说明书 5 采用平底连皮，其形状如图 2.2。 图 2.1 平底连皮 其中大头部的形状尺寸为：连皮厚度 (2.3

8、)0.450.2550.6Sdhh =mm，取 S=5mm。0.45 350.25 1550.6 155 其中 d锻件内孔直径 h锻件内孔深度 连皮上的圆角半径，因模锻成型过程中金属流动激烈，应比同尺寸压凹件内圆 1 R 角半径 R 大一些，采用一下公式：R1 =R+0.1h+2=3+2+2=7mm,取 9mm。 (2.4) 2.6 确定模锻件的技术要求确定模锻件的技术要求 （1）未注明的模锻斜度为 7，内斜度为 10。 （2）未注明的圆角半径为 R=1.5 （3）允许的错移量为 0.6mm 沈阳理工大学课程设计说明书 6 （4）允许的残留毛变量 0.7mm （5）允许的表面缺陷深度 0.5m

9、m （6）锻件热处理：调质 （7）锻件表面清理：连杆毛坯经喷丸处理或喷砂处理 2.7 绘制锻件图及计算锻件基本数据绘制锻件图及计算锻件基本数据 冷锻件图见冷锻件图 锻件的主要参数为： （1） 锻件在平面上的投影面积为 9815mm2 （2） 锻件周边长度为 737.2mm （3） 锻件体积为 205600 mm3 （4） 锻件质量为 1.61kg 沈阳理工大学课程设计说明书 7 3.锤上模锻工艺及锻模设计锤上模锻工艺及锻模设计 3.1 确定模锻锤的吨位确定模锻锤的吨位 总变形面积为锻件在平面图上的投影面积与毛边面积之和，按 12t 锤毛边槽尺寸 考虑，假定毛边桥部宽度为 23mm，总面积 F=

10、9815+737.223=26770.6mm ，按双作 2 用模锻锤吨位确定的经验公式 G=（3.56.3）kF 确定锻锤吨位，因汽车连杆件为大批 量生产，需要高生产率，取较大的系数 6.3，取 k=1.0.于是 G=6.31.026770.6=1686.55kg 根据计算结果，应选用 2t 锤。 沈阳理工大学课程设计说明书 8 3.2 确定飞边槽形式及尺寸确定飞边槽形式及尺寸 参照锻造工艺学与模具设计 ，选用图 4-63 毛边槽形式，其尺寸按表 4-14 确 定，选定毛边槽尺寸形状如图 3.1。 表 3.1 h/mm h /mm b /mm b /mm R /mm 毛边槽截面积/mm 111

11、 2 4 10 26 1.5 168 图 3.1 毛边槽 因锻件杆部截面积太小，考虑拔长难以达到最小截面积，须增大毛边仓部宽度 b1； 大头部充料比较困难，流入毛边槽金属较少，将该处 b1减小到 12mm，使型槽安排紧 凑，增大承击面积。 锻件毛边体积 V毛=737.20.7168=86694.7mm3 (3.1) 3.3 确定终锻型槽确定终锻型槽 终锻型槽是按热锻件图加工和检验的，连杆的材料为 45 钢，考虑到收缩率为 1.5%。 沈阳理工大学课程设计说明书 9 根据生产的经验总结，考虑到锻模使用后承击面下陷，型槽深度减小及精压时变形不 均，横向尺寸增大等因素，修改几处尺寸：辐板处增厚 0.

12、5mm；连杆小头高度 38.3mm 处，理论上应为 38.9mm，实际取 39.6mm；大头上下平面做成斜面将高度尺寸 42.3mm 上下各增加 0.7mm；小头50mm，应为50.6mm，实际仍为50mm.绘制的热锻件图 见锻模装配图。 3.4 设计预锻型槽设计预锻型槽 在工字型截面的杆部，辐板较薄而且宽，为防止终锻时产生折纹，应使预锻型槽 面积少小于或等于终锻型槽相应处的截面积，辐板和肋的转角处外圆角半径由 R=5mm，提高到 R=8mm，使 F预F终。 预锻型槽沿分模面处的圆角半径增大到 R=5mm，预锻型槽其余与终锻型槽不同 的地方均在热锻件图上注明。 3.5 绘制计算毛坯图绘制计算毛

13、坯图 根据连杆的形状特点，选取了 12 的截面图(见图 3.2)，分别计算 F终，F毛和 F计 列于下表，并利用 AutoCAD 绘制了连杆的截面图和直径图。为设计滚挤型槽方便，计 算毛坯图按热锻件尺寸计算。 截面图所围面积即为计算毛坯体积，得 V计=2011631=232616mm3 (3. 2) （与 V锻+V毛=175600+64209.6=239810mm3，对比，相差 2.9%） 。 平均截面积 F均=232616/311 = 728mm3 (3. 3) 平均截面边长 a均=27.3mm 按体积相等修正截面图和直径图（图中双点线部分）修正后的最大截面边长为 a=58.4mm。 沈阳理

14、工大学课程设计说明书 10 表 3.2 截面号 F锻2F飞F计d计F 计 d 计 1314.2336650.225.50- 21675.572601935.5744.51988.444.6 32202.802602462.849.63- 42281.422602541.4250.41- 5801.582601061.5832.58- 6405.98260665.9825.81- 7356.30260616.324.83620.524.9 8592.43260852.4329.20860.929.3 92729.732602989.7354.683004.454.8 101735.6526019

15、95.6544.671993.244.7 111349.492601609.4940.13- 12810.352601070.3532.72- 其中： M 取值为：；/mm20mmM 2 F终锻件的截面积； F毛毛边槽的截面积； F计计算毛坯截面积； d计计算毛坯直径； 3.6 选择制坯工步选择制坯工步 计算毛坯为两头一杆，应简化为两个简单的一头一杆计算毛坯来选择制坯工步。 = amax / a均 =58.4 / 27.3 = 2.14 （3.4） = L计 / a均 =304 /27.3 = 5.93 （3.5） 由图 4-59 知，此锻件应采用拔长，闭式滚挤制坯工步，选用方形坯料，先拔长，

16、 再闭式滚挤。模锻工艺方案为：拔长闭式滚挤预锻终锻。 沈阳理工大学课程设计说明书 11 3.7 确定坯料尺寸确定坯料尺寸 由直径图知，dmin =17.18mm ,d拐 =30.5mm 。 （3.6） 杆部锥度 K=(d拐-dmin)L杆=0.089 （3.7） 则所需坯料截面积为： F坯= F拔-K(F锻-F滚 ) （3.8） F拔=V头 / L头=1242 mm2 （3.9） F滚=1.1F均=1.1748=822.8 mm2 （3.10） 因此 F坯=1242-0.185（1242 -822.8）=1164.4mm2 （3.11） a 0=34.1mm 根据原材料规格，实际取 a 0=3

17、5mm。 烧损率 取 3%。 则坯料的体积为：V坯=V计（1+）=239594 mm3 坯料长度：L坯=V坯/F坯=205.7mm，根据坯料的质量和长度 L=205 3.8 制坯型槽设计制坯型槽设计 （1）钳口设计 终锻形槽前端留下的凹腔叫钳口。钳口主要用来夹持坯料的夹钳和便于从形槽中 取出锻件。其具体形状尺寸如图 3.3。 沈阳理工大学课程设计说明书 12 图 3.3 钳口尺寸 夹钳口尺寸主要依据夹钳料头的直径而定。应保证夹料钳子能被自由的操作，在 调头锻造时能防止下锻件的相邻端部。 有表查得钳口的尺寸值： 钳口宽度 B=90mm，h=40 mm，R0=15 mm 钳口的长度值可按模膛排布而

18、定。 （3）滚挤型槽设计：采用闭式滚挤 滚挤型槽设计：采用闭式滚挤。 型槽高度，按截面的高度绘制滚挤型槽纵剖面外形，然后用圆弧或直线 计 kdh 光滑连接，并适当简化，如图 3.4。 图 3.4 闭式滚挤型槽 夹钳口尺寸的确定：h=0.2d坯+6=0.235+6=13mm (3.12) R=0.1d坯+5=0.135+8=8mm (3.13) m=(1-2)h=20mm (3.14) 型槽长度等于计算毛坯图的长度。 试锻后调整，修改个别尺寸：大体的滚挤型槽如装配图 （4）拔长型槽设计 拔长型槽的主要作用是使批表局部截面积减小，长度增加，还兼有清除氧化皮的 作用，拔长型槽的位置在模块边缘，有坎部

19、，仓部和钳口三部分组成。 沈阳理工大学课程设计说明书 13 选择开式拔长型槽，其拔长平台截面呈矩形，边缘敞开，如图所示。这种结构形 式简单，制造方便。拔长型槽是以毛坯为依据进行设计的，主要确定拔长坎高度 a， 宽度 B，拔长坎长度 c 等尺寸，如图 3.5。 图 3.5 开式拔长型槽 步骤如下： 1)拔长坎高度为：h=19.4mm 。 2)拔长坎长度为：C=k3d0=1.11.1335=44mm。 (3.15) 3)圆角半径：R=0.25C=0.2544=11mm (3. 16) R1=10R=110mm。 (3. 17) 4)型槽宽度：B=K4D坯+（1020）=1.51.1335+10=6

20、9.33mm，取 B=65mm。(3 .18) 5)仓部深度：e=1.2d小头=1.234.5=41mm (3.19) 6)拔长型槽长度：L拔=172mm 按上述设计可锻出合格锻件，为了提高生产效率，可适当的改具体参数。 沈阳理工大学课程设计说明书 14 (5)劈料台设计 结构如图 3.6。 图 3.6 劈料台 A=0.25B=10 (3.20) h=(0.4-0.7)H=18 (3.21) =32。 (3.22) 3.9 锻模结构设计锻模结构设计 模锻此连杆的 2t 模锻锤机组，加热炉在锤的右方，故拔长型槽布置在右边，滚挤 型槽布置在锻模左边，预锻及终锻工步从左至右，如装配图所示。 其中锻件

21、宽度为 95mm，壁厚度为 25mm,预锻型槽与终锻型槽的中心距为 95+25=120mm，可使承击面积够用。 燕尾中心线与检验边的距离为：B拔+1202/3=248mm. (3.23) 模块的外形尺寸选为 535mm435mm275mm (长宽高)。 沈阳理工大学课程设计说明书 15 4. 锻前加热锻后冷却及热处理要求的确定锻前加热锻后冷却及热处理要求的确定 4.1 确定加热方式及锻造温度范围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

22、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，终锻温度为 800。 4.2 确定加热时间确定加热时间 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，加热时间可按下式计算： =0.135=0.65(h) (4.1)D 式中 D坯料直径或厚度，5cm； 钢化学成分影响系数，取 0.13（h/cm） 4.3 确定冷却方式及规范确定冷却方式及规范 按照冷却速度的不同，锻件的冷却方法有 3 种：在空气中冷却，冷却速度快；在灰 沙中冷却，冷却速度较慢；在炉内冷却，冷却速度最慢。根据本锻件的形状体积大小 及锻造温度的影响，选择在空气中冷却。