锻造模具课程设计说明书--最终综述

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ii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41.1.6 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 滚挤型槽尺寸设计 107.1.2 开式滚挤型槽

2、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18201、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，此零件的材料为45钢，材料性能稳定。1.1 绘制锻件图的

3、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梢中取出，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 o由于接合叉接合处的两个圆柱形孔、做端部的螺纹孔以 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R3.25时采用一般

4、加工精度为 Fi,零件表面精度小于R3.2Nm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 R4,所以选择一般加工精度 I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(1.1)m = Pv =0.26Kg。连接头材料为45钢，即材质系数为M1。锻件 形状复杂系数：S封锻/V外面包容=0.166式中V锻一锻件体积；V外廓包容一外廓包容体的体积。在此我们取正负偏差值大06 mmW 肖八关为 07 mm_0.3mm )又公左_0.3mm)

5、则a总=0.166,为一级复杂系数S3, 致按+1、一3,由查得：高度公差为 宽度公差为端mm。1.1.3 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HB156269 ;(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锻件

6、在平面上的投影面积为2423mm2;锻件周边长度为460mm ;锻件体积为33 cm3;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，参考毛边梢尺寸，按1-2t锤毛边梢尺寸考 虑，假 设毛边均匀宽度为20mm,总的变形面积S= ( 2423+460 X 20) =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

7、用图1毛边梢形式I,其尺寸按表确定；选定毛边梢 尺寸为h桥=1.5 mm, hi=4mm, b=8 mm, b1=25mm, R1=2mm,计算得凝=110mm2毛边梢充满率取0.7 ,则锻件毛边平均断面 面积 F K="Ss =77mm2。R322R4R0.5图i毛边梢形式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）。为设计滚挤型梢方便，计算毛坯图按冷锻 件尺寸计算：强件图计算毛莫桃面苗计算毛是直径画表1连接头计算毛坯的计算数据截 面号F 锻 /mm2一,2Umm豆总*1.4/mm

8、2F计二F锻+1.4工总/m2 md 计=1.13jF /mm1011015415414.022335154215.6550.626.523154154215.6369.621.724154154215.6369.621.725659.4154215.687533.436670.4154215.688633.647659.4154215.687533.438154154215.6369.621.729154154215.6369.621.7210335154215.6550.626.5211011015415414.02由截面图所围面积即为计算毛坯总体积，得V 锻+V 毛=75938mm3(2

9、.1 )平均截面积： = 75938.440 2 = 541.6 mm2则平均直径：d 均=1.13户 定 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d=33.64mm。max5、制坯工步选择计算繁重系数，选择制坯工步ad maxd均140.226.333.6426.3-1.28= 5.33文晨/）+20=123mm,因此选取坯料长度已知锻件体积为33000mm3 ,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

10、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=1.13/1=1.1375687=27mm。 坯料长度计算：坯料体积/按下式计算：Vs = （V牛 +V 毛+V 练）（1+6）式中6 -烧损率。此锻件加热采用室式煤气炉，查表此处取6 =3% V毛=77M460=35420mm3。因此丫坯二（V牛+V毛+V练）则坯料的长度：VVL坯=+L钳=口+L钳F 坯d2为 123mm4(1+6) =(35420+30600+0)(1+ 6)=70473mrm7、制坯型槽设计7.1 滚挤型槽设计这种形式的型梢截面积为矩形，侧面沿模具边缘分模线 开通，滚挤时金属横向宽展较大

11、，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。 滚挤型梢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梢可认为是由钳口、本体、毛刺梢三部分组成， 钳口用来容纳夹钳并卡细坯料，毛刺梢是用来容纳滚挤时产 生的端部毛刺，本体使坯料变形。同拔长型梢一样，滚挤型梢也是以计算毛坯为依据进行 设计的，主要是确定型梢高度h,宽度B及其他一些有关尺 寸。(1)滚挤型梢高度由于滚挤时，上下模不一定打靠，实际采用的型梢高度 应比计算值小一些，按下式

12、计算：开式滚挤：h杆=(0.750.65)di计h 头=(1.051.15)d 计h 拐=(0.91.0)d 计综上所述，滚挤型梢高度h为：h 杆=(0.750.65H 计h 头=(1.05 1.15)d 计h 拐= (0.91.0)d 计110.5230.5316.3416.3536.8637736.8816.3916.31030.51110.5(2)滚挤型梢宽度B滚挤型梢宽度B应根据所选型梢形式和坯料的状态来确定。型梢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900再滚 挤时，就会形成折叠。根据经验可隹：B杆 <0-+10 =

13、3; + 10 = 24.7mmB hmin 10.5B头之 dmax+10=43.64B杆=24.7mm , b头-43.64mm因为开式滚挤型梢头部与杆部宽度一致，经试生产宽度调整取为50mm(3)滚挤型梢长度L滚挤型梢长度L应根据热锻件图尺寸确定直锻件：L = l锻 +(13)=125mm(4)钳口与毛刺尺寸：n =0.2d0 6 =12m = 1 2 n = 20mmR=0d0 6 = 9mmd0原始坯料直径，型梢端部毛刺尺寸按表选定。B = 50mm,h =20mm,R0 =10mm,b =6mm,a =1.5mm,l _ 0.5S0 = 15mm,l1 = 38mms-模壁最小的厚

14、度毛刺梢设计：查表 4-25,取：a =4mm, c = 20mm, R = 5mm。对于终端型梢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 一 0.5 S0 =15mm,l1 = 38 mm7.1.2 开式滚挤型槽截面形状开式滚挤型梢的截面形状有两种形式，当毛坯直径小于 80mm时，杆部宜用圆弧形型梢；当毛坯直径大于80mm时， 可采用菱形截面型梢，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梢，至于头部，均采用圆弧形截 面型梢。由锻件尺寸可知，该毛坯开式滚挤型梢截面形状采 用圆

15、弧形。7.2 弯曲型槽的设计弯曲型梢用来改变、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。 在自由弯曲型梢中弯曲制坯时，坯料没有明显的拉长现象， 它适用于圆浑弯曲的锻件，且一般只有一个弯角。弯曲型梢的纵剖面形状按锻件水平面投影设计，型梢各 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=(0.8 0.b9)-热锻件在分模面上相应位置的宽度。因止匕 1Tl =(0.80.9)b锻=28.5mmh2 =(0.8-0.9)b锻=18.5mmh3 =(0.80.9)bte

16、 =22.5mm型梢宽度B按下式进行计算：B= +(10.20)(mm)因此B取65mm其 hmin他部分的尺寸以及形状如图所示。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 分模面上的型梢布置要根据型梢数、各型梢的作用以及操作 方便来确定，原则上应使型梢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 增高。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 氧化皮落到终锻型梢里。布排型梢应以终锻型梢为中心，左 右对称布排，并

17、尽可能使型梢中心与打击中心重合。8.2 型槽壁厚型梢至模块边缘的距离，或型梢之间的距离都称为型梢 壁厚。型梢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 :BBi-210( mm) = 315mm在此为了方便我们取330mm。8.3.3 模块高度模块高度：模块高度根据型梢最大深度和锻锤的最小闭 合高度确定。这是由

18、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330mmM 200mmM 250mm（宽父长父高）， 燕尾梢、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