锻造课程设计论文

1、河北工程大学毕业设计摘要锻造是一种借助工具或模具在冲击或压力作用下加工金属机械零件或零件毛坯的方法。 与其它方法相比，锻造加工生产的生产率最高，锻件的尺寸形状稳定，并有最佳的综合力学 性能。锻件的最大优势是韧性高，纤维组织合理，件与件之间的性能变化小，并且其内部质 量与加工历史有关，不会被任何一种金属加工工艺超过。锻造是模具三大行业之一，并且随 着国内以及国外的机械化加工的越来越被重视，锻造正在发挥着不可替代的作用。本文对离合器分离叉锻造工艺及锻造模具做出了合理的设计，其中包括离合器分离叉模 锻加工工艺流程、离合器分离叉的锻造模具设计、模锻加工工序设计、离合器分离叉的变形 过程等。根据分析计算

2、，设计了一套锻造模具，并对模具进行了计算机绘图。关键字：锻造工艺学；锻造模具；离合器分离叉3AbstractForging is a help tool or mold under impact or pressure metal mechanical parts or parts rough approach. Compared with other methods, the production of the most productive forging, forging the size and shape stability, and has the best mechanical

3、properties. The biggest advantage of forging is high toughness, reasonablefibrous tissue, a small change in performance between the pieces and parts, and its interior quality and processing history of not being exceeded in any kind of metal processing. Die forging is one of the three major industrie

4、s, as well as domestic and foreign mechanized processing more and more attention, forging is playing an irreplaceable role. In this paper, it introduced the design process of the Forging manufacturing process of clutch release fork,the forging die design of clutch release fork, the follow-up process

5、 design of forging and the deformation process of clutch release fork.Depending on the analysis, a forging die design, and the important parts are drawn on computer .Keywords : forging technology; forging die; clutch release fork ;摘 要UE 3c- 1 1、零件分析及工艺方案确定 -1 -1.1 零件分析-1 -1.2 工艺方案的确定-1 -2、绘制锻件图-1 -2

6、.1 确定分模位置 -1 -2.2 确定模锻件加工余量及公差 -1 -2.3 模锻斜度-2 -2.4 确定锻件圆角半径 -2 -2.5 技术条件：-2 -3、计算锻件的主要参数 -3 -4、确定锻锤吨位 -3 -5、确定毛边槽形式和尺寸 -3 -6、确定终锻型槽 -4 -7、设计预锻型槽 -4 -8、绘制计算毛坯图 -5 -9、制坯工步选择-7 -10、确定坯料尺寸 -7 -11、制坯型槽设计 -8 -12、锻模结构设计 -9 -13、锻前加热、锻后冷却及热处理要求的确定 -10 -13.1 确定加热方式，及锻造温度范围 -10 -13.2 确定加热时间-10 -13.3 确定冷却方式及规范

7、-10 -13.4 确定锻后热处理方式及要求 -11 -14、卸扣件的模锻工艺流程 -11 -15、课程设计感悟 -11 -16、参考资料-12 -河北工程大学毕业设计1、零件分析及工艺方案确定1.1 零件分析1.2 工艺方案的确定根据上述分析，结合生产批量要求，生产设备，制模能力等进行全面分析，初步确定出 模锻设计步骤：选择锻造方式：锤上模锻；选用设备类型：模锻锤；采用模锻形式：开式模锻；确 定变形工步：下料一加热一拔长一滚挤一预锻一终锻。2、绘制锻件图2.1 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

8、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。根据卸扣零件形状，采用厚度方向上下对称的直线分型模。2.2 确定模锻件加工余量及公差根据表中可知，锻件的质量为1.8kg,锻件的材料为45号钢，所以材质系数为 M1级。锻件形状复杂系数： S W =1.8 10=0.21 则S为3级复杂系数0W4卜廓包容438 97 25 7.38由有关手册查得：高度公差为3.22.1mm1.1mm-12 -1.2mm0.6mm °；长度公差为2.2 0.5mm ；宽度公差为1.8

9、零件需磨削加工，加工精度为F2,查得高度及水平尺寸的单边余量约为1.7 2.2mm,取2mm 。2.3 模锻斜度为便于模锻件从型槽中取出，必须将型槽壁做成一定的斜度，称为模锻斜度或出模角。为了使锻件容易从模膛中取出，一般锻件均有脱模斜度或脱模角，它分为外斜度和内斜度，常常内斜度比外斜度大23度。查有关手册确定型槽的外斜度为 7。，内斜度为10。2.4 确定锻件圆角半径锻件上的圆角可使金属容易充满模膛，起模方便和延长模具使用寿命。圆角半径太小会 使锻模在热处理或使用中产生裂纹或压塌变形，在锻件上也容易产生折纹。同时为了加工方 便同一锻件圆角的选取要与铳刀相配。为了使金属易于流动和充满型槽，提高锻

10、件质量并延长锻模寿命，模锻件上的所有转接 出都用圆弧连接。r=余量+零件相应处圆角半径或倒角锻件上内圆角半径R应比外圆角半径r大，一般取R= (2-3) r所以外圆角半径为1.5mm,内圆角半径为R= (23) r,所以内圆角半径为3mm.2.5 技术条件：(1)未注明的模锻斜度为7° ,内斜度为10° ;(2)图上未标注的圆角半径 R=1.5mm；(3)允许的错移量0.6mm；(4)允许的残留毛边量0.7mm(5)允许的表面缺陷深度0.5mm(6)锻件热处理：调质；(7)锻件表面清理：为便于检查淬火裂纹，采用酸洗3、计算锻件的主要参数(1)锻件在平面上的投影面积为1150

11、0mm2；(2)锻件周边长度为1100mm；(3)锻件的体积为235000mm3；(4)锻件的质量为1.8kg。4、确定锻锤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，参考表 4-14,按12t锤毛 边槽尺寸考虑，假定毛边桥部宽度为 20mm总面积F 11500 1100 20 33500mm2,按双作 用模锻锤吨位确定的经验公式 G (3.5 6.3)kF确定锻锤吨位，因分离叉为大量生产，需要高 生产率，取较大的系数 6.3,取k 1.0,于是G 6.3 1.0 335 2100kg,选用2t锤。5、确定毛边梢形式和尺寸61b图 5.1.1选用图5.1.1毛边槽形式，其尺寸按表4

12、-14确定；选定毛边才尺寸为h桥=2.2mm ,几=4mm ,2b 10mm,匕 30mm, r 1.5mm, Fk 168mm 。锻件毛边体积 V毛= 1100 0.7Fk 1100 0.7 168 129000mm3 ,其中0.7Fk F毛(锻件毛边平均截面积)。6、确定终锻型梢(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，使锻件精度增高。(2)两个制坯型槽分布这时应将第一道

13、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。(3)终锻型槽是按照热锻件图加工和检验的，分离叉材料为45钢，考虑收缩率为1.5%。根据生产经验总结，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，修改了几处尺寸：如轴孔处高度是31mm修改后白尺寸是31.5mm7、设计预锻型梢预锻的主要目的是在终锻前进一步分配金属，分配金属是为了：(1)确保金属无缺陷流动，易于充填型槽；(2)减少材料流向毛边的损失；(3)减少终锻型槽磨损；(4)取得所希望的流线和便于控制锻件的力学性能。但采用

14、预锻也会带来不利的影响，由于模块上附加预锻型槽，容易造成偏心打击，影响 锤杆的寿命，容易使上下模错移，增大模块尺寸，降低生产率。预锻型槽是以终锻型槽或热锻件图为基础进行设计的，设计的原则是经预锻型槽成形的 坯料，在终锻型槽中最终成型时，金属变形均匀，充填性好，产生的毛边最小。为此，须具 体考虑如下问题：预锻型槽的宽与高当预锻后的坯料在终锻型槽中是以锻粗方式成形时，预锻型槽的高度尺寸应比终锻型槽 大25mm宽度则比终锻型槽小12mm横截面面积应比终锻型槽相应处截面积大 1w3% 模锻斜度预锻型槽的模锻斜度一般与终锻模具型槽相同。圆角半径预锻型槽周边不设毛边槽，而是在型槽分模面转角处用较大的圆弧；

15、型槽内的圆角半径 比终锻型槽对应处稍大。增大肋根部圆角半径的目的是减小金属流动阻力， 促进预锻件成形， 同时也能补偿终锻时金属的不足，还可防止产生折叠。8、绘制计算毛坯图根据分离叉的形状特点，选取 11个截面，分别计算F锻，F毛，F计列于下表中，并画出 分离叉的截面图和直径图。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 MF计=20 18265 365300mm3 ,缩尺比M通常取为2050mm2/mm,这里取为20。（与 V锻 +V毛=235000+129000=364000 mm3 对比，相差很小）3653002平均截面积F均=834mm ;4

16、38平均截面直径d均 JF 29mm o按体积相等修正截面图和直径图，修正后的最大截面积为4090mm2,则最大截面直径为dmax 64.0 mm。利 导I) /a. 1 n4图 8.1.1表8.1卸扣计算毛坯的计算数据截 面号F锻 /mm2F毛2 /mm2F计二F锻2F毛a 计=vFir /mmh = F计h计=M/mmd 计=1.13/F 计 /mmkh kd计/mm149033682628.74132.40.722.7234617652222.82625.70.7518349017666625.83329.20.7520.5475417693030.54634.51.1385912176

17、1088335437.31.141649017666625.83329.20.7520.579121761088335437.31.141875417693030.54634.51.138949017666625.83329.20.7520.51034617652222.82625.70.75181149035682628.74132.40.722.79、制坯工步选择计算毛坯为两头一杆，应简化成两个简单的一头一杆计算毛坯来选择制坯工步。dmax 641.83d均35L 计 170 /q- 4.9d均 35G 坯 1kg可知此锻件应采用拔长、滚挤制坯工步。为易于充满型槽，应选圆形坯料，先拔长，冉

18、 开式滚挤。模锻工艺方案为：拔长一开式滚挤一预锻一终锻。10、确定坯料尺寸根据公式拔长加滚挤联合制坯：%(0.750.9)FmaxF坯一毛坯截面积；Fmax 一计算毛坯头部最大尺寸处截面积，2200mm2。2F坯 0.8Fmax 0.8 2200 1760mm根据坯料的制坯工步采用圆形坯料其直径D坯1.13/FJT,经计算D坯1.13/FT =48mm,取直径为50mm。查表取烧损率=3%,在室内电炉中加热。坯料体积为：V坯 V计(1) 364000 (1+3%)=374920mm3钳头长度：1钳=(11.5) D坯30mm o所以坯料长度：L坯L钳=243mm ,取 250mm。11、制坯型

19、梢设计11.1 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，还兼有消除氧化皮的作用, 拔长型槽的位置在模块边缘，有坎部，仓部和钳口三部分组成。400拔长坎高度 h K2 怛 0.85 历£ 0.85 J630000 21.3mm。拔长坎长度 C k3d坯=1.5 50=75mm。圆角半径 R=0.25C=0.25X 75=18.75, R 10R 187mm。型槽宽度 B K4d坯(10 20) 1.35 50 10 77.5mm。取 B=80mm。仓部深度e 1.2 50 60mm。拔长型槽长度L拔=225mm。按上述设计可锻出合格锻件，但为了提高生产率，可将型

20、槽的高度h减小，C,R,R增大11.2 滚挤型槽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。(1)滚挤型槽设计：采用开式滚挤。(2)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:h杆二(0.75-0.65)d 计h 头二(1.05 1.15)d 计h拐=(0.9-1.0)d计综上所述，滚挤型槽高度h为:h杆=45mmh 头=70mmh 拐=60mm(0)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

21、；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度再滚挤时, 就会形成折叠。经过拔长的坯料再进行滚挤时，杆部金属富裕量要小得多，不会再有大量金属流入头部， 因此，经过拔长过的坯料再滚挤时，滚挤型槽杆部宽度应比前述的小，根据经验可得F800B杆1010 53.7 mmhmin18.3B 头 hmax 10 38 10 48mm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80mm(4)滚挤型槽长度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 + (13) =345mm(5)钳口与毛刺槽尺寸n 0.2d0 6(mm)n 38(mm)钳口处：m (12)n(mm),

22、经计算：m 60(mm)。R 0.1d0 6(mm)R 12(mm)查表得：a 8,c 30,b 40, R3 10, R4 8。12、锻模结构设计(1)锻模紧固方法锤上锻模紧固在下模座和锤头上，采用楔铁和定位键配合燕尾紧固的方法。(2)模膛的布排因为此锻模不需预锻模膛，且零件为中心对称，故终锻模膛中心位置应在锻模中心处。(3)锁扣的设计H=25mmb=35mm 6 =0.3mn)= =5° , R1=13mm R2=25mm(4)确定模膛壁厚S1=1.2X62.5=75mrm S2=1.7X22.5=38.25mn)S3=2X 15=30mm(5)模块尺寸的确定由吨位设备1.5t

23、,查得锻模允许的最小承击面积400mm2,综合考虑模膛布排、飞边槽、锁扣及锻粗台设计要求等方面的因素，可取模块尺寸L=550mmB=420mm此时的承击面积为：A 550 4201102 150 145 1502 148756mm2,满足要求。(6)模块高度上模块高度：H=180mm下模块高度：H=180mm模块最小闭合高度：H=360mm(7)检验角 b=5mm h=50mm燕尾 b=200mmh=50.5mm键槽 b1=50mm l=60mm起重孔 dx s=30x 60mm13、锻前加热、锻后冷却及热处理要求的确定13.1 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

24、：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，米用半连续炉加热。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1200C,终锻温度为750 C 013.2 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。13.3 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