开题报告-拉臂锻造模具

2014届毕业设计（论文）课题任务书

学院（部）：机械工程学院

专业：材料成形及控制工程

指导教师陈国平学生姓名吴广湖

课题名称拉臂锻造工艺与模具设计

n拟制拉臂锻造工艺并设计相应的模具。

内

容

及

任

务

1、进行模锻工艺分析，制订合理的成形工艺方案；

2、计算各工序压力，确定压力重心，初选模锻设备；

3、进行制坯、（预）终锻模具或后续工序模具的结构设计，模具装配图及零件图的绘制；

4、编制填写锻造该零件的锻造工艺卡；

5、编写设计计算说明书。

完成本课题具体技术措施：

（1）采用UG、Pro/E或其他软件进行三维实体造型；

（2）采用UG、Pro/E或其他软件进行模具结构三维设计工作；

（3）用AutoCAD完成模具零件工程图和装配图。

一、毕业设计图纸（加起来3张0号图纸的图量）

1、锻模三维装配爆炸图1张（A0号图纸）；

2、锻模二维装配图1张（CAD绘制，A0号图纸）；

3、模具部分零件图（切边模、冲孔模等，合起来不少于一张A0号图纸）。

4、编制填写锻造该零件的锻造工艺卡；

二、毕业设计说明书一份

1、锻件结构工艺性分析

2、锻件材料分析

3、设备选择及验算

4、锻模结构设计，等等。

三、拟达到的要求

1）所编制的零件锻造工艺合理，设计方法得当，计算准确；

2）模具设计方案合理可行，变形工艺及工序设计合理，模具设计结构合理，计算准确；

3）设计图纸符合国家标准，布局合理，图面整洁，图纸总量不少于三张0号图纸；

4）设计说明书要求按规范写作，层次清楚，表达通顺，图文并茂，技术术语符合国家标准；

5）设计说明书中的参考文献不少于12篇（本），其中外文文献不少于2篇，并要求在文中引用处应加以标注；

6）独立完成，不得抄袭。

进

度安排

起止日期

工作内容

第7学期16〜18周

调研、收集与课题相关资料，撰写开题报告

第7学期19周

检查《开题报告》完成情况，毕业设计准备工作情况

第8学期1〜4周

分析消化与课题相关的资料，撰写笔记。毕业实习。锻件三维建模、锻件成型工艺性分析等

第8学期4〜7周

模具结构设计，锻件成型模拟分析，等

第8学期8〜11周

绘制模具一维装配图（工程图）、零部件图

第8学期12〜13周

修改完善设计

第8学期14〜15周

撰写、整理说明书。

第8学期16周

准备及完成答辩。

主

要

参考资料

⑴闫洪.锻造工艺与模具.北京：机械工业出版社.，2011年第1版

姚泽坤.《锻造工艺学与模具设计》.西安：西北工业大学出版社，2007

李尚健•锻造工艺及模具设计资料.北京：机械工业出版社，2008

吕炎•锻造工艺学•北京：机械工业出版社，2009

张志文.锻造工艺学.北京：机械工业出版社，2009

[6]锻模设计手册（在河西校区图书馆或工学院校区图书馆借阅），等

系（教研室）

意见

签名:

学院（部）主管领导

意见

签名:

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附零件图（A4图纸，零件图画于其中）

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湖南工业大学

本科毕业设计（论文）开题报告

2013届）

题目名称：拉臂锻造工艺与模具设计

学院（部）：机械工程学院

专业：材料成型及控制工程

学生姓名：吴广湖

班级：材料1103学号

指导教师姓名：陈国平职称教授—

2012年12月20日

题目：拉臂锻造工艺与模具设计

1.结合课题任务情况，查阅文献资料，撰写1500〜2000字左右的文献综述

1.1选题意义

1.1.1理论意义：

学习模具设计的一般方法，了解和掌握常用模具整体设计、零部件的设计过程和计算方法，培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力，特别是总体设计和计算的能力。

综合运用热锻模课程和其它有关选修课程的理论及生产实践的知识去分析和解决模具设计问题，并使所学专业知识得到进一步巩固和深化。

通过计算和绘图，学会运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料等，培养模具设计的基本技能

可以掌握锻造工艺，熟悉各种锻造设备，熟悉掌握计算机操作以及了解DEFORM

软件的应用，并具有机械设计及制造等综合知识［1］。

1.1.2、现实意义：

随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术，新工艺，新设备，新材料不断涌现，进一步提高锻件的性能指标；同时缩短了生产周期，降低了成本，使之在竞争中处于优势地位。

1.2锻造工艺的特点与作用

锻造是一种借助工具或模具在冲击作用下加工金属机械零件或零件毛坯的方法。锻件的最大优势是韧性高、纤维组织合理，件与件之间性能变化小；锻件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［刃。

锻件的优势是由于金属材料通过塑性变形后，消除了内部缺陷，如锻(焊)合空洞，压实疏松，打碎碳化物，非金属夹杂并使之沿变形方向分布，改善或消除成分偏析等，得到了均匀、细小的低倍和高倍组织。而铸造工艺得到的锻件，尽管能获得较准确的尺寸和比锻件更为复杂的形状，但难以消除疏松、空洞、成分偏析、非金属夹杂等缺陷；机械加工方法获得的零件，尺寸精度较高，表面光滑，但金属内部流线往往被切断，容易造成应力腐蚀，承载拉压交变应力的能力较差。2.2锻造方法分类

根据使用工具和生产工艺的不同，锻造生产分为自由锻、模锻和特种锻造。

自由锻：一般是指借用简单工具，如锤、砧、型砧、摔子、冲子等对铸锭或棒材进行镦粗、拔长、弯曲、冲孔、扩孔等方式生产零件毛胚的方法。其加工余量大，生产效率低；锻件力学性能和表面质量受生产操作工人的影响大，不易保证。这种锻造方法只适合单件及极小批量或大锻件的生产；不过，模锻的制坯工步有时也采用自由锻⑴。

（2）模锻：模锻是指将坯料放入上下模块儿的型槽间，借助锻锤锤头，压力机滑块或液压机活动横梁向下的冲击或压力成形为锻件。锻模的上下模块分别紧固在锤头和底座上。模锻件余量小，只需少量的机械加工（有的甚至不加工）。模锻生产效率高，内部组织均匀，件与件之间的性能变化小，形状和尺寸主要靠模具保证，受操作人员的影响小。模锻需要借助模具加的了成本⑴。

（3）特种锻造：有些零件采用专用设备可以达到大幅度提高生产效率，锻件的各种要求（如形状、尺寸、性能等）可以得到很好的保证。如螺钉，采用墩头机和搓丝机，成产效率成倍增长。利用摆动压生产盘形或杯形件，可以提高设备吨位，即“小设备干大活”利用旋转锻造生产棒材，其表面质量高，生产效率也比其他设备高，操作方便。特种锻造有一定的局限性，特种锻造机械只能生产某一类型的产品，因此只适合于生产批量大的零件⑴。

锻造工艺在锻件生产中其重大作用。工艺流程不同，得到的锻件质量（形状、尺寸精度、力学性能等）有很大差别，使用设备类型、吨位也相差甚远。合理的工艺流程应该得到的锻件质量好，成本最低，操作方便、简单，而且能充分发挥材料的潜力。所以如何正确处理这些问题正是锻造工程师的主要任务⑴。

2.3锻造工艺应用范围

锻件应用范围很广。几乎所有运动所有重大受力构件都由锻造成形，不过推动锻造（特别是模锻）技术发展的重大动力来自交通工具制造业和飞机制造业。锻件尺寸、质量越来愈大，形状越来越复杂、精细，锻造的材料日益广泛，锻造的难度更大。这是由现代重型工业、交通运输业对产品追求的目标是长的使用寿命，搞定可靠性。如航空发动机，推重比越来越大。一些重要的受力构件，如涡轮盘、轴、压气机叶片、盘、轴等，使用温度范围变得越来越广，工作环境更苛刻，受力状态更复杂而且受力急剧增大。这就要求承受力的零件有更高的抗拉强度、疲劳强度、蠕变强度和断裂韧性等综合性能［5］。

2.4锻造生产的历史及发展

早在两千五百年前，我国的春秋时期就已经应用锻造方法锻造生产工具和各类兵器，并达到较高的技术水平。但是真正获得较大发展史在工业化革命时期，1842年，Nasnith发明了双作用锤，这种锻锤具备现代直接在活塞杆上固定锤头的锤锻结构的所有特点。1860年，Haswell发明了第一台自由锻水压机。这些设备的出现标志着锻压技术成为一门具有影响力科学的开始［1］。

锻压经过一百多年的发展，今天已成为一门综合性学科。它一塑性成型原理、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，锻造工艺学、冲压工艺学等为技术，与其他学科一起支撑机器制造业。锻压这门传统学科至今依然朝气蓬勃，在众多金属材料和成型加工及国际、国内学术交流上任然十分活跃［1］。

20世纪50年代国内出现了用于热模锻的机械压力机，20世纪70年代，国外开发并应用了现代化的机、电、液、计算机技术，研发成功了新型的螺旋压力机，如液压螺旋压力机、离合器式螺旋压力机、电动螺旋压力机。这些压力机高效、节能、有效行程长且可调节，打击力和输出能量可控，虽然造价高，但是由于突出的优点，已具有逐渐取代摩擦压力机的发展趋势［4］。

据2010年不完全统计，全国有锻造厂点约5000个，拥有各种锻造设备4万余台，其中70%以上为400Kg一下的小型空气锤，液压机约170台。模锻设备约0.6万台，模锻液压机约10台，特种模锻设备400台，这些装备为我国机器制造业以及发展电设备、机车、轮船制造业的飞速发展奠定了基础［%

这几年，我国火车不断提速，动车、高铁相继投入运营，这也代表着以后的发展方向，这要求我们必须保证火车导轨的安全可靠行，为保证高速列车运行的平稳性和旅客的舒适性，高速铁路的平顺性是很重要的指标，国外高速铁路采用断面尺寸公差和平直度要求很高的长定尺钢轨并焊接成超长无缝线路。接头作为连接导轨的关键部件起着至关重要的作用。

模具制造技术现代化是模具工业发展的基础,性能良好的锻造设备是提高锻造生产技术水平的基本条件，高精度、高寿命、高效率的锻模模需要高精度高自动化的锻造设备相匹配。为了满足大批量高速生产的需要，目前锻造设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械手乃至机器人的大量使用，使锻造生产效率得到大幅度的提高，各式各样的锻造自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。

参考文献

［1］闫洪.锻造工艺与模具设计.北京：机械工业出版社.2011年第1版

［2］姚泽坤.《锻造工艺学与模具设计》•西安：西北工业大学出版社，2007

［3］李尚健•锻造工艺及模具设计资料•北京：机械工业出版社，2008

［4］吕炎•锻造工艺学•北京：机械工业出版社，2009

［5］张志文•锻造工艺学•北京：机械工业出版社，2009

［6］谢懿•实用锻压技术手册•北京：机械工业出版社，2003

3•选题依据、主要研究内容、研究思路及方案

3.1选题依据

在选此项设计时综合考虑了以下内容：

1）、所选题目拉臂是常用于汽车上的锻造件，符合本专业的培养目标及教学要求，体现本专业基本训练内容，使自己能从中受到比较全面的锻炼。

2）、所选课题贴近生产，通过此设计能让自己的专业知识更加牢固。这有利于增强自己的知识应用水平。

3）、所选课题设计方法多样，通过比较，选择最佳的设计方案，这样有利于提高设计质量。

4）、所选课题应难度适中，使毕业设计能在指导老师的指导下在规定的教学时间内按时完成。

2.2主要研究内容

方案设计：

产品材料采用宝山钢铁股份有限公司生产的汽车结构钢SAPH440，执行标准：Q/BQB310-2009（参考JISG3113），主要化学成分：C<0.21%,Si<0.31%，Mn<1.50%，P<0.030%,S<0.025%,Altn0.01%，屈服>305MPa，拉伸>440MPa，延伸>30MPa。SAPH440具有良好冷成型性能的碳素及微合金钢热连轧钢带以及由此横切成的钢板及纵切成的纵切钢带，产品供制造汽车大梁、横梁、滚型车轮、汽车传动轴管、汽车桥壳等结构用，拉臂安装于汽车中，需要一定强度和刚度，故而选用此材料。锻件质量要求较高，表面要求无毛刺，采用圆弧过渡。要求采用合理的锻造成形工艺和模具结构，选择合理的分模面与飞边槽，确定制胚工步及胚料尺寸，合理设计预锻、终端模膛，合理选用模锻锤规格，在保证锻件的质量前提下，通过合理的设计达到简化模具设计和经济性原则。

要解决的问题：

1）锻件结构工艺性分析；

2）锻件材料分析；

4）模锻工艺分析及工艺方案的确定；

5）锻模图的设计；

6）制坯工步的确定；

7）毛坯的主要参数；

8）确定锻件的主要参数；

9）设计制坯模膛

10）锻模总体结构的设计；

11）锻造成型模拟分析。

12）锻造模具有关零件刚度、强度校核及其他计算。

13）锻造加工工艺过程卡。

14）绘制模具的装配图和模具零件图。

完成本课题具体措施：

1）采用Pro/E软件进行三维实体造型，并采用流动软件MPI分析塑件成型性能;

2）模具结构的设计，用Pro/E进行模具工作部分的设计工作；

3）用AutoCAD完成模具零件工程图和装配图。

2.3研究思路及方案

1）查阅相关文献资料，熟悉制件的工艺性，了解该类型零件用何种类型的模具结构。

2）设计方案的论证及参数的计算。

3）完成相关标准件的选用和非标准件的设计。

4）先利用Pro/E或其他三维软件进行三维造型及模具的设计。再利用AutoCAD软件画出二维工程图。

工作进度及具体安排

1）2013.12.26-2013.01.01开题报告

2）2013.01.02-2013.01.18检查《开题报告》完成情况，毕业实习和设计的准备工作

3）2013.03.04-2013.03.31收集分析消化与课题相关的资料，撰写笔记。毕业实习。锻件三维建