锻造工艺及模具设计

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1、锻造工艺模具（CAD/CAE）分析与设计 姓名：李洋 李静涛 赵艳峰 课程名称：拉杆接头模锻设计指导教师：马瑞班 级：07级锻压一班2010年11月拉杆接头模锻设计李洋 李静涛 赵艳峰（燕山大学 机械工程学院） 摘要：本次项目是通过锤上模锻成形生产制动器杠杆，锤上模锻主要用于锻件的大批量生产，是锻造生产中最基本的锻造方法。主要设计步骤有制定锻件图；计算主要参数；确定设备吨位；作热锻件图，确定终锻模膛；确定飞边槽的形式和尺寸；计算毛坯图；选择制坯工步；确定坯料尺寸；设计滚压模膛；设计终锻模膛；绘制锻模图等。前言：通过这次课程设计，我们掌握了基本的模锻设计理论，积累了一些设计经验，为以后的工作学习

2、奠定了基础。1.锻件图设计锻件图是根据零件产品图制定的，在锻件图中要规定：锻件的几何形状、尺寸；锻件公差和机械加工余量；锻件的材质和热处理要求以和其他技术条件等内容1.1 分模位置。为便于锻件脱模，选拨杆锻件的最大投影面为分模面。1.2 锻件质量 锻件质量为2Kg,拨杆材料为45钢，即材质系数为M11.3 拔杆体积 拔杆体积为2.68*106mm3 密度：7.85*10-6K g/ mm31.4 锻件复杂系数 S=Vd/Vb=2000/(7.4618.735.97.85)=0.309，为3级复杂系数S31.5 公差和余量 查锻压手册表3-1-3GB12362-1990【普通级】 长度公差为2.

3、2（+1.5 -0.7），高度公差为1.6（+1.1 -0.5），宽度公差为1.6（+1.1 -0.5） 错差公差 0.5mm 残留边公差 0.7mm1.6 机械加工余量 余量的确定和锻件形状的复杂程度，成品零件的精度要求，锻件的材质，模锻设备，工艺条件等很多因素有关，为了将锻件的脱碳层和表面的细小裂纹去掉，留有一定的加工余量是必要的 该零件的表面粗糙度为3（25-100um）查锻压手册表3-1-1GB12362-1990锻件内外表面的加工余量查得 厚度方向1.5-2.0mm 水平方向1.5-2.0mm 取2mm1.7 模锻斜度 为了使锻件容易从模膛中取出，一般锻件均有模锻斜度，附加的模锻斜度

4、会增加金属的损耗和机械加工余量，因此在保证锻件出模的前提下，应选用较小的模锻斜度，拔模斜度应按锻件各部分高度和宽度之比值H/B和长度和宽度之比值L/B确定,根据上述原则，该锻件未标注斜率为7。1.8 圆角半径锻件上的圆角半径可使金属容易充满模膛，脱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和压塌变形，在锻件上也容易产生折叠，根据锻压手册表3-1-6 查得外圆角半径r 2mm，内圆角半径R 5mm1.9 技术要求 1.9.1未注模锻斜度7; 1.9.2允许错差量 0.5mm; 1.9.3允许飞边公差0.7mm; 1.9.4允许的表面缺陷深度0.5mm; 1.9.5锻件

5、调质热处理。2.锻件的主要参数 根据PROE绘图软件的测量得出锻件的参数为 2.1锻件在水平方向投影面积为7973mm2.2 锻件周边长度为462mm2.3锻件体积273413mm2.4锻件质量2.1kg3.锻锤吨位的确定按1-2吨锤飞边槽尺寸考虑，假定飞边平均宽度23mm，总变形面积S=（7665+46223）mm=18291mm按G=63KA确定锻锤，取钢种系数K=1，锻件和飞边在水平面上的投影面积A=182.91cmG=63KA=631182.91N=11523KN，选用1t双作用模锻锤。 4.确定飞边槽的型式和尺寸飞边槽和其设计锤上模锻未开式模锻，一般终锻模膛周边必须有飞边槽，其主要作

6、用式增加金属流出模膛的阻力，迫使金属充满模膛。飞边还可以容纳多余金属。锻造时飞边起缓冲作用，减弱上模对下模的打击，使模具不易压塌和开裂。此外，飞边处厚度较薄，便于切除。选用图8.5中I型飞边槽，其优点时桥口在上模，模锻时受热时间短， 温升较低，桥口不易压塌和磨损。其尺寸按表8-1确定，选用飞边槽的尺寸为： h飞=1.6mm，h1=4mm，b=8mm，b1=25mm，r=1.5mm，F飞=126mm2 飞边体积：V飞=4620.7126=40748mmm5.热锻件设计终锻模膛使锻件最后成形的模膛，通过它获得飞边的锻件， 终锻模膛是按照热锻件图来制造和检验的，热锻件图尺寸一般是在冷锻件图尺寸的基础

7、上考虑1.5%的冷缩率。根据生产实践经验，应考虑锻模使用后承击面下陷，模膛深度减小等因素，可适当调整。6.绘制计算毛坯图6.1计算毛坯图的用途6.1.1长轴类锻件选择制坯工步的依据; 6.1.2确定坯料尺寸的依据; 6.1.3设计制坯模腔的依据6.2根据拨杆的形状特点，共选取17个截面分别计算：S锻，S计，D计 6.3 基本尺寸V体=V锻+V飞=2.68*105+40748 =308748mm3平均截面积 S均=V体/L计=308748/187=1651mm2 平均直径 d均=(4S均/ ) =45.9mm7制坯工步的选择制定模锻工艺过程的主要任务是制定制坯工步计算毛坯为一头一杆L杆=112m

8、m L头=75mm根据中国模具设计大典第四卷，拐点直径可直接由计算毛坯的直径图或截面图求出近似值d拐=38.5mm=dmax/d均=65.9/45.9 =1.44 =L计/d均=187/45.9 =4.07k=（dg-dmin）/L 杆(38.5-30.8)/112 =0.069 根据中国模具设计大典第四卷图24.2-36此锻件采用闭式滚压制坯工步；为了在锻造时易于充满模膛，选用圆坯料模锻工艺过程为：闭式滚压终锻8确定坯料尺寸确定模锻所需原坯料尺寸时，应根据锻件的形状和尺寸以和所采用的模锻方法，先计算出所需的金属体积，然后再计算出坯料的截面尺寸和下料长度S坯=S滚=(1.051.2)S均确定坯

9、料的截面尺寸，取系数1.1，则S坯=1.1S均=1.1*1435=1578.5mm2d坯=1.13（S坯）=1.13（1578.5）=44.9mm 实际取d坯=45mm坯料体积：V坯=V体（1+）=308748*（1+3%）=318010.4mm3(为烧损率)坯料长度： L坯=V坯/S坯+L钳=318010.4/（/4)*452+1.2*45=254mm9 滚压模膛设计9.1滚压模膛时用来减小坯料某部分截面积，增大另一部分横截面积，以获得接近计算毛坯图的形状和尺寸。同时它还有滚光坯料表面和去除氧化皮的作用。9.2 选用开式滚挤压，此种模膛制造较方便，但滚压时，聚料作用较小。锻件各锻截面变化较小

10、时使用。9.3 模膛尺寸模膛高度h 根据h=Kd计 h杆=24.15mm h头=72.6mm h拐=36.5mm模膛宽度 B 根据1.7d坯Bdmin ，根据实际生产情况，模膛宽度B杆=43mm B头=60mm B拐=40.6mm模膛长度L 等于计算毛坯图的长度 模膛长度根据热锻件的长度L锻确定L=L锻+（13）mm=350mm9.4夹钳口的尺寸：B=60mm h=25mm R0=10mm钳口径尺寸： a=1.5mm b=10mm l=15mm毛刺槽尺寸a=6mm; c=25mm; R3=5mm; R4=6mm; b=25mm10 终锻模膛设计10.1锻件最后成形的模膛，通过它获得带飞边的锻件

11、，终锻模膛是根据热锻件图制造的。10.2热锻件图的制定和绘制应考虑以下几点：（1）在热锻件图的全部尺寸上都应计入收缩率，其计算公式为LR=L(1+) (2) 热锻件图上明确出分模位置，并指明哪一部分在上模，哪一部分在下模。（3）热锻件图是供制造锻模用的，因此不必注明公差，但是对于要求很严格的尺寸，可以个别注出必要的制模公差。（4）注明未注的拔模角，圆角和尺寸收缩率。（5）热锻件图上应绘出锻件冲孔前的连皮，不绘制产品轮廓线11锻模结构设计模膛的合理布置于否关系着锻件质量的好坏，锻件寿命的高低，生产效率和工作操作的难易。模锻此拉杆接头的1t模锻锤机组，滚挤模膛和终锻模膛自右向左布置。用实测方法找出

12、终锻模膛中心离拉杆接头大头后端120mm，结合模块长度和钳口长度定出链槽中心线位置为175mm模块尺寸选为 400mm*350mm*175mm1T模锻锤导轨间距为500mm，模块与导轨的间隙大于20mm，满足安装要求。锻模的承击面积为61653.4mm2,根据中国模具设计大典第四卷表24.2-46承击面应大于等于2500030000mm2,有足够的承击面。12 模锻工艺流程12.1下料：5000KN型剪机冷剪切下料。12.2加热：半连续式驴，1220124012.3模锻：1.5t模锻锤，拔长，闭式滚挤，成型，终锻12.4切边：1600KN切边压力机12.5磨毛刺：砂轮机。硬度dB=3.94.2mm12.6热处理：连续热处理炉，调质。12.7检验主要参考文献1胡亚民，华林.锻造工艺过程和模具设计【M】.北京：中国林业出版社，北京大学出版社，2006.2夏巨諶，韩凤麟，赵一平.中国模具设计大典【M】.南昌：江西科学技术出版社，2003，第四卷.3东重锻压研究委员会.锻模图册【M】.齐齐哈尔：东北重型机械学院出版社，1955.4崔忠圻.金属学与热处理【M】.北京：机械工业出版社，1989.5吕立华.计算机辅助连杆锻模设计【A】.重庆：重庆工学院学报，2005.6张振纯.锻模图册【M】.北京：机械工业出版社，1980.7中国锻压协会.锻压手册【M】.北京：机械工业出版社，1988.