倒速轮锻模和切边冲孔复合模设计

单位代码 02 学 号 080105666 分 类 号 TH6 密 级 毕 业 设 计 说 明 书倒速轮 锻模切边冲孔复合模设计院 （ 系 ） 名 称 工 学 院专 业 名 称 机 械 制 造 及 其 自 动 化学 生 姓 名 刘 长 征指 导 教 师 李 齐 德 2012 年 4 月 20 日黄河科技学院毕业设计说明书 第 I 页 I倒速轮 锻模和切边冲孔复合模设计摘要在模锻设备上，利用高强度锻模，使金属坯料在模膛内受压产生塑性变形，而获得所需形状、尺寸以及内部质量锻件的加工方法称为模锻。模 锻 是 金 属 材 料 加 工 方 法之 一 ， 在 现 代 制 造 业 中 占 有 重 要 的 地 位 。 在变形过程中由于模膛对金属坯料流动的限制，因而锻造终了时可获得与模膛形状相符的模锻件。根 据 锻 造 工 艺 的 不 同 ， 热 模锻 可 以 分 为 单 工 序 热 模 锻 和 多 工 位 热 模 锻 。 单 工 序 热 模 锻 一 般 采 用 摩 擦 压 力 机 、 机械 压 力 机 、 锤 、 油 压 机 等 压 力 加 工 设 备 进 行 锻 造 ， 以 人 工 方 式 取 放 工 件 ； 多 工 位 热模 锻 一 般 是 采 用 热 模 锻 压 力 机 进 行 锻 造 ， 送 料 一 般 采 用 步 进 梁 机 械 手 以 提 高 生 产 效率 和 送 料 精 度 。 此 外 ， 根 据 有 无 飞 边 的 不 同 ， 还 可 以 分 为 闭 式 热 模 锻 和 开 式 热 模 锻关键词:锻模;热锻锻;锻造工艺;锤压机。 Fall Speed Round Forging Die and Trimming Punching Compound 黄河科技学院毕业设计说明书 第 II 页 IIMould DesignAuthor: liu chang zhengTutor : Li Qi deAbstractIn die forging equipment, use high strength forging die, the metal blank mould in the chamber pressure produce plastic deformation, and have the shape, size and internal quality forgings processing method called die forging. Die forging is the metal material processing methods in one of the modern manufacturing occupies an important position. In the process of deformation due to die of metal flow bore blank restrictions, and at the end of the forging can obtain and mode shape of the chamber is forged pieces. According to the different forging process, hot die forging process can be divided into single hot die forging and progressive hot die forging. Single hot die forging process usually adopts the friction press, mechanical press, hammer, hydraulic press pressure on forging processing equipment, to artificially way take a problem; Progressive hot die forging is generally used for hot die-forging press forging, feed general use of the walking beam manipulator to increase production efficiency and precision feeding. In addition, according to the different without flash, can also be divided into closed hot die forging and open type hot die forging.Key words: Forging die; Hot forging; Forging process; Hammer pressure machine.目 录黄河科技学院毕业设计说明书 第 III 页 III1 绪 论 .11.1 课题背景及目的 .11.2 国内外锻造模具的发展现状 .11.3 国内锻造模具的发展方向 .22 课题分析拟定 .42.1 零件工艺性分析 .42.2 确定工艺方案 .53 根据零件图制定锻件图 .63.1 确定分型面 .63.2 加工余量及公差 .63.3 技术条件 .83.4 模锻斜度 .83.2 圆角半径 .94 冲孔连皮设计 .105 校核 .116 锻件的主要参数及其设备吨位选择 .126.1 锻件的主要参数 .126.2 确定设备吨位 .127 终锻模膛的设计 .137.1 绘制一五速轮热锻件图 .137.2 确定飞边槽尺寸 .148 制坯模膛的设计 .168.1 制坯工步的确定 .168.2 确定坯料长度 .179 锤锻模结构设计 .199.1 型槽布排 .199.1.1 锻模中心与模膛压力中心的位置关系 .199.1.2 模膛布排 .19黄河科技学院毕业设计说明书 第 IV 页 IV9.2 镦粗坪的设计 .209.3 钳口的设计 .209.4 错移力的平衡与锁扣设计 .219.5 型槽壁厚 .219.6 模块尺寸的确定 .2110 切边冲孔复合模的设计 .2410.1 切边冲孔方式及模具类型 .2410.2 切边力和冲孔力的计算 .2510.3 切边模的设计 .2510.3.1 切边凹模的固定与设计 .2510.4 切边冲头的固定与设计 .2610.4.1 切边冲头的固定 .2610.4.2 冲头的分块 .2610.4.3 切边冲头的设计 .2710.5 切边模其他部分设计 .2710.6 模具的工作过程 .2711 锻模模具材料及其热处理的确定 .2911.1 锻锤模及切边模模具材料的确定 .2911.2 模具材料热处理的硬度要求 .2912 其它工艺参数的设计优化 .3012.1 下料方式的确定 .3012.2 其它工艺参数的优化 .3013 模锻经济性分析 .31结论 .32致谢 .33参考文献 .34黄河科技学院毕业设计说明书 第 1 页 11 绪 论1.1 课题背景及目的模具是机械、汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备，属于高新技术产品。作为基础工业，模具的质量、精度、寿命对其它工业的发展起着十分重要的作用，在国际上称为“ 工业之母 ”。近十年来，随着国民经济的快速发展，作为工业品基础的模具工业，也得到了蓬勃发展，已成为国民经济建设中的重要产品。据统计，我国（未包括台湾、香港、澳门）现有模具生产厂点已超过 1700 家，从业人员达 60多万人。模具分为冷冲压模具、热锻模具、塑料模具、铸造模具、橡胶模具和玻璃模具等，其中，热锻模具历史悠久、用途广、技术成熟，在各种模具中所占比重最多。汽车、摩托车、家电行业是模具最大的市场，占整个模具市场的 60以上。例如，一种车型的轿车共需模具约 4000 套，价值达 2 亿元3 亿元；单台电冰箱需要模具生产的零件约 150 个，共需模具约 350 套，价值约 400 万元；单台彩电大约有 150 个零件需用模具生产，共需模具约 140 套，价值达 700 万元。其中关键的复杂零件都有锻造模具生产的。全球模具产业主要特色：模具厂商均以中小企业为主；各国模具产出以供应当地市场为主；生产以单件为主；交货期比价位更重要；模具使用行业范围很广；模具人才培养不易；产业发展受政府高度重视 2。1.2 国内外锻造模具的发展现状锻压经过 100 余年的发展，今天已成为一门综合性学科。它以塑性成形原理、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，如锻造工艺学、冲压工艺学等为技术，与其它学科一起支撑着机器制造业。锻压这门较老的学科至今仍朝气蓬勃，在众多的金属材料和成型加工的国际、国内学术交流会仪上仍十分活跃。我国是一个发展中国家，经过近半个世纪的建设，锻造工业可以说从无到有、从黄河科技学院毕业设计说明书 第 2 页 2小到大。到 20 世纪 80 年代，全国有锻造厂点 4000 多个，拥有锻锤 11000 台，模锻锤250 多台，热模锻压力机约 40 台，10000 kN 以上的螺旋压力机 20 余台，模锻水压机最大吨位达到 300 000kN,自由锻水压机最大吨位达到 125 000kN，对击锤达到 100 t.m，年生产锻件能力达到 290 万吨。到 90 年代末，大型锻压设备台、套数成倍增加，几十条锻件生产线已被建立起来，为我国机器制造业持续高速发展奠定了雄厚的基础。与发达工业国家相比，我国锻造设备无论是数量、吨位、种类还是性能都有较大的差距。在 11 000 台锻锤中，400 kg 以下的空气锤就占 8200 台左右，约占 74%。以原西德为例，到 20 世纪 70 年代，就拥有模锻锤 2100 台，曲柄压力机 290 台，螺旋压力机 798 台。分别是我国 80 年代拥有模锻锤和曲柄压力机数量的 8.4 倍和 7.2 倍。世界上最大的模锻水压机安装在苏联，为 750000KN,美国拥有的模锻水压机为 450 000KN。从锻造发展趋势看，模锻生产占主导地位，如 1979 年，苏联模锻件产量就已占全部锻件的 67.5%，日本为 55%，美国为 73%，而我国只占 26%,约为 30 万吨。随着我国跻身世界钢铁生产大国的行列，年产钢材 6 000 万吨，汽车制造业、飞机制造业以及发电设备、机车、轮船制造业的飞速发展，对锻件需求量日益增大，必然促进锻造技术的发展，使锻造业与飞跃发展的制造业相适应。近十几年，我国汽车产量和保有量急剧增长，去年国内汽车产量为 310 万辆，增幅 36，其中轿车增幅为 51。而目前国内汽车的保有量为 1800 辆，据国家统计局的调查显示，现在城市里有 20的家庭买得起汽车，那么预计 10 年后中国汽车保有量能达到 1 亿辆。今年中国汽车总需求量将达到 580 万辆，增长 12，其中轿车需求量为 275 万辆，增长 17。2003 年我国生产汽车冲压件约 240 万吨12.8 亿件，摩托车冲压件约 28 万吨19 亿件，拖拉机、农用车冲压件约 96 万吨7.1 亿件，家用空调和冰箱冲压件 100 万吨12.8 亿件。随着冲压成型行业最大用户市场汽车行业继续迅猛发展，消声器封头的冲压模具也要向高技术、新工艺、提高机械化、自动化程度方向发展。1.3 国内锻造模具的发展方向黄河科技学院毕业设计说明书 第 3 页 3随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争日益急剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。我国模具工业从起步到飞跃发展，历经了半个世纪，近年来，我国模具技术有了很大的发展，模具水平有了很大的提高。快速经济制模技术得到了进一步发展，尤其这一领域的高新技术快速成型制造技术（RPM）进展很快，国内有多家已自行开发出达到国际水平的相关设备。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了新台阶。大型复杂冲模以汽车覆盖件为代表，我国主要汽车模具企业已能生产部分轿车覆盖件模具。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维 CAD，并陆续开始使用UG、Pro Engineer 、I-DEAS、Euclid-IS 等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow 、DYNAFORM、Optris 和 MAGMASFT 等 CAE 软件，并成功应用于冲压模具的设计中。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发，经过多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技术方面取得了显著的进步，在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。当前，锻造模具的材料、设计、制作均满足不了国内汽车发展的需要，而且标准化程度低，大约为 40%50%，而国际上一般为 70左右。我国与欧、美、日相比，存在最大的差距就是还没有一个产、学、研联合体，科研难以做大，成果不能尽快转化为生产力。所以，应围绕大型开发和产业化项目，以高校和科研单位为技术支持，企业为应用基地，形成产品、设备、材料、技术的企业联合体，形成既能开发创新，有能迅速产业化的良性循环。模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短” 、 “精度高”、 “质量好”、 “价格低”的要求服务。为达到这一要求，首先要全面推广 CAD/CAM/CAE 技术，其次要发展高速铣削加工，最后要加强模具加工系统的自动化、智能化 3。黄河科技学院毕业设计说明书 第 4 页 42 课题分析拟定根据教师拟定，本次毕业设计以一、五速轮锻模和切边冲孔复合模具作为设计对象。2.1 零件工艺性分析由图 2-1 可知，该零件为锤模锻件，普通级精度，用半连续式炉加热，该