塑性体积成形与模具设计课程设计-变速叉的模锻工艺及模具设计.doc

各专业全套优秀毕业设计图纸塑性体积成形与模具设计课程设计变速叉的模锻工艺及模具设计指导教师：组长：组员： 日期：2014年12月29日2015年1月16日1. 摘要：该项目主要研究变速叉的锤锻工艺以及模具设计，主要包括零件的三维、二维建模，冷热锻件图的二三维建模，变速叉锻造工艺设计过程及锻模的二三维建模等。项目详细介绍了变速叉工艺及模具设计的的具体过程，该项目可以作为变速叉锤上模锻生产的一般参考。2. 前言：该项的目的旨在培养同学们的锤上模锻工艺和模具设计的能力，通过项目实训，让同学们了解锤上模锻的一般过程以及设计过程中的一些原则及注意事项，提高同学们对锤锻工艺的理解与认识，增强作图和ppt及word文档的制作能力，并且通过汇报加强同学们的表达能力，总之，这次项目训练让同学们都有很大的收获，是一次很有意义的学习过程。塑性体积成形工艺与模具设计是研究金属材料体积成形原理、方法和质量控制的技术科学。通过锻造能消除金属的铸态疏松、焊合孔洞，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件，自改革开放以来，锻造工艺与其他工业一样发展很快，锻造技术应用范围越来越广，新材料不断涌现，新工艺、新技术日益完善。而锻造方法中锤上模锻应用较广，适用于各类形状复杂类零件的生产。3. 报告正文目录3.1零件图绘制3.2锻件图设计3.3热锻件图3.4锻锤吨位确定3.5毛边槽形式和尺寸确定3.6绘制计算毛坯图3.7繁重系数计算3.8工序设计3.9毛坯尺寸计算3.10钳口尺寸设计3.11制坯型槽设计3.12终锻型槽设计3.13锻模结构设计3.1二维零件图3.2锻件图设计（1）确定分模位置：根据变速叉零件图形状，分模位置取最大水平投影尺寸位置上，采用直线分模。（2）确定余量和公差：变速叉材料是45号钢，及材料系数为m1。锻件形状复杂系数s=v锻/v外廓由三维软件得v锻=69627.34mm3;v外廓包容=685608mm3。s=0.101，形状复杂为s4（3）根据锻件质量0.543kg，复杂系数s4，材质系数m1，普通级。查表得水平方向单边加工余量根据尺寸0-231mm 1.7-2mm取2mm公差上偏差下偏差长度方向2+1.9-0.9厚度方向1.6+1.5-0.7高度方向1.2+1.2-0.6（4）零件自然斜度为7，满足锻造拔模要求。（5）零件头部外侧圆角1.6mm.(6)技术要求： 1.未注明模锻斜度为7； 2.锻件允许错移量0.6mm； 3.锻件允许残留毛边量0.7mm； 4.表面缺陷不得深入零件表面0.7mm以内； 5.锻件调质处理hrc50-62； 6.未注圆角r2。绘制锻件图3.3.1热锻件图设计钢的收缩率为1.5%，变速叉的材料为45号钢，取=1.5%，热锻件图与冷锻件图形状基本相同，下模型槽易聚集氧化皮，使锻件表面压坑或缺肉，所以在热锻件图上与下型槽接触头部加厚1mm.3.3.2计算锻件主要参数 （1）锻件在平面上的投影面积7355.33mm2； （2）锻件周边长度615.39mm； （3）锻件体积85782mm3； （4）锻件质量669.1g。3.4确定锻锤吨位按1-2吨锤初选飞边桥部宽度25mm f总=(7355.33+615.3925)/100=227.4cm按双作用模锻锤选择g=(3.5-6.3)kf 因为变速叉为大批量生产，需要高生产率，取较大的系数6.3，取k=1.0，于是g=1.06.3227.41432.63kg选择2t锤3.5确定毛边槽现状及尺寸毛边槽是开式模锻终锻型槽必不可少的一部分，它的作用有以下几点：1. 造成足够大的水平方向阻力，使金属充满型槽，保证锻件尺寸准确。2. 缓冲锤击。3. 容纳多余金属。我们选用毛边槽形式i，桥部设在上模块上，温升少可以减轻桥部磨损避免压塌。其尺寸由有关标准按吨位确定毛边槽尺寸为h桥=1.6mm、h1=4mm、b=8mm、b1=25mm、r=2mm、f飞=126 cm查出锻件形状较简单的毛边槽充满系数0.3-0.5取0.5,毛边槽体积v毛=l周长kfk=615.390.712654277.4 mm 毛边槽形状3.6绘制计算毛坯图计算毛坯图是确定锻造工艺，坯料尺寸和模膛设计的基础。1.v计=v锻+v毛=85782+54278=140060mm 2.平均截面积f均= v计/l=140060/231=606.32mm3.平均直径d均=1.13（f均）=27.8mm截面情况：计算毛坯截面积图：修正毛坯截面积图计算毛坯直径图修正毛坯直径图3.7繁重系数计算计算毛坯为两头一杆杆部的长度为85mmd拐=3.82*v杆l杆-0.75d-0.5dmin=37.9mm=dmax/d均=40/27.8=1.44=l计/d均=230/27.8=8.27k=（d拐-dmin）/l杆=(37.9-19)/85=0.223.8工序设计根据繁重系数和杆部斜率确定工序为下料-拔长-闭式滚挤-弯曲-预锻-终锻3.9毛坯尺寸计算拔长加滚挤联合制坯时：f坯=（0.75-0.95）fmax因为最大截面区长度较短时，系数取小值f坯=0.75*fmax=0.75*1160= 870mm2则 r=(f坯/)0.5=16.64mm所以 d=2*16.64=33.3mm由原材料规格，取d=35mm采用室式天然气炉，烧损率取2%；v坯=（v件+v毛）*（1+）=142861mm3所以 l坯=v坯/f坯=164.2mm考虑钳口长度取20mm，所以坯料的总长度为：l坯=164+20=184mm，取190mm。3.10钳口尺寸确定根据锻件质量669g查表4-17得钳口颈寸a=1.5mm b=6mm l0.5s=20mm s为壁厚根据坯料直径查表4-16得钳口尺寸 b=70mm h=30mm r0=10mm3.11制坯型槽设计3.11.1拔长型槽设计拔长型槽的作用是使坯料局部截面积减小，长度增加，并兼有消除氧化皮的作用，主要由坎部、仓部和钳口组成。由于坯料不许全部拔长，不需要拔的很长，所以选择直排式开式拔长形槽，各尺寸如下：各系数查表4-20确定，k2=0.85、k3=1.1、k4=1.5；1)拔长坎高度a=k2杆杆20.59mm；2)拔长坎长度c=k3*d坯=1.1*35=38.5mm 取c=40mm；3)圆角半径r=0.25c=10mm、 r1=2.5c=100mm；4)仓部深度 无小头e=2a=2*20=40mm5)型槽宽度b=k4*d坯-20）=1.5*35+12.5=65mm6)长度l=l拔+5=105mm型槽尺寸坎高a坎长c宽度b长度lrr1仓深e计算值20.5940651051010040实际值2040651051010040拔长型槽图3.11.2闭式滚挤型槽设计滚挤型槽主要用来减少局部截面积，增大另一部分截面积，实现局部聚料作用。并且兼有少量拔长和去除氧化皮作用。根据工艺计算选择闭式滚挤，各尺寸如下：1)型槽高度h大头=1.1d1=34.75,取35mmh小头=1.1d2=31.24,取32mmh杆=0.75d3=17.925,取18mmh拐1=0.95d=26.6mm；h拐2=0.95d=26.6mm2)型槽宽度b杆=1.27f杆/hmin=1.27473.217.56=34.2mm且满足b杆（1.4-1.6）d0=1.4-1.6*35=49-56mmb头1.1dmax=43mm由于b头/ b杆=1.2所以滚挤型槽取头部和杆部宽度都取40mm；3)型槽长度l=200mm4)钳口与毛刺槽尺寸钳口处尺寸按下式计算n=0.2d0+6=0.235+6=13mm；m=(12)n=13-26mm，取25mm；r=0.1d+6=0.135+6=9.5mm毛刺槽尺寸查表4-25得a=6mm、 b=30mm 、c=25mmr3=6mm r4=6mm5)根据毛坯直径小于80mm确定型槽截面形状圆弧形滚挤型槽主要尺寸型槽参数b头b杆lrr3r4abc尺寸40402009.56663025滚挤型槽二维图：3.11.3弯曲型槽设计弯曲型槽用来改变原材料经拔长、滚挤后的坯料轴线，使其符合锻件水平投影相似的形状。弯曲型槽主要尺寸如下：1)型槽高度h=(0.8-0.9)b锻2)型槽宽度b=f坯/hmin+(10-20)= 870/27.36+10=40.79mm，取40mm；3)凹圆面深度h1=(0.1-0.2)h=4mm4)间隙根据锤吨位查表4-27得=6mm；弯曲型槽二维图3.12预锻型槽设计当预锻后的坯料在终端型槽中是以镦粗方式成型时，预锻型槽的高度尺寸应比终端型槽大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12。按下式计算： f预=f终+(0.21)f毛预锻型槽的模锻斜度一般与终锻模具型槽相同，取7度。预锻型槽的圆角半径比终端型槽对应处稍大，按下式计算 r=r+c= c修正量，查表4-19由h=4得c=2mm3.13终锻型槽设计终锻型槽是各种型槽中最重要的型槽，用来完成锻件的最终成形。它是按照热锻件图制造和检验的。钳口尺寸b=80mm、h=35mm、r0=15mm、b=6mm、a=1.5mm0.5s0终锻型槽图形如下：3.14锻模结构设计3.14.1壁厚由于r0.5h 、20s0=38mm查图4-113可得壁厚s=25mm3.14.2模块选取最小承击面积500cm模块高度和质量查表4-30220h290 取h=250mm 最大质量700kg模块最大宽度应保证模块边缘与导轨留有单边间隙大于20mmbmax=520-2*20=480mm最小宽度要超出燕尾每边10mmbmin=240+20=260mm由于型槽较多，取b=350mm模块最大长度一般不大于锤头长度,300l700时应取值是25的倍数。取l=5003.14.3检验角便于锻模安装调整，检验上下型槽对准情况，并可作为加工时划线的基准面。在模块右侧面和前面刨进5mm。高度100mm.3.14.4燕尾楔铁和键配合使用将锻模固定在锤头和砧座上。各尺寸如下：锻锤吨位bhb1d * s220050.55030*60燕尾图：燕尾下：衔铁尺寸查表4-35锻锤吨位hk上楔长下楔长2t5040.8700600定位键尺寸查表4-36锻锤吨位fhll1b 12t8050974849.9定位键图形：型槽排布有三个制坯型槽和一个终锻型槽，排布如下排布原则1、无预锻时，尽可能让终锻模膛中心与打击中心重合。2、制坯模膛布置应尽可能按工步顺序排列，以减少毛坯来回往返次数。3、拔长模膛一般布置在锻模右侧，以利于工人操作。4、弯曲模膛应该与终锻模膛距离最小。综合考虑拔长型槽、预锻、终锻、滚挤、弯曲从做往右依次排布，由生产经验可知，终锻时的变形抗力约为预锻时的两倍，所以终锻型槽中心线至燕尾中心线的距离应该是预锻型槽中心线至燕尾中心线距离的0.5倍。型槽布置图：心得体会：张少春：通过三周的课程设计的学习我可以说是获益匪浅，首先，我更加深刻的了解了模锻的工艺和模具的一般设计过程和设计原则。模锻设计的三大主要内容是锻件图，模具图和锻造工艺，只有完成好这三部分的内容我们才能设计出好的锻造方法。设计过程中也遇到了诸多难题，主要还是对模锻的不熟悉，学习不扎实。尤其是三维软件建模特别考验我们的实际操作能力。好在通过大家的努力问题得到了解决，我们自身的绘图能力也上了一个台阶。罗华北：在这一次的课程设计中，我主要负责的工作是二维图形的绘制和三维零件及锻件的建模。另外我也参与了工艺设计过程，我最大的收获是对二三维制图软件更加熟练，掌握了一些作图技巧，相比以前我的制图能力有了显著的提高，通过汇报是老师对图形中指出的一些问题，我不断的修改图形，这也让我对模锻图形绘制中的一些注意问题更加明了，在图形绘制中的难点主要是尺寸和技术要求合理美观的标注，三维中主要是曲面造型和渲染的添加。设计过程中也有许多值得注意的问题，除了计算要准确无误外，重点是各参数的选取。总之，这是一次意义深刻的课程项目，让我收获很大，在这里感谢老师的细心指导。王怡雯：本次课程设计，我主要负责的是ppt制作对于制作ppt，很早以前就已经做过ppt，但是这次的收获是最大的，以前不懂得注意事项，即简单明确的表达自己的想法，不要满篇的都是文字。言简意赅的表述对于制作ppt是比较难把握的，因为在我们看来，很多东西都需要安排在ppt里。另外，就是背景的选择，文字的排版问题都可以影响幻灯片表达的效果。王佳东：这次的项目我主要负责设计说明书的制作，协助张少春进行设计计算，通过学习，我不仅对模锻有了更加深刻的认识，对锻造零件从模具型槽的设置到设计和各种注意事项。设计过程中发现模锻的尺寸设计计算很多尺寸要自己根据形状自己设定，并不是像以前的机械设计一样所有尺寸都有明确的标准。这一点是与以前很不一样的地方。参考文献1、姚泽坤.锻造工艺学及模具设计第2版西安市西北工业大学2011年起止页码：84-1752、王仲仁、皇甫骅、辛宗仁等.锻压手册第2版北京市机械