二轴突元锻模设计.

1、1 任务书错误！未定义书签。 1.1 零件分析3. 1.1.1零件的结构分析 错误！未定义书签。 1.1.2零件材料的特性分析 3. 1.1.3锻件的加工要求 3. 1.2工艺方案确定2. 2 锤上模锻件设计 3. 2.1 选择分模面3. 2.2确定模锻件加工余量及公差 4. 2.2.1锻件的形状复杂系数4. 2.2.2锻件的质量4. 2.2.3锻件的材质系数4. 2.2.4模锻件的精度等级 .4. 2.2.5确定锻件公差和余量 4. 2.2.6模锻斜度4. 2.2.7锻件技术要求 5. 2.3计算锻件基本数据 5. 3 锤上模锻工艺设计 5. 3.1 确定锻锤的吨位5. 3.2 选择飞边槽5

2、. 3.3 确定坯料尺寸 6. 4 锻前加热,锻后冷却及热处理要求 8. 4.1 确定加热方式及锻造温度范围 8. 4.1.1确定加热方式8. 4.1.2锻造温度范围 8. 4.2 确定加热时间8. 4.3确定冷却方式9. 4.4 确定热处理方式及要求 9. 5锤用模锻设计1.3 5.1终锻型槽设计 1.3 5.2型槽的布排13 5.3模块的选择14 5.4墩粗台的设计14 5.5检验角的选择14 5.6燕尾槽的选择 1.5 5.7起重孔的设计1.5 参考文献.18. 1.1零件分析 1.1.1零件材料的特性分析 45号优质碳素钢：抗拉强度 60(MPa);屈服强度35(MPa);延长率16%

3、 断面收缩率40%布氏硬度39J强度较高，塑性和韧性尚好，用于制作承受负荷较大的小截面调质件 和应力较小的大型正火零件；以及对心部强度要求不高的表面淬火零件，如曲轴、传动 轴、齿轮、蜗杆、键、销等。水淬时有形成裂纹的倾向，形状复杂的零件应在热水或油 中淬火，焊接性差。 1.1.2锻件的加工要求 (1) 拔模斜度7毛坯淬火，粗加工后调质处理，喷沙清理 (2) 公差按普通级精度制造。 (3) 零件尖角处倒圆。 (4) 零件要去除毛刺。 1.2工艺方案确定 根据零件的形状以及要求大批量生产，因此选用锤上模锻，由于该零件为圆饼类零 件，应对下料后的毛坯件进行镦粗，使其发生镦粗成形。然后终锻成形。故应采

4、用的变 形工步为：镦粗一终锻。 2锤上模锻件设计 2.1选择分模面 分模面是指模锻件在可分的模腔中成型时，组成模具型腔的各模块的分合面。锻 件分模位置合适与否，关系到锻件成形、锻件出模、材料利用率等一系列问题。为了提 高锻件质量合生产过程的稳定性，并使锻模结构尽量简单，防止上下模错移，分模面尽 可能采用直线状。本图选择在最大半径的中间作为分型面。 2.2.1锻件的形状复杂系数 锻件的形状复杂系数 S时锻件质量或体积（Gd, Vd）与其外廓包容体的质量或体 积（Gb，Vb）的比值，即： (2.1) S=Gd / Gb=V d/ V b 其中Vd锻件体积； Vb外廓包容体的体积； Gd锻件质量；

5、Gb外廓包容体的体积。 经估算：Vd 366879 mm3 Vb 1 205 1 0n6n3 c Vd366879门 S0.304 Vb 1205106 查锻件形状复杂程度等级手册 【1】得该锻件形状复杂程度级别为III级，形状复杂 程度为教复杂件。 222锻件的质量 锻件的质量可以根据锻件图的名义尺寸进行计算，即: (2.2) m - -v 其中p材料密度，取7.85 g/cm3 3 V锻件体积，取366879mm 经计算，m7.85 0.3668792.88Kg 2.2.3锻件的材质系数 材质系数按锻压的难易程度划分四个等级，材质系数不同，公差不同。该锻件的材 料为45#钢，属于Mi。 2

6、.2.4模锻件的精度等级 模锻件的公差一般为三级，普通级、半精度级和精度级，此锻件采用普通级。 2.2.5 确定锻件公差和余量 根据锻件的名义尺寸、质量、精度等级、形状复杂系数以及锻件材质诸因素查找锻 压手册确定长、宽和高度方向的尺寸公差。 查手册【1】得高度公差2.2 i5mm，长度公差2.517mm，宽度公差2.5；;mm。 查手册【1】得高度和水平方向单边余量 1.72.2mm,取2mm。 2.2.6模锻斜度 便于模锻件从型槽中取出，必须将型槽壁部做成一定的斜度，即模锻斜度。它可以 是锻件侧壁附加的斜度，也可以是侧壁的自然斜度。模锻斜度有内斜度B和外斜度a 当锻件冷缩时，锻件外侧趋向离开

7、模壁，而内侧抱住模具型槽中凸出部分不易取出 设计中内外均采用7勺斜度。 2.2.7锻件技术要求 (1) 图上未标注的模锻斜度7 (2) 图上未标注的圆角半径 R=1mm； (3) 允许的错移量0.8mm； (4) 残留的毛边量0.8mm； (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：喷沙清理。 2.3计算锻件基本数据 (1) 锻件在平面上的投影面积14519.36mm2； (2) 锻件的周边长度427.04mm； (3) 锻件体积 366879mm3； (4) 锻件质量2.88kg。 3锤上模锻工艺设计 3.1确定锻锤的吨位 模锻锤吨位选择恰当，既

8、能获得优质锻件，又能节省能量，保证正常生产，并能保 证模具有一定的寿命。 模锻过程是一个短暂的动态变化过程，受到诸多因素的制约，要获得准确的理论解 是很困难的。因此，生产中，为方便起见，多用经验公式或近似解的理论公式确定设备 吨位。有时，甚至采用更为简易的办法，即参照类似锻件的生产经验，通过类似来选择 设备吨位。 按锻件在分模面上的投影面积和材料性质确定模锻锤吨位： 双动模锻锤G=( 3.56.3) kF(3.1) 式中G Gi锻落下部分质量(kg); F锻件本体和毛边(按仓部的50%计算)在水平面上的投影面积(mm2 )； 按毛边槽尺寸考虑，假定毛边桥宽度为 25mm。 总面积=14519.

9、36+25427.04=24314.28mnf，因大批量生产，取系数为 6.3，k=1.0。 G=6.3X1 24314.28=1533.42kg 故选用2吨锤。 3.2选择飞边槽 毛边槽的形式和尺寸对锻件质量影响很大，有六种形式。 3.2.1飞边槽的作用： (1) 增加金属流出模膛的阻力，迫使金属充满模膛。 (2) 容纳多余金属。 (3) 锻造时飞边起缓冲作用，减弱上下模的直接撞击，防止模具的压塌与开裂。 3.2.2飞边槽尺寸的确定： (1)吨位法 毛边槽具体尺寸根据锻锤吨位大小来选定。吨位法是从实际生产中总 结出来的，应用简便，但未考虑锻件形状复杂程度，因而准确性差。 （2）计算法计算法是

10、采用经验公式计算毛边槽桥部高度，即 （a）h = 0. 0 5件（F ）m（ 3.2） 式中F件锻件在分模面上的投影面积（mm2） 然后根据计算得到的h值确定毛边槽其他尺寸。 （b）-0. 0 9 3 2-0QD1（Q ）mm（3.3） 式中Q锻件质量（kg） 飞边槽最主要的尺寸是桥部高度 h及宽度bo h增大，阻力减小；h减小，阻力增 大。桥部宽度b增加时阻力增大。 锻件的尺寸（准确的说是锻件在分模面上的投影面积）既是选定飞边槽尺寸，也是 选定吨位的主要依据，故生产中通常按锻锤吨位来选定飞边槽的尺寸。 依据设备的吨位，选择飞边槽形式为I型各部分尺寸如表3.1所示。 表3-1按锻锤吨位确定的毛

11、边槽尺寸 h/mm h1/mm b/mm b1/mm Rmm F/mm2 1.0 1.6 4 8 22 25 1 100 126 飞边槽形状如图3.1 图3.1飞边槽的形状 3.3确定坯料尺寸 模锻用原材料的体积应包括锻件本体、 毛边、连皮、夹钳料头和加热引起的氧化皮 之总和。原材料的横截面尺寸及长度是以计算毛坯为基础，再根据热锻件特点及所选定 的制坯工步、模锻方法（单件锻、调头锻、逐件连续锻）确定。不同类别的短见，变形 特点不同，所需坯料的计算方法亦不同。 该锻件为圆饼类锻件用镦粗制坯，所以毛坯尺寸应以镦粗变形为依据进行计算。 V坯二V件（1 k）（3.4） 式中 V件-锻件体积； k-宽裕

12、系数，考虑到锻件复杂程度影响毛边体积，并计及火耗量。对圆形锻 件，k=0.120.25;对非圆形锻件，k=0.20.35.现取0.25。 则V坯V件（1 k)366879 (1 0.2)440254 mm3 d 坯(0 . 87 0.93 )V坯 0.9 440254 68 mm 取毛坏直径为70mm。 毛坯卜料长度为 L坯V坯F坯 122 mm 根据计算出的坯料体积 V坯确定坯料直径 D坯或方坯料的边长 A坯。考虑到坯料在墩粗时 不产生弯曲，备料方便，以及节省材料，应使坯料长度L坯与直径D坯（或A坯）之比 值 三 I201.91.5 2.2。以上计算结果符合要求。 D坯70 所以下料毛坯尺寸

13、为？70X 122mm。 4锻前加热，锻后冷却及热处理要求 4.1确定加热方式及锻造温度范围 4.1.1确定加热方式 在锻造生产中，为提高金属塑性，降低变形抗力，即增加金属的可锻性，从而使金 属易于流动成形，并使锻件获得良好的锻后组织和力学性能，因此在金属坯料锻前进行 加热处理。金属坯料的加热方法，按所采用的热源不同，可分为燃料加热和电加热两大 类。 由于该锻件的材料为45#钢，电加热具有加热速度快、炉温控制准确、工件氧化少、 加热质量好、劳动条件好、易于实现自动化操作等优点，因此采用电加热。 4.1.2锻造温度范围 金属的锻造温度范围是指开始锻造温度（始锻温度）和结束锻造温度（终锻温度） 之

14、间的一段温度区间。 锻造温度范围的确定原则是：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。 通过长期生产实践和大量试验研究， 现有金属材料的锻造温度范围已经确定，可从 有关手册中查得。45#钢,经文献查表知始锻温度为1200C，终锻温度为800 C。 表4.1 常用金属材料围的锻造温度范 金属种类 牌号举例 始锻温度C） 终锻温度（C） 普通碳素钢 A3，A4，A5 1 280 700 优质碳素钢 40，45，60 1 200 800 碳素工具钢 T7， T8， T9， T10 1 100 770 4.2确定加热时间 加热时间是指坯料坯

15、料装炉后从开始加热到出炉所需要的时间，包括加热各阶段的 升温时间和保温时间。加热时间可按传热学理论计算，但因计算复杂，与实际差距大， 生产中很少采用。 该锻件为中小钢坯，在半连续中加热时，加热时间可按公式： .二 aD (h)(4.1) 式中D坯料直径或宽度(mm) a碳素结构钢：a=0.10.15 经计算，.二 0.15x60 二 9h 4.3确定冷却方式 锻件的冷却是指锻件从终锻温度出模冷却到室温。如果冷却方法选择不当，锻件可 能因产生裂纹或白点而报废，也可能延长生产周期而影响生产率。 制定锻件冷却规范的关键是冷却速度。根据锻件材料的化学成分、组织特点、锻件 的端面尺寸和锻造变形情况等因素

16、来确定合适的冷却速度。空冷冷却速度较快，所以采 用在空气中冷却。 4.4确定热处理方式及要求 锻件在机械加工前后，均须进行热处理。锻件常用的热处理方法有：退火、正火、 调质、淬火与低温回火、淬火与时效等。 为调整锻件的硬度，以利于锻件进行后续加工； 同时消除锻件内应力，以免在机械加工时变形；改善锻件内部组织,细化晶粒，为最终热 处理作好组织准备。 该锻件材料为45#钢，为了改善钢的性能，因此采用的热处理方式为调质。 5锤用模锻设计 5.1终锻型槽设计 终锻型槽是各种型槽中最重要的型槽，用来完成锻件最终成成形。终锻型槽是按热 锻件图加工和检验的。该锻件所用材料为 45#钢,其收缩率为1.5%。根

17、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。因此作了修改：辐板处增厚0.5mm。 5.2型槽的布排 锤锻模结构设计的优劣对锻件质量、 生产效率、劳动强度、锻模和锻锤的使用寿命 以及锻模加工制造都有直接的影响。锤锻模结构设计是指锻件所采用的各个工步型槽在 模块地上的合理布排，型槽之间和型槽至模块边缘的壁厚，模块尺寸、质量、纤维方向 要求，以及平衡错移力的锁扣。 锻模分模平面上的型槽布置要根据型槽数、各型槽的作用及操作是否方便来确定。 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，从而减小锤杆承受的偏心力矩，有利于延长锤杆使用寿命，减小导轨

18、的磨损 和模块燕尾的偏心载荷，在保证应有的打击能量和锻模具有足够强度的前提下，应尽量 减小模块尺寸，这样，模具寿命长，锻件精度高。 由于此锻件具有对称性，锻件的错移力由锻件本身平衡，故不需设计平衡块。对于 有落差的小锻件可将两个模膛相对布排 以抵消错移力。 本设计只有终锻型槽，应尽量使型槽中心与打击中心重合。 这时打击力与反作用力 的合力处在同一铅垂线上，不产生偏心力矩。根据零件形状可知，首先应进行镦粗，其 作用是使毛坯高度尺寸减小，水平尺寸增大，以利于充满型槽，防止产生折叠，兼有去 除氧化皮的作用。 在模块上除制坯型槽外，还有终锻型槽，应将燕尾中心偏离模块中心线，偏移的距 离应小于模块宽度的

19、10%。否则，由于模块自身的质量在捶头运动中会因重力产生偏心 力矩，导致锤杆弯曲，加速导轨磨损。 型槽中心安排：根据设备吨位为 2吨分布。 5.3模块的选择 模块尺寸除了与型槽数、型槽尺寸、排列方式和各型槽件的最小壁厚有关，还需 要考虑的问题：锻模允许的最小承击面，打击中心与模块中心的偏移值，模块的长、 宽、高度，模块的质量，模块材料的流线方向，锻模检验角，模块的技术要求和模块 的规格等。 考虑模块尺寸确定的原则，再根据所必需的模块最小轮廓尺寸，然后选取模块标 准中相近的较大值。查锻模手册选择标准模块尺寸为：300mm x 300mm x 250mm (宽 x长x高)。 5.4墩粗台的设计 墩

20、粗台是用来墩粗毛坯以减小其高度， 增加直径，使墩粗后的毛坯在终锻模膛内能 够复盖一定的凸部与凹槽，以防止锻件产生折迭和充不满，并起清除毛坯氧化皮，减少 模膛磨损的作用。 根据锻件的形状、尺寸和原毛坯尺寸确定墩粗后的毛坯直径d,再根据d值确定墩 粗台尺寸。 墩粗后毛坯直径dd _(D1 D2)/2(5.1) 式中 D1取136mm， D2取100mm。经计算，d取118mm。 墩粗台尺寸： 1. 墩粗台高度h h=V件 M=440254H092.14=40.3mm(5.2) 经计算，h取40mm。 2. C，C和C尺寸：边缘距离 C: C=1015mm； 至锁扣距离C： C=510 mm； 右侧与后边距离 C： C=1520 mm。 5.5检验角的选择 检验角在锻模设计与制造时，是各模膛和燕尾尺寸的基准面，在生产中是模具调整 的依据。检验角的两个平面互相垂直，一般是做在模块前面与左面或右面， 应根据模膛 布排的情况而定。以模块铣开部分较少的一面为宜。 检验角的尺寸： (1) 宽度 b: b=5mm 。 (2) 高度h: h取为50mm。 (3) 边缘圆角 R: R=810