连杆锻件模具

1、摘要连杆是发动机中的高精度的精密零件，对强度有较高的要求，是汽车发动机中重要的部件之一，被称为“保安件”，其质量直接影响到发动机乃至整辆汽车的安全使用和行驶。连杆的品质直接关系到其力体部分的截面多为圆形或工字形，两端有孔，孔内装有青铜衬套或滚针轴承，供装入轴销而学性能及使用寿命，锻造连杆具有力学性能优良、易于加工、表面质量好等优点，而且生产周期短，生产工艺稳定。连杆机构中两端分别与主动和从动构件铰接以传递运动和力的杆件。例如在往复活塞式动力机械和压缩机中，用连杆来连接活塞与曲柄。连杆多为钢件，其主构成铰接。连杆是汽车发动机中的重要零件，它连接着活塞和曲轴，其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋

2、转运动，并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。连杆在工作中，除承受燃烧室燃气产生的压力外，还要承受纵向和横向的惯性力。因此，连杆在一个复杂的应力状态下工作。它既受、交变的拉压应力、又受弯曲应力。 连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形。通常疲劳断裂的部位是在连杆上的三个高应力区域。连杆的工作条件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能；又要求具有足够的钢性和韧性。连杆材料一般采用45钢、40r或40MnB等调质钢。合金钢虽具有很高强度，担对应力集中很敏感。所以，在连杆外形、过度圆角等方面需严格要求，还应注意表面加工质量以提高疲劳强度，否则高强度合金钢的应用并不能达到预期果。连杆的生产方式

3、多种多样，常见的为一模一件。而对于一模两件多为采用对排。本文较为系统地阐述了汽车连杆锻模的设计过程，并对模具进行了造型。Abstract Linkage is the engine of high-precision precision components, the strength of higher demand, a car engine in one of the important parts, known as the "security case", its direct impact on the quality of motor vehicles and

4、 the security of the whole Use and traffic. Link directly related to the quality of its cross-section of part of the round or more for the shape, at both ends of a hole, the hole with bronze bushings or needle roller bearings for axle load and sales of property and life, forging Linkage with good me

5、chanical properties and easy processing, the advantages of good quality surface, and the short production cycle, the production process stability. Linkage with the two ends of the active and passive components hinged to convey movement and of the bar. For example, in Reciprocating power machinery an

6、d compressors, with link to connect the Pistons and crank. Link for more steel parts, which constitute the main hinged. Linkage is important in the automobile engine parts, it connects with the Pistons and the crankshaft, the Pistons will play the role of the reciprocating movement into the rotating

7、 crankshaft, and the role of the Detroit Pistons passed on the crank to power output. Link in their work, in addition to the gas chamber under pressure, we must also bear the vertical and horizontal inertial force. Therefore, the link in a complex work under stress. It subject, alternating the tensi

8、on and compression stress, the bending stress. Linkage is the main form of damage and excessive fatigue fracture deformation. Fatigue fracture is usually the site of the linkage of the three high stress on the region. Linkage of the terms and conditions of the link with high intensity and anti-fatig

9、ue properties and require adequate steel and toughness. Linkage of the general use of 45 steel, 40 Cr or 40 MnB, such as quenched and tempered steel. Although the strength of high-alloy steel, Tam is very sensitive to stress concentration. Therefore, the link shape, fillet over the areas to be stric

10、t requirements, attention should be paid to the surface processing to enhance the quality of fatigue, or the application of high-strength alloy steel and can not achieve the desired fruit. Linkage of production varied, the common mode for a one. For more than two-one for the introduction of the row.

11、 This article is more systematically on the car side-by-side double-linkage of the forging process and die design process, a mold and shape. Keyword: Mold Open - die forging Closed -die forging Flash slot目录摘要IAbstractII第一章 绪论11.1 问题的提出及研究意义11.2 国内外研究状况1第二章 连杆锤上模锻的零件分析及工艺分析32.1 零件分析32.2 工艺分析4第三章 工艺参数

12、计算及制坯工步的预选择73.1 工艺参数计算73.1.1 确定公差和加工余量73.1.2 计算锻件主要参数103.1.3 确定锤锻吨位103.2 模锻工艺流程的确定113.2.1 模锻工序113.2.2 制坯工步的预选择113.3 精压11第四章 模锻方案比较及确定15第五章 锻模的设计165.1 确定分模位置165.2 确定毛边槽形式和尺寸175.3 确定终锻型槽205.4 设计预锻型槽215.5 绘制计算毛坯图245.6 制坯工步确定275.7 确定坯料尺寸275.8 制坯型槽设计285.9 锻模结构设计31第六章 切边模设计376.1 连杆切边凹模的结构及尺寸386.2 连杆切边凸模设计

13、及固定方法386.3 切边凸凹模的间隙39第七章 连杆模锻工艺流程40第八章 锤锻模材料的选择、锻模的失效与相应的预防延寿方法以及模锻后续工序418.1 锻模材料的选择418.2 锻模的失效形式及预防延寿相应方法418.3 模锻后续工序42结束语43致谢44参考文献：45IV第一章 绪论1.1 问题的提出及研究意义随着机械工业，尤其是汽车工业的飞速发展与国际竞争的加剧，产品零部件设计与生产过程的高精度、高性能、低成本、低能耗已成为提高市场竞争力的唯一途径。常规的连杆制造工艺难以满足现代社会的要求，也难以适应这个竞争日趋激烈的社会。因此，生产出尽可能的强度高、力学性能好，表面质量好，易于加工、生

14、产周期短、成本低的连杆已经成为我们的迫切需求。我国汽车连杆以前基本采用一模一件的生产工艺，生产成本高，周期长、难于满足日益，是汽车行业中需要进行工艺改革的重要零件之一。采用了并排式连杆制造供以后，不仅提高了生产效率、材料利用率，而且适应了社会的需求。1.2 国内外研究状况东风汽车公司工艺研究所的张先国、汪维新，以某 491 发动机球铁连杆为例，通过分析 LY12 用于设计轻型车和轿车汽油发动机连杆时，连杆在 150 高温条件下使用的安全系数，以及颗粒增强铝基复合材料与其基体材料的性能对比可知，就疲劳性能而言，采用常规铝合金或以其为基体的颗粒增强铝基复合材料制造轻型车和轿车用汽油发动机连杆是可行

15、的。武汉理工大学的胡建华、吴芳以铝合金连杆为研究对象，探讨了挤压铸造铝合金连杆的工艺和挤压铸造模具结构，分析了各种工艺参数对产品最终质量的作用和影响，确定了合适的挤压铸造工艺参数，比较了不同挤压铸造方式的特点。并且得出结论，铝连杆的挤压铸造生产成本较锻造钢质连杆有较大幅度的降低，静压挤压铸造和间接挤压铸造都可以生产出合格的铝合金连杆，静压挤压铸造连杆的性能高于间接挤压铸造连杆。综合其他因素考虑，批量生产宜采用间接挤压铸造工艺，应根据连杆的实际结构特点和性能要求等方面设计出合理的模具结构，并结合适当的温度、压力、速度、时间等挤压铸造工艺参数才能保证连续和稳定地生产出合格的铝合金连杆。济南大学机械

16、工程学的王强开发了连杆精密锻造工艺及生产线,研制了楔横轧机自动制坯,楔横轧模具三维计算机辅助设计,感应加热炉自动上料,毛坯料温自动分选,切边、冲连皮、热校复合模具等多项新技术。吉林大学辊锻工艺研究所寇淑清，杨慎华，赵勇，赵庆华等分析了断裂的剖分机理和发生条件，并对裂解连杆材料、预制初始裂纹槽、定向裂解、定扭矩装配螺栓等连杆裂解加工的关键技术与核心工艺进行了探讨。研究开发了具有“背压”裂解功能的定向裂解机床，并对轿车发动机连杆裂解加工过程进行了数值分析与试验探索。其结果表明：合理设计裂纹槽位置与几何参数并保证加工精度，可有效降低裂解加工载荷。背压裂解加工方法有利于提高裂解加工质量，在瞬时加载条件

17、下，合理调节背压力与裂解力比值可获得性能优良的断裂面。20 世纪 70 年代中期，德国保时捷公司率先在其生产的标准系列汽车上使用粉末锻造连杆，日本丰田汽车公司则于 20 世纪 80 年代初开始采用，至 1992 年其产量已达 250 万根。美国福特汽车公司从 1987 年开始大量采用粉末锻造连杆，1992 年的产量已达 400 万根。德国宝马公司于1991 年开始在其新设计的 8 缸发动机上采用粉末锻造连杆，当年的产量即达到 65 万根。德国有一所大学几年前曾采用碳纤维增强工程塑料制造发动机连杆，其质量仅为锻钢连杆的48% ，但价格是锻钢连杆的 6.7 倍。因生产成本居高不下，这种连杆在汽车行

18、业大批量应用的前景还十分遥远。由于铝具有密度小、强度高的特性，故采用铝基材料制造车用发动机连杆能得到显著的轻量化效果。日本丰田汽车公司采用体积率为 40% 的氧化铝长纤维增强铝基复合材料生产发动机连杆，质量比锻钢连杆减轻了 35% 。日本本田公司采用不锈钢纤维增强铝基复合材料生产其轿车发动机连杆，据报道至少已有 5 万件这种连杆被采用。第二章 连杆锤上模锻的零件分析及工艺分析2.1 零件分析零件为汽车连杆，连杆是汽车发动机的主要零件之一，工作时在高速下运转，工作条件比较繁重。此次所设计连杆为某机车厂研发，中心距的尺寸为190mm,第二该锻件为精锻件，除锻件大小头端面与大小头孔为加工部位，其余部

19、位均为非加工部位。非加工部位表面质量与尺寸精度要求较高，并且锻件重量最大与最小之差不能超过15Kn。为了保证锻件精度，连杆与连杆盖分成两部分做，这样虽然多做一套模具，但是可以保证精度要求。所有上述要求给锻造带来一定难度。难点在于： 工字型处难成型。 非加工面锻件表面质量不易保证。 必须严格控制锻件的厚度以达到锻件重量的要求。要满足上述三点要求，必须制定合理的工艺方案和设计科学的模具。图2-1连杆图2-2连杆（不带连杆盖）平面图图2-3 连杆（不带连杆盖）平面图2.2 工艺分析 此连杆是发动机上一个重要的零件。图2-2是连杆体零件图，图2-3是零件实体图；图2-4所示是锻件图，图2-5是实体图。

20、图2-3 连杆（不带连杆盖）实体图 图2-4 连杆锻件图 主要技术要求为： 1.锻造抽模角不大于。图2-5连杆（不带连杆盖）锻件图2.在连杆的全部表面上不得有裂缝、发裂、夹层、结疤、凹痕、飞边、氧化皮及锈蚀等现象。3.连杆上不得有因金属未充满锻模而产生的缺陷，连杆上不得焊补修整。4.在指定处检验硬度，硬度为226278HRB。5.连杆纵剖面上宏观组织的纤维方向应沿着连杆中心线并与连杆外廓相符，无弯曲及断裂现象。6.连杆成品的金相显微组织应为均匀的细晶粒结构，不允许有片状铁素体。7.材料：45。8.允许的错移量0.6mm。9.允许的毛边残留量0.7mm。该连杆形状复杂，成形较困难。首先该来连杆杆

21、身为工字型截面，工字筋高而窄h/b>2。锻造过程靠压力法成型，金属在R7处易产生纵向折叠。其次，由于连杆杆身与大小头过渡部分截面积相差较大，在制坯过程中不易控制坯料长度和过渡部分的尺寸。模锻时金属过渡部分的流动速度和变形量不均匀也容易产生横向折叠。第三章 工艺参数计算及制坯工步的预选择3.1 工艺参数计算3.1.1 确定公差和加工余量根据锻件图2-4的具体资料，进行以下计算 估算锻件品质：杆长:L=190-39-432=129.5mm；杆宽：k=27mm；杆高h6.5mm；所以连杆杆部的体积约为：V129.5276.522727.25mm。大头体积：R65.5232.75mm； R992

22、49.5mm；又因为连杆大头只有一半为此次锻造所需要有效部分，所以大头体积为：Vh（R- R）3.1438（49.5-32.75）82192.84mm小头体积：R19.5mm ； R14.75mm ； 所以小头体积为：VhR3.143819.5 45371.43mm；长方形体积：V=（27-5-14.75）2438=6612mm所以该连杆的体积为：VV+ V+ V+V22727.25+82192.84+45371.43+6612 156903.52156904mm；由锻件图知道，该零件要求材料为45，查表知45的密度为7.85，锻件品质约为：Mv7.85*156904*101231.70g；所

23、以锻件质量约为1.23Kg。 锻件的复杂系数锻件的复杂系数S锻件体积/锻件外廓包容体积，所以该锻件复杂系数为：锻件形状复杂系数： =。 查有关质料手册（锻造工艺学与模具设计P95表4-3）得该锻件级别为级S，形状复杂系数较复杂。 锻件材质系数的确定由锻件图要求知道，该零件材料为45，查表知45的密度为7.85，由相关质料知该零件材质系数为M。 公差与余量由锻模简明设计手册中P77页表5.18可 确定模锻件的长度、宽度、高度公差:高度公差为；长度公差为；宽度公差为。查锻模设计手册P108页表4-3可知：大小头加工余量为：1.7mm2.5mm；水平尺寸加工余量为：2.0mm2.5mm；取2mm。在

24、大量生产的条件下，连杆锻件机械加工时用大小头的端面定位，要求大小头端面在同一平面的精度较高，100mm内为0.6mm而模锻后的高度公差较大，达不到上述要求，故锻件在热处理、清理后加一道冷精压工序。锻件精压后加工余量可大大减小，取0.75mm，精压后锻件高度公差取0.2mm。所以模锻后连杆精压后，大小头高度尺寸为；单边冷精压余量取，所以模锻后大小头部高度尺寸应为。精压需要一定的余量，如锻件公差取负值时，则实际单边精压余量为，为保证精压余量，锻件高度公差调整为。精压后锻件水平方向的尺寸稍有增大，故水平方向的余量可酌量减小。 模锻斜度为使锻件容易从模膛中取出，一般锻件均有模锻斜度，为了使制造模具的刀

25、具标准化，模锻斜度优先选用30°、1°30、3°、5°、7°、12°、15°等数值，考虑到模具制造方便，同一模具不宜采用不同斜度，综合考虑多种因素，锻造模具设计手册中P116页表4-10中可知该锻件的外斜度取7°，所以最终选择模锻斜度为7°。表3-1 锻件模锻斜度 圆角半径锻件上的圆角可以使金属容易充满模膛，起模方便和延长模具寿命。圆角半径太小会使锻模在热处理和使用中产生裂纹或者压塌变形，在锻件上也容易产生折纹。圆角半径优先选用1，1.5，2，2.5，3，4，5，6，8等数值。该锻件的高度余量为：0.75

26、+0.41.15mm；则需要倒角的叉内圆圆角半径为：1.15+53.15mm； 取3mm，其余部位圆角半径取1.5mm；外圆角半径r单面余量+零件圆角半径或倒角；由锻造工艺学与模具设计中的P105页表47查出圆角半径为：3mm。 故此圆角半径最终取值为3mm，其余部位的圆角半径取1.5mm。 技术条件1) 图上未标注的模锻斜度7°；2) 图上未标注的圆角半径R1.5mm；3) 允许的错移量0.6mm;4) 允许的残留毛边量0.7mm；5) 允许的表面缺陷深度0.5mm；6) 不加工表面不得有氧化皮和腐蚀；7) 锻件热处理：调质；8) 锻件表面清理：为便于检查淬火裂纹，采用酸洗；根据以

27、上计算的余量和公差，绘制锻件图，如图1-5所示。3.1.2 计算锻件主要参数 小头投影面积S=r+24(27-5-29.52)=3.1419.5+247.25=1367.99 mm大头投影面积：S9939-()2177.08 mm中间杆的投影面积约为：S （190-19.5-39）273550.5 mm锻件在平面上的投影面积S S+ S+ S1367.99+2177.08+3550.57095.57 mm总投影面积约为7096 mm； 锻件周边长度根据锻件外形，可计算其长度值为：2432+273+21/239+（99-78）+224+21/3210+1/92902=135.02+146+122

28、.46+21+48+41.865+125.6=653.905mm650mm 锻件体积由前计算可知：零件体积为 156904mm,估算锻件体积为157000 mm。 锻件品质因为锻件材料为45,其密度为 = 7.85g/ mm，锻件品质为 mV=7.8515700010=1232.45g，约为1.24Kg。3.1.3 确定锤锻吨位总变形面积为锻件在平面图上的投影面积与毛边面积之和，参照锻造工艺及模具设计表4-14，按锤毛边槽尺寸考虑，假定毛边平均宽度为23 ，总面积 ，按双作用模锻吨位确定的经验公式确定模锻吨位，因汽车连杆为大批量生产，需要高生产率，取较大的系数，取，于是 选用锤。3.2 模锻工

29、艺流程的确定任何一种锻件投入生产前，首先必须根据产品零件的形状尺寸、性能要求、生产批量和所具备的生产条件，确定锻模工艺方案，制定锻模生产的全部工艺流程。一般的模锻工艺流程包括：下料、加热、模锻、切边、热处理、精压、检验等工序。3.2.1 模锻工序模锻工序是模锻工艺过程中最关键的组成部分，他关系到采取什么工步来锻制所需的锻件。一般包括三类工步：（1）模锻工步 包括预锻和终锻工步，其作用是使经制坯的坯料得到冷锻件图所要求的形状和尺寸。（2）制坯工步 包括墩粗、拔长、滚挤、卡压、成型、弯曲等工步。制坯工步的作用是改变毛坯的形状，合理分配坯料体积，以适应锻件横截面形状和尺寸的要求，使金属较好的充满型槽

30、。（3）切断工步根据第二章对零件的具体分析，以及零件的形状为长轴类锻件，两端有头，且大头处有叉，结合上面对各工步的了解，可初步确定模锻工艺流程为：下料加热锻坯预锻终锻热切边打磨毛刺热处理酸洗冷校正冷精压探伤测硬配重下料3.2.2 制坯工步的预选择因为该锻件为长轴类锻件，所以其制坯工步初步定为：拔长滚挤预锻终锻3.3 精压由工艺流程可知，流程中有精压工步，因为，该连杆锻件精度要求较高，为达到零件要求，同时减少机加工余量和时间，故采用精压工步。精压的实际情况如下：精压是对锻件进行少量挤压，以达到较高的尺寸精度和低的表面粗糙度。根据精压时金属的变形特点及效果，可分为平面精压如图2-1和体积精压如图2

31、-2。 （1） 平面精压：平面精压是用工作面为平面的模具对锻件进行精压，使受压部分具有较高的尺寸精度和表面粗糙度。平面精压按受精压面的多少，又分为单平面精压，双平面精压和多平面精压，如图2-1所示。平面精压工艺中，双平面精压应用最广。 （2） 体积精压（整体精压）：体积精压是用尺寸精确的模膛对锻件进行精压，最后多余的金属被挤出模膛，在分模面上产生飞边或毛刺，体积精压时锻件的全部尺寸精度得到提高，因而也就提高了锻件的重量精度，由于体积精压时变形抗力较大，一般多用于小型零件的精压。 根据精压时的变形温度不同，可分为冷精压和热精压。冷精压的变形抗力大，精压件和模具的弹性变形也较大，热精压的变形抗力较

32、小，但有冷收缩、氧化和脱碳等现象。图3-1平面精压图3-2 体积精压表3-2精压件图是根据零件图绘制的锻造车间的是产品图和制造精压模的依据。 精压毛表3-3÷2平面精压时高度方向精压公差 表3-4÷2体积精压时高度方向精压公差表3-5坯图（锻件图）是根据精压件图考虑有关因素绘制的。 若平面精压只在锻件局部地方进行，可在锻件图上注明精压尺寸和精度，不另绘图，只在相应的尺寸下方用括号标出精压尺寸。 对于形状尺寸变化较多的，需对精压前的锻坯尺寸有所要求，应予单独绘出。 体积精压的精锻件图与锻件图通常是分开绘制的。 精压余量按零件的表面粗糙度、几何精度、几何形状、尺寸和材料来定，可

33、按表3-2选取。精压工差，精压前锻件尺寸应有一定的公差，参见表3-3。平面精压，高度方向精压公差见表3-4。体积精压，高度方向精压公差见表35。第四章 模锻方案比较及确定第一方案：自由锻制坯，模锻成型。自由锻：下料加热；用型摔滚挤出小头；用型摔滚挤出大头和杆部。模锻：预断；终锻。该方案制坯较精确，锤上模锻时成型性较好，操作也较方便，但需要两火才能完成，工序多。且锻件经两次加热后表面氧化皮和脱碳层较厚。第二方案：模锻：开式拔长；闭式滚挤；预锻；终锻。该方案为一火完成，两件连锻，工序与第一方案一样。如果取这一方案，锻件外观质量比第一种方案好。第三方案：模锻：开式拔长；开式滚挤；预锻；终锻。此方案锻

34、件质量有很大的提高，虽然大头部毛边较大，但是比较适合此连杆的锻造方案，工序也比较简单，方便。第四方案：模锻：半闭式复合拔长，滚挤小头和杆部；预锻；终锻。这个方案进一步减少了制坯工步。由原来的两个制坯工步型槽减少到一个型槽，型槽加工较简单。还减少了模块尺寸和偏心打击，操作简便。进一步降低了锻件的废品率，锻件质量进一步提高。但总的来说，此方案的半闭式复合拔长，滚挤小头和杆部型槽比较复杂，不太好加工，加工难度较大。第五方案：在第四方案的基础上再省去预断工步，即半闭式复合拔长，滚挤小头和杆部；终锻。在此基础上可考虑使用镶块模，即制坯型槽开在模座上而终锻模膛设计成镶块模，用楔铁紧固在模座上，随时更换。通

35、过对以上五种方案的比较，可以看出第三种方案无论在经济上还是在工艺技术上都要比其他四种方案更合理。且第五种方案只有在第四种方案的基础上进一步实验和实践才能逐步得到完善。第五章 锻模的设计零件为汽车连杆，除和曲轴相连的半圆叉形部分以及通过活塞稍与活塞相连的小头部分续机械加工外，其它工字形截面杆部等都不加工。综合考虑这些实际因素，绘制短见图过程如下：5.1 确定分模位置模锻件是在可分的模腔中成型，组成模具型腔的各模块的分合面称为分模面，分模面形式：平锻分为闭式模锻和开式模锻。 闭式模锻：对于使用前挡板的零件，因为能控制变形金属的体积，因此大多采用闭式模锻，其优点是不需要切边工序，但一般易产生纵向飞边

36、，纵向飞边必须用砂轮机磨掉。 开式模锻，对于使用后挡板或钳口挡板的零件，大多采用开式模锻。开式模锻产生横向飞边。分模面一般应该设置在锻件的最大轮廓处，它分为如下三种情况：1） 分模面设置在最大轮廓的最前端优点：凸模结构筒单，锻件的头部和杆部不偏心，对于非回转体锻件，可以筒化模具制造和安装调整工作。 缺点：在切边时易拉出纵向飞边。 2） 分模面设置在最大轮廓中部 优点：切边时锻件飞边要得干净，一般飞边设置在离凸模方向1015mm为宜。 缺点：凸模和凹模调整不当时，易产生错差，并且要求终锻模膛和要边模膛有较好的同心端。 3） 分模面设置在最大轮廓的后端 优点：由于锻件都在凸模内成形，锻件内外径和前

37、后台阶同心度好。 缺点：锻件在切边模膛内很难定位，并且锻件和坯料之间易产生错差，一般很少采用。但是在生产轴承环锻件时，采用，其飞边在切边压床上冷切。该锻件为开式模锻，根据锻件形状及保证锻件形状尽可能与零件形状相同，容易从锻模型槽中取出；此外应争取获得镦粗充填成型等原则，另外考虑到以下要求：1）为了便于发现上下模在模锻过程中的错移，分模位置应选在锻件侧面的中部。2）为使锻模结构尽量简单，并防止上下模错移，分模平面尽可能采用直线状。综合考虑以上各种因素，可确定该连杆的分模面采用上下对称直线分模，其具体位置位置如图4-1所示的A-A截面。图5-1 锻件分模面位置5.2 确定毛边槽形式和尺寸为了达到如

38、下效果：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） 对锻造时飞边（毛边）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。开式模锻的终锻型槽周边必须设计毛边槽，其形式和尺寸对锻件质量影响很大，所以本件必须设毛边槽。表5-1 按锤锻吨位确定的毛边槽尺寸锤锻类型及吨位毛边槽截面积1t夹板锤1t模锻锤2t模锻锤3t模锻锤5t模锻锤10t模锻锤 图5-2 毛边槽形式选用图 5-2毛边槽形式，其尺寸按表5-1确定；选定毛边槽尺寸为，。因锻件杆部截面积太小，考虑拔长难以达到最小截面积，须增大毛边仓部宽度； 图5-3 毛边槽规格大头部分叉口较宽，分料困难，流入毛边槽金属较少

39、，将该处减小到，使型槽安排紧凑，增大承击面积。锻件毛边体积，其中（锻件毛边平均截面积）。图5-4 杆部毛边槽图5-5 连杆体热锻件图表5-2 常用钢材热锻件的收缩率类型收缩率一般锻件不锈钢锻件不锈钢的收缩率较大，一般取细长的杆类锻件；扁薄的锻件；冷却快或打击次数多和终锻温度低的锻件带较大头部的长杆类锻件头部和杆部的收缩率应取不同值温锻件温锻时，由于终锻温度较低，收缩率应适当取小些5.3 确定终锻型槽终锻型槽是按热锻件图加工和检验的，连杆材料为45钢，查表5-2可考虑平均收缩率为1.5%。根据生产经验总结，考虑到锻模使用后承击面下陷，型槽深度减小及精压时变形不均，横向尺寸增大等因素，修改了几处尺

40、寸：幅板处增厚，见图5-6；连杆小头高度处，理论上因为，实际上取；大头上下平面做成斜面，将高度尺寸上小各增加；小头应为，实际仍为等。绘制的热锻件图如图5-5所示。图5-6 辐板的改动5.4 设计预锻型槽 由于锻件复杂，须设置预锻型槽。1.在叉部采用劈料台，如图5-7所示。 图5-7 劈料台样图图5-8 工字型截面预锻型槽样图 实际取，。2. 工字型截面的预锻因为该型柴油机连杆为带工字型截面的锻件，所以其预锻型槽还应考虑以下情况（相对于图5-8）：情况1：h2b；情况2：h>2b；情况3：当工字型截面两肋之间间距很大时；情况4：预锻型槽采用蛇型截面时。 现有热锻件图上数据可以确定大头截面：

41、b4mm；h7mm；小头截面：b4mm；h7mm。根据资料有：小头 h7mm2b8mm； 大头 h7mm2b8mm；该连杆工字型截面符合情况1。有锻造工艺学与模具设计P133页可知该锻件工字型截面预锻型槽的横截面应设计成梯形，其宽度BB-（26）mm，高度h根据预锻型槽的横截面积等于终锻型槽横截面积与毛边截面积之和来计算，即： BB-（26）mm hF/ B （公式出之锻模设计手册P137页）式中 F 终锻模膛截面积（mm） F预锻模膛截面积（mm） B 终锻模膛宽度（mm） B预锻模膛宽度（mm） h预锻模膛高度（mm）BB-（26）mm 这里修正系数去3mm；有BB-3； 所以有：小头宽度

42、：BB-331-328mm；大头宽度：BB-334-331mm；预锻模膛高度：hF/ BF5192+(31-10)5=295mm；hF/ B11mm（修正值）；同样大头高度：20.82+2.544.1mm小头高度：20.82+2.544.1mm大头小头 图5-9工字型截面预锻型槽具体资料图5-10 连杆预锻件图根据以上计算结果可以画出工字型截面的预锻型槽图，具体见图5-9。在工字形截面的杆部，幅板较薄且宽，为防止终锻时锻件产生折纹，应使预锻型槽面积稍小于或等于终锻型槽相应的横截面积（不计预锻打不靠的横解面积）。如锻模图所示，幅板和肋的转角处外圆角半径由增大到，型槽高度减小至，均由作图法确定，使

43、。预锻型槽沿分模面处的圆角半径增大至，具体见预锻件图5-10所示。5.5 绘制计算毛坯图根据连杆的形状14个截面，分别计算，列于表 ，并在坐标纸上绘出连杆的截面图和直径图5-11。为设计滚挤型槽方便，计算毛坯图按热锻件尺寸计算。截面图所围面积即为计算毛坯体积,得 （与对比，相差。）图5-11 连杆体的剖面图和计算毛坯图 表5-3 连杆计算毛坯的计算数据- 平均截面积 ；平均截面边长 。按体积相等修正截面图和直径图（图5-11中实线部分），修正后的最大截面积为，则最大截面边长为。5.6 制坯工步确定计算毛坯为两头一杆，应简化为两个简单的一头一杆计算毛坯来选择制坯工步。 由长轴类锻件制坯工步选用范

44、围图表（锻造工艺学及模具设计P119页图4-59）知此锻件应采用拔长、滚挤制坯工步。为易于充满型槽，应选用方坯料，先拔长，再开式滚挤。模锻工艺方案为：拔长-开式滚挤-预锻-终锻。5.7 确定坯料尺寸由计算毛坯截面图和直径图知，由此可得拐点处直径，杆部锥度。所需坯料截面积： 因此， 根据原材料规格，实际取。 烧损率取 。坯料体积为： 式中，是在作计算毛坯图时按热锻件尺寸考虑的，而计算坯料应按冷锻件尺寸考虑。坯料长度： 根据坯料的质量和长度，适于采用调头模锻，一料双件，坯料长为，经试锻调整后，下料长度定为，见图5-12。图5-12 坯料5.8 制坯型槽设计(1)滚挤型槽设计:用开式滚挤。 型槽高度

45、,计算结果列于表5-3中,按各截面的高度值绘制出滚挤型槽纵剖面外形,然后用圆弧或直线光滑连接,并适当简化。 型槽宽度为：杆部： 头部： 经试生产，调整型槽头部和杆部宽度均为。 型槽长度等于计算毛坯图的长度。试锻后调整、修改个别尺寸：最大高度由改为，以容纳氧化皮；小头部分做出了一定的斜度，简化后滚挤型槽如图5-13所示 。（2）拔长型槽设计，拔长型槽的主要作用是使坯料局部截面积减小，长度增加，若是第一道变形工步，还兼有消除氧化批的作用。拔长型槽位置设置在模块边缘，由坎部、仓部和钳口三部分组成。设计如下：由于杆部截面积变化较大，拔长后还须滚挤制坯，拔长坎高度应按计算毛坯杆部平均截面积确定。拔长坎长

46、度圆角半径 型槽宽度，取。仓部深度。拔长型槽长度。拔长型槽计算中，的取值分别见锻造工艺学与模具设计P136-137表4-20到4-22。按上述设计可锻出合格锻件，但为了提高生产率，可将型槽的高度减小，增大，计算数值与实际采用数值比较见表5-4。图5-13 开式滚挤型槽外形设计采用图5-14实线所示的拔长型槽，拔长后毛坯示于图5-15，拔长部分某些截面小于计算毛坯最小截面。但拔长部分长度比计算毛坯相应部分长度短，结果早滚挤时靠近大小头部分金属，除流向头部外，还向杆部流动，滚挤后毛坯长度略有增大，滚挤后毛坯形状见图5-15所示。由此可知，拔长后须滚挤的毛坯，为减少打击次数，可减小拔长坎高度，增大圆

47、角半径。拔长后表面是否粗糙并不影响锻件质量。拔长后毛坯的长度可比相应的计算毛坯短一些，以减小滚挤端部的毛刺。表5-4 连杆体锻模拔长型槽尺寸，5.9 锻模结构设计模膛的安排 模锻此连杆的模锻锤机组，加热炉在锤的右方，故拔长型槽布置在右边，滚挤型槽布置在锻模左边，预锻及终锻工步从左至右，见模具图5-19。锻模采用纵向锁扣。为保证左右两边滚挤和拔长型槽处上模锁扣强度，将两型槽中心线分别下移和。图5-14 连杆锻模拔长型槽的设计图5-15 拔长、滚挤后毛坯形状（a）拔长后的坯料 （b）滚挤后的坯料以下是纵向锁扣的形状 图5-16 纵向锁扣由于是纵向锁扣，根据型槽布排，上模做，下模做，转角做，。模壁厚

48、度：Sk1h；式中：h模膛高度；k1可有锻压手册P664页表3-3-17确定，k11.0；所以模壁厚度：Sk1h1.021.321.3mm。确定预锻与终锻模膛中心距 锻件宽度为；模壁厚度；预锻型槽与终锻型槽的中心距，取。检验承击面考虑锻模应有足够的承击面，锁扣之间的宽度取，可使承击面达。燕尾中心线至检查角距离计算如下，取。键槽中心线的确定 把终锻模膛平面尺寸加上飞边桥部宽度，画出连杆总变形面积，用样板实测法求得模膛面积重心是距离大头前端。然后加上钳口尺寸，键槽中心线距前检检验面。 表5-5 钳口尺寸确定钳口尺寸钳口的设计按锻造工艺学与模具设计P130页表4-16选择即按表5-5 选择钳 图5-

49、17 钳口的形状口尺寸：，。但考虑到实际应用有部分数据有小的改动，实际取，。具体见图5-17钳口设计图与锻模图所示。表5-6 钳口颈尺寸钳口颈尺寸按表5-6选取：，。预锻钳口颈尺寸须考虑两件连接处发生断裂等因素，将其加大到几乎与整个钳口宽度相等。模块尺寸的确定 模块平面尺寸按上述所有尺寸，可以确定为及，高度尺寸则要考虑锤所允许的值，选定为。则模块尺寸为：（长×宽×高）。最终锻模图如图5-18所示。图5-18 连杆锤锻模图第六章 切边模设计模锻件的切边分冷切和热切两种。冷切模具按冷锻件图设计，对低碳结构钢和有色金属件只要设备能力及生产条件许可应优先考虑冷切。当锻件钢材的含碳量

50、或合金元素含量较高时，切边后还需要热校正或热弯曲以及冷切设备设备能力不足时，则采用热切，这是模具按热锻件图设计。图6-1 热锻件及毛边图切边模一般由切边凹模、切边凸模、模座、卸毛边装置等零件组成。图6-2 切边凹模刃口形式图6-1是热锻件以及连带的毛边。参照毛边和零件设计切边模如下。6.1 连杆切边凹模的结构及尺寸图6-3 切边凹模的结构切边凹模有整体式和组合式两种。整体式凹模适用于中小型锻件，特别是形状简单， 对称的锻件。组合式凹模由两块以上的凹模组成，制造比较容易，热处理时不易碎裂，变形小，便于修磨、调整、更换，多用于大型锻件或形状复杂的锻件。此连杆形状不太复杂且属于中小型锻件，因此选用整

51、体式凹模。图6-2是切边凹模选用的刃口形式。参见锻造工艺及模具设计第九章切边模设计。有热锻件以及锻模图，设计边模如图6-3。6.2 连杆切边凸模设计及固定方法切边时，切边凸模起传递压力的作用，要求与锻件有一定的接触面积（推压面），而且其形状应基本吻合。不均匀接触或者推压面积太小，切边时锻件因局部受压会发生弯曲、扭曲和表面压伤等缺陷，影响锻件质量，甚至造成废品。另外，为了避免啃伤锻件的过渡断面，应在该处留出空隙。值等于锻件相应处水平正偏差之半加0.30.5。为了便于凸模加工，凸模并不需要与锻件所有的表面接触，可适当简化。并应选择锻件形状简单的一面作为切边时的推压面。图6-4 切边凸模的结构凸模采用直接紧固，利用压力机上的紧固装置，直接将凸模尾柄紧固在滑块上，其特点是夹持方便。6.3 切边凸凹模的间隙切边凸凹模的作用不同，间隙也不同。由于连杆锻件模锻斜度为，因此参见锻造工艺学与模具设计P247图9-13的形式计算： 式中 凸凹模单边间隙（