西工大课设-接前桥摇臂 锻造工艺设计书

接前桥摇臂锻件设计说明书西北工业大学-15-接前桥摇臂锻件说明书班级:04021104姓名：学号：指导老师：目录TOC\o"1-3"\h\u(一) 设计任务 -3-(二) 锻压工艺性分析 -3-(三) 锻件图的设计 -3-3.1、确定分模面 -3-3.2、确定机械加工余量和公差 -4-3.2.1、计算锻件质量m -5-3.2.2、计算锻件复杂系数C -5-3.2.3、材质系数M -6-3.2.4、模锻件加工余量的确定 -6-3.3、确定模锻斜度 -6-3.4、圆角半径 -6-(四) 终锻模膛设计 -6-4.1、绘制热锻件图 -6-4.2、毛边槽的设计计算 -6-4.2.1、毛边槽的形式 -6-4.2.2、毛边槽尺寸的确定 -7-4.3、选择钳口尺寸 -8-(五) 预锻模膛设计 -8-(六) 制坯工步的选择及确定下料毛坯 -9-6.1、确定加工工步 -9-6.2.计算毛坯和繁重系数的确定 -9-6.2.1、计算毛坯 -9-6.2.2、繁重系数的计算 -11-6.3、确定下料尺寸 -11-(七) 制坯工步型槽设计 -11-7.1、拔长型槽的尺寸设计 -11-7.2、滚挤型槽的设计 -12-7.3、弯曲型槽设计 -13-(八) 锤上锻模结构设计 -13-8.1、锻模紧固方法 -13-8.2、模膛的布排 -13-8.3、确定模膛壁厚 -14-8.4、模块尺寸的确定 -15-8.5、模块高度 -15-(九) 参考文献 -15-设计任务产品冷锻件图如图1所示，材料为45号钢；设计锻造工艺流程。图1—冷锻件主视图图2—冷锻件俯视图锻压工艺性分析零件属于长轴件，可在锻压机上进行锻造，制坯工序也可以在锻压机上进行，需要拔长滚挤弯曲。锻件图的设计锻模生产过程，工艺规程制定、锻模设计、锻件检验及锻模制造，都离不开锻件图。锻件图根据零件图设计，分为冷锻件图和热锻件图两种。冷锻件图用于用于最终锻件检验和热锻件图设计；热锻件图用于锻模设计和加工制造。一般将冷锻件图称为锻件图，设计锻件图时一般应考虑解决以下问题。3.1、确定分模面锻件是在可分的模腔中成形，组成模具型腔的各模块的分合面称为“分模面”；分模面与锻件表面的交线称为锻件的分模线。分模线是模锻件最重要、最基本的结构要素。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。确定分模位置最基本的原则是：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，应争取获得镦粗成形。故此，锻件分模位置应选在具有最大水平投影尺寸的位子上。另外，为了提高锻件质量和生产过程的稳定性，在满足上述分模原则的基础上，确定开式模锻件的分模位子还应考虑下列几点要求：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为了使模锻结构尽量简单，并防止上下错移，分模平面应尽可能采用直线状。3头部尺寸较大的长轴类锻件，不宜直线分模，为保证尖角处能充满，应以折线分模，使上下模型槽深度大致相等。4对金属流线方向有要求的零件，为避免纤维组织被切断，应尽可能沿锻件截面外形分模，同时还应考虑锻件工作时的受力情况，应使纤维组织与剪应力方向垂直。由于零件形状，他是轴对称的零件，可以采用平面分模，且分模面在高度方向的中心平面上。如图1，分模面为A-A.分模线形状采用平直分模线。3.2、确定机械加工余量和公差普通模锻方法锻出的锻件很难满足机械零件的要求，一般来说存在如下两方面的问题：1锻件走样由于欠压、锻模磨损、上下模错移、毛坯体积变化和终锻温度的波动，使锻件的形状发生变化，尺寸在一定范围内波动；又由于锻件出模的需要，型槽带有斜度、锻件侧壁不得不添加敷料；形状复杂的长轴类锻件还可能发生翘曲歪曲，从而导致锻件与零件有较大的差别。2表面质量不易保证由于锻件表皮氧化与脱碳，以及合金元素的蒸发或污染，表面裂纹时有发生，表面粗糙度达不到零件要求等，使得锻件表面质量远远低于机械加工零件表面质量。正是这两方面的原因，使得锻件设计时，应添加一层包覆零件外层的金属，即余量；而且还得规定适当的公差，以保证锻件的误差落在余量范围之内锻件上凡是需要机械加工的表面，都应给予加工余量。此外，对于重要的承力件，要求100%取样试验或为了检验和机械加工定位的需要，还得考虑必要的工艺余块。加工余量的大小与零件的复杂程度、尺寸精度、表面粗糙度、锻件材质和模锻设备等因素有关。过大的机械加工余量将增加切削加工量和金属消耗；加工余量若不足，将使锻件废品率增加。锻件尺寸公差具有非对称性，即正公差比负公差大一些。这是由于高度方向影响尺寸发生偏差的根本原因是锻不足，而型槽底部磨损及分模面压陷引起的尺寸变化却是次要的。水平方向的尺寸公差也是正公差大于负公差，这是考虑到型槽磨损，锻件错移是难以避免的现象，而且均属于增大尺寸的影响因素。再者负公差是指锻件尺寸的下线，不宜过大，而正公差的大小不会导致锻件报废；正公差偏大对稳定工艺，提高锻模使用寿命有好处，因而有所放宽。确定锻件机械加工余量和公差大小的方法主要有两种：一是按锻锤吨位大小确定；另一种方法是按锻件形状尺寸大小查表选定。应当指出。各部门、工厂生产锻件所采用的加工余量和锻件尺寸公差标准不统一的，部门有部颁标准，有些专业化有厂颁标准。模锻件的公差，按所代表的技术要素的定义可分为：尺寸公差包括长度、宽度、厚度、中心距、角度、模锻斜度、圆弧半径和圆角半径等公差。形状位置公差包括深度、剪拉毛刺的尺寸、顶杆压痕深度和表面粗糙度等。各项公差都不应互相叠加。3.2.1、计算锻件质量m零件的质量：=7.850.085=0.6908kg(V锻=85000)3.2.2、计算锻件复杂系数C级别代号形状复杂系数值形状复杂程度ⅠS10.63～1简单ⅡS20.32～0.63一般ⅢS30.16～0.32较复杂ⅣS4≤0.16复杂表1锻件形状复杂程度等级C=V锻/V外=0.3C在0.16―0.32之间，所以复杂系数为S3。3.2.3、材质系数M45钢含碳量c%=0.42~0.50%<0.65%,所以材质系数为级。3.2.4、模锻件加工余量的确定z=M+m+h+式中z加工余量（mm）；M精加工的最小余量（mm）；m锻件的最大错移量等形位公差（mm）；h表面缺陷（凹痕、脱碳等）层深度（mm）；x锻件尺寸的下偏差值（mm）根据m、C、M，由表2-4、2-6查公差锻件尺寸34mm，公差1.8(+1.2-0.6)；锻件尺寸196.5mm，公差2.5(+1.7-0.8)；高度尺寸公差（+2.0-1.0）；残留飞边公差1.0mm；表面缺陷，不允许超过0.8mm。3.3、确定模锻斜度表面斜度由冷锻件工艺可知，为5度3.4、圆角半径由冷锻件工艺可知圆角半径为R=2mm。终锻模膛设计4.1、绘制热锻件图热锻件图依据冷锻件图设计，热锻件图上的尺寸应比冷锻件图上的相应尺寸有所放大。理论上加放收缩率后的尺寸L按下列公式计算：。其中，l为冷锻件尺寸，为终锻温度下金属的收缩率，钢为1.2%~1.5%，45号钢，取1.5%代入上式放大，计算出热锻件图上相应的尺寸，并绘制热锻件图。4.2、毛边槽的设计计算4.2.1、毛边槽的形式图3—毛边槽采用图4中的形式Ⅰ的毛边槽形式。形式Ⅰ是最广泛的一种使用形式，其优点是桥部设在上模块，与坯料接触时间短，吸收热量少，因而温升少，能减轻桥部磨损或避免压塌。毛边槽的主要尺寸是桥部高度h、宽度b及入口圆角半径R。当h减小，b增大，则水平方向流动阻力增大，有利于充满型槽。但如果多度增大，将导致锻不足，并使锻模加速磨损。但若h太小，b过大，将导致金属向外流动的阻力太小，不利于充填型槽，并产生厚大的毛边。入口处圆角半径R太小，容易压塌内陷，影响锻件出模；R太大，有影响切边质量。4.2.2、毛边槽尺寸的确定采用计算法即利用公式：h=0.015√F然后根据计算得到的h值查下表确定毛边槽其它尺寸高度尺寸／mm圆角R／mm宽度尺寸／mm入口处型槽深一、镦粗成形二压入成形复杂形状件Hh＜2020～40＞40BbF面积BbF面积BbF面积2.041.52.02.5925136102815312321773.051.52.02.510282013223314382784.0622.53.01130268123834416423855.0722.53.0123234313404341846506表2按桥部高度h确定的毛边槽尺寸选用I型毛边槽。毛边槽的桥部高度h=(1.0~1.6)mm,取1.6mm；桥部宽度b=（4~6）h=8~12mm取b=8mm；查表确定仓部尺寸仓部高度h1=4mm；仓部宽度=22-25mm；取22mm；圆角半径r=1；毛边槽横截面积为F=120mm4.3、选择钳口尺寸图4—钳口的形状终锻型槽和预锻型槽前端留下的凹腔叫钳口。主要用来容纳和夹持坯料的夹钳和便于从型槽中取出锻件；另一作用是作为浇注检验用的铅或金属盐样件的浇口。钳口与型槽间的沟槽叫钳口颈，作用是增加锻件与钳夹头连接的刚度，便于锻件出模；同时也是浇铅水或金属盐溶液的浇道。如果锻件质量大于10kg，钳口应设计成圆形。钳口颈直径为D=0.2G+10(mm),但不大于30mm。根据本锻件选定钳口尺寸为：B=70mm；h=30mm；Ro=10mm；L1=50mm；钳口颈尺寸b=8mm；a=1.5mm；钳口颈长度L=20mm；预锻模膛设计由于锻件复杂，需设置预锻型槽。预锻型槽周边不设毛边槽，而是在型槽分模面转角处用较大圆弧。型槽内的圆角半径比终锻型槽对应处稍大（增大1~2mm）。预锻模膛的宽度比终锻模膛小1~2mm,而高度比终锻模膛高2~5mm。图5—预锻型槽图制坯工步的选择及确定下料毛坯6.1、确定加工工步经分析，此锻件的加工公布=步为：拔长—滚挤—弯曲—预锻—终锻6.2.计算毛坯和繁重系数的确定6.2.1、计算毛坯截面号F锻/mm2F毛×2/mm2F计=F锻+0.8F/mm2/mm157524076731.3274924094134.7374924094134.7430324049519.7524124043323.5635924055126.5766724085933.1875524094734.8950724069929.91031224050425.41120124039322.41237324056526.91335924055126.51432924052125.8表2特征截面的面积和直径图6—计算毛坯图由截面图所围面积即为计算毛坯面积,得86240平均截面积：F均=430mm2 则平均直径按体积相等修正截面图和直径图,修正后的最大截面积为755mm26.2.2、繁重系数的计算a=d／dß=L／dK=（d-d）／L计算得出a=1.25ß=8.23k=0.18因为K>0.05，所以工步为开式拔长加闭式滚挤制坯。6.3、确定下料尺寸坯料截面积：F坯=(0.7~0.9)F最，确定坯料的截面尺寸，取系数0.9。F坯=0.9F最≈680mm²；坯料直径：；坯料体积：V坯=（V体+V飞）（1+δ）；V飞=0.7L周F槽=34766mm³；V坯=（85000+34766）（1+1.5%）=12103mm³；δ为烧损率取1.5%。L坯=V坯/F坯=12103/680+20≈197mm制坯工步型槽设计7.1、拔长型槽的尺寸设计因为此零件需要拔长、闭式滚挤、弯曲三道制坯工步。首先设计拔长工步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，还兼有清除氧化皮的作用。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。本次锻造选用开式拔长和直排形式。坎高a==17mm；坎长c==230=60mm；型槽宽度B=K4∙d坯+（10~20）=55mm；不需要拔长台；其他尺寸R=15mm；R1=150mm；L=210mm图7—开式拔长型槽7.2、滚挤型槽的设计滚挤型槽用来减小毛坯局部横截面积，增大另一部分的横截面积，使坯料沿轴向体积分配符合计算毛坯的要求。它对毛坯有少量的拔长作用，兼有滚光和去除氧化皮的功能。1)滚挤型槽的结构形式的选择:滚挤型槽分开式和闭式两种基本的形式，其他形式都是由此两种形式演变而成的。此零件需用闭式滚挤所以仅介绍闭式滚挤的设计。2)滚挤型槽的尺寸设计:滚挤型槽可认为是由钳口、本体、毛刺槽三部分组成，钳口用来容纳夹钳并夹细坯料，毛刺槽是用来容纳滚挤时产生的端部毛刺，本体使坯料变形。同拔长一样，滚挤型槽也是以计算毛坯为依据进行设计的，主要是确定型槽高度h，宽度B及其他一些有关尺寸。滚挤型槽高度h=KFD坯F计<F坯F计>F坯闭式开式<300.90.851.230~600.850.801.15>600.800.701．13表3系数K的取值宽度B=55mm；滚挤型槽长度L应根据热锻件图尺寸确定L=203mm；钳口处：h=12mm；m=25mm；R=9mm；图8—闭式滚挤型横截面7.3、弯曲型槽设计弯曲模膛是用来弯曲毛坏，使其符合终锻模膛在分模面上的形状，毛坯在弯曲模膛中不翻转，而送入终（预）锻模膛时，则需翻转90度。在拉伸不大的条件下，对毛坯进行弯曲成形。由于本锻件只有一个弯，所以采用自由弯曲式。项目计算公式符号说明模膛高度hh=bd-2~10大锻件取大值，小锻件取小值hd——锻件平面图上的相应出尺寸模膛高度BB=Ap/hmin+10~20Ap——坯料断面积hmin——模膛的最小高度上下模间隙△锻锤吨位/t12351016△466799凹面深度h1=（0.1~0.2）hh——模膛高度表4弯曲模膛主要尺寸夹钳口尺寸的确定：钳口高度：h=8mm；钳口圆角：R=13mm；其他尺寸与滚压模膛相同。锤上锻模结构设计8.1、锻模紧固方法