锤上模锻说明书 新版

/目录TOC＼o＂1—3”\h＼uHYPERＬINＫ2锤上模锻件设计 PAGEREF_Tｏc3７３４367３1\h３HYPＥRＬＩNK\l＂_Ｔoc３７3４3６7３2"2．1选择分模面 PAGEREＦ_Tｏc3７３4367３2\h3HYＰERLＩNK\l＂_Toｃ373４36733”2．２确定模锻件加工余量及公差 ７34367３３＼h３ＨＹPERLＩNＫ＼ｌ”＿Tｏc3７34３673４”2.3确定锻件模锻斜度 PAＧEREF_Tｏc373４36734\ｈ4HYＰERＬINK\ｌ"_Tｏc3７3４367３5”２。4确定锻件圆角半径ﻩPAＧEREF_Tｏc３734367３5\h5ＨYＰEＲLINK＼l”_Tｏc3７３４3６73６”２．５确定锻件冲孔连皮ﻩPAＧＥREＦ_Tｏc3７３4367３6\ｈ5HYＰERLINK\l"_Ｔoc373436７37"2。６确定模锻件的技术要求 PＡGEREF_Tｏc37３4３６7３7\h6HYＰＥRLＩＮK\l”_Toc373436738＂2．7绘制锻件图及计算锻件基本数据 PAGERＥＦ_Toｃ3７３4367３8＼h6ＨYPEＲLINK\ｌ"＿Toc３７343６73９”３锤上模锻工艺设计 PAGEＲEＦ＿Toｃ373４3６7３9\h73.1确定模锻锤的吨位ﻩPＡＧEREF＿Toc3７343６7４0\h７HYPEＲLIＮK\ｌ”_Toc3734367４1＂3．１.１经验—理论公式 PAGEREF_Tｏc3７3436741＼h7HＹPEＲLＩＮK\ｌ”_Toc373４36742＂３.1.2选择飞边槽 ＰAGERＥＦ_Tｏc37３4３６742＼h7HＹPERLＩNK\l”_Toc373４３6７４3”3.2确定坯料尺寸ﻩPＡGＥRＥF_Toc37３４3６7４3＼h8HYPERLINK\ｌ＂＿Toc373４36744”３。２。1根据公式镦粗制坯 PＡＧEREF_Ｔoc３7343６744＼h８HＹPEＲＬINＫ\l”_Toc37３4367４５＂3。2.2确定坯料长度 ＰAＧEREF＿Tｏｃ3734367４5\h8HYPEＲLINK\l”_Ｔoc37３436746＂4锻前加热锻后冷却及热处理要求的确定ﻩＰAGEREF_Ｔｏc３73４367４６\ｈ9HYＰERLIＮＫ＼ｌ”_Ｔｏc3７34３67４7”4.１确定加热方式,及锻造温度范围 ＰAGEREF＿Toc373４3６747\h9HYPEＲLINK4.4确定锻后热处理方式及要求 ＰAＧEREF＿Toc３7343675０\ｈ10ＨYPＥＲLINK\l”＿Toｃ3７34367５１"5锤用锻模设计 ＰＡGEREF_Tｏc37３436751\h10ＨYPERＬINＫ＼l"_Toc3734367５2＂５.1终锻形槽设计ﻩPAGEREF_Toｃ3734３6752＼h10ＨＹPEＲLＩNK＼l”_Toc37３436753＂5．1．1热锻件图的设计 PＡGＥRＥＦ＿Toｃ37３4３67５3＼h１0ＨYPERLINK5．3锻模结构尺寸的确定 PAGEREＦ_Ｔoc３73436７55\h1１ＨYＰERLINＫ＼l"_Toｃ37３43675６”５。3。1锁扣的设计 PAGEREF_Tｏc3734367５6\h12ＨYPERＬＩＮK\ｌ"_Toc3７34３6757"6.确定模具材料及热处理的要求ﻩPAGEＲEF_Toc373436757＼h13１零件分析及工艺方案确定1.1零件分析对零件的整体形状尺寸,表面粗糙度进行分析,此零件的材料为45号钢，为优质碳素钢，始锻温度为１200度，终锻温度为800度，在锻造过程中材料性能稳定。1。2工艺方案的确定根据上述分析，结合生产批量要求,生产设备，制模能力等进行全面分析，初步确定出模锻设计步骤：选用设备类型:模锻锤。采用模锻形式:开始模锻.确定变形工步：镦粗、终锻。2锤上模锻件设计2．1选择分模面模锻件在可分的型腔中成型，组成各模具型腔的各模块的分合面成为分模面，分模面与锻件表面的交线称为分模线。确定分模面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。使锻件容易从锻模型槽中取出，因此锻件的侧表面不得有内凹的形状，并且使模膛的宽度大而深度小。锻件分模位置应选在具有最大水平投影尺寸的位置上.应使飞边能切除干净，不至产生飞刺。对金属流线有要求的锻件，应保证锻件有最好的纤维分布。因为此制件是圆饼类短轴类锻件，用直线分模，其具体分模位置见图纸。2.2确定模锻件加工余量及公差初步确定锻件重量及尺寸:初步估算锻件体积Gd=3７27923。5６４mｍ３.锻件重量G=29．19２kg锻件为45号钢。材质系数为M１（锻模设计手册1０9页）。计算锻件外包容体的体积=3.１4×225×２25×5５≈8742937.5ｍm３；所以根据公式＝３72７923.564/8７42937.5≈0。426。查资料锻模设计手册１09页得锻件形状复杂在０.３２～0。63之间，形状复杂程度为简单，级别为2级.由下表所示：表2．2.1锻件形状复杂程度等级重量精度等级材质系数形状复杂系数30．7２85㎏普通级S２M１初查表GB12362－２0０３锻件高度方向余量２。5~3。5mｍ锻件内孔余量:2。5mmﻩ 选择锻件材质系数M：查资料［２］材质系数分为1级，Ｍ1为最高含碳量小于0。65%的碳钢或合金元素总含量小于３0%的合金纲,此锻件的材料为4５号钢，所以材质系数为Ｍ1级.锻件的机械加工余量的确定与锻件形状的复杂程度、成品零件的精度要求、锻件的材质、模锻的设备、工艺条件、热处理的变形量、校正的难易程度、机械加工的工序设计等许多因素有关,不能笼统的说多大的余量最适合。机械加工余量也并不是越小越好,为了将锻件的脱碳层和表面的细小裂纹去掉,留有一定的加工余量是有必要的。模锻件公差代表模锻件要求达到的精度。就尺寸而言,是锻件工程尺寸允许的偏差值。对公称尺寸所允许的增大值叫做正公差，对公称尺寸允许的减小值叫做负偏差。钢质模锻件公差在GB/T1２３６2-１990中已有规定。主要的公差项目有:长度、宽度、高度公差;错差；残留飞边公差;厚度公差;表面缺陷;直线度；平面度公差；中心距公差等。由上考虑锻件精度等要求查表ＧB123６2-200３确定锻件锻件机械加工余量与公差，所的结果如下表所示：表2.2。2锻件余量表（ｍｍ)高度方向单边余量锻件内径单边余量32.５表２.2。3锻件公差及极限偏差值表（mm)公差及偏差高度方向宽度方向中心距公差３.25。０1。0极限偏差＋2。1，—1。1+3。３－1。7+０.5,—0.52．3确定锻件模锻斜度为便于模锻件从型槽中取出，必须将型槽壁做成一定的斜度，称为模锻斜度或出模角。若出膜角增大，则金属充填型槽阻力增大，锻件斜度余量也增大,从而增加金属的消耗和机械加工余量。为了使锻件容易从模膛中取出,一般锻件均有脱模斜度或脱模角,它分为外斜度和内斜度，常常内斜度比外斜度大2∽3度。查有关手册确定型槽的外斜度为7°,内斜度为1０°。2.４确定锻件圆角半径锻件上的圆角可使金属容易充满模膛,起模方便和延长模具使用寿命。圆角半径太小会使锻模在热处理或使用中产生裂纹或压塌变形,在锻件上也容易产生折纹。同时为了加工方便同一锻件圆角的选取要与铣刀相配。为了使金属易于流动和充满型槽，提高锻件质量并延长锻模寿命，模锻件上的所有转接出都用圆弧连接。r=余量+零件相应处圆角半径或倒角锻件上内圆角半径Ｒ应比外圆角半径r大，一般取R=（2～３）r所以外圆角半径r为４mm,内圆角半径为Ｒ=（2～3)r，所以内圆角半径为8mm。2。5确定锻件冲孔连皮模锻不能直接锻出透孔，因此在设计热锻件图时必须在孔内保留一层连皮，然后在切边压力机上切除掉。一般情况下当锻件内孔尺寸的尺寸大于30mm时要考虑冲孔连皮。连皮厚度S要适当，若过薄，锻件容易发生段不足和要求较大的打击力，从而导致模具凸出部分加速磨损和打榻。若脸皮太厚虽然有助于克服上述现象，但冲孔连皮困难，容易使锻件形状走样，而且浪费金属。所以再设计有内孔的锻件时，必须正确选定连皮形状及其尺寸.冲孔连皮有三种:平底、斜底、带仓连皮.考虑到加工及经济效益的影响,采用平底连皮，其具体形状尺寸见图周边孔连皮厚度S＝0.4５√(ｄ1—0.2５ｈ1－５）+0。6√h1（mm)＝6．73mm中心孔连皮厚度S=0．４5√(d2-0.2５h2-5）+0。6√h２（mm）=7。67ｍm式中：锻件周边内孔直径d1=80mm;锻件内孔深度h1=25mm。锻件中心内孔直径d2=７0mm；锻件内孔深度h2=55mm．连皮上的圆角半径R1，因锻模成形过程中金属流动激烈,应比同尺寸压凹件内圆角半径R大一些，可按R１=R+0。1h+2确定分别为44。5和4２.5（ｍm）2。６确定模锻件的技术要求未注明的模锻斜度为７°，内斜度为10°；未注明的圆角半径为R３；允许的残留量和残留飞边错移量分别为1．6、1。７ｍｍ;允许的表面缺陷深度为:3．6mm锻后热处理的方法及硬度要求：调质表面清理方法：为便于检查淬火裂纹,采用酸洗；2.7绘制锻件图及计算锻件基本数据冷热锻件图见锻件图的画法。利用UＧ求出锻件的基本数据如下：锻件在平面上的投影面积为3８766．7mｍ2；锻件的周边长度为807。6mm;锻件的体积=２０30797.2mm３;锻件的长度为２５7．２ｍm;3锤上模锻工艺设计3。1确定模锻锤的吨位3。1。１经验-理论公式１.根据锻件折算直径和终锻温度下的强度极限确定［3］(1）根据推导，锻件单位流动压力计算;(3。１.１）(2）锻件体积由下式确定：；（３。1.2）（3)(３。1。3)最后一次锤击成形所耗变形功：（３.1．4）式中—毛边变形所消耗的变形功，至此，可以得到圆饼类锻件最终锤击时所需变形功的计算公式：(3。1．５)２。双动锤有效变形能量与锤落下部分质量在数值上有如下关系:由于A=Ｅ，所以对圆饼类锻件所需锻锤吨位为：(ｋg）(3。1．6）Ｇ=0．75×1．３1×2。7７５×45×６０=7６06．７6≈８吨。查教材１29页表4—14需选择10吨锻锤。３.1。2选择飞边槽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.飞边槽有几种形式，本设计采用最广泛的一种，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。确定飞边槽的尺寸有吨位法和计算法,本设计采用吨位法，查表[1］,确定飞边的尺寸如下:ｈ=4mm;h１＝８mｍ;b=14mｍ;b１=5０mｍ；R=2.5mｍ；计算出飞边的截面积：≈368。5mm２飞边的体积：=36８.5×432×０。5＝７9596mm33。2确定坯料尺寸3。2.１根据公式镦粗制坯根据下式计算出坯料的体积：V坯=(１+k）V锻件=（1+0.1８）×３７２７923。56４＝4３98９49。8mm３考虑到坯料在镦粗时不至产生弯曲，备料面便,以及节省材料，应使L坯和D坯之比Ｌ坯/D坯=1。8∽2．2。Ｄ坯由下面确定：D坯=(０.87∽0。93）＝0.８7×163．85=1４2。5ｍｍ≈142㎜毛坯的下料长度:L坯=V坯/F坯=4Ｖ坯／πd²坯=４×4398949.8／π×142²=27７．９≈280㎜3.２．2确定坯料长度毛坯的高度与直径之比值，一般取m=1。８∽2.2.所以由下列公式：m=L坯/d坯≈2.０由上可知符合要求.4锻前加热锻后冷却及热处理要求的确定4。１确定加热方式,及锻造温度范围在锻造生产中，金属坯料锻前加热的目的:提高金属塑性，降低变形抗力，即增加金属的可塑性，从而使金属易于流动成型，并使锻件获得良好的组织和力学性能。金属坯料的加热方法，按所采用的加热源不同，可分为燃料加热和电加热两大类。根据锻件的形状，材质和体积,采用半连续炉加热。金属的锻造温度范围是指开始锻造温度（始锻温度)和金属锻造温度（终锻温度）之间的一段温度区间。确定锻造温度的原则是,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.查45号钢有关资料确定锻件的始段锻温度为1200℃，终锻温度为８00℃。4.2确定加热时间加热时间是坯料装炉后从开始加热到出炉所需的时间，包括加热个阶段的升温时间和保温时间.在半连续炉中加热,加热时间可按下式计算：＝0.12×14．２＝1.704(h）式中Ｄ—坯料直径或厚度，为14．2cm;—钢化学成分影响系数,取0.12(h/cm);４。3确定冷却方式及规范按照冷却速度的不同,锻件的冷却方法有3种：在空气中冷却,冷却速度快;在灰沙中冷却,冷却速度较慢；在炉内冷却,冷却速度最慢。根据本锻件的形状体积大小及锻造温度的影响和锻件本身的复杂程度，选择在灰沙中冷却,以确保断后的锻件具有较好的组织和性能。在空气中冷却,锻件容易产生较大的内应力。4。4确定锻后热处理方式及要求锻件在机加工前后均进行热处理，其目的是调整锻件的硬度，以利锻件进行切削加工,消除锻件热处理的缺陷和内应力，细化晶粒等。根据锻件的含碳量及锻件的形状大小和复杂程度，采用在连续热处理炉中,进行淬火加高温回火的调质处理。可使锻件获得良好的综合力性能。5锤用锻模设计5.1终锻形槽设计终锻形槽是各种型槽中最重要的型槽，用来完成锻件最终成型,终锻件图安热锻件图加工和检验，所以设计终端形槽须先设计热锻件图。5．1．１热锻件图的设计热锻件图以冷锻件图为依据，但又有所区别。首先热锻件的尺寸标注,高度方向尺寸标注以分模面为基准,以便于锻模机械加工和准备检验样板。其次考虑到金属的冷缩现象，热锻件图上的所有尺寸应计入收缩率,按下列公式计算：式中-热锻件尺寸；—冷锻件尺寸;—终锻温度下的金属收缩率,取1％；注意无坐标圆角半径，不加放收缩率。所以终锻形槽及热锻件图见装配图的画法。（1)终锻型槽是按热锻件图加工和检验的，斜齿轮的材料为4５钢，考虑收缩率为１%，各尺寸等比例放大即为热锻件图（见图纸）（2）终锻型槽易磨损处,可在锻件负公差范围内增加一层磨损量,以提高锻模寿命.所以在斜齿轮的轮辐处容易磨损,因此热锻件尺寸比相应的冷锻件尺寸减少0.５mｍ。（3)毛边糙的仓部设计在上模,这样减少与坯料的接触时间,吸收热量少,因而温升少，能减轻桥不磨损或避免压塌。热锻件图见图纸.5．2制坯型槽的设计镦粗台的设计：目的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.镦粗台设置在模块的边角上,所占面积稍微大于毛坯镦粗后所占水平面尺寸，为节省锻模材料,可占用部分毛边仓部，但应使平台与毛边糙平滑过渡链接。1)为避免镦粗时产生过大的偏击，尺寸应满足:(B—B1）/B1〈1.4Ａ1／（A—A1）<1．４经过检验，（900—4００)/４0０=1。2５；（8０0—350)／350≈1.29，(教材146页）所以符合标准.2)镦粗台的尺寸，查资料得：边缘距离ｃ=10∽１5㎜；取10㎜,至销口距离c１=5∽10㎜，取8㎜，右侧与后边距离c２=15∽20㎜，取15㎜。边缘角R=8∽10㎜，取R＝８㎜.型槽布置和间距确定:１)终端型槽的中心和燕尾中心线重合，这样锻锤打击力与金属变形阻力作用在同意垂线上，不产生错移力.2）因为所锻造的盘只有镦粗和终锻,所以镦粗在模快的边角上,中心为终端。3）最小壁厚的确定:因为制坯型槽受力小，其壁厚可减少到５∽10㎜；由书上表可查得最小壁厚是50㎜，综合得最小壁厚为45㎜.5.3锻模结构尺寸的确定(1）模块尺寸的设计:1)承击面：查教材表４—29得，１0吨锤的最小承击面为1000cm2，承击面积为模块在分模平面上的面积减去各型槽、毛边槽、锁扣所占面积。经计算符合要求。２）模块尺寸规格:模块高度根据型槽最大深度和锻锤的最小闭合高度确定。这是由于上下模块的最小闭合高度应不小于锻锤允许的最小闭合高度，由教材表4—３４查得10ｔ锻锤的最小闭合高度为6１０mm，最大为1300。模块长度Ｌ=90０mm；模块宽度B=800ｍm。起重孔30×60mm。3）燕尾槽的尺寸设计:按标准选取,具体数据见表教材１61页4－３３。表5.3.1锤锻模燕尾b／mmh／ｍmｂ1/ｍmd*s／mm＊mm40080。51００５0＊100燕尾槽、其重孔等尺寸按标准选取，具体见装配图。4)键槽设计：由于是1０吨锤，尺寸如下: