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1、- 1 - 目 录 1 任务书.1 1.1 零件分析1 1.1.1 零件的结构分析.1 1.1.2 零件材料的特性分析.1 1.1.3 锻件的加工要求1 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 3.3 确定坯料尺寸6 4 锻
2、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.10 5.1 终锻型槽设计10 5.2 型槽的布排10 5.3 模块的选择11 5.4 墩粗台的设计12 5.5 检验角的选择12 5.6 燕尾槽的选择13 5.7 起重孔的设计13 参考文献.14 - 2 - - 3 - 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600（MPa） ；屈服强度355（MPa） ；延长率 16%；断面收缩
3、率40%；布氏硬度197 特性及应用；未热处理时：HB229；热处理： 正火；冲击功：Aku39J 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。 - 4 - 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
4、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。故应采用 的变形工步为：镦粗终锻。 - 5 - 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 确定模锻件加工余量及公差 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
5、，Vb）的比值，即： S=Gd / Gb=Vd/ Vb (2.1) 其中 Vd锻件体积； Vb外廓包容体的体积； Gd锻件质量； Gb外廓包容体的体积。 经估算： 3 366879mmVd - 6 - 3 1205106mmVb 304. 0 1205106 366879 Vb Vd S 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。 2.2.2 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）vm 其中 材料密度，取 7.85 g/cm3 V锻件体积，取 366879mm3 经计算，Kgm88 . 2 366879
6、. 0 85. 7 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 M1。 2.2.4 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，长度公差 2.5，宽度公差 2.5。 mm mm 5 . 1 7 . 0 mm mm 7 . 1 8 . 0 mm mm 7 . 1 8 . 0 查手册【1】得高度和水平
7、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 和外斜度 。 - 7 - 当锻件冷缩时，锻件外侧趋向离开模壁，而内侧抱住模具型槽中凸出部分不易取出。 本设计中内外均采用 7的斜度。 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
8、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。 - 8 - 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
9、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, G1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=14519.36+25427.04=24314.28mm2，因大批量生产，取系数为 6.3，k=1.0。 G=6.3124314.28=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
10、。 （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 - 9 - 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 计算法是采用经验公式计算毛边槽桥部高度，即 （a） h0.015 Fmm 件 （） （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） 3 h0.092 QQmm -0. 01 （） （3.3） 式中 Q锻件质量（kg） 飞边槽最主要的尺寸
11、是桥部高度 h 及宽度 b。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，选择飞边槽形式为型各部分尺寸如表 3.1 所示。 表 3-1 按锻锤吨位确定的毛边槽尺寸 h/mmh1/mmb/mmb1/mmR1/mmF/mm2 1.01.64822251100126 飞边槽形状如图 3.1。 图 3.1 飞边槽的形状 - 10 - 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
12、 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。 (3.4)）（ 件坯 kVV1 式中 -锻件体积； 件 V -宽裕系数，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k 件，k=0.120.25；对非圆形锻件，k=0.20.35.现取 0.25。 则mm3440254)2 . 01 (3668791）（ 件坯 kVV mm684402549.0)93.087.0( 3
13、 3 坯坯 Vd 取毛坯直径为 70mm。 毛坯下料长度为mm122 坯坯坯 FVL 根据计算出的坯料体积确定坯料直径或方坯料的边长。考虑到坯料在墩粗时 坯 V 坯 D 坯 A 不产生弯曲，备料方便，以及节省材料，应使坯料长度与直径（或）之比 坯 L 坯 D 坯 A 值。以上计算结果符合要求。2 . 25 . 19 . 1 70 120 坯 坯 D L 所以下料毛坯尺寸为 70122mm。 - 11 - 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
14、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
15、经确定，可 从有关手册中查得。45#钢,经文献查表1知始锻温度为 1200，终锻温度为 800 。 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（） 终锻温度（） 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 - 12 - 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： (4.1)(haD 式中 D坯料直径或宽度（mm） a 碳素结构钢:a=0.10.15 经计算， h960x15.0 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
