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1、. . . . 目 录引 言- 1 -第1章 绪论- 2 -1.1 引言- 2 -1.2 锻造工艺的发展概况- 2 -1.3 课题意义、研究容及研究方案- 3 -第2章 锻件工艺方案的确定- 5 -2.1 模锻工步的选择- 5 -2.2 锻锤吨位的确定- 10 -2.3 坯料尺寸的确定- 10 -第3章 锤用锻模模膛设计- 12 -3.1 终锻模膛设计- 12 -3.1.1 热锻件图的制定和绘制- 12 -3.1.2 飞边槽的确定- 12 -3.2 预锻模膛设计- 13 -3.3 拔长模膛设计- 14 -3.4 滚压模膛设计- 16 -3.5 成形模膛设计- 18 -3.6 各模膛模拟效果-
2、19 -第4章 锤用锻模结构设计- 21 -4.1 模膛布局- 21 -4.2 钳口设计- 24 -4.3 锁扣设计- 25 -4.4 模膛壁厚的确定- 25 -4.5 装模空间和锻模紧固- 30 -结论与展望- 34 -致 - 36 -参考文献- 37 -附 录 A- 38 -附 录 B- 56 -引 言滑架的主要作用是承受物件、吊具及链条的重量，在垂直弯曲段还要承受链条力的合力，并能够保证链条按轨道的线路运行，滑架广泛应用于轻工、纺织、汽车、摩托车、家电、食品、橡胶及建材等行业。滑架传统的加工方法是采用铸造工艺。铸造方法虽然可以用于制造形状复杂的零件，但常用于制造力学性能要求不高的零件。在
3、使用过程中由于滑架的力学性能较低，满足不了使用要求，迫切需要改进生产工艺。本文拟采用锻造方法实现滑架的批量生产。因为铸造组织经过锻造方法热加工变形后由于金属的变形和再结晶，使原来的粗大枝晶和柱状晶粒变为晶粒较细、大小均匀的等轴再结晶组织，使钢锭原有的偏析、疏松、气孔、夹渣等压实和焊合，其组织变得更加紧密，提高了金属的塑性和力学性能。而且锻造滑架比铸造滑架要省时省人力，如果能锻造出满足强度要求的滑架，那大批量生产可带来很大的经济效益。本课题通过收集大量锻造工艺资料及阅读相关的文献，通过理论公式计算从模膛工步选择到确定毛坯尺寸，再到终锻、预锻模膛及相关制坯模膛设计，最后到锻模结构设计，所有数据确定
4、都严格按照公式计算修整后得到，结合Deform软件的模拟，不断对各模膛进行修改直至模拟得到满足要求的锻件为止。以Deform软件的模拟数据为参考预计结果是可以满足锻造工艺要求的。第1章 绪论1.1 引言在现代机械制造业中，模具工业已成为国名经济中一个非常重要的行业。许多新产品开发和生产在很大程度上依赖于模具的设计与制造技术。模具设计与制造能力的强弱与水平的高低，已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一，它关系着产品质量和经济效益的提高，直接影响了国民经济中许多行业的发展。锻造工艺不仅能合理利用金属的塑性，省时节能地获得产品的形状，而且还能改变金属的部组织，提高原始金属本身的承载能力，进而受
5、到节材的效果。模锻工艺是在自由锻工艺基础上发展起来的一种先进工艺。它是将金属加热，使其具有较高的塑性，然后置于锻模模膛中，有锻造设备施加压力，是金属发生塑性变形并充填模膛，得到所需形状并符合技术要求的模锻件。在经济发达国家中，模锻件平均占锻件总质量的百分之七十以上，因此，模具在生产中所占比重，在某种意义上代表了这个国家经济发展水平，是工业发达程度的标志之一。1.2 锻造工艺的发展概况本课题是以锻造方法来实现滑架的成型，锻造生产与其他加工方法相比，具有以下特点：1） 锻造能改善金属的组织，提高金属的力学性能和物理性能。通过锻造能使铸造组织中的气孔及疏松压实，把粗大的晶粒击碎成细小的晶粒，并形成纤
6、维组织。当纤维组织沿着零件轮廓合理地分布时，可以提高零件的塑性和冲击韧性。因而，锻制成的零件强度高，可承受更大的冲击力。在承受同样大小冲击力的情况下，锻制零件的尺寸可以减小，既节省金属，又使机器更加轻巧。2） 节约金属材料和切削加工工时。3） 具有较高的劳动生产率。以生产六角螺钉为例，用模锻成形，生产率可比切削加工提高约50倍；如采用多工位冷镦的效率更高。据统计，每模锻100万t钢，可比切削加工减少28万名工人，少用15000台机床。4） 锻造有很大的灵活性。可以锻制形状很简单的锻件（如模块、齿轮坯等），也可锻制形状复杂、不需或只需少量切削加工的精密锻件（如曲轴、精锻齿轮等），这些锻件质量最小
7、的不到1kg，大的可达几百公斤甚至几百吨；即可单件小批生产，又可大批量生产。随着机械制造工业的巨大发展，锻造生产也随之得到迅速发展。在工艺方面，推广模锻工艺，采用了高效率、少无切削的特种锻造工艺，如精密模锻、辊锻和挤压等。掌握了合金钢和大型锻件的各种锻造技术，当今，我国的大锻件生产已具备了制造600MW火电全套大锻件、700MW水电全套大锻件、6001000MW核电大锻件、千吨级石化压力容器、大型高铬钢轧辊、7万吨级远洋轮成套大锻件以及航天航空、军工用基础件，曲轴、模块、轴承等中型基础件的制造能力。国可锻最大钢锭260t，最大锻件150t等。在设备方面，已能成功制造5kN以下的自由锻锤、带数控
8、装置的150MN的自由锻造水压机、300MN的模锻水压机、超长宽台面的KT-12500型楔式热模锻压力机、16kN以下的蒸-空模锻锤、31.5以下的摩擦压力机。加热设备方面，用无烟节煤炉代替了落后的煤炉，制造了高效薄壁旋转加热炉和敞焰无氧化加热炉。随着我国工业的进一步发展，煤气和燃油加热炉及电加热炉已广泛采用，感应电加热（中频、工频）已在先进的自动化锻压生产线中为首选地加热设备。综上所述，解放后我国的锻造行业已形成了具有自己特点的体系，为发展我国的中型机械工业和巩固国防奠定了有力的基础。1.3 课题意义、研究容及研究方案（1） 本课题研究的主要容：1） 熟悉滑架的结构特点及使用要求，对零件的锻
9、造工艺性进行分析；2） 确定零件的锻造工艺，明确模具设计要点；3） 设计滑架的锻件图，在锻件图的基础上，最终设计出滑架的锻造模具结构（2） 课题研究方案1）工作重点：滑架的锻造工艺分析是模具设计的基础，所以前期的锻造工艺分析非常重要，后期模具设计既是重点也是难点。2）工作难点：用圆棒料直接锻造成型是很困难的, 需从锻模设计上充分考虑预锻型腔、终锻型腔的金属流动和原材料的预分配。在工艺上要考虑毛坯的形状尺寸、坯料在型腔的放置位置、锻造操作时打击力的轻重等。本课题预采用二次成型的锻造工艺方案, 先进行自由锻毛坯 ,后进行预锻、终锻成型。工艺过程为:下料加热自由锻毛坯预锻、终锻热切边调质处理吹砂。这
10、就要确定毛坯尺寸、设计预锻型腔、终锻型腔、毛边槽、计算成型力及预测可能出现的问题与解决办法。3）研究途径：此次毕业设计的研究是采用UGNX软件对滑架进行型体建模造型设计；利用搜索引擎、中/外文数据库、模具设计手册搜集相关文献及数据资料加以辅助设计；在三维造型的基础上，对滑架进行工艺分析，确定滑架的锻件图及锻造工艺；基于锻造工艺方案，确定毛坯尺寸、设计预锻型腔、终锻型腔、计算成型力等，对滑架的锻造模具进行设计，确定合理的工艺参数，并绘制模具图及相应的零件图，使设计的模具更具有可行性和实用性，使滑架的制造更具有经济性。XT-80型滑架是某输送机械上的关键零部件之一。滑架传统的加工方法是采用铸造工艺
11、。铸造方法虽然可以用于制造形状复杂的零件，但常用于制造力学性能要求不高的零件。在使用过程中由于滑架的力学性能较低，满足不了使用要求，迫切需要改进生产工艺。本文拟采用锻造方法实现滑架的批量生产。因为铸造组织经过锻造方法热加工变形后由于金属的变形和再结晶，使原来的粗大枝晶和柱状晶粒变为晶粒较细、大小均匀的等轴再结晶组织，使钢锭原有的偏析、疏松、气孔、夹渣等压实和焊合，其组织变得更加紧密，提高了金属的塑性和力学性能。锻造作为金属加工的主要方法和手段之一，在国民经济中占有举足轻重的地位，是装备制造业，特别是机械、汽车行业，以及军工、航空航天工业中不可或缺的主要加工工艺。随着经济结构调整的不断深化，特别
12、是作为支柱产业的汽车制造业的大发展，为我国的锻造业营造了非常好的机会。近几年在设备制造技术和加工技术上都有了很大的进展，行业的竞争力得到提升，某些方面的技术水平已进入世界先进行列。所以用锻造方法加工滑架有其现实的意义。第2章 锻件工艺方案的确定2.1 模锻工步的选择根据锻造工艺设计的原则，凡机械加工容易实现的形状和尺寸，不强求用锻造法。所以其沿轴向三个孔选用机加工完成。本课题设计时由二维锻件图，经过UG的三维建模造型修改成无孔锻件（见图2-1），锻造工艺中的难点是凸台和两侧边缘高筋部分的成形。同时沿轴线方向截面积不规则，凸台部分用料较多，折弯部分用料也较多，故其锻造过程中的体积分配也是一大难点
13、。另外由于截面积不规则，金属在锻压时流动剧烈，高筋部分较高，凸台高度也较高，这些都不容易一次成形，且若能成形也对模具损伤很大。 图 2-1 滑架UG效果图根据以上分析，本次设计时制坯工步采用了拔长加滚压和成形工步。另外由于锻件两侧有高筋部分，且沿轴向弯曲度较大，为了顺利充型，需要设计预锻和终锻模膛。1） 计算毛坯 根据平面变形假设进行计算并经修正所得的具有圆形（或方形）截面的中间坯料叫计算毛坯或计算坯料，它的各个截面积等于沿锻件长度上各相应截面积加上飞边的截面积。即： （2-1）式中 任意一处计算毛坯的横截面积； 相应处锻件的横截面积； 相应处飞边的横截面积； 相应处飞边槽的横截面积； 充满系
14、数，形状简单的锻件取0.30.5，形状复杂的取0.50.8，两端面一般取1。一般充型过程中，飞边充满50%的飞边槽，设计中都以此计算。在作计算毛坯图时，对于弯曲的锻件，计算毛坯的长度等于锻件展开后的长度。以计算毛坯的长度为横坐标，以算得的为纵坐标（见图2-2），绘制光滑曲线，便得到锻件（或计算毛坯）的截面积及直径变化图（见表2-1、图2-3），根据可以计算出计算毛坯上任一处的直径（或边长），即 （或） （2-2）图 2-2 轴线及面积测量示意图表 2-1 沿轴向的截面积及直径沿轴向长度截面积直径11162.967214.425426186.515315.4325315226.389317.0022427168.625414.6737534158.580414.2299642226.389917.0023758233.251217.2580873331.875320.5857990265.947218.427910100226.143616.993011105210.441816.392512110209.251416.346013115229.482517.118014120235.633917.345915125231.927817.209016130226.590417.009817140215.928116.
