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1、 编号课程设计说明书题目 偏心轴锤上模锻工艺及模具设计 二级学院 材料科学与工程学院 专 业 材料成形及控制工程班 级 111090103 学生姓名 窦靖 学号 5 指导教师 夏华 职称 教授 时 间 2014.05-2014.06 目 录绪论11 零件分析及工艺方案确定11.1 零件分析11.2 工艺方案的确定12 锤上模锻件设计22.1 选择分模面32.2 确定模锻件加工余量及公差32.3 确定锻件模锻斜度42.4 确定锻件圆角半径42.5 确定模锻件的技术要求52.6 绘制锻件图及计算锻件基本数据53 锤用锻模设计53.1 选择飞边槽53.2确定钳口63.3终锻形槽设计73.4滚挤型槽的
2、确定83.5切断型槽设计94 锤上模锻工艺设计104.1 确定模锻锤的吨位104.2 确定毛边槽尺寸114.3 绘制计算毛坯图124.4 计算繁重系数，选择制坯工步134.5 确定坯料尺寸145 锻模结构设计156 锻前加热锻后冷却及热处理要求的确定166.1 确定加热方式，及锻造温度范围176.2 确定加热时间176.3 确定冷却方式及规范186.4 确定锻后热处理方式及要求187 确定模具材料及热处理的要求188 模锻工艺流程确定199 参考文献20绪论锻造是一种借助工具或模具在冲击或压力作用下加工机械零件或零件毛坯的方法。与其它加工方法相比，锻造加工生产率高；锻件的形状,尺寸稳定性好，并
3、具有最佳的综合力学性能。锻件的最大优势是韧性高，纤维组织合理，件与件之间性能变化小；锻件的内部质量与加工历史有关，不会被任何一种金属加工工艺超过。锻造生产根据使用工具和生产工艺的不同而分为自由锻、模锻和特种锻造。自由锻造：一般是指借助简单工具，如锤，砧，型砧，摔子，冲子，垫铁等对铸锭或棒材进行镦粗，拔长，弯曲，冲孔，扩孔等方式生产零件毛坯。加工余量大，生产效率低；锻件力学性能和表面质量受生产操作工人的影响大，不易保证。这种锻造方法只适合单件及极小批量或大锻件的生产；不过，模锻的制坯工步有时也采用自由锻。特种锻造：有些零件采用专用设备可以大幅度提高生产率，锻件的各种要求也可以得到很好的保证，特种
4、锻造有一定的局限性，特种锻造机械只能生产某一类型的产品，因此适合于生产批量大的零部件。模锻：模锻是指将坯料放入上下模块儿的型槽间，借助锻锤锤头，压力机滑块或液压机活动横梁向下的冲击或压力成形为锻件。锻模的上下模块分别紧固在锤头和底座上。模锻件余量小，只需少量的机械加工（有的甚至不加工）。模锻生产效率高，内部组织均匀，件与件之间的性能变化小，形状和尺寸主要靠模具保证，受操作人员的影响小。锻造应用范围广，几乎所有的运动的受力部件都由锻造成形，大到飞机轮船小到我们生活中的日常用品，锻造是现代工业的重要组成部分，同时也推动现代工业的不断向前发展。在现代工业生产中，模具是生产各类产品的重要工艺装备，它以
5、其特定的形状通过一定的方式使原材料成形。采用模具生产零部件，具有生产效率高、质量好、成本低、节省能源和原材料等一系列优点，在锻造、冲压、塑料模制品等行业中得到了广泛应用，成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。模具工业对国民经济和社会的发展，起着越来越重要的作用。模具工业的快速发展，不断对模具制造提出更高的要求。世界上一些发达国家，模具制造技术发展非常迅速，模具制造的水平制约这模具设计的的发展，同时也制约这整个模具行业的发展。模具制造水平的高低，已经成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。时至现在，计算机水平的飞速发展，CAD、CAE已广泛应用在设计制造中，这就使线切割，电火花等现代加工
6、手段成为现实，基本上使模具设计脱离了模具制造水平的制约，同时也模具设计提供了一个广阔的平台。 1 零件分析及工艺方案确定锻件工艺分析包括技术和经济两个方面的内容。在技术方面，根据锻件图纸，主要分析该模锻件的形状特点、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合锻造工艺的要求；在经济方面根据锻件的生产批量，分析产品成本，做到在不影响零件使用的前提下，用最简单最经济的方法生产出来。一、对锻件的形状精度分析本次设计工件是转向杆。外形较为复杂，是由杆类件和弯曲件特征组成，杆类特征部分和弯曲类特征部分成一定的角度，相对复杂的锻件外形就决定了比较复杂的型腔，这对模具制造和模具寿命还是造成了一定的不利影响。本
7、锻件精度等级不是特别的高，属半精密级（用于普通锻件和半精锻工艺锻压），但由于锻件的外表面大部分区域锻造成形不需要进一步加工，相对来说要求也比较高。二、对锻件的经济性分析所谓经济性，就是以最小的耗费取得最大的经济效果。在锻造生产中，保证产品质量，完成产品数量、品种计划的前提下，产品的成本越低，说明你设计的模具经济效果越大。 降低制造成本的措施： 1、降低模具费用，是降低成本的有效措施； 2、工艺合理化可以降低模具费、节约加工工时、降低材料费用； 3、多个工件同时加工成形，可使模具费、材料费和加工费降低； 4、锻造过程的自动化及高速化，可以降低加工费用和提高材料利用率； 5、提高材料利用率，降低材
8、料费。 常用的模锻方式有：曲柄压力机上模锻、螺旋压力机上模锻、锤上模锻。故在此有三中方案供选择：一、 曲柄压力机上模锻 曲柄压力机行程和压力不可以随意调节，不易进行拔长、滚挤等制坯操作；对于一些主要靠压入方式成形的锻件不得不采用多型槽模锻，增加了模具和工序；造价比较昂贵，一次性投资大。二、 螺旋压力机上模锻螺旋压力机上模锻不能进行多型腔锻造，需要时，需要进行单独制坯。效率比较低，造价比较高。三、 锤上模锻1、工艺灵活，适应行好，可以生产各类形状复杂的锻件，如盘形件、轴类件等；可单型槽模锻，也可以多型槽模锻；可单件模锻，还可以多件模锻或一料多件连续模锻。 2、锤头的行程，打击速度或打击能量均可调
9、节，能实现轻重缓急不同的打击，因而可以实现镦粗，拔长，滚挤，弯曲，卡压，成形，预锻和终锻等各类工步。 3、锤上模锻是靠锤头多次冲击坯料使之成形，因锤头运动速度快，金属流动有惯性，所以充填型槽能力强。 4、模锻件的纤维组织是按锻件轮廓分布的，机械加工后仍基本保持完整，从而提高锻制零件的使用寿命。此偏心轴采用第三种方案模锻即锤上模锻。 2 锤上模锻件设计表4-1 锻件图设计的步骤和原则序号步骤原则1 确定分模位置和形状锻件的分模线形状分为：平直分模线、对称弯曲分模线、不对称弯曲分模线。良好的分模面应达到如下要求：1.保证锻件容易脱模，一般应以最大投影面作为分模面。2.分模面应易于检验上下模膛的相对
10、位移。3.分模线应尽可能选用直线，使锻模加工简单。但对头部尺寸较大且上下不对称的锻件，则易取折线分模，以保证成形充满。4.圆饼类锻件的高度小于直径时，应取径向分模。5.应保证锻件有合理的金属流线分布2。2确定锻件公差和机械加工余量各生产厂应根据所用锻造和加热设备的精度，模锻件的形状和材料，零件设计对锻件尺寸的要求和锻件订货、验收所涉及的问题等，确定锻件的公差和加工余量。3确定模锻斜度模壁斜度大模锻后锻件易于从模膛中取出，但模壁斜度越大，所需的充模压力也越大。4确定锻件的圆角半径锻件外形和内腔轮廓拐角处的圆角半径对金属流动有很大的影响，过小的圆角半径，使金属流动受到很大的阻力而不易充满模膛，消耗
11、较多的能量并造成模具相应部位严重磨埙，因此在允许的情况下应将此类圆角半径加大。2.1 确定分模位置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。根据偏心轴形状，采用上下对称的直线分型模2.2 确定公差和加工余量 1、估算锻件质量，由表查出碳钢类密度为,计算锻件重量为1.943kg。锻件为45号钢。材质系数为M1。 2、锻件材质系数0.65%c长、宽、高外表面
12、尺寸的正负偏差大致按+2/3和-1/3,的比列分配。 3.锻件复杂系数： 圆柱体的最大长度为140mm，最大低面直径为60mm，所以体积为248214mm3。S=248214/395640=0.627，为二级，复杂系数S2查有关手册得，高度公差为mm；长度公差mm；宽度公差与高度公差一致。零件需磨削加工，加工精度为F2，有参考文献差得高度及水平尺寸的单边余量约为1.72.2mm，取2mm。外表面加工余量：查有关手册直径方向为2.02.5mm取2.0mm；水平方向为为2.02.5mm取2.0mm。锻件的复杂系数按下表1-4查得。表4-4 锻件形状复杂程度等级级别代号形状复杂系数值形状复杂程度S1
13、0.631简单S20.320.63一般S30.160.32较复杂S40.16复杂2.3 模锻斜度零件图上的技术条件已注明模锻斜度为5。2.4 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 外圆角半径r=2+零件相应处圆角半径或倒角，内圆角半径=（23）r，其余部位的圆角半径取1.5mm。2.5 技术条件 （1）图
14、上未标注的模锻斜度5； （2）图上未标注的圆角半径R3； （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）锻件热处理:调质HB230260； （7）锻件表面清理:为便于检查淬火裂纹,采用酸洗。 根据余量和公差,绘制锻件图。热锻件图2.6 计算锻件的主要参数利用CAD求出锻件的基本数据如下：(1) 锻件在平面上的投影面积为6464mm2;(2) 锻件周边长度为353mm ;(3) 锻件体积为297367.7mm3;(4) 锻件质量为1.943kg。 3 锤用锻模设计3.1 选择飞边槽在开式模锻中一般要设置飞边槽，飞边槽的作用如下：造成足够大的水平方向阻力，迫使金属充满型槽，保证锻件尺寸准确；容纳多余的金属，在金属
