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1、山东建筑大学课程设计说明书（论文）题目:卸扣锻造工艺分析与模具设计课程：锻造工艺学与模具设计院（部）:机电工程学院专业：机械工程及自动化班级：机械10级成型方向学生姓名：纪伟庆学号：2010071184指导教师：袁文生完成日期：2014.1.17山东建筑大学课程设计说明书（论文）摘要锻造是一种借助工具或模具在冲击或压力作用下加工金属机械零件或零件毛坯的方法。与其它方法相比，锻造加工生产的生产率最高，锻件的尺寸形状稳定，并有最佳的综合力学 性能。锻件的最大优势是韧性高，纤维组织合理，件与件之间的性能变化小，并且其内部质 量与加工历史有关，不会被任何一种金属加工工艺超过。锻造是模具三大行业之一，并
2、且随 着国内以及国外的机械化加工的越来越被重视，锻造正在发挥着不可替代的作用。卸扣因体 积小承载重量大而广泛适用于电力、冶金、石油、机械、铁路、化工、港口、矿山、建筑等 各行各业。关键字：锻造工艺学；锻造模具；CAD制图；#目录摘要I正文-1 -1、零件分析及工艺方案确定 -1 -1.1零件分析 -1 -1.2工艺方案的确定 -1 -2、绘制锻件图 -2 -2.1确定分模位置-2 -2.2确定模锻件加工余量及公差 -2 -2.3模锻斜度-2 -2.4确定锻件圆角半径 -2 -2.5技术条件：-3 -3、计算锻件的主要参数 -3 -4、确定锻锤吨位 -3 -5、确定毛边槽形式和尺寸 -4 -6、
3、确定终锻型槽 -4 -7、设计预锻型槽 -5 -8、绘制计算毛坯图 -5 -9、制坯工步选择 -7 -10、 确定坯料尺寸 -7 -11、 制坯型槽设计 -8 -12、锻模结构设计 -9 -13、锻前加热、锻后冷却及热处理要求的确定 -10 -13.1确定加热方式，及锻造温度范围 -10 -13.2确定加热时间 -11 -13.3确定冷却方式及规范 -11 -13.4确定锻后热处理方式及要求 -11 -14、卸扣件的模锻工艺流程 -11 -15、课程设计感悟 -12 -16、参考资料-12 -山东建筑大学课程设计说明书（论文）1零件分析及工艺方案确定1.1零件分析卸扣，索具的一种。国内市场上常
4、用的卸扣，按生产标准一般分为国标、美标、日标三 类；其中美标的最常用，因为其体积小承载重量大而被广泛运用。卸扣由于承受重力较高所 以对强度要求比较高；对外形要求并不高，目前较好的卸扣一般都是用合金钢材质。如图1.1.1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，材 料性能稳定。Foiid AFoim Citui rm 1 S iWorki ngLand Liui t (kgs)We ighl Each (kgs)Dimensions (men)om A| oim CForm AI Fonn Cdld2d3bl 1 hl图 1.1.11.2工艺方案的确定根据上述分析，结合生
5、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： 选择锻造方式：锤上模锻；选用设备类型：模锻锤；采用模锻形式：开式模锻；确 定变形工步：下料一加热一拔长一滚挤一预锻一终锻。2、绘制锻件图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。根据卸扣零件形状，采用厚度方向上下对称的直线分型模。2.2确定模锻件加工余量及公
6、差根据表中可知，锻件的质量为2.7kg,锻件的材料为45号钢，所以材质系数为 M1级。锻 件形状复杂系数：S叱，经计算S为3级复杂系数S3 o外廓包容由有关手册查得：高度公差为 盂mm ；长度公差为盂mm ；宽度公差为需mm。零件需磨削加工，加工精度为F2，查得高度及水平尺寸的单边余量约为1.7 2.2mm，取 2mm o2.3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。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23度。查有关手册确定型槽的外斜度为 7，内斜度为10o2.4确定锻件圆角半径锻件上的
7、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-# -山东建筑大学课程设计说明书(论文)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= (23) r所以外圆角半径为1.5mm,内圆角半径为R= (23) r，所以内圆角半径为3mm.2.5技术条件:(1) 未注明的模锻斜度为7,内斜度为10;(2) 图上未标注的圆角半径 R=1.5
8、mm；(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；(7) 锻件表面清理：为便于检查淬火裂纹，采用酸洗3、计算锻件的主要参数(1) 锻件在平面上的投影面积为 9300mm2;(2) 锻件周边长度为730 mm;(3) 锻件的体积为344000mm3 ；(4) 锻件的质量为2.7kg。4、确定锻锤吨位总变形面积为锻件在平面图上的投影面积与毛边面积之和，参考表 4-14，按12t锤毛 边槽尺寸考虑，假定毛边桥部宽度为18mm总面积F = 9300 + 730勺8 = 22440mm2，按双作用 模锻锤吨位确定的经验公
9、式 G =(3.56.3)kF确定锻锤吨位，因卸扣件为大量生产，需要高生产率，取较大的系数6.3，取k =1.0，于是G=6.3 1.0 224. 1413kg，选用1.5t锤5、确定毛边槽形式和尺寸图 5.1.1选用图5.1.1毛边槽形式I,其尺寸按表 4-14确定；选定毛边槽尺寸为h桥=1.6mm ,2h =4mm , b =8mm ,= 25mm, r 二 2mm , FK = 126mm。锻件毛边体积V毛 =730 0.7Fk =730 0.7 126 ：、65000mm3 ,其中0.7FK = F毛(锻件毛边平均截面积)。6、确定终锻型槽(1) 型槽排布模锻一种锻件，往往要采用多个工
10、步来完成。因此锻模分模面上的型槽布置要根据型槽 数、各型槽的作用以及操作方便来确定，原则上应使型槽中心与理论上的打击中心重合，以 使锤击力与锻件的反作用力处于同一垂直线上从而减少锤杆承受的偏心力距，有利于延长锤 杆寿命，使锻件精度增高。(2) 两个制坯型槽分布这时应将第一道制坯工步安排在吹风管的对面，以避免氧化皮落到终锻型槽里。布排型 槽应以终锻型槽为中心，左右对称布排，并尽可能使型槽中心与打击中心重合。-# -山东建筑大学课程设计说明书（论文）（3）终锻型槽是按照热锻件图加工和检验的，卸扣材料为45钢，考虑收缩率为1.5%。根据生产经验总结，考虑到锻模使用后承击面下陷，型槽深度减小及精压时变
11、形不均，横向尺寸 增大等因素，修改了几处尺寸：如轴孔处高度是 31mm修改后的尺寸是31.5mm7、设计预锻型槽预锻的主要目的是在终锻前进一步分配金属，分配金属是为了：（1）确保金属无缺陷流动，易于充填型槽；（2）减少材料流向毛边的损失；（3）减少终锻型槽磨损；（4）取得所希望的流线和便于控制锻件的力学性能。但采用预锻也会带来不利的影响，由于模块上附加预锻型槽，容易造成偏心打击，影响锤杆的寿命，容易使上下模错移，增大模块尺寸，降低生产率。预锻型槽是以终锻型槽或热锻件图为基础进行设计的，设计的原则是经预锻型槽成形的坯料，在终锻型槽中最终成型时，金属变形均匀，充填性好，产生的毛边最小。为此，须具
12、体考虑如下问题： 预锻型槽的宽与高当预锻后的坯料在终锻型槽中是以镦粗方式成形时，预锻型槽的高度尺寸应比终锻型槽大25mm宽度则比终锻型槽小12mm横截面面积应比终锻型槽相应处截面积大 1% 3% 模锻斜度预锻型槽的模锻斜度一般与终锻模具型槽相同。 圆角半径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的圆弧；型槽内的圆角半径比终锻型槽对应处稍大。增大肋根部圆角半径的目的是减小金属流动阻力，促进预锻件成形，同时也能补偿终锻时金属的不足，还可防止产生折叠。8绘制计算毛坯图根据卸扣的形状特点，选取9个截面，分别计算F锻，F毛，F计列于下表中，并画出卸扣的截面图和直径图。为设计滚挤型槽方便，计算
13、毛坯图按热锻件尺寸计算。截面图所围面积即为计算毛坯体积，得：V计二MF计=20 20941 = 418820mm3，缩尺比M通常取为20 50mm2/mm，这里取为20。（与 V锻 +V毛=344000+65000=409000mm 对比，相差 2.4%。）平均截面积F均 =竺820 =1196mm2 ；350平均截面直径4均=.F均 35mmo按体积相等修正截面图和直径图，修正后的最大截面积为4090mm2，则最大截面直径为dmax = 64.0mm。340(D QO (D 图 8.1.1表8.1卸扣计算毛坯的计算数据-# -山东建筑大学课程设计说明书(论文)截面号F锻 /mm2F毛 x 2
14、/mm2F计=F锻 + 2F毛d计=JF计/mm1025225215.92P 1411176158739.831984176216046.5475517693130.55P 855176103132.1675517693130.571308176148438.58r 1411176158739.89025225215.99、制坯工步选择计算毛坯为两头一杆，应简化成两个简单的一头一杆计算毛坯来选择制坯工步色=1.833517035= 4.9G 坯 1kg可知此锻件应采用拔长、滚挤制坯工步。为易于充满型槽，应选圆形坯料，先拔长，再 开式滚挤。模锻工艺方案为：拔长一开式滚挤一预锻一终锻。10、确定坯料尺寸根据公式拔长加滚挤联合制坯：F坯=(0.75 0.9)FmaxF坯一毛坯截面积；Fmax 计算毛坯头部最大尺寸处截面积,4090mm2F坯二 0.8Fmax 二 0.8 4090 二 3272mm2根据坯料的制坯工步采用圆形坯料-# -山东建筑大学课程设计说明书(论文)其直径D坯=1.13-F坯 ，经计算 D坯=
