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1、锻造工艺与模具设计实验指导书实验一、空气锤结构及工作原理一、实验目的(1)了解750kg空气锤的组成、各部分作用;(2)掌握750kg空气锤工作原理及操纵方法。二、实验设备及厂房750kg空气锤,实训中心厂房三、实验内容(1)空气锤的组成部分如图2-4-10所示。(2)对照示意图和实物,说出空气锤结构部分包括的内容及作用。工作部分:包括落下部分(活塞、锤杆和上砧块)和锤砧(下砧、砧垫和砧座)传动部分:由电动机、带和带轮、齿轮、曲柄连杆及压缩活塞等组成操纵部分:由上下旋阀、旋阀套和操纵手柄等组成机 身:由工作缸、压缩缸、立柱和底座组成。(3)简述空气锤的工作原理四、实验总结整理每个同学按上述内容
2、完成实验报告实验二、典型锻件的模锻工艺设计一、实验目的() 学会分析模锻件的结构工艺性。() 学会用CAPP 软件进行模锻工艺设计。() 学会制定模锻工艺过程。() 学会分析模锻件锻后的质量。二、实验设备及要求微型计算机、CAPP软件三、实验内容模锻的锻造工艺过程通常包括以下内容。1、 绘制模锻锻件图模锻锻件图是根据零件图及模锻工艺特点制定的,它是确定变形工序、设计和制造锻模、计算坯料和检验锻件的依据。 在确定模锻锻件图时需预先考虑锻件的分模面、加工余量、锻造公差、工艺余块、模锻斜度及圆角半径等因素。() 分模面分模面即锻模上、下模或凸、凹模的分界面。 分模面可以是平面,也可以是曲面。 锻件分
3、模面的位置选择是否合理,关系到锻件成形、锻件出模、材料利用率等一系列问题。 其选择原则是:分模面应选在模锻件具有最大水平投影尺寸的位置上,最好为锻件中部的一个平面,并使锻件上加工余量最少,上、下模膛深度最浅且尽可能基本一致。这样可使上、下模膛具有相同的轮廓,易于发现上、下模的错移,金属容易充满模膛,便于取出锻件,并利于锻模的锻造。在保证上述基本原则的基础上,为提高锻件质量和生产过程的稳定性,还应考虑以下要求。 饼块类锻件的高度小于或等于直径时,应取径向分模,而不能选轴向分模,以利于锻模、切边模的加工制造和减少余块等金属消耗。 对于头部尺寸明显偏大的锻件,最好用曲面而不用平面分模,可使上、下模膛
4、深度大致相同,有利于整个锻件充填成形。 有流线方向要求的锻件,应考虑锻件工作时的受力特点。() 加工余量、模锻公差和工艺余块模锻件的加工余量和公差比自由锻件小得多,其数值根据锻件大小、形状和精度等级有所不同,一般加工余量为 ,公差为 之间,用时可查有关手册。模锻生产为成批生产,应尽量少加或不加工艺余块。() 模锻斜度。为了使锻件易于从模膛中取出,锻件与模膛侧壁接触部分需有一定斜度。锻件上的这一斜度称为模锻斜度。 模锻斜度不包括在加工余量内,一般取、 等标准值。 模膛深度与宽度之比增大时,应取较大斜度值。因冷却引起收缩,锻件的内壁斜度值应比外壁斜度值大一级。() 圆角半径。模锻件上所有两平面的交
5、角处均需做成圆角。 其作用是:锻造时易于金属充满模膛,便于取模,保证锻件质量;避免锻模凹角处产生应力集中,减缓模具外圆角处的磨损,提高模具寿命。 钢的模锻件外圆角半径r取 ,内圆角半径R 是外圆角半径r的 倍。 模膛深度越深,圆角半径取值越大。2、 确定模锻工步模锻工步主要根据模锻件的形状和尺寸来确定。工步的名称和所用的模膛相一致,如拔长工步所用的模膛称为拔长模膛等。 模锻件按形状分为以下两大类。() 长轴类。此类锻件的长度明显大于其宽度和高度,如台阶轴、曲轴、连杆、弯曲摇臂等。 锻造时锤击方向垂直于锻件轴线,常选用拔长、滚压、弯曲、预锻和终锻等工步。因此,终锻时金属沿高度与宽度方向流动,而长
6、度方向流动不明显。由于在拔长、滚压等制坯工步时,坯料已沿轴线方向流动改变了形状,各横截面已和锻件相应的横截面面积与飞边截面积之和近似相等,所以能保证终锻时金属充满模膛,且各处飞边均匀。 坯料的横截面面积大于锻件最大横截面面积时,可只选用拔长工步。 而当坯料的横截面面积小于锻件最大横截面面积时,采用拔长和滚压工步。 锻件轴线为曲线时应设弯曲工步。对于小型长轴类锻件,为了减少钳口料和提高生产率,常采用一根棒料同时锻造几个锻件的锻造方法,因此,应增设切断工步,将锻好的件切离。对于形状复杂的锻件,还应增设预锻工步,最后在终锻模膛中模锻成形,如锻造弯曲连杆模锻件。坯料经过拔长、滚压、弯曲等三个工步后,形
7、状接近于锻件,然后经预锻、终锻两个模膛制成带有飞边的锻件。 至此在锤上进行的模锻工步已经完成。 再经切飞边等其他工步后,即可获得合格锻件。某些模锻件选用周期轧制材料时,可以省去拔长、滚压等工步,使模锻过程简化,提高了生产率。() 饼块类。此类锻件主轴尺寸较短,在分模面上投影为圆形或长宽尺寸相近,如齿轮、法兰、十字轴、万向节叉等。 模锻时,坯料轴线方向与锤击方向相同,金属沿高度、宽度和长度方向均产生流动。 常采用镦粗或压扁等工步制坯,然后终锻。 形状简单的锻件可直接终锻成形。3、 坯料计算坯料重量为锻件、飞边、连皮、钳口料头和氧化皮重量的总和。 一般飞边是锻件重量的;氧化皮是锻件、飞边、连皮等重
8、量总和的。4、 选择模锻设备5、模锻的后续工序普通模锻件均带有飞边,带孔锻件还有冲孔连皮,通常采用冲切法去除飞边,其后尚有清除氧化皮及校正工序。 清除氧化皮的方法有滚筒清理、喷丸清理等,以便于检验表面缺陷及切削加工。 锻件在切边、冲孔、热处理及表面清理过程中若有变形,应进行校正,大、中型锻件在热态下校正,小锻件亦可冷态校正,此工序可在终锻模膛中进行,亦可在专门的校正模具中进行。 对于精度要求较高的锻件,应进行精压。 精压可全部或部分代替切削加工,分平面精压和体积精压两类。此外,锻造工艺对结构设计也有一定的要求,根据模锻的特点及工艺要求,模锻件结构设计的基本原则如下。 必须具有合理的分模面、模锻
9、斜度和圆角半径,保证模锻件易于从锻模中取出。 在零件的非结合面、不需进行切削加工处,应有合理的模锻斜度和圆角。 为了减少工序,零件的外形应力求简单,最好要平直和对称,截面的差别不宜过大,避免薄壁、高筋、凸起等外形结构。 在分模面上避免小枝杈和薄突缘。 避免窄沟、深槽、深孔及多孔结构,以便于制造模具并延长模具寿命。 孔径小于 和孔深大于直径两倍的孔结构均不易锻出,应尽量避免。 对于形状复杂的锻件,应尽量采用锻焊结构,以减少工艺余块,简化模锻工艺。四、步骤及结果分析() 选择设计题目。 有两题可供选择: 奖杯,如图-1所示,要求美观耐蚀,批量生产; 齿轮,如图-2所示,要求耐蚀和耐磨,批量生产。() 进行模锻件的结构工艺性分析,即对所选零件进行结构工艺性分析并进行修改。() 用CAPP软件进行设计,获得模锻工艺文件。() 确定结构,包括制坯、预锻和终锻模膛。() 选择坯料尺寸,根据锻件图确定坯料的重量和尺寸。() 确定模锻工步和工艺卡。(7) 分析模锻件的质量。图2-1 奖杯图2-2 齿轮