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1、南京工程学院毕业设计说明书（论文） 南 京 工 程 学 院毕业设计说明书(论文)作 者： 学 号：学院（系、部）： 材料科学与工程学院 专 业： 材料成形及控制工程 题 目： 圆锚圈锻造工艺与模具设计 指 导 者： 评 阅 者： 2019 年 6月 南 京第13页毕业设计说明书（论文）中文摘要圆锚圈的锻造工艺与模具设计 本次课题主要的研究内容为九孔圆锚圈的锻造成型，对圆锚圈的锻造工艺进行了设计。同时与传统的设计方法进行了比较，通过运用精密锻造，提出了新的模具设计方案。运用成形FEM分析，得出了一种与传统工艺方案相比更为合理，模具更能够达到安全可靠的生产要求，锻出的产品质量优良，同时能够节约成本
2、的新方案。通过DEFORM软件的应用，对锻造过程中出现的问题进行改良，对方案进行优化，最终得出实际可行的方案，完成九孔圆锚圈的锻造成型。关键词 精锻 圆锚圈 热锻 DEFORM 毕业设计说明书（论文）外文摘要Title Forging Technology And Die Design Of Round Anchor RingAbstractThe main research content of this project is the forging of nine-hole circular anchor ring. The forging process of circular anch
3、or ring is designed. At the same time, compared with the traditional design method, a new design scheme of die was put forward by using precision forging. By FEM analysis, a new scheme is obtained, which is more reasonable than the traditional process scheme. The die can meet the requirements of saf
4、e and reliable production. The quality of forged products is excellent, and the cost can be saved at the same time. Through the application of DEFORM software, the problems in forging process are improved and the scheme is optimized. Finally, a practical scheme is obtained to complete the forging of
5、 nine-hole circular anchor ring.Keywords precision forging Circular anchor ring Hot forging DEFORM目录第一章 绪论51.1 模具的概念、作用及优点51.2锻造模具工业国内外的发展状况61.3 锚圈的技术研究现状71.4精锻行业的特点和发展71.5本课题应达到的要求81.6课题研究进度计划9第二章 圆锚圈锻造工艺102.1 圆锚圈的产品介绍102.2使用闭式模锻进行圆锚圈锻造102.3工艺方案的拟定132.4锻模的设计思路142.5锻造工艺的基本工序和工步152.6加工余量、锻件公差、冲孔连皮18第
6、三章 圆锚圈成形FEM分析193.1 圆锚圈三维零件图设计193.2 DEFORM的介绍203.3 锚圈锻造工艺DEFORM分析22第四章 圆锚圈模具结构设计274.1 圆锚圈尺寸计算和设备选择274.2 圆锚圈的模具结构设计及分析294.3 圆锚圈模具装配示意图及工作过程介绍304.4 模具材料的选择304.5模具的经济性分析31第五章 总结33参考文献34致 谢35第一章 绪论1.1 模具的概念、作用及优点 模具的概念工业生产过程中，通过各种压力机以及专属工具，使得各种塑性材料在这种专用工具内产生变形以及流动的工具，我们称之为模具。简而言之，就是在外力作用下，使得胚料成为具有所需要形状、尺
7、寸的生产工。 模具的作用 在实际的工业生产中，模具是使用非常广泛作用非常大得的重要工艺装备。采用模具来进行产品的生产，能够有生产效率高、节约原材料、保证产品质量等优点。是现代工业生产的重要手段以及主要发展方向。在金属、橡胶、塑料、玻璃、陶瓷等产品的生产过程中，模具发挥了至关重要的作用。实际上，模具已经成为现阶段工业生产领域中不可缺少的重要工具。在仪器仪表、汽车生产等领域中，有百分之六十以上的零件需要利用模具来进行加工。在轻工业中，模具显得更为重要，如螺母、螺钉等应用非常普遍的标准件。假如说不存在模具，所有的标准件就无法大规模制造。模具在生产领域中的应用，不仅可以有效的提升产品的生产效率，同时也
8、为各种零部件的大规模生产提供了可能。除此之外，模具生产的产品，在规格、尺寸以及整体质量上保持了高度的一致性，在有效节省原材料的基础上，保障了生产的总体质量。所以，模具已经成为现代化生产过程中至关重要的工具之一，在多个领域都有着不同程度的应用。所以，一国模具发展的总体水平，已经成为当前阶段衡量该国工业发展总体水平的核心指标之一 13。模具加工制品的优势模具加工在实际的应用过程中，主要有以下的一些优点：（1） 产品的质量稳定，具有良好互换性；（2） 操作工艺比较简单；（3） 生产效率极高，并且支持大批量生产效；（4） 有效降低原材料的用量；（5） 生产自动化容易实现；（6） 能够为特殊、复杂形状的
9、零部件的加工提供强大的支持；（7） 批量生产节约成本；（8） 加工的产品可以一次成形； 1.2锻造模具工业国内外的发展状况锻造是现如今的金属加工方法之一，在现代的制造业中占有很重要的地位。在实际的应用过程中，锻造基本上都是以体积为基础成形的，利用调整和重新分配金属体积来实现零部件或者零部件毛坯的制作，通过这种方式生产出来的零件我们将其称之为锻造件。其中，模锻一般通过将金属坯放在锻件形状相同或者相近的型腔中，然后利用锻造设备对其施加的载荷，来使毛坯产生塑性变形，同时变形的流动，又会受到型腔的限制。金属材料通过这样的方法塑性成形，可以使得产品尺寸形状精确、表面光滑程度较高，同时还能提高其内部组织的
10、性能，使得使用性也得到提高。并且，在实际生产中，模锻有着较高的生产率，锻件材料利用率高、机加工余量小、零件使用寿命长；在实际的工程应用中承受较复杂或者承受较大载荷的零件，常使用该方法进行生产。锻造技术在国内的起步比较晚，但是在中国，锻造却有着非常悠久的历史。从远古的青铜器时代开始,人们就已经学会了一些基本的利用锻造技术锻制兵器、农具等用品的方法。然而从遥远的春秋战国时代开始一直到近代,我国的锻造技术水平一直不高始终处于手工作坊生产的水平,主要的生产工艺也以手工自由锻为主。这样的状况直到新中国成立之后才出现了根本性的转变。建国初期，我国人民群众利用所缴获的日军设备以及苏联所援助的工业设备，从无到
11、有的建成了我们现在所看到的锻造工业。而随着我国各领域的快速发展，国内锻造技术的发展也取得了一系列突破性的进展1。当前我国国民经济的快速发展和工业生产技术的不断突破，锻造已经成为多个领域不可或缺的重要技术之一，经济的发展一方面对锻造技术提出了更高的要求，另一方面也同样为锻造技术的进一步发展奠定了坚实的物质基础2。1.3 锚圈的技术研究现状作为预应力锚固体系中的重要内容，锚具目前主要是以夹片是锚具的应用最为广泛。其核心部件包括锚圈、锚垫板、钢绞线以及夹片等5。事实上，如何有效地提升锚具结构安全性，始终是目前研究的重要方向。现有研究中，主要是以锚具摩擦因数对其应变能力、应力分布情况以及塑形面积的影响
12、为主，而且锚合高度对应力的影响、锚合角度对应力的影响等方面的研究日益深入，但是在实验过程中，试验的次数常常特别多，因此也有人提出了正交试验以优化设计。信息技术的快速发展，使得人们开始在锚具应力领域的研究中引入有限元和计算机仿真相结合的新方法，这对于锚具安全性的提升无疑是有着重要的现实意义的6，7。在实际的使用过程中，锚圈长期受到弹性应力的作用，仅仅在和夹片接触的部分会出现一定的塑性形变。当然，极限受力情况下，锚具也会出现微小的塑性形变，但是其数值非常小，可归属于小变形的范畴之中。因此，在对锚具进行有限元分析的过程中，经常往往只将材料的非线性特征考虑进去。这里我们所介绍的材料的非线性，主要是指材
13、料应力情况受到现有应变和历史应变的决定性影响。锚圈是夹片的重要支撑件，在实际的应用过程中也同样是通过锚圈传导预应力给底座的，所以要求锚圈不得产生任何塑性形变，在夹片和钢绞线之间完全咬合之后，必须保证其咬合的稳定性，否则锚固将失去预期的作用 8。对其进行有限元分析的过程中，应结合实际情况构建模型开展分析。通过上述分析而获得锚圈的应力分布数据，为我们更好的掌握锚圈在实际应用中的受力情况提供了必要的数据支持，也是我们生产锚圈过程中，选材的重要依据。 1.4精锻行业的特点和发展精锻已经成为包括汽车、机械设备、航空航天领域的关键技术之一，不仅为制造业的发展提供了巨大的支持，也成为我们生产生活过程中必不可
14、少的一种技术。然而，随着各领域、各行业的进一步发展，也同样对精锻提出了更高的技术要求。传统的普通锻造、切削加工技术已经越来越难以满足实际的生产需求。基于上述情况，如何使得精锻产品最大限度的贴近产品的最终形状，甚至直接生成产品，是我们当前阶段所必须重点关注的问题 9。从本质上来说，这里我们所重点介绍的精锻实际上是以普通锻造技术为基础，不断改造而来的一种新型锻造技术。客观上来说，精密锻造成型技充分融合了信息技术、新材料技术、计算机技术、新能源技术，并凭借自身更高的效率和更低的能耗而应用于多个领域。从上世纪七十年代开始，逐渐成为制造业市场竞争的主流技术10。并且在不断发展过程中，也逐渐形成了相对完整
15、的锻造成形体系。在实际的应用过程中，精锻的金属，其流线始终沿着零部件外形分布而不断，这不仅为零部件承载能力的提升提供了强有力的支持，同时在组织结构、安全性以及整体使用寿命方面都有着显著的提升。而且精锻的产品外观、形状均更为理想，因此往往可以带来更大的经济效益。当前阶段市场经济环境下，人们根据既往的生产和使用经验，将精锻进一步划分为温精锻成形、冷精锻成形、复合精锻成形、分流锻造等多种不同的形式。在达纳公司的研究成果中，较为系统的介绍了静谧封闭式模锻等工艺 11。 当前阶段，精锻技术正朝着绿色、环保的方向发展着。这里我们所强调的绿色锻造，主要是指综合考虑资源效率和环境保护因素的一种锻造模式，在生产的过程中追求全寿命周期中对环境造
