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1、常啮合齿轮锻件锻模设计案例一、常啮合齿轮零件图：零件材料为 18CrMnTi二、制定锻件图根据零件图制定锻件图1、确定分型面位置常啮合齿轮的高径比为H/D=55/178=0.31 V1,属短轴线类锻件，因此取径向分模，根据零件形状，分模面取在最大直径处 1/2高度的位置。2、公差和加工余量加工余量的确定与锻件形状的复杂程度、成品零件的精度要求，锻件的材质，模锻设备，工艺条件，热处理的变形量，校正的难易程度，机械加工的工序等许多因素有关。因此在确定加工余量时通常要与加工部门协商。为了将锻件的脱碳层和表面的细小裂纹去掉，必须留有一定的加工余量（1）锻件形状复杂程度:锻件形状复杂程度用锻件形状复杂系
2、数S表示。它是锻件质量m与锻件外廓包容体质量 ml之比，即S=m/m1锻件形状复 杂系数分为4级：S1级（简单锻件）0.63 VS01S2级（一般锻件）0.32 S 0.63S3级（较复杂锻件）0.16 S0.32S4级（复杂锻件）0S 0.16薄圆盘或法兰锻件当圆盘厚度和直径之比t/d 0.2时,采用S4级。（2）锻件的材质锻件的材质将影响锻件的公差和机械加工余量，锻件的材质的影响用锻件的材质系数 M表示，常见金属材料的材质系数见 下表材料不吃塑性材质系数铝合金、镁合金优M0低碳、低合金钢（CV 0.65%,或合金元素总量V 3%）良M1高碳、高合金钢(O 0.65%,或合金元素总量)3%M
3、2不锈钢、耐热钢、高温合金、钛合金差M3(3)锻件的公差和机械加工余量与锻件的质量有关，可按零件图基本尺寸估算机械加工余量，绘制初步锻件图弁估算锻件质量。按估算的质量查表确定锻件的公差和机械加工余量，再修正锻件图。估算锻件质量约为5.2Kg,外廓包容体体积为12.05Kg;零件材料为18CrMnTi,材质系数为M1,形状复杂系数为：S=m/m1=5.22/12.05=0.433式中：m-锻件质量；ml一锻件外廓包容体质量即复杂系数为二级；零件加工精度为一般加工精度，锻件在煤气加热炉中加热。查手册可知，水平及高度方向的单边加工余量为2.02.5mm,取2mm查下表，内孔单边加工余量为 2mm锻件
4、内孔直径的机械加工单边余量孔径/mm孔深/mm6363 1001001401402002002802.5h或孔径d60mrm的锻件，尺寸：民=1 2 , S =0.7S式中：S 平底连皮的厚度S斜底连皮中部厚度带仓连皮：用于预锻时采用斜底连皮的终锻模膛，仓部能容纳较多的金属。连皮的尺寸 S1、b可采用飞边槽的桥部尺寸，连皮桥部厚度S1= S, S 平底连皮的厚度。拱底连皮用于内孔很大，高度很小的锻件(R1一作图决定d15h)R2=5h压凹：用于孔径v 25mmS厚度较大的锻件(3)常啮合齿轮的连皮厚度因常啮合齿轮的内孔 小44V 60mm因此采用平底连皮H取内孔高度的一半，即 h=24.5,
5、d=44,带入公式：因连皮圆角半径应大于内圆角半径，取为 R=10mm6、技术条件(1)图中未注模锻斜度7(2)未注圆角半径R2(3)由参考资料查得：允许的错差量w 1.2mm(4)由参考资料查得：允许的残余飞边量w 1.2mm(5)锻件的清理方式：清除表面氧化皮的方法有喷砂、抛丸、酸洗、滚筒清理等。(6)锻件热处理要求：正火 HB156- 207模锻件常用的热处理方法常用的热处理使用场合使用目的正火中1间热处理细化晶粒，获得合适硬度，便于切削加工最终热处理对零件力学性能要求不高时采用调质最终热处理保证较高的力学性能常用钢质模锻件正火或调质硬度范围查阅手册中的推荐值。上述各项参数确定后，便可绘
6、制锻件图三、确定锻件的基本数据1、锻件在平面图上的最大投影面积为26015mm22、锻件周边长度为572mm3、锻件体积为664970mm34、锻件质量为5.22kg o四、决定设备吨位针对圆饼类锻件，确定锻锤吨位的经验公式为： = (kg)式中：G0-锻锤落下部分质量，kg;A锻件直径，cm；(T 一锻件在终锻温度时的变形抗力，MPa经验推荐值见下表。该公式适用于直径为 60cm以下的锻件。模锻锤上终锻温度下部分钢材的变形抗力和系数K经验推荐值材料终锻温度/ CK6/MPa碳素结构钢含碳量V 0.25%7000.955碳素结构钢含碳量0.25%7501.060低合金结构钢含碳量V 0.25%
7、8001.060低合金结构钢含碳量 0.25%8001.1565高合金结构钢含碳量 0.25%8501.25758501.2590-100合金工具钢由上表查得，(T =60MPa D=18.2cm,带入经验公式=(1-0.005 X 18.2 ) X ( 1.1+2/18.2)2X(0.75+0.001 X 18.22)X18.2 X60kg=157kg根据推荐的模锻锤能力选择表推荐，故选用 2吨模锻锤。五、确定飞边槽尺寸按照锻件在水平面上的投影面积A=26015mm2(1)由经验公式确定飞边槽桥部高度(2)根据经验推荐值确定飞边槽尺寸：h=3.00mm h1=5mmb=12mmb1=32mm
8、 , Ak=233mm2六、终锻模膛设计终锻模膛设计的主要内容是绘制热锻件图，供制造模膛用。热锻件图按照冷锻件图加收缩率确定。常啮合齿轮考虑收缩率1.5%,模锻斜度和内、外圆角的尺寸与冷锻件图相同，绘制的热锻件图如下:七、确定制坯工步齿轮类零件一般采用徽粗制坯，徽粗直径D徽的确定需考虑锻件形状，对常啮合齿轮锻件应满足：(D1+D2 /2 DBD2式中：D1一锻件轮缘外径，mmD徽一徽粗后毛坯直径，mrmD2一锻件轮缘内径，mm带入数值：(182+147) /2=164.5 口徽 147,故取D徽=160mm八、确定坯料尺寸锻件体积Vd=664970mm3飞边体积按飞边槽容积的 50%+算, 即
9、V 飞=99700mm3取氧化烧损率为2.5%,则坯料体积为：V 坯=(100%+205% X ( 664970+99700) =783787mm3取坯料高径比n=2,则坯料直径为按标准规格选择坯料直径 d=80mm下料长度：|考虑到下料误差，取 L坯=159则坯料尺寸为：小80x 159mm九、锻模结构设计1、模膛布置：徽粗台布置在锻模的左前面，坯料徽粗后距各边 缘的距离不小于10mm由于是轴对称锻件，故终锻模膛压 力中心就是形心，应与锻模中心重合。2、锁扣尺寸：采用圆形锁扣，锁扣高度H=36mm最小宽度不小于40mm锁扣侧面间隙为0.3mm采用圆形锁扣，锁扣其 余尺寸如图所示。3、模块尺寸：按照模膛尺寸、徽粗台尺寸、锁扣宽度、模膛壁厚、承击面等初步算出模块平面尺寸；按模膛最大深度、 2t锤的最小闭合高度、锻模翻新量等因素决定模块高度尺 寸，由资料查得模块宽度为 500mm高度为300mm长度定 为450mm承击面约为970cm2;远大于2t锤允许的最小承 击面(450-970cm2)按上述设计计算结果，绘制出锻模如图所示。匚f工照r；具号 ！q基计土*曜蛇|环旗也
