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1、 南昌航空大学 锻压课程设计专 业 课 程 设 计 题 目 ： 发动机中心轴锻件的锻模设计 专 业 名 称 ：材料成型及控制工程 班 级 学 号 ：10033524 学 生 姓 名 ： 万新灵 日 期 ：2013.12 指 导 教 师 ：董洪波 目录1、设计任务- 3 -2、锻压工艺性分析- 3 -3、锻件图的设计- 3 -3.1、确定分模面- 3 -3.2、确定机械加工余量和公差- 4 -3.2.1、计算锻件质量m- 5 -3.2.2 、计算锻件复杂系数C- 5 -3.2.3、材质系数M- 5 -3.2.4、模锻件加工余量的确定- 5 -3.3、确定模锻斜度- 6 -3.4、圆角半径- 7
2、-3.5、综上所述可以得出冷锻件图- 7 -4、终锻模膛设计- 8 -4.1、绘制热锻件图- 8 -4.2、飞边槽的设计计算- 9 -4.2.1、毛边槽的形式- 9 -4.2.2、毛边槽尺寸的确定- 9 -4.3、选择钳口尺寸- 10 -5、制坯工步的选择及制坯模膛的设计- 11 -5.1、确定加工工步 经过分析，此长轴类锻件采用拔长-终锻工步。- 11 -5.2 .1、计算毛坯- 11 -5.2.2、繁重系数的计算- 12 -5.3、确定下料尺寸- 12 -6、制坯工步型槽设计- 12 -6.1、拔长型槽的尺寸设计- 12 -6.2、滚挤型槽的设计- 13 -7、锤上锻模结构设计- 14 -
3、7.1、锻模紧固方法- 14 -7.2 、模膛的布排- 15 -7.3 、确定模膛壁厚- 15 -7.4、模块尺寸的确定- 16 -7.5、模块高度- 16 -8、加热、冷却及热处理规范- 16 -8.1、加热时间- 16 -8.2、冷却方式- 17 -8.3、锻造温度- 17 -9、参考文献- 17 -10、附件：- 17 -1、设计任务产品冷锻件图如图1所示，材料为45号钢;生产条件：在1吨模锻锤上模锻。图1冷锻件图2、锻压工艺性分析零件属于长轴件，可在锻压机上进行锻造，制坯工序也可以在锻压机上进行，需要拔长滚挤。3、锻件图的设计锻模生产过程，工艺规程制定、锻模设计、锻件检验及锻模制造，都
4、离不开锻件图。锻件图根据零件图设计，分为冷锻件图和热锻件图两种。冷锻件图用于用于最终锻件检验和热锻件图设计；热锻件图用于锻模设计和加工制造。一般将冷锻件图称为锻件图，设计锻件图时一般应考虑解决以下问题。3.1、确定分模面 锻件是在可分的模腔中成形，组成模具型腔的各模块的分合面称为“分模面”；分模面与锻件表面的交线称为锻件的分模线。分模线是模锻件最重要、最基本的结构要素。锻件分模位置合适与否，关系到锻件成形、锻件出模、材料利用率等一系列问题。确定分模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，容易从锻模型槽中取出；此外，应争取获得镦粗成形。故此，锻件分模位置应选在具有最大水平投影尺寸的
5、位子上。另外，为了提高锻件质量和生产过程的稳定性，在满足上述分模原则的基础上，确定开式模锻件的分模位子还应考虑下列几点要求：1 为了便于发现上下模在模锻过程中的错移，分模位置应选在锻件侧面的中部。2 为了使模锻结构尽量简单，并防止上下错移，分模平面应尽可能采用直线状。3 头部尺寸较大的长轴类锻件，不宜直线分模，为保证尖角处能充满，应以折线分模，使上下模型槽深度大致相等。4 对金属流线方向有要求的零件，为避免纤维组织被切断，应尽可能沿锻件截面外形分模，同时还应考虑锻件工作时的受力情况，应使纤维组织与剪应力方向垂直。 由于零件形状，他是轴对称的零件，可以采用平面分模，且分模面在高度方向的中心平面上
6、。如图1，分模面为A-A.分模线形状采用平直分模线。3.2、确定机械加工余量和公差 普通模锻方法锻出的锻件很难满足机械零件的要求，一般来说存在如下两方面的问题：1 锻件走样 由于欠压、锻模磨损、上下模错移、毛坯体积变化和终锻温度的波动，使锻件的形状发生变化，尺寸在一定范围内波动；又由于锻件出模的需要，型槽带有斜度、锻件侧壁不得不添加敷料；形状复杂的长轴类锻件还可能发生翘曲歪曲，从而导致锻件与零件有较大的差别。2 表面质量不易保证 由于锻件表皮氧化与脱碳，以及合金元素的蒸发或污染，表面裂纹时有发生，表面粗糙度达不到零件要求等，使得锻件表面质量远远低于机械加工零件表面质量。正是这两方面的原因，使得
7、锻件设计时，应添加一层包覆零件外层的金属，即余量；而且还得规定适当的公差，以保证锻件的误差落在余量范围之内锻件上凡是需要机械加工的表面，都应给予加工余量。此外，对于重要的承力件，要求100%取样试验或为了检验和机械加工定位的需要，还得考虑必要的工艺余块。加工余量的大小与零件的复杂程度、尺寸精度、表面粗糙度、锻件材质和模锻设备等因素有关。过大的机械加工余量将增加切削加工量和金属消耗；加工余量若不足，将使锻件废品率增加。锻件尺寸公差具有非对称性，即正公差比负公差大一些。这是由于高度方向影响尺寸发生偏差的根本原因是锻不足，而型槽底部磨损及分模面压陷引起的尺寸变化却是次要的。水平方向的尺寸公差也是正公
8、差大于负公差，这是考虑到型槽磨损，锻件错移是难以避免的现象，而且均属于增大尺寸的影响因素。再者负公差是指锻件尺寸的下线，不宜过大，而正公差的大小不会导致锻件报废；正公差偏大对稳定工艺，提高锻模使用寿命有好处，因而有所放宽。确定锻件机械加工余量和公差大小的方法主要有两种：一是按锻锤吨位大小确定；另一种方法是按锻件形状尺寸大小查表选定。应当指出。各部门、工厂生产锻件所采用的加工余量和锻件尺寸公差标准不统一的，部门有部颁标准，有些专业化有厂颁标准。模锻件的公差，按所代表的技术要素的定义可分为：尺寸公差 包括长度、宽度、厚度、中心距、角度、模锻斜度、圆弧半径和圆角半径等公差。形状位置公差 包括深度、剪
9、拉毛刺的尺寸、顶杆压痕深度和表面粗糙度等。各项公差都不应互相叠加。3.2.1、计算锻件质量m零件的质量：=7.850.219=1.72kg (V锻=219911)3.2.2 、计算锻件复杂系数C级别代号形状复杂系数值形状复杂程度S10.631简单S20.320.63一般S30.160.32较复杂S40.16复杂表1 锻件形状复杂程度等级C =V锻/V外=0.51 C在0.32-0.64之间，所以复杂系数为。3.2.3、材质系数M45钢含碳量c%=0.420.50%0.65% ,所以材质系数为级。3.2.4、模锻件加工余量的确定z=M+m+h+式中 z-加工余量（mm）； M-精加工的最小余量（
10、mm）； m-锻件的最大错移量等形位公差（mm）； h-表面缺陷（凹痕、脱碳等）层深度（mm）； x-锻件尺寸的下偏差值（mm） 当锻件只经点解加工成零件时，要求余量要均匀。机械加工过程中，有中间热处理工序或零件需经焊接或组合加工时，应留有较多的余量， 综上所述的公差要求，对于此零件得出以下的公差尺寸及设计要求。锻件厚度余量1.72.2mm，取2.0mm。锻件水平方向余量1.72.2mm，取2.0mm。根据m、C、M，由表2-4、2-6查公差 锻件尺寸20mm，公差1.8(+1.2 -0.6)； 锻件尺寸150mm，公差2.5(+1.7 -0.8)；厚度尺寸40mm，公差2.0(+1.4 -0
11、.6)；厚度尺寸60mm，公差2.0（+1.4 -0.6）；错差0.8mm；残留飞边公差0.8mm；表面缺陷，不允许超过0.8mm。3.3、确定模锻斜度 锻模斜度的定义和作用：为了便于模锻件从型槽中取出，必须将型槽壁部做成一定的斜度，称为锻模斜度和出模角。模锻斜度可以是锻件侧壁附加的斜度，也可以是侧壁的自然斜度。模锻时金属被压入型槽后，锻模受到弹性压缩，外力去除后，由于锻模的弹性恢复，对锻件产生很大的压力N，取出锻件时，要克服模壁对锻件的摩擦阻力以及锻件的自重。实际生产中，较难实现自然脱模，出模角度不是偏大就是偏小。若出模角增大，则金属充填型槽阻力增大，锻件斜度余量也增大，从而增加金属的消耗和
12、机械加工余量。因此，在保证锻件能顺利取出的前提下，锻模斜度应尽可能取较小值。锻模斜度的大小一个锻件某部分斜度的大小，视金属充填该部分型槽深度H及宽度B的比值而定，型槽窄而深者模锻斜度大。下表2中列出了钢质锻件的外壁斜度。LBHB11334.54.56.56.5881.5a57101215151.5557101215 表2钢质锻件的外壁斜度（单位度） 由此确定该锻模斜度。3.4、圆角半径 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的寿命，模锻件上所有的转接处都要用圆弧连接，使尖角、尖边呈圆弧过渡，此过渡处称为锻件的圆角。锻件的凸圆角半径称为外圆角半径，用r表示；凹圆角半径称为内圆角半径
13、。锻件上的外圆角对应模具型槽的内圆角，其作用是避免锻模在热处理和锻模过程中因应力集中而导致模具开裂并保证金属充满型槽。锻件上的内外圆角对应模具型槽的啊外圆角，其作用是使金属易于流动充满型槽，防止产生折叠和型槽过早被压塌。为保证锻件外圆角处有必要的加工余量，可按公式：r=余量+零件相应处圆角半径或倒角 凸台高度hbh101016162525404063631001001600.512.52.53458121222.534610表3确定圆角半径也可参照下表选定。外圆角半径r=余量+a=2.0+0=2.0mm，取r=2mm。内圆角半径R=（23）r，根据需要，取R=5mm。3.5、综上所述可以得出冷
14、锻件图 冷锻件图的绘制原则：a) 冷锻件图不画连皮，连皮应画在热锻件图上；b) 冷、件图均不绘出毛边槽，毛边槽只绘在锻模图上；c) 粉末位置用粗实线绘再在锻件上必要时标注；d) 零件外轮廓用双点画线绘在冷锻件图上；e) 零件公称尺寸加括号后标注在冷锻件图相应尺寸下方；f) 分模位置或分模线应尽可能在主视图上表达；g) 标注公差或列公差表；h) 无法在图上表达出的锻件质量要求，用技术条件列出； 下图为所画的冷锻件图1 图2冷锻件图4、终锻模膛设计4.1、绘制热锻件图 热锻件图依据冷锻件图设计，热锻件图上的尺寸应比冷锻件图上的相应尺寸有所放大。理论上加放收缩率后的尺寸L按下列公式计算： 。其中，l为冷锻件尺寸，为终锻温度下金属的收缩率，钢为1.2%1.5%，45号钢，取1.5%代入上式放大，计算出热锻件图上相应的尺寸，并绘制热锻件图。图3热锻件图4.2、飞边槽的设计计算4.2.
