汽車離合器精密鍛壓模具設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 摘 要 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車已逐步成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢扇鄙俚墓ぞ?。汽車的需求量在不斷增長(zhǎng)。在沒(méi)有找到更好的替代品之前，對(duì)汽車而言汽車離合器一直將發(fā)揮著不可或缺的作用。汽車的性能與汽車離合器質(zhì)量有著密切相關(guān)。因此怎樣找到一種加工方法使離合器加工精度高，加工質(zhì)量好，生產(chǎn)成本低是目前最重要的。而精密模鍛是一種相對(duì)而言比較有優(yōu)勢(shì)的加工方法。 針對(duì)嚙合套結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了模膛設(shè)計(jì)加工的要素及制造鍛模齒形模的工藝，確定了其精鍛成形工藝。在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，利用三維設(shè)計(jì)軟件 成了嚙合套模具和零件 的幾何形狀造型和二維工程圖，通過(guò) 其二維工程圖進(jìn)行修改完善。 關(guān)鍵詞 :嚙合套；加工方法；精密模鍛； 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 s an in is an be an in of a is to of at is to a in be in at at a is a of of a of of of s to -D of in -D 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 目 錄 摘要 言 1 第一章 模具的概述 2 具的概念、作用和優(yōu)點(diǎn) 2 具的分類和成形特點(diǎn) 3 具的加工方法和發(fā)展趨勢(shì) 7 具的材料選擇 8 第二章 模鍛生產(chǎn)工藝 11 鍛成形方法 11 鍛成形過(guò)程 11 鍛時(shí)金屬的流動(dòng)方向判別 13 鍛的分類 13 造工藝的基本工序和工步 14 2 2 模鍛變形的力學(xué)與金屬學(xué)基礎(chǔ) 18 本物理量 18 性變形 18 性條件（屈服準(zhǔn)則） 19 性變形體積 不變條件 20 變圖 20 屬的塑性和塑性指標(biāo) 21 模的基本失效形式及外觀檢查 22 2 4模鍛工藝制定的主要內(nèi)容 24 2. 4. 1 制定與模鍛變形相關(guān)的工藝 24 2. 4. 2 制定模鍛變形前和變形后的工藝 25 鍛件圖設(shè)計(jì) 26 模面設(shè)計(jì) 26 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 2. 5. 2 加工余量、鍛件公差和鍛造余塊 26 2. 5. 3 模鍛斜度 29 2. 5. 4 圓角半徑 30 2. 5. 5 沖孔連皮 31 2. 5. 6 飛邊槽的設(shè)計(jì) 31 2. 5. 7 技術(shù)條件 33 第三章 嚙合套的精密鍛壓模具設(shè)計(jì) 34 題主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 34 要設(shè)計(jì)步驟 34 體設(shè)計(jì)分析計(jì)算 35 鍛模膛設(shè)計(jì) 44 3 4 1 預(yù)鍛模膛作用 44 3 4 2 預(yù)鍛模膛設(shè)計(jì) 45 鍛模膛設(shè)計(jì) 45 3 6 原毛坯尺寸的確定 47 3 7 模鍛變形前的熱處理工序 48 熱的目的 48 熱的方法 48 件溫度的選擇 49 件的冷卻 50 在加熱過(guò)程中的物理、化學(xué)變化 50 具材料的選擇 51 第四章 模具的三維實(shí)體造型 53 能簡(jiǎn)介 53 53 第五章 總結(jié) 56 致謝 57 附錄：參考文獻(xiàn) 57 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 引言 鍛造是金屬加工方法之一，在現(xiàn)代制 造業(yè)中占有重要地位。鍛造一般屬于體積成形，是通過(guò)金屬體積的轉(zhuǎn)移和分配，來(lái)獲得機(jī)械零件或接近于零件尺寸的毛坯，鍛造的產(chǎn)品稱為鍛件。模鍛是適合于大批量生產(chǎn)鍛件的鍛造方法。模鍛時(shí)，使用特制、開(kāi)設(shè)有與鍛件形狀一致或相近的型腔（模膛）的鍛模，將鍛模安裝在鍛造設(shè)備上，金屬毛坯置于鍛模的模膛中，鍛造設(shè)備通過(guò)鍛模對(duì)毛坯施加載荷，是毛坯產(chǎn)生塑性變形，同時(shí)變形流動(dòng)又受到模膛空間的限制。 金屬材料通過(guò)模鍛塑性成形，可以獲得形狀尺寸精確、表面光潔程度較高的鍛件，同時(shí)其內(nèi)組織能夠得到顯著改善，使用性能得到提高。并且，模鍛具有很高的生 產(chǎn)率，模鍛件機(jī)械加工余量較小，材料利用率較高；鍛件流線分布合理，零件使用壽命高；生產(chǎn)操作簡(jiǎn)單方便。在工程應(yīng)用中承受較大或復(fù)雜載荷的零件，常采用模鍛方法進(jìn)行大批量生產(chǎn)。 模鍛成形在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。例如汽車、拖拉機(jī)、機(jī)械、航空、航天、軍工等領(lǐng)域，某些需要考慮形狀尺寸和內(nèi)部質(zhì)量的穩(wěn)定性，以及有某些特殊性能要求的零件，也經(jīng)常采用模鍛方法生產(chǎn)。由于社會(huì)需求和生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，各種先進(jìn)的、特殊的模鍛方法不斷產(chǎn)生和發(fā)展。例如精密模鍛、液態(tài)模鍛、粉末鍛造、擺動(dòng)輾壓、自動(dòng)輾環(huán)、高速模鍛、超塑模鍛等，所加工的材料 ，也從普通鋼和一般的有色金屬，發(fā)展到特殊鋼、高溫合金、鋁鎂合金、復(fù)合材料等。 鍛造是歷史久遠(yuǎn)的生產(chǎn)行業(yè)，也是飛速發(fā)展的學(xué)科領(lǐng)域，從依靠簡(jiǎn)單機(jī)械裝置驅(qū)錘的古老鍛造模式，發(fā)展到以高壓蒸汽、壓縮空氣、液體等多種介質(zhì)驅(qū)動(dòng)多種鍛造機(jī)器，使用多樣化模具體系進(jìn)行的近現(xiàn)代化模鍛生產(chǎn)，進(jìn)而到采用計(jì)算機(jī)控制的、全自動(dòng)的、集成化模鍛生產(chǎn)線或柔性化鍛造加工系統(tǒng)，傳統(tǒng)的成產(chǎn)方式正在被先進(jìn)生產(chǎn)方式改造、取代。因此鍛造工作者需要不斷“充電”來(lái)適應(yīng)學(xué)科、行業(yè)的發(fā)展。 本次設(shè)計(jì)的主要是鍛模， 是對(duì)于汽車 離合器 的精密鍛壓模具設(shè)計(jì)。由于能力和時(shí)間 有限，又是初次設(shè)計(jì)與分析，沒(méi)有什么經(jīng)驗(yàn)，僅憑的是別人總結(jié)出來(lái)的經(jīng)驗(yàn)，還有許多不恰當(dāng)?shù)牡胤?，錯(cuò)誤和不妥之處肯定在所難免，敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 第一章 模具的概述 具的概念、作用和優(yōu)點(diǎn) 模具的概念 在工業(yè)生產(chǎn)中，用各種壓力機(jī)和裝在壓力機(jī)上的專用工具，通過(guò)壓力機(jī)的壓力，使金屬或非金屬材料在專用工具內(nèi)變形、流動(dòng)獲得所需形狀和尺寸的制件，這種專用工具統(tǒng)稱為模具。 模具的作用 模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的重要工藝裝備。采用模具生產(chǎn)制品及零件，具有生產(chǎn)效率高，節(jié)約原材料成本低廉，保證質(zhì)量等一系列優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代工 業(yè)生產(chǎn)的重要手段和主要發(fā)展方向。 模具是成型金屬、塑料、橡膠、玻璃、陶瓷等制件的基礎(chǔ)工藝裝備，是工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)展和實(shí)現(xiàn)少無(wú)切削加工技術(shù)不可缺少的工具。如汽車、拖拉機(jī)、電器、電機(jī)、儀器儀表、電子等行業(yè)有 60%80%的零件需要用模具加工，輕工業(yè)日用品的生產(chǎn)需要用模具更多，螺母、螺釘、墊圈等標(biāo)準(zhǔn)零件，沒(méi)有模具就無(wú)法大量生產(chǎn)。由此看來(lái)，模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的主要工藝裝備之一。 模具是一種高效率的工藝裝備，用模具進(jìn)行各種材料的成形可實(shí)現(xiàn)高速度的大批量生產(chǎn)，并能在大批量生產(chǎn)條件下穩(wěn)定的保證制件的質(zhì)量、節(jié)約原材料 。因此，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具的應(yīng)用日益廣泛，是當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向。許多現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，在很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平。模具工業(yè)的水平和發(fā)展?fàn)顩r已被認(rèn)為是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。 模具加工制品的優(yōu)點(diǎn) 利用模具加工制品及零件主要有以下優(yōu)點(diǎn) : (1)生產(chǎn)效率高，可實(shí)現(xiàn)制品與零件的高速度大量的生產(chǎn)； (2)節(jié)約原材料，可實(shí)現(xiàn)少切削，無(wú)切削加工； (3)制件質(zhì)量穩(wěn)定，有良好的互換性； (4)操作工藝簡(jiǎn)單，利用模具生產(chǎn)制品時(shí)，不需要操作者有較高的技藝水平； (5)利 用模具批量生產(chǎn)的零件和制品成本低廉； 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 (6)所加工出的的零件與制品可一次成形，不需要進(jìn)行再加工； (7)能制造出用其他加工工藝方法難以加工、形狀比較復(fù)雜的零件制品； (8)容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化和半制動(dòng)化。 具的分類和成形特點(diǎn) 模具的分類 模具分類方法很多，過(guò)去常使用的有：按模具結(jié)構(gòu)形式分類，如單工序模，復(fù)式?jīng)_模等；按使用對(duì)象分類，如汽車覆蓋件模具、電機(jī)模具等；按加工材料性質(zhì)分類，如金屬制品用模具，非金屬制用模具等；按模具制造材料分類，如硬質(zhì)合金模具等；按工藝性質(zhì)分類，如拉深模、粉末冶金模、鍛模等 。這些分類方法中，有些不能全面地反映各種模具的結(jié)構(gòu)和成形加工工藝的特點(diǎn)，以及它們的使用功能。為此，采用以使用模具進(jìn)行成形加工的工藝性質(zhì)和使用對(duì)象為主的綜合分類方法，將模具分為十大類，見(jiàn)表 1 各大類模具，又可根據(jù)模具結(jié)構(gòu)、材料、使用功能以及制模方法等分為若干小類或品種。其具體分類： 模） 模具品種：沖裁模（無(wú)、少?gòu)U料沖裁、整修、光潔沖裁、深孔沖裁精沖模等），彎曲模具，拉深模具，單工序模具（沖裁、彎曲、拉深、成形等），復(fù)合沖模，級(jí)進(jìn)沖模；汽車覆蓋件沖模，組合沖模，電機(jī)硅鋼片沖模 適用范圍 :板材沖壓 成形 模具品種：壓塑模具，擠塑模具，注射模具（立式、式、角式注射模具）；熱固性塑料注射模具，擠出成形模具（管材、簿膜扁平機(jī)頭等）發(fā)泡成形模具，低刀具工具泡注射成形模具，吹塑成形模具等 適用范圍 :塑料制品成形加黃巖工藝（熱固性和熱塑性模塑料） 模具品種：熱室壓鑄機(jī)用壓鑄模，立式冷室壓鑄機(jī)用壓鑄模，臣式冷室壓鑄機(jī)用壓鑄模，全立式壓鑄機(jī)用壓鑄模，有色金屬（鋅、鋁、銅、鎂合金）壓鑄，黑色金屬壓鑄模 適用范圍 :有色金屬與黑色金屬壓力鑄造成形工藝 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 模具品種：模鍛和大型壓力 機(jī)用鍛模，螺旋壓力機(jī)用鍛模，平鍛機(jī)鍛模，輥鍛模等；各種緊固件冷鐓模，擠壓模具，拉絲模具，液態(tài)鍛造用模具等 適用范圍 :金屬零件成形，采用鍛壓、擠壓 模具品種：各種金屬零件鑄造時(shí)采用的金屬模型 適用范圍 :金屬澆鑄成形工藝 模具品種：成形模；手動(dòng)模：實(shí)體單向壓制、實(shí)體雙向壓制手動(dòng)模；實(shí)體浮動(dòng)壓模；機(jī)動(dòng)模：大型截面實(shí)體浮動(dòng)壓模，極掌單向壓模，套類單向、雙向壓模，套類浮動(dòng)壓模；整形模；手動(dòng)模；徑向整形模，帶外臺(tái)階套類全整形模，帶球面件整形模等。 機(jī)動(dòng)模：無(wú)臺(tái)階實(shí)體件自動(dòng)整形模， 軸套拉桿式半自動(dòng)整形饃，軸套通過(guò)式自動(dòng)整形模軸套全整形自動(dòng)模，帶外臺(tái)階與帶外球面軸套全整形自動(dòng)模等 適用范圍 :粉末制品壓坯的壓制成形黃巖藝。主模具電加工設(shè)備用于銅基、鐵基粉末制品；機(jī)械零件，工具材料與制品易熱零件等 模具品種：吹一吹法成形瓶罐模具，壓一吹法成形瓶罐模具，玻璃器皿用模具等 適用范圍 :玻璃制品成形工藝 模具品種：橡膠制品的壓膠模、擠膠模、注射模。橡膠輪胎模，“ O”形密封圈橡膠模等 適用范圍 :橡膠壓制成形工藝 模具品種：各種陶瓷器皿等制品用的成形 金屬模具 適用范圍 :陶瓷制品成形工藝 易模具） 模具品種：低熔點(diǎn)合金成形模具，薄板沖模，疊層沖模，硅橡膠模，環(huán)氧買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 9 樹(shù)脂模，陶瓷型精鑄模，疊層型腔塑料模，快速電鑄成形模等 適用范圍 :適用多品種少批量工業(yè)產(chǎn)品用模具，有很高經(jīng)濟(jì)價(jià)值 各類模具的成形特點(diǎn) (1) 冷沖模的成形特點(diǎn) 冷沖模是指在室溫下把金屬或非金屬材料放在模具內(nèi)，通過(guò)壓力機(jī)和模具對(duì)板料施加壓力，使板料發(fā)生分離或變形制成所需零件的模具。各類冷沖模成形特點(diǎn)是： 1）沖裁模。沖裁模的成形特點(diǎn)是：將一部分材料與另一部分材料分離。圖1示為落料沖裁模結(jié)構(gòu)形式，它的成形特點(diǎn)是將材料封閉的輪廓分開(kāi)，而最終得到的是一平整的零件。而圖 1示是一沖裁模結(jié)構(gòu)，它是將零件內(nèi)的材料與封閉的輪廓分離，使零件得到孔。 2）彎曲模。彎曲模的成形特點(diǎn)是：將板料或沖裁后的坯料通過(guò)壓力在模具內(nèi)彎成一定的角度和形狀。如圖 1示的壓彎膜，是將平直的板料壓成帶有一定角度的彎曲形狀。 3）拉深模。拉深模的成形特點(diǎn)是：將經(jīng)過(guò)沖裁所得到的平板坯料，壓制成開(kāi)口的空心零件。如圖 1示的模具是將平板的坯料拉深成筒形零件。 圖 1落料沖裁模成形特點(diǎn) 圖 1沖孔沖裁模成形特點(diǎn) 圖 1彎曲模成形特點(diǎn) 圖 1拉深模成形特點(diǎn) 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 10 4）成形模。成形模的成形特點(diǎn)是：用各種局部變形 的方法來(lái)改變零件或坯料的形狀。如圖 1示的縮口模，它是將空心件或管狀毛坯的端部由外向內(nèi)壓縮，以縮小其口徑成為所要求的零件形狀。 5）冷擠壓模。冷擠壓模的成形特點(diǎn)是：在室溫下，在模具型腔內(nèi)將金屬坯料加壓，使其產(chǎn)生塑性變形，擠壓成所需的形狀、尺寸及性能的零件制品。如圖 1示，是將一部分金屬在壓力作用下，沖擠到凸凹模形成的型腔內(nèi)，是毛坯變成所需的空心零件。 （ 2）型腔模的成形特點(diǎn) 1）鍛模。鍛模的成形特點(diǎn)是：將金屬毛坯，加熱后放在模膛內(nèi)，利用鍛錘的壓力使材料發(fā)生塑性變形，待充滿型腔后，形成所要求形狀 的零件，如圖 1示。 2）塑料壓縮模。壓縮模的成形特點(diǎn)是：將塑料放在模具型腔中，在壓機(jī)上通過(guò)加熱板對(duì)其加熱、加壓后使其軟化充滿型腔，保持一定的溫度機(jī)保壓一定時(shí)間后，軟化的塑料就固化成一定形狀的零件，如圖 1示。 3）塑料擠壓模。擠壓模的成形特點(diǎn)是：將塑料放入專用的加料室內(nèi)，通過(guò)壓力機(jī)加熱、加壓，使受熱而軟化的塑料熔液經(jīng)過(guò)澆注系統(tǒng)擠入模具型腔內(nèi)，待型腔填滿固化后而形成所需的制品，如圖 1示。 圖 1 成形模成形特點(diǎn) 圖 1冷擠壓模成形特點(diǎn) 圖 1鍛模成形特點(diǎn) 圖 1壓縮模成形特點(diǎn) 圖 1 擠塑模成形特點(diǎn) 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 11 4）塑料注射模。注射模的成形特點(diǎn)是：將熱塑性塑料放入專用的注射機(jī)料筒內(nèi)，通過(guò)加熱使其熔化成流動(dòng)狀態(tài)，再以 較高速度和壓力，通過(guò)推桿將其注入模具型腔內(nèi)，待其固化后，形成所需的零件，如圖 1示。 5）合金壓鑄模。合金壓鑄模的成形特點(diǎn)是：把經(jīng)加熱熔化成液體的有色金屬合金，放入壓鑄機(jī)的加料室內(nèi)，用壓鑄機(jī)活塞加壓后使其進(jìn)入模具型腔內(nèi)，待冷卻后固化成所需形狀的零件，如圖 1示。 圖 1注射模成形特點(diǎn) 圖 1合金壓鑄模成形特點(diǎn) 具的加工方法和發(fā)展趨勢(shì) 傳統(tǒng)模具加工法 滾筒 (加工 )、 波紋加工 、 拉刀切削 、 定中心 、 切削 、 外圓車削 、 放電加工 、電解研磨 、 壓花加工 、 面車削 、 銼刀修潤(rùn) 、 卷邊加工 、 滾齒加工 、 搖動(dòng)加工 、拋光 /研磨修潤(rùn) 、 雷射加工 、 車床車削 、 刨削加工 、 拋亮光 、 鉸孔修潤(rùn) 、 粗切削 、圓形加工 、 鋸削 、 清除鋼碇缺陷 、 成形加工 、 表面研磨 、 切縫切削 、 錐度車削 、螺紋切削 、 超音波加工 、 逆銑加工 、 手工修潤(rùn) 。 新的模具技工方法 高速切削加工技術(shù)按其目的而言可分為兩類：以實(shí)現(xiàn)單位時(shí)間最大材料去除量為目的的加工和以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量加工表面與細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)為目的的加工。模具的高速切削加工都是這兩類技術(shù)的綜合運(yùn)用。高速切削加工技術(shù)引進(jìn)到模具加工行業(yè)，主要應(yīng)用于以下三個(gè)方面：一是淬硬模具型腔的 直接加工。二是 是快速樣件制造。 按其加工原理不同可分為三大類：光制作技術(shù)，如 術(shù)、 子束光刻技術(shù)、激光加工技術(shù) ;腐蝕技術(shù)，如刻蝕技術(shù) ;微機(jī)械加工技買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 12 術(shù)，如微細(xì)車削、微細(xì)銑削、微細(xì)磨削、微細(xì)電火花等傳統(tǒng)加工法。 3. 采用離散制造原理 ,直接快速制造金屬模具零件。 制造中先采用超聲波焊接 , 實(shí)現(xiàn)層與層之間的固體連接 ,每一層焊接完成后 ,根據(jù)計(jì)算機(jī)中 據(jù)信息 ,驅(qū)動(dòng)刀具進(jìn)行單層平面輪廓加工 ,然后再堆積成形新層。 的新方法 粗加工時(shí)采用“機(jī)槍切削法”，即采取高速進(jìn)給、而切入量較小的一種加工方法。精加工時(shí)則采用“超負(fù)荷加工方法”荷減小，加工穩(wěn)定，刀具壽命延長(zhǎng)，加工效率大大提高。 模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 模具產(chǎn)品主要是向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展，模具產(chǎn)品的技術(shù)含量不斷提高，模具制造周期不斷縮短，模具生產(chǎn)朝著信息化、無(wú)圖化、精細(xì)化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，模具企業(yè)向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)批品牌化、管理信息化、經(jīng)營(yíng)國(guó)際化的方向發(fā)展。 其開(kāi)發(fā)動(dòng)向?yàn)椋?家系統(tǒng)，開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制日益普及，并設(shè)計(jì)各種高性能螺桿，開(kāi)發(fā)薄膜、片材、中空制品等多層復(fù)合成型設(shè)備。 噪音及性能優(yōu)良的全電動(dòng)性注塑機(jī)，電動(dòng)和油壓并用的電動(dòng)注塑機(jī)。 各種低壓成型或適應(yīng)壓力成型的加工機(jī)械，模內(nèi)壓力控制法、注塑壓縮成型機(jī)等。 色成型機(jī)，如多層專用加工機(jī)、夾芯注塑機(jī)、成型機(jī)、回收利用專用機(jī)、 成型機(jī)、軟硬材料一體成型機(jī)等。 具的材料選擇 模 具材料以 模具鋼 為主。 鍛造模具失效主要原因是受力過(guò)大、過(guò)熱、磨損和熱疲勞。對(duì)于大多數(shù)模鍛錘和鍛造壓力機(jī)用的鍛模模塊，其工作硬度一般不大于買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 13 模一般截面較大，應(yīng)選用淬透性較高的鋼種，以提高模塊心部的性能。為了提高熱作模具的使用壽命，往往選擇純凈度高、等向性好、經(jīng)過(guò)爐外精煉、電渣重熔和多向鍛造的高質(zhì)量模具鋼 按用途： 熱鍛模用鋼、熱擠壓模用鋼、壓鑄模用鋼，更可細(xì)分為錘鍛模用鋼、機(jī)鍛模用鋼、熱擠壓模用鋼、熱鐓模用鋼、熱沖裁模用鋼、壓鑄模用鋼。 按性能： 高韌性熱作模具鋼、高熱強(qiáng)性熱作模具 鋼、高耐磨性熱作模具鋼，也可分為低耐熱性熱作模具鋼、中耐熱性熱作模具鋼、高耐熱性熱作模具鋼。 按成分： 低合金熱作模具鋼、中合金熱作模具鋼、高合金熱作模具鋼，也可分為鎢系熱作模具鋼、鉻系熱作模具鋼、鉻鉬系熱作模具鋼、鉻鎢鉬系熱作模具鋼。 非專用熱作模具鋼： 奧氏體耐熱鋼、高速工具鋼、馬氏體時(shí)效鋼、析出硬化鋼、冷熱兼用基體鋼等。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是精密鍛壓模具因此所要選擇的模具材料為熱作模具鋼，其成分特點(diǎn)： (1)含碳量處于中等水平，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為 (2)加入 高鋼的淬透性和強(qiáng)度等性能； (3)加入 W、 止回火脆性，提高熱穩(wěn)定性及紅硬性； (4)適當(dāng)提高 提高鋼的抗熱疲勞性。 (1)較高的高溫硬度 (2)優(yōu)良的耐熱疲勞性能 (3)較高的高溫強(qiáng)度和韌性 (4)良好的耐磨性 沖擊負(fù)荷，韌性要求較高。 中、小型錘鍛模首選： 5文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 14 大型錘鍛模首選： 5特大型錘鍛模： 5擊負(fù)荷較小，負(fù)荷較大 ，要求熱強(qiáng)性較高。 壓力機(jī)鍛模首選： 4 14C 4C 5C 4C r 4C 4C 3C 5 C 3C 4C 5C i i ；大型、特大型模塊5C 5 C 4C r 中、小型模塊錘鍛模推薦鋼號(hào)工作 條件模具類型， ， ， ， ， ， ；， ， ；工作 條件型買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 15 第二章 模鍛生產(chǎn)工藝 鍛成形方法 按目前實(shí)際生產(chǎn)中主要采用的方式，模鍛可分為開(kāi)式模鍛（見(jiàn)圖 2閉式模鍛（見(jiàn)圖 2開(kāi)式模鍛要形成飛邊（也成毛邊），因而稱為有飛邊模鍛；而閉式模鍛在正常情況下不產(chǎn)生飛邊，因而 又稱為 無(wú)飛邊模鍛。 鍛成形過(guò)程 開(kāi)式模鍛的變形過(guò)程如圖 2一般情況下擬將整個(gè)變形過(guò)程分為四個(gè)階段，現(xiàn)分述如下： 第階段 (自由變形或稱鐓粗變形階 段 )。在這一階段，坯料在型槽中發(fā)生鐓粗變形，對(duì)于某些形狀的鍛件可能伴有局部壓入變形。當(dāng)被鐓粗的坯料與模膛側(cè)壁接觸時(shí)，表明此階段結(jié)束。此時(shí)變形金屬處于較弱的三向壓應(yīng)力狀態(tài)，變形抗力也較小。 第階段 (形成毛邊階段 )。第階段結(jié)束后，由于金屬流動(dòng)受到模膛壁的阻礙，坯料在垂直于作用力方向的自由圖 2開(kāi)式模鍛變形過(guò)程 圖 2開(kāi)式模鍛 圖 2式模鍛 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 16 流動(dòng)受到限制，繼續(xù)壓縮時(shí)，金屬流動(dòng)方向有兩個(gè)，一個(gè)平行于受力方向，流向模膛深處，一個(gè)繼續(xù)沿垂直于作用力方向流向毛邊槽，形成少許毛邊。此時(shí)變形抗力明顯增大，毛邊橋部?jī)?nèi)側(cè)的金屬處于較強(qiáng)的三向壓應(yīng)力狀態(tài)。 第階段 (充滿型槽階段 )。毛邊形成后，隨著變形的繼續(xù)進(jìn)行，毛邊逐漸減薄，形成一個(gè)阻力圈，使得金屬流向毛邊槽的阻力急劇增大。當(dāng)這個(gè)阻力大于金屬流向模膛深處和圓角處的阻力時(shí)，迫使金屬繼續(xù)向模膛深處和圓角處流動(dòng)，直到整個(gè)模膛完全充滿為止。此階段變形金屬處于更強(qiáng)的三向壓應(yīng)力狀態(tài)，變形抗力急劇增大。 第階段 (鍛足或稱打靠階段 )。通常坯料體積略大于模膛容積，因此，當(dāng)模膛完全充滿后，尚須繼續(xù)壓縮至上下模接觸（即打靠）。多余金屬全部排入毛邊槽，以保證高度尺寸符合要求。這一階段變形僅發(fā)生在分模面附近的不大區(qū)域內(nèi)，其它部位則在靜水壓力作用下壓合空洞 、疏松或使變形體處于彈性變形狀態(tài)。此階段由于毛邊厚度進(jìn)一步減薄和冷卻，多余金屬由橋口流出的阻力很大，這時(shí)變形區(qū)處于最強(qiáng)的三向壓應(yīng)力狀態(tài)，變形抗力也最大。有研究表明，此階段的壓下量雖小于 2消耗的能量卻占總能量的 30% 50%。 閉式模鍛變形過(guò)程分為三個(gè)階段如圖 2式鐓粗階段、充滿角隙階段和擠出端部飛邊階段。 (1) 開(kāi)式鐓粗即為自由鐓粗，即由開(kāi)始變形（ H ） 至金屬基本充滿型槽（ H ）。從坯料與沖頭或上型槽表面接觸開(kāi)始到坯料金屬與型槽（最寬處 ） 的側(cè)壁接觸為 止。在這一階段中，金屬充滿型槽中某些容易填充的部分。此圖 2閉式模鍛變形過(guò)程 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 17 階段結(jié)束后繼續(xù)變形時(shí)，變形抗力將急劇增高。 (2) 即從毛坯的鼓形側(cè)面與凹模側(cè)壁接觸開(kāi)始（ H ）到金屬完全充滿型槽為止（ H ）的階段。在這一階段中，變形金屬的流動(dòng)受到模壁的阻礙，變形金屬各部分處于不同三向壓應(yīng)力狀態(tài)。隨著毛坯變形程度的增加，模壁承受的側(cè)向壓力逐漸增大，直到型槽完全充滿。在該階段開(kāi)始時(shí)，坯料的變形區(qū)位于未充滿處附近的兩個(gè)剛性區(qū)之間。在此階段結(jié)束時(shí)的變形力比第階段末可增大 2 3 倍，變形區(qū)隨著變形過(guò)程的進(jìn)行逐漸縮小，最后消失， 但變形量 H卻很小。 (3)即從充滿型槽后（ H ）的多余金屬在繼續(xù)增大的壓力作用下擠入凸、凹模之間的間隙中，形成環(huán)形縱向飛邊。飛邊不僅增大了能量消耗，而且會(huì)加速模具的磨損，因此鐓粗式閉式模鍛的最佳模鍛鍛力應(yīng)是指最難成形的四角充滿后模鍛過(guò)程立即停止時(shí)動(dòng)力。 閉式模鍛一般適用于軸對(duì)稱變形或近似軸對(duì)稱變形的鍛件，應(yīng)用最多的是短軸類的回轉(zhuǎn)體鍛件。 鍛時(shí)金屬的流動(dòng)方向判別 判別方法 金屬流動(dòng)是指金屬內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的移動(dòng)。流動(dòng)是由于塑性變形引起的，而流動(dòng)的情況又決定了變形最終的形狀和尺寸。模 鍛時(shí)，毛坯內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)向什么方向流動(dòng)，是模鍛工藝設(shè)計(jì)者必須弄清楚的問(wèn)題。解決這個(gè)問(wèn)題目前還沒(méi)有十分精確的公式，前人曾提出許多比較適用的觀點(diǎn)，但也還有不完善的地方。確定金屬流動(dòng)方向的一般步驟是 : 根據(jù)應(yīng)力狀態(tài)對(duì)毛坯進(jìn)行分區(qū)，在每個(gè)區(qū)中作出應(yīng)力狀態(tài)圖，確定最大主應(yīng)力； 根據(jù)應(yīng)力分布情況定出最大主應(yīng)力增大的方向，確定質(zhì)點(diǎn)主要流動(dòng)方向； 根據(jù)次要主應(yīng)力增大方向確定質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)方向的偏移情況。 鍛的分類 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 18 鍛模的分類見(jiàn)表 2 表 2模的分類 項(xiàng)號(hào) 分類方法 模具名稱 應(yīng)用范圍 1 按模鍛 設(shè)備分類 1. 模鍛錘用鍛模 2. 摩擦壓力機(jī)用鍛模 3. 自由鍛錘用固定鍛模及不固定鍛模（胎模） 2 按工藝用途分類 1. 模鍛用鍛模 2. 切邊、沖孔鍛模 用于成品鍛件 用于切除飛邊及穿孔 3 按有無(wú)飛邊分類 1. 開(kāi)式模鍛用鍛模 2. 閉式模鍛用鍛模 各種鍛件 軸對(duì)稱回轉(zhuǎn)體鍛件 4 按模腔數(shù)量分類 1. 單腔鍛模 2. 多腔鍛模 用于胎模鍛和摩擦壓力機(jī)模鍛 多用于錘上模鍛 造工藝的基本工序和工步 一般情況下鍛件生產(chǎn)流程為：備料 加熱 鍛造工序 后續(xù)工序。 鍛造工序按加工 方法的不同，又可分為自由鍛工序、胎模鍛工序和模鍛工序。利用鍛造設(shè)備的上、下砧和簡(jiǎn)單的通用工具使坯料在壓力下產(chǎn)生塑性變形的鍛造方法，稱為自由鍛工序。自由鍛工序?qū)﹀懺煸O(shè)備要求低，通常在自由鍛錘上進(jìn)行，因此鍛件精度低。 利用簡(jiǎn)單的可移動(dòng)模具，在自由鍛錘上鍛造，稱為胎模鍛工序。它通常用于批量不大、精度要求不高的鍛件生產(chǎn)。 利用專門的鍛模固定在模鍛設(shè)備上使壞料變形而獲得鍛件的鍛造方法稱為模鍛工序。生產(chǎn)中模鍛工序往往又要分成好幾個(gè)工步來(lái)逐步實(shí)現(xiàn)。工步是在鍛造買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 19 加工時(shí)采用一種模具在鍛造設(shè)備一次或多次動(dòng)作下，使坯料產(chǎn)生一種方 式的變形并獲得一定的外觀變形量的步驟。如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上連桿鍛件在錘上模鍛時(shí)，就要經(jīng)過(guò)拔長(zhǎng)、滾壓、預(yù)鍛、終鍛四個(gè)工步。 目前生產(chǎn)中所用鍛造工序和工步名稱很多。除按加工方法不同區(qū)分外，還可以按成形特點(diǎn)命名，如鐓粗工序、拔長(zhǎng)工序、彎曲工序等。表 2 表 2用鍛造工序及工步舉例 分類 序號(hào) 名稱 加工示意圖 成形特點(diǎn)說(shuō)明 自 由 鍛 工 序 1 鐓粗 工序 把坯料沿軸向壓縮，使坯料橫截面增大，軸向長(zhǎng)度縮小 2 拔長(zhǎng) 工序 使坯料在送進(jìn)過(guò)程中橫截面縮小，沿軸向長(zhǎng)度增加 3 沖孔 工序 在軸向高度不大的盤形坯料上沖出大于 25 的孔 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 20 4 彎曲 工序 將坯料中心軸線壓彎成所需的角度和形狀 分類 序號(hào) 名稱 加工示意圖 成形特點(diǎn)說(shuō)明 模 鍛 工 序 1 拔長(zhǎng) 制坯 工步 利用鍛模模膛，同時(shí)操作坯料，一面翻轉(zhuǎn)，一面送進(jìn)，使坯料長(zhǎng)度增加，截面積減小。一般要多次連續(xù)鍛打才能完成。有去除氧化皮功能 2 壓扁 （鐓粗） 制坯 工步 利用鍛模上壓扁平臺(tái)或鐓粗臺(tái)，在鍛造力作用下，使坯料截面積增大高度減小。鍛造力與坯料軸線垂直，稱壓扁制坯工步鍛造力與坯料軸線一致稱鐓 粗制坯工步 3 滾壓 制坯 工步 利用鍛模模膛，同時(shí)操作坯料不斷翻轉(zhuǎn)，在多次連續(xù)鍛打下，使坯料一處截面積增大，另一處截面積減小，起聚料作用，同時(shí)有滾光和去除氧化皮功能 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 21 4 卡壓 制坯 工步 又稱壓肩制坯工步。坯料在鍛模模膛中只受鍛壓力一次作用，使高度減小寬度增加，有少量聚料作用 5 彎曲 工步 利用模具使坯料軸線彎曲成形 分類 序號(hào) 名稱 加工示意圖 成形特點(diǎn)說(shuō)明 模 鍛 工 序 6 擠壓 工步 坯料放在鍛模內(nèi)，在沖頭壓力下擠壓成形。又分正擠、反擠、復(fù)合擠、徑向擠等。圖示為正 擠 7 預(yù)鍛 工步 使制坯后的中間坯料進(jìn)一步變形，使它更接近鍛件形狀，以改善坯料在終鍛時(shí)流動(dòng)條件，避免產(chǎn)生充填不滿和折疊，并提高終鍛模膛的壽命 8 終鍛 工步 使坯料在終鍛模膛中最終成形，生產(chǎn)出符合鍛件圖要求的鍛件 后 續(xù) 工 序 1 切邊 （沖孔） 工序 利用切邊或沖孔模在壓力機(jī)上切除飛邊或沖孔連皮，使鍛件符合鍛件圖的要求 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 22 2 熱處理 工序 按圖樣要求進(jìn)行退火或調(diào)質(zhì)等熱處理；有要求的還要進(jìn)行噴丸，酸洗等表面處理 3 校正 工序 為消除鍛件在鍛后產(chǎn)生的彎曲、扭轉(zhuǎn)等變形，使之符合鍛件圖技 術(shù)要求而進(jìn)行的修整工序稱為校正 4 精壓 工序 是利用平板或模具對(duì)鍛件進(jìn)行少量壓縮以達(dá)到高的精度（形狀和尺寸）和細(xì)的表面粗糙度的一種工序 2 2 模鍛變形的力學(xué)與金屬學(xué)基礎(chǔ) 本物理量 （ 1）外力（載荷 ） 外力是重要的模鍛工藝參數(shù)，外力由模鍛設(shè)備借助于模具施加給毛坯。選擇模鍛設(shè)備、進(jìn)行模具設(shè)計(jì)都須考慮外力及其對(duì)成型的影響。 （ 2）應(yīng)力 金屬是通過(guò)原子間的結(jié)合力而結(jié)合成為整體的。要使金屬產(chǎn)生變形，外力就必須克服原子間的相互作用力，是原子離開(kāi)平衡位置向另一個(gè)平衡位置移動(dòng)。 （ 3）應(yīng)變 毛坯內(nèi)某質(zhì)點(diǎn)處發(fā)生的變形大小用“應(yīng)變”表示 性變形 一、塑性變形實(shí)質(zhì) 1、單晶體塑性變形 （ 1）當(dāng)無(wú)外力，晶格正常排列。 （ 2）外力作用使原子離開(kāi)平衡位置，晶格變形。 （ 3）當(dāng)剪應(yīng)力足夠大，沿晶面移動(dòng)一個(gè)或幾個(gè)原子距離。 2、多晶體塑性變形 多晶體是多個(gè)位向不同變形總和。特點(diǎn)： （ 1）變形過(guò)程復(fù)雜。 （ 2）變形抗力比單晶體大的多。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 23 二、熱變形后金屬組織與性能 1、氣孔、縮孔、縮松能鍛合，提高致密度。 2、生成再結(jié)晶組織，細(xì)化晶粒。 3、生成纖維組織，使材料有方向性。 鑄錠組織不均，晶粒 粗大，氣孔、夾雜，塑性變形后，再結(jié)晶消除加工硬化組織，夾雜沿變形方向分布，呈纖維狀。變形增加越明顯，使材料有方向性。 三、金屬變形程度 常用鍛造比表示 Y= 鋼錠 Y=2 合金鋼 Y=3 高速鋼 Y=5、冷、熱變形比較 熱變形特點(diǎn)： （ 1）均勻、細(xì)化晶粒 （ 2）消除加 工硬化 （ 3）高溫、塑性好 （ 4）氧化嚴(yán)重 （ 5）精度差 （ 6）設(shè)備貴，維修費(fèi)高 冷變形特點(diǎn) ： （ 1）不加熱 （ 2）精度、表面質(zhì)量好 （ 3）硬度、強(qiáng)度高 （ 4）材料有方向性 （ 5）設(shè)備貴，存在殘余應(yīng)力，易產(chǎn)生裂紋。 性條件（屈服準(zhǔn)則） 材料質(zhì)點(diǎn)處于單向應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，此單向應(yīng)力達(dá)到屈服極限s時(shí)發(fā)生屈服，開(kāi)式產(chǎn)生塑性變形。但是，當(dāng)材料處于復(fù)雜受力條件下，質(zhì)點(diǎn)處于 多向應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，就必須考慮所有方向應(yīng)力分量綜合作用的效果，實(shí)驗(yàn)研究表明：只有當(dāng)各應(yīng)力分量之間符合某一定關(guān)系時(shí)，質(zhì)點(diǎn)才能進(jìn)入塑性狀態(tài)，這種關(guān)系成為屈服準(zhǔn)則。 目前常用的屈服準(zhǔn)則是密席斯準(zhǔn)則：“當(dāng)材料質(zhì)點(diǎn)處得等效應(yīng)力達(dá)到s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)發(fā)生屈服?！?2/s 或 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 24 2213232221 )(2)()()( s 設(shè)代數(shù)值 1 2 3，其中 為與 2有關(guān)的系數(shù)。 這里 s 是指在變形溫度下金屬的抗力，即所謂“真實(shí)抗力”，可在資料或金屬抗力圖上查取。 因?yàn)榕髁闲螤詈湾懩ＤＬ判螤畈煌?，各處接觸情況不同，鍛模內(nèi)壞料各部分所受外力不同，應(yīng)力亦不同。變形首先發(fā)生在已符合塑性條件的區(qū)域，這樣的區(qū)域稱為塑變區(qū)。其余區(qū)域稱為彈性區(qū)或剛性區(qū)。隨著時(shí)間變化，金屬坯料的形狀發(fā)生了改變，它和模膛接觸情況在變化 ，外力和應(yīng)力都在變化。所以塑變區(qū)和其余區(qū)域的界線在模鍛過(guò)程中是在變化的。 在塑變區(qū)和其余區(qū)域界線附近，由于兩種區(qū)域變形量不同而存在附加應(yīng)力。這種附加應(yīng)力總是成對(duì)出現(xiàn)，其中的拉應(yīng)力往往是金屬坯料在鍛造時(shí)發(fā)生塑性破裂的原因。 性變形體積不變條件 塑性變形的機(jī)理是金屬在剪應(yīng)力作用下產(chǎn)生滑移，原子離開(kāi)原來(lái)的位置到達(dá)新的平衡位置。塑性變形不產(chǎn)生體積的變化?？梢悦枋鰹椋?0 可見(jiàn)塑性變形時(shí)，三個(gè)正應(yīng)變分量不可能全為正。 變圖 圖 2平砧上自由鐓粗時(shí)坯料剖面內(nèi)塑變區(qū)的分布圖。圓柱體的變形分為三個(gè)不同的區(qū)域。第 區(qū)為坯料兩端與上、下錘砧相接觸的圓錐體。其表層受到錘砧表面摩擦阻力作用變形十分困難，是彈性區(qū)或剛性區(qū)。 區(qū)在坯料中心，受接觸摩擦力影響很小，主要受垂直方向鍛壓力的作用金屬由四角向上、下端面流動(dòng)，是劇烈變形區(qū)。 區(qū)是圓柱側(cè)面所圍成的厚度不等的圓環(huán)形。其外側(cè)是自由表面，受端面摩擦力影響較小。隨著 區(qū)坯料不斷變形， 區(qū)直徑也逐漸擴(kuò)大呈現(xiàn)鼓形，其變形量在 區(qū)和 區(qū)之間，又稱小變形區(qū)。 區(qū)受到 區(qū)脹大時(shí)引起切向拉應(yīng)力，鐓粗操作不當(dāng)會(huì)造成圓 柱側(cè)面縱向裂紋。綜上所述，主要塑變區(qū)是 區(qū)。它和 區(qū)分界面上作用有正應(yīng)力和切應(yīng)力。這些應(yīng)力沿分界面積買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 25 分總和的垂直分量是理論鍛造力。 圖 2柱體坯料鐓粗時(shí)塑變圖 高度和直徑比例不同的圓柱體坯料在同一平砧上自由鐓粗時(shí)，當(dāng)原始高度 現(xiàn)雙鼓形。當(dāng)鐓粗到 H/D=1時(shí)雙鼓形變?yōu)閱喂男巍?圖 2原始高度 現(xiàn)雙鼓形。 、 、 區(qū)如前述， 區(qū)為中心均勻變形區(qū) 。 區(qū)和 區(qū)為塑變區(qū)。當(dāng)鐓粗到 H/D=1時(shí)雙鼓形變?yōu)閱喂男巍?圖 2同比例圓柱體的塑變圖 圖 2 買文檔就