直齒圓錐齒輪三維實體造型及參數(shù)分析（含全套CAD圖紙）【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 摘 要 冷閉塞鍛造是國際上九十年代初出現(xiàn)的塑性加工最新技術，是現(xiàn)代計算機技術、材料科學、精密加工、測量技術和計算力學與傳統(tǒng)塑性成形技術相結合的產物。作為最先進的精密成形技術之一，冷閉塞鍛造工藝以其精密、優(yōu)質、高效、低消耗、低成本、大批量等生產特點，成為世界塑性加工技術發(fā)展的重要方向。長期以來，我國汽車生產，尤其在精密成形技術方面處于落后位置。隨著我國汽車生產，尤其是轎車生產的大規(guī)?；c全球性競爭的日趨激烈，積極開發(fā)冷閉塞鍛造成套技術并使之盡快產業(yè)化意義重大。本人設計的是用閉塞鍛造的方法直接加工成形直齒圓錐 齒輪，即通過 擠壓封閉腔中的坯料 來加工成形直齒圓錐齒輪，采用精鍛 （擠壓） 方法成形的齒輪有沿齒廓合理分布而連續(xù)的金屬流線和致密組織，其齒輪的強度、齒面的耐磨能力、熱處理變形量和嚙合噪聲等都 優(yōu)于 切削加工的齒輪。與切削加工相比，精鍛齒輪的強度可提高 20%、抗彎疲勞壽命提高 20%、熱處理變形量比切削齒輪減少 30%、 生產效率提高了 2 倍以上、 生產成本降低 20%以上。生產批量在 300 500 件以上時，經濟上更合理的。 關鍵字 ： 直齒圓錐齒輪、 閉塞鍛造、擠壓、凹模、凸模 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 is on at 0s is of as by is so on of is in in in is by it as as My to so on as a of 0%, 0%, to 0%, 0%. 00 500, in 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目 錄 摘要 第 1 章 緒論 1 外的發(fā)展現(xiàn)狀 1 內的發(fā)展現(xiàn)狀 2 第 2 章 冷閉塞鍛造概述 4 式擠壓 4 閉塞鍛造成形的優(yōu)點 4 壓件分類 6 第 3 章 直齒圓錐齒輪三維實體造型及參數(shù)分析 7 維實體造型軟件介紹 7 齒圓錐齒輪幾何尺寸計算 7 齒圓錐齒輪三維造型及計算其體積和質量 8 齒圓錐齒輪三維造型過程 8 算齒輪的體積和質量 9 第 4 章 直齒圓錐齒輪冷閉塞鍛造工藝方案確定 10 鍛件設計 10 坯尺寸的確定 11 第 5 章 模具設計 12 壓力的計算 12 閉塞鍛造成形的特點 12 具工作零 件設計 13 具設計前需要考慮的有關問題 13 模的設計 15 模的設計 17 桿的設計 21 向、頂 出件設計 26 具總體結構設計 28 第 6 章 技術經濟性分析 30 第 7 章 專題論文 31 結論 37 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 致謝 38 參考文獻 39 附錄 1 翻譯（漢） 40 附錄 2 翻譯（英） 47 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 1章 緒 論 直齒圓錐齒輪是應用極為廣泛的重要傳動零件。因其形狀復雜，材質、尺寸精度、表面 質量及綜合機械性能均要求很高，很難以常規(guī)的塑性加工技術生產 。 目前 ， 加工直齒圓錐齒輪 主要還是以機械加工為主，而采用機械加工又費時、費料、效率低、工序長， 所以 本設計 采用 冷閉塞鍛造 制坯再 進行少量 切 削加工 （或無機加工） 的制造方法。 近年來，隨著機械工業(yè)，尤其是汽車工業(yè)的飛速發(fā)展與國際競爭的激化，零部件及其設計與生產過程的高精度、高性能、高效率、低成本、低能耗、省資源已成為提高產品競爭力的唯一途徑。常規(guī)切削加工技術和完全 拘泥于傳統(tǒng)的粗放型塑性加工制坯工藝難以滿足要求，傳統(tǒng)的塑性加工技術與現(xiàn)代高新技術全方位的密切結合，實現(xiàn)塑性加工的智能化、精密化、高效率低成本以及可持續(xù)發(fā)展，已成為現(xiàn)代塑性加工技術發(fā)展的普遍趨勢和方向。 1 1 國外的發(fā)展現(xiàn)狀 在汽車工業(yè)發(fā)達的國家，冷精密鍛造技術迅速發(fā)展并 發(fā)揮重要作用。冷精密鍛造技術已經 從最初簡單的自行車零件、農用機械零件、普通精度零件的應用向汽車高精度復雜鍛件方向突破，其中最為引人注目的是以精密冷塑性成形技術作為基本支持的轎車復雜結構零件的產品設計。 冷閉塞鍛造工藝是近 幾 年發(fā)展起來的先進制造技術。作為精密復雜零件生產的重要途徑，冷閉塞鍛造技術，又稱為復動成形技術，因其精密、優(yōu)質、高效、低消耗、低成本、大批量等生產特點而為汽車工業(yè)所矚目。以智能化技術為應用背景的冷閉塞鍛造工藝成為現(xiàn)代塑性體積成形技術發(fā)展的重要方向。 當前鋼制零件的冷鍛技術最為發(fā)達的國家 當首推日 本和德國。德國自五十年代起就將冷鍛技術應用于金屬加工工業(yè)。曾被用于軍工生產的冷鍛技術現(xiàn)在主要的面向對象是汽車工業(yè)，其中 70%用于轎車業(yè)。在歐洲 ，轎車冷鍛件總產量每年達到 20 萬噸。這些零件代替了過去采用機加工或熱鍛成形的零件，廣泛用于變 速箱、差速器、發(fā)動機、驅動和轉向系統(tǒng)。德國舒勒公司的統(tǒng)計結果表明： 德國冷鍛件總產量的增加已遠遠高出轎車產量的增長，冷鍛成形工藝的應用范圍及其在轎車零件中的品種不斷擴大。在轎車工業(yè)發(fā)達買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 的日本，冷鍛技術受到特別重視，六十年代冷鍛技術主要用于軸類、活塞銷、回轉體法蘭、緊固件等簡單零件 ；七十年代發(fā)展到形狀復雜的產品；八十年代以后開發(fā)出傘齒輪、等速萬向節(jié)、十字軸等高難度冷鍛件。 當代國外的冷鍛生產具有下列特點： （ 1）冷鍛已由單工位發(fā)展到多工位生產， 以合理減少每工序的變形量，減輕模具負荷，增加模具壽命，提高工藝穩(wěn)定性。 （ 2）由冷鍛發(fā)展到溫鍛進而又由溫鍛發(fā)展到溫冷聯(lián)合成形工藝，以適應大型高精度零部件的生產。 （ 3）閉塞鍛造工藝的應用越來越廣泛。由于可在一次變形工序中獲得較大的變形量和復雜的型面，并且具有高效率及較高的模具壽命，因此閉塞鍛造特別適合復雜零件的精密成形。現(xiàn)已發(fā)展了閉塞鍛造專用壓 力機和在通用單動壓力機實現(xiàn)閉塞鍛造的專用模架。 （ 4）冷鍛專業(yè)化生產程度越來越高，鍛造專業(yè)廠、專業(yè)模具廠迅猛發(fā)展。 （ 5）冷鍛設備得到充分的發(fā)展、高質量、高性能的多工位冷壓力機、閉塞鍛造專用壓力機等獲得廣泛的應用。 （ 6）冷鍛用鋼專門化。美國、德國、日本等都根據(jù)本國的資源情況發(fā)展了冷鍛專用鋼。如美國側重于發(fā)展含硼的 冷鍛鋼，而日本、德國 主要發(fā)展含鉻、鉬的冷鍛用鋼。冷鍛專用鋼的開發(fā)和使用，不僅使冷鍛生產效率有很大提高，更主要是從材料上充分滿足了冷鍛的工藝要求，提高了冷鍛工藝水平，降低了冷鍛成本。冷鍛專用鋼的發(fā)展 和冷鍛技術的發(fā)展互相促進，形成了良性循環(huán)。 （ 7）計算機應用技術得到廣泛應用。由于冷鍛零件復雜性及市場對于開發(fā)周期，制件質量及成本的要求，以有限元技術為先導與核心的數(shù)值模擬與分析技術已成為冷溫成形研究與應用中的重要方面。 術已較多地應用于模具設計、工藝設計和模具失效分析方面。 （ 8） 成形零部件品種越來越多，體積越來越大，形狀越來越復雜。冷鍛部件由傳統(tǒng)的活塞銷、輪胎螺母、球頭銷等發(fā)展到等速萬向節(jié)，發(fā)電機爪極，傘齒輪、十字軸、三銷軸、變速器、螺旋傳動齒輪、汽車后輪軸等。 （ 9）以計算機輔助 技術為依托，冷鍛生產由大批量向多品種小批量方面發(fā)展，順應產品生產的個性化發(fā)展趨勢。 1 2 國內的發(fā)展現(xiàn)狀 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 在國內，由于各方面的原因，特別是由于汽車工業(yè)長期處于小批量生產，我國的冷鍛技術未能得到健康的發(fā)展。至二十世紀八十年代，除了少數(shù)自行車零件和汽車標準件以及活塞銷等生產堅持冷鍛工藝外，絕大部分汽車零件采用熱鍛 機加工工藝生產。建國以來，我國汽車生產主要圍繞載重車進行發(fā)展，轎車作為奢侈品，在相當長的時間內沒有得到發(fā)展。因此我國冷鍛生產雖然起步較早，卻遲遲未有發(fā)揮其巨大優(yōu)勢的用武之地。此外冷鍛生產涉及成形工藝 技術、 模具技術、材料科學、表面處理技術乃至質量管理等當代科技硬件和軟件技術，相關工藝技術也制約了冷鍛技術發(fā)展和工藝水平的提高。 近 幾 年，隨著我國汽車尤其是轎車工業(yè)的發(fā)展，國內企業(yè)界有識之士已充分認識到這一點。轎車工業(yè)高投入，大批量和高技術含量的要求，其零部件結構復雜、精度高，使得采用純切削加工方法引起的耗時、費料等諸多弊端已遠不能令企業(yè)接受。國內一些專業(yè)生產廠如揚州第一汽車齒輪廠、揚州太平洋精密鍛造公司、江蘇森威集團，相繼引進了日本冷鍛技術和設備、瑞士冷擺碾設備等，用于包括轎車差速器傘齒輪、等速萬向節(jié) 星形套 、花鍵軸等冷精密復雜零件的研制。近年來，吉林大學輥鍛所在國內率先開展了直齒圓拄齒輪冷精密鍛工藝及其相關生產技術的研究，取得良好效果。目前正在自主研究開發(fā)轎車復雜零件冷閉塞鍛造技術。 有關專家指出，以轎車工業(yè)的迅速發(fā)展為契機，推動我國冷精密鍛造及相關技術的發(fā)展與進步，使我國冷精密鍛技術進入世界先進行列，是國內塑性加工業(yè)現(xiàn)在乃至未來數(shù)年的主攻目標。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 2 章 冷 閉塞鍛造概述 2 1 閉式擠壓 冷閉塞鍛造技術特別適合生產類似直齒圓錐齒輪、差速器傘齒輪、等速萬向節(jié)星形套、十字軸、三銷 軸等形狀復雜、性能要求高、加工難度大的關鍵零部件。 冷 閉塞鍛造就是 在室溫下通過 閉式擠壓 坯料使之 直接成形為產品 零件。閉式擠壓是金屬壓力加工的一種無切削加工工藝，將擠壓模具裝在壓力機或液壓機上，利用壓力機或液壓機的往復運動，在室溫下使金屬在三向壓應力狀態(tài)下發(fā)生塑性變形，從而擠出所需尺寸、形狀及性能的零件。 從金屬塑性變形原理可知，當金屬坯料處于三向應力狀態(tài)下變形時，能大大提高金屬的塑性，允許金屬有較大的變形。因此，金屬擠壓工藝不僅可以成形各種復雜的零件，而且還使低塑性金屬和合金有成形加工的可能性。由于閉式擠壓坯 件受三向不均勻壓應力作用，故可得到坯件與擠壓中凸模緊密貼合的高精度型腔。 但擠壓所需的單位壓力大，基準凸模受壓力很大（高達 1800 3500因而降低了凸模的使用壽命。即使擠壓中等尺寸的型腔，也需要很大的壓力。閉式擠壓時，需采用容料坑或者減壓穴的坯件，使被擠出的大部分金屬流入其中，減小單位擠壓力。 2 2 冷閉塞鍛造成形的優(yōu)點 在機械制造工藝領域內廣泛采用擠壓先進技術，取得了顯著的成效。近年來，各種擠壓工藝的發(fā)展，已使它成為金屬壓力加工中先進工藝之一，無論在技術上和經濟上它都有很多的優(yōu) 點。 （ 1） 節(jié)約原材料，降低成本。復雜零件冷閉塞鍛造技術可實現(xiàn)少無切削加工，顯著提高了材料利用率，節(jié)省大量的優(yōu)質鋼材，大幅度降低了生產成本。以下圖所示的接頭為例：舊工藝用棒料直接車出零件，后改用擠壓毛坯，使生產率提高了 ，材料利用率提高 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 擠壓件 車出件 （ 2） 省工時、 縮短生產周期 、 提高生產效率。在現(xiàn)代工業(yè)體系中，提高大量生產的水平實際上就等于 降低了每個零件的價格。采用冷閉塞鍛造工藝可一次成形 精密復雜汽車零件，省去了大量機加工工時，大幅度提高了生產效率。 （ 3） 降低能源消耗、節(jié)省了設備投資。冷閉塞鍛造屬無飛邊、復動精密成形。工作壓力小，總工序的減少帶來了設備投資、刀具消耗及燃料動力費用等的大幅度降低，節(jié)省了能源消耗。 （ 4） 成形件綜合性能優(yōu)良，提高了零件的機械性能。切削加工把金屬內部的纖維割斷，從而降低了零件的機械性能。冷閉塞鍛造精密成形，在擠壓的過程 中，金屬是處于 三向應力狀態(tài)，變形后能在成形零件內部形成致密均勻的材料纖維組織，金 屬流線 沿表面輪廓連續(xù)、且分布合理，形成表面加工硬化層 以及圓滑過度的圓角溝槽。由于冷閉塞鍛造精密成形制件的主要輪廓（如齒輪齒面）不再進行機加工，這種合理的金屬纖維及良好的表層組織并不破壞， 而且在擠壓的過程中產生很高的溫度，相當于對制件進行了一次熱處理， 從而大大提高零件的耐磨性、機械性能與疲勞壽命等 。 （ 5） 提高了 零件的精度及表面粗糙度并且模具壽命高。在擠壓過程中，金屬表面在高壓下受到模具表面的熨平，因此零件的表面粗糙度很細，寸精度的公差范圍最高可控制到 壓工藝可以獲 得較理想的制件表面粗糙度與尺寸精度，有些零件經擠壓之后不再進行切削加工 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 （ 6） 可加工形狀復雜的零件。在壓力機的往復直線動作下完成復雜的加工工序，并可以制成形狀復雜的零件，如錐齒輪、十字軸等。 2 3 擠壓件分類 多數(shù) 擠壓件的外形以軸對稱為主。由于零件的形狀不同，擠壓變形時應根據(jù)零件的變形方法及模具中金屬流動方式不同。擠壓件有 ： 正擠壓件 ：擠壓時金屬流動方向與凸模運動方向相同； 反擠壓件 ：擠壓時金屬流動方向與凸模運動方向相反； 復合擠壓件 ：擠壓時金屬沿凸模運動方向和相反方向同時流動； 徑向擠壓件 ：擠 壓時金屬流動方向與凸模運動方向垂直。 另外還有 斜向擠壓件及敦擠件。 而 閉塞鍛造主要以反擠壓件為主。 第 3 章 直齒圓錐齒輪三維實體造型及參數(shù)分析 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 1 三維實體造型軟件介紹 通過應用軟件對零件特別是復雜零件進行三維造型，然后，通過軟件自身的分析或其他功能可以直接得到零件的某些參數(shù)，如復雜零件的體積、質量 、 面積等 ，這樣可以簡化很多設計步驟，而且得到的結果更準確?，F(xiàn)在流行的三維造型軟件主要有 。 稱 e)是美國參數(shù)公司推出的新一代 成化機械設計軟件，由于其強大的功能，可為機械設計、分析、加工一體化提供一整套解決方案，很快得到普遍歡迎，并迅速成為當今世界應用最為廣泛的 件之一。 e 軟件 的特性 8 ： e 獨特的參數(shù)化設計概念，除了采用單一數(shù)據(jù)庫的設計、支持同步工程的功能之外，還包括以下特性： （ 1） 3體模型。 e 擺脫了傳統(tǒng)線創(chuàng)建、面創(chuàng)建，改用 3體架構，除了可以將模型真實地呈現(xiàn)在設計者的面前外， 更可以輕易地計算出實體的表面積、體積、重量、慣性矩和重心等物理量，讓用戶更真實地了解產品的特性。 （ 2） 以特征為基礎的參數(shù)式模型創(chuàng)建。 （ 3） 參數(shù)式設計。 e 配合其獨特的單一數(shù)據(jù)庫設計，將每個尺寸視為可變的參數(shù)，只要修改這些參數(shù)的尺寸，相關的實體模型即會依照尺寸的變化重新產生，達到設計變更的一致性。借著參數(shù)化的設計，設計者可以運用邏輯關系式或數(shù)學運算方式建立尺寸與尺寸之間的關系式（ 如此可以減少人工改圖或計算所花費的時間并減少錯誤的產生。 3 2 直齒圓錐齒輪幾何尺寸計算 直齒圓錐齒 輪用于相交兩軸之間的傳動。 本次設計的直齒圓錐齒輪的幾何參數(shù)為：齒數(shù) z=10，模數(shù) m=向齒形角 n=22 30，分錐角=32 ，根錐角 f =27 24， 錐齒輪精度為 圈跳動公差距極限偏差 該直齒圓錐齒輪的幾何參數(shù)計算公式及結果如表 1 所示 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 表 1 直齒圓錐齒輪的幾何參數(shù)計算公式及結果 參 數(shù) 名 稱 計 算 公 式 計 算 結 果 分度 圓直徑 e=4 錐距 e=頂高*根高 (c*)m 端齒頂圓直徑 a=a 度圓 齒厚 S S=2 之嚙合齒輪齒數(shù) 2z 2z =z/16 3 3 直齒圓錐齒輪三維造型及計算其體積和質量 3 3 1 直齒圓錐齒輪三維造型過程 為了節(jié)省時間，本次設計直接應用了 e 的參數(shù)化設計的功能，通過改變已有直齒圓錐齒輪的相關參數(shù)（如模數(shù) m、齒數(shù) z、分錐角 等） 而得到 所需齒輪的實體三維圖，其具體過程如下： （ 1） 調用直齒圓錐齒輪。 在 e 環(huán)境下從零件庫中調出直齒圓錐齒輪； （ 2） 改變參數(shù)。依次單擊工具 程序 編輯 設計，然后在彈出來的記事本窗口中輸入相應的參數(shù)：模數(shù) m=數(shù) z=10、 齒寬 B=16、 嚙合齒齒數(shù) 2z =16； （ 3） 完成三維圖形。如圖 3 1 所示 ： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 3 1 3 3 2 計算齒輪的體積、質量 由于冷閉塞鍛造 對坯料的體積及質量要求 一般很 嚴格，大了容易損壞模具，小了金屬不能充滿型腔，所以必須精確計算出齒輪的體積和質量。而 在e 環(huán)境下可以直接應用 e 自身的模型分析功能得到三維圖形的體積，并且在輸入相應密度的情況下可以計算出零件的質 量 ，而且由此得到的體積和質量很精確。通過應用 e 的模型分析對得到的直齒圓錐齒輪進行計算得到以下數(shù)據(jù)： 體積 V=密度 =3質量 M= 第 4 章 直齒圓錐齒輪冷閉塞鍛造工藝方案確定 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 直齒圓錐齒輪冷閉塞是一種精密成形加工技術，精度要求一般都很高，所以 在考慮工藝方案的時候，要把達到要求的精度作為首要出發(fā)點。工藝設計是直齒圓錐齒輪閉塞鍛造 模 具設計的基礎，它是模具設計的主要技術依據(jù)，工藝設計的好壞，直接影響到制件的質量、成本、生產效率和模具壽命等很多方面。 4 1 冷鍛件設計 根據(jù)零件圖 確定冷 鍛件時，主要考慮如下方面 4 ： （ 1） 分模面安置在鍛件最大直徑處，能鍛出全部齒形和順利脫模。 （ 2） 齒形和小端面不需機械加工、不留余量。背脊面是安裝基準面， 擠 壓時不能達到精度要求，預留 1械加工余量。 （ 3） 圓角半徑不能太小，否則容易造成充不滿。 產品零件圖如 圖 4 1 所示 。為了保證模鍛后順利脫模及齒形的完整性 ，將分模面選在零件的最大截面處，即圖中的 A 處。 模 數(shù)m 5 . 4齒 數(shù)z 10齒 形 角 d e 54錐 距 R e 5 0 . 9 5分 度 角 32 ?齒 厚 B 16根 錐 角 27 ? 2 4 齒輪精度 G B 1 1 3 6 5 - 8 9齒輪跳動公差 F 0 1 822 ? 3 0 圖 4 1 采用冷閉塞鍛造技術，其目的是為了提高鍛件的尺寸精度，生產盡量接近零件最終形狀的產品，甚至提供或成品零件。因此在制定鍛件時，對其機械加工余量、公差和圓角半徑應予以充分重視。由于本次設計的模具是一次加工成形直齒 圓錐齒輪，所以鍛件圖與零件圖基本一致（如上零件圖）。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 2 毛坯尺寸的確定 毛坯的體積的大小直接影響到鍛件充填結果的好壞。如果毛坯料尺寸過小，將導致模腔充不滿；體積過大，則 會導致模具和設備負載過大從而造成模具和設備的損壞 ，所以在必須準確確定毛坯料的體積。 本次設計采用圓柱形坯料，其直徑 d=前述可知直齒圓錐齒輪的體積為 V= 則：由 V= 有： h=2 = =23選用直徑 d= h=23圓柱形毛坯，其材料為 20 鋼。 閉塞鍛造是對傳統(tǒng)機械加工方法的一次重大改革，它省去了齒形部分的機加工，齒形可一次成形， 直齒圓錐齒輪 加工工藝流程 大致 如下： 下料 冷閉塞鍛造成形 切削加工 熱處理 檢測 第 5 章 模具設計 5 1 擠壓力的計算 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 擠壓力是模具設計、模具材料和擠壓設備噸位選擇的依據(jù)。 確定擠壓力包括兩項內容：決定在凸模上所承受的單位擠壓力 ，目前冷擠壓模具鋼所能承受的許用單位擠壓力為 2500定此工序變形所需的總噸位。將凸模上承受的單位擠壓力乘凸模的水平投影面積，即可算出變形所需要的總擠壓力。 擠壓力的確定方法很多，有圖算法、公式計算法等。下面應用公式法來計算閉塞鍛造過程中所需要的擠壓力。 計算過程如下： 由 3 有： 坯料拉伸強度擠壓力： 1000P F 其中： P 擠壓型腔所需的壓力 凸模的投影面積 2 單位擠壓力 模的投影面積為： F=42d （其中 d= F=4 =文獻 5 有b=380由文獻 3 表 9 5 有 則擠壓力為：1 0 0 0 6 32 0 8 0P = 2 冷閉塞鍛造成形特點 冷閉塞鍛造成形過程（見下圖 5 1）如下：先將上下成型模具閉合并施加一定的工作載荷 1P 壓緊，毛坯在封閉的模腔內產生一定的變形，再由復買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 動式凸模施加壓力 2P ，3P，使毛坯產生多向流動，從而在一道變形工序中齒輪零件冷精密塑性成形。 圖 5 1 5 3 模具工作零件設計 5 3 1 模具設計前需要考慮的有關問題 1、綜合情況考慮 （ 1） 擠壓件的使用條件； （ 2） 擠壓件的性能要求：如強度、硬度、沖擊韌性等； （ 3） 擠壓件的結構形狀：如是否適合擠壓工藝，脫模是否有困難； （ 4） 擠壓件的精度要求：如尺寸精度，位置和形狀等； （ 5） 擠壓件的表面粗糙度要求； （ 6） 擠壓件的生產量：包括批量及長遠的需要情況 ； （ 7） 擠壓件的成本費用。 2、擠壓件的形狀合理性 （ 1） 避免內錐體形狀。擠壓內錐體零件，模具壽命低。對此應加大余量，擠壓后用切削加工得到。 （ 2） 避免徑向有局部金屬積聚或有輻板、十字筋等形狀。因為這類零件成形時，在擠壓方向上的金屬流動不能局部積聚，金屬流動困難。 （ 3） 避免銳角。因為銳角處金屬流動困難，阻力升高，模具轉角處容易買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 磨損和開裂。在允許的情況下，應盡量將擠壓件改為圓角。 （ 4） 避免零件壁上有環(huán)形槽 和徑向孔。 3、冷擠壓過程的關鍵問題 在冷擠壓成形的過程中，通過冷擠壓模具對擠壓坯料作用擠壓力而使其變形，而被擠壓材料對模具施以反作用力以反抗變形。如果模具的承載能力大于擠壓力，就可以順利地將制件擠成，如果模具的承載能力小于擠壓力將引起模具損壞。 而且在擠壓的過程中產生很大的開模力，如果不能克服開模力，制件也不能擠成。 在很多情況下（如本次設計冷擠壓 20 鋼），這是冷擠壓能否正常進行的關鍵問題。 為了解決這個問題，使冷擠壓技術能付諸生產實踐，就必須設法降低壓力，提高模具的承載能力，為此 考慮以下問題并給予解決： （ 1） 選用適合于冷擠壓加工的材料，如本次所選材料 20鋼； （ 2） 設計合理的、工藝性良好的被擠零件結構； （ 3） 采用合理的冷擠壓工藝方案，使每道工序的擠壓力均不超過模具的承載能力； （ 4）選用合理的毛坯軟化熱處理規(guī)范； （ 5） 采用合理的毛坯表面處理方法與潤滑劑； （ 6） 設計制造適合冷擠壓特點的模具結構，既保證產品 質量，同時又具有較長的工作壽命，較高的生產率與工作上的安全可靠。如本設計采用 4個杠桿來克服開模力。 （ 7） 選擇適合于冷擠壓工藝特點的機器與設備。 4、模具設 計要求 冷擠壓時單位壓力較大，模具應當符合以下要求： （ 1）凸凹模工作部分應當有較高的強度與較長的使用壽命； （ 2）凸凹模工作部分能簡捷而可靠地固定在模架上； （ 3）模具的易損部分拆換方便； （ 4）毛坯放置容易，定位準確，在大量生產時有可能采用半自動或全自動送料。如本設計采用坯料外圓和沖頭端面定位； （ 5）擠成的工件可以方便取出，本設計采用頂料桿將工件頂出； （ 6）模架能牢固地安裝在壓力機上，本設計采用四個緊固螺釘將模架 固定在液壓機的 T 形底座上； （ 7）制造簡單，成本費用低。 （ 9）保 證操作工人安全。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 與一般模具相比，冷擠壓模具的特點是： （ 1）模具工作部分的材料選擇較為嚴格； （ 2）模具工作部分應盡量采用光滑圓角過渡，防止由于大小直徑劇烈變化應力集中而損壞模具； （ 3）模具工作部分與上下底板之間應當有足夠的支撐面積與足夠厚度的淬硬墊板以承受壓力，擴大承壓面積，減小上下底板上的單位壓力； 5 3 2 凸模（沖頭）的設計 1、凸模材料的選擇 承受很大的壓力，（單位壓力 ），為保證凸模在高壓下工作，凸模應具有高的強度、硬度、足夠的韌性和耐磨 凸模性，凸模的材料應有良好的淬硬性和淬透性，且淬火變形小。此外，模具材料還應具有良好的切削加工性，以便于模具的機械加工。 由 3 表 9 11 及單位擠壓力 取凸模（沖頭）材料為： 2、凸模 （沖頭） 設計 凸模（沖頭）承受最大的單位擠壓力和最大的局部壓力。所以，在設計凸模（沖頭）時必須綜合考慮其各個部分的受力情況，特別要注意集中應力的產生，否則會因某部分應力過大而導致沖頭斷裂。綜合考慮采用圖 5 2所示的沖頭形式 5 ，它既可以減少單位壓力，又可以保證壁厚均勻。 其中： d 為工作帶直徑且 d= d ） =( =（ d ； d)d 1 取 ； (d)(d 2 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 0( 取 。 圖 5 2 由于在擠壓的過程中，凸模承受很大的壓力，所 以在 R 處均采用圓角過渡，以防止在 R 處產生集中應力而使凸模開裂，從而可以延長凸模的使用壽命。 最后得到沖頭如 圖 5 3 所示 ； 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 5 3 5、 3、 3 凹模的設計 3 冷擠壓凹模承受很高的單位壓力。 為了提高凹模的承載能力，有效延長模具的使用壽命，冷擠壓凹模采用預應力壓套加強的組合式凹模。 組合式凹模設計應包括預應力壓套結構形式的確定，壓套尺寸的設計及過盈的經驗選取。 1、 組合模結構設計需要解決的問題 （ 1） 凹模 強度 凹模強度與坯料的形狀和尺寸、坯料材質、鍛件的精度、模具結構及模具的材料性能等有關。 由 1 表 2 39，凹模模芯采用高強度、高韌性、耐磨性高、抗壓強度大的材料 （ 2） 模具的彈性變形 由于冷鍛件變形力很大，模具會產生一定的彈性變形，鍛件出模后有彈性恢復現(xiàn)象，此因素是設計凹模型腔尺寸比較關鍵的問題。彈性變形估計過小，鍛出的鍛件尺寸過大，不符合鍛件要求。彈性變形估計過大，會造成鍛件尺寸過小，機械加工余量不足，尺寸精度超差，造成廢品 。所以設計凹模型腔 時必須嚴格按照產品零件圖進行選擇。 2、 組合式凹模的結構形式 設計 為了在凹模內壁產生足夠大的預應力，可以采用一個或多個帶有一定過盈量的預應力壓套。壓套數(shù)目在 1 3 個范圍內，依單位壓力數(shù)值的大小而買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 定。當單位壓力小于 1000，可以采用整體式結構凹模，即不鑲預應力壓套；大于 1000小于 1600，采取一個壓套單壓配合的雙層組合凹模；大于 1600小于 2200，選用兩層壓套 雙重配合的三層組合凹模。 由于冷閉塞鍛造變形力比較大，凹模承受較大的單位壓力，同時凹模彈性變形較大， 由 3 表 9 5 且 20 鋼的單位擠壓力為 2080以采用 預應力 三層組合凹模 結構 ， 以提高凹模的承載能力和減小彈性變形 ， 如 圖 5 4所示 ： 其中： 1d 為凹模內徑即擠壓件最大直徑 1d = =1 30 由文獻 3 表 6 4 有： 2d =(1d =( =(113.8) 2d =100 3d=(1d =( =(205.3)取3d=1704d =(4 6) 1d =(4 6) =(379.0)取 4d =350買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 5 4 綜合 考慮零件的尺寸及結構形式并設計出型腔的結構，最后得到下凹模零件圖如圖 5 5 所示及上凹模零件圖如圖 5 6 所示。 圖 5 5 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 5 6 3、組合凹模的裝配 為了 裝配方便和容易得到所需的過盈量，將配合面都做成 1 30的斜度如圖 5 5 所示，此時軸向壓合量 C 由下式計算： C= 斜度； 徑向過盈量； C 軸向壓合量。 又： = d 由參考文獻 3 表 6 4 有 2 =2d =100=d=170以： 2 = 22 d =00 =33 d=70 =此，模芯與中模的壓合量為： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2C =中模與外套的壓合量 為： 3C=組合式凹模的裝配是生產中的重要環(huán)節(jié)，對于能否獲得預期效果有直接影響，常見的裝配方法有： （ 1）加熱裝配 利用熱脹冷 縮原理進行組裝的一種方法。這種方法是將壓套加熱至一定溫度后，再將鑲塊自由放入其中，使鑲塊在壓套中處于浮動狀態(tài)進行冷卻，當壓套冷卻后便將鑲塊自然箍緊。 （ 2）室溫下壓入裝配 在室溫下，用油壓機將鑲塊與壓套沿著配合錐面進行壓合。 （ 3）配模裝配 在室溫下，先按要求加工出內孔，然后根據(jù)壓合量一邊磨外圓一邊測量，進行試探性地裝配。 5 3 4 杠桿的設計 采用 杠桿原理來克服開模力是本次設計的創(chuàng)新之處 。 1、開模力的計算 由前述可知，沖頭的單位擠壓力 P=2080上模型腔受力分析如 圖5 7 所示。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 5 7 由參考文獻 6 有： = 2 2s o 其中 如右圖 ： 斜面上的正應力 P （ x x 軸方向上的應力 58 y y 軸方向上的