鍛造課程設(shè)計論文

1、山東建筑大學(xué)課程設(shè)計說明書(論文)山東建筑大學(xué)課 程 設(shè) 計 說 明 書（論 文）題 目： 卸扣鍛造工藝分析與模具設(shè)計課 程： 鍛造工藝學(xué)與模具設(shè)計院 （部）： 機(jī)電工程學(xué)院專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動化班 級： 機(jī)械10級成型方向?qū)W生姓名： 紀(jì)偉慶學(xué) 號： 2010071184指導(dǎo)教師： 袁文生完成日期： 2014.1.17摘 要鍛造是一種借助工具或模具在沖擊或壓力作用下加工金屬機(jī)械零件或零件毛坯的方法。與其它方法相比，鍛造加工生產(chǎn)的生產(chǎn)率最高，鍛件的尺寸形狀穩(wěn)定，并有最佳的綜合力學(xué)性能。鍛件的最大優(yōu)勢是韌性高，纖維組織合理，件與件之間的性能變化小，并且其內(nèi)部質(zhì)量與加工歷史有關(guān)，不會被任何一種金

2、屬加工工藝超過。鍛造是模具三大行業(yè)之一，并且隨著國內(nèi)以及國外的機(jī)械化加工的越來越被重視，鍛造正在發(fā)揮著不可替代的作用。卸扣因體積小承載重量大而廣泛適用于電力、冶金、石油、機(jī)械、鐵路、化工、港口、礦山、建筑等各行各業(yè)。關(guān)鍵字：鍛造工藝學(xué)；鍛造模具；CAD制圖；目錄摘 要I正 文- 1 -1、零件分析及工藝方案確定- 1 -1.1零件分析- 1 -1.2工藝方案的確定- 1 -2、繪制鍛件圖- 2 -2.1確定分模位置- 2 -2.2確定模鍛件加工余量及公差- 2 -2.3模鍛斜度- 2 -2.4確定鍛件圓角半徑- 2 -2.5技術(shù)條件：- 3 -3、計算鍛件的主要參數(shù)- 3 -4、確定鍛錘噸位-

3、 3 -5、確定毛邊槽形式和尺寸- 4 -6、確定終鍛型槽- 4 -7、設(shè)計預(yù)鍛型槽- 5 -8、繪制計算毛坯圖- 5 -9、制坯工步選擇- 7 -10、確定坯料尺寸- 7 -11、制坯型槽設(shè)計- 8 -12、鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計- 9 -13、鍛前加熱、鍛后冷卻及熱處理要求的確定- 10 -13.1確定加熱方式，及鍛造溫度范圍- 10 -13.2確定加熱時間- 11 -13.3確定冷卻方式及規(guī)范- 11 -13.4確定鍛后熱處理方式及要求- 11 -14、卸扣件的模鍛工藝流程- 11 -15、課程設(shè)計感悟- 12 -16、參考資料- 12 - 12 -正 文1、零件分析及工藝方案確定1.1零件分析卸

4、扣，索具的一種。國內(nèi)市場上常用的卸扣，按生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)一般分為國標(biāo)、美標(biāo)、日標(biāo)三類；其中美標(biāo)的最常用，因為其體積小承載重量大而被廣泛運用。卸扣由于承受重力較高所以對強(qiáng)度要求比較高；對外形要求并不高，目前較好的卸扣一般都是用合金鋼材質(zhì)。如圖1.1.1對零件的整體形狀尺寸，表面粗糙度進(jìn)行分析，此零件的材料為45號鋼，材料性能穩(wěn)定。圖1.1.11.2工藝方案的確定根據(jù)上述分析，結(jié)合生產(chǎn)批量要求，生產(chǎn)設(shè)備，制模能力等進(jìn)行全面分析，初步確定出模鍛設(shè)計步驟：選擇鍛造方式：錘上模鍛；選用設(shè)備類型：模鍛錘；采用模鍛形式：開式模鍛；確定變形工步：下料加熱拔長滾擠預(yù)鍛終鍛。2、繪制鍛件圖2.1確定分模位置確定分模面位置

5、最基本的原則是保證鍛件形狀盡可能與零件形狀相同。使鍛件容易從鍛模型槽中取出，因此鍛件的側(cè)表面不得有內(nèi)凹的形狀，并且使模膛的寬度大而深度小。鍛件分模位置應(yīng)選在具有最大水平投影尺寸的位置上。應(yīng)使飛邊能切除干凈，不至產(chǎn)生飛刺。對金屬流線有要求的鍛件，應(yīng)保證鍛件有最好的纖維分布。根據(jù)卸扣零件形狀，采用厚度方向上下對稱的直線分型模。2.2確定模鍛件加工余量及公差根據(jù)表中可知，鍛件的質(zhì)量為2.7kg,鍛件的材料為45號鋼，所以材質(zhì)系數(shù)為M1級。鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)：，經(jīng)計算為3級復(fù)雜系數(shù)。由有關(guān)手冊查得：高度公差為；長度公差為；寬度公差為。零件需磨削加工，加工精度為，查得高度及水平尺寸的單邊余量約為，取。2.

6、3模鍛斜度為便于模鍛件從型槽中取出，必須將型槽壁做成一定的斜度，稱為模鍛斜度或出模角。為了使鍛件容易從模膛中取出，一般鍛件均有脫模斜度或脫模角,它分為外斜度和內(nèi)斜度，常常內(nèi)斜度比外斜度大23度。查有關(guān)手冊確定型槽的外斜度為7，內(nèi)斜度為10。2.4確定鍛件圓角半徑鍛件上的圓角可使金屬容易充滿模膛，起模方便和延長模具使用壽命。圓角半徑太小會使鍛模在熱處理或使用中產(chǎn)生裂紋或壓塌變形，在鍛件上也容易產(chǎn)生折紋。同時為了加工方便同一鍛件圓角的選取要與銑刀相配。為了使金屬易于流動和充滿型槽，提高鍛件質(zhì)量并延長鍛模壽命，模鍛件上的所有轉(zhuǎn)接出都用圓弧連接。r=余量+零件相應(yīng)處圓角半徑或倒角鍛件上內(nèi)圓角半徑R應(yīng)比

7、外圓角半徑r大，一般取R=（23）r所以外圓角半徑為1.5mm，內(nèi)圓角半徑為R=（23）r，所以內(nèi)圓角半徑為3mm.2.5技術(shù)條件：（1）未注明的模鍛斜度為7，內(nèi)斜度為10；（2）圖上未標(biāo)注的圓角半徑R=1.5mm；（3）允許的錯移量0.6mm；（4）允許的殘留毛邊量0.7mm；（5）允許的表面缺陷深度0.5mm；（6）鍛件熱處理：調(diào)質(zhì)；（7）鍛件表面清理：為便于檢查淬火裂紋，采用酸洗。3、計算鍛件的主要參數(shù)（1）鍛件在平面上的投影面積為9300；（2）鍛件周邊長度為730；（3）鍛件的體積為344000；（4）鍛件的質(zhì)量為2.7kg。4、確定鍛錘噸位總變形面積為鍛件在平面圖上的投影面積與毛邊

8、面積之和，參考表4-14，按12t錘毛邊槽尺寸考慮，假定毛邊橋部寬度為18mm，總面積，按雙作用模鍛錘噸位確定的經(jīng)驗公式確定鍛錘噸位，因卸扣件為大量生產(chǎn)，需要高生產(chǎn)率，取較大的系數(shù)6.3，取，于是，選用1.5t錘。5、確定毛邊槽形式和尺寸圖5.1.1選用圖5.1.1毛邊槽形式，其尺寸按表4-14確定；選定毛邊槽尺寸為，。鍛件毛邊體積，其中（鍛件毛邊平均截面積）。6、確定終鍛型槽（1）型槽排布模鍛一種鍛件，往往要采用多個工步來完成。因此鍛模分模面上的型槽布置要根據(jù)型槽數(shù)、各型槽的作用以及操作方便來確定，原則上應(yīng)使型槽中心與理論上的打擊中心重合，以使錘擊力與鍛件的反作用力處于同一垂直線上從而減少錘

9、桿承受的偏心力距，有利于延長錘桿壽命，使鍛件精度增高。（2）兩個制坯型槽分布這時應(yīng)將第一道制坯工步安排在吹風(fēng)管的對面，以避免氧化皮落到終鍛型槽里。布排型槽應(yīng)以終鍛型槽為中心，左右對稱布排，并盡可能使型槽中心與打擊中心重合。（3）終鍛型槽是按照熱鍛件圖加工和檢驗的，卸扣材料為45鋼，考慮收縮率為1.5%。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗總結(jié)，考慮到鍛模使用后承擊面下陷，型槽深度減小及精壓時變形不均，橫向尺寸增大等因素，修改了幾處尺寸：如軸孔處高度是31mm，修改后的尺寸是31.5mm。7、設(shè)計預(yù)鍛型槽預(yù)鍛的主要目的是在終鍛前進(jìn)一步分配金屬，分配金屬是為了：（1）確保金屬無缺陷流動，易于充填型槽；（2）減少材料流向毛

10、邊的損失；（3）減少終鍛型槽磨損；（4）取得所希望的流線和便于控制鍛件的力學(xué)性能。但采用預(yù)鍛也會帶來不利的影響，由于模塊上附加預(yù)鍛型槽，容易造成偏心打擊，影響錘桿的壽命，容易使上下模錯移，增大模塊尺寸，降低生產(chǎn)率。預(yù)鍛型槽是以終鍛型槽或熱鍛件圖為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計的，設(shè)計的原則是經(jīng)預(yù)鍛型槽成形的坯料，在終鍛型槽中最終成型時，金屬變形均勻，充填性好，產(chǎn)生的毛邊最小。為此，須具體考慮如下問題：預(yù)鍛型槽的寬與高 當(dāng)預(yù)鍛后的坯料在終鍛型槽中是以鐓粗方式成形時，預(yù)鍛型槽的高度尺寸應(yīng)比終鍛型槽大25mm，寬度則比終鍛型槽小12mm，橫截面面積應(yīng)比終鍛型槽相應(yīng)處截面積大1%3%。模鍛斜度預(yù)鍛型槽的模鍛斜度一般與終

11、鍛模具型槽相同。圓角半徑 預(yù)鍛型槽周邊不設(shè)毛邊槽，而是在型槽分模面轉(zhuǎn)角處用較大的圓?。恍筒蹆?nèi)的圓角半徑比終鍛型槽對應(yīng)處稍大。增大肋根部圓角半徑的目的是減小金屬流動阻力，促進(jìn)預(yù)鍛件成形，同時也能補(bǔ)償終鍛時金屬的不足，還可防止產(chǎn)生折疊。8、繪制計算毛坯圖根據(jù)卸扣的形狀特點，選取9個截面，分別計算，列于下表中，并畫出卸扣的截面圖和直徑圖。為設(shè)計滾擠型槽方便，計算毛坯圖按熱鍛件尺寸計算。截面圖所圍面積即為計算毛坯體積，得：，縮尺比M通常取為，這里取為20。（與對比，相差2.4%。）平均截面積 ；平均截面直徑 。按體積相等修正截面圖和直徑圖，修正后的最大截面積為，則最大截面直徑為。圖8.1.1表8.1卸

12、扣計算毛坯的計算數(shù)據(jù)截面號1025225215.921411176158739.831984176216046.5475517693130.55855176103132.1675517693130.571308176148438.581411176158739.89025225215.99、制坯工步選擇 計算毛坯為兩頭一桿，應(yīng)簡化成兩個簡單的一頭一桿計算毛坯來選擇制坯工步?？芍隋懠?yīng)采用拔長、滾擠制坯工步。為易于充滿型槽，應(yīng)選圓形坯料，先拔長，再開式滾擠。模鍛工藝方案為：拔長開式滾擠預(yù)鍛終鍛。10、確定坯料尺寸根據(jù)公式拔長加滾擠聯(lián)合制坯：毛坯截面積；計算毛坯頭部最大尺寸處截面積,。根據(jù)坯料的

13、制坯工步采用圓形坯料其直徑，經(jīng)計算，取直徑為65mm。查表取燒損率d=3%，在室內(nèi)電爐中加熱。坯料體積為：鉗頭長度：。所以坯料長度：，取200mm。11、制坯型槽設(shè)計11.1拔長型槽設(shè)計拔長型槽的主要作用是使批表局部截面積減小，長度增加，還兼有清除氧化皮的作用，拔長型槽的位置在模塊邊緣，有坎部，倉部和鉗口三部分組成。拔長坎高度。拔長坎長度。圓角半徑R=0.25C=0.2597.5=24，。型槽寬度。取B=95mm。倉部深度。拔長型槽長度。 按上述設(shè)計可鍛出合格鍛件，但為了提高生產(chǎn)率，可將型槽的高度h減小，增大。11.2滾擠型槽設(shè)計滾擠型槽可認(rèn)為是由鉗口、本體、毛刺槽三部分組成，鉗口用來容納夾鉗

14、并卡細(xì)坯料，毛刺槽是用來容納滾擠時產(chǎn)生的端部毛刺，本體使坯料變形。（1）滾擠型槽設(shè)計：采用開式滾擠。（2）滾擠型槽高度由于滾擠時，上下模不一定打靠，實際采用的型槽高度應(yīng)比計算值小一些，按下式計算：綜上所述，滾擠型槽高度h為:（3）滾擠型槽寬度B滾擠型槽寬度B應(yīng)根據(jù)所選型槽形式和坯料的狀態(tài)來確定。型槽B過大會減少聚集效率，并增大模塊尺寸；B過小，在滾擠過程中金屬流進(jìn)分模面會形成毛邊，當(dāng)翻轉(zhuǎn)90度再滾擠時，就會形成折疊。經(jīng)過拔長的坯料再進(jìn)行滾擠時，桿部金屬富裕量要小得多，不會再有大量金屬流入頭部，因此，經(jīng)過拔長過的坯料再滾擠時，滾擠型槽桿部寬度應(yīng)比前述的小，根據(jù)經(jīng)驗可得因為開式滾擠型槽頭部與桿部寬

15、度一致，經(jīng)試生產(chǎn)寬度調(diào)整取為80mm（4）滾擠型槽長度L滾擠型槽長度L應(yīng)根據(jù)熱鍛件圖尺寸確定。直鍛件（5）鉗口與毛刺槽尺寸鉗口處：，經(jīng)計算：。查表得：。12、鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）鍛模緊固方法錘上鍛模緊固在下模座和錘頭上，采用楔鐵和定位鍵配合燕尾緊固的方法。（2）模膛的布排因為此鍛模不需預(yù)鍛模膛，且零件為中心對稱，故終鍛模膛中心位置應(yīng)在鍛模中心處。（3）鎖扣的設(shè)計H=25mm，b=35mm，=0.3mm，=5，R1=13mm，R2=25mm。（4）確定模膛壁厚S1=1.262.5=75mm，S2=1.722.5=38.25mm，S3=215=30mm。（5）模塊尺寸的確定由噸位設(shè)備1.5t，查得鍛

16、模允許的最小承擊面積400，綜合考慮模膛布排、飛邊槽、鎖扣及鐓粗臺設(shè)計要求等方面的因素，可取模塊尺寸L=550mm，B=420mm。此時的承擊面積為：，滿足要求。（6）模塊高度上模塊高度：H=180mm下模塊高度：H=180mm模塊最小閉合高度：H=360mm（7）檢驗角b=5mmh=50mm燕尾b=200mmh=50.5mm鍵槽b1=50mml=60mm起重孔ds=3060mm13、鍛前加熱、鍛后冷卻及熱處理要求的確定13.1確定加熱方式，及鍛造溫度范圍在鍛造生產(chǎn)中，金屬坯料鍛前加熱的目的：提高金屬塑性，降低變形抗力，即增加金屬的可塑性，從而使金屬易于流動成型，并使鍛件獲得良好的組織和力學(xué)性

17、能。金屬坯料的加熱方法，按所采用的加熱源不同，可分為燃料加熱和電加熱兩大類。根據(jù)鍛件的形狀，材質(zhì)和體積，采用半連續(xù)爐加熱。金屬的鍛造溫度范圍是指開始鍛造溫度（始鍛溫度）和金屬鍛造溫度（終鍛溫度）之間的一段溫度區(qū)間。確定鍛造溫度的原則是，應(yīng)能保證金屬在鍛造溫度范圍內(nèi)具有較高的塑性和較小的變形抗力。并能使制出的鍛件獲得所希望的組織和性能。查有關(guān)資料確定鍛件的始段鍛溫度為1200，終鍛溫度為750。13.2確定加熱時間加熱時間是坯料裝爐后從開始加熱到出爐所需的時間，包括加熱個階段的升溫時間和保溫時間。13.3確定冷卻方式及規(guī)范按照冷卻速度的不同，鍛件的冷卻方法有3種：在空氣中冷卻，冷卻速度快；在灰沙

18、中冷卻，冷卻速度較慢；在爐內(nèi)冷卻，冷卻速度最慢。根據(jù)本鍛件的形狀體積大小及鍛造溫度的影響，選擇在空氣中冷卻。13.4確定鍛后熱處理方式及要求鍛件在機(jī)加工前后均進(jìn)行熱處理，其目的是調(diào)整鍛件的硬度，以利鍛件進(jìn)行切削加工，消除鍛件內(nèi)應(yīng)力，細(xì)化晶粒等。根據(jù)鍛件的含碳量及鍛件的形狀大小，采用在連續(xù)熱處理爐中，調(diào)質(zhì)處理。可使鍛件獲得良好的綜合力性能。14、卸扣件的模鍛工藝流程（1）切料：5000kN型剪機(jī)冷切。（2）加熱：半連續(xù)式爐，1220-1240。（3）模鍛：1.5t模鍛錘，坺長、開滾、預(yù)鍛、終鍛，每班約生產(chǎn)1100件。（4）熱切邊：1600kN切邊壓機(jī)。（5）彎曲：折彎機(jī)彎曲。（6）沖孔：沖床沖孔。（7）磨毛邊：砂輪機(jī)。（8）熱處理：連續(xù)熱處理爐，調(diào)質(zhì)。（9）酸洗：酸洗槽。（10）冷校正：1t夾板錘。（11）冷精壓：10000kN精壓機(jī)。（12）檢驗。15、課程設(shè)計感悟一周的課程設(shè)計馬上就要結(jié)束了，在這一周當(dāng)中，我們學(xué)習(xí)了不一樣的鍛造工藝學(xué)與模具設(shè)計的課程，見識到了課堂上見識不到的東西，在袁老師的悉心指導(dǎo)下，我們同學(xué)們一起齊心協(xié)力，為了一個目標(biāo)共同努力著，這種感覺帶來了巨大的集體榮譽感。鍛造，已經(jīng)成為了世界上機(jī)械加工不可缺少的方法，不僅保證了之間的質(zhì)量，而且節(jié)省