鍛造模具課程設計說明書

鍛造模具課程設計說明書連接頭鍛造工藝及其模具設計

目錄1.鍛件圖的設計2.確定鍛錘噸位3.確定毛邊槽形式和尺寸4.繪制計算毛坯圖5.制坯工步選擇6.確定坯料尺寸7.制坯型槽尺寸8.鍛模型槽設計9、鍛前加熱、鍛后冷卻及熱處理要求10、參考文獻

1、模鍛件圖設計連接頭是軸類件，對零件的整體形狀尺寸，表面粗糙度進行分析，此零件的材料為45鋼，材料性能穩(wěn)定。1.1繪制鍛件圖的過程1.1.1確定分模位置確定分模面位置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。鍛件分模位置應選在具有最大水平投影尺寸的位置上。應使飛邊能切除干凈，不至產(chǎn)生飛刺。對金屬流線有要求的鍛件，應保證鍛件有最好的纖維分布。根據(jù)連接頭零件形狀，采用上下對稱的直線分型模。1.1.2確定公差和加工余量查得45鋼的密度為：。估算鍛件的體積為246.682cm3，則鍛件質(zhì)量約為。連接頭材料為45鋼，即材質(zhì)系數(shù)為。鍛件形狀復雜系數(shù)：S=V鍛/V外廓包容(1.1)式中V鍛—鍛件體積；V外廓包容—外廓包容體的體積。則，為一級復雜系數(shù)由[1]查得:高度公差為，長度公差為，寬度公差為。零件需無磨削加工,加工精度為,由[1]查得高度及水平尺寸的單邊余量約為1.0-2.0mm,取1.5mm。1.1.3模鍛斜度取常用模鍛斜度為7o。1.1.4圓角半徑外圓角半徑r=2+零件相應處圓角半徑或倒角，內(nèi)圓角半徑=（2～3）r，其余部位的圓角半徑取1.5mm[4]。1.1.5技術(shù)條件（1）圖上未標注的模鍛斜度7o；（2）圖上未標注的圓角半徑R=1.5mm；（3）允許的殘留毛邊量0.7mm；（4）允許的表面缺陷深度0.5mm；（5）鍛件熱處理:調(diào)質(zhì)HB230—260；（6）鍛件表面清理:為便于檢查淬火裂紋,采用酸洗。根據(jù)余量和公差,繪制鍛件圖。1.2計算鍛件的主要參數(shù)(1)鍛件在平面上的投影面積為5227mm2;(2)鍛件周邊長度為293mm;(3)鍛件體積為246682mm3;(4)鍛件質(zhì)量為1.936kg。2、確定鍛錘噸位總變形面積為鍛件在水平面上的投影面積與飛邊水平投影面積之和。按1-2錘飛邊槽尺寸考慮，按確定雙作用模鍛錘噸位的經(jīng)驗公式G=63KA的計算選擇鍛錘。取鋼種系數(shù)K=1，鍛件和飛邊在水平面上的投影面積為A,G=63KA=7630KN，選用1t雙作用模鍛錘。3、確定毛邊槽形式和尺寸選用圖1毛邊槽形式I，其尺寸按表確定；選定毛邊槽尺寸為=1.6mm,=4mm，b=8mm=25mm，=2mm，=100。圖1毛邊槽形式4、繪制計算毛坯圖根據(jù)零件形狀特點，選取7個截面，分別計算分別計算F鍛,F毛,F計列于表1,并在坐標紙上繪出連接頭的截面圖和直徑圖（見圖2）。為設計滾擠型槽方便,計算毛坯圖按冷鍛件尺寸計算。表1連接頭計算毛坯的計算數(shù)據(jù)截面號F鍛/mm2F毛×2/mm2F毛×1.4/mm2F計=F鍛+1.4F/mm2/mm13215200140335565.523630200140377069.433630200140377069.442873200140301362.052205200140234854.862205200140234854.871885200140202550.9由截面圖所圍面積即為計算毛坯面積,得（2.1）平均截面積：（2.2）則平均直徑（2.3）按體積相等修正截面圖和直徑圖（附圖中點劃線部分）,修正后的最大截面積為則最大直徑為。5、制坯工步選擇計算繁重系數(shù)，選擇制坯工步58.7mm>1kg由課本圖4-59知此鍛件應采用閉式滾擠制坯工步,為使鍛出的鍛件有更好的質(zhì)量，易于充滿型槽,調(diào)整制坯工步為：閉式滾擠。模鍛工藝方案為:閉式滾擠-終鍛。6、確定坯料尺寸坯料截面積計算：由取系數(shù)為0.8，則由零件形狀及原材料規(guī)格，實際取=59mm。燒損率，坯料體積為：==（246682+20510）（1+）=275207計算毛坯長度：根據(jù)坯料的質(zhì)量和長度，適于采用調(diào)頭模鍛，一料兩件，坯料原長為，考慮切斷并經(jīng)試鍛調(diào)整后，下料長度為175mm。7、制坯型槽設計7.1滾擠型槽設計閉式滾擠橫截面呈橢圓形，整個側(cè)面封閉，滾擠時金屬的橫向流動受到封閉型槽側(cè)壁的限制，而迫使金屬沿軸向強烈流動，聚料效率高，適合用于截面變化較大的長軸類鍛件，但占用模塊較大平面。滾擠型槽用來減少毛坯局部橫截面積，增大另一部分的橫截面積，使坯料沿軸向體積分配符合計算毛坯的要求。它對毛坯有少量的拔長作用，兼有滾光和去除氧化皮的功能。7.1.1滾擠型槽尺寸設計滾擠型槽可認為是由鉗口、本體、毛刺槽三部分組成，鉗口用來容納夾鉗并卡細坯料，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。同拔長型槽一樣，滾擠型槽也是以計算毛坯為依據(jù)進行設計的，主要是確定型槽高度h，寬度B及其他一些有關(guān)尺寸。（1）滾擠型槽高度閉式滾擠時，坯料桿部被滾成橢圓截面，型槽高度應比計算毛坯相應部分的直徑小一些，這樣每次壓下量可以大一些，由桿部排入頭部的金屬多一些。在計算閉式滾擠型槽桿部各截面高度時，按滾擠后坯料的各截面面積等于計算毛坯圖相應部分的截面積確定。由于滾擠時，上下模不一定打靠，實際采用的型槽高度應比計算值小一些，按下式計算：閉式滾擠：綜上所述，滾擠型槽高度h為:48mm67mm58mm（2)滾擠型槽寬度B滾擠型槽寬度B應根據(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分模面會形成毛邊，當翻轉(zhuǎn)再滾擠時，就會形成折疊。經(jīng)過拔長的坯料再進行滾擠時，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比前述的小，根據(jù)經(jīng)驗可得：，，所以寬度取為80mm（3）滾擠型槽長度L滾擠型槽長度L應根據(jù)熱鍛件圖尺寸確定。直鍛件：(mm)（4）鉗口與毛刺尺寸：=18（mm)=25(mm)=12(mm)原始坯料直徑，型槽端部毛刺尺寸按表選定。s---模壁最小的厚度7.1.2閉式滾擠型槽截面形狀閉式滾擠型槽的截面形狀有兩種形式，當毛坯直徑小于80mm時，桿部宜用圓弧形型槽；當毛坯直徑大于80mm時，可采用菱形截面型槽，以增強滾擠效果，但估計后毛坯表面質(zhì)量不如采用圓弧形截面型槽，至于頭部，均采用圓弧形截面型槽。由鍛件尺寸可知，該毛坯閉式滾擠型槽截面形狀采用圓弧形（圖4）。圖4閉式滾擠型槽采用截面形式8、鍛模型槽設計8.1終鍛型槽設計8.1.1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桿承受的偏心力距，有利于延長錘桿壽命，使鍛件精度曾高。8.1.1.1兩個制坯型槽分布這時應將第一道制坯工步安排在吹風管的對面，以避免氧化皮落到終鍛型槽里。布排型槽應以終鍛型槽為中心，左右對稱布排，并盡可能使型槽中心與打擊中心重合。8.2型槽壁厚型槽至模塊邊緣的距離，或型槽之間的距離都稱為型槽壁厚。型槽壁厚應保證足夠的強度和剛度，同時又要盡可能減小模塊尺寸。采用整體式，壁厚根據(jù)圖5確定：圖5確定型槽壁厚曲線8.3模塊尺寸8.3.1承擊面承擊面是指鍛錘空擊時，上下模塊實際的接觸面積。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，查手冊知，1t錘配300的承擊面。8.3.2模塊寬度為保證鍛模不與導軌相碰，模塊最大寬度應保證模塊邊緣與導軌間留有單邊間距離大于20mm：8.3.3模塊高度模塊高度：模塊高度根據(jù)型槽最大深度和鍛錘的最小閉合高度確定。這是由于上下模塊的最小閉合高度應不小于鍛錘允許的最小閉合高度，查資料得鍛錘的最小閉合高度為320mm，查手冊取模塊的高度為250mm8.3.4鍛模檢驗角1、寬度b：b=5mm2、高度h：查手冊h=50mm8.3.5模塊規(guī)格經(jīng)上確定模塊的規(guī)格為，燕尾槽、起重孔等尺寸按標準選取，具體見裝配圖。8、鍛前加熱、鍛后冷卻及熱處理要求的確定9.1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性能。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℃。9.2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。在半連續(xù)爐中加熱，加熱時間可按下式計算：式中D—坯料直徑或厚度（cm）—鋼化學成分影響系數(shù)，取0.13（h/cm）;9.3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。9.4確定鍛后熱處理方式及要求鍛件在機加工前后均進行熱處理，其目的是調(diào)整鍛件的硬度，以利鍛件進行切削加工，消除鍛件內(nèi)應力，細化晶粒等。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