常嚙合齒輪鍛件鍛模設計案例

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常嚙合齒輪鍛件鍛模設計案例 一 常嚙合齒輪零件圖 零件材料為 18CrMnTi 二 制定鍛件圖 根據零件圖制定鍛件圖 1 確定分型面位置 常嚙合齒輪的高徑比為 H D 55 178 0 31 1 屬短軸線類鍛件 因此取徑向分模 根 據零件形狀 分模面取在最大直徑處 1 2 高度的位置 2 公差和加工余量 加工余量的確定與鍛件形狀的復雜程度 成品零件的精度要求 鍛件的材質 模鍛設 備 工藝條件 熱處理的變形量 校正的難易程度 機械加工的工序等許多因素有關 因 此在確定加工余量時通常要與加工部門協商 為了將鍛件的脫碳層和表面的細小裂紋去掉 必須留有一定的加工余量 1 鍛件形狀復雜程度 鍛件形狀復雜程度用鍛件形狀復雜系數 S 表示 它是鍛件質量 m 與鍛件外廓包容體 質量 m1之比 即 S m m1 鍛件形狀復雜系數分為 4 級 S1級 簡單鍛件 0 63 S 1 S2級 一般鍛件 0 32 S 0 63 S3級 較復雜鍛件 0 16 S 0 32 S4級 復雜鍛件 0 S 0 16 薄圓盤或法蘭鍛件當圓盤厚度和直徑之比 t d 0 2 時 采用 S4級 2 鍛件的材質 鍛件的材質將影響鍛件的公差和機械加工余量 鍛件的材質的影響用鍛件的材質系 數 M 表示 常見金屬材料的材質系數見下表 材料種類 塑性 材質系數 鋁合金 鎂合金 優(yōu) M0 低碳 低合金鋼 C 0 65 或合金元素總量 3 良 M1 高碳 高合金鋼 C 0 65 或合金元素總量 一般 M2 3 不銹鋼 耐熱鋼 高溫合金 鈦合金 差 M3 3 鍛件的公差和機械加工余量與鍛件的質量有關 可按零件圖基本尺寸估算機械加工 余量 繪制初步鍛件圖并估算鍛件質量 按估算的質量查表確定鍛件的公差和機械加工余 量 再修正鍛件圖 估算鍛件質量約為 5 2Kg 外廓包容體體積為 12 05Kg 零件材料為 18CrMnTi 材質 系數為 M1 形狀復雜系數為 S m m1 5 22 12 05 0 433 式中 m 鍛件質量 m1 鍛件外廓包容體質量 即復雜系數為二級 零件加工精度為一般加工精度 鍛件在煤氣加熱爐中加熱 查手冊可知 水平及高度方向的單邊加工余量為 2 0 2 5mm 取 2mm 查下表 內孔單邊加工余量為 2mm 鍛件內孔直徑的機械加工單邊余量 孔深 mm孔徑 mm 63 63 100 100 140 140 200 200 280 25 2 0 25 40 2 0 2 6 40 63 2 0 2 6 3 0 63 100 2 5 3 0 3 0 4 0 100 160 2 6 3 0 3 4 4 0 4 6 160 250 3 0 3 0 3 4 4 0 4 6 零件尺寸加上加工余量得到鍛件尺寸 徑向尺寸 48 2X2 44 178 2X2 182 高度尺寸 55 2X2 59 45 2X2 49 30 2X2 34 由鍛件尺寸查表可確定鍛件各尺寸的公差 8 0714 4 21 0 2591 27 0 2534 3 模鍛斜度 外模鍛斜度與零件圖上一致 取 7 內模鍛斜度取 10 4 圓角半徑 1 作用 使金屬容易充滿模膛 起模方便 保證鍛件質量 減緩鍛模外圓角磨損 延長模具使 用壽命 2 鍛件圓角處的最小余量 凸角處有倒角 r 余量 零件的倒角值 凸角處無倒角 r 余量 3 常嚙合齒輪的圓角半徑 零件內孔有倒角 2X45 故此處的外圓角半徑為 r 余量 零件的圓角值 2 0 2 0 4 0mm 圖中原有圓角數值不變 其余未注圓角取 r 2 拱底連皮 用于內孔很大 高度很小的鍛件 d 15h t4 0 R1 作圖決定 R2 5h 壓凹 用于孔徑 25mm 且厚度較大的鍛件 5 沖孔連皮 鍛件內孔直徑大于 25mm 時要考慮沖孔 若內孔直徑小于 25mm 時 一般不沖孔 1 作用 2 分類 平底連皮 用于直徑不大的孔 最為常用 連皮厚度 hd6 052 45 0s 過渡圓角 R 1 R 0 1h 2 平底連皮 斜底連皮 斜底連皮 常用于預鍛模膛 用于孔徑 d 2 5h 或孔徑 d 60mm 的鍛件 尺寸 1 2 S 0 7S 式中 S 平底連皮的厚度 S 斜底連皮中部厚度 帶倉連皮 用于預鍛時采用斜底連皮的終鍛模膛 倉部能容納較多的金屬 連皮的 尺寸 S1 b 可采用飛邊槽的橋部尺寸 連皮橋部厚度 S1 S S 平底連皮的厚度 3 常嚙合齒輪的連皮厚度 因常嚙合齒輪的內孔 44 60mm 因此采用平底連皮 H 取內孔高度的一半 即 h 24 5 d 44 帶入公式 5 6 052 45 0 hdt 因連皮圓角半徑應大于內圓角半徑 取為 R 10mm 6 技術條件 1 圖中未注模鍛斜度 7 2 未注圓角半徑 R2 3 由參考資料查得 允許的錯差量 1 2mm 4 由參考資料查得 允許的殘余飛邊量 1 2mm 5 鍛件的清理方式 清除表面氧化皮的方法有噴砂 拋丸 酸洗 滾筒清理等 6 鍛件熱處理要求 正火 HB156 207 模鍛件常用的熱處理方法 常用的熱處理 使用場合 使用目的 中間熱處理 細化晶粒 獲得合適硬度 便于切削加工正火 最終熱處理 對零件力學性能要求不高時采用 調質 最終熱處理 保證較高的力學性能 常用鋼質模鍛件正火或調質硬度范圍查閱手冊中的推薦值 上述各項參數確定后 便可繪制鍛件圖 三 確定鍛件的基本數據 1 鍛件在平面圖上的最大投影面積為 26015mm2 2 鍛件周邊長度為 572mm 3 鍛件體積為 664970mm3 4 鍛件質量為 5 22kg 四 決定設備噸位 針對圓餅類鍛件 確定鍛錘噸位的經驗公式為 kg DDG 01 75 21 05 1 20 式中 G 0 鍛錘落下部分質量 kg D 鍛件直徑 cm 鍛件在終鍛溫度時的變形抗力 MPa 經驗推薦值見下表 該公式適用于直徑為 60cm 以下的鍛件 模鍛錘上終鍛溫度下部分鋼材的變形抗力和系數 K 經驗推薦值 材料 終鍛溫度 K MPa 碳素結構鋼含碳量 0 25 700 0 9 55 碳素結構鋼含碳量 0 25 750 1 0 60 低合金結構鋼含碳量 0 25 800 1 0 60 低合金結構鋼含碳量 0 25 800 1 15 65 高合金結構鋼含碳量 0 25 850 1 25 75 合金工具鋼 850 1 25 90 100 由上表查得 60MPa D 18 2cm 帶入經驗公式 DDG 01 75 21 05 1 20 1 0 005 18 2 1 1 2 18 2 2 0 75 0 001 18 2 2 18 2 60kg 157kg 根據推薦的模鍛錘能力選擇表推薦 故選用 2 噸模鍛錘 五 確定飛邊槽尺寸 按照鍛件在水平面上的投影面積 A 26015mm2 1 由經驗公式確定飛邊槽橋部高度 mAh4 6015 05 2 根據經驗推薦值確定飛邊槽尺寸 h 3 00mm h 1 5mm b 12mm b1 32mm A k 233mm2 六 終鍛模膛設計 終鍛模膛設計的主要內容是繪制熱鍛件圖 供制造模膛用 熱鍛件圖按照冷鍛件圖加 收縮率確定 常嚙合齒輪考慮收縮率 1 5 模鍛斜度和內 外圓角的尺寸與冷鍛件圖相同 繪制的熱鍛件圖如下 七 確定制坯工步 齒輪類零件一般采用鐓粗制坯 鐓粗直徑 D 鐓 的確定需考慮鍛件形狀 對常嚙合齒輪 鍛件應滿足 D 1 D2 2 D 鐓 D 2 式中 D 1 鍛件輪緣外徑 mm D 鐓 鐓粗后毛坯直徑 mm D2 鍛件輪緣內徑 mm 帶入數值 182 147 2 164 5 D 鐓 147 故取 D 鐓 160mm 八 確定坯料尺寸 鍛件體積 Vd 664970mm3 飛邊體積按飛邊槽容積的 50 計算 即 V 飛 99700mm3 取氧化燒損率為 2 5 則坯料體積為 V 坯 100 205 664970 99700 783787mm 3 取坯料高徑比 n 2 則坯料直徑為 md 0 792 830 1n 08 13 坯坯 按標準規(guī)格選擇坯料直徑 d 80mm 下料長度 1564 22 坯坯坯 dL 考慮到下料誤差 取 L 坯 159 則坯料尺寸為 80 159mm 九 鍛模結構設計 1 模膛布置 鐓粗臺布置在鍛模的左前面 坯料鐓粗后距各邊緣的距離不小于 10mm 由 于是軸對稱鍛件 故終鍛模膛壓力中心就是形心 應與鍛模中心重合 2 鎖扣尺寸 采用圓形鎖扣 鎖扣高度 H 36mm 最小寬度不小于 40mm 鎖扣側面間隙為 0 3mm 采用圓形鎖扣 鎖扣其余尺寸如圖所示 3 模塊尺寸 按照模膛尺寸 鐓粗臺尺寸 鎖扣寬度 模膛壁厚 承擊面等初步算出模 塊平面尺寸 按模膛最大深度 2t 錘的最小閉合高度 鍛模翻新量等因素決定模塊高 度尺寸 由資料查得模塊寬度為 500mm 高度為 300mm 長度定為 450mm 承擊面約為 970cm2 遠大于 2t 錘允許的最小承擊面 450 970cm 2 按上述設計計算結果 繪制出鍛模如圖所示