軸零件鍛造模具的設(shè)計(jì)
軸零件鍛造模具的設(shè)計(jì),零件,鍛造,鑄造,模具,設(shè)計(jì)
鍛造模具設(shè)計(jì)摘要模具是機(jī)械制造業(yè)中技術(shù)先進(jìn)、影響深遠(yuǎn)的重要工藝裝備,具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、制件質(zhì)量?jī)?yōu)良、工藝適應(yīng)性好等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械、航天、航空、輕工、電子、電器、儀表等行業(yè)。隨著我國(guó)汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展,汽車性能不斷提高,汽車零部件中對(duì)高精度、形狀復(fù)雜鍛件的需求量越來越大,鍛造新工藝、省材、節(jié)能工藝等技術(shù)的開發(fā)對(duì)于新型汽車零件的生產(chǎn)尤為重要。我國(guó)沖壓模具無論在數(shù)量上,還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展,但與國(guó)民經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比,差距仍很大,一些大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的高檔模具每年仍大量 進(jìn)口,特別是中高檔轎車的覆蓋件模具,目前仍主要依靠進(jìn)口。本文主要是以軸類鍛件的生產(chǎn),加工工藝等,設(shè)計(jì)制造了,一些模具,包括,墮輪鍛件的鐓粗,終鍛等后期加工模具。首先介紹了,模具的一些簡(jiǎn)單情況,模具的分類,發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)等,其次介紹了,零件的工藝性,毛坯的制定,鐓粗,終鍛模膛的設(shè)計(jì),包括飛邊槽的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞:模具,終鍛模膛,飛邊槽,鉗口,鐓粗An inert wheel forging the design specificationAbstractMold is mechanical manufacturing technology advanced, profoundly important technical equipment,High production efficiency, material with high efficiency and good quality, technology parts good adaptability etc. Characteristics. Widely used in motor vehicles, machinery, aerospace, aviation, light industry, electronics, electric appliances, instruments and other industries. With the rapid development of Chinas automobile industry, The cars performance to improve, Auto parts of high precision, complicated shape of forging an increasing demand for, Forging new craft, material, energy saving technology province technology development for new type of car parts production is especially important. Our country stamping die in the number no matter, or in quality, technology and ability are already has great development, But with the national economy needs and the advanced world level, compared to a gap still, Some large, sophisticated, complex, the long life of high-grade die every year in the importation of large still, Especially in high-grade car covering mould, at present still mainly rely on imports.The paper is an inert round of forging production, Processing techniques, Design and manufacturing, some mould, including, fall round of forgings upsetting, eventually forging, and trimming punching production processing mould.Firstly introduces, die some simple case, the classification of mould, development situation and trends, Secondly introduces, the technology of parts, blank the formulation, the upsetting, and the design of the chamber forging die, Including flash slots of design, Introduced again, trimming punching the design of the composite film.Key words: Mould, Finally bore, Flash tank, Clamp mouth, Upsetting, Trimming, punching目錄1緒論11.1模具工業(yè)簡(jiǎn)介11.2模具分類11.3熱鍛的目的有三方面21.4我國(guó)鍛造模具發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)22.課題的分析擬定32.1零件的工藝性分析321.1制件的技術(shù)要求421.2確定工藝方案43.制定鍛件圖53.1確定分型面53.2確定加工余量和公差63.3估算鍛件質(zhì)量m73.4計(jì)算加工余量公差73.5技術(shù)條件73.6模鍛斜度84.設(shè)計(jì)終鍛模膛94.1繪制齒輪熱鍛件圖94.2確定飛邊槽的尺寸1042.1飛邊槽形式104.2.2飛邊槽的作用:114.2.3飛邊槽的尺寸確定方法:114.3鉗口的確定125.制坯模膛的設(shè)計(jì)145.1確定終鍛模設(shè)備噸位155.2設(shè)計(jì)制坯模鍛155.3制坯工步的確定155.4確定坯料長(zhǎng)度176.鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)176.1模膛布置176.2鐓粗臺(tái)的設(shè)計(jì)176.3模塊尺寸及要求186.4模塊材料196.5燕尾槽尺寸197.模鍛工藝流程198.鍛模模具材料及其熱處理的確定248.1鍛錘模及切邊模模具材料的確定248.2模具材料熱處理的硬度要求259.熱鍛模的失效形式25結(jié)論26致謝27參考文獻(xiàn)281緒論1.1模具工業(yè)簡(jiǎn)介模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)工業(yè)之一。模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎(chǔ)工藝裝備,是一種高附加值的高精密集型產(chǎn)品,也是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域,其技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。隨著電子、信息等高新技術(shù)的不斷發(fā)展,模具技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)以下趨勢(shì)。1. 模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展2.模具制造向精密、高效、復(fù)合和多功能方向發(fā)展。3.快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)得到應(yīng)用。4.特種加工技術(shù)有了進(jìn)一步的發(fā)展。5.模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展。6.模具材料及表面處理技術(shù)發(fā)展迅速。7.模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式逐步得到了認(rèn)同。在專用模鍛設(shè)備上利用模具使毛坯成型而獲得鍛件的鍛造方法。此方法生產(chǎn)的鍛件尺寸精確,加工余量較小,結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜生產(chǎn)率高。1.2模具分類模具分為冷沖壓模具、熱鍛模具、塑料模具、鑄造模具、橡膠模具和玻璃模具等。模鍛的分類根據(jù)設(shè)備不同,模鍛分為錘上模鍛,曲柄壓力機(jī)模鍛,平鍛機(jī)模鍛,摩擦壓力機(jī)模鍛等。錘上模鍛所用的設(shè)備為模鍛錘,通常為空氣模鍛錘,對(duì)形狀復(fù)雜的鍛件,先在制坯模腔內(nèi)初步成形,然后在鍛模腔內(nèi)鍛造。精密模鍛則是在模鍛基礎(chǔ)上發(fā)展而來,能夠鍛造一些復(fù)雜形狀,尺寸精度高的零件,如:錐齒輪,葉片,航空零件等。在模鍛錘或壓力機(jī)上用鍛模將金屬坯料鍛壓加工成形的工藝。 模鍛工藝生產(chǎn)效率高,勞動(dòng)強(qiáng)度低,尺寸精確,加工余量小,并可鍛制形狀復(fù)雜的鍛件;適用于批量生產(chǎn)。但模具成本高,需有專用的模鍛設(shè)備,不適合于單件或小批量生產(chǎn)。 模鍛的工序?yàn)橹婆鳌㈩A(yù)鍛和終鍛。終鍛模的模膛是按鍛件的尺寸、形狀,并加上余量和偏差確定的。模鍛一般分開口模鍛和閉口模鍛兩種:開口模鍛的模膛周圍有毛邊槽,成形后多余的金屬流入槽內(nèi),最后將毛邊切除;閉口模鍛只在端部有很小的毛邊,如果坯料精確,也可以不出毛邊。 鍛造按坯料在加工時(shí)的溫度可分為冷鍛和熱鍛。冷鍛一般是在室溫下加工,熱鍛是在高于坯料金屬的再結(jié)晶溫度上加工。有時(shí)還將處于加熱狀態(tài),但溫度不超過再結(jié)晶溫度時(shí)進(jìn)行的鍛造稱為溫鍛。不過這種劃分在生產(chǎn)中并不完全統(tǒng)一。1.3熱鍛的目的有三方面:(1) 減少金屬的變形抗力,因而減少壞料變形所需的鍛壓力,使鍛壓設(shè)備噸位大為減少;(2) 改變鋼錠的鑄態(tài)結(jié)構(gòu),在熱鍛過程中經(jīng)過再結(jié)晶,粗大的鑄態(tài)組織變成細(xì)小晶粒的新組織,并減少鑄態(tài)結(jié)構(gòu)的缺陷,提高鋼的機(jī)械性能;(3) 提高鋼的塑性,這對(duì)一些低溫時(shí)較脆難以鍛壓的高合金鋼尤為重要。模鍛是使用鍛模對(duì)毛坯進(jìn)行成型鍛造,它的精度較高,只需要少量的切削加工,或者不需要切削加工,就可以獲得精確的尺寸,效率非常高。但需要制造模具和要求較高的鍛造設(shè)備,因此初期投入較大,適合大批量的生產(chǎn)。主要設(shè)備有摩擦壓力機(jī),平鍛機(jī),水壓機(jī),油壓機(jī)等。1.4我國(guó)鍛造模具發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)鍛造加工作為制造業(yè)的一個(gè)重要分支,廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造中。鍛造產(chǎn)品主要用于汽車、飛機(jī)、機(jī)車車輛、工程機(jī)械、石化通用等行業(yè),汽車用鍛件占到總量的90%。按重量計(jì)算,汽車零件中有1719%的鍛件。鍛件也是汽車零部件中的“保安件”,汽車發(fā)動(dòng)機(jī)所使用的曲軸、連桿、凸輪軸,前橋所需的前梁、轉(zhuǎn)向節(jié),后橋使用的半軸、半軸套管、橋箱內(nèi)的傳動(dòng)齒輪等等,都是關(guān)系汽車安全運(yùn)行的保安關(guān)鍵鍛件。2003我國(guó)年的鍛件產(chǎn)量為300萬噸左右,模鍛件產(chǎn)量為200萬噸左右。我國(guó)是鍛件生產(chǎn)大國(guó),鍛件產(chǎn)量居世界第一。隨著中國(guó)汽車工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展,鍛件的需求量會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)。為提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,企業(yè)對(duì)模具的要求也越來越苛刻。用戶不只是希望模具的成型精度和表面質(zhì)量滿足需求,使用壽命長(zhǎng),還特別要求盡量縮短模具交貨周期以縮短其產(chǎn)品開發(fā)周期。為了適應(yīng)市場(chǎng)要求,新的加工理念,逐漸改變傳統(tǒng)模具制造的工藝方式,現(xiàn)代高速、高效的數(shù)控銑削加工方法的應(yīng)用,大大提高了模具制造的精度和效率。模具制造進(jìn)入一個(gè)以模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助制造為主的新階段,CAD/CAM技術(shù)在鍛模開發(fā)過程中得到了極為普遍的應(yīng)用。中國(guó)模具行業(yè)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在著開發(fā)技術(shù)不成熟、產(chǎn)業(yè)化程度不高、專業(yè)化分工不細(xì)和人才匱乏等問題;而且,目前國(guó)內(nèi)模具材料市場(chǎng)仍落后于模具工業(yè)的需要,主要是模具材料品種少、質(zhì)量低和中低端產(chǎn)品供大于求等問題;以上原因最終導(dǎo)致國(guó)內(nèi)鍛造企業(yè)使用的模具失效頻繁、模具的鍛打壽命不高,從而使模具成本提高,最終影響到企業(yè)的整體經(jīng)濟(jì)效益。因此,鍛造企業(yè)始終千方百計(jì)地尋求降低成本的方法。修復(fù)廢舊模具、提高模具壽命就成為降低鍛造成本的重要途徑之一。2.課題的分析擬定2.1零件的工藝性分析由圖1-1可知,該零件為錘模鍛件,普通級(jí)精度,用半連續(xù)式爐加熱,該零件材料45#,軸類零件的最大厚度為62.05mm,最小厚度為30.4mm,該零件屬于軸類零件,錘鍛時(shí)打擊方向一致,金屬沿長(zhǎng)寬高方向同時(shí)流動(dòng)。對(duì)于體積小,形狀簡(jiǎn)單的軸類零件,可由原始坯料直接鍛造成形。其模鍛的基本工藝路線:鐓粗終端圖1-121.1制件的技術(shù)要求a) 未有注出模斜度7,R5b) 正火dB3.9(HB241)c) 毛刺1,孔內(nèi)2d) 表面缺陷:不加工面1,加工表面實(shí)際余量的e) 錯(cuò)差1f) 尺寸按交點(diǎn)注g) 未注公差尺寸不檢查21.2確定工藝方案由零件圖可知零件有孔,屬于軸類鍛件。鍛件中需設(shè)置毛邊槽,所以該鍛件的工藝方案如下:在機(jī)械化爐中預(yù)熱用1000t剪床剪切下料在半連續(xù)式爐中加熱用2t錘上模鍛(鐓粗、終鍛)正火在酸洗槽中清理。表2-1 工藝卡序號(hào)工藝路線設(shè)備模具號(hào)1預(yù)熱機(jī)械化爐2切料1000噸剪床3加熱半連續(xù)式爐4模鍛2噸鍛10-165鐓粗終鍛6正火7清理噴丸機(jī)8入庫3.制定鍛件圖3.1確定分型面鍛模的分模面是指上下鍛模的分接面。分模輪廓線是指終鍛模膛分模面與鍛件輪廓交線。分模面的選擇應(yīng)按以下原則進(jìn)行:(1)要保證模鍛件能從模膛中順利取出,并使鍛件形狀盡可能與零件形狀相同,一般分模面應(yīng)選擇在模鍛件最大水平投影尺寸的截面上。(2)按照選定的分模面制成鍛模后,應(yīng)使上下模沿分模面的模膛輪廓一致,以便在安裝鍛模和生產(chǎn)中容易發(fā)現(xiàn)錯(cuò)?,F(xiàn)象。(3)最好使分模面為一個(gè)平面,并使上下鍛模的模膛深度基本一致,差別不宜過大,以便均勻充型。(4)選定的分模面應(yīng)使零件上所加的熬料最少。(5)最好把分模面選取在能使模膛深度最淺處,這樣可使金屬很容易充滿模鍛,以便取出鍛件。按上述原則綜合分析,該工件高徑比H/D=112/2171是短軸類零件,因此取徑向分模,根據(jù)零件形狀知道,分模面選在最大直徑處,即約距最下端48處,即用圖中的A-A面為分模面最合適。參照零件圖選擇分模面最合理,如下圖:3.2確定加工余量和公差模鍛件水平方向尺寸公差見下表3-1,表3-1模鍛件內(nèi)外表面的加工余量見表3-2表3-23.3估算鍛件質(zhì)量m預(yù)選加工余量為為2mm,計(jì)算鍛件體積。將鍛件分解為簡(jiǎn)單的幾何體相加減,取鍛模斜度中間值(預(yù)設(shè)外模鍛斜度;內(nèi)模鍛斜度),圓角半徑忽略不計(jì)。毛坯重6.66Kg鍛件質(zhì)量為5.08Kg3.4計(jì)算加工余量公差零件加工精度為一般加工精度,鍛件在半連續(xù)式爐中加熱,查表5.27,水平及高度方向單邊加工余量為2-2.5,鍛件內(nèi)孔直徑機(jī)械加工單邊余量為2,查表5.26。3.5技術(shù)條件(1)圖上未注明模鍛斜度為7;(2)圖上未注明圓角半徑為R5;(3)查鍛模簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)表5.18【1】知,允許的錯(cuò)差量1.5;(4)鍛件熱處理:正火達(dá)到dB=39(HB241);(5)鍛件表面清理:噴丸;(6)尺寸按交點(diǎn)注;(7)未注尺寸公差不檢查;3.6模鍛斜度為便于從模膛中取出鍛件,模鍛件上平行于錘擊方向的表面必須具有斜度,稱為模鍛斜度,一般515之間。取外模鍛斜度;內(nèi)模鍛斜度4.設(shè)計(jì)終鍛模膛終鍛型槽是各種型槽中重要的型槽,用來完成鍛件最終成形,終鍛件型槽按熱鍛件圖制造和檢驗(yàn)。所以終鍛模膛設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是繪制熱鍛件圖,供制造模膛用,熱鍛件圖以冷鍛件圖為依據(jù),熱鍛件圖的尺寸標(biāo)注,高度方向尺寸以分模面為基準(zhǔn),以便于鍛模機(jī)械加工和準(zhǔn)備檢驗(yàn)樣板。其次考慮到金屬冷縮現(xiàn)象,熱鍛件圖上所有的尺寸應(yīng)計(jì)入收縮率,即:L=l(1+)L熱鍛件尺寸l冷鍛件尺寸終鍛溫度下金屬的收縮率鋼的收縮率一般為0.81.5,此鍛件考慮收縮率為1.5。則可計(jì)算出熱鍛件圖各尺寸,模鍛斜度和內(nèi)外圓角的尺寸與冷鍛件圖相同,于是可繪制出熱鍛件圖,如下圖所示由于此鍛件形狀并不復(fù)雜,所以并不需要設(shè)置預(yù)鍛模膛。4.1繪制齒輪熱鍛件圖151(10.015)mm153.27mm114(1+0.015)mm115.71mm42(10.015)mm42.63mm80(1+0.015)mm84.71mm9.5(10.015)mm9.64mm61(10.015)mm61.92mm21(10.015)mm21.36mm繪制熱鍛件圖如下: 4.2確定飛邊槽的尺寸42.1飛邊槽形式分為a、標(biāo)準(zhǔn)形 b、倒置形 c、雙倉形 d、帶阻力溝形 e、不對(duì)稱形4.2.2飛邊槽的作用:(1)增加金屬流出模膛阻力,使金屬充滿模膛;(2)容納多余金屬;(3)鍛造時(shí)飛邊起緩沖作用,減弱上模對(duì)下模的打擊,使模具不易壓塌和開裂;(4)飛邊處厚度較薄,便于切除。4.2.3飛邊槽的尺寸確定方法:(1)按照鍛件在水平面上的投影面積。(2)也可按照鍛錘噸位確定飛邊槽的尺寸。查鍛造工藝學(xué)與模具設(shè)計(jì)表414的飛邊槽結(jié)構(gòu)形式如下圖所示4.3鉗口的確定鉗口:指在鍛模的模鍛模膛前面加工的空腔,它一般由夾鉗口與鉗口頸兩部分組成。鉗口的主要用途:在模鍛時(shí)放置棒料及鉗夾頭。在鍛模制造時(shí),鉗口還可作為澆鑄金屬鹽溶液(如30%KNO3和70%NaNO3或鉛熔液)的澆口,澆鑄件用作檢驗(yàn)?zāi)L偶庸て焚|(zhì)和合模狀況。鉗口頸用于加強(qiáng)夾鉗料頭與鍛件之間的連接強(qiáng)度。軸類鍛件,設(shè)計(jì)鉗口只是為了鍛出模方便和用作澆口,如鉗口只起澆口作用,則寬度B=G30(mm),G為鍛件質(zhì)量()鍛錘噸位(kN)203050100160B(mm)506580100120圖8.8用于模鍛齒輪等短軸類鍛件。如下圖所示: 5.制坯模膛的設(shè)計(jì)5.1確定終鍛模設(shè)備噸位按表(44)選用20KN錘即2噸模鍛錘5.2設(shè)計(jì)制坯模鍛制坯工步的作用是為了初步改變?cè)髁系男螤睿侠淼胤峙渑髁?,以適應(yīng)鍛件橫截面積和形狀的要求,使金屬能較好的充滿型槽。不同形狀的鍛件采用的制坯工步不同。制坯模膛有以下幾種。(1)拔長(zhǎng)模膛 減小坯料某部分的橫截面積,以增加其長(zhǎng)度。如圖2-19所示。圖2-19 拔長(zhǎng)模膛 a)開式 b)閉式(2)滾擠模膛 減小坯料某部分的橫截面積,以增大另一部分的橫截面積。主要是使金屬坯料能夠按模鍛件的形狀來分布。滾擠模膛也分為開式和閉式兩種,如圖2-20所示。圖2-20 滾擠模膛 a)開式 b)閉式(3)彎曲模膛 使坯料彎曲,如圖2-21所示。圖2-21 彎曲模膛 (4)切斷模膛 在上模與下模的角部組成一對(duì)刃口,用來切斷金屬,如圖2-22所示??捎糜趶呐髁仙锨邢洛懠驈腻懠锨秀Q口,也可用于多件鍛造后分離成單個(gè)鍛件。圖2-22 切斷模膛 此外,還有成形模膛、鐓粗臺(tái)及擊扁面等制坯模膛。(5)制坯工步的確定齒輪鍛件常用的鐓粗和終鍛兩個(gè)工步在鐓粗時(shí)坯料圓柱的氧化皮可以去掉將鐓粗后的圓餅立起來輕壓一下可去掉坯料端面的氧化皮5.3制坯工步的確定短軸類鍛件工步一般采用鐓粗終鍛(或鐓粗成形終鍛)。查表7-13得,輪轂較高的鍛件,鐓粗后毛坯的直徑D應(yīng)在 D2D0.5(D1+D2)。在鐓粗時(shí)坯料圓柱面的的氧化皮即可脫落,而坯料兩個(gè)端面上的氧化皮,則需將餅狀的坯料用夾鉗立起來,輕輕壓一下,即可脫落。5.4確定坯料長(zhǎng)度鍛件體積V鍛,飛邊體積按飛邊槽容積的50%計(jì)算,圓餅類鍛件一般采用鐓粗制坯,所以毛坯尺寸應(yīng)以鐓粗變形為依據(jù)進(jìn)行計(jì)算的。毛坯體積為:V坯=(1+k)V鍛則毛坯直徑為 d坯=1.08其中k-寬裕系數(shù),考慮到鍛件復(fù)雜程度影響毛邊體積,并計(jì)及火耗率,對(duì)圓形鍛件k=0.120.25。 n毛坯高度與直徑之比值,一般取n=1.82.2 為使鍛位時(shí)定位容易,成性良好鐓粗后尺寸控制在端面直徑為170D0.5(170+221)范圍內(nèi),即170 mmD195.5 mm,取D鐓=180 mm。計(jì)算飛邊體積:飛邊槽尺寸為b=10 mm,b1=30mm,A飛=314 mm26.鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)錘鍛模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)鍛件品質(zhì)、生產(chǎn)率、勞動(dòng)強(qiáng)度、鍛模和鍛錘的使用壽命等有很大的影響。鍛錘模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)著重考慮模膛的布排、錯(cuò)移力的平衡以及鍛模的強(qiáng)度、模塊尺寸、導(dǎo)向等。6.1模膛布置模膛的布排要根據(jù)模膛數(shù)以及各模膛的作用和操作方便安排。錘鍛模一般由多個(gè)模膛。6.2鐓粗臺(tái)的設(shè)計(jì)根據(jù)鍛件的形狀、尺寸和原毛坯尺寸確定鐓粗后的毛坯直徑D,再根據(jù)D確定鐓粗坪尺寸。由前面計(jì)算知,鐓粗后的毛坯直徑D為180 mm 。(1)鐓粗坪高度h h=4V坯/D2=42718410.65/1802=106.83 mm ,取h=107 mm 。(2)鐓粗后坯料到各邊的距離 邊緣距離C:C=1015 取C=15 mm 至鎖扣距離C1:C1=510 取C1=8 mm 右側(cè)距右邊的距離C2:C2=1520 取C2=18 mm(3)邊緣圓角R: R=810 取R=8 mm6.3模塊尺寸及要求模塊尺寸除了與型槽數(shù)、型槽尺寸、排列方式和各型槽間的最小壁厚有關(guān)外,還需考慮設(shè)備的技術(shù)規(guī)格。(1)承擊面,承擊面積為模塊在分模平面上的面積減去備型槽、毛邊槽。鎖扣和鉗口所占面積。承擊面積一般按經(jīng)驗(yàn)公式S=(3040G,計(jì)算式中S單位為,G為鍛錘噸位,單位為KN。查鍛壓課本P154表429得最小承擊面積為314(2)模壁厚度,由模膛到模塊邊緣,以及模膛之間的壁厚都稱為模壁厚度,模壁厚度在保證足夠強(qiáng)度的情況下應(yīng)盡可能減小。根據(jù)鍛壓課本P152圖4113可初步確定模壁厚度50mm。(3)模塊寬度,為保證模鍛不與錘的導(dǎo)軌想碰,模塊最大寬度Bmax應(yīng)保證模塊邊緣與導(dǎo)軌間留有單邊距離大于20mm,模塊最小寬度也要求至少超出燕尾每邊10mm,燕尾中心線到鍛模邊緣的最小尺寸為B B210(mm)(40模塊高度,鍛模高度根據(jù)型槽最大深度和鍛模最小閉合高度確定。模塊最小閉合高度Hmin應(yīng)根據(jù)型槽最大深度h確定,上下模的最小高度加上過度墊模的高度應(yīng)不小于鍛模要求的最小裝模高度,查資料模塊高度的極限尺寸Hmax為325mm,Hmin為180mm。(5)模塊長(zhǎng)度,根據(jù)模膛長(zhǎng)度和模壁厚度確定。(6)模塊質(zhì)量,為保證錘頭運(yùn)動(dòng)性能,上模塊最大質(zhì)量不得不超過鍛錘噸位的35。(7)鍛模檢驗(yàn)角,是鍛模上兩個(gè)加工側(cè)面所構(gòu)成的90角,這兩個(gè)側(cè)面帶一般刨進(jìn)深度5mm,高度50100mm。由以上要求及已知條件,模塊尺寸確定的原則是根據(jù)鍛模中模膛的數(shù)量和尺寸進(jìn)行布排,得出鍛模必需的模塊最小輪廓尺寸,然后選取標(biāo)準(zhǔn)中相近的較大值:鍛模中心與模塊中心的偏移量S1.4;鍛模允許的最小承擊面為分模面減去模膛和飛邊槽的面積;2噸和3噸錘允許的承擊面積確定模塊寬度為410mm,高度325mm,長(zhǎng)度275mm。6.4模塊材料上模和下模都是5CrMnMo6.5燕尾槽尺寸寬度B=200mm高度h=51mm7.模鍛工藝流程1. 預(yù)熱:機(jī)械化爐預(yù)熱;2. 下料:1000噸剪床熱剪切下料;3. 模鍛:2噸模鍛錘,鐓粗終鍛;4. 熱處理:正火dB3.9(HB241);5. 表面清理:噴丸機(jī);6. 鍛件品質(zhì)檢驗(yàn);7. 入庫。8.鍛模模具材料及其熱處理的確定8.1鍛錘模及切邊模模具材料的確定本次設(shè)計(jì)的錘鍛模及切邊模均屬于熱鍛模。熱鍛模具材料的選擇時(shí),由于影響熱鍛模具壽命的因素很多,例如模具的受力情況、工作溫度、冷卻方式,被加工材料的性質(zhì)、變形量、變形速度以及潤(rùn)滑條件等。因此在選擇材料時(shí)必須充分注意這些因素。應(yīng)根據(jù)模具的類型及具體工作條件合理地選用模具材料,綜合考慮并查閱相關(guān)資料,確定錘鍛模上下模材料均選擇5CrMnMo,而切邊模的凹模選用8Cr3,沖頭選用45號(hào)鋼。8.2模具材料熱處理的硬度要求 (1)錘鍛模工作面處硬度為HRC37-41(dB=3.1-3.3)燕尾部分硬度HRC26-30(dB=3.6-3.8)。 (2)切邊沖孔復(fù)合模凹模硬度HRC44-48(dB=2.8-3.0),沖頭硬度HRC39-44(dB=3.0-3.2),沖子的硬度HRC42-47(dB=2.9-3.1)。9.熱鍛模的失效形式鍛模的失效形式可以分為以下三種:(1) 磨損 磨損是最常見的失效形式,當(dāng)坯料和模具接觸并發(fā)生相對(duì)流動(dòng)時(shí)就會(huì)導(dǎo)致磨損。模具磨損是由于模具表面材料的轉(zhuǎn)移引起的,但磨損也可能在模具表面堆積材料。模具的磨損將導(dǎo)致零件偏差逐漸增大,最終使鍛件不能滿足圖紙要求的尺寸。(2) 疲勞斷裂 疲勞是由于模具所受的循環(huán)應(yīng)力導(dǎo)致的,應(yīng)力循環(huán)歸因于模具的力學(xué)性能、反復(fù)的熱負(fù)載和卸載。疲勞斷裂將在應(yīng)力集中部位附近加速擴(kuò)展,呈小的放射狀裂紋。(3) 塑性變形 塑性變形是由于模具所受的變形力超過了模具材料的強(qiáng)度極限。熱鍛模中,模具磨損的比例在模具失效中占70;冷鍛模中,模具的失效主要是由疲勞斷裂引起的。模具在使用時(shí)必須注意的問題:模具在使用前需要檢查其制造質(zhì)量;模具的安裝,必須裝正裝緊,并注意符合其他所有要求;為保證模具的正常使用,延長(zhǎng)模具壽命,鍛打前模具必須預(yù)熱,模具預(yù)熱有助于坯料保溫;終鍛溫度,坯料的終鍛溫度不得低于鍛造工藝的要求。及時(shí)的潤(rùn)滑鍛模以減少摩擦力,有些潤(rùn)滑劑也兼起冷卻鍛模的作用;清除氧化皮,氧化皮對(duì)鍛件質(zhì)量和模具壽命影響很大,要及時(shí)清除氧化皮。結(jié)論本次設(shè)計(jì)使我加深了對(duì)鍛造和鍛造工藝的理解。我不僅從學(xué)習(xí)理論知識(shí)上覺得獲益匪淺,而且也使我從中明白了許多道理。更重要的是我學(xué)到了很多新的知識(shí),通過查找書本,和指導(dǎo)老師的講解,我從對(duì)模具的淺層了解,有了一個(gè)深層次的理解,由于沒有實(shí)際的物體去觀察去動(dòng)手,我所理解的還很抽象,所以只是靠書本上的理論和別人總結(jié)的經(jīng)驗(yàn),沒有親身經(jīng)歷,所以有很多不清楚的地方。這次的設(shè)計(jì)是關(guān)于軸類零件的鍛造模具,包括鐓粗、終鍛等。模鍛工藝是在自由鍛工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種先進(jìn)工藝,它是將金屬加熱,使其具有較高的塑性,然后置于鍛模模膛中,有鍛造設(shè)備施加壓力,是金屬發(fā)生塑性變形并充填模膛,得到所需形狀并符合技術(shù)要求的模鍛件。模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價(jià)格低”的要求服務(wù)。為達(dá)到這一要求,首先要全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù),其次要發(fā)展高速銑削加工,最后要加強(qiáng)模具加工系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化。我覺得模具是很有潛力的行業(yè)。這也讓我明確了奮斗目標(biāo)。總之,通過這次設(shè)計(jì)我收獲了很多,也明白了實(shí)際運(yùn)用的重要性。對(duì)待工作就要像對(duì)待自己一樣好。致謝為期將近半年的設(shè)計(jì)即將完成之際,我要特別感謝我的指導(dǎo)老師李齊德老師,感謝您的悉心指導(dǎo)。在我繪制圖紙和撰寫論文的整個(gè)過程中,老師傾注了大量的心血和汗水,無論是在圖紙的分析,論文的選題、和資料的收集方面,還是在論文的研究方法以及作品定稿方面,我都得到了老師悉心細(xì)致的教誨和無私的幫助在此表示真誠(chéng)地感謝和深深的謝意。 在圖紙繪制,論文寫作過程中,也得到許多同學(xué)的寶貴建議,在此一并致以誠(chéng)摯的謝意,感謝所有關(guān)心、支持、幫助過我的良師益友。 最后,向在百忙中抽出時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行評(píng)審并提出寶貴意見的各位老師表示衷心地感謝!參考文獻(xiàn):1 郝濱海.鍛造模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)M. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.2 張海渠,模鍛工藝與模具設(shè)計(jì)M. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社,2009.3 呂炎等編著. 鍛件組織性能控制 M. 北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1988.4 馬正元.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1998:55-59.5 薛啟翔.沖壓模具與制造.M北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004. 6 1D.L.zhou,PhD DissertationJ,The Ohio State University(USA)(1993).7 謝懿主編.實(shí)用鍛壓技術(shù)手冊(cè).M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.8 王愛珍.工程材料與成形技術(shù)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003:90-103.9 徐巧.凸緣圓形件落料-拉深-沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)J.模具技術(shù),2001,3: 27-29.10 簡(jiǎn)明鍛壓工手冊(cè)編寫組. 簡(jiǎn)明鍛壓工手冊(cè)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000:379405.11 中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典編委會(huì).中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典M.江西科技出版社,2003.12 史鐵梁.模具設(shè)計(jì)手冊(cè)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003. 13 Z.B.Jiang,Master Thesis, Taiyuan Heavy Machinery lnstituteTaiyuan)(1996)(in Chinese) D.14 付建軍主編.模具制造工藝M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.15 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