1、南昌航空大學姓名：潘海明班級：110335學號：11033508專業：材料成型機控制工程課設題目：扭力臂鍛件錘用鍛模設計設計時間：2014.12.202014.12.30目錄一、繪制鍛件圖21、確定分模位置22、確定公差和加工余量23、拔模斜度34、圓角半徑35、沖孔連皮46、技術條件5二、計算鍛件的主要參數6三、確定鍛錘噸位7四、確定毛邊槽形式和尺寸8五、確定終鍛型槽101、熱鍛件圖102、鉗口的選擇11六、繪制計算毛坯圖11七、制坯工步選擇14八、確定坯料尺寸14九、制坯型槽設計151、滾擠型槽設計152、型槽高度153、型槽寬度為164、型槽長度165、調整個別尺寸16十、鍛模結構設計1

2、61、終鍛型槽的布置172、制坯型槽的布置173、型槽壁厚174、模塊尺寸181）承擊面182）打擊中心與模塊中心的偏移183）模塊寬度184）模塊高度195）模塊長度196）鍛模檢驗角197）校核19十一、總結19參考文獻21一、繪制鍛件圖1、確定分模位置鍛件分模位置應選在具有最大水平投影尺寸的位置上根據扭力臂的形狀特點，采用上下對稱的直線分模。2、確定公差和加工余量 普通模鍛方法鍛出的鍛件很難滿足機械零件的要求，存在鍛件走樣和便面質量不易保證的問題，鍛件設計時，應添加一層包裹零件外層的金屬，即余量，而且得規定適當的公差，以保證鍛件的誤差落在余量范圍之內。確定鍛件機械加工余量和公差大小的方法

3、主要有兩種：一種是按鍛錘噸位大小計算，另一種是按鍛件形狀尺寸大小查表確定。鍛件體積大約為：V=894015 (mm3) 0.894 (dm3)鋼材的密度=7.85（/dm3）鍛件質量大約為：m鍛=×v=7.85×0.97選擇鍛件的材料為45鋼 ，其材質系數為M1鍛件外廓包容體的質量m外=14.2鍛件的形狀復雜系數為：S=m鍛÷m外=7÷14.2=0.49 式中m鍛為鍛件質量（）； m外為鍛件外廓包容體的質量（）。鍛件的形狀復雜系數為級復雜系數S2。查鍛造工工作手冊表2-14得各公差（普通級）為：長度公差，寬度公差，高度公差，厚度公差。鍛件表面粗糙度為Ra

4、=6.3,查鍛造工工作手冊表2-29鍛件內外表面加工余量得：厚度和水平方向單邊余量為2.0-2.5mm,取2mm。所以，鍛件實際長度L=260.4+4=264.4mm；鍛件實際寬度B=108+4=112mm；鍛件實際厚度H=45+4=49mm。兩孔的直徑分別為58mm和45mm，查鍛造工工作手冊表2-28鍛件內孔直徑的單面機械加工余量得：兩孔單邊加工余量均為2.0mm。所以，鍛件兩孔實際直徑分別為=58-4=54mm和=45-4=41mm。3、拔模斜度為了便于模鍛件從型槽中取出，必須將型槽壁部做成一定的斜度，稱為鍛模斜度或出模角。實際生產中，較難實現織染脫膜，出模角不是偏大就是偏小。若出模角增

5、大，則金屬充填型槽阻力增大，鍛件斜度余量也曾大，從而增加金屬的消耗和機械加工余量。因此，在保證鍛件能順利取出的前提下，模鍛斜度應盡可能去小值。根據扭力臂鍛件尺寸查教材鍛造工藝學與模具設計表44鋼質鍛件外壁斜度，模鍛斜度為50。4、圓角半徑為了使金屬易于流動和充滿型槽，提高鍛件質量并延長鍛模的壽命，模鍛件上所有的轉接處都要用圓弧鏈接，使尖角、尖邊呈圓弧過度，此過度處稱為鍛件的圓角。鍛件上的外圓角對應模具型槽的內圓角，其作用是避免鍛模在熱處理的模鍛國產車中因應力集中而導致模具開裂，并保證金屬充滿型；鍛件上內圓角對應模具型槽上的凸圓角，其作用是使金屬易于流動充滿型槽，防止產生折疊和型槽過早被壓塌。圓

6、角半徑的大小與鍛件的形狀尺寸有關，鍛件高度尺寸大，圓角半徑應加大。為保證鍛件外圓角處有必要的加工余量，可按如下公式：r=余量+零件相應處圓角半徑或倒角根據教材鍛造工藝學與模具設計表47水平外圓角半徑r和產品圖，外圓角半徑r=2+2.5=4.5mm，內圓角半徑R應比外圓角半徑r大，一般取R=(23)r，這里R=2r=9。5、沖孔連皮一般情況下，當鍛件直徑大于30mm時要考慮沖孔連皮。連皮厚度s應適當，若過薄，鍛件容易發生鍛不足和要求較大的打擊力，從而導致模具凸出部分加速磨損或打塌；若連皮太厚，雖然有助于克服上述現象，但是沖除連皮困難，容易使鍛件形狀走樣，而且浪費金屬。所以，當設計有內孔的鍛件時，

7、必須正確選定連皮形狀和尺寸。該鍛件的內孔，其60mm，采用平底連皮，其厚度s按下列公式計算：+0.6式中 d鍛件內孔直徑（mm）： h鍛件內孔深度（mm）。連皮上的圓角半徑R1，因模鍛成型過程中金屬流動劇烈，應比同尺寸壓凹件內圓角半徑R大一些，可按俠式確定：R1=R+0.1h+2對于鍛件的=45內孔：s=0.45×+0.6×=5.486mm,取s=6mm。R1=9+0.1×22.5+2=13.25mm,取整為14mm。鍛件的=58mm內孔：s=0.45×+0.6×=5.946mm,取s=6mm。R2=9+0.1×22.5+2=13.2

8、5mm，取整為s=14mm。6、技術條件1）圖上未標注的模鍛斜度為50；2）圖上未標注的圓角半徑為R=2.5mm；3）允許的錯移量為1.2mm；4）允許的殘留毛邊量為1.2mm；5）鍛件熱處理：正火（9000C空冷）并不完全退火（7800C爐冷至6500C保溫2小時空冷）；6）鍛件表面清理：拋光。根據以上設計的參數，繪制鍛件圖，如下圖所示二、計算鍛件的主要參數利用UG6.0對鍛件進行造型，如圖所示1、鍛件在平面上的投影面積為19867mm2；2、鍛件周邊長度為639mm；3、鍛件體積為894015mm3；4、鍛件質量為7。三、確定鍛錘噸位模鍛錘噸位選擇恰當，即能獲得優質鍛件，又能節省能量，保證

9、正常生產，并能保證鍛模有一定的壽命。關于模鍛變形力的計算，盡管有不少理論計算方法，但因模鍛過程是一個短暫的動態變化過程，受到諸多因素的制約，要獲得準確的理論解很困難的。因此，生產中為方便起見，多用經驗公式或近似解的理論公式確定設備的那位。有時甚至采用更為簡易的辦法，即參照類似鍛件的生產經驗，通過類比來選擇設備噸位。按鍛件在分模面上的投影面積、鍛件復雜程度和變形抗力大小確定鍛模噸位：G=(3.56.3)kF件式中 G錘落下部分質量（）； k材料系數，查教材鍛造工藝學與模具設計表4-10； F件鍛件本體和毛邊（按倉部的50%計算）在水平面上的投影面積（2）。這里系數取5，鍛件材料為碳素結構鋼且Wc

10、25%，查教材鍛造工藝學與模具設計表4-10終鍛溫度下部分鋼材的變形抗力和材料系數k得k=1.0，按2-3t錘毛邊槽計算，毛邊槽平均寬度30，F件=19867+639×30=39038mm2，G=5×1×390.38=1951.9（），選用2t錘。四、確定毛邊槽形式和尺寸開式模鍛的終鍛型槽周邊必須設計毛邊槽，其形式和尺寸對鍛件影響很大。毛邊槽有如下幾種形式。形式 是使用最廣泛的一種，其優點是橋部設在模塊上，與坯料接觸時間短，吸收熱量少，因而溫升少，能減輕橋部磨損或避免壓塌。形式 適用于高度方向形狀不對稱鍛件。因復雜部分設在上模，為簡化切邊沖頭形狀，通常將鍛件翻轉1

11、800，故橋部設在下模，切邊是鍛件也易放平穩。形式 適用于形狀復雜，坯料體積不易計算準確而往往偏移多的鍛件，由于增大倉部體積，不至于發生上下模壓不靠。形式 使用對象同形式，由于加寬下模毛邊槽橋部，因而提高橋部強度，以避免過快地磨損和過早地壓塌。形式 只用于鍛模局部，橋部增設阻尼溝，增加金屬向倉部流動的阻力，迫使金屬流向型槽深處或枝芽處。形式 稱為楔形毛邊槽，其特點是終鍛時水平方向金屬流動愈來愈困難，適用形狀更復雜的鍛件，缺點是切除毛邊困難。毛邊槽的主要尺寸是橋部高度h、寬度b及入口圓角半徑R1。若h減小，b增大，則水平方向流動阻力增大，有利于充滿型槽。但如果過度增大，將導致鍛不足，并使鍛模加速

12、磨損。但h太大，b過小，導致金屬向外流動的阻力太小，則不利于充滿型槽，并產生厚大毛邊。入口處圓角半徑R1太小，容易壓塌內陷，影響鍛件出模；R1太大，又影響切邊質量。根據鍛件形狀，選用形式的毛邊槽。毛邊槽尺寸確定方法有兩種：1、噸位法。噸位法是指毛邊槽具體尺寸根據鍛錘噸位大小來選定（見教材鍛造工藝學與模具設計表4-14按鍛錘噸位確定的毛邊槽尺寸）。噸位法是從實際生產中總結出來的，應用簡便，大未考慮鍛件形狀復雜程度，因而準確性差。2、計算法。計算法是采用經驗公式計算毛邊槽橋部高度，即：h=0.015式中，F為鍛件在分模面上 的投影面積（mm2）。然后根據計算得到的h值查教材鍛造工藝學與模具設計表4

13、-15按橋部高度h確定毛邊槽尺寸確定毛邊槽其他尺寸。h=-0.09+2-0.01Q式中，Q為鍛件質量（）。根據公式h=0.015×=2.1mm，取h=3mm,查教材鍛造工藝學與模具設計表4-15按橋部高度h確定毛邊槽尺寸得：h1=5mm，R1=1.5mm,b=12mm,b1=32mm,毛邊槽截面面積F毛=233mm2。根據以上尺寸計算鍛件毛邊體積V毛=639*0.7F毛=639×0.7×233=104220.9mm3。五、確定終鍛型槽終鍛型槽是各種型槽中最重要的型槽，用來完成鍛件最終成形。終鍛型槽按熱鍛件圖家工制造和檢驗，所以要先設計終鍛型槽，須先設計熱鍛件圖。1

14、、熱鍛件圖熱鍛件圖以冷鍛件圖為依據，大又有所區別。首先，熱鍛件圖的尺寸標注、高度方向尺寸以分模面為基準，以便于鍛模機械加工和準備檢驗樣板。其次，如有需鍛出的孔，則須繪出連皮。再次，考慮到金屬冷縮現象，熱鍛件圖上的所有尺寸應計入收縮率，即按下式計算熱鍛件圖尺寸：L= (1+)式中 L熱鍛件尺寸（）； 冷鍛件尺寸（）； 終鍛溫度下金屬的收縮率：鋼為0.8%1.5%。該鍛件為45鋼，收縮率為1.5%，計算熱鍛件圖尺寸，繪制熱鍛件圖。2、鉗口的選擇終鍛型槽和預鍛型槽前端留下的凹腔叫鉗口。鉗口主要用來容納夾持坯料的夾鉗和便于從型槽中取出鍛件；另一作用是作為澆注檢驗用的鉛或金屬鹽樣件的澆口。這里選用常用的

15、鉗口形式（見教材鍛造工藝學與模具設計圖4-64）。查教材鍛造工藝學與模具設計表4-16鉗口尺寸，確定鉗口尺寸為：B=130mm，h=60mm，R0=15mm。確定鉗口頸的尺寸為：b=10mm，a=3mm。六、繪制計算毛坯圖利用UG6.0根據產品圖設計出三維熱鍛件圖，如圖：1、根據鍛件的形狀特點，選取11個截面積，分別計算F鍛、F計和d計：表1如下：截面圖如下圖：直徑圖如下：截面圖所圍的面積即為計算毛坯體積：V計=50×19698.6=984910.9（3）；平均截面積為：F均=984910.9÷262=3730.7（2）；d均=1.13=1.13×=69.02()

16、；2、鍛件分模面總周長為639mm，鍛件長度為262mm，按體積相等計算毛坯體積：毛坯體積V毛坯=V鍛+V毛邊=894015+104220.9=998235.9（mm3）；平均截面積F均=998235.9÷262=3810（2）；平均直徑d均=1.13=1.13×=69.75（）。3、按體積相等修正，修正后最大截面積Fmax=6095.72，最大直徑為dmax=88.2。七、制坯工步選擇制定模鍛工藝過程的主要任務之一是確定制坯工步。長軸類鍛件制坯一般要采用拔長、滾擠、彎曲、卡壓、成形等工步，有時還采用預鍛和切斷工步。計算毛坯為兩頭一桿，應簡化成兩個簡單的一頭一桿計算毛坯來選

17、擇制坯工步。=dmax÷d均=88.2÷69.75=1.26=L計÷d均=262÷69.75=3.76G坯1由教材鍛造工藝學與模具設計圖4-53長軸類鍛件制坯工步選用范圍圖表可知該鍛件應采用閉式滾擠制坯工步，模鍛工藝方案為：閉式滾擠終鍛。八、確定坯料尺寸模鍛用原材料的體積應包括鍛件本體、毛邊、連皮、夾鉗料頭和加熱引起的氧化皮之總和。原材料的截面尺寸及長度是以計算毛坯為基礎，再根據熱鍛件特點及所選定的制坯工步、模鍛方法（單件鍛、調頭鍛、逐件連續鍛）確定。坯料截面積 F坯=（1.051.2）F均式中 F坯毛坯截面積（2）； F均計算毛坯平均截面積（2）。則

18、F坯=1.2F均=1.2×3730=4476（2）選用棒料，則棒料直徑為：d0=75.5(),根據原材料的給規格，d0取76。材料燒損率取3%坯料體積為：V坯=V計（1+）=984910.9×（1+3%）=1014458.2（3）坯料長度：L坯=V坯÷F0=1014458.2÷3819.1=266（）其中F0=3.14×（69.75÷2）2=3819.1（2），確定坯料尺寸為76×266。九、制坯型槽設計1、滾擠型槽設計采用閉式滾擠。2、型槽高度型槽高度按h=kd計計算，計算結果列在表1中，按各截面的高度值繪出滾擠型槽縱剖面

19、外形，然后用圓弧或直線光滑連接，并適當簡化。3、型槽寬度為桿部：B桿=F0÷hmin=4534.16÷25.76=176()頭部：B頭=1.2dmax=1.2×85.7=102.84（）式中 F0為滾擠前原棒材的截面積（2）。調整頭部和桿部的寬度都為100mm。檢驗：1.1dmaxB1.7d01.1dmax=94.27，1.7d0=129.2，符合要求。4、型槽長度型槽長度等于計算毛坯圖的長度。5、調整個別尺寸最大高度有94.27mm改為100mm，以容納氧化皮。圖為閉式滾擠型槽十、鍛模結構設計模鍛一種鍛件，往往要采用多個工步來完成。因此，模鍛分模平面上的型槽布置

20、要根據型槽數、各型槽的作用以及操作是否方便來確定，原則上是應使型槽中心（型槽承受反作用力的合力點）與理論上的打擊中心（燕尾中心線與鍵槽中心線的交點）重合，以使錘擊力與鍛件的反作用力處于同一垂直線上，從而減小錘桿承受的偏心力矩，有利于延長錘桿使用壽命，減小導軌的磨損和模塊燕尾的偏心載荷，在保證應有的打擊能量和鍛模具有足夠強度的前提下，應盡量減小模塊尺寸，這樣，模具壽命長，鍛件精度高。1、終鍛型槽的布置此鍛件無需設置預鍛型槽，只有一個制坯型槽，這時模塊上實際有兩個型槽，即制坯型槽和終鍛型槽，應將終鍛型槽中心線偏離燕尾中心線，偏移的距離e影響小與模塊寬度的10%，否則，由于模塊自身的質量，在錘頭運動

21、中會因重力產生的偏心力矩，導致錘桿彎曲，加速導軌磨損。2、制坯型槽的布置考慮到加熱爐一般布置在鍛錘的左邊，氧化皮風管一般安在右邊，故將閉式滾擠型槽布置在終鍛型槽的左邊。3、型槽壁厚型槽至模塊邊緣的距離，或型槽之間的距離稱為型槽壁厚。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。制坯型槽受力小，其壁厚可減小到510，這里取10；終鍛型槽受力大，壁厚與型槽深度h、底部圓角半徑R、模鍛斜度有關，h愈大，R和愈小，壁厚應加大。該鍛件的模鍛R0.5h，200，按教材鍛造工藝學與模具設計圖4107確定型槽壁厚曲線s1線可得型槽與模塊邊緣壁厚s0=45，型槽至鉗口間的壁厚s=0.7s2，s=0

22、.7×40=28。型槽之間的壁厚s=0.5s2=0.5×40=20。4、模塊尺寸1）承擊面承擊面是指鍛錘空擊時，上下模塊實際接觸的面積。承擊面關系到模鍛的壽命和經濟性，承擊面過大導致材料的浪費；承擊面過小，容易壓塌分模平面。根據所用的鍛錘噸位，查教材鍛造工藝學與模具設計表429不同噸位鍛錘允許的最小承擊面積，2t錘允許的最小承擊面積為5002。2）打擊中心與模塊中心的偏移本設計設有制坯型槽，允許打擊中心與模塊中心不重合，但偏移量不能太大，一般應限制在0.1A和b0.1B的范圍內（A為模塊長度，B為模塊寬度，a為長度方向偏移量，b為寬度方向偏移量）。否則，模塊本身質量獎使錘桿

23、承受彎曲應力，不但對鍛件精度有影響，而且鍛錘也受損害。3）模塊寬度為保證鍛模不與錘的導軌相碰，模塊最大寬度Bmax應保證模塊邊緣與鍛錘導軌間留有單邊距離大于20。模塊最小寬度至少超出燕尾每邊10，即Bb+2×10，查教材鍛造工藝學與模具設計表433錘鍛模燕尾和鍵槽的尺寸得2t鍛錘燕尾寬度b=200mm，B200+20=220mm,即模塊最小寬度為220mm。結合型槽特點B=100+2×10+113.7+45×2=324mm，查鍛造技術手冊表9226模塊規格標準，模塊寬度初步定為B=350。4）模塊高度模塊高度根據型槽最大深度和鍛錘的最小閉合高度確定，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。按2t錘查教材鍛造工藝學與模具設計表430模塊高度與上模塊允許質量，確定Hmin=220，Hmax=290，取H=250。5）模塊長度綜合制坯型槽、終鍛型槽及壁厚考慮，確定模塊長度L=400。6）鍛模檢驗角鍛模上兩個加工側面所構成的900角稱為檢驗角。這兩個側面帶一般刨進深度為5mm，高度為50100mm。檢驗角可以設在模塊的右邊或左邊，根據型槽的位置而定。檢驗角的作用一是為了鍛模安裝調整時，檢驗上下模型槽對準情況；二是作為鍛模機械加工時劃線的基準面。取檢驗角高度為70。7）校核查鍛造技術