/鍛造工藝模具（CAD/CAE）分析和設計姓名：李洋李靜濤趙艷峰課程名稱：拉桿接頭模鍛設計指導老師：馬瑞班級：07級鍛壓一班2010年11月拉桿接頭模鍛設計李洋李靜濤趙艷峰（燕山高校機械工程學院）摘要：本次項目是通過錘上模鍛成形生產制動器杠桿，錘上模鍛主要用于鍛件的大批量生產，是鍛造生產中最基本的鍛造方法。主要設計步驟有制定鍛件圖；計算主要參數；確定設備噸位；作熱鍛件圖，確定終鍛模膛；確定飛邊槽的形式和尺寸；計算毛坯圖；選擇制坯工步；確定坯料尺寸；設計滾壓模膛；設計終鍛模膛；繪制鍛模圖等。前言：通過這次課程設計，我們駕馭了基本的模鍛設計理論，積累了一些設計閱歷，為以后的工作學習奠定了基礎。1.鍛件圖設計鍛件圖是依據零件產品圖制定的，在鍛件圖中要規定：鍛件的幾何形態、尺寸；鍛件公差和機械加工余量；鍛件的材質及熱處理要求以及其他技術條件等內容1.1分模位置。為便于鍛件脫模，選撥桿鍛件的最大投影面為分模面。1.2鍛件質量鍛件質量為2Kg,撥桿材料為45鋼，即材質系數為M11.3拔桿體積拔桿體積為2.68*106mm3密度：7.85*10-6Kg/mm31.4鍛件困難系數S=Vd/Vb=2000/(7.46×18.73×5.9×7.85)=0.309，為3級困難系數S31.5公差和余量查《鍛壓手冊》表3-1-3[GB12362-1990]【一般級】長度公差為2.2（+1.5-0.7），高度公差為1.6（+1.1-0.5），寬度公差為1.6（+1.1-0.5）錯差公差0.5mm殘留邊公差0.7mm1.6機械加工余量余量的確定和鍛件形態的困難程度，成品零件的精度要求，鍛件的材質，模鍛設備，工藝條件等很多因素有關，為了將鍛件的脫碳層和表面的細小裂紋去掉，留有確定的加工余量是必要的該零件的表面粗糙度為∨3（25-100um）查《鍛壓手冊》表3-1-1[GB12362-1990]鍛件內外表面的加工余量查得厚度方向1.5-2.0mm水平方向取2mm1.7模鍛斜度為了使鍛件簡潔從模膛中取出，一般鍛件均有模鍛斜度，附加的模鍛斜度會增加金屬的損耗和機械加工余量，因此在保證鍛件出模的前提下，應選用較小的模鍛斜度，拔模斜度應按鍛件各部分高度和寬度之比值H/B和長度和寬度之比值L/B確定,依據上述原則，該鍛件未標注斜率為7°。1.8圓角半徑鍛件上的圓角半徑可使金屬簡潔充溢模膛，脫模便利和延長模具運用壽命.圓角半徑太小會使鍛模在熱處理或運用中產生裂紋和壓塌變形，在鍛件上也簡潔產生折疊，依據《鍛壓手冊》表3-1-6查得外圓角半徑r2mm，內圓角半徑R5mm1.9技術要求1.9.1未注模鍛斜度7°;1.9.2允許錯差量0.5mm;1.9.3允許飛邊公差0.7mm;1.9.4允許的表面缺陷深度0.5mm;1.9.5鍛件調質熱處理。2.鍛件的主要參數依據PROE繪圖軟件的測量得出鍛件的參數為2.1鍛件在水平方向投影面積為7973mm22.2鍛件周邊長度為462mm2.3鍛件體積273413mm32.4鍛件質量2.1kg3.鍛錘噸位的確定按1-2噸錘飛邊槽尺寸考慮，假定飛邊平均寬度23mm，總變形面積S=（7665+462×23）mm2=18291mm2按G=63KA確定鍛錘，取鋼種系數K=1，鍛件和飛邊在水平面上的投影面積A=182.91cm2G=63KA=63×1×182.91N=11523KN，選用1t雙作用模鍛錘。4.確定飛邊槽的型式和尺寸飛邊槽及其設計錘上模鍛未開式模鍛，一般終鍛模膛周邊必需有飛邊槽，其主要作用式增加金屬流出模膛的阻力，迫使金屬充溢模膛。飛邊還可以容納多余金屬。鍛造時飛邊起緩沖作用，減弱上模對下模的打擊，使模具不易壓塌和開裂。此外，飛邊處厚度較薄，便于切除。選用圖8.5中I型飛邊槽，其優點時橋口在上模，模鍛時受熱時間短，溫升較低，橋口不易壓塌和磨損。其尺寸按表8-1確定，選用飛邊槽的尺寸為：h飛=1.6mm，h1=4mm，b=8mm，b1=25mm，r=1.5mm，F飛=126mm2飛邊體積：V飛=462×0.7×126=40748mmm35.熱鍛件設計終鍛模膛使鍛件最終成形的模膛，通過它獲得飛邊的鍛件，終鍛模膛是依據熱鍛件圖來制造和檢驗的，熱鍛件圖尺寸一般是在冷鍛件圖尺寸的基礎上考慮1.5%的冷縮率。依據生產實踐閱歷，應考慮鍛模運用后承擊面下陷，模膛深度減小等因素，可適當調整。6.繪制計算毛坯圖6.1計算毛坯圖的用途6.1.1長軸類鍛件選擇制坯工步的依據;6.1.2確定坯料尺寸的依據;6.1.3設計制坯模腔的依據6.2依據撥桿的形態特點，共選取17個截面分別計算：S鍛，S計，D計6.3基本尺寸V體=V鍛+V飛=2.68*105+40748=308748mm3平均截面積S均=V體/L計=308748/187=1651mm2平均直徑d均=√(4S均/π)=45.9mm7制坯工步的選擇制定模鍛工藝過程的主要任務是制定制坯工步計算毛坯為一頭一桿L桿=112mmL頭=75mm依據《中國模具設計大典》第四卷，拐點直徑可干脆由計算毛坯的直徑圖或截面圖求出近似值d拐=38.5mmα=dmax/d均=65.9/45.9=1.44β=L計/d均=187/45.9=4.07k=（dg-dmin）/L桿(38.5-30.8)/112=0.069依據《中國模具設計大典》第四卷圖24.2-36此鍛件接受閉式滾壓制坯工步；為了在鍛造時易于充溢模膛，選用圓坯料模鍛工藝過程為：閉式滾壓—終鍛8確定坯料尺寸確定模鍛所需原坯料尺寸時，應依據鍛件的形態和尺寸以及所接受的模鍛方法，先計算出所需的金屬體積，然后再計算出坯料的截面尺寸和下料長度S坯=S滾=(1.05~1.2)S均確定坯料的截面尺寸，取系數1.1，則S坯=1.1S均=1.1*1435=1578.5mm2d坯=1.13√（S坯）=1.13√（1578.5）=44.9mm實際取d坯=45mm坯料體積：V坯=V體（1+δ）=308748*（1+3%）=318010.4mm3(δ為燒損率)坯料長度：L坯=V坯/S坯+L鉗=318010.4/（π/4)*452+1.2*45=254mm9滾壓模膛設計9.1滾壓模膛時用來減小坯料某部分截面積，增大另一部分橫截面積，以獲得接近計算毛坯圖的形態和尺寸。同時它還有滾光坯料表面和去除氧化皮的作用。9.2選用開式滾擠壓，此種模膛制造較便利，但滾壓時，聚料作用較小。鍛件各鍛截面變更較小時運用。9.3模膛尺寸模膛高度h依據h=Kd計h桿=24.15mmh頭=72.6mmh拐=36.5mm模膛寬度B依據1.7d坯≥B≥dmin，依據實際生產狀況，模膛寬度B桿=43mmB頭=60mmB拐=40.6mm模膛長度L等于計算毛坯圖的長度模膛長度依據熱鍛件的長度L鍛確定\L=L鍛+（1~3）mm=350mm9.4夾鉗口的尺寸：B=60mmh=25mmR0=10mm鉗口徑尺寸：a=1.5mmb=10mml=15mm毛刺槽尺寸a=6mm;c=25mm;R3=5mm;R4=6mm;b=25mm10終鍛模膛設計10.1鍛件最終成形的模膛，通過它獲得帶飛邊的鍛件，，終鍛模膛是依據熱鍛件圖制造的。10.2熱鍛件圖的制定和繪制應考慮以下幾點：（1）在熱鍛件圖的全部尺寸上都應計入收縮率，其計算公式為LR=L(1+δ)(2)熱鍛件圖上明確出分模位置，并指明哪一部分在上模，哪一部分在下模。（3）熱鍛件圖是供制造鍛模用的，因此不必注明公差，但是對于要求很嚴格的尺寸，可以個別注出必要的制模公差。（4）注明未注的拔模角，圓角及尺寸收縮率。（5）熱鍛件圖上應繪出鍛件沖孔前的連皮，不繪制產品輪廓線11鍛模結構設計模膛的合理布置于否關系著鍛件質量的好壞，鍛件壽命的凹凸，生產效率和工作操作的難易。模鍛此拉桿接頭的1t模鍛錘機組，滾擠模膛和終鍛模膛自右向左布置。用實測方法找出終鍛模膛中心離拉桿接頭大頭后端120mm，結合模塊長度及鉗口長度定出鏈槽中心線位置為175mm模塊尺寸選為400mm*350mm*175mm1T模鍛錘導軌間距為500mm，模塊和導軌的間隙大于20mm，滿足安裝要求。

鍛模的承擊面積為61653.4mm2,依據《中國模具設計大典》第四卷表24.2-46承擊面應大于等于25000~30000mm2,有足夠的承擊面。

12模鍛工藝流程12.1下料：5000KN型剪機冷剪切下料。12.2加熱：半連續式驢，1220~1240℃12.3模鍛：1.5t模鍛錘，拔長，閉式滾擠，成型，終鍛12.4切邊：1600KN切邊壓力機12.5磨毛刺：砂輪機。硬度dB=3.9~4.2mm12.6熱處理：連續熱處理爐，調質。12.7檢驗主要參考文獻[1]胡亞民，華林.鍛造工藝過程及模具設計【M】.北京：中國林業出版社，北京高校出版社，2006.[2]夏巨諶，韓鳳麟，趙一平.中國模具設計大典