1、锻造偏心轴课程设计说明书讲解 编号 课程设计说明书 偏心轴锤上模锻工艺及模具设计题目 二级学院材料科学与工程学院 业 材料成形及控制工程 专 111090103 级班 5 学号学生姓名 窦靖 教授职称 指导教师夏华 2014.05-2014.06 间时 1 绪论. 错误！未定义书签。 1 零件分析及工艺方案确定.1 1.1 零件分析.1 1.2 工艺方案的确定.1 2 锤上模锻件设计.2 2.1 选择分模面.3 2.2 确定模锻件加工余量及公差.3 2.3 确定锻件模锻斜度.4 2.4 确定锻件圆角半径.4 2.5 确定模锻件的技术要求.5 2.6 绘制锻件图及计算锻件基本数据.5 3 锤用锻
2、模设计.5 3.1 选择飞边槽.5 3.2确定钳口.6 3.3终锻形槽设计.7 3.4滚挤型槽的确定.8 3.5切断型槽设计.9 4 锤上模锻工艺设计.10 4.1 确定模锻锤的吨位.10 4.2 确定毛边槽尺寸. 11 4.3 绘制计算毛坯图.12 4.4 计算繁重系数，选择制坯工步.13 4.5 确定坯料尺寸.14 5 锻模结构设计 .15 6 锻前加热锻后冷却及热处理要求的确定.16 6.1 确定加热方式，及锻造温度范围.17 6.2 确定加热时间.17 6.3 确定冷却方式及规范.18 6.4 确定锻后热处理方式及要求.18 7 确定模具材料及热处理的要求.18 8 模锻工艺流程确定.
3、19 9 参考文献.20 2 绪论 锻造是一种借助工具或模具在冲击或压力作用下加工机械零件或零件毛坯的方法。与其它加工方法相比，锻造加工生产率高；锻件的形状,尺寸稳定性好，并具有最佳的综合力学性能。锻件的最大优势是韧性高，纤维组织合理，件与件之间性能变化小；锻件的内部质量与加工历史有关，不会被任何一种金属加工工艺超过。 锻造生产根据使用工具和生产工艺的不同而分为自由锻、模锻和特种锻造。 自由锻造：一般是指借助简单工具，如锤，砧，型砧，摔子，冲子，垫铁等对铸锭或棒材进行镦粗，拔长，弯曲，冲孔，扩孔等方式生产零件毛坯。加工余量大，生产效率低；锻件力学性能和表面质量受生产操作工人的影响大，不易保证。
4、这种锻造方法只适合单件及极小批量或大锻件的生产；不过，模锻的制坯工步有时也采用自由锻。 特种锻造：有些零件采用专用设备可以大幅度提高生产率，锻件的各种要求也可以得到很好的保证，特种锻造有一定的局限性，特种锻造机械只能生产某一类型的产品，因此适合于生产批量大的零部件。 模锻：模锻是指将坯料放入上下模块儿的型槽间，借助锻锤锤头，压力机滑块或液压机活动横梁向下的冲击或压力成形为锻件。锻模的上下模块分别紧固在锤头和底座上。模锻件余量小，只需少量的机械加工（有的甚至不加工）。模锻生产效率高，内部组织均匀，件与件之间的性能变化小，形状和尺寸主要靠模具保证，受操作人员的影响小。 锻造应用范围广，几乎所有的运
5、动的受力部件都由锻造成形，大到飞机轮船小到我们生活中的日常用品，锻造是现代工业的重要组成部分，同时也推动现代工业的不断向前发展。 在现代工业生产中，模具是生产各类产品的重要工艺装备，它以其特定的形状通过一定的方式使原材料成形。采用模具生产零部件，具有生产效率高、质量好、成本低、节省能源和原材料等一系列优点，在锻造、冲压、塑料模制品等行业中得到了广泛应用，成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。模具工业对国民经济和社会的发展，起着越来越重要的作用。 3 模具工业的快速发展，不断对模具制造提出更高的要求。世界上一些发达国家，模具制造技术发展非常迅速，模具制造的水平制约这模具设计的的发展，同时也制
6、约这整个模具行业的发展。模具制造水平的高低，已经成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。 时至现在，计算机水平的飞速发展，CAD、CAE已广泛应用在设计制造中，这就使线切割，电火花等现代加工手段成为现实，基本上使模具设计脱离了模具制造水平的制约，同时也模具设计提供了一个广阔的平台。 1 零件分析及工艺方案确定 锻件工艺分析包括技术和经济两个方面的内容。在技术方面，根据锻件图纸，主要分析该模锻件的形状特点、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合锻造工艺的要求；在经济方面根据锻件的生产批量，分析产品成本，做到在不影响零件使用的前提下，用最简单最经济的方法生产出来。 一、对锻件的形状精度分析
7、 本次设计工件是转向杆。外形较为复杂，是由杆类件和弯曲件特征组成，杆类特征部分和弯曲类特征部分成一定的角度，相对复杂的锻件外形就决定了比较复杂的型腔，这对模具制造和模具寿命还是造成了一定的不利影响。本锻件精度等级不是特别的高，属半精密级（用于普通锻件和半精锻工艺锻压），但由于锻件的外表面大部分区域锻造成形不需要进一步加工，相对来说要求也比较高。 二、对锻件的经济性分析 所谓经济性，就是以最小的耗费取得最大的经济效果。在锻造生产中，保证产品质量，完成产品数量、品种计划的前提下，产品的成本越低，说明你设计的模具经济效果越大。 降低制造成本的措施： 1、降低模具费用，是降低成本的有效措施； 2、工艺
8、合理化可以降低模具费、节约加工工时、降低材料费用； 4 3、多个工件同时加工成形，可使模具费、材料费和加工费降低； 4、锻造过程的自动化及高速化，可以降低加工费用和提高材料利用率； 5、提高材料利用率，降低材料费。 常用的模锻方式有：曲柄压力机上模锻、螺旋压力机上模锻、锤上模锻。故在此有三中方案供选择： 一、 曲柄压力机上模锻 曲柄压力机行程和压力不可以随意调节，不易进行拔长、滚挤等制坯操作；对于一些主要靠压入方式成形的锻件不得不采用多型槽模锻，增加了模具和工序；造价比较昂贵，一次性投资大。 二、 螺旋压力机上模锻 螺旋压力机上模锻不能进行多型腔锻造，需要时，需要进行单独制坯。效率比较低，造价
9、比较高。 三、 锤上模锻 1、工艺灵活，适应行好，可以生产各类形状复杂的锻件，如盘形件、轴类件等；可单型槽模锻，也可以多型槽模锻；可单件模锻，还可以多件模锻或一料多件连续模锻。 2、锤头的行程，打击速度或打击能量均可调节，能实现轻重缓急不同的打击，因而可以实现镦粗，拔长，滚挤，弯曲，卡压，成形，预锻和终锻等各类工步。 3、锤上模锻是靠锤头多次冲击坯料使之成形，因锤头运动速度快，金属流动有惯性，所以充填型槽能力强。 4、模锻件的纤维组织是按锻件轮廓分布的，机械加工后仍基本保持完整，从而提高锻制零件的使用寿命。 此偏心轴采用第三种方案模锻即锤上模锻。 5 2 锤上模锻件设计 表4-1 锻件图设计的
10、步骤和原则 序号 步骤 原则 1 确定分模位置和形状 锻件的分模线形状分为：平直分模线、对称弯曲分模线、不对称弯曲分模线。良好的分模面应达到如下要求：1.保证锻件容易脱模，一般应以最大投影面作为分模面。2.分模面应易于检验上下模膛的相对位移。3.分模线应尽可能选用直线，使锻模加工简单。但对头部尺寸较大且上下不对称的锻件，则易取折线分模，以保证成形充满。4.圆饼类锻件的高度小于直径时，应取径向分模。2。应保证锻件有合理的金属流线分布5. 2 确定锻件公差和机械加 工余量各生产厂应根据所用锻造和加热设备的精度，模锻件的形状和材料，零件设计对锻件尺寸的要求和锻件订货、验收所涉及的问题等，确定锻件的公
11、差和加工余量。 3 确定 模锻斜度模壁斜度大模锻后锻件易于从模膛中取出，但模壁斜度越大，所需的充模压力也越大。 4 确定锻件的圆角半径 锻件外形和内腔轮廓拐角处的圆角半径对金属流动有很大的影响，过小的圆角半径，使金属流动受到很大的阻力而不易充满模膛，消耗较多的能量并造成模具相应部位严重磨埙，因此在允许的情况下应将此类圆角半径 加大。2.1 确定分模位置 确定分模面位置最基本的原则是保证锻件形状尽可能与零件形状相同。使锻件容易从锻模型槽中取出，因此锻件的侧表面不得有内凹的形状，并且使模膛的宽度大而深度小。锻件分模位置应选在具有最大水平投影尺寸的位置上。应使飞边能切除干净，不至产生飞刺。对金属流线
12、有要求的锻件，应保证锻件有最好的纤维分布。 6 根据偏心轴形状，采用上下对称的直线分型模 确定公差和加工余量2.2 3计算锻件重量为、估算锻件质量，由表查出碳钢类密度为, 1cm.83g/7 M1。1.943kg。锻件为45号钢。材质系数为和长、宽、高外表面尺寸的正负偏差大致按+2/3 2、锻件材质系数0.65%c -1/3,的比列分配。 3.锻件复杂系数：3。248214mm60mm，所以体积为 圆柱体的最大长度为140mm，最大低面直径为查有关手册得，高度公差为，为二级，复杂系数S2S=248214/395640=0.6279.?182.41.?02.；宽度公差与高度公差一致。零件需磨削加
13、工，mm；长度公差mm9.?060.?取1.72.2mm有参考文献差得高度及水平尺寸的单边余量约为，加工精度为F2，；水平方向取2.0mm2mm。外表面加工余量：查有关手册直径方向为2.02.5mm 1-4查得。取2.0mm。锻件的复杂系数按下表为为2.02.5mm 锻件形状复杂程度等级表4-4 级别 代号 105115 形状复杂系数值 170 80 形状复杂程度 20 S1 1 0.63简单 S2 0.320.63 一般 S3 0.160.32 较复杂 S4 0.16 复杂 7 2.3 模锻斜度 零件图上的技术条件已注明模锻斜度为5o。 2.4 圆角半径 锻件上的圆角可使金属容易充满模膛，起
14、模方便和延长模具使用寿命。圆角半径太小会使锻模在热处理或使用中产生裂纹或压塌变形，在锻件上也容易产生折纹。同时为了加工方便同一锻件圆角的选取要与铣刀相配。 为了使金属易于流动和充满型槽，提高锻件质量并延长锻模寿命，模锻件上的所有转接出都用圆弧连接。 r=余量+零件相应处圆角半径或倒角 外圆角半径r=2+零件相应处圆角半径或倒角，内圆角半径=（23）r，其余部位的圆角半径取1.5mm。 2.5 技术条件 （1）图上未标注的模锻斜度5o； （2）图上未标注的圆角半径R3； （3）允许的错移量0.6mm； （4）允许的残留毛边量0.7mm； （5）允许的表面缺陷深度0.5mm； （6）锻件热处理:调
15、质HB230260； （7）锻件表面清理:为便于检查淬火裂纹,采用酸洗。 根据余量和公差,绘制锻件图。 8 热锻件图 计算锻件的主要参数2.6 求出锻件的基本数据如下：利用CAD2; 锻件在平面上的投影面积为6464mm(1) 353mm ; (2) 锻件周边长度为3; 297367.7mm(3) 锻件体积为 1.943kg。(4) 锻件质量为 锤用锻模设计3 选择飞边槽3.1 造成足够大的水平方飞边槽的作用如下：在开式模锻中一般要设置飞边槽，向阻力，迫使金属充满型槽，保证锻件尺寸准确；容纳多余的金属，在金属完全锻这时靠毛边仓部来容纳多余的金属；充满型槽之后，尚有多余金属需要排出，。裂和压具止
16、，打模上减用冲起飞造时边缓作，弱下的击防模的塌开 9 ）6-6 飞边槽结构图（形式I图 确定钳口3.2 查得，钳口颈尺13-7=15mm，h=40mm，。按表13-6按表选择钳口尺寸B=90mmR0 l=16mm。，寸a=1.5mm，b=8mm：图5.2如尺具体寸 10 钳口 图5.2 表13-6 钳口尺寸 /mm d/mm B/mm h/mm R钳口夹头直径010 20 18 50 10 25 1828 60 10 70 30 2835 15 80 35 3540 15 40 4050 90 15 45 5055 100 15 5560 110 50 15 6065 120 55 15 60
17、 6575 130 20 140 65 7585 20 70 8590 150 20 95105 160 75 11 表13-7 钳口颈尺寸 锻件质量/kg b/mm a/mm l/mm l0.5F0.2 1 5 0 S0.22 锻件外壁最小厚度 6 1.5 02 7 23.5 2.5 3.55 8 3 56.5 10 3.5 12 6580 4 14 80100 3.3 确定终锻型槽 终锻形槽是各种型槽中最重要的型槽，用来完成锻件最终成型，终锻件图按热锻件图加工和检验，所以设计终端形槽须先设计热锻件图。 1.热锻件图的设计 热锻件图以冷锻件图为依据，但又有所区别。首先热锻件的尺寸标注，高度方
18、向尺寸标注以分模面为基准，以便于锻模机械加工和准备检验样板。其次考虑到金属的冷缩现象，热锻件图上的所有尺寸应计入收缩率，按下列公式计算： ?L?l1 式中 热锻件尺寸； L 冷锻件尺寸； l?终锻温度下的金属收缩率，取1.5%； 特别注意无坐标圆角半径，不加放收缩率。所以终锻形槽及热锻件图见装配图的画法 12 终锻型槽 3.4 滚挤型槽设计 滚挤型槽设计：采用闭式滚挤。，计算的结果列于表中，按截面的高度绘制滚挤型槽 型槽高度1.kdh?计 纵剖面外形，然后用圆弧或直线光滑连接，并适当简化。 毛刺槽的尺寸的确定，根据锻模设计手册，选取毛刺槽尺寸如下： 2. 毛刺槽尺寸表5-1 R4 C(mm)
19、a(mm) 参数 b(mm) R3 6 40 数值 10 6 25 夹钳口尺寸的确定：3.mm.?.n?02d6?02?70?20?6 (5.2.1) 0 (5.2.2) mm302)n?m(1mm?13670106?10R?.d?.? 0(5.2.3) 13 制胚模膛 切断型槽设计3.5 ，需要设计切断由于采用单件模锻（一件坯料锻制一件模锻件的模锻方案）锻钳夹头在切边时作为废料和模膛，切掉单件模锻时在棒料上留下的锻钳夹头。 飞边一起切掉。度为15，具一角斜度模位型切断槽于 切断型槽 14 4 锤上模锻工艺设计 锤上模锻工序包括三类公步：模锻公步、制胚公步、切断公步。其中制胚公 步为最主要的任务，而计算毛坯为解决问题的关键。确定模锻锤的吨位4.1 锤毛边总变形面积为锻件在平面图上的投影面积与毛边面积之和，按1t2t 2按双，总面积F=6464+353*25=15289mm槽尺寸考虑，假定毛边乔部宽度为25mm确定段位吨位因销轴生产量3.56.3）k*F作用模锻锤吨位确定的经验公式G=（ 取k=1，于是：大，需生产效率高故去交大的系数6.3 选用1t锤。 G=6.3*1*152.9=963.2 KN 4.2 确定毛边槽尺寸 飞边槽尺寸的确定方法有吨位法和计算法，采用计算法，准确性好。 有，（kg）；则量，
