變速叉的熱鍛模設(shè)計

1 內(nèi) 容 摘 要 熱鍛模設(shè)計是模具 技術(shù)的一個重要組成部分， 作為國民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ) 的模具工業(yè)，它的發(fā)展水平已經(jīng)成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平和產(chǎn)品開發(fā)能力的重要標(biāo)志。 CAD 技術(shù)是改變傳統(tǒng)模具設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)，是一項(xiàng)高科技、高效益的系統(tǒng)工程，它不僅縮短了產(chǎn)品的設(shè)計周期，而且還提高了產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量 . 變速叉是汽車換檔變速的一個重要零件， 本文詳細(xì)介紹了變速叉的鍛模設(shè)計， 包括 分模面的選取，工步的擬訂，鍛件基本參數(shù)的確定，鍛件毛坯尺寸的計算以及 終鍛型槽、預(yù)鍛型槽、制坯型槽、局部結(jié)構(gòu)、 模塊 總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計， 全面闡述了變速叉鍛模設(shè)計 的一般 流程和設(shè)計過程中的一些注意 問題。 由于鍛造模具是模鍛生產(chǎn)的主要工藝設(shè)備，所以其設(shè)計是否合理，對模鍛件的表面質(zhì)量、尺寸精度、生產(chǎn)率以及經(jīng)濟(jì)效益等影響很大，為了提高鍛造模具的精度指標(biāo)， 本 設(shè)計也應(yīng)用了 CAD。 關(guān)鍵詞 變速叉 ； 熱鍛模 ； 鍛模設(shè)計； CAD 2 Abstract Forging Die Mold Design technology is a major component of the national economy as a basis for the tooling industry. the level of development it has become a national industrial development and the ability to develop products an important indicator. CAD technology is changing the traditional mold design of key technologies, which is a high-tech, high-efficiency project.It will not only shorten the product design cycle, but also to improve the quality of product design Transmission Shift Fork vehicle speed is an important component This paper describes a variable speed Fork of the die design, including sub-surface mode selection, the further elaboration, the basic parameters of forging identification. Forging rough calculation of the size of the final training-groove, Preform-groove, Blank - groove system, local structure, the overall structure of the module design, comprehensively expounded on the speed fork die design processes and the general design process some attention to the issue. Since forging die forging production is the main process equipment, its design is reasonable to forging the surface quality, dimensional accuracy, productivity and economic impact of such large, in order to enhance the precision forging die indicators. The design of the CAD application. Key words Transmission Shift Fork; Hot forging die; Forging die design; CAD 3 目 錄 1. 引言 4 2. 錘鍛模具的設(shè)計任務(wù) 6 3. 飛邊槽的設(shè)計 8 4. 鍛件 基本參數(shù)的確定 11 5. 錘鍛噸位的選擇 11 6. 鍛件毛坯尺寸的確定 12 7. 模鍛工步的選擇 15 8. 毛坯尺寸的確定 16 9. 制坯型槽的設(shè)計 17 10.鎖扣的設(shè)計 21 11.錘鍛 結(jié)構(gòu)設(shè)計 22 12.繪制模膛 圖 22 結(jié)束語 24 致謝 25 參考文獻(xiàn) 26 4 變速叉 的熱鍛模設(shè)計 Xxxxxxxxxx 1、 引言 現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展使模鍛技術(shù)得到越來越廣泛的應(yīng)用，對鍛造模具的設(shè)計與制造 的要求越來越高。由于鍛造模具是模鍛生產(chǎn)的主要工藝裝備，所以其設(shè)計是否合理，對模鍛件的表面質(zhì)量、尺寸精度、生產(chǎn)率以及經(jīng)濟(jì)效益等影響很大。因此提高鍛造模具的設(shè)計水平和鍛造模具的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，對現(xiàn)代模鍛工業(yè)的發(fā)展是十分必要的。 鍛造 是 一種借助工具或模具在沖擊或壓力作用下加工金屬機(jī)械零件或零件毛坯的方法。與其它加工方法相比，鍛造加工生產(chǎn)率最高；鍛件的形狀、尺寸穩(wěn)定性好，并有最佳的力學(xué)性能。鍛件的最大優(yōu)勢是韌性高、纖維組織合理，件與件之間 性能變化??；鍛件的內(nèi)部質(zhì)量與加工歷史有關(guān)，不會被任何一種金屬加工工藝超過 。 鍛 件的優(yōu)勢是由于金屬材料通過塑性變形后，消除了內(nèi)部缺陷，如鍛（焊）合空洞，壓實(shí)疏松，打碎碳化物、非金屬夾雜并使之沿變形方向分布，改善或消除成分偏析等，得到了均勻、細(xì)小的低倍和高倍組織。而鑄造工藝得到的鑄件，盡管能獲得較準(zhǔn)確的尺寸和比鍛件更為復(fù)雜的形狀，但難以消除疏松、空洞、成分偏析、非金屬夾雜等缺陷；鑄件的抗壓強(qiáng)度隨高，但韌性不足，難以在 受拉應(yīng)力較大的條件下使用。機(jī)械加工方法獲得的零件，尺寸精度最高，表面光潔，但金屬內(nèi)部流線往往被切 斷，容易造成應(yīng)力腐蝕，承載拉壓交變應(yīng)力的能力較差。 鍛造應(yīng)用的范圍很廣。幾乎所有運(yùn)動的重大受力構(gòu)件都由鍛造成形，不過推動鍛造（特別是模鍛）技術(shù)發(fā)展的最大動力是來自交通工具制造業(yè) 汽車制造業(yè)和后來的飛機(jī)制造業(yè)。鍛件尺寸、質(zhì)量越來越大，形狀越來越復(fù)雜、精細(xì)，鍛造的材料日益廣泛，鍛造的難度更大。這是由于現(xiàn)代重型工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)對產(chǎn)品追求的目標(biāo)是長的使用壽命，高度 5 的可靠性。如航空發(fā)動機(jī)，推重比越來越大 。一些重要的受力構(gòu)件，如渦輪盤、軸、壓氣機(jī)葉片、盤等，使用溫度范圍變得更寬，工作環(huán)境更苛刻，受力狀態(tài)更復(fù)雜而且受力 急劇增大。 隨著科技的進(jìn)步，工業(yè)化程度的日益提高，要求鍛件的數(shù)量逐年增長。據(jù)國外預(yù)測，到本世紀(jì)末，飛機(jī)上采用的鍛壓（包括板料成形）零件將占 85%，汽車將占 60%-70%，農(nóng)機(jī)、拖拉機(jī)將占 70%。目前全世界僅鋼模鍛的年產(chǎn)量就在 1000萬噸以上。 鍛造在機(jī)器制造業(yè)中有著不可代替的作用，正如前面所論述的，由鍛造方法生產(chǎn)出來的鍛件，其性能是其是它加工方法難以與之匹敵的。鍛造（主要是模鍛）的生產(chǎn)效率是相當(dāng)高的，一個國家的鍛造水平，反映了這個國家機(jī)器制造業(yè)的水平。 鍛壓經(jīng)過 100多年的發(fā)展，今天已成為一門綜合性學(xué)科。它 以塑性成形原理、金屬學(xué)、摩擦學(xué)為理論基礎(chǔ)，同時涉及傳熱學(xué)、物理化學(xué)、機(jī)械運(yùn)動學(xué)等相關(guān)學(xué)科，以各種工藝學(xué)，如鍛造工藝學(xué)、沖壓工藝學(xué)等為技術(shù)，與其它學(xué)科一起支撐著機(jī)器制造業(yè) 。鍛壓這門較老學(xué)科至今仍朝氣蓬勃，在眾多的金屬材料和成形加工的國際、國內(nèi)學(xué)術(shù)交流會議上仍十分活躍。 我國的經(jīng)濟(jì)體制發(fā)生了根本的變化，有過去的計劃經(jīng)濟(jì)過渡到現(xiàn)在的市場經(jīng)濟(jì)。鍛壓生產(chǎn)雖然效率高，鍛件綜合性 能 高，節(jié)約原材料和機(jī)械加工 工 時；但生產(chǎn)周期較長，成本較高，處于不利的競爭地位。鑄造、焊接、機(jī)械加工都加入了競爭。鍛造生產(chǎn)要跟上當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 ，需要不斷改進(jìn)技術(shù)，采用新工藝、新技術(shù)，進(jìn)一步提高鍛件的性能指標(biāo)；同時要縮短生產(chǎn)周期，降低成本，使之在競爭中處于優(yōu)勢地位。 鍛造業(yè)既面臨著發(fā)展機(jī)遇也面臨著挑戰(zhàn)，要想有較大的發(fā)展，鍛造工藝技術(shù)必須要先行發(fā)展，不斷完善和提高，這也是擺在從事鍛壓技術(shù)的每一位工程技術(shù)人員、管理人員和科研人員面前的共同任務(wù)。 6 2、錘鍛模具的設(shè)計內(nèi)容 2.1設(shè)計任務(wù) 零件為汽車變速叉 ， 如圖。變速叉是汽車換擋變速的主要零件之一， 主要作用是撥動變速箱中的齒輪 ,使汽車達(dá)到變速的目的 .由于零件經(jīng)常撥動齒輪承受變載荷和沖擊性載荷 ,宜 采用鍛造 ,以使金屬纖維盡量不被切斷 ,保證零件工作可靠 .因?yàn)闉榇笈可a(chǎn) ,且零件的輪廓尺寸不大 ,故采用模鍛成型。 熱鍛件圖已給出 ,如圖 1所示： 叉 身 出 模 角 5 收縮率頭 部 出 模 角 7 向圖 1 變速叉的 熱鍛件圖 2.2 分模面 的選取 選擇分模面的基本要求是保證鍛件 鍛件能從模膛中取出來，因此鍛件的側(cè)表面不得有內(nèi)凹的形狀。 此外還要考慮以下原則 ： 1) 在鍛件高度一半處分模，使鍛件的余塊，機(jī)械加工余量最?。?7 2） 使模膛的寬度大而深度小，這樣金屬容易充滿模膛，鍛件容易出模； 3）為了使模具制造方便 ，盡量采用平面分模，凸出部分也盡量不高于分模面； 4）分模面應(yīng)設(shè)在 容易看出鍛件錯差的位置； 5）應(yīng)使飛邊能切除干凈，不致產(chǎn)生飛刺； 6）對金屬流線方向有要求的鍛件，應(yīng)保證鍛件有最好的纖維分布 . 鍛件分模位置合適與否 , 關(guān)系到鍛件成形、鍛件出模、材料利用等一系列問題。對于長軸對稱類鍛件和形狀較簡單可采用直平面分模 ， 圓餅類鍛件 , 其鍛件分模面應(yīng)為通過具有最大水平投影面積位置的直平面 , 當(dāng)鍛件不含通孔時 , 最大水平投影面積位置就是鍛件在水平面垂直方向上最大截面的位置。 該設(shè)計屬于長軸對稱 類且 形狀較復(fù)雜 ，但具有 較大彎 曲，分模位置 選擇 如下圖 圖 2 分模面 位置 分 模 面 8 2.3終緞模膛設(shè)計 終鍛模膛是鍛件最后成型的模膛，通過終鍛獲得帶飛邊的鍛件，終鍛模膛設(shè)計的主要內(nèi)容是繪制熱鍛件圖和確定飛邊槽的尺寸、鉗口和鎖扣。由于金屬的熱脹冷縮現(xiàn)象，熱鍛件的尺寸應(yīng)比冷鍛件的尺寸有所增大。冷鍛件的所有尺寸放大 % ( 為終鍛溫度下金屬的收縮率 )，得到熱鍛件圖。由于該設(shè)計方案即為熱鍛件圖則不用進(jìn)行縮放 。 3、飛邊槽的設(shè)計 3.1飛邊槽的結(jié)構(gòu)形式 開式 模 鍛 的終鍛型槽周邊必須設(shè)計 飛邊槽 ，其 形式 和尺寸對鍛件質(zhì)量影響很大。 飛邊槽 有如下幾種形式： 形式 是使用最廣泛的一種，其優(yōu)點(diǎn)是橋部設(shè)在上模塊，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(fù)雜部分設(shè)在上模，為簡化切邊沖頭形狀，通常將鍛件翻轉(zhuǎn) 180o,故橋部設(shè)在下模，切邊時鍛件也易放平穩(wěn)。 形式 適用于復(fù)雜零件，坯料體積不易計算準(zhǔn)確而往往偏多的鍛件，由于增大倉部容積，不致于發(fā)生上下模壓不靠。 形式 使用對象同形式 c，由于加寬下模飛邊槽橋部，因而提高橋 部強(qiáng)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(shè)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 稱為楔形飛邊槽，其特點(diǎn)是 終鍛時水平方向金屬流動愈來愈困 9 難，適用形狀更復(fù)雜的鍛件，缺點(diǎn)是切除毛邊困難。 飛邊槽的主要尺寸是橋部高度 h、寬度 b 及入口半徑 R1當(dāng) h 減小， b增大，則水平方向流動阻力增大，有利于充滿型腔。但如果過度增大，將導(dǎo)致鍛不足，并使鍛模加速磨損。但若 h太大， b過小，導(dǎo)致金屬向外流動的阻力太小，不利于充滿型腔槽，并產(chǎn)生厚大毛邊。人口處原角半徑 R1太小，用意壓 塌內(nèi)陷，影響鍛件出 模； R1太大，又影響切邊質(zhì)量。 典型飛邊槽 (b) 楔形飛邊槽 (c) 擴(kuò)張形飛邊 圖 3 飛邊槽結(jié)構(gòu)形式 圖 3 飛邊槽形式 楔形飛邊槽的填充能力最好 , 但所需的打擊力大 ,因此對模具的磨損較為嚴(yán)重 ; 擴(kuò)張形飛邊槽由于模具與坯料之間的摩擦力較小 , 其填充性能較差 , 但所需打擊力小 ; 常規(guī)的典型飛邊槽的填充性和所需打擊力居中。因此 , 應(yīng)根據(jù)不同鍛件對各項(xiàng)工藝參數(shù)的不同要求 , 選取適當(dāng)?shù)娘w邊槽型式 , 以最低的消耗生產(chǎn)出合格的鍛件。 該鍛件選用形 式 型飛邊槽 ，簡圖參照圖 4。按鍛件在分模面上的投影面積用計算的方法確定飛邊橋部的高度 h ,計算公式如下： h = 0.015 F分式中 F 分 鍛件在分模面上的投影面積， mm2 10 根據(jù) h的值按表 7.10（見鍛造工藝學(xué)與模具設(shè)計） 選定飛邊槽的尺寸。 h = 1.6mm ,h1= 4mm ,b = 8mm,b1 = 25mm,r = 0.8mm,F 飛槽 = 144mm2 圖 4 飛邊槽 3.2 鉗口設(shè)計 鉗口位于預(yù)鍛和終鍛模膛的前方，由夾鉗口和鉗口頸兩部分組成，夾鉗口 在模鍛時放置棒料及夾鉗，鉗口頸是用于加強(qiáng)夾鉗料頭與鍛件之間的連接，便于鍛件起模。 鉗口的簡圖如下： 鉗口的尺寸有表 7.27（見鍛造模具簡明設(shè)計手冊） 查出 : 寬度 B=80mm 高度 h=40mm 圓角 R=15mm 寬度 a=1.5mm 鉗口頸的高度 b=6mm， 壁厚 L=20mm L1按布排情況定為 50mm 圖 5 鉗口 11 4、 鍛件 基本參數(shù) 的 確定 經(jīng)過估算，此鍛件的主要參數(shù)如下 ： （ 1）鍛件在分模面上的投影面積： F 分 = 8876mm2 （ 2）鍛件的周邊長度 ： L 周 = 492.3mm （ 3）鍛件的體積 ： V 鍛 = 176026mm3 （ 4） 鍛件質(zhì)量 ： G= 0.176 7.85=1.4kg 5、 錘鍛噸位的選擇 模鍛錘噸位選擇恰當(dāng)，既能獲得優(yōu)質(zhì)鍛件，又能節(jié)約能量，保證鍛模具有一定的壽命。關(guān)于模鍛變形力的計算方法，盡管有不少理論的計算方法，但因模鍛過程是一個短暫的動態(tài)變化過程，受到諸多因素的制約，要獲得準(zhǔn)確的理論解 是 很難 的。因此，生產(chǎn)中，為方便起見，多用經(jīng)驗(yàn)公式或近似解的理論公式確定設(shè)備噸位。有時，還可采用更為簡易的辦法，即參照類似鍛件的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，通過類比來選擇噸位。 查鍛造模具簡明實(shí)際手冊 知， 通常用下面的公式來確定模鍛錘噸位 G（ t） G = 10001KF 式中 F 即為總面積，（ 2） K 鋼種系數(shù)，按表 4-15選用。取 K=6 總變形面積 F為鍛件在平面圖上的投影面積與毛邊面積之和 ,假定一個飛邊寬度 L 飛寬 ，計算出總面積 F 總 = F 分 + L 周 L 飛寬 ，參考表 7.10（見鍛造工藝學(xué)與模具設(shè)計） 按 1 2t 錘 飛邊槽的尺寸 考慮。假設(shè) 飛邊 12 槽的平均寬度為 23mm，算出總變形面積 F 總 F 總 = F 分 + L 周 L 飛寬 = 8876 + 492.3 23 = 20198.9mm2 根據(jù) 12.6.3（見鍛造工藝學(xué)與模具設(shè)計） 中相應(yīng)表確定選用 1.5t模錘鍛。 因此 選用 1.5t 模鍛錘。 鍛件飛邊的平均截面積 F 飛 = 0.75F 飛槽 = 108mm2 飛邊的體積 V 飛 = L 周 F 飛 = 492.3 108 = 53168.4 mm3 6、 鍛件毛坯 尺寸的確定 由熱鍛件圖可知，該鍛件具有 較大 的彎曲，對于彎曲軸線類鍛件，應(yīng)先將軸線展開成直線，然后作計算毛坯截面圖和直徑圖。在彎曲型槽內(nèi)彎曲時，坯料一定會夾緊，并會拉長，因此軸線展開時，兩端的長度 L1和 L3 不變，只是 9 轉(zhuǎn)折處 L2 要考慮有拉長的現(xiàn)象。彎曲鍛件展開圖如圖 6 。 長軸類鍛件在終鍛前，最好先將等截面的原材料沿軸向預(yù)制成近似鍛件 各 截面面積不等截面的中間毛坯，使中間毛坯上每一橫截面面積等于帶飛邊鍛件的相應(yīng)截面積，以保證終鍛時，鍛件各處充填飽滿，飛邊均勻，從而節(jié)省金屬，減輕鍛模型槽磨損，按要求計算的坯料，通常稱為計算毛坯。計算毛坯可用計算毛坯截面圖 和計算毛坯直徑圖表示。計算毛坯的依據(jù)是，假定軸類鍛件在模鍛時屬平面應(yīng)變狀態(tài)，因而計算毛坯的長度與鍛件長度相等，而軸向各截面面積應(yīng)與鍛件上相應(yīng)截面面積和飛邊面積之和相等。 13 - 圖 6 鍛件未展開 圖 7 鍛件彎曲部分展開后 （ 1） 計算毛坯的長度（包括模鍛斜度在內(nèi)的熱鍛件的長度） L 計 = 164mm （ 2） 計算毛坯的體積 V 計 V 計 =V 鍛 +V 飛 = 176026.5+ 53168.4 = 229195mm3 （ 3） 計算毛坯的平均截面積 F 平 F 平 =V 計 /L 計 = 229195 164 = 1398mm2 （ 4） 計算毛坯的平均截面 直徑 d 平 d 平 = 1.13平F= 42.2mm （ 5） 計算毛坯的各截面 F 計 14 F 計 = F 鍛 + 2F 飛 ，計算結(jié)果見下表 1-1 （ 6） 計算毛坯各截面直徑 d 計 d 平 = 1.13平F, 計算結(jié)果見下表 1-1 參數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8 F 鍛 1087 690 1305 540 409 611 650 65 2F 飛 216 216 216 216 216 216 216 216 F 計 =F 鍛 + 2F 飛 1519 1122 1737 972 841 1043 1082 497 d 平 = 1.13平F44 37.9 47.1 35.2 32.8 36.5 37.2 25.2 表 1-1 根據(jù)零件的形狀特點(diǎn)，分別選取 8 個 主要 截面， 根據(jù)表中的數(shù)據(jù) 在坐標(biāo)紙上繪出 變速叉 的 截面圖和直徑圖，如圖 7 所示，計算毛坯圖按熱鍛件尺寸計算， 這樣也有利于后面 型槽的 設(shè)計 。 15 圖 8 計算毛坯圖 （ a）毛坯截面圖 （ b）毛坯直徑圖 7、模鍛工步的選擇 由于此鍛件桿部不是等斷面 的，并且要求桿部表面光滑，為了易于充滿模膛， 所以必須預(yù)先采用 滾壓 以及彎曲 等工步，改變坯料的形狀。長軸類鍛件的基本特征 是其縱向尺寸比橫向尺寸大的多，由于鍛件大頭部分是叉形，在終鍛前需要進(jìn)行劈料；桿部與大頭連接處寬度有突變，又是大批量生產(chǎn)的鍛件，所以應(yīng)盡量 提高鍛模的壽命，因此采用預(yù)鍛是合理的，一次確定該鍛件采用 開式滾壓 彎曲 預(yù)鍛 終鍛幾個模鍛工步成形。 下圖為長軸類鍛件制坯工步選用拔長 工步及滾壓工步的圖 解法 16 圖 9 選定拔長工步及滾壓工步的圖解法 圖示 ： 1 拔長或拔長加滾壓區(qū)； 2 滾壓區(qū)； 3 不需拔長或滾壓區(qū)； Fmax 計算毛坯的最大截面積 ； F 計算毛坯的平均 截面積； L 鍛件的長度。 經(jīng)計算可知，其在第二區(qū)域，故只需滾壓就可以了。 8、 毛坯尺寸的確定 采用彎曲 -滾壓 工步，參考表 3.5（見鍛造工藝學(xué)與模具設(shè)計） 可知 ， 滾壓時在有聚料作用的情況下 ，可 采用以下公式 坯料截面積 F 坯 = 0.8F 最大 =0.8 1737=1389.6 d 坯 = 1.13 F坯= 42.1mm 式中 d 坯 圓柱形坯料的直徑 17 可取 d 坯 = 43mm 毛坯的體積 V 坯 ，可用下式計算 ,查 鍛造模具簡明實(shí)際手冊 得，取 =3 V 坯 =（ V 鍛 +V 飛 ）（ 1+ %） = V 計 （ 1+ %） 式中 V 計 = 229195mm3 燒損率 ，取 =3 V 坯 = V 計 （ 1+ %） = 229195 (1+3%) = 236070.85 mm3 毛坯的長度為 L坯，可用下式計算 L 坯 = dV24坯坯= 2 3 6 0 7 0 .8 544 3 4 3 3 .1 4 = 162.6mm 根據(jù)實(shí)際計算， 下料長度可取為 L 坯 = 164 mm 9、 制坯型槽 的設(shè)計 制坯在鍛件的生產(chǎn)中有至關(guān)重要的作用，一個鍛件能夠順利鍛出與出好的坯料有直接關(guān)系，好的坯料有利于金屬流動 ，易于充滿模膛 。 9.1開式滾壓模膛的設(shè)計 滾擠型槽用來減小坯料局部截面積，增大另一部分的截面積，使坯料體積分布符合計算毛坯的要求，兼有滾光和清除氧化皮的作用。滾擠型槽由鉗口、型槽本體和毛刺槽組成， 鉗口用來容納卡鉗并卡細(xì)坯料，毛刺槽是用來容滾壓時產(chǎn)生的端部毛刺，本體使坯料變形。 也 分開式和閉式兩種形式。 本鍛件采用開口式滾壓模膛的形式，如圖 11 所示，這種 模膛的端面為矩形，聚料作用較小，適合用于坯料各段截面變化較小時。所滾壓表面不圓滑。但此種模膛制造較為方便 。 滾擠型槽也是以計算毛坯為依據(jù)進(jìn)行設(shè)計的，根據(jù)滾擠型槽與 鍛件截面積相等原理，有下列計算公式： 18 （ 1） 計算開式滾壓模膛的 高度 h1(參見表 7.16) h1= K F 計 式中 K 系數(shù)，查出的 K列于表 1-2 參數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8 K 1.15 0.80 1.15 0.80 0.85 0.80 0.80 0.85 計算值 h1=kA 計 44.9 26.8 48 25 24.7 25.8 26.3 19 取用的 h/mm 44 26 48 25 24 25 26 19 （ 2） 計算開式滾壓模膛的 寬度 B 桿部寬度：m i n9 0 6 . 51 0 1 0 5 7 . 719FB m mh 桿 均桿頭部寬度：m a x1 . 1 3 1 0 1 . 1 3 1 7 3 7 1 0 5 7 . 1B F m m 頭調(diào)整型槽頭部和桿部寬度，均取 B=80mm （ 3） 型槽 的 長度 型槽 的總 長度 及各部分的長度 等于 計算毛坯相應(yīng) 的長度。 為了使頭部易于充滿，可將滾壓型槽的頭部的長度加大。 圖 11 開式滾壓型槽 19 9.2彎曲模膛的 設(shè)計 彎曲模膛的作用是將坯料在彎曲模膛內(nèi)壓彎 ,使其符合于預(yù)鍛或終鍛模膛在分模面上的形狀 .彎曲變形時金屬軸向流動很小，沒有聚料作用，但在個別截面處可對坯料卡壓 。 彎曲模膛的設(shè)計依據(jù)是預(yù)鍛或終鍛模膛的熱鍛件圖在分模面上的投影形狀 .其設(shè)計要點(diǎn)是 : 彎曲模膛的急劇彎曲處應(yīng)設(shè)計成較大的圓角 ,特別是彎曲處轉(zhuǎn)角接近或小于 90o時 ,應(yīng)加大轉(zhuǎn)角半徑 R 以免在預(yù)鍛 ,終鍛時產(chǎn)生折疊 ; 彎曲模膛的下模上應(yīng)有兩個支點(diǎn) ,以放置壓彎前的坯料并使處于水平位置 ; 彎曲模膛下模應(yīng)有固定的或可調(diào)整的坯料定位裝置 ; 手工操作的彎曲模膛應(yīng)有夾鉗口 . 根據(jù)彎曲變形時坯料有無拉伸現(xiàn)象來考慮的。 彎曲型槽有自由彎曲式和夾緊彎曲式兩種。 在自由彎曲型槽中彎曲制坯時，坯料沒有明顯的拉長現(xiàn)象，它適用于圓渾彎曲的鍛件，且 一般只有一個彎角。在夾緊彎曲型槽中彎曲時，毛坯拉伸變形大且兼有成形，它適用于多個拐彎的且 又為急突彎曲形狀的鍛件，如多拐曲軸等。 該鍛件采用自由彎曲模膛 簡圖如下： 20 圖 12 自由彎曲型槽 彎曲型槽的縱剖面形狀 是根據(jù)終鍛模膛在分模面上的外形（水平投影） ， 以作圖法制出。 型槽各處高度尺寸比鍛件相應(yīng)處寬度尺寸減小 2lO mm，大鍛件減小多些，小鍛件減小少些，或按下式 （見 鍛造模具簡明實(shí)際手冊） 確定： h (0 8 0 9)b 鍛 式中： b 鍛 熱鍛件在分模面上相應(yīng)位置的寬度。 模膛 高度尺寸減小的目的是使彎曲 后的坯料放進(jìn)終鍛型槽更方便。 彎曲型槽的寬度 B按下式 （見 鍛造模具簡明實(shí)際手冊） 計算確定： B = hmin1F+（ 10 20）（ mm） 式中 F1 在型槽最深度處的坯料截面積 , F1=1737mm2 hmin 在模膛最小深度處的模膛深度 , 彎曲 型槽的深腔處，尺寸應(yīng)加，起容納氧化皮的作用。 取 B=80mm 21 為避免在彎曲過程中損壞毛坯端部，彎曲型槽上模兩端應(yīng)加大腔，如圖中的 G處 。 為便于操作和控制彎曲長度，型槽必須設(shè)支承面圖中的 K處。為防止毛坯橫向轉(zhuǎn)動，上模凸 起部分應(yīng)做成 凹圓狀，凹圓面深度 h1 按下式 （見鍛造模具簡明實(shí)際手冊） 確定： h1 = (0.1 0.2)h 式中 ： h 彎曲型槽轉(zhuǎn)角深腔處的高度。 該鍛件做成整體式，應(yīng)盡可能的使上下的凸出部分大致相等，即 z1=z2 。 上下模相互滲入出應(yīng)留間隙，其值按表 4-27選取 =5mm 10、鎖扣的設(shè)計 當(dāng)鍛件的分模面為斜面、曲面或打擊中心與型槽中心的偏移較大時，模鍛過程中將 產(chǎn)生水平的分力，從而引起上下模錯移。其后果不僅是給鍛件帶來錯移， 影響鍛件的尺寸精度和加工余量，而且加速鍛錘導(dǎo)軌的磨損和錘桿過早折斷。所 以要設(shè)法采用合適的鍛模結(jié)構(gòu)形式來平衡水平力，從而保證鍛模的壽命和獲得符合要求的鍛件。 在實(shí)際應(yīng)用過程中，通常按照以下的原則來進(jìn)行鎖扣形式的選擇： 當(dāng)鍛模分模面的落差不是很大時，可把鍛件傾斜擺放，使型槽的兩分模面處于同一高度，產(chǎn)生方向相反、大小相等的一對平衡力，從而達(dá)到自然消除鍛模錯位的目的。 當(dāng)鍛模分模面的落差較大時，應(yīng)該在鍛模模塊上設(shè)置水平鎖扣，使上下模在打擊過程中相互鎖住，從而克服或消除鍛模錯位。 22 綜上所述，根據(jù)變速叉的分模面， 宜 選用平衡鎖扣。 11、 鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計 11.1模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計 鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi) 容為模膛布排、模膛壁厚的確定、模塊設(shè)計。首先布置好終鍛模膛的位置，然后再根據(jù)他們的位置、模鍛工藝程序與模膛數(shù)量布排其余模膛。 (1)模膛的布 排 模鍛此變速叉的 1.5t模鍛錘機(jī)組 ,滾壓 模膛在右邊 ,彎曲 模膛在左邊 .坯料經(jīng)滾壓 后 ,在 左 邊進(jìn)行彎曲，然后從右之左 預(yù)鍛 、 終鍛等工步 ,操作較為方便 .鍛模采用了平衡 鎖扣 ,為了保證鎖扣的強(qiáng)度 ,將滾壓及彎曲模膛 的壓力中心分別下移了 5mm和 4.5mm. 確定預(yù)鍛與終鍛模膛中心距 L 中 鍛件寬度 為 63mm,按表 7.31 預(yù)鍛與終鍛的最小壁厚 確定為 So=144.9/2=22.45mm， L 中 =120+22.45=1