畢業(yè)設(shè)計(jì)摩托車尾蓋鍛造模具設(shè)計(jì)

1、河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)摘 要鋁合金制品，其重量輕、抗沖擊、耐用等方面優(yōu)勢，是減輕重量和提升產(chǎn)品性能的重要材料之一。6061鋁合金中的主要合金元素為鎂與硅，具有中等強(qiáng)度、良好的可成型性、抗腐蝕性、可焊接性、氧化效果較好，而且它的相變溫度和鍛造溫度均較低，非常適合采用等溫模鍛方法制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)件。本文對摩托車鋁合金消聲器尾蓋進(jìn)行鍛造工藝分析，確定鋁合金6061鍛造熱力學(xué)參數(shù)，確定鍛件毛坯的加熱方法，鍛造模具的預(yù)熱方法。 通過其鍛造工藝分析，確定成型方案之后，用三維軟件（pro/e）設(shè)計(jì)該零件的鍛造模具。有限元數(shù)值模擬己經(jīng)逐漸發(fā)展成為研究鍛造過程的有效工具。本文使用大型鍛造專用軟件deform-

2、3d對鋁合金6061復(fù)雜結(jié)構(gòu)件等溫鍛造過程進(jìn)行了模擬，充分了解金屬的流動規(guī)律、應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律，用三維軟件（deform-3d）的有限元分析模塊分析了模具的應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律，為鍛造和模具設(shè)計(jì)過程提供有參價值的數(shù)據(jù)，從而可以減少試模時模具破裂的機(jī)率。關(guān)鍵詞：鍛造 鋁 6061 pro/e defrom-3d 河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)2abstractthe aluminum alloy is one important material for lightening the product weight and improving the product performance, because

3、 of the light weight, the anti- impact and the durable use of its product. the main alloying elements in the aluminum alloy 6061 are the magnesium and the silicon. its product has the medium intensity, the good formability, the anti- cauterization, good welding, and the good oxidized effect; also it

4、s transformation temperature and the forging temperature are lower, so it is extremely suitable to manufacture complex structure by using the isothermal forging method.in this thesis, the forging craft of the aluminum alloy silencer cover of the motorcycle is analyzed, then the forging thermodynamic

5、 parameter of the aluminum alloy 6061, the method of heating up the forging billet and the preheating method of the forging dies are defined. through the forging craft analysis, the shaping method of the forged piece is determined and then the forging dies is designed with the three dimensional soft

6、ware (pro/e). numerical simulation based on fem has become a powerful tool on analyzing forging process. in this paper, 3-d numerical simulations for isothermal forging processes of a complex structural component of aluminum alloy 6061 were performed by using of deform-3d software. the flowing rule

7、of the alloy, the strain and the stress distribution rule within the work piece were analyzed in the simulation. also the strain and the stress distribution rule of the dies were analyzed by using the three dimensional software (deform-3d). the results of the simulations offer valuable data for the

8、forging and the designing of the dies, so the damage chance of dies is reduced when testing the molds.keywords: forging aluminum alloy 6061 pro/e defrom-3d河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)3目錄第第 1 1 章章 緒論緒論 .11.11.1 鋁合金鍛造技術(shù)和模具的概況鋁合金鍛造技術(shù)和模具的概況.11.1.1 引言.11.1.2 國內(nèi)外對鍛造技術(shù)的研究現(xiàn)狀.21.1.3 國內(nèi)外對鋁合金鍛造技術(shù)的研究現(xiàn)狀.31.21.2 鋁合金鍛造模具鋁合金鍛造模具

9、 cadcad 技術(shù)研究的意義技術(shù)研究的意義.41.31.3 本課題的主要研究內(nèi)容與意義本課題的主要研究內(nèi)容與意義.4第第 2 2 章章 摩托車鋁合金消聲器尾蓋鍛造工藝分析摩托車鋁合金消聲器尾蓋鍛造工藝分析 .52.12.1 鋁合金鋁合金 60616061 的一般特性的一般特性.52.1.1 鋁合金簡介.52.1.2 鋁合金 6061 的化學(xué)成份和一般特性.52.1.3 鋁合金在鍛造時通常具有以下一些特點(diǎn).62.1.4 鋁合金鍛造常見的缺陷有以下幾種:.82.22.2 金屬塑性成形簡介金屬塑性成形簡介.92.32.3 等溫鍛造技術(shù)等溫鍛造技術(shù).102.42.4 鍛件的工藝性分析鍛件的工藝性分析

10、.122.4.1 鍛件材料.122.4.2 鍛件形狀.122.4.3 鍛件尺寸精度和表面質(zhì)量.14第第 3 3 章章 加熱和保溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)加熱和保溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì).163.13.1 坯料的加熱坯料的加熱.163.23.2模具的預(yù)熱模具的預(yù)熱.173.33.3 模具溫度的測量模具溫度的測量.20第第 4 4 章章 鍛造模具設(shè)計(jì)鍛造模具設(shè)計(jì).214.14.1 模鍛的分類和成形特點(diǎn)模鍛的分類和成形特點(diǎn).214.1.1 開式模鍛的成形原理.214.1.2 閉式模鍛的成形原理.224.1.3 精密模鍛.234.24.2 尾蓋鍛件圖的繪制尾蓋鍛件圖的繪制.244.34.3 模具零件的設(shè)計(jì)模具零件的設(shè)計(jì).28河

11、北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)44.3.1 凹模的設(shè)計(jì).284.3.2 凸模的設(shè)計(jì).304.3.3 模具的裝配.314.3.4 模具的潤滑.324.3.5 鍛壓設(shè)備的選擇.33第第 5 5 章章 尾蓋塑性成形的有限元分析尾蓋塑性成形的有限元分析 .345.15.1 引言引言.345.25.2 金屬塑性成形有限元模擬軟件金屬塑性成形有限元模擬軟件 deform-3ddeform-3d 簡介簡介.345.35.3 deformdeform 模擬操作示意流程模擬操作示意流程.365.45.4 計(jì)算條件的設(shè)定計(jì)算條件的設(shè)定.375.4.1 有限元模擬的幾何圖形.375.4.2 溫度的確定.385.4.3

12、材料特性的定義.385.55.5 網(wǎng)格生成和重劃分算法網(wǎng)格生成和重劃分算法.405.65.6 模擬的結(jié)果模擬的結(jié)果.425.6.1 圓柱毛坯成形過程.425.6.2 鍛造應(yīng)力場、速度場與節(jié)點(diǎn)位移.445.6.3 最終成形時坯料與模具的接觸情況.485.6.45.6.4 不同體積坯料分析不同體積坯料分析.485.75.7 多次模擬后的改進(jìn)多次模擬后的改進(jìn).495.7.1 充型比較.495.7.2 板料與模具接觸情況.51結(jié)結(jié) 論論.53參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .54致致 謝謝.55河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)1第 1 章 緒論1.1 鋁合金鍛造技術(shù)和模具的概況1.1.1 引言鋁及鋁合金因有質(zhì)量輕、比強(qiáng)

13、度高、耐腐蝕性強(qiáng)、耐高低溫性能好、電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率優(yōu)良、可熱處理性好、加工成形容易、表面美觀等一系列無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。世界各國均將鋁合金及其產(chǎn)業(yè)作為重點(diǎn)發(fā)展方向。其發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他金屬材料，是消耗量僅次于鋼鐵的金屬。目前，摩托車上用到的合金材料有鋁合金、鎂合金及鈦合金等，這幾種合金材料以其各自獨(dú)特的優(yōu)勢，贏得了在摩托車上重要的一席之地，尤其是鋁合金，其廣泛的應(yīng)用形勢被眾多業(yè)內(nèi)人士看好。鋁合金的成型工藝有鑄造和鍛造的方法，但鍛造的產(chǎn)品比鑄造的產(chǎn)品有更多優(yōu)點(diǎn)，雖然現(xiàn)在還是鑄造占主導(dǎo)地位，但隨著產(chǎn)品要求的提高，鍛造會逐漸成為重要零件的主要加工方法。例如汽車上重要的零件輪轂就有逐漸

14、鋁合金化和以鍛造為主的趨勢。在過去的10年，全球鋁合金汽車輪轂產(chǎn)量的年平均增長率達(dá)7.6。自2001年開始，美國轎車與輕型卡車的59都用的是鋁合金輪轂，其總質(zhì)量約290kt。其中約81%是用356合金低壓永久模鑄造的，用6061合金鍛造的輪轂占11，以5454合金薄板及厚板加工的分別占4及3，高壓擠鑄（squeeze cast）的占1。在近些年，鍛造鋁合金輪轂的增長速度比鑄造輪轂的增長速度快得多，因?yàn)榍罢哂懈叩男阅軆r格比。至今，現(xiàn)代塑性加工技術(shù)正向智能化、精確化和自動化方向發(fā)展。塑性加工技術(shù)的精確化包括兩方面內(nèi)容:一是鍛件的外形尺寸盡可能接近零件的形狀尺寸，即所謂近/凈形鍛件:二是鍛件內(nèi)在冶

15、金質(zhì)量的精確控制，鍛件的組織性能滿足使用要求并且穩(wěn)定一致。塑性加工技術(shù)向精確化方向的發(fā)展，可以滿足高效、優(yōu)質(zhì)、低耗的現(xiàn)代化生產(chǎn)要求。特別是在航空航天領(lǐng)域里，由于對鍛件質(zhì)量的要求苛刻，原材料的價格昂貴，所以對于從事飛行器制造的企業(yè)來說，塑性加工技術(shù)精確化不僅使制造成本大為降低，而且可以提供優(yōu)質(zhì)鍛件，從而提高企業(yè)的競爭能力。在國外，塑性加工技術(shù)精確化已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，據(jù)有關(guān)資料介紹，美國f22戰(zhàn)斗機(jī)的鈦合金隔框，在超塑性條件下，一次整體成形。在國內(nèi)由于受設(shè)備噸位以及生產(chǎn)技術(shù)條件的制約，塑性加工技術(shù)精確化的發(fā)展尚處于初級階段。河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)21.1.2國內(nèi)外對鍛造技術(shù)的研究現(xiàn)狀1.

16、鍛件產(chǎn)量分布：作為機(jī)械制造業(yè)的基礎(chǔ)行業(yè)，鍛壓行業(yè)對裝備制造業(yè)和國防建設(shè)具有重要的影響，也是一個國際工業(yè)化程度的重要標(biāo)志，我國已成為世界鍛壓業(yè)的大國，但還不能稱其為世界鍛壓業(yè)的強(qiáng)國。國內(nèi)外鍛件的產(chǎn)量和使用情況如表1-1和表1-2。表表1-1 世界鍛件產(chǎn)量分析世界鍛件產(chǎn)量分析表表1-2 世界鍛件使用分布情況世界鍛件使用分布情況2. 我國鍛壓業(yè)與世界先進(jìn)國家的差距1) 鍛件類別的差距日本作為當(dāng)今世界上鍛壓業(yè)最先進(jìn)的國家，其模鍛件占總量的82.6%，自由鍛件占5.5%，環(huán)形件占11.9%，我國模鍛件占65%，自由鍛件占35%；日本在模鍛件中冷鍛件占5.8%，我國約占1%（不包含標(biāo)準(zhǔn)件） ；日本鋁鍛件占

17、1.9%，我國占0.1%。2) 勞動生產(chǎn)率日本全員勞動生產(chǎn)率為175噸/人年，印度為16.5噸/人年。我國最具代表性的汽車鍛造公司的全員勞動生產(chǎn)率為50噸/人年，浙江溫州地區(qū)的統(tǒng)計(jì)約為18.7噸/年人。3) 能源消耗與環(huán)保我國能源總量為世界第三位，能源消費(fèi)是世界第二位，占世界總消費(fèi)量10%。能源利用率只達(dá)32%，日本為57%，而每百萬美元gdp的二氧化碳排量卻是3077.7噸，是日本的11.8倍，印度的1.4倍。河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)34) 模具壽命我國熱鍛模壽命一般在4000-6000件，主要受工藝設(shè)計(jì)、鍛造設(shè)備、加熱、潤滑等因素影響，國外模具壽命在10000-15000件，是我國的2

18、.5倍左右，模具壽命是影響鍛件成本的主要因素，提高鍛模的壽命是鍛造企業(yè)共同的使命。3.鍛造設(shè)備 我國已有8mn以上液壓機(jī)140余臺，其中60mn-125mn壓機(jī)9臺，具備了600mw亞臨界火電機(jī)組，700mn水電機(jī)全部大鍛件的生產(chǎn)能力，150mn液壓機(jī)的投入使用，相應(yīng)配套裝備及工藝水平就位后將能制造550-600噸鋼錠，生產(chǎn)300噸級優(yōu)質(zhì)鍛件，逐步滿足現(xiàn)全部靠進(jìn)口的700mw水電，1000mw核電及超臨界火電機(jī)組的大鍛件。我國模鍛件生產(chǎn)企業(yè)，部分骨干企業(yè)采用了熱模鍛壓力機(jī)，并相應(yīng)配以操作機(jī)械手和多工位熱成形壓力機(jī)外，大多數(shù)企業(yè)仍采用雙盤摩擦壓力機(jī)上配以空氣錘備培德人工操作生產(chǎn)工藝，使鍛件精度，

19、模具壽命，鍛件質(zhì)量穩(wěn)定性均受影響。因而鍛造也面臨一個國內(nèi)由于汽車業(yè)的發(fā)展，國際上全球采購的良好發(fā)展機(jī)遇，因此鍛造企業(yè)應(yīng)加大企業(yè)的技改，大力采用打擊能量可控的離合式螺旋壓力機(jī)和熱模鍛壓力機(jī)，并配以楔橫軋，輥鍛制坯工藝，工件傳送逐步向手工操作向自動化操作過渡。從新材料（非調(diào)質(zhì)鋼）應(yīng)用、剪切、加熱、模具預(yù)熱、潤滑，此鍛造工藝過程控制，鍛件熱處理及清理，不斷地加以改造。使我國的鍛造業(yè)在已具備相當(dāng)產(chǎn)能規(guī)模的基礎(chǔ)上，提升整體競爭能力。目前，我國大型資由鍛件的生產(chǎn)處于“過?！迸c“短缺”的雙重壓力之下，一般性大鍛件供大于求，而對于技術(shù)含量和質(zhì)量要求都很高的大型自由鍛件則生產(chǎn)能力低或沒有生產(chǎn)能力。在汽車鍛件方面

20、，盡管卡車用模鍛件已全部由我國自己生產(chǎn)，但轎車模鍛件由于多數(shù)車型的知識產(chǎn)權(quán)不在我們手中，大部分仍然需要進(jìn)口。1.1.3 國內(nèi)外對鋁合金鍛造技術(shù)的研究現(xiàn)狀鋁合金鍛造成形有著廣闊的應(yīng)用前景。目前，汽車生產(chǎn)大國如美國、日本、德國等發(fā)達(dá)國家是鋁合金鍛造技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用的領(lǐng)先者。例如，在歐美，已在載重車上應(yīng)用了鋁合金鍛件，如搖臂、支架等。正在研發(fā)高強(qiáng)鋁合金7075代替?zhèn)鹘y(tǒng)的合金結(jié)構(gòu)鋼鍛造重型卡車主軸等大型鍛件的工藝。在國外鋁合金鍛件應(yīng)用的發(fā)展呈現(xiàn)如下幾個特征:1)應(yīng)用由價格昂貴的、對性能要求高的跑車向普通性能車擴(kuò)展;2)由載客用車向載貨用車擴(kuò)展;3)由一般件向承載件擴(kuò)展。在鍛造技術(shù)上，也呈現(xiàn)明顯的特征:1

21、)即由簡單的單工位墩粗和擠壓成形，向多工步、多種成形方法復(fù)合方向發(fā)展;2)鍛件也由簡單向復(fù)雜方向發(fā)展。在國內(nèi)，我國鋁合金的整體鍛造水平較發(fā)達(dá)國家落后10-20年，目前仍處于單工位的河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)4簡單墩粗和擠壓方式生產(chǎn)形狀相對較簡單的鍛件的階段。對于生產(chǎn)復(fù)雜的鋁合金鍛件時，由于沒有合適的體積分配方式相配合，因此，飛邊量大，使昂貴的鋁合金材料浪費(fèi)嚴(yán)重，大大增加了鋁合金的生產(chǎn)成本。目前，國內(nèi)對復(fù)雜鋁合金鍛件的生產(chǎn)發(fā)展緩慢，生產(chǎn)成本大、費(fèi)用高，無法滿足需求。1.2 鋁合金鍛造模具cad技術(shù)研究的意義鋁合金的塑性成形中，鍛造工藝技術(shù)相對己經(jīng)成熟，但是，多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)仍然落后于鍛造模具生產(chǎn)

22、的發(fā)展。目前，鍛造模的形狀越來越復(fù)雜，而且要求鍛造模具有更高的強(qiáng)度和更高表面質(zhì)量的產(chǎn)品。雖然，在設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)中有的已經(jīng)合理的改進(jìn)為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，但大多數(shù)的模具設(shè)計(jì)仍然依靠個人的判斷力、直覺和經(jīng)驗(yàn)。鍛造模設(shè)計(jì)要通過試生產(chǎn)來驗(yàn)證，然后又要通過對模具修正以達(dá)到所需要控制的斷面尺寸、平直度和表面質(zhì)量的要求。用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)可以節(jié)約設(shè)計(jì)時間、縮短制模時間、減少試模修模次數(shù)、提高勞動生產(chǎn)率、以及標(biāo)準(zhǔn)化、連續(xù)化和自動化程度的提高，從而可使工模具成本大幅度降低。計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)內(nèi)存儲了綜合性的各種專業(yè)技術(shù)知識和數(shù)據(jù)資料，加上人機(jī)對話，可實(shí)現(xiàn)工模具設(shè)計(jì)制造的質(zhì)量、效率和經(jīng)濟(jì)性。另外，由于從設(shè)計(jì)開始采用統(tǒng)一的基本數(shù)據(jù)進(jìn)

23、行控制，使工模具制造具有一致性、重復(fù)性和精確性，從而保證工模具有良好的穩(wěn)定的質(zhì)量。鍛造模具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)也是模具優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)。1.3 本課題的主要研究內(nèi)容與意義本文研究的主要內(nèi)容可分為兩大部分,一是通過零件的塑性成形工藝分析，用三維軟件(pro/e)設(shè)計(jì)該零件的鍛造模具；二是用金屬材料塑性成形模擬軟件deform 3d-v6.1進(jìn)行有限元分析。本文的主要意義是通過用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)快速設(shè)計(jì)鋁合金零件的鍛造模具，用等溫鍛造的方法代替原來的機(jī)械加工，從而減少機(jī)械加工浪費(fèi)材料的現(xiàn)象，降低成本。河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)5第 2 章 摩托車鋁合金消聲器尾蓋鍛造工藝分析2.1 鋁合金6061的一

24、般特性2.1.1 鋁合金簡介鋁是地殼中分布最多的元素之一，約占8.8%。僅次于氧和硅。近幾十年來，鋁的材料工藝技術(shù)突飛猛進(jìn)，如果想提高性能必然要考慮采用輕金屬及復(fù)合材料。比如活塞，如果摩托車采用鋼制的活塞，其性能只能達(dá)到鋁合金的一半。鋁合金具有密度小、比強(qiáng)度和比剛度高、塑性好、易于成形、工藝簡單、成本低廉等特點(diǎn)，在非民用的領(lǐng)域，廣泛用于制作飛機(jī)構(gòu)件（蒙皮、框架、翼梁等）。在飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量中，鋁合金約占50%80%，成為宇航、航空工業(yè)的主要材料。在民用工業(yè)中，鋁合金應(yīng)用的領(lǐng)域主要是：建筑和結(jié)構(gòu)，容器和包裝，交通運(yùn)輸以及電導(dǎo)體。在兩輪摩托車上，近年來推出的車型不斷向高馬力重量比發(fā)展，國外已經(jīng)有大量使

25、用此原料的習(xí)慣。至于改裝零件、賽車零件市場，鋁合金制的產(chǎn)更是比比皆是，很多諸如升高腳踏、車把、發(fā)動機(jī)零件等，都是以一些高性能的鋁合金作為原材料制作而成的。在傳統(tǒng)鋁合金中，一般分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類，前者又有熱處理強(qiáng)化的鋁合金（如硬鋁與超硬鋁合金）和熱處理不能強(qiáng)化的鋁合鋁合金金（如防銹）。80年代以來，又掀起了開發(fā)快速凝固新型鋁合金以及al-li 系合金、al-sc合金-新一代鋁合金的新高潮，使鋁合金在高科技領(lǐng)域中占據(jù)著極為重要的地位。2.1.2 鋁合金6061的化學(xué)成份和一般特性鋁合金按其加工方法分為變形鋁合金、鑄造鋁合金、粉末鋁合金三大類；變形鋁合金還可按其能否通過熱處理來進(jìn)行沉淀

26、強(qiáng)化，而分成可熱處理強(qiáng)化鋁合金和不可熱處理強(qiáng)化鋁合金兩類。根據(jù)我國頒布的標(biāo)準(zhǔn)(gb/t 3190-1996)，變形鋁合金按其使用和工藝性能分為:防銹鋁、硬鋁、超硬鋁、鍛鋁等四類。用 lf 表示防銹鋁、ly 表示硬鋁、lc 表示超硬鋁，ld 表示鍛鋁。以數(shù)字編號表示各組不同化學(xué)成分的鋁合金。例如，ld30（美國 astm牌號 6061）表示 30 號鍛鋁。鍛鋁基本是 a1-cu-mg-si 系合金和 ai-cu-mg-fe-ni 系合金，主要用于生產(chǎn)鍛件。 6061 合金中的主要合金元素為鎂與硅（al-mg-si），并形成 mg2si。具有中等強(qiáng)度(6061-t6 的強(qiáng)度達(dá) 245mpa)、有良

27、好的塑性和優(yōu)良的可焊性、抗蝕性、河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)6可機(jī)加工性，適合作建筑裝飾型材及各種需要良好耐蝕性要求的結(jié)構(gòu)件。6061 合金產(chǎn)品大多在固溶處理與時效后應(yīng)用，即在 t6 狀態(tài)下應(yīng)用，時效溫度 155-165，保溫c18h。6061 鋁合金的鍛造溫度范圍為 500380。6061 合金的熱學(xué)性能和化學(xué)成分如cc表 2-1 和表 2-2。 表表2-1 6061的熱學(xué)性能的熱學(xué)性能鋁合金密度/ kg/m3液相線溫度/固相線溫度/線膨脹系數(shù)比熱容/ j/(kgk)熱導(dǎo)率（t6）/ w/(mk)60612700652582896（20）167（25）表表 2-2 6061 合金的化學(xué)成分合

28、金的化學(xué)成分2.1.3 鋁合金在鍛造時通常具有以下一些特點(diǎn)純鋁塑性很高,易于成形；但是在鋁中加入合金元素后，其成形性也隨之降低，而且合金化程度愈高，其塑性愈低，給鍛造帶來一定的困難；此外，鋁合金的其他特性，給鍛造帶來更多的困難。1.可鍛性幾乎所有鍛造用的鋁合金都有較好的塑性。低碳鋼可以鍛出的各種形狀的鍛件，用鋁合金都可鍛出來。但是，一般說來，由于鋁合金的流動性差，在金屬流動量相同情況，河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)7要比低碳鋼需多消耗約30%的能量。2.導(dǎo)熱性良好鋁合金由于導(dǎo)熱性好，加熱時內(nèi)應(yīng)力小，且易于均勻熱透，所以坯料可以直接裝入接近始鍛溫度的高溫爐膛內(nèi)進(jìn)行快速加熱。擠壓坯料在不產(chǎn)生鍛造裂紋

29、的條件下，不必進(jìn)行保溫，但鑄造坯料加熱時需要保溫。3.對應(yīng)變速率敏感變形速度對鋁合金工藝塑性的影響主要取決于合金加工硬化和再結(jié)品軟化速度之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明，大多數(shù)鋁合金隨著變形速度的增大，在鍛造溫度范圍內(nèi)的工藝塑性并不發(fā)生顯著降低。這是因?yàn)樽冃嗡俣仍龃笏鸬募庸び不俣鹊脑黾?，沒有使它超過該合金的再結(jié)品速度。但是，一些化學(xué)成分比較復(fù)雜的鋁合金，隨著從動載變形(錘上)改為靜載變形(壓力機(jī))，工藝塑性便要下降。一般在低溫范圍內(nèi)變形抗力對變形速度的變化不敏感，而在高溫下(鍛造溫度范圍)則比較敏感，變形速度增大，變形抗力增大。根據(jù)變形速度對各類鋁合金變形抗力影響的研究表明，當(dāng)鋁合金由壓力機(jī)鍛造

30、改為錘上鍛造時，變形抗力隨著合金化程度的不同，大約增大了0.5-2倍。以上說明，鋁合金可以在壓力機(jī)上鍛造，也可以在錘上進(jìn)行鍛造:但是為了增大合金在鍛造時的允許變形程度，提高生產(chǎn)率，減少變形抗力，改善金屬充填型槽的流動性，選用壓力機(jī)來鍛造鋁合金比錘要好些。各種鍛壓設(shè)備上的工具運(yùn)動速度及金屬變形速度的大致范圍，見表2-3所示。表表2-3 各種鍛壓設(shè)備上的變形速度各種鍛壓設(shè)備上的變形速度4.鍛造溫度范圍窄鋁合金的鍛造溫度范圍一般都在150以內(nèi)，少數(shù)高強(qiáng)度鋁合金的鍛造溫度范圍甚至小到100，相關(guān)資料表明，其變形溫度基本上在350500之間。由于鋁合金的鍛造溫度范圍很窄，所以一般都采用能精確控制加熱溫度

31、的帶強(qiáng)制循環(huán)空氣的箱式電阻爐或普通箱式電阻爐進(jìn)行加熱，溫差控制在10以內(nèi)。同時，為了保證適當(dāng)?shù)腻懺鞙囟龋岣吆辖鸬乃苄院土鲃有?，改善合金的成形條件，用于鍛造和模鍛的工具或模具需要預(yù)熱。表2-4列出常用的變形鋁合金的鍛造溫度范圍。河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)8表表2-4 鋁合金鍛造溫度范圍鋁合金鍛造溫度范圍5.流動性差所謂流動性是指合金在外力作用下充填鍛模型腔的能力，它主要取決于合金的變形抗力和外摩擦系數(shù)。鋁合金質(zhì)地很軟，外摩擦系數(shù)較大，所以流動性較差，模鍛時難于成形。2.1.4鋁合金鍛造常見的缺陷有以下幾種:1.折疊折疊是造成鋁合金模鍛件廢品的一個主要缺陷，鍛件因折疊造成的廢品率約占整個廢品率

32、的70%80%以上。它是由于模鍛時金屬對流，形成某些金屬的重疊，最后壓合而成為折疊。產(chǎn)生折疊的原因有:鍛件各斷面形狀和大小變化太劇烈，難以制坯，使金屬流動復(fù)雜；形狀復(fù)雜的鍛件，沒有預(yù)制坯和預(yù)鍛，或者預(yù)制坯和預(yù)鍛模膛設(shè)計(jì)不合理，與終鍛模膛配合不當(dāng)，局部金屬過多或過少；操作失誤，潤滑不均，加壓速度太快等。2.過燒由于鋁合金的鍛造溫度范圍窄，其鍛造加熱溫度，尤其是淬火加熱溫度很接近合金的共晶熔化溫度，容易發(fā)生過燒。所以在鍛件和模具加熱以及鍛件淬火加熱時，必須十分注意溫度上限，嚴(yán)格遵守工藝操作規(guī)程否則會引起鍛件過燒。鍛件過燒后，表而發(fā)暗，有氣泡，一鍛就裂。3.大晶粒鍛鋁和硬鋁很容易產(chǎn)生大晶粒，它們主要

33、分布在鍛件變形程度小而尺寸較大的部位、河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)9變形程度大和變形激烈的區(qū)域以及飛邊區(qū)附一近。另外，在鍛件的表面也常常有一層粗晶，其產(chǎn)生原因有兩種情況:其一，是擠壓坯料表層粗晶環(huán)被帶入鍛件:其二，是模鍛時模膛表而太粗糙，模具溫度太低，潤滑不良，使表面接觸層激烈剪切變形，因而產(chǎn)生粗晶。4.裂紋由于鋁合金的塑性和流動性較差，很容易產(chǎn)生表面和內(nèi)部裂紋。坯料加熱不足，保溫時間不夠、鍛造溫度過高或過低，變形程度太大，變形速度太高、鍛造過程中產(chǎn)生的彎曲、折疊沒有及時消除，再次進(jìn)行鍛造，都很可能產(chǎn)生表面裂紋。鋁合金鍛件的內(nèi)部裂紋主要是由于坯料內(nèi)部存在有粗大的氧化物夾渣和低熔點(diǎn)脆性化合物，變

34、形時在拉應(yīng)力和切應(yīng)力的作用下產(chǎn)生開裂，不斷擴(kuò)大。此外，由于鋁合金的鍛造溫度范圍很窄，如果模具和鍛造工具沒有預(yù)熱，或預(yù)熱溫度不夠也很有可能會引起鍛件產(chǎn)生裂紋。5.流線不順、渦流和穿流其形成原因與折疊基木相同，也是由于金屬對流或流向紊亂而造成，只不過有的部位盡管存在有流線不順和渦流現(xiàn)象，但未能發(fā)展成折疊那樣嚴(yán)重的程度。穿流和渦流能明顯的降低塑性指標(biāo)、疲勞性能和抗腐蝕性能。6.粘模、起皮和表面粗糙鋁合金因質(zhì)地很軟，外摩擦系數(shù)大，最容易粘模，這不僅會引起鍛件起皮，使鍛件表而粗糙，有時甚至因不能脫模而中斷生產(chǎn)。起皮，即在鍛件表面呈薄片狀起或脫落，主要原因是由于模膛表面粗糙、變形過于激烈、變形速度太快、變

35、形溫度太高、變形量太大，模鍛時沒有潤滑或潤滑不良造成的。鍛件表面粗糙產(chǎn)生主要原因是由于模鍛表面不光滑，潤滑劑不干凈或燃點(diǎn)太高，涂抹過多，模鍛時未完全揮發(fā)，殘存在鍛件表面上，蝕洗后在鍛件表面上顯現(xiàn)出不同的蝕洗深度。2.2 金屬塑性成形簡介 金屬塑性（成型）加工是指利用模具使金屬在應(yīng)力下塑性變形，如軋、 拉拔、沖壓、 擠壓等。金屬材料經(jīng)成形過程后，其組織、性能獲得改善和提高。凡受交變載荷作用或受力條件惡劣的構(gòu)件，一般都要通過塑性成形過程，才能達(dá)到使用要求。塑性成形是無切屑成形方法，因而能使工件獲得良好的流線形狀及合理的材料利用率。用塑性成形方法可使工件尺寸達(dá)到較高精度，具有很高的生產(chǎn)效率。塑性成形

36、分冷成形、溫成形和熱成形。溫成形要考慮溫度對材料性質(zhì)的影響，熱成形還要考慮材料的蠕變效應(yīng)。金屬塑性成形包括塊體成形、板料成形及軋制等(見塑性力河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)10學(xué))。各種塑性成形都以金屬材料具有塑性性質(zhì)為前提，都需要有外力作用，都存在外摩擦的影響，都遵循著共同的金屬學(xué)和塑性力學(xué)規(guī)律。2.3 等溫鍛造技術(shù)等溫鍛造的主要特點(diǎn)是模具與成形件處于基本相同的溫度，因此需要帶有模具加熱及控溫裝置。等溫鍛造一般速率較低，主要采用液壓機(jī)。 超塑性等溫鍛造對溫度和速率的要求比一般意義的等溫鍛造更加嚴(yán)格，而且坯料的顯微組織應(yīng)基本屬于超塑性類型。然而二者之間沒有截然的區(qū)別，有些等溫鍛造過程中坯料在變形

37、到一定程度之后，一方面組織實(shí)現(xiàn)了等軸細(xì)晶化，另一方面等溫鍛造一般隨著變形的進(jìn)行速率會逐漸降低。因此這些等溫鍛造中有一個從一般的塑性成形過渡到超塑件成份的過程。這有助于提高成形件精度和質(zhì)量，但又無須對材料進(jìn)行繁雜的預(yù)處理，比典型的超塑性等溫鍛造成本要低；同時由于等溫鍛造的前一階段采取了比較高的變形速率，還可以提高整個成形過程的效率，因此這是一種值得倡導(dǎo)的成形方式。 在等溫鍛造基礎(chǔ)上發(fā)展的“熱模鍛造”和“溫模鍛造” 與等溫鍛造的主要區(qū)別在于模具與成形件之間具有溫差，從而減低了對模具材料的要求。 等溫鍛造特別適合于那些鍛造溫區(qū)窄的難變形材料，例如高溫合金、鈦合金、粉末高溫合金等。等溫鍛造過程變形材料

38、中常發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶，從而使鍛件中的組織呈均勻的等軸細(xì)晶形態(tài)。等溫成形的零件尺寸精度高，既節(jié)約了材料，又減少廠加工工時。 等溫鍛造的模具材料主要根據(jù)變形溫度進(jìn)行選擇，常用的有熱作模具鋼、鐵基高溫合金、鎳基高溫合金、鋁合金以及陶瓷等。俄羅斯的一些專家研究利用碳-碳復(fù)合材料作為 1000以上的等溫鍛造模具材料，因?yàn)檫@類材料具有優(yōu)越的高溫力學(xué)件能。然而這類材料易于發(fā)生高溫氧化，他們研究了相應(yīng)的防護(hù)措施，現(xiàn)在這類模具材料的應(yīng)用尚在探索階段。等溫鍛造設(shè)備主要是液壓機(jī)，為滿足等溫鍛造的基本要求，要求液壓機(jī)：1.橫梁速度可調(diào)可控，尤其需要較低的速度；2.可實(shí)現(xiàn)保壓；3.有足夠的閉合高度和上作臺面尺寸，以滿足等

39、溫鍛造模具及其加熱裝置安裝的需求；4.有頂出裝置；5.有控溫系統(tǒng)。 等溫鍛造過程時間較長，溫度較高，成形件的形狀經(jīng)常比較復(fù)雜，模具表面包含一些淺細(xì)凹凸部分。因此，需要一定的涂料；在坯料加熱及成形中起到防護(hù)作用，同時在變形件與模具之間形成連續(xù)的潤滑膜以減少摩擦，在成形后它又能起到脫模劑的作用。在選擇潤滑劑時要注意不能對模具有腐蝕作用，也不能污染成形件表面材料。與其他鍛造方式相比，等溫鍛造更需要和更易于實(shí)現(xiàn)精確控制。所以實(shí)現(xiàn)從模具及坯料河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)11的設(shè)計(jì)到成形過程溫度速率控制的全面計(jì)算機(jī)化，是提高效率和質(zhì)量的需要，也是目前的技術(shù)水平可以達(dá)到的。與常規(guī)鍛造相比，等溫鍛造具有以一下

40、優(yōu)點(diǎn):1.變形速度低，變形溫度恒定，克服了模冷、局部過熱和變形不均勻，且動態(tài)再結(jié)晶進(jìn)行充分，鍛件的微觀組織和綜合性能具有良好的均勻性和一致性;2.顯著提高金屬材料的塑性，毛坯的冷卻速度和變形速度均降低，因而大大降低了材料的變形抗力;3.由于減少或消除了模具激冷和材料應(yīng)變硬化的影響，不僅鍛造載荷小，設(shè)備噸位大大降低，而且還有助于簡化成形過程，因此可以鍛造出形狀復(fù)雜的大型結(jié)構(gòu)件和精密鍛件:4.等溫條件使模鍛過程在最佳的熱力規(guī)范下進(jìn)行，且加工參數(shù)可以被精確控制，所以產(chǎn)品具有均勻一致的微觀組織和優(yōu)良的機(jī)械性能，并能使少切削或完全無切削加工的優(yōu)質(zhì)復(fù)雜零件的生產(chǎn)成為可能。鋁合金鍛造雖然有許多缺點(diǎn),但由于其

41、鍛造溫度低,還是比較容易采用鍛造的方法成形的。有研究表明：鋁合金zl109加熱完畢以后，立即用刀切割棒料，發(fā)現(xiàn)在569時，很輕易地就能用普通鋼制菜刀切動，切口非常平整，并且切割的過程中，金屬沒有流動和大的變形。圖2-1所示為569時使用普通鋼刀切割合金坯料的切口形貌圖。 圖2-1 zl109合金坯料重熔至569時的切口形貌由此可見，這種成分的合金在569時具有較好的觸變性能（半固態(tài)成形）。半固態(tài)成形即是在金屬的固液共存時，用模具等其他工具使金屬成形。只要溫度控制適當(dāng)，在固液共存狀態(tài)時，金屬既能夾持，又具有良好的塑變性能。又有研究表明：工業(yè)供應(yīng)態(tài)ly12鋁合金棒材在未經(jīng)超塑性預(yù)處理的情況下具有超

42、塑性，在變形溫度為753k、應(yīng)變速率為3.310-4s-1的拉伸變形條件下，斷裂延伸率為313 河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)12，應(yīng)變速率敏感性指數(shù)m值約為0.33。鋁合金2a12、7475、7a04和8090等都具有超塑性，用類比的方法，可以推斷變形鋁合金6061只要加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，也會有良好的塑變性能?.4 鍛件的工藝性分析鍛件的工藝性分析，主要考慮鍛件的用料、幾何形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量、生產(chǎn)批量及設(shè)備條件等，下面分別說明。2.4.1 鍛件材料 凡是采用開式模鍛方法能鍛造的任何合金材料，都可以進(jìn)行閉式模鍛，一些塑性較差的材料采用閉式模鍛更為有利。一般模鍛用鋁合金、鎂合金等輕金屬和有色

43、合金，因?yàn)槟ｅ憸囟鹊?，不易產(chǎn)生氧化、模具磨損小且鍛件表面粗糙皮低等，適宜于采用閉式精密模鍛。該零件材料選擇的是鋁合金6061（相當(dāng)于我國的牌號ld30），其熱處理狀態(tài)是t6（即在固溶處理與時效后應(yīng)用，時效溫度155-165，保溫18h。）。由以上的分析可知，材料有良好的可成形性，適宜于采用閉式精密模鍛。2.4.2 鍛件形狀 如齒輪坯、輪轂、軸承、突緣等旋轉(zhuǎn)體鍛件最適合于整體凹模模鍛。形狀復(fù)雜的鍛件，只要模鍛時能從凹模模膛中取出，就可采用整體凹模模鍛，若不能采用整體凹模模鍛，可采用可分凹模模鍛。所有旋轉(zhuǎn)體鍛件和部分形狀復(fù)雜的鍛件還可進(jìn)行精密模鍛。尾蓋的三視圖如圖2-2；三維圖如圖2-3,圖2-4

44、.圖2-2 消聲器尾蓋的三視圖河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)13圖2-3 消聲器尾蓋零件三維圖圖2-4消聲器尾蓋零件的三維圖根據(jù)上圖，可分為兩個部分：一是底部的圓柱體，二是帶有八個較薄的肋的薄壁圓筒，其薄壁厚度只有 2.5mm。采用和底部的圓柱體差不多的圓柱體坯料，金屬的流動情況是從第一部分（圓柱體部分）逐漸流向第二部分，由于壁較薄，造成金屬的流動困難。材料為 6061 鋁合金，原工藝用鋁合金棒料切削加工，為了降低成本，提高效率，采用等溫鍛造成形。并擬用 defrom-3d 模擬成型過程。河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)142.4.3 鍛件尺寸精度和表面質(zhì)量 在鍛造成形的工藝分析和模具設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮

45、影響鍛件精度的諸因素，進(jìn)行具體分析計(jì)算，以確定鍛件的尺寸精度。但是，由于影響因素比較復(fù)雜，使得理論上不易準(zhǔn)確地計(jì)算。實(shí)際上，如能在生產(chǎn)中嚴(yán)格控制各因素，則鍛件的尺寸精度約比模膛精度低 2 級。就精密模鍛而言，目前溫鍛件的尺寸精度可達(dá) 4 級，熱鍛件可達(dá) 5 級左右。表面粗糙度則取決于坯料加熱時的氧化程度、模膛的表面粗糙度、模鍛時的冷卻和潤滑以及鍛件的冷卻條件等。尾蓋的工程圖以及技術(shù)要求如下頁圖2-5.圖2-5 零件圖1.根據(jù)工程圖可知,該零件除了850-0.1和410-0.1及螺孔有裝配定位作用,要求較高,有公差要求,鍛造時必須考慮加工余量之外,其他表面都不沒有裝配要求,尺寸公差都是一般公差,

46、并沒有特殊的要求,尺寸公差和表面粗糙度即使大一點(diǎn),也不會影響零件的功能,為了減少機(jī)械加工和節(jié)省材料, 在鍛造時不留加工余量，其尺寸和表面質(zhì)量由模具來保證，零件中的螺孔和倒角都不鍛造出，由機(jī)械加工來完成。2. 工程圖標(biāo)注上有一項(xiàng)：未注尺寸公差按 gb/t 1804gb/t 1804-2000 一般公差 線性尺寸和角度尺寸的未注公差 一般公差是指在車間通常的加工條件下就可以保證的公差。采用一般公差的尺寸，在該尺寸后不需要標(biāo)出其極限偏差值。 一般公差分精密 f，中等 m，粗糙 c，最粗 v，四個公差等級。該零件用的是中等 m 級。國家標(biāo)準(zhǔn) 1804 的部分公差值如表 2-5。根據(jù)該表可以查得尾蓋的未

47、注公差。河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)15表表 2-5 gb/t1804-2000 m 級級的的部部分分公公差差值值gb/t1804-2000 m級線性(mm)3663030120公 差0.10.20.3倒圓角36630公差0.51角度角的長邊(mm)50120公差20零件功能允許的公差常常是大于一般公差，所以當(dāng)零件任一要素偶然地超出一般公差時，零件的功能通常不會被損害，只有當(dāng)零件的功能受到損害時，超出一般公差的工件才能被拒收。河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)16第 3 章 加熱和保溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等溫鍛造的關(guān)鍵是坯料在一定溫度點(diǎn)或者在一定溫度段發(fā)生變形，而且對不同變形坯料來說，其最優(yōu)變形溫度都不一樣，

48、所以在等溫鍛造過程中，溫度的測量和控制顯得十分重要，直接關(guān)系到鍛件的質(zhì)量。等溫鍛造過程中要對坯料加熱和模具的預(yù)熱。3.1 坯料的加熱坯料的加熱設(shè)備主要有：電阻爐、感應(yīng)爐、燃?xì)鉅t、油爐。這四種加熱設(shè)備的準(zhǔn)確度和適用于加熱的合金種類如表3-1。表表3-1 許用加熱爐及適用合金許用加熱爐及適用合金爐型種類適用的合金類別有效加熱區(qū)保溫準(zhǔn)確度控溫準(zhǔn)確度記錄儀器準(zhǔn)確度不低于電阻爐感應(yīng)爐燃?xì)鉅t油爐鋁合金鎂合金鈦合金銅合金高溫合金51.50.51050.51580.520100.525100.5加熱本零件坯料所選的加熱設(shè)備是箱形電阻爐，坯料的加熱溫度為500，其主要參數(shù)如表3-2。 河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)

49、計(jì)17表表3-2 電阻爐參數(shù)電阻爐參數(shù)型號sx2-5-12功率5kw電壓220v相數(shù)1相最高溫度1200加熱室尺寸300200120mm33.2模具的預(yù)熱等溫鍛造和熱模鍛，模具都需要預(yù)熱。假如模具不預(yù)熱，加熱的坯料在模具內(nèi)急劇冷卻，影響金屬的塑性，從而影響鍛件的質(zhì)量，甚至不能成形，特別是對像鋁合金那樣鍛造溫度范圍窄的合金，影響更明顯；還有模具在熱冷交替之間工作，其金屬內(nèi)部易引起內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致模具的破裂，所以模具預(yù)熱可以防止或延緩熱龜裂。模具的預(yù)熱方法有：電加熱器加熱、煤氣加熱、天然氣加熱等，本鍛造過程選用電阻絲鑲嵌式加熱板。電阻絲鑲嵌式加熱板分為：電阻絲埋入式、電阻絲微露式、電阻絲外露式、紅外輻射

50、加熱板等幾種形式，他們的最高工作溫度為 1200。加熱板的一些典型示例如圖 3-1、圖 3-2、圖 3-3。圖 3-1 電阻絲內(nèi)嵌式加熱板河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)18圖 3-2 加熱板圖圖 3-3 各類加熱板圖本模具的預(yù)熱加熱板選擇如圖 3-1 所示的形式，外形具體尺寸根據(jù)上下模板的尺寸由廠家專門生產(chǎn)或選擇尺寸相近的產(chǎn)品，加熱板用高溫粘合劑粘貼在模具的兩個側(cè)面，結(jié)構(gòu)如圖 3-4，圖 3-5。圖3-4 圖中被紅色線框標(biāo)記的部分為電阻絲內(nèi)嵌式加熱板河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)19圖3-5 圖中被紅色線框標(biāo)記的部分為電阻絲內(nèi)嵌式加熱板高溫粘合劑是一切保溫材料制品的輔助產(chǎn)品，供硅酸鋁纖維制品、巖棉

51、、礦棉板微孔硅酸鈣絕熱制品等耐火、保溫材料、自身粘結(jié)或與鋼管道、金屬平壁的粘結(jié)之用，也可用于耐火磚、泡沫磚等材料的砌筑。選用tyg高溫粘貼劑，如圖3-6，該高溫粘結(jié)劑技術(shù)性能如表3-3。圖3-6 tyg高溫粘貼劑河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)20表表3-3 高溫粘結(jié)劑技術(shù)性能高溫粘結(jié)劑技術(shù)性能名稱 技術(shù)特性 項(xiàng)目低溫粘結(jié)劑中溫粘結(jié)劑高溫粘結(jié)劑高溫涂料工作溫度800100013001350al2o330-4055-6560-65sio248-522020主要化學(xué)成分(%)fe2o320.10.2-0.3交貨條件糊狀糊狀液體及散體液體及散體包裝方式桶裝桶裝液體桶裝散體袋裝液體桶裝散體袋裝保存期(3c

52、 以上)2年(1c 以上)2年(1c 以上)2年(1c 以上)2年使用說明使用前應(yīng)攪拌均勻液體和散體混合均勻后，使其反應(yīng)后 5-12 小時后使用注意事項(xiàng)施工完畢后，自然干燥慢時，可采用烘烤硬化3.3 模具溫度的測量選擇來測量模具溫度，測量溫度范圍為0800，其簡圖如圖3-6。熱電偶用螺紋固定在上下模板上，安裝尺寸為：m81、長度l=15mm。圖3-6 sttt-s系列熱電偶溫度傳感器河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)21第 4 章 鍛造模具設(shè)計(jì)4.1 模鍛的分類和成形特點(diǎn)模鍛是指在外力作用下，利用模具迫使金屬坯料產(chǎn)生塑性變形并充滿鍛模型腔的一種塑性加工方法。根據(jù)鍛模結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，模鍛可分為開式模鍛和閉式

53、模鍛兩種。4.1.1 開式模鍛的成形原理圖4-1是一圓盤類鍛件的成形過程示意圖。鍛模由上模和下模兩部分組成，上下模之間的分界面稱為分模面。上下模閉合后所形成的空腔a稱為模膛或者型腔，其形狀與熱態(tài)鍛件相同。在型腔外圍沿分模面有一圈淺槽，稱為飛邊槽。飛邊槽由兩部分組成，較淺的部分b稱為飛邊槽的橋部，部分c為飛邊槽的倉部。飛邊槽的作用是用來保證鍛件充滿模膛和容納多余金屬。在模鍛過程小，隨著上下模的逐漸閉合，金屬在充滿模膛的同時，多余金屬流入飛邊槽形成飛邊。飛邊在后續(xù)的切邊工序中切除。圖4-1 開式模鍛成形過程開式模鍛一般可分為三個階段。第一階段是鍛粗階段，坯科放入下模膛，上模壓下對坯料進(jìn)行鍛粗，高度

54、減小而直徑增大，如圖 4-1(b)所示。第二階段為充滿模膛階段，金屬被擠入型腔，在分模面上的直徑繼續(xù)擴(kuò)大，并流入飛邊槽。由于流入飛邊槽的金屬較薄，冷卻較快，使其繼續(xù)流向飛邊的阻力增加，從而迫使金屬流向尚未充滿的型腔部位。直至整個型腔全部充滿，如圖 4-1(c)所示。第三階段為上下模閉合(俗稱打靠)階段。當(dāng)金屬充滿模膛以后，此時鍛件的高度仍比所要求的要高，輪廓也不清晰。為了最終獲得清晰的輪廓及要求的高度；上模必須繼續(xù)壓下，迫使分模面附近的金屬繼續(xù)流向飛邊槽形成飛邊，直至上下模完全閉合，如圖 4-1(d)所示。在型腔沒有充滿之前，只有流向型腔的阻力小于流入飛邊阻力時，才能迫使金屬把型腔充滿。所以說

55、，飛邊的阻力對金河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)22屬充滿模膛有重要作用。阻力小，模膛充不滿；阻力過大，能量消耗大，并加快模具磨損。飛邊的阻力取決于橋部尺寸。因此，合理確定飛邊槽尺寸對鍛件的成形極為重要。4.1.2 閉式模鍛的成形原理閉式模鍛亦稱無飛邊模鍛，模時時坯料金屬在封閉的模膛中成形因此，閉式模鍛可以使得鍛件的幾何形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量最大限度地接近于產(chǎn)品零件的幾何形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量。同開式模鍛相比，閉式模鍛可大大投高金屬材料的利用率和鍛件精度。同其他體積成形工藝一樣，閉式模鍛可以在冷態(tài)、溫態(tài)或熱態(tài)下進(jìn)行。在冷態(tài)閉式模鍛時，金屬充滿模膛困難，模膛中的單位流動壓力很大，對鍛模壽命有消極

56、的影響；在熱態(tài)下閉式模鍛，當(dāng)存在氧化皮時，增大了工件與模具接觸面上的摩擦，對金屬充滿模膛和模具壽命也不利；在溫態(tài)下閉式模鍛，既可降低金屬材料的變形抗力，又不會產(chǎn)生明顯的氧化皮，因此，對于一些形狀簡單的小型鍛件，比較適合于采用溫態(tài)閉式模鍛。然而，對于形狀復(fù)雜的鍛件，采用溫態(tài)閉式模鍛時金屑流動仍很困難。閉式模鍛按變形金屬充滿模膛的方式可分為鍛粗式和擠壓式兩類。1.鐓粗式閉式模鍛的變形過程鐓粗式閉式模鍛也稱閉式鐓粗，其變形過程可以分為三個階段(如圖 4-2所示)：開式鐓粗階段；充滿角隙階段，擠出端部飛邊階段。圖4-2 閉式鐓粗時充滿模膛的三個階段2.擠壓式閉式模鍛的變形過程 擠壓式閉式模鍛即閉式擠壓

57、，如圖4-3所示，其中圖(a)為正向擠壓成形；圖(b)為側(cè)向擠壓成形；而反向擠壓成形與閉式鐓粗形成縱向飛邊階段相同。這類閉式模鍛的成形情況與普通擠壓沒有多大區(qū)別，只是在于前者是金屬最后充滿模膛，而后者金屬擠出端是處于自由狀態(tài)。因此，普通擠壓變形的金屬流動規(guī)律也適用于對應(yīng)的閉式擠壓模鍛。河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)23圖4-3 擠壓式閉式模鍛4.1.3 精密模鍛精密模鍛工藝能獲得表面質(zhì)量好、機(jī)械加工余量少且尺寸精度較高的鍛件。與普通模鍛相比，精密模鍛具有提高鍛件的尺寸精度和表面質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)。一般精密模鍛件只需要少量后續(xù)機(jī)械加工，大大減少了機(jī)加工工作量；節(jié)省原材料；提高勞動生產(chǎn)率；降低零件生產(chǎn)成本。

58、用精密模鍛生產(chǎn)的直齒圓錐齒輪齒形不需再進(jìn)行機(jī)械加工，齒輪精度可達(dá)到7級。精鍛葉片輪廓尺寸精度可達(dá)0.05mm，厚度尺寸精度可達(dá)0.06mm，表面粗糙度可達(dá)ra3.20.8m。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每100萬噸鋼材由切削加工改為精密模鍛，可節(jié)約鋼材15萬噸（即15%） ，可減少機(jī)床15000臺。目前，精密模鍛主要應(yīng)用于如下兩個方面。1.生產(chǎn)精化毛坯生產(chǎn)精度較高的零件時利用精鍛工藝取代粗切削加工，即將精鍛件直接進(jìn)行精加工而得到成品零件。2.生產(chǎn)精鍛件用于生產(chǎn)精密模鍛能達(dá)到其精度要求的零件。其中多數(shù)情況是用精密模鍛制成零件的主要部分以省去切削加工，而零件的某些部分仍需進(jìn)行少量切削加工。有時也可以完全采用精密模鍛方

59、法生產(chǎn)成品零件。精密模鍛也分為開式精密模鍛和閉式精密模鍛，其成形原理跟普通的模鍛原理一樣。由于鋁合金摩托車只要是向外銷售，摩托車上的零件要求一般都比較高，不能太差；又由以上零件的工程圖分析可知，精密模鍛完全可以達(dá)到尺寸和表面要求。所以決定用精密模鍛來生產(chǎn)該零件，精密模鍛也可用于部分尺寸，不一定零件的所有部分都采用精密模鍛。河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)244.2 尾蓋鍛件圖的繪制模鍛鍛件圖是根據(jù)零件圖及模鍛工藝特點(diǎn)制定的,它是確定變形工序、設(shè)計(jì)和制造鍛模、計(jì)算坯料和檢驗(yàn)鍛件的依據(jù)。在確定模鍛鍛件圖時需預(yù)先考慮鍛件的分模面、加工余量、鍛造公差、工藝余塊、模鍛斜度、及圓角半徑等因素。1.分模面分模面

60、選擇時應(yīng)考慮下列原則：1）保證鍛件能從模膛順利取出，一般選在模鍛件具有最大水平投影尺寸的位置上；2）保證金屬容易充滿模膛，為此，最好把分模面選在使模膛具有最淺的深度；3）分模面應(yīng)做成使沿分模面的上下模的模膛外形一致，以便在生產(chǎn)中容易發(fā)現(xiàn)錯移等欠缺；4）應(yīng)力求分模面是一個平面，上下模膛的深淺相當(dāng)，以便于鍛模加工制造；根據(jù)本零件的形狀特點(diǎn)和精密閉式模鍛的特點(diǎn)，模鍛的分模面選擇如圖4-4所示。圖4-4 分型面選擇為圖中被紅色標(biāo)記的曲面2.加工余量的制定模鍛件的加工余量和公差比自由鍛小得多，其數(shù)值根據(jù)鍛件大小、形狀和精度等級朋所不同。由以上的分析可知，精密模鍛尺寸公差可達(dá)0.05mm，表面粗糙度可達(dá)r