西工大課設(shè)——接前橋搖臂 鍛造工藝設(shè)計書

1、接前橋搖臂鍛件設(shè)計說明書 西北工業(yè)大學接前橋搖臂鍛件說明書班級:04021104姓名：學號：指導老師： 目錄(一)設(shè)計任務(wù)- 3 -(二)鍛壓工藝性分析- 3 -(三)鍛件圖的設(shè)計- 3 -3.1、確定分模面- 3 -3.2、確定機械加工余量和公差- 4 -3.2.1、計算鍛件質(zhì)量m- 5 -3.2.2 、計算鍛件復雜系數(shù)C- 5 -3.2.3、材質(zhì)系數(shù)M- 6 -3.2.4、模鍛件加工余量的確定- 6 -3.3、確定模鍛斜度- 6 -3.4、圓角半徑- 6 -(四)終鍛模膛設(shè)計- 6 -4.1、繪制熱鍛件圖- 6 -4.2、毛邊槽的設(shè)計計算- 6 -4.2.1、毛邊槽的形式- 6 -4.2.

2、2、毛邊槽尺寸的確定- 7 -4.3、選擇鉗口尺寸- 8 -(五)預鍛模膛設(shè)計- 8 -(六)制坯工步的選擇及確定下料毛坯- 9 -6.1、確定加工工步- 9 -6.2.計算毛坯和繁重系數(shù)的確定- 9 -6.2.1、計算毛坯- 9 -6.2.2、繁重系數(shù)的計算- 11 -6.3、確定下料尺寸- 11 -(七)制坯工步型槽設(shè)計- 11 -7.1、拔長型槽的尺寸設(shè)計- 11 -7.2、滾擠型槽的設(shè)計- 12 -7. 3、彎曲型槽設(shè)計- 13 -(八)錘上鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計- 13 -8.1、鍛模緊固方法- 13 -8.2、模膛的布排- 13 -8.3、確定模膛壁厚- 14 -8.4、模塊尺寸的確定- 1

3、5 -8.5、模塊高度- 15 -(九)參考文獻- 15 -(一) 設(shè)計任務(wù)產(chǎn)品冷鍛件圖如圖1所示，材料為45號鋼；設(shè)計鍛造工藝流程。圖1冷鍛件主視圖圖2冷鍛件俯視圖(二) 鍛壓工藝性分析零件屬于長軸件，可在鍛壓機上進行鍛造，制坯工序也可以在鍛壓機上進行，需要拔長滾擠彎曲。(三) 鍛件圖的設(shè)計鍛模生產(chǎn)過程，工藝規(guī)程制定、鍛模設(shè)計、鍛件檢驗及鍛模制造，都離不開鍛件圖。鍛件圖根據(jù)零件圖設(shè)計，分為冷鍛件圖和熱鍛件圖兩種。冷鍛件圖用于用于最終鍛件檢驗和熱鍛件圖設(shè)計；熱鍛件圖用于鍛模設(shè)計和加工制造。一般將冷鍛件圖稱為鍛件圖，設(shè)計鍛件圖時一般應(yīng)考慮解決以下問題。3.1、確定分模面 鍛件是在可分的模腔中成形

4、，組成模具型腔的各模塊的分合面稱為“分模面”；分模面與鍛件表面的交線稱為鍛件的分模線。分模線是模鍛件最重要、最基本的結(jié)構(gòu)要素。鍛件分模位置合適與否，關(guān)系到鍛件成形、鍛件出模、材料利用率等一系列問題。確定分模位置最基本的原則是：保證鍛件形狀盡可能與零件形狀相同，容易從鍛模型槽中取出；此外，應(yīng)爭取獲得鐓粗成形。故此，鍛件分模位置應(yīng)選在具有最大水平投影尺寸的位子上。另外，為了提高鍛件質(zhì)量和生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性，在滿足上述分模原則的基礎(chǔ)上，確定開式模鍛件的分模位子還應(yīng)考慮下列幾點要求：1 為了便于發(fā)現(xiàn)上下模在模鍛過程中的錯移，分模位置應(yīng)選在鍛件側(cè)面的中部。2 為了使模鍛結(jié)構(gòu)盡量簡單，并防止上下錯移，分模平

5、面應(yīng)盡可能采用直線狀。3 頭部尺寸較大的長軸類鍛件，不宜直線分模，為保證尖角處能充滿，應(yīng)以折線分模，使上下模型槽深度大致相等。4 對金屬流線方向有要求的零件，為避免纖維組織被切斷，應(yīng)盡可能沿鍛件截面外形分模，同時還應(yīng)考慮鍛件工作時的受力情況，應(yīng)使纖維組織與剪應(yīng)力方向垂直。 由于零件形狀，他是軸對稱的零件，可以采用平面分模，且分模面在高度方向的中心平面上。如圖1，分模面為A-A.分模線形狀采用平直分模線。3.2、確定機械加工余量和公差 普通模鍛方法鍛出的鍛件很難滿足機械零件的要求，一般來說存在如下兩方面的問題：1 鍛件走樣 由于欠壓、鍛模磨損、上下模錯移、毛坯體積變化和終鍛溫度的波動，使鍛件的形

6、狀發(fā)生變化，尺寸在一定范圍內(nèi)波動；又由于鍛件出模的需要，型槽帶有斜度、鍛件側(cè)壁不得不添加敷料；形狀復雜的長軸類鍛件還可能發(fā)生翹曲歪曲，從而導致鍛件與零件有較大的差別。2 表面質(zhì)量不易保證 由于鍛件表皮氧化與脫碳，以及合金元素的蒸發(fā)或污染，表面裂紋時有發(fā)生，表面粗糙度達不到零件要求等，使得鍛件表面質(zhì)量遠遠低于機械加工零件表面質(zhì)量。正是這兩方面的原因，使得鍛件設(shè)計時，應(yīng)添加一層包覆零件外層的金屬，即余量；而且還得規(guī)定適當?shù)墓?，以保證鍛件的誤差落在余量范圍之內(nèi)鍛件上凡是需要機械加工的表面，都應(yīng)給予加工余量。此外，對于重要的承力件，要求100%取樣試驗或為了檢驗和機械加工定位的需要，還得考慮必要的工

7、藝余塊。加工余量的大小與零件的復雜程度、尺寸精度、表面粗糙度、鍛件材質(zhì)和模鍛設(shè)備等因素有關(guān)。過大的機械加工余量將增加切削加工量和金屬消耗；加工余量若不足，將使鍛件廢品率增加。鍛件尺寸公差具有非對稱性，即正公差比負公差大一些。這是由于高度方向影響尺寸發(fā)生偏差的根本原因是鍛不足，而型槽底部磨損及分模面壓陷引起的尺寸變化卻是次要的。水平方向的尺寸公差也是正公差大于負公差，這是考慮到型槽磨損，鍛件錯移是難以避免的現(xiàn)象，而且均屬于增大尺寸的影響因素。再者負公差是指鍛件尺寸的下線，不宜過大，而正公差的大小不會導致鍛件報廢；正公差偏大對穩(wěn)定工藝，提高鍛模使用壽命有好處，因而有所放寬。確定鍛件機械加工余量和公

8、差大小的方法主要有兩種：一是按鍛錘噸位大小確定；另一種方法是按鍛件形狀尺寸大小查表選定。應(yīng)當指出。各部門、工廠生產(chǎn)鍛件所采用的加工余量和鍛件尺寸公差標準不統(tǒng)一的，部門有部頒標準，有些專業(yè)化有廠頒標準。模鍛件的公差，按所代表的技術(shù)要素的定義可分為：尺寸公差 包括長度、寬度、厚度、中心距、角度、模鍛斜度、圓弧半徑和圓角半徑等公差。形狀位置公差 包括深度、剪拉毛刺的尺寸、頂桿壓痕深度和表面粗糙度等。各項公差都不應(yīng)互相疊加。3.2.1、計算鍛件質(zhì)量m零件的質(zhì)量：=7.850.085 =0.6908kg (V鍛=85000)3.2.2 、計算鍛件復雜系數(shù)C級別代號形狀復雜系數(shù)值形狀復雜程度S10.631

9、簡單S20.320.63一般S30.160.32較復雜S40.16復雜表1 鍛件形狀復雜程度等級C =V鍛/V外=0.3 C在0.160.32之間，所以復雜系數(shù)為S3。3.2.3、材質(zhì)系數(shù)M45鋼含碳量c%=0.420.50%<0.65% ,所以材質(zhì)系數(shù)為級。3.2.4、模鍛件加工余量的確定z=M+m+h+式中 z-加工余量（mm）； M-精加工的最小余量（mm）； m-鍛件的最大錯移量等形位公差（mm）； h-表面缺陷（凹痕、脫碳等）層深度（mm）； x-鍛件尺寸的下偏差值（mm）根據(jù)m、C、M，由表2-4、2-6查公差 鍛件尺寸34mm，公差1.8(+1.2 -0.6)； 鍛件尺寸1

10、96.5mm，公差2.5(+1.7 -0.8)；高度尺寸公差（+2.0 -1.0）；殘留飛邊公差1.0mm；表面缺陷，不允許超過0.8mm。3.3、確定模鍛斜度 表面斜度由冷鍛件工藝可知，為5度3.4、圓角半徑 由冷鍛件工藝可知圓角半徑為R=2mm。(四) 終鍛模膛設(shè)計4.1、繪制熱鍛件圖熱鍛件圖依據(jù)冷鍛件圖設(shè)計，熱鍛件圖上的尺寸應(yīng)比冷鍛件圖上的相應(yīng)尺寸有所放大。理論上加放收縮率后的尺寸L按下列公式計算： 。其中，l為冷鍛件尺寸，為終鍛溫度下金屬的收縮率，鋼為1.2%1.5%，45號鋼，取1.5%代入上式放大，計算出熱鍛件圖上相應(yīng)的尺寸，并繪制熱鍛件圖。4.2、毛邊槽的設(shè)計計算4.2.1、毛邊

11、槽的形式圖3毛邊槽采用圖4中的形式的毛邊槽形式。形式是最廣泛的一種使用形式，其優(yōu)點是橋部設(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。毛邊槽的主要尺寸是橋部高度h、寬度b及入口圓角半徑R。當h減小，b增大，則水平方向流動阻力增大，有利于充滿型槽。但如果多度增大，將導致鍛不足，并使鍛模加速磨損。但若h太小，b過大，將導致金屬向外流動的阻力太小，不利于充填型槽，并產(chǎn)生厚大的毛邊。入口處圓角半徑R太小，容易壓塌內(nèi)陷，影響鍛件出模；R太大，有影響切邊質(zhì)量。4.2.2、毛邊槽尺寸的確定采用計算法即利用公式：h=0.015F然后根據(jù)計算得到的h值查下表確定毛邊槽其它尺寸高

12、度尺寸mm圓角Rmm寬度尺寸mm入口處型槽深一、鐓粗成形二壓入成形復雜形狀件Hh20204040BbF面積BbF面積BbF面積2.041.52.02.5925136102815312321773.051.52.02.510282013223314382784.0622.53.01130268123834416423855.0722.53.0123234313404341846506表2按橋部高度h確定的毛邊槽尺寸選用I型毛邊槽。毛邊槽的橋部高度h=(1.01.6)mm,取1.6mm；橋部寬度b=（46）h=812mm取b=8mm；查表確定倉部尺寸倉部高度 h1=4mm；倉部寬度=22-25mm

13、；取22mm；圓角半徑 r=1；毛邊槽橫截面積為F=120mm4.3、選擇鉗口尺寸 圖4鉗口的形狀 終鍛型槽和預鍛型槽前端留下的凹腔叫鉗口。主要用來容納和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。鉗口與型槽間的溝槽叫鉗口頸，作用是增加鍛件與鉗夾頭連接的剛度，便于鍛件出模；同時也是澆鉛水或金屬鹽溶液的澆道。如果鍛件質(zhì)量大于10kg，鉗口應(yīng)設(shè)計成圓形。鉗口頸直徑為D=0.2G+10(mm),但不大于30mm。根據(jù)本鍛件選定鉗口尺寸為：B=70mm；h=30mm；Ro=10mm；L1=50mm；鉗口頸尺寸b=8mm；a=1.5mm；鉗口頸長度L=20mm；

14、(五) 預鍛模膛設(shè)計由于鍛件復雜，需設(shè)置預鍛型槽。預鍛型槽周邊不設(shè)毛邊槽，而是在型槽分模面轉(zhuǎn)角處用較大圓弧。型槽內(nèi)的圓角半徑比終鍛型槽對應(yīng)處稍大（增大1 2mm）。預鍛模膛的寬度比終鍛模膛小 1 2mm,而高度比終鍛模膛高2 5mm。 圖5預鍛型槽圖(六) 制坯工步的選擇及確定下料毛坯6.1、確定加工工步 經(jīng)分析，此鍛件的加工公布=步為：拔長滾擠彎曲預鍛終鍛6.2.計算毛坯和繁重系數(shù)的確定6.2.1、計算毛坯截面號F鍛/mm2F毛×2/mm2F計=F鍛+0.8F/mm2/mm157524076731.3274924094134.7374924094134.7430324049519.

15、7524124043323.5635924055126.5766724085933.1875524094734.8950724069929.91031224050425.41120124039322.41237324056526.91335924055126.51432924052125.8表2特征截面的面積和直徑 圖6計算毛坯圖由截面圖所圍面積即為計算毛坯面積,得86240 平均截面積：F均=430 mm2 則平均直徑 按體積相等修正截面圖和直徑圖,修正后的最大截面積為755mm26.2.2、繁重系數(shù)的計算a=ddß= LdK= （d- d）L計算得出a=1.25 ß=8

16、.23 k=0.18因為K>0.05，所以工步為開式拔長加閉式滾擠制坯。6.3、確定下料尺寸坯料截面積：F坯=(0.70.9)F最，確定坯料的截面尺寸，取系數(shù)0.9。F坯=0.9F最680mm²；坯料直徑： ； 坯料體積：V坯=（V體+V飛）（1+）；V飛=0.7L周F槽=34766mm³；V坯=（85000+34766）（1+1.5%）=12103mm³；為燒損率取1.5%。L坯=V坯/F坯=12103/680+20197mm(七) 制坯工步型槽設(shè)計7.1、拔長型槽的尺寸設(shè)計 因為此零件需要拔長、閉式滾擠、彎曲三道制坯工步。首先設(shè)計拔長工步拔長型槽的主要作

17、用是使坯料局部截面積減小，長度增加，若是第一道變形工步，還兼有清除氧化皮的作用。拔長型槽位置設(shè)置在模塊邊緣，由坎部，倉部和鉗口三部分組成。本次鍛造選用開式拔長和直排形式?？哺遖=17mm；坎長c=230=60mm；型槽寬度B=K4d坯+（1020）=55mm；不需要拔長臺；其他尺寸R=15mm；R1=150mm；L=210mm 圖7開式拔長型槽7.2、滾擠型槽的設(shè)計 滾擠型槽用來減小毛坯局部橫截面積，增大另一部分的橫截面積，使坯料沿軸向體積分配符合計算毛坯的要求。它對毛坯有少量的拔長作用，兼有滾光和去除氧化皮的功能。1)滾擠型槽的結(jié)構(gòu)形式的選擇 :滾擠型槽分開式和閉式兩種基本的形式，其他形式都

18、是由此兩種形式演變而成的。此零件需用閉式滾擠所以僅介紹閉式滾擠的設(shè)計。2)滾擠型槽的尺寸設(shè)計:滾擠型槽可認為是由鉗口、本體、毛刺槽三部分組成，鉗口用來容納夾鉗并夾細坯料，毛刺槽是用來容納滾擠時產(chǎn)生的端部毛刺，本體使坯料變形。同拔長一樣，滾擠型槽也是以計算毛坯為依據(jù)進行設(shè)計的，主要是確定型槽高度h，寬度B及其他一些有關(guān)尺寸。 滾擠型槽高度 h=KF計D坯F計<F坯F計>F坯閉 式開 式<300.90.851.230600.850.801.15>600.800.70113表3系數(shù)K的取值寬度 B=55mm；滾擠型槽長度L應(yīng)根據(jù)熱鍛件圖尺寸確定 L=203mm；鉗口處：h=1

19、2mm；m=25mm；R=9mm；圖8閉式滾擠型橫截面7. 3、彎曲型槽設(shè)計 彎曲模膛是用來彎曲毛壞，使其符合終鍛模膛在分模面上的形狀，毛坯在彎曲模膛中不翻轉(zhuǎn)，而送入終（預）鍛模膛時，則需翻轉(zhuǎn)90度。在拉伸不大的條件下，對毛坯進行彎曲成形。由于本鍛件只有一個彎，所以采用自由彎曲式。項目計算公式符號說明模膛高度hh=bd-210大鍛件取大值，小鍛件取小值hd鍛件平面圖上的相應(yīng)出尺寸模膛高度BB=Ap/hmin+1020Ap坯料斷面積hmin模膛的最小高度上下模間隙鍛錘噸位/t12351016466799凹面深度h1=（0.10.2）hh模膛高度表4彎曲模膛主要尺寸夾鉗口尺寸的確定： 鉗口高度：h=8mm；鉗口圓角：R=13mm；其他尺寸與滾壓模膛相同。(八) 錘上鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計8.1、鍛模緊固方法 采用楔鐵和定位鍵配合燕尾緊固的方法。8.2、模膛的布排布排原則上應(yīng)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，有利于延長鍛錘使用壽命，減小導軌的磨損和模塊燕尾的偏心載荷，在保證應(yīng)有的打擊能量和鍛模具有足夠強度的前提下，應(yīng)盡量減小模塊尺寸，這樣，磨具壽命長，鍛件精度高。短主動軸的有兩