西工大課設(shè)-接前橋搖臂 鍛造工藝設(shè)計(jì)書

接前橋搖臂鍛件設(shè)計(jì)說明書西北工業(yè)大學(xué)-15-接前橋搖臂鍛件說明書班級(jí):04021104姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：目錄TOC\o"1-3"\h\u(一) 設(shè)計(jì)任務(wù) -3-(二) 鍛壓工藝性分析 -3-(三) 鍛件圖的設(shè)計(jì) -3-3.1、確定分模面 -3-3.2、確定機(jī)械加工余量和公差 -4-3.2.1、計(jì)算鍛件質(zhì)量m -5-3.2.2、計(jì)算鍛件復(fù)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(jì) -6-4.1、繪制熱鍛件圖 -6-4.2、毛邊槽的設(shè)計(jì)計(jì)算 -6-4.2.1、毛邊槽的形式 -6-4.2.2、毛邊槽尺寸的確定 -7-4.3、選擇鉗口尺寸 -8-(五) 預(yù)鍛模膛設(shè)計(jì) -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(jì)算毛坯和繁重系數(shù)的確定 -9-6.2.1、計(jì)算毛坯 -9-6.2.2、繁重系數(shù)的計(jì)算 -11-6.3、確定下料尺寸 -11-(七) 制坯工步型槽設(shè)計(jì) -11-7.1、拔長型槽的尺寸設(shè)計(jì) -11-7.2、滾擠型槽的設(shè)計(jì) -12-7.3、彎曲型槽設(shè)計(jì) -13-(八) 錘上鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) -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 -15-8.5、模塊高度 -15-(九) 參考文獻(xiàn) -15-設(shè)計(jì)任務(wù)產(chǎn)品冷鍛件圖如圖1所示，材料為45號(hào)鋼；設(shè)計(jì)鍛造工藝流程。圖1—冷鍛件主視圖圖2—冷鍛件俯視圖鍛壓工藝性分析零件屬于長軸件，可在鍛壓機(jī)上進(jìn)行鍛造，制坯工序也可以在鍛壓機(jī)上進(jìn)行，需要拔長滾擠彎曲。鍛件圖的設(shè)計(jì)鍛模生產(chǎn)過程，工藝規(guī)程制定、鍛模設(shè)計(jì)、鍛件檢驗(yàn)及鍛模制造，都離不開鍛件圖。鍛件圖根據(jù)零件圖設(shè)計(jì)，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(yàn)和熱鍛件圖設(shè)計(jì)；熱鍛件圖用于鍛模設(shè)計(jì)和加工制造。一般將冷鍛件圖稱為鍛件圖，設(shè)計(jì)鍛件圖時(shí)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，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(diǎn)要求：1為了便于發(fā)現(xiàn)上下模在模鍛過程中的錯(cuò)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(cuò)移，分模平面應(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(duì)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(shí)還應(yīng)考慮鍛件工作時(shí)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(duì)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(jī)械加工余量和公差普通模鍛方法鍛出的鍛件很難滿足機(jī)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(cuò)移、毛坯體積變化和終鍛溫度的波動(dòng)，使鍛件的形狀發(fā)生變化，尺寸在一定范圍內(nèi)波動(dòng)；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(fù)雜的長軸類鍛件還可能發(fā)生翹曲歪曲，從而導(dǎo)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(shí)有發(fā)生，表面粗糙度達(dá)不到零件要求等，使得鍛件表面質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于機(jī)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(jì)時(shí)，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(dāng)?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(jī)械加工的表面，都應(yīng)給予加工余量。此外，對(duì)于重要的承力件，要求100%取樣試驗(yàn)或?yàn)榱藱z驗(yàn)和機(jī)械加工定位的需要，還得考慮必要的工藝余塊。加工余量的大小與零件的復(fù)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(jī)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(duì)稱性，即正公差比負(fù)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(fù)公差，這是考慮到型槽磨損，鍛件錯(cuò)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(fù)公差是指鍛件尺寸的下線，不宜過大，而正公差的大小不會(huì)導(dǎo)致鍛件報(bào)廢；正公差偏大對(duì)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(jī)械加工余量和公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(dāng)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(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的，部門有部頒標(biāo)準(zhǔn)，有些專業(yè)化有廠頒標(biāo)準(zhǔn)。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(xiàng)公差都不應(yīng)互相疊加。3.2.1、計(jì)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(jì)算鍛件復(fù)雜系數(shù)C級(jí)別代號(hào)形狀復(fù)雜系數(shù)值形狀復(fù)雜程度ⅠS10.63～1簡單ⅡS20.32～0.63一般ⅢS30.16～0.32較復(fù)雜ⅣS4≤0.16復(fù)雜表1鍛件形狀復(fù)雜程度等級(jí)C=V鍛/V外=0.3C在0.16―0.32之間，所以復(fù)雜系數(shù)為S3。3.2.3、材質(zhì)系數(shù)M45鋼含碳量c%=0.42~0.50%<0.65%,所以材質(zhì)系數(shù)為級(jí)。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(cuò)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196.5mm，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。終鍛模膛設(shè)計(jì)4.1、繪制熱鍛件圖熱鍛件圖依據(jù)冷鍛件圖設(shè)計(jì)，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(jì)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(hào)鋼，取1.5%代入上式放大，計(jì)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(jì)計(jì)算4.2.1、毛邊槽的形式圖3—毛邊槽采用圖4中的形式Ⅰ的毛邊槽形式。形式Ⅰ是最廣泛的一種使用形式，其優(yōu)點(diǎn)是橋部設(shè)在上模塊，與坯料接觸時(shí)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(dāng)h減小，b增大，則水平方向流動(dòng)阻力增大，有利于充滿型槽。但如果多度增大，將導(dǎo)致鍛不足，并使鍛模加速磨損。但若h太小，b過大，將導(dǎo)致金屬向外流動(dòng)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(jì)算法即利用公式：h=0.015√F然后根據(jù)計(jì)算得到的h值查下表確定毛邊槽其它尺寸高度尺寸／mm圓角R／mm寬度尺寸／mm入口處型槽深一、鐓粗成形二壓入成形復(fù)雜形狀件Hh＜2020～40＞40BbF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=(1.0~1.6)mm,取1.6mm；橋部寬度b=（4~6）h=8~12mm取b=8mm；查表確定倉部尺寸倉部高度h1=4mm；倉部寬度=22-25mm；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(yù)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(yàn)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(shí)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(jì)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；預(yù)鍛模膛設(shè)計(jì)由于鍛件復(fù)雜，需設(shè)置預(yù)鍛型槽。預(yù)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(duì)應(yīng)處稍大（增大1~2mm）。預(yù)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(yù)鍛型槽圖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(yù)鍛—終鍛6.2.計(jì)算毛坯和繁重系數(shù)的確定6.2.1、計(jì)算毛坯截面號(hào)F鍛/mm2F毛×2/mm2F計(jì)=F鍛+0.8F/mm2/mm157524076731.3274924094134.7374924094134.7430324049519.7524124043323.5635924055126.5766724085933.1875524094734.8950724069929.91031224050425.41120124039322.41237324056526.91335924055126.51432924052125.8表2特征截面的面積和直徑圖6—計(jì)算毛坯圖由截面圖所圍面積即為計(jì)算毛坯面積,得86240平均截面積：F均=430mm2 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(jì)算a=d／d?=L／dK=（d-d）／L計(jì)算得出a=1.25?=8.23k=0.18因?yàn)镵>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=(0.7~0.9)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+δ）；V飛=0.7L周F槽=34766mm3；V坯=（85000+34766）（1+1.5%）=12103mm3；δ為燒損率取1.5%。L坯=V坯/F坯=12103/680+20≈197mm制坯工步型槽設(shè)計(jì)7.1、拔長型槽的尺寸設(shè)計(jì)因?yàn)榇肆慵枰伍L、閉式滾擠、彎曲三道制坯工步。首先設(shè)計(jì)拔長工步拔長型槽的主要作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=K4?d坯+（10~20）=55mm；不需要拔長臺(tái)；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(jì)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(jì)算毛坯的要求。它對(duì)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(jì)。2)滾擠型槽的尺寸設(shè)計(jì):滾擠型槽可認(rèn)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(xì)坯料，毛刺槽是用來容納滾擠時(shí)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(jì)算毛坯為依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)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=KFD坯F計(jì)<F坯F計(jì)>F坯閉式開式<300.90.851.230~600.850.801.15>600.800.701．13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=12mm；m=25mm；R=9mm；圖8—閉式滾擠型橫截面7.3、彎曲型槽設(shè)計(jì)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(yù)）鍛模膛時(shí)，則需翻轉(zhuǎn)90度。在拉伸不大的條件下，對(duì)毛坯進(jìn)行彎曲成形。由于本鍛件只有一個(gè)彎，所以采用自由彎曲式。項(xiàng)目計(jì)算公式符號(hào)說明模膛高度hh=bd-2~10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+10~20Ap——坯料斷面積hmin——模膛的最小高度上下模間隙△鍛錘噸位/t12351016△466799凹面深度h1=（0.1~0.2）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。錘上鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8.1、鍛模緊固方法