1、锻造工艺及模具（CAD/CAE）设计日期：2011 年 11 月-2011 年 12月连接节臂锤锻工艺及模具设计摘要:本项目主要研究连接节臂的锤锻工艺及模具设计，具体内容包括零件图二维、三维建模，冷热锻件二维、三维建模，设备吨位选择，飞边槽的形式和尺寸确定，绘制计算毛坯图，制坯工步的选择，制坯型槽设计，预锻型槽设计，终锻型槽设计，锻模结构设计，模锻工艺流程。1、零件图二维、三维建模1.1 零件图1.2 三维建模2、2、冷热锻件二维、三维建模2.1 冷锻件图设计2.1.1 确定分模面根据锻件形状及相关选取原则，采用上下对称的直线分模。2.1.2 确定公差和加工余量1、估算锻件质量：按增加 15%
2、约为 2.1kg。2、连杆材料为 45 钢，即材质系数为 。3、锻件的形状复杂系数：查得为三级复杂程度 。4、锻件精度等级：普通级。5、由相关手册查得锻件表面加工余量 1.72.2mm，取 2.0mm；锻件内孔直径单边机械加工余量 2.0mm；模锻件的长、宽、高的公差及极限偏差为：错差公差：0.8mm；残留飞边公差 0.8mm。2.1.3 确定模锻斜度查相关手册得：拔模斜度内侧为 7外侧为 5。2.1.4 确定圆角半径查相关手册得：各部位圆角半径 R=2mm。2.1.5 冲孔连皮尺寸由孔径 d=50mm，故选用平底连皮形式，由公式:得厚度 s=5mm。内圆角半径 R1=5mm。 2.1.6 技
3、术条件1.图上未标注的圆角半径 R=2mm；2.允许的错移量 0.8mm；3.允许的残留毛边量 0.8mm；4.允许的表面缺陷深度 0.5mm；5.锻件的热处理：调质 HRC3540；6.锻件的表面清理：为便于检查淬火裂纹，采用酸洗。2.2 复杂系数校核根据已画出的三维冷锻件图的实测体积： V=305877mm ；求得锻件质量为 2.4kg；锻件的形状复杂系数：查得为二级复杂程度 S2。由相关手册重新查得：锻件表面加工余量 1.72.2mm，取 2.0mm；锻件内孔直径单边机械加工余量 2.0mm；30.85.73.210/ bdGSM1s hds6.052.4.05.17025.1702 0
4、.134.085.73.4/ bdGS 4.16024.1609.08模锻件的长、宽、高的公差及极限偏差为：错差公差：0.8mm；残留飞边公差 0.8mm。通过比较发现：校核前后只是锻件各个尺寸的相关公差发生了变化，其它相关参数并未发生改变，对形状复杂系数等无影响。故不需再进行进一步校正，最后锻件图各尺寸按校正后确定。2.3 冷锻件图二、三维建模二维图三维建模2.4 热锻件图设计热锻件图以冷锻件图为依据，但又有所区别，考虑到金属冷缩现象，热锻件图上的所有尺寸应计入收缩率，即按下式计算热锻件图尺寸：L=l（1+）45 钢的 取 0.8%1.5%， =1%热锻件图的二维图三维图3、设备吨位选择3.
5、1、锻件的主要技术参数：锻件在平面上的投影面积：A=17024mm 2锻件的周边长度：S=721mm锻件的体积：V=305877mm 3锻件质量：m=2.4kg3.2、确定锻锤吨位：按双作用模锻锤吨位经验公式：G=（3.56.3 ）KF取 K=1.0，系数为 6.0，G=1107.98kg选用 1.5t 锤。4、飞边槽的形式和尺寸确定毛边槽是开式模锻终锻型槽必不可少的一部分，它的作用有以下几点：1. 造成足够大的水平方向阻力，使金属充满型槽，保证锻件尺寸准确。2. 缓冲锤击。3. 容纳多余金属。我们选用图 4-63 毛边槽形式 I，桥部设在上模块上，温升少可以减轻桥部磨损避免压塌。形式及具体尺
6、寸如下：h/mm h1/mm b/mm b1/mm R1/mm F/mm2 V/mm31.6 4 8 25 1 130 363385、绘制计算毛坯图5.1 绘出计算毛坯直径图和计算毛坯截面图如下图所示，在冷锻件图上选取五十多个具有代表性的截面，并计算各截面的面积 ，绘出计算毛坯直径图和计算毛坯截面图。由于测出的计算毛坯图有些地方过渡太急，有尖角，所以需要对计算毛坯图进行修正，根据体积不变原理，把过渡处的尖角根据面积相等改成大圆角过渡，有利于金属的流动和锻件的成形。截面图及修正前后的图形如下：截面图简化前后计算毛坯直径的比较简化前后毛坯截面图的比较5.2 坯料规格的确定：坯料尺寸:d=40mm
7、L=330mm6、制坯工步的选择：由计算毛坯图知此件为两头两杆，故划分分界线将此件分为两个简单件，分别计算相应繁重系数如下：左半部分： 又 G 均1kg，查表得制坯工步为：拔长-闭式滚挤。右半部分：m3.2740.2853916.0756.10%.323.852max32钳坯坯坯 坯坯 连计坯连 LFVLdVhR0935.186.2.3d-5204minax 杆拐 均计 均 LK1280.59.28-03.6d-7.1.145minax 杆拐 均计 均 LK又 G 均1kg，查表得制坯工步为：闭式滚挤。经比较，左半部分繁重系数较大， 故按左半部分确定制坯工步方案。确定最终模锻工艺方案：下料-
8、拔长 -混合式滚挤 -预锻-终锻。7、制坯型槽设计7.1、拔长型槽的设计拔长型槽的作用是使坯料局部截面积减小，长度增加，并兼有消除氧化皮的作用，主要由坎部、仓部和钳口组成。由于坯料不许全部拔长，不需要拔的很长，拔长型槽的选择及尺寸如下： 1、结构形式：开式、直排式2、尺寸设计：拔长型槽尺寸型槽尺寸a/mmC/mmB/mmR/mmR1/mme/mmL/mm计算值 24.7 52 70 13 130 50 125实际值 20 60 70 15 150 50 125拔长型槽二维图 125015m02ae3.c5.0714. )201(543.dkc m7.46.9a1432 mLRBLVK拔坯坯 杆
9、杆拔 长 型 槽 长 度型 槽 宽 度坎 长坎 高7.2、滚挤型槽的设计滚挤型槽主要用来减少局部截面积，增大另一部分截面积，实现局部聚料作用。并且兼有少量拔长和去除氧化皮作用。根据工艺计算选择采用混合式滚挤型槽，各尺寸如下：1、型槽高度 ，计算结果列于表中，按各截面的直径值绘出滚挤型槽纵剖面外形，然后用圆弧或直线光滑连接，并适当简化。2、型槽宽为：型槽宽度开式部分为 70mm，闭式部分 55mm。3、型槽长度等于计算毛坯图的长度。4、适度调整、修改个别尺寸，简化滚挤型槽。 滚挤型槽尺寸型槽尺寸 B 头 1 B 杆 1 B 头 2 B 杆 2计算尺寸 52.53 39.54 50.19 41.6
10、3实际值 70 55 55 55毛刺尺寸a/mm c/mm b/mm R3/mm R4/mm6 25 30 6 6钳口尺寸n/mm m/mm R/mm14 21 10计KahmdBhFdhB19.5063.41.9207534154.3986.27.maxinmaxin头 杆杆头 杆杆头 部 二 ：杆 部 二 ：头 部 一 ：杆 部 一 ：滚挤型槽外形图如下;8、预锻型槽设计8.1、预锻模膛的作用预锻模膛使制后的坯料进一步变形，使其形状更接近锻件图。预锻模膛有下列作用：改善金属在模膛中的流动性，避免在锻件上产生折叠；使坯料易于充满终锻模膛，避免在锻件上产生充不满的缺陷；减少终锻模膛的磨损，提高
11、整套锻模的寿命。8.2、预锻模膛的设计对于该连杆的预锻模膛，为防止杆部在终锻过程中折叠，应使预锻模膛杆部截面积稍小于或等于终锻模膛相应处，辐板和筋处转角及分模面圆角均增加，在热锻件图上注明。8.3、 预锻模膛图9、终锻型槽设计终锻型槽是各种型槽中最重要的型槽，用来完成锻件最终成形。终锻型槽按热锻件图加工制造和检验。根据热锻件图设计终锻型槽如下：10、锻模结构设计10.1、型槽壁厚确定由于 R0.5h 20 查图可得：壁厚 S=40mm10.2、模块尺寸确定模块高度和质量查表170H240 取 H=190mm 最大质量 350kg模块的宽度 450mm模块的长度 470mm10.3、燕尾尺寸锻锤
12、吨位 b/mm h/mm B1/mm ds/mm1.5t 200 50 50 306010.4、固定装置的设计定位键的尺寸楔铁尺寸锻锤吨位 h/mm K/mm 上楔长/mm 下楔长/mm1.5t 50 42 550 475定位键尺寸锻锤吨位 f/mm h/mm L/mm L1/mm b1/mm1.5t 80 50 98 48 5210.5 锻模二维图型槽排布原则：在锻模设计中,对于一些较为复杂的锻件,往往需要设置预锻型槽,以利于锻件的终锻成形及减少终锻型槽的磨损,提高模具的使用寿命。但设置预锻型槽,不可避免地会造成偏心打击,其结果是打出的锻件发生较大错移。一般认为,预锻成形力是终锻成形力的 1
13、/3,因此在排布型槽时,总是使预锻型槽中心到锻模中心的距离等于终锻型槽中心到锻模中心的距离的 1/3。无预锻时，尽可能让终锻模膛中心与打击中心重合。制坯模膛布置应尽可能按工步顺序排列，以减少毛坯来回往返次数。拔长模膛一般布置在锻模右侧，以利于工人操作。11、连接节臂模锻工艺流程1、下料2、拔长3、滚挤4、预锻5、终锻课程设计心得体会经过几周的奋战我们小组的课程设计终于完成了。通过这次的课程设计我们发现有时我们一个人的想法和看法难免有些片面，但经过小组成员的探讨和分析，解决了所遇到的问题。课程设计不仅是对前面所学知识的一种总结而且也是对自己能力的一种提升。通过这次毕业设计使我明白了自己的知识原来
14、还比较欠缺，每个人要学的东西还很多。脚踏实地，认真严谨，实事求是的学习态度，不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神是我这次在设计中的最大收益。我想这是一次意志的磨练，是对我实际能力的一次提升，也会对我未来的学习和工作有很大的帮助。这次课程设计的意义很深，它不仅给我们更多的机会去学习专业知识，而且给了我们一个舞台去锻炼我们的语言表达能力，更培养了我们团队合作的意识。课设期间，我们小组成员共同努力学习探讨分析、积极思考，整个讨论过程我们相处的也很愉快。12、参考文献1姚泽坤.锻造工艺学与模具设计.西安：西北工业大学出版社，20072中国机械工程学会锻压学会编.锻压手册.第一卷，第二版.北京：机械工业出版社， 20023王以华.锻模设计技术及实例.北京：机械工业出版社，2009组内成员分工： 刘立楠：零件图二维、三维建模姚 阳：冷热锻件图二三维建模、项目报告张子东：工艺设计、模膛设计押媛媛：模块设计、动画仿真、PPT组内成绩评定：张子东 83押媛媛 93姚 阳 89刘立楠 78
