1、单位代码 02 学 号 080105666 分 类 号 TH6 密 级 毕 业 设 计 说 明 书倒速轮 锻模切边冲孔复合模设计院 （ 系 ） 名 称 工 学 院专 业 名 称 机 械 制 造 及 其 自 动 化学 生 姓 名 刘 长 征指 导 教 师 李 齐 德 2012 年 4 月 20 日黄河科技学院毕业设计说明书 第 I 页 I倒速轮 锻模和切边冲孔复合模设计摘要在模锻设备上，利用高强度锻模，使金属坯料在模膛内受压产生塑性变形，而获得所需形状、尺寸以及内部质量锻件的加工方法称为模锻。模 锻 是 金 属 材 料 加 工 方 法之 一 ， 在 现 代 制 造 业 中 占 有 重 要 的 地
2、 位 。 在变形过程中由于模膛对金属坯料流动的限制，因而锻造终了时可获得与模膛形状相符的模锻件。根 据 锻 造 工 艺 的 不 同 ， 热 模锻 可 以 分 为 单 工 序 热 模 锻 和 多 工 位 热 模 锻 。 单 工 序 热 模 锻 一 般 采 用 摩 擦 压 力 机 、 机械 压 力 机 、 锤 、 油 压 机 等 压 力 加 工 设 备 进 行 锻 造 ， 以 人 工 方 式 取 放 工 件 ； 多 工 位 热模 锻 一 般 是 采 用 热 模 锻 压 力 机 进 行 锻 造 ， 送 料 一 般 采 用 步 进 梁 机 械 手 以 提 高 生 产 效率 和 送 料 精 度 。 此
3、外 ， 根 据 有 无 飞 边 的 不 同 ， 还 可 以 分 为 闭 式 热 模 锻 和 开 式 热 模 锻关键词:锻模;热锻锻;锻造工艺;锤压机。 Fall Speed Round Forging Die and Trimming Punching Compound 黄河科技学院毕业设计说明书 第 II 页 IIMould DesignAuthor: liu chang zhengTutor : Li Qi deAbstractIn die forging equipment, use high strength forging die, the metal blank mould in
4、the chamber pressure produce plastic deformation, and have the shape, size and internal quality forgings processing method called die forging. Die forging is the metal material processing methods in one of the modern manufacturing occupies an important position. In the process of deformation due to
5、die of metal flow bore blank restrictions, and at the end of the forging can obtain and mode shape of the chamber is forged pieces. According to the different forging process, hot die forging process can be divided into single hot die forging and progressive hot die forging. Single hot die forging p
6、rocess usually adopts the friction press, mechanical press, hammer, hydraulic press pressure on forging processing equipment, to artificially way take a problem; Progressive hot die forging is generally used for hot die-forging press forging, feed general use of the walking beam manipulator to incre
7、ase production efficiency and precision feeding. In addition, according to the different without flash, can also be divided into closed hot die forging and open type hot die forging.Key words: Forging die; Hot forging; Forging process; Hammer pressure machine.目 录黄河科技学院毕业设计说明书 第 III 页 III1 绪 论 11.1 课
8、题背景及目的 11.2 国内外锻造模具的发展现状 11.3 国内锻造模具的发展方向 22 课题分析拟定 42.1 零件工艺性分析 42.2 确定工艺方案 53 根据零件图制定锻件图 63.1 确定分型面 63.2 加工余量及公差 63.3 技术条件 83.4 模锻斜度 83.2 圆角半径 94 冲孔连皮设计 105 校核 116 锻件的主要参数及其设备吨位选择 126.1 锻件的主要参数 126.2 确定设备吨位 127 终锻模膛的设计 137.1 绘制一五速轮热锻件图 137.2 确定飞边槽尺寸 .148 制坯模膛的设计 .168.1 制坯工步的确定 168.2 确定坯料长度 179 锤锻模
9、结构设计 199.1 型槽布排 199.1.1 锻模中心与模膛压力中心的位置关系 .199.1.2 模膛布排 .19黄河科技学院毕业设计说明书 第 IV 页 IV9.2 镦粗坪的设计 209.3 钳口的设计 209.4 错移力的平衡与锁扣设计 219.5 型槽壁厚 219.6 模块尺寸的确定 2110 切边冲孔复合模的设计 2410.1 切边冲孔方式及模具类型 2410.2 切边力和冲孔力的计算 2510.3 切边模的设计 2510.3.1 切边凹模的固定与设计 2510.4 切边冲头的固定与设计 .2610.4.1 切边冲头的固定 2610.4.2 冲头的分块 2610.4.3 切边冲头的设
10、计 2710.5 切边模其他部分设计 2710.6 模具的工作过程 2711 锻模模具材料及其热处理的确定 2911.1 锻锤模及切边模模具材料的确定 2911.2 模具材料热处理的硬度要求 2912 其它工艺参数的设计优化 3012.1 下料方式的确定 3012.2 其它工艺参数的优化 .3013 模锻经济性分析 31结论 .32致谢 .33参考文献 .34黄河科技学院毕业设计说明书 第 1 页 11 绪 论1.1 课题背景及目的模具是机械、汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备，属于高新技术产品。作为基础工业，模具的质量、精度、寿命对其它工业的发展起着十分重要的作用，在国际上称为“
11、 工业之母 ”。近十年来，随着国民经济的快速发展，作为工业品基础的模具工业，也得到了蓬勃发展，已成为国民经济建设中的重要产品。据统计，我国（未包括台湾、香港、澳门）现有模具生产厂点已超过 1700 家，从业人员达 60多万人。模具分为冷冲压模具、热锻模具、塑料模具、铸造模具、橡胶模具和玻璃模具等，其中，热锻模具历史悠久、用途广、技术成熟，在各种模具中所占比重最多。汽车、摩托车、家电行业是模具最大的市场，占整个模具市场的 60以上。例如，一种车型的轿车共需模具约 4000 套，价值达 2 亿元3 亿元；单台电冰箱需要模具生产的零件约 150 个，共需模具约 350 套，价值约 400 万元；单台
12、彩电大约有 150 个零件需用模具生产，共需模具约 140 套，价值达 700 万元。其中关键的复杂零件都有锻造模具生产的。全球模具产业主要特色：模具厂商均以中小企业为主；各国模具产出以供应当地市场为主；生产以单件为主；交货期比价位更重要；模具使用行业范围很广；模具人才培养不易；产业发展受政府高度重视 2。1.2 国内外锻造模具的发展现状锻压经过 100 余年的发展，今天已成为一门综合性学科。它以塑性成形原理、金属学、摩擦学为理论基础，同时涉及传热学、物理化学、机械运动学等相关学科，以各种工艺学，如锻造工艺学、冲压工艺学等为技术，与其它学科一起支撑着机器制造业。锻压这门较老的学科至今仍朝气蓬勃
13、，在众多的金属材料和成型加工的国际、国内学术交流会仪上仍十分活跃。我国是一个发展中国家，经过近半个世纪的建设，锻造工业可以说从无到有、从黄河科技学院毕业设计说明书 第 2 页 2小到大。到 20 世纪 80 年代，全国有锻造厂点 4000 多个，拥有锻锤 11000 台，模锻锤250 多台，热模锻压力机约 40 台，10000 kN 以上的螺旋压力机 20 余台，模锻水压机最大吨位达到 300 000kN,自由锻水压机最大吨位达到 125 000kN，对击锤达到 100 t.m，年生产锻件能力达到 290 万吨。到 90 年代末，大型锻压设备台、套数成倍增加，几十条锻件生产线已被建立起来，为我
14、国机器制造业持续高速发展奠定了雄厚的基础。与发达工业国家相比，我国锻造设备无论是数量、吨位、种类还是性能都有较大的差距。在 11 000 台锻锤中，400 kg 以下的空气锤就占 8200 台左右，约占 74%。以原西德为例，到 20 世纪 70 年代，就拥有模锻锤 2100 台，曲柄压力机 290 台，螺旋压力机 798 台。分别是我国 80 年代拥有模锻锤和曲柄压力机数量的 8.4 倍和 7.2 倍。世界上最大的模锻水压机安装在苏联，为 750000KN,美国拥有的模锻水压机为 450 000KN。从锻造发展趋势看，模锻生产占主导地位，如 1979 年，苏联模锻件产量就已占全部锻件的 67
15、.5%，日本为 55%，美国为 73%，而我国只占 26%,约为 30 万吨。随着我国跻身世界钢铁生产大国的行列，年产钢材 6 000 万吨，汽车制造业、飞机制造业以及发电设备、机车、轮船制造业的飞速发展，对锻件需求量日益增大，必然促进锻造技术的发展，使锻造业与飞跃发展的制造业相适应。近十几年，我国汽车产量和保有量急剧增长，去年国内汽车产量为 310 万辆，增幅 36，其中轿车增幅为 51。而目前国内汽车的保有量为 1800 辆，据国家统计局的调查显示，现在城市里有 20的家庭买得起汽车，那么预计 10 年后中国汽车保有量能达到 1 亿辆。今年中国汽车总需求量将达到 580 万辆，增长 12，
16、其中轿车需求量为 275 万辆，增长 17。2003 年我国生产汽车冲压件约 240 万吨12.8 亿件，摩托车冲压件约 28 万吨19 亿件，拖拉机、农用车冲压件约 96 万吨7.1 亿件，家用空调和冰箱冲压件 100 万吨12.8 亿件。随着冲压成型行业最大用户市场汽车行业继续迅猛发展，消声器封头的冲压模具也要向高技术、新工艺、提高机械化、自动化程度方向发展。1.3 国内锻造模具的发展方向黄河科技学院毕业设计说明书 第 3 页 3随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争日益急剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。我国模具工业从起步到飞跃发展，历经了半个世纪，近年来
17、，我国模具技术有了很大的发展，模具水平有了很大的提高。快速经济制模技术得到了进一步发展，尤其这一领域的高新技术快速成型制造技术（RPM）进展很快，国内有多家已自行开发出达到国际水平的相关设备。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了新台阶。大型复杂冲模以汽车覆盖件为代表，我国主要汽车模具企业已能生产部分轿车覆盖件模具。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维 CAD，并陆续开始使用UG、Pro Engineer 、I-DEAS、Euclid-IS 等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow 、DYNAFOR
18、M、Optris 和 MAGMASFT 等 CAE 软件，并成功应用于冲压模具的设计中。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发，经过多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技术方面取得了显著的进步，在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。当前，锻造模具的材料、设计、制作均满足不了国内汽车发展的需要，而且标准化程度低，大约为 40%50%，而国际上一般为 70左右。我国与欧、美、日相比，存在最大的差距就是还没有一个产、学、研联合体，科研难以做大，成果不能尽快转化为生产力。所以，应围绕大型开发和产业化项目，以高校和科研单位为技术支持，企业为应用基地，形成产品、设备、
19、材料、技术的企业联合体，形成既能开发创新，有能迅速产业化的良性循环。模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短” 、 “精度高”、 “质量好”、 “价格低”的要求服务。为达到这一要求，首先要全面推广 CAD/CAM/CAE 技术，其次要发展高速铣削加工，最后要加强模具加工系统的自动化、智能化 3。黄河科技学院毕业设计说明书 第 4 页 42 课题分析拟定根据教师拟定，本次毕业设计以一、五速轮锻模和切边冲孔复合模具作为设计对象。2.1 零件工艺性分析由图 2-1 可知，该零件为锤模锻件，普通级精度，用半连续式炉加热，该零材料20CrMnMo,倒速轮零件的最大厚度为 72mm,最小厚度为 44mm
20、，该倒速论于圆盘类零件，锤锻时打击方向一致，金属沿长宽高方向同时流动。对于体积小，形状简单的圆盘类零件，可由原始坯料直接锻造成形。由图知，该倒速轮零件中心有一个直径为 68mm 的通孔，而模锻不能锻出通孔，只能锻出不通孔。对于内孔大于等于 25mm 的锻件模锻时不能直接锻出通孔，在分模面上留出一层较薄的金属连皮，在随后的冲孔工序中再将其冲掉，若连皮太薄，锻造容易出现锻不足，和要求过大的冲击力。从而导致模膛凸凹部分磨损加大。虽然有助于克服上述现象，但重除连皮困难致使锻件变形且浪费材料。图 2-1 制件图黄河科技学院毕业设计说明书 第 5 页 5制件技术要求：1. 未注圆角半径 r=5。2. 未注
21、外模斜度 = 7，未注内模斜度 =7。3. 允许残留飞边公差为 1.0。4. 允许错公差最大为 1.5。 2.2 确定工艺方案由零件图可知零件有孔，属于圆饼类锻件。锻件中需设置毛边槽和冲孔连皮，所以该锻件的工艺方案如下：在机械化炉中预热用 1000t 剪床剪切下料在半连续式炉中加热用 5t 锤上模锻（镦粗、终锻） 用 500t 压床进行热切边冲孔正火在酸洗槽中清理。表 2-1 工艺卡序号 工艺路线 设备 模具号1 预热 机械化炉2 切料 1000 吨剪床3 加热 半连续式炉4 模锻 5 吨锻 10-15镦粗终锻5 热切边冲孔 500 吨压床 10-156 正火7 清理 酸洗槽8 入库黄河科技学
22、院毕业设计说明书 第 6 页 63 根据零件图制定锻件图3.1 确定分型面锻模的分型面是指上下锻模的分接面。分模轮廓线是指锻模分型面与锻件轮廓交线。分模面的选择应按以下原则进行。(1)要保证模锻件能从模膛中顺利取出，并使锻件尽可能与零件形状相同，一般分模面应选择在模锻件最大水平投影尺寸的截面上。（2）按选定的分模面制成锻模后，应使上下模沿分模面的模膛轮廓一致，以便在安装锻模和生产中容易发现错模现象。（3）最好使分模面为一个平面，并使上下模膛深度基本一致，差别不宜过大，以便于均匀充型。（4）选定的分模面应使零件上所加的敷料最小。这样可避免浪费金属，降低材料的利用率，增加切削加工工作量的现象。（5
23、）最好把分模面选取在能使模膛深度最浅处，这样可使金属很容易充满模膛，便于取出锻件。按上述原则综合分析，一五速轮高径比 H/D=112/2171 是圆饼类零件，因此取径向分模，根据零件形状知道，分模面选在最大直径处，即约距最下端 48处，即用图中的 A-A 面为分模面最合适。3.2 加工余量及公差模锻件水平方向尺寸公差见下表 3-1，黄河科技学院毕业设计说明书 第 7 页 7表 3-1模锻件内外表面的加工余量见表 3-2表 3-2(1)估算锻件质量。预选单边加工余量为 2，计算锻件体积。将锻件分解为简单的几何体相加减，取锻模斜度中间值（预设内模锻斜度 =5 ，外模锻斜度 =7 ） ，圆角半径忽略
24、不计，这样，将齿轮锻件分解为各个圆柱体相加减。实心体：V 1=/4（221 248+93210+134258）=2868168.849 2孔：V2=/4 （64 276+73240）=411906.78 2则 V 锻=V1-V2=2456262.069 2黄河科技学院毕业设计说明书 第 8 页 8V 外轮廓包容体=/4221 2116=4449717.277 2锻件质量 m 锻=2456.262 6.902=16.953m 外 =4449.7176.902=30.712.（2）计算形状复杂系数 SS=m 锻/m 外=16.953/30.712=0.55所以该齿轮形状复杂系数为 S2 级，（3）
25、22CrMnMo 的材质系数为 M1。（4）计算加工余量及公差零件加工精度为一般加工精度，锻件在半连续式炉中加热，查表 5.27【1】 ，水平及高度方向单边加工余量为 2-2.5，锻件内孔直径机械加工单边余量为 2，查表 5.26【1】 。3.3 技术条件（1）图上未注明模锻斜度为 7 ；（2）图上未注明圆角半径为 R5；（3）查锻模简明设计手册表 5.18【1】 知，允许的错差量1.5；（4）查锻模简明设计手册表 5.18【1】 知，允许的残留的飞边公差1.4；（5）允许的表面缺陷深度a、不加工面缺陷深度 1.5；b、加工面缺陷深度实际余量的 1/2。（6）锻件热处理：正火达到 dB=39(
26、HB241)；（7）锻件表面清理：酸洗；（8）尺寸按交点注；（9）未注尺寸公差不检查；3.4 模锻斜度为便于从模膛中取出锻件，模锻件上平行于锤击方向的表面必须具有斜度，成为黄河科技学院毕业设计说明书 第 9 页 9模锻斜度，一般为 5 -15 之间，未注明取外模锻斜度为 =7 ，内模锻斜度为=10 。3.2 圆角半径查表 5-7【1】 和 5-8【1】 ，考虑制件倒角值和加工余量，r=余量+ 零件的倒角值=3.0mm，R=余量+零件的倒角值=5 mm，则内圆角半径 R=5 mm。黄河科技学院毕业设计说明书 第 10 页 104 冲孔连皮设计由于锤上模锻时不能靠上、下模的突起部分把金属完全排挤掉
27、，因此不能锻出通孔，终锻后，孔内留有金属薄层，称为冲孔连皮，锻后利用压力机上的切边模将其除去。常用的连皮形式是平底连皮，如图所示，连皮的厚度 t 在 4-8mm 范围内,可按下式计算：S=0.45 +0.60.255 =0.45 +0.6640.25585 58=7.57mm取厚度为 8 mm式中 d-锻件内孔直径，单位为 mm;h-锻件内孔深度，单位为 mm；连皮上的圆角半径 R1 应大于内圆角半径，R1=R+0.1h+2=5+0.1 58+2=12.8mm所以取圆角半径 R1=13mm.孔径 d25mm 或冲孔深度大于冲头直径的 3 倍时，只在冲孔处压出凹穴，上述各参数确定后，可绘制出锻件
28、图。分模面选在锻件高度方向的中部，由于零件轮辐部分不加工，故无加工余量。图中内孔中部的两条直线为冲孔连皮切掉后的痕迹。图 4-1黄河科技学院毕业设计说明书 第 11 页 115 校核经过 UG 软件绘出的造型，经分析体积计算知，V 锻 =2473253.8698 mm3,M 锻 =2473.2536.902=17.07S=2473.253/4449.717=0.56所以该齿轮形状一般，系数为 S2级，则锻件图留取的机械加工余量是合理的。黄河科技学院毕业设计说明书 第 12 页 126 锻件的主要参数及其设备吨位选择6.1 锻件的主要参数（1）锻件在平面上的最大投影面积为 383.6 cm2。（
29、2）锻件周边长度为 694.3 mm。（3）锻件体积为 2473253.87 mm3。(4) 锻件质量为 17.07 kg。6.2 确定设备吨位查表 12.34【1】 经验公式得=120MPa D=22.1 cm查表 12.35【1】 经验公式得圆饼类锻件 m=（1-0.005D ） （1.1+ ） 2（0.75+0.001D 2）D2=(1-0.00522.1)(1.1+ )2(0.75+0.00122.12)22.1120222.1=4140.39 经查表 12.36【1】 ，根据常用模锻锤设备吨位的选择，综合考虑选用模锻锤选用 5t 模锻锤，式中: m锻锤落下部分质量（）D锻件外径（cm
30、）终锻时的材料变形抗力， （MPa） ，由表 12.34【1】 查得。黄河科技学院毕业设计说明书 第 13 页 137 终锻模膛的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制造和检验。所以终锻模膛设计的主要内容是绘制热锻件图和确定飞边槽，供制造模膛用，热锻件图以冷锻件图为依据，热锻件图以冷锻件图为依据，热锻件图的尺寸标注，高度方向以分模面为基准，以便于锻模机械加工和准备样板。其次考虑到金属冷缩现象，热锻件图上所有的尺寸应计入收缩率，即：L=l(1+)其中：L热锻件尺寸l冷锻件尺寸终端温度下的金属收缩率由于一般锻件收缩率一般为 0.8%1.5%，此锻件考虑收缩
31、率为 1.5%，则可计算出热锻件图各尺寸，模锻斜度和内、外圆角尺寸与冷锻件图相同，于是可绘制出热锻件图，如图 3 所示。由于此锻件形状并不复杂，所以并不需要设置预锻模膛。7.1 绘制一五速轮热锻件图热锻件的主要尺寸如下：107（ 1+0.015）=108.6 mm92（1+0.015）=93.4 mm160(1-0.015)= 162.4 mm212（ 1+0.015）=215.2 mm绘制热锻件图如下所示：黄河科技学院毕业设计说明书 第 14 页 14图 7-1锻件图技术要求：（1）在热锻件图上需将分模面和冲孔连皮的位置、尺寸全部注明。（2）在热锻件图上应写明未注明的模锻斜度，圆角半径与收缩
32、率，但不需注出锻件公差，技术条件与产品轮廓线。7.2 确定飞边槽尺寸飞边槽的作用：增加金属流出模膛的阻力，迫使金属充满模膛；容纳多余金属锻造时飞边起缓冲作用，减弱上下模的打击，防止模具的压塌与开裂。飞边槽的尺寸确定方法：（1）按照锻件在水平面上的投影面积。（2）也可按照锻锤吨位确定飞边槽的尺寸。黄河科技学院毕业设计说明书 第 15 页 15图 7-2查表 7-10【1】 得，该锻模选用 5t 的空气蒸汽两用的模锻锤锻打成型。确定飞边槽的样式为 a 式，由锻件在水平面上最大投影面积 A=38360 mm2,可确定飞边槽桥部高度 h=0.015 =0.015 =2.94 mm，依据表 7-10 的
33、标准，飞边槽的基本尺寸为： 38360h=3 mm,h1=5 mm,b=12 mm,b1=50mm,r=2.5mm画飞边槽的尺寸图如下：图 7-3黄河科技学院毕业设计说明书 第 16 页 168 制坯模膛的设计制坯工步的作用是为了初步改变原坯料的形状，合理地分配坯料，以适应锻件横截面积和形状的要求，使金属能较好的充满型槽。不同形状的锻件采用的制坯工步不同。制坯模膛有以下几种：1、拔长模膛 减小坯料某部分的横截面积，以增加其长度。2、滚挤模膛 减小坯料某部分的横截面积，以增大其另一部分的横截面积。主要使金属坯料能够按模锻件的形状来分布。滚挤模膛也分为开式和闭式两种。3、弯曲模膛 使坯料弯曲。4、
34、切断模膛 在上模与下模的角部组成一对刃口，用来切断金属，可用于从坯料上切下锻件或从锻件上切钳口，也可用于多件锻造后分离成单个锻件。此外，还有成形模膛、墩粗台及击扁面等制坯模膛。8.1 制坯工步的确定短轴类锻件工步一般采用镦粗终锻（或镦粗成形终锻） 。查表 7-13【1】得，轮毂较高的锻件，镦粗后毛坯的直径 D 应在 D 2D0.5(D1+D2)。在镦粗时坯料圆柱面的的氧化皮即可脱落，而坯料两个端面上的氧化皮，则需将饼状的坯料用夹钳立起来，轻轻压一下，即可脱落。图 8-1黄河科技学院毕业设计说明书 第 17 页 178.2 确定坯料长度锻件体积 V 锻 =2473253.8698 mm3,飞边体
35、积按飞边槽容积的 50%计算，圆饼类锻件一般采用镦粗制坯，所以毛坯尺寸应以镦粗变形为依据进行计算的。毛坯体积为：V 坯 =（1+k）V 锻则毛坯直径为 d 坯 =1.083坯 /其中 k-宽裕系数，考虑到锻件复杂程度影响毛边体积，并计及火耗率，对圆形锻件k=0.120.25。n毛坯高度与直径之比值，一般取 n=1.82.2为使锻位时定位容易，成性良好镦粗后尺寸控制在端面直径为170D0.5(170+221)范围内,即 170 mmD195.5 mm,取 D 镦 =180 mm。选用圆钢作为原材料，锻件体积为：V 锻 =2473253.87 mm3。计算飞边体积：飞边槽尺寸为 b=12 mm,b
36、1=50mm，A 飞 =282.55 mm2考虑到齿轮锻件终锻定位对中不易准确，故计算时飞边体积可按最后一点展开长度L 而充满系数 n 取 0.5。V 飞 =nLA 飞 =0.5221+2（12+50 ）282.55=153118.15 mm 3连皮体积计算：V 连 = 6428=25735.93 mm34按照半连续式炉加热条件，取烧耗率 为 2.5%，V 坯 =（V 锻 +V 飞 +V 连 ）（1+%）=（2473253.87+153118.15+25735.93 ）(1+2.5%)=2718410.65 mm3取坯料高径比 n=2，则坯料直径 d 为d 坯 =1.08 =119.63 mm
37、3坯 /按标准规格选择坯料直径为 d=120 mm下料长度 L 坯 =4V 坯 /d 2=42718410.65/120 2=240.36 mm黄河科技学院毕业设计说明书 第 18 页 18查表 3-25【1】 ，考虑到下料误差，取 L 坯 =244 mm,则坯料下料尺寸为 120244 mm2根据坯料的常用规格选择 120 +0.8-22302，毛坯重 20.42 kg。黄河科技学院毕业设计说明书 第 19 页 199 锤锻模结构设计模锻变形时，通过模具将外力传给变形金属，与此同时，变形金属也以同样大小的反作用力作用于模具。当模具内的应力值超过材料的强度极限时，模具便发生破坏。尤其在冲击载荷
38、下，模具更容易破坏。因此，锤锻模的结构设计对锻件品质、生产率、劳动强度、锻模和锻锤的使用寿命等有很大的影响。锻锤模的结构设计应着重考虑模膛的布排、错移力的平衡以及锻模的强度、模块尺寸、导向等。9.1 型槽布排模膛的布排要根据模膛数以及各模膛的作用和操作方便安排。锤锻模一般由多个模膛。9.1.1 锻模中心与模膛压力中心的位置关系模膛压力中心与锻件形状有关。当变形抗力分布均匀时，模膛（包括飞边桥部）在分模面的水平投影的形心可当作模膛中心，可用传统的吊线法寻找变形抗力分布不均匀时，模膛中心则由形心向变形抗力较大的一边移动。移动距离的大小与模膛各部分变形抗力相差程度有关，可依生产经验确定。当锻模无预锻
39、模膛时，终锻模膛压力中心位置应取在锻模中心处，以保证锻件质量，减少错差量。无预锻模膛时，模膛压力中心应尽可能与锻模中心重合，避免产生偏心力矩。9.1.2 模膛布排模膛的布排原则：预断的变形力比制坯大得多，为减小偏心力矩，改善锻锤及锻模的工作条件，避免或减少锻件错移，应尽可能使终锻模膛及预锻模膛的压力中心靠近锻模中心和锤头的中心。黄河科技学院毕业设计说明书 第 20 页 20模膛应尽可能按工艺顺序操作，操作时一般只允许锻件改变一次方向。其排列应与加热炉、切边压力机位置相适应，以便于操作。对于此一五速轮锻件，墩粗台布置在锻模的左前角，高度是固定的，坯料镦粗后距各边缘的距离不小于 10 mm。由于是
40、轴对称锻件，故终锻模块压力中心就是锻件几何中心，应与锻模中心重合，以保证锻件质量。9.2 镦粗坪的设计根据锻件的形状、尺寸和原毛坯尺寸确定镦粗后的毛坯直径 D，再根据 D 确定镦粗坪尺寸。由前面计算知，镦粗后的毛坯直径 D 为 180 mm 。（1）镦粗坪高度 h h=4V 坯 /D2=42718410.65/1802=106.83 mm ，取 h=107 mm 。（2）镦粗后坯料到各边的距离边缘距离 C：C=10 15 取 C=15 mm至锁扣距离 C1：C 1=510 取 C1=8 mm右侧距右边的距离 C2：C 2=1520 取 C2=18 mm(3)边缘圆角 R： R=810 取 R=
41、8 mm9.3 钳口的设计终锻和预锻模膛前方，有夹钳口与钳口颈部两部分组成，夹钳口尺寸主要依据夹钳尺寸和料头直径而定，应保证夹料钳子能自由操作。通常在模锻模膛前端设计有钳口，钳口与模膛相通的沟槽称为浇口，钳口主要用来容纳夹持坯料的夹钳和便于锻件从模膛中取出，经研究故选用钳口。其优点是制造方便，钳口尺寸根据夹钳进行选用。浇口尺寸根据锻件重量 G 选定，由于锻件重量大于 10 kg，所以钳口应设计为圆形钳口颈。D=0.217.07+10=18.535 mm 取 D=19 mm黄河科技学院毕业设计说明书 第 21 页 21B=100 mm9.4 错移力的平衡与锁扣设计错移力一方面使锻件错移，影响尺寸
42、精度和加工余量；另一方面加速锻锤导轨磨损，使锤杆过早折断。因此错移力的平衡是保证锻件尺寸精度和锤杆失效的一个重要问题。锁扣就是解决这种问题的一个措施，它的作用是平衡错移力，起导向作用；便于上下模块的调整，提高生产率。此锻件为水平分模，在锻模模块上设置锁扣，使上下块在锤击过程中互相锁住，从而克服或消除锻件错移。短轴类锻件多采用圆形锁扣，以便控制锻件错移力。采用锁扣后有以下不利之处：一方面增加了模块高度和制造工时，减少了模具的承击面。但更重要的是由于锁扣的角度 小，有时容易磨损的地方，所以锻模翻新时的下落量增大，减少了模具的可翻新次数，降低了模具寿命。此外，新型锻锤的锤头导向部件刚性好，导向精度高
43、，可以很好地控制锻模的模差，不应在锻模上设置锁扣，以避免机器中导向部件与锻模锁扣发生干涉，造成机器的早期损坏。综上所述，本次设计中锻模没有设置锁扣。9.5 型槽壁厚查锻压简明设计手册 ，表 7.31 知： 型槽至外壁或锁扣的壁厚S=K1h=1.350=65 mm 制坯型槽壁厚最小 S=510 mm9.6 模块尺寸的确定模块尺寸确定的原则是根据锻模中模膛的数量与尺寸进行布排，考虑最小壁厚等因素，得出所必需的模块最小轮廓尺寸，然后选取模块标准件中的较大值。黄河科技学院毕业设计说明书 第 22 页 22在计算确定模块最小轮廓尺寸时还应考虑下列问题：1、承击面承击面是指模锻锤空击时，上下模块实际的接触
44、面积。因此，承击面应该是模块的面积减去各种型槽、毛边槽、锁扣和钳口所占的面积。查表 7.31【1】 得，5t 锤的最小承击面积为 900 cm2,经过 UG 绘图工具所测量的本锻件的承击面积是 1675.03 cm2，所以满足条件。2、模块宽度为保证模锻不与锤的导轨相碰，模块最大宽度 Bmax 应保证模块边缘与导轨间留有单边大于 20 mm,模块的最小宽度也要求至少超出燕尾每边 10 mm ，燕尾中心线到锻模边缘的最小尺寸为 B1 +10 (mm)。23、模块高度锻模高度根据型槽最大深度和锻模最小闭合高度确定。模块最小闭合高度 Hmin 应根据型槽最大深度 h 确定，上下模的最小闭合高度加上过
45、度垫模的高度应不小于锻锤要求的最小的装模高度。通常 H 模 =（1.351.45 ）H min 。查锻模模具简明设计手册P173 表 7.31【1】 ，可知，H min=270 mm 。4、模块长度，根据模膛长度和模壁厚度确定。5、模块质量，为保证锤头运动性能，上模块最大质量不得超过锻锤吨位的 35%。6、锻模检验角，是锻模上两个加工侧面所构成的 90 角，这两个侧面带一般刨进深度 5 mm，高度 50100 mm，对于该锻件选用的 5t 锤，检验面高度可取 50 mm。 由以上要求及已知条件，模块尺寸确定的原则是根据锻模中模膛的数量和尺寸进行布排，得出做必须的模块最小的轮廓尺寸，然后选取标准
46、中相近的较大值。锻模中心与模块中心的偏移量 S1.4综述以上条件，及查模块的标准块可知，可确定模块的尺寸如下：长度为 550 mm最大高度为 375 mm宽度为 475 mm7、模块材料黄河科技学院毕业设计说明书 第 23 页 23上模 5CrNiMo 下模 5CrNiMo8、锤锻模的紧固方式锤锻模紧固在模座和锤头上，既要求紧固可靠又要安装调试方便。经过长期生产实践证明，用楔铁和键块配合燕尾紧固的方法是不错的。该模具的固定方式选用楔铁和键块大的配合燕尾紧固的方法，燕尾选用 5 吨锤的燕尾尺寸。锻锤吨位 5t 的燕尾尺寸：B=300 mm，h=66 mm,键槽 L=75 mm,A=75 mm ,
47、起重孔 30 60 mm2。黄河科技学院毕业设计说明书 第 24 页 2410 切边冲孔复合模的设计开式模锻件均带有毛边，某些带孔锻件还有连皮，通常采用冲切法去除毛边和连皮；像倒速轮这样具有透孔的锻件锻模后，在孔内部都有连皮。飞边和连皮都应从锻件上切除。10.1 切边冲孔方式及模具类型切边和冲孔通常在切边压力机上进行。切边模和冲连皮模主要有凸模（冲头）和凹模组成。由于在剪切过程中，切边凸模只起传递压力的作用，推压锻件；而凹模的刃口起剪切作用。冲连皮时，凹模起支承锻件的作用，而凸模起剪切作用。切边和冲孔分为热切、热冲和冷切、冷冲两种方式。热切和热冲是与模锻工序在同一火次内进行，即模锻后立刻进行切
48、边和冲连皮。冷切和冷冲是在模锻以后集中在常温下进行。编制工艺时，须根据锻件的几何形状、尺寸和材料以及车间设备等来选择热切边还是冷切边，具体原则是：一模多件和重量在 0.5kg 以内的锻件，一般采用冷切边或冷冲孔。1、 含碳量（质量分数）低于 0.45%，重量小于 1 kg 的锻件仍可采用冷切边或冷冲孔。2、 含碳量高于 0.45%，但又符合第一条原则的锻件，为避免切边或冲孔时产生裂纹，应经过正火处理后，再进行冷切边或冷冲孔。3、 对大型锻件，不论材料钢号如何，一般采用热切边和热冲孔。4、 当切边或冲孔后需采用热校正和弯曲工序时，宜采用热切边与热冲孔。5、 当连皮较厚、冲头截面较小时，应考虑热冲孔，以防冲头弯曲或断裂。综上所述，由于一五速轮在冲孔连皮后还需进行热校正，热切边冲孔所需的冲切力比冷切边冲要小得多，约为后者的 20%；同时，锻件在热态下具有较好的
