后制动臂的制作里仁锻造课设学士学位论文.doc

里仁学院 锻压专业课程设计报告

锻造工艺与模具设计

姓名：
课题组的分工或贡献：
——总体设计，冷、热锻件图的设计，绘制计算毛坯图，二维图的绘制，三维图绘制，终锻模膛的设计。
——设备吨位选择，拔长、滚挤型槽的设计、锁扣的设计，说明书
——吨位计算，飞边槽、钳口的设计，项目报告的部分整理
课 程 名 称：锻压专业课程设计
指 导 教 师：

2016年6月

后制动臂的制作

摘要：该零件为后制动臂，属于弯曲长轴类零件，采用40钢，根据零件形状、尺寸等，制坯工步为拔长、滚挤，然后经过终锻，再后续经过机加工，制造出该零件。模锻过程分为10个大步骤：画零件图、三维图、冷锻件图设计、设备选择、飞边槽的型式和尺寸确定、绘制计算毛坯图、工艺设计、制坯工布型槽设计、终锻型槽设计、锤锻模结构设计等。
前言：此次课程目的是通过课程研究项目的实施，使同学们在掌握课本知识的基础上，结合CAD/CAM了解并掌握金属塑性流动的基本原理，锻造工艺的模具CAD设计的分析，使同学们具备设计体积成形模具的能力，提高查阅资料等应用已有知识解决问题的能力，掌握锻造工艺的方案制定，掌握锻件CAD设计和完成项目综合报告。通过对这些任务的完成，更好地培养锻压专业学生的专业技术能力和综合素质。
后制动臂在很多方面都有着很重要的作用，比如摩托车、汽车等方面都有着重要作用。后制动臂在工作中承受的力比较大、形状尺寸要求比较严格，所以根据不同的机器，所需的后制动臂的一些性能也稍有差别。对后制动臂做研究过程中，希望从中发现其更好的制作方案，以满足现代社会的需求。
目录

1、 零件二维图及设计要求………………………………………………4
2、 零件图三维建模………………………………………………………4
3、 冷锻件图设计…………………………………………………………5
4、 设备吨位选择…………………………………………………………8
5、 飞边槽的形式和尺寸确定……………………………………………9
6、 绘制计算毛坯图………………………………………………………11
7、 工艺设计………………………………………………………………12
8、 制坯工步型槽设计……………………………………………………13
9、 终锻型槽设计…………………………………………………………17
10、锤锻模结构设计 ……………………………………………………17
1、 零件图二维图及设计要求

图1.1零件二维图
2、零件图三维建模

图2.1零件三维图
3、冷锻件图设计
3.1确定分模面：
分析零件形状，根据分模面原则，分模面为弯曲分模，见点画线：

图3.1分模面

3.2预算锻件的形状复杂系数S ′
零件体积Vd=152443.16mm³，零件外廓包容体的体积Vb = 379300mm³
设材料利用率为65% ，则锻件体积V ′ d=Vd / 0.65=234527.94mm³ ，
形状复杂系数S′= V'd/Vb=0.62
查表，该锻件为一般复杂程度，但由于该锻件形状较复杂，提高一级，为 Ⅲ级，复杂系数S3
3.3确定其他参数
1) 锻件为40钢，即材质系数为M₁
2) 零件加工表面粗糙度有Ra12.5、Ra2.5,故为Ra≥1.6μm
3) 模锻斜度： 通过计算并查表选取模锻外斜度为α=5°内孔斜度β=7°
4) 锻件圆角半径：
外圆角半径r=单面余量（2mm）+零件圆角半径或倒角。
内圆角半径R=（2~3）r mm
3.4锻件加工余量
查GB/T 12362一2003，可得各处的单边加工余量如下表：
表3.1锁扣设计
锁扣高度H
锁扣厚度b
锁扣斜度β
锁扣间隙Δ
锁扣平面间隙Δ1
锁扣侧面间隙Δ2
锁扣内圆角R1
锁扣外圆角R2
倾斜分模面上的间隙Δ3
55.3
82
3º
0.3
2
4
8
10
2

在长度方向上，单边加工余量查得余量为1.7～2.2mm，取2mm；
3.5锻件尺寸公差：
由质量、形状复杂系数S₂，材质M₁，选普通精度，查GB/T12362一2003公差值如下：
尺寸
０-30
30-80
80-120
120-180
180-315
公差值及极限偏差

因分模面为不对称的弯曲分模，根据锻件质量，取错移公差为0.8mm，残留飞边0.8mm。
3.6核算锻件的形状复杂系数S：
根据上述余量、起模斜度和圆角半径等值，重新核算锻件体积Vd 和形状复杂系数S。
计算得：Vd =204379.34mm³ ，S= Vd / Vb =0.54，修正复杂系数仍为Ⅲ级。
3.7绘制锻件图：

图3.2冷锻件图
4、设备吨位选择
4.1 由锻件图确定的主要参数：
1) 锻件在水平面上的投影面积为 F1=9233.93mm²；
2) 锻件周边长度为L=504.75mm；
3) 锻件体积为Vd =204379.34mm³ ；
4) 锻件质量为1.60kg；
4.2 吨位选择
若用经验公式G=(3.5~6.3)k F，取k=1，假定毛边宽为25 mm，则
F=9233.93＋504.75× 25=21852.68 mm²；
G₁=3.5 × 1 × 21853=0.73 t；
G₂=6.3 × 1 ×21853=1.38 t；
于是有0.73t ≤ G ≤1.38t；
由计算结果，选用2t模锻锤。
5、飞边槽及钳口的设计
5.1 飞边槽的形式选择与尺寸确定
5.1.1.飞边槽各形式如图：

图5.1飞边槽
分析锻模所需，采用标准型。
5.1.2.飞边槽尺寸的确定：由计算法得
根据计算得到的h值查表确定飞边槽尺寸：

5.1.3.锻件飞边体积

5.2 钳口的形式选择与尺寸计算
5.2.1钳口形式选用普通形式，如图

图5.2钳口
5.2.2、 钳口的尺寸计算，根据锻件质量及坯料直径选取钳口尺寸：

6、绘制计算毛坯图
6.1根据锻件图建模取截面

图6.1三维截面图
6.2 计算截面面积:

6.3毛坯及修正后截面图

图6.2截面图

图6.3修正后截面图
7、工艺设计
7.1计算繁重系数
1）坯截面图得拐点处直径

2）径 最大直径

由有关资料及长轴类锻件制坯工步选用范围可知，此锻件采用闭式滚挤制坯工步。
7.2确定设计工艺
根据繁重系数值，由图得，可采用拔长—闭式滚挤制坯，又分析锻件形状，得设计工艺为：拔长—闭式滚挤—弯曲—终锻
8、制坯工布型槽设计
8.1毛坯的确定
因工艺过程中拔长后滚挤,考虑到滚挤的聚料作用,有公式:
F坯=0.8Fmax
有毛坯图知：Fmax=1545mm ²
故：F坯=0.8 Fmax=1236mm ²
毛坯直径：d坯=1.13√F坯= 39.73mm
毛坯长度：V坯=（V件+V毛+V连）(1+δ)=268485 mm ²
L坯=V坯/F坯+L钳=218mm
（δ为火耗，经查表，取2.5%）
8.2拔长模膛的设计
8.2.1拔长型槽结构形式：采用斜排式拔长型槽（如图）（α=15°）

8.2.2拔长型槽尺寸设计：
1) 坎高a
因杆部截面积变化较大，拔长后需滚挤制坯，有公式

查表4-20，k2=0.9；查毛坯图： 得 a=26.4mm(取a=26mm)
2) 坎长c
有公式：c=k3d坯
查表4-21，由L坯/d坯=152.36/41=3.716，故取k3=1.5
c=1.5d坯=61.5mm（取c=62mm）
3) 型槽宽度B
斜排式公式：
B=（k4-0.4tanα）d坯+（10 ~20）mm
取α=15°查表4-22，k4=1.5，得B=70mm
4) 其他尺寸
R=0.25c=15.5mm（取R=15mm） ，R1=2.5c=10R=150mm
e（仓部深）=1.2d小头
查毛坯图：d小头=34mm，故e=40.8mm（取e=41mm）
8.2.3拔长后坯料形状及尺寸

8.3 滚挤模膛设计
8.3.1滚挤模膛采用闭式滚挤型槽：如图

图8.滚挤模膛
8.3.2 滚挤型槽尺寸设计
8.3.2.1 滚挤型槽高度
杆部：
头部：
拐点处型槽高度：
8.3.2.2 滚挤型槽宽度
滚挤已经过拔长的坯料：
闭式滚挤时杆部宽度：
即头部宽度：
故：
8.3.2.3 滚挤型槽长度L
此锻件为弯曲轴件，故弯曲处按锻件内侧1/3宽度的连线，作为展开长来计算，得
L=240.017mm，取L=245mm
8.3.2.4 钳口与毛刺槽尺寸
钳口处：n=14mm, m=20mm, R=10mm
毛刺槽：a=6 mm, c=25mm, R3=5mm
9、终锻型槽设计
终锻模膛在考虑到零件的落差后，认为应采用平衡锁块对因分模面倾斜而导致的水平分力进行平衡。终锻模膛包括：钳口、飞边槽、模膛、平衡锁块。
10、锤锻模结构设计
10.1 型槽步排
该模面上设有两个制坯模膛和终锻模膛，按与加热炉、吹风管、切边压力机的位置对应排列，从左到右依次是：拔长模膛、终端模膛、滚挤模膛。
10.2 模块尺寸及要求
10.2.1模块尺寸：长×宽×总高=340×365×120
10.2.2燕尾尺寸：B=200mm，h=50.5mm ，其他尺寸均为一般值。
10.3 型槽壁厚
制坯模膛间距为10~15mm，终锻模膛壁厚大些，再根据模块尺寸，滚挤模膛与终锻模膛间距23.3mm;拔长模膛靠最左边排布。
10.4 错移力的平衡和锁扣的设计
10.4.1根据分模面形式、设备吨位，错移量为0.8mm，选一般锁扣，如下图，尺寸：
锁扣高度H
锁扣厚度b
锁扣斜度β
锁扣间隙Δ
锁扣平面间隙Δ1
锁扣侧面间隙Δ2
锁扣内圆角R1
锁扣外圆角R2
倾斜分模面上的间隙Δ3
55.3
82
3º
0.3
2
4
8
10
2

10.5 检验角的设计计算
检验角设在前边和左边，宽度为5mm，高度为100mm。
结论：
通过零件的要求的分析，根据我们所学的理论知识，做出设计方案，以达到生产出符合要求的合格零件。我们工作主要包括：三维图的绘制、冷锻件图设计、设备选择、飞边槽的型式和尺寸确定、毛坯图的绘制计算、工艺设计、制坯工布型槽设计、终锻型槽设计、锤锻模结构设计等，即把最终的锤锻模设计出来，经过对坯料的锤锻，再经过机加工，即可制造出所要求的零件。这次做项目，我们收获都颇多。做此锤锻模，需要做的工作很多，必须要大家一块，才能很好的把任务完成。我们分工合作。组长首先做总体规划，把大概工作总结，再交代给大家，锻炼了大家的团结协作的能力。做这个项目，也更好的锻炼了我们运用理论知识的能力，锻炼了我们找出问题、分析问题、解决问题的能力。这期间用到二维图、三维图的绘制，锻炼了我们这方面的能力。总之，这次课设，在很多方面都锻炼了我们的能力。
参考文献：
1 姚泽坤 锻造工艺学及模具设计 第2版 西安市 西北工业大学 2011年
2 张志文 《锻造工艺学》 机械工业出版社
3 王以华 锻模设计技术及实例 北京机械工业出版社 2009年
4 锻模图册 燕大图书馆

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