锻模课程设计模板.doc

1、根据零件图设计锻件图、热锻件图
零件车床拔叉它位于车床变速机构中，主要起换挡、使主轴回转远动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。除半圆叉形部分以及大头部分的两个端面需要机械加工外，其他部分都不需要机械加工。由于大头部分孔的直径过小，为简化其锻造工艺，将其填满金属，以待机械加工来完成孔的加工，在锻件图中不需要绘出。
1.1确定分模面的位置
根据车床拔叉的形状，采用上下非对称直线分模，并将锻件大头部分放在上模，因为上模的充填性好，分模简图如图1所示。

图1分模简图
1.2确定加工余量
由初步造型得出锻件体积为，其外轮廓包容体的体积为，从而可初步得出锻件形状复杂系数

由锻件形状复杂系数查【1】表4-3得其形状复杂程度为较复杂系数，代号，根据零件材料查资料【1】得其材质系数为，由锻件的体积以及材料密度得出锻件的质量：

根据锻件质量、锻件形状复杂系数、锻件的相关尺寸及零件表面粗糙度查【2】表4-3得出机械加工余量，半圆叉部分的机械加工余量查出为1.52.0，取最大值2.0；大头部分的上下端面的机械加工余量同理取最大值2.0；
1.3确定拔模斜度
该锻件为对称锻件，上下模型槽深度不相等，因而采用匹配拔模，根据锻件各部分高度与宽度之比值H/B，以及长度与宽度的比值L/B查【3】表5.28确定：
、H/B=40/100 L/B=100/100=1 查【3】表5.28得拔模斜度为。为方便，拔模斜度全部采用。
1.4确定公差
根据材质系数、形状复杂系数、锻件质量以及锻件的相关尺寸查【2】表3-1-3，并且以同类中的最大公差为最后公差得：
长度公差 宽度公差 高度公差 错差公差 1.0 残留飞边公差 1.0
根据材质系数、形状复杂系数、锻件质量以及锻件的相关尺寸查【2】表3-1-8，并且以最大公差为最后公差得： 厚度公差 查表【2】3-1-9得中心公差为
1.5确定圆角半径
锻件上的尺寸可以使金属容易充满模膛、起模方便和延长模具使用寿命，非加工部位的圆角半径。可根据H/B查【2】表4-11，但是为了方便制造模具非加工圆角取R=2；对于加工圆角可根据公式计算: R=单向余量+零件圆角 而该零件没有圆角，为模具制造方便取 =2。
1.6绘制锻件图、热锻件图（见附图）
2、计算锻件的主要尺寸
锻件在分模面上的投影面积=13921.4；
锻件周边长度：215;
锻件体积： =34192；
锻件质量： =0.27kg
3、确定锻锤吨位
根据经验公式
：查【1】表4-12得=1.0
: 查【1】表4-12得=0.09

计算结果表明选用1吨模锻锤。采用蒸汽-空气模锻锤查【3】表12.4得其最小闭合高度（不算燕尾）为220，导轨间距离为500
4、确定毛边槽形式和尺寸
开式模锻的终端型槽周边必须设计毛边槽，毛边槽的形式和尺寸对锻件质量影响很大，毛边槽具有阻碍作用，造成足够大的水平方向的阻力，迫使金属充满型槽，保证锻件尺寸精确，容纳多余的金属，缓冲锤击。毛边槽形式有多种，根据需要选用【2】图4-36中的毛边槽形式如图2，根据锻锤吨位确定毛边槽尺寸，查书表4-14得：=4 b=10 =30 =1.5 h=2 R=h/2=1毛边槽截面积为150,根据生产经验，毛边金属充填毛边槽容积的较为适宜，该锻件锻件较复杂，，即毛边体积:

图2毛边槽形式
5、绘制计算毛坯图
根据拔叉的形状特点。选取16个截面分别计算、、再根据分别根据公式计算出、：
其中一般取0.7；
其中取;

将结果列于表1，并绘出拔叉的截面图（图3）和直径图（图4）。
由截面图所围面积计算毛坯体积:
平均截面：
平均截面直径：
通常将平均截面和平均截面直径分别在计算毛坯截面图和直径图上用双点画线表示出来（图3），并且将的部分称为头部，的部分称为杆部。也可以从所绘的截面图上判断，凡是大于双点画线的部分称为头部，小于双点画线的部分称为杆部。

图3 计算毛坯图
截面号

1
0
300
420
23.1
8.4
0.75
17.3
2
2413
300
2833
60.1
56.7
0.65
39.1
3
615
300
3637
68.1
72.7
0.65
44.3
4
2413
300
2833
60.1
56.7
0.65
39.1
5
615
300
1035
36.4
20.7
0.70
25.5
6
616
300
1036
36.4
20.7
0.70
25.5
7
616
300
1036
36.4
20.7
0.70
25.5
8
819
300
1239
39.8
24.8
0.70
27.9
9
3570
300
3990
71.4
79.8
0.65
46.4
10
4092
300
4512
75.9
90.2
0.65
49.3
11
3570
300
4010
71.6
80.2
0.65
46.5
12
819
300
1239
39.8
24.8
0.70
27.9
13
0
300
420
23.1
8.4
0.75
17.3
6、确定制坯工步的确定
计算毛坯为两头一杆，应简化成两个简单的一头一杆计算毛坯来选择制坯工步：
为金属流向头部的繁重系数
为金属沿轴向流动的繁重系数
根据、、查【1】图4-59可知锻件应采用开式制坯工步，模锻工艺方案：开式滚挤-预锻-终锻
7、计算确定坯料尺寸
由计算毛坯截面图可得出，

根据公式，锻件为两头一杆，因此取小的系数，
即
根据公式得

根据原材料规格，实际取
其中根据锻件加热类型按【1】中表5-6选择，应锻件采用电阻炉加热，因此取：
即
8、确定钳口的形式和尺寸
钳口主要是用来容纳夹持坯料的夹钳和便于从型槽中取出锻件，也是作为浇注检验用的铅或金属盐样件的浇口。根据料头直径查【2】表4-35得钳口尺寸：B=70 h=30 ，如图4，根据型槽布排取60。在钳口与型槽间的沟槽叫钳口颈，其作用是增加钳夹头与锻件连接的刚度，便于锻件出模，同时也是浇铅水后金属盐溶液的浇道，钳口颈的尺寸按锻件的质量查【2】4-36得：b=8 a=1.5 如图4,钳口颈的长度（为型槽最小壁厚）。

图4钳口形式
9、型槽的设计
9.1终锻型槽的设计
终锻型槽是按热锻件图加工和检验的，拔叉材料为45钢考虑到收缩的的影响。可查表【1】表4-13得出器收缩率为1.3%，在生产过程中锻模使用后承击面下陷，型槽深度减少、横向尺寸增大等因素，在热锻件图的基础上修改几处尺寸，在高度方向增加0.4mm.
9.2预锻型槽的设计
由于锻件叫外形复杂须设置预锻型槽，预锻的目的是在终锻前进一步分配金属，一确保金属无缺陷流动，易于充填型槽，减少材料流向毛边的损失，减少终锻型槽的磨损。取得所希望的流线和便于控制锻件的力学性能。在叉部采用劈料台，如图5，

图5 劈料台
根据锻件锻件的外形可知预锻的坯料在终锻型槽中是以镦粗的方式成型，所以预锻型槽的高度尺寸应大于终锻型槽的高度尺寸，取2mm,宽度则比终锻型槽小2。预锻拔模斜度与终锻型槽的拔模斜度相同。预锻型槽不设置毛边槽，而是在型槽分模面转角处采用圆弧，半径为3；肋板根部圆角应增大，公式为(C是修正量，根据肋深查【1】表4-19得C=2)，即=2+2=4，其他各处的圆角增大1。
10、制坯型槽的设计
制坯工步为开式滚挤，滚挤由钳口、本体、毛刺槽三部分组成，滚挤型槽的设计主要是确定型槽的高度h、宽度B、及一些有关尺寸。根据锻件外形计算分析不需要采用不对称滚挤型槽，而是采用对称滚挤型槽。
（1）滚挤型槽设计：采用闭式滚挤。
①型槽高度：（根据查【1】表4-24），计算结果列于表1，按个截面的高度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,如图6。
②型槽宽度：杆部:
头部：
③型槽长度： 型槽的长度等于计算毛坯图的长度
（2）拔长型槽设计：
①拔长坎高度h=≈0.9x=0.9x=25.7mm
②拔长坎长度C==1.3x56=72.8mm
③圆角半径R=0.25x72.8=18.2，=10R=182mm
④型槽宽度B=+(10～20)=85mm
⑤仓部e=2a=2x25.7=51.4mm 取52mm
⑥拔长型槽长度L=+10=224.7+10=234.7mm
按上述设计可锻出合格锻件，但为了提高生产率，可将型槽的高度h减小，C,R, 增大，计算数值与实际采用数值比较如表2

型槽尺寸
h/mm
C/mm
R/mm
R1/mm
计算数值
25.7
72.8
18.2
182
实际采用数值
20
85
40
190
表2 锻模拔长型槽尺寸
（3）钳口与毛刺槽尺寸
钳口处：

毛刺槽尺寸查【1】表4-25选定

图6开式滚挤型槽形式
11、锻模结构的设计
11.1型槽的布排
因为设有预锻型槽，所以不宜将终锻型槽中心布置在锤击中心（燕尾中心与键槽中心的交点）上，否侧会因预锻型槽中心离打击中心太远，而在预锻是造成打击偏心，根据吨位查【1】表4-28得终锻型槽最大偏移量a=25mm,预锻型槽中心离打击中心距离为2a,但是型槽中心必须在键槽中心线上。
11.2型槽壁厚
11.2.1型槽的最小外壁厚度，其中k可根据型槽深度查【2】表4-42得k=1.7,
即：
因表中的数据只适用 的情况，因此壁厚应适当增大，故取 也就是说钳口颈的长度 故取30
11.2.1模膛的间距，其中可根据型槽深度查【2】表4-43得：
=1.5，即：，
因所查的数据只适用于的情况，因此间距应适当增大，故取
11.3模块尺寸的确定
11.3.1承击面
承击面是指锻锤空击时，上下模块实际接触的面积，根据1吨锻锤的吨位查【1】表4-29得出最小承击面为30000。
11.3.2锤击中心与模块中心的偏移值
图7 锤击中心与模块中心的关系
因为该锻模设有预锻和制坯型槽，所以允许锤击中心（燕尾中心与键槽中心的交点）的与模块中心不重合，但是偏移量不能太大，应该限制在和,如图7所示。
11.3.3模块的宽度
模块的宽度设计应保证锤模不与导轨相撞，模块的最大宽度应保证模块边缘与导轨间距留有半边距离大于20，模块的最小宽度也有要求，至少超过燕尾一半10，即： ，经计算锻模宽度为240。
11.3.4模块的高度
锻模的高度根据型槽的最大深度和锻模的最小闭合高度确定，通常锻模的总高度是锻模的最小闭合高度的倍，即,根据锻锤的吨位查【1】表4-30可知模块的最小高度与最大高度分别是170 、 240以及上模的最大质量为,故取
11.3.5模块的长度
模块的长度部分应根据应用来确定。只要保证每端允许伸出锤头长度值,为模块的高度，
=45+60+100=205（其中是在锻件长度的基础上加上毛边槽截面长度的一部分）
11.3.6模块的质量
为保证锤头远动的性能。上模块质量应有限制，最大质量不得超过锻锤吨位的35%，即该锻模的上模块的质量不大于。
11.3.6检验角
锻模上两个加工侧面所构成的角，这两个侧面刨进深度为,高查【2】表4-47得,设置在锻模的右边。检验角的作用：一是为锻模安装调整时，检验上下模对准情况；二是作为锻模机械加工时的画线基准。
11.3.7模块的技术要求
11.3.7.1锻造比：制造模块的锻造比为4。
11.3.7.2流线方向：该锻件为轴类锻件，流线方向应与燕尾方向一致。
11.3.7.3该锻模为整体铸钢模，应将冒口所在的方向作为燕尾面。
11.4锻锤模的紧固方式
锻锤模紧固在锤头模和模座上，即要求紧固可靠又要求安装调试方便，经长期生产实践表明用楔铁和键配合燕尾紧固的方法最令人满意，因此个该锻模同样采用楔铁和键块配合燕尾紧固的方法，在使用楔铁是应注意上下楔铁不能互换使用。
11.4.1楔铁尺寸
根据锻锤吨位查【2】表4-51得：上模 h=50 b=40.8 l=580
下模 h=50 b=40.7 l=800 如图8

上楔 下楔
图8锻模紧固用楔铁
11.4.2锻模定位键尺寸
根据锻模吨位查【2】表4-52得： 如图9所示。
11.4.3锤锻模燕尾尺寸
生产中，因燕尾设计不当而造成锻模报废并非少见。其主要原因是燕尾根部圆角太小，或是燕尾高度不足，使燕尾底面与模座和锤头上的燕尾槽不接触，锤击过成中，此处的受力情况正像受集中载荷作用双支梁一样，容易在燕尾根部圆角处产生交变弯曲应力，导致疲劳破坏。所以燕尾尺寸的大小至关重要，根据锻锤吨位查【2】表4-50得： 如图10所示。由锻锤的宽度b ,根据验证公式，（是锻模宽度的一半，B是燕尾宽度的一半）即：120>200/2+10=100，也就是说前面所确定的锻模的宽度是可行的。

图9锻模紧固用键

图10 锻模燕尾、键槽与起重孔
11.4.4起重孔尺寸的确定
根据锻锤吨位查【2】表4-55得： 如图10所示。
12、确定锻造温度范围及加热冷却规范
金属坯料锻前极热的目的是：提高金属塑性，降低变形抗力，即增加金属的可锻性，从而使金属易于流动成形，并使锻件或得良好的组织和力学性能。随着材料锻造工艺的不断发展，对金属加热技术要求越来越高，锻前加热越来越成为生成过程中的一个极其重要的环节，在这里我们将采用电加热中的电阻加热，它具有加热速度快、炉温控制准确、加热质量好、工件氧化少、劳动条件好、易于实现自动化的等优点。
锻件的材料是45钢，据此可查【3】表2.13得出始端温度为1200度、终端温度为800度。
13、参考文献
【1】锻造工艺学与模具设计/姚泽坤主编.-2版.-西安：西北工业大学出版社，2007.9（2011.01重印）
【2】锻模设计手册/吕炎主编.-2版.-北京：机械工业出版社，2005.10
【3】锻造模具简明设计手册/郝滨海编著.-北京：化学工业出版社，2005.12

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