汽车转向节锻造说明书.doc

沈阳理工大学课程设计说明书

1 绘制锻件图
零件为汽车转向节是汽车转向桥上的主要零件之一，转向节的功用是承受汽车前部载荷，支承并带动前轮绕主销转动而使汽车转向。在汽车行驶状态下，它承受着多变的冲击载荷，因此，要求其具有很高的强度。转向节头部存放钢球的曲面球形凹槽、转向节轴需要机加工；其他表面直接锻出。
绘制锻件图过程如下：
1.1 初步确定锻件重量级尺寸：
根据锻件形状粗略计算锻件体积：

锻件质量:
1.2.计算锻件的形状复杂系数[1]：

─ 锻件外包容体质量；
─ 锻件质量；
计算锻件外包容体质量=390×170×110×7.85×106≈57.25㎏；所以根据公式=14.88/57.25≈0.26。查资料得锻件形状复杂在0.16～0.32之间，形状复杂程度为较复杂，级别为Ⅲ级S3。
确定分模位置 根据连杆形状，采用上下对称的直线分模。
确定公差和加工余量
由有文献【1】查的;高度公差为; 长度尺寸为; 宽度尺寸为.
零件需磨削加工，加工精度为F ,由参考文献4查得水平方向的余量范围为2.5～3.0mm,内径方向公差为3mm,高度水平尺寸的单位余量约为2.3～3.0mm,取3mm。
1.3 模锻斜度 零件图上的技术条件已注明模锻斜度为。
1.4 圆角半径 无零件圆角处取3mm，零件内圆角取R=(2～3)r,其余圆角取3～5mm。
1.5 技术要求 a 图上未标注的模锻斜度为；
b 图上未标注的圆角半径为R=3～5mm；
c 允许的错移量为1.4mm；
d 允许的残留毛边量为1.4mm；
e 允许的表面缺陷深度为0.5mm；
f 锻件热处理：正火；
g 锻件表面清理：为便于检查淬火裂纹，采用喷砂或喷丸。
二 计算锻件的主要参数；
（1） 锻件在平面上的投影面积为31417.06mm²；
（2） 锻件周边长度为1074.43mm²；
（3） 锻件体积为1895005.28mm³；
（4） 锻件质量为14.88㎏。

三 确定锻锤吨位：
锻锤吨位的确定G=1/1000KF 低碳钢K=4 假定毛槽部宽度为23mm 总面积为
D件=
B均=56128.95/389=144.29mm≈14.3mm 查文献【2】知道 低合金结构钢σ=60MPa 终锻温度为800℃ 先按照圆饼类锻件计算锻锤吨位 然后换算为长轴类锻件所需吨位

=
。
计算表明选用5吨锻锤。选用5吨锤可能稍稍偏大，但是生产效率高。
四 确定毛边槽形式和尺寸
选用如图所示的毛边槽形式

图2 毛边槽形式
其尺寸按表4-14确定h1=6mm，h桥=4mm，r=h飞/2=2mm Fk=440mm，R1=2mm；
b=13mm,b1=40～50mm,选择45mm,锻件毛边体积 V毛=L周F飞= 0.7L周F飞槽=
五 确定终锻型槽
终锻形槽及热锻件图见装配图的画法。
转向节材料为18CrMnTi;考虑收缩率头部取0.8%，杆部取0.8%,绘制的锻件图如锻件图。
六 绘制计算毛坯图
根据转向节的形状特点，选取14个截面，分别计算，，列于表1，并在坐标纸上绘出连杆的截面图和直径图。为设计滚挤型槽方便，计算毛坯图按热锻件尺寸计算。
截面图所得面积即为计算毛坯体积，得

平均截面积为
平均截面边长为
表1 转向节外半轴计算毛坯的计算数据
截面号
F锻
/mm2
F毛×2
/mm2
F计=F锻+2F毛

修正F计/mm
修正a计/mm
K

h/2
/mm
1
1604.4
880
2484.4
49.8
——
——
1.1
54.78
27.6
2
4432.8
616
5048.8
71.1
——
——
1.05
74.655
56.1
3
7435.2
616
8051.2
89.7
——
——
1.05
113.9
69.5
4
9965.6
616
10581.6
102.9
——
——
1.05
94.185
117.6
5
9848.8
616
10464.8
102．3
——
——
1.05
107.42
116.3
6
6880.8
616
7496.8
86.6
——
——
1.05
84.63
83.3
7
5052.4
616
5668.4
75.3
——
——
0.95
71.535
63
8
7498.8
616
8114.8
90
——
——
0.7
0.7
90.2
9
7084.6
616
7700.6
87.8
——
——
0.7
61.46
85.6
10
5671.6
616
6287.6
79.3
——
——
0.7
55.51
69.7
11
3215.4
616
383.4
61.9
——
——
0.7
43.33
27.6
12
2732.6
616
3348.6
57.9
——
——
0.75
43.425
37.2
13
2921
616
3537
59.5
——
——
0.75
44.625
39.3
14
0
880
880
29.7
——
——
0.75
22.275
9.8
式中K按锻压手册查得
八 制坯工步的选择
计算毛坯为一头一杆，则计算繁重系数如下

为计算毛坯杆部长度，β越大则轴向流动越困难。由教材图4-59查得采用拔长＋滚挤的制坯工步。模锻工艺方案为拔长-闭式滚挤-预锻-终锻。
九 确定坯料尺寸
由计算毛坯截面图和直径图知 ，由此可得拐点处直径

所需的坯料截面积为

其中

（a为坯料边长）
根据原始坯料的规格实际取
烧损率δ取3%。
坯料体积为

式中是做计算毛坯图时按热锻件尺寸考虑的，而计算坯料应按冷锻件尺寸考虑。
坯料长度：
考虑到切断并经试锻调整后下料长度为418+30=448mm。
十 制坯型槽设计
（1） 滚挤型槽设计：采用闭式滚挤。
① 型槽高度，计算结果列于表1中，坯料的截面积为9052.86和锻件的截面积相比需要增加的部分K取1.13（即第3，4，5三个截面），需要减小的部分K取0.8，其余截面不变化。按各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。
② 型槽宽度为：坯料经过拔长（Sp为方截面坯料边长）
③ 滚挤模腔的尾部与钳口
钳口形状可见图

图3 闭式滚挤型槽外形设计
尺寸按下式确定
模锻图册推荐下列钳口尺寸
坯料直径>50mm时，

尾部小槽的尺寸为
=80

图4 滚挤型槽宽度设计
（2） 拔长型槽设计，步骤如下
根据应该选择开式拔长型槽，这种结构简单，制造方便。
① 拔长坎高度
② 拔长坎长度
③ 圆角半径
④ 型槽宽度取
⑤ 仓部深度
⑥ 拔长型槽长度
十一 锤用锻模设计
（1）钳口
终锻形槽前端留下的凹腔叫钳口。钳口主要用来夹持坯料的夹钳和便于从形槽中取出锻件。根据本课设选用圆形钳口，其具体形状尺寸如装配图中所示。
夹钳口尺寸主要依据夹钳料头的直径而定。应保证夹料钳子能被自由的操作，在调头锻造时能防止下锻件的相邻端部。
有表查得钳口的尺寸值：
钳口的长度值可按模膛排布而定。
钳口颈尺寸的确定：
选取其参数值尺寸：D取为15mm。
（2）模块尺寸
模块尺寸的选择：B=600mm; L=650mm; H=350mm.
燕尾槽、其重孔等尺寸按标准选取，具体装配图。

十二 锻前加热锻后冷却及热处理要求的确定

（1）确定加热方式，及锻造温度范围
在锻造生产中，金属坯料锻前加热的目的：提高金属塑性，降低变形抗力，即增加金属的可塑性，从而使金属易于流动成型，并使锻件获得良好的组织和力学性能。金属坯料的加热方法，按所采用的加热源不同，可分为燃料加热和电加热两大类。根据锻件的形状，材质和体积，采用半连续炉加热。
金属的锻造温度范围是指开始锻造温度（始锻温度）和金属锻造温度（终锻温度）之间的一段温度区间。确定锻造温度的原则是，应能保证金属在锻造温度范围内具有较高的塑性和较小的变形抗力。并能使制出的锻件获得所希望的组织和性能。查有关资料确定锻件的始段锻温度为1180℃，终锻温度为800℃。
（2）确定加热时间
加热时间是坯料装炉后从开始加热到出炉所需的时间，包括加热个阶段的升温时间和保温时间。在半连续炉中加热，加热时间可按下式计算：
=0.13×10=1.3(h)
式中 D—坯料直径或厚度，10cm；
—钢化学成分影响系数，取0.13（h/cm）;
（3）确定冷却方式及规范
按照冷却速度的不同，锻件的冷却方法有3种：在空气中冷却，冷却速度快；在灰沙中冷却，冷却速度较慢；在炉内冷却，冷却速度最慢。根据本锻件的形状体积大小及锻造温度的影响，选择在空气中冷却。
（4）确定锻后热处理方式及要求
锻件在机加工前后均进行热处理，其目的是调整锻件的硬度，以利锻件进行切削加工，消除锻件内应力，细化晶粒等。根据锻件的含碳量及锻件的形状大小，采用在连续热处理炉中，调质处理。可使锻件获得良好的综合力性能。

十三 总结
此次课程设计很好的讲课堂上的知识穿插起来，记忆更加深刻，动手绘图能力有所提高，获得很大的成就感。

参考文献
[1]《锻模设计手册》编写组编著，锻模设计手册，机械工业出版社，1990，88-105
[2] 吕炎主编，《锻压工艺学》，哈尔滨工业大学出版社，1983，158-469
[3] 姚泽坤，《锻造工艺学与模具设计》，西北工业大学出版社，2001，63-123
[4] 张志文，锻造工艺学. 北京：机械工业出版社，1983，102-360
[5] 张志文，锻造工艺学. 北京：机械工业出版社，1988，140-320
[6] 锻压手册编委会编. 锻压技术手册. 北京：国防工业出版社，1989， 159-200

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