斜齿轮锻模设计.docx
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斜齿轮锻模设计
《锻模工艺及模具设计》课程设计
目录
1、绘制锻件图......................................................................................2
2、计算锻件的主要参数.......................................................................3
3、确定热锻件图..................................................................................3
4、确定锻锤的吨位..............................................................................4
5、确定毛边槽形式和尺寸..................................................................4
6、确定钳口形式及尺寸......................................................................5
7、绘制计算毛坯图..............................................................................6
8、制坯工步的选择..............................................................................6
9、确定坯料尺寸..................................................................................5
10、坯型槽设计..................................................................................7
11、锻模结构设计................................................................................9
12、模锻工艺流程................................................................................9
13、锻模使用时必须注意的问题........................................................9
14、小结................................................................................................10
15、参考文献........................................................................................11
1、
绘制锻件图
零件为摇臂,如图1:
图1摇臂零件图
绘制锻件图过程如下:
(1)确定分模位置根据零件形状,采用上下对称的直线分模。
(2)确定公差和加工余量估算锻件质量约为0.606kg,摇臂材料为30CrNiSiA,即材质系数为M1,锻件形状复杂系数:
S=W锻/W外廊包容=606/16
4
2.4
7.85=0.65,为一级复杂系数S2.
由相关手册查得:
高度公差为,长度公差为,宽度公差为.
零件加工精度为F1,由参考文献1查得高度及水平尺寸的单边余量约为1.5~2.0mm,取2mm.
(3)锻模斜度 零件图上的技术条件已注明模锻斜度外模角为7°,内模角为10°
(4)圆角半径 r=余量+零件相应处圆角半径或倒角,即r=2+零件相应处圆角半径或倒角
(5)技术条件
①图上未标注的模锻斜度7°;
图上未标注的圆角半径为R=3mm;
y许的错移量0.4mm;
④允许的残留毛边量0.6mm;
⑤允许的表面缺陷深度0.5mm;
⑥锻件热处理:
调质
⑦锻件表面清理:
为便于检查淬火裂纹,采用酸洗.根据余量和公差,绘制锻件图,如图2所示:
图2锻件图
2、计算锻件的主要参数
(1)锻件在平面上的投影面积为:
4844mm2;
(2)锻件周边长度为373mm;
(3)锻件体积为76051mm3;
(4)锻件质量为0.597kg;
3、确定热锻件图
热锻件图是在冷锻件图的基础上加上收缩率所得到的.终锻温度下钢的收缩率为0.8%-1.5%,取1.5%,由此可绘出热锻件图,如图3:
图3热锻件图
4、确定锻锤的吨位
总变形面积为锻件在平面上的投影面积与毛边面积之和,按1-2t锤毛边槽尺寸考虑,假定毛边平均宽度为23mm,总面积F=4844+373
23=13423mm2,按双作用模锻锤吨位确定的经验公式G=(3.5-6.3)F确定锻锤吨位,因摇臂为大批量生产,需要高生产率,取较大的系数6.3,取k=1.0,于是
G=6.3
1.0
134.23=846kg
选用1t锤.
5、确定毛边槽形式和尺寸
根据锻锤的吨位,确定毛边槽的形式和尺寸如图4所示:
即h桥=1.0--1.6mm,取1.4mm,h1=4mm,b=8mm,b1=22--25mm,取24mm,k1=1mm,Fk=100~126mm2取126mm2
锻件毛边体积V毛=373
0.7Fk=373
0.7
126=32899mm3,其中0.7Fk=F毛(锻件平均截面积).
图4毛边槽
6、确定钳口形式及尺寸
常用的钳口的形式如图5所示,钳口的尺寸根据钳头的直径d选定,钳口尺寸按锻件质量选择,查相关资料可得B=50mm,h=20mm,R0=10mm,b=6mm,a=1.5mm,l≥l0.5S0(S0--锻模外壁最小厚度)
图5钳口形式及尺寸
7、绘制计算毛坯图
根据锻件的形状特点,选取12个截面,分别计算F锻、F毛、F计,列于表中,并绘出其截面图和直径图,如图6:
图6计算毛坯图
为设计滚挤型槽方便,计算毛坯图按热锻件尺寸计算。
截面图所围的面积即为计算毛坯体积,得
V计=20*5510=110200mm3
(与V锻+V毛=76051+32899=108950mm3对比,相差1%)
平均截面积F均=110200/163=676mm2
平均截面边长a均=
均=26mm
8、制坯工步选择
计算毛坯为一头一杆,则
=amax/a均=35.6/26=1.37
=L计/a均=162/26=6.23
由计算毛坯截面图和直径图知,amin=15.9mm,V杆=53220mm3,L杆=119mm,由此可得拐点处直径a拐=
-0.5
15.9=33.2,所以K=(a拐-amin)/L杆=(33.2-15.9)/119=0.145。
G坯<1kg
查图表可知,应采用拔长加闭滚制坯,为易于充满型槽,应选方料,选拔长,再闭式滚挤。
模锻工艺方案为:
拔长——闭式滚挤——终锻。
9、确定坯料尺寸
F拔=V头/L头=55800/50=1116mm2
F滚=1.1F均=1.1
669=736mm2
解得:
F坯=F拔-K(F拔-F滚)=1116-0.145
(1116-736)=1061mm2
a0=
坯=1061=32.6mm
根据材料规格,实际取a0=33.
烧损率
取3%。
坯料体积为:
V坯=V计(1+
)=109020
(1+3%)=107383mm3
式中,1.0153是在作计算毛坯图时按热锻件尺寸考虑的,而计算坯料应按泠锻件尺寸考虑。
坯料长度:
L坯=V坯/F坯=107383/352=88mm
11、坯型槽设计
(1)滚挤型槽设计,采用闭式滚挤
1型槽高度h=ka计,计算结果列于表1中,按各截面的高度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。
表1如下:
截面号
F锻/mm2
F毛
2/mm2
F计=F锻+2F毛
a计=
计/mm
修正F计/mm2
修正a计/mm
K
h=ka计/mm
⑴
24
252
276
16.6
/
/
0.8
13.3
⑵
371
176
547
23.4
/
/
0.8
18.7
⑶
396
176
570
23.9
591
/
0.8
19.1
⑷
435
176
165
24.7
623
/
0.8
19.8
⑸
329
176
505
22.5
/
/
0.8
18
⑹
248
176
424
20.6
/
/
0.8
14.5
⑺
292
176
468
21.6
/
/
0.8
17.3
⑻
592
176
668
25.8
/
/
0.8
25.8
⑼
947
176
1123
33.5
/
/
1.0
36.9
⑽
1080
176
1256
35.6
/
/
1.1
39.2
⑾
1043
176
1219
34.9
/
/
1.1
38.4
⑿
0
252
252
15.9
/
/
0.8
12.7
②型槽宽度为:
杆部:
B杆=1.27
F杆/hmin=1.27
447/12.7=44.7mm
(1.4~1.6)a.
头部:
B头
1.1amin=1.1
1.13
=44取60mm.
调整型槽头部和杆部宽度均为B=77mm.
2型槽长度等于计算毛坯图的长度。
图7滚挤型槽
(2)拔长型槽设计,步骤如下:
1拔长坎高度h=k2
=0.9
=19mm
2拔长坎长度C=k3d0=k
1.13a0=1.3
1.13
35=52mm
3圆角半径R=0.25
52=14mm,R1=10R=140mm
4型槽宽度B=k4d坯+(10~20)=1.35
1.13
35+10=63.39mm取B=65mm.
5全部深度e=2h=38mm
6拔长型槽长度L拔=124mm
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减少,C,R,R1增计算数值与实际采用数值比较如表2。
表2摇壁拔长型槽尺寸
型槽尺寸
h/mm
C/mm
R/mm
R1/mm
计算数值
19.5
56
14
140
实际采用数值
14
77
30
150
图8拔长型槽
12、锻模结构设计
模锻比摆臂的1t模锻锤机组,加热炉在捶的右方,故拔长型槽布置在锻模左边,终锻工步在两者之间。
由于分模面无落差,零件相对于分模面对称分布,所以不采用锁扣,锻件宽度为40.6+2
13.3
tan7°=43.8mm,模壁厚度t0=20mm.
考虑锻模有足够的承积面,由锻锤吨位可知最小,承积面积为300cm2,故取400cm2.
根据型腔的个数和特点可知,应尽可能取使型槽中心与打击中心重合,即使燕尾中心线和键槽中心线的交点与型槽中心重合。
在计算找出终锻型槽中心离摇臂大头前端63mm,结合模块长度及钳口长度定出键槽中心线的位置为103mm。
模块尺寸选为266
350
250(长
宽
高)
12、摇臂模锻工艺流程
⑴下料:
5000kN剪切机冷切
⑵ 加热:
半连续式炉,1220-1240℃
⑶模锻:
1t模锻锤,拔长、闭滚、终锻.锻造温度为1150-850℃
⑷热切边:
1600KN切这压力机
⑸打磨毛刺:
砂轮机
⑹热处理:
连续热处理炉,调质,硬度为dB=3.9~4.2mm
⑺酸洗:
酸洗槽
⑻冷校正:
1t夹板锤
⑼检验
13、锻模使用时必须注意的问题:
1、使用中技术检查,模具在使用前需检查其制造质量;
2、模具的安装,必须装正装紧,并注意符合其他所有要求;
3、模具的预热,为保证模具的正常使用,延长模具寿命,锻打前模具必须预热,模具预热有助于坯料保温;
4、终锻温度,坯料的终锻温度不得低于锻造工艺的要求;
5、模具的冷却,在锻打过程中,模具温度很快升高,为防止模具过热产生退火,模具温度不允许超过400℃,为此,在锻打过程中必须进行冷却,冷却方法可采用外冷法和内冷法。
6、润滑,及时的润滑锻模以减少摩擦力,有些润滑剂也兼起冷却锻模的作用。
7、清除氧化皮,氧化皮对锻件质量和模具寿命影响很大,要及时清除氧化皮。
14、小结:
通过此次课程设计,我又系统的复习了锻压的工艺及模具设计的知识,同时,进一步了解了锻压方面其他的很多知识。
为我在以后的工作中打下了较坚实的基础,对于一般的锻压模具,自己基本可以独立完成整个设计任务!
每次完成任务后都会有一点相同的感受,就是在学习和工作中,一定要勤奋努力,一丝不苟,用科学严谨的态度对待所以的一切任务!
15、参考文献:
[2].郝滨海编著《锻造模具简明设计手册》,化学工业出版社;
[1].《锻造工艺与模具设计》课本;
[4].胡亚明,华林主编《锻造工艺过程及模具设计》,北京大学出版社;
[3]王德拥主编《简明锻工手册》第2版,机械工业出版社。
附件图纸
零件图
总锻模图