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

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

h=ka计/mm

⑴

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

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

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

140

实际采用数值

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

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