连接节臂锤锻工艺及模具设计.docx
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连接节臂锤锻工艺及模具设计
锻造工艺及模具(CAD/CAE)设计
日期:
2011年11月---2011年12月
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连接节臂锤锻工艺及模具设计
摘要:
本项目主要研究连接节臂的锤锻工艺及模具设计,具体内容包括零件图二维、三维建模,冷热锻件二维、三维建模,设备吨位选择,飞边槽的形式和尺寸确定,绘制计算毛坯图,制坯工步的选择,制坯型槽设计,预锻型槽设计,终锻型槽设计,锻模结构设计,模锻工艺流程。
1、零件图二维、三维建模
1.1零件图
1.2三维建模
2、冷热锻件二维、三维建模
2.1冷锻件图设计
2.1.1确定分模面
根据锻件形状及相关选取原则,采用上下对称的直线分模。
2.1.2确定公差和加工余量
1、估算锻件质量:
按增加15%约为2.1kg。
2、连杆材料为45钢,即材质系数为M1。
3、锻件的形状复杂系数:
2100
SGd/Gb0.30
33.873.87.85
查得为三级复杂程度&
4、锻件精度等级:
普通级。
5、由相关手册查得
锻件表面加工余量1.7~2.2mm,取2.0mm;
锻件内孔直径单边机械加工余量2.0mm;
2.20.7
错差公差:
2.2
0.8mm;
1.5
0.7
2.0
1.0
1.0
模锻件的长、宽、高的公差及极限偏差为:
残留飞边公差0.8mm。
7°外侧为5
R=2mm。
2.1.3确定模锻斜度
查相关手册得:
拔模斜度内侧为
2.1.4确定圆角半径
查相关手册得:
各部位圆角半径
2.1.5冲孔连皮尺寸
由孔径d=50mm,故选用平底连皮形式,由公式:
s0.45•d0.25h50.6】h
得厚度s=5mm。
内圆角半径R1=5mm。
2.1.6技术条件
1.图上未标注的圆角半径R=2mm;
2.允许的错移量0.8mm;
3.允许的残留毛边量0.8mm;
4.允许的表面缺陷深度0.5mm;
5.锻件的热处理:
调质HRC35~40;
6.锻件的表面清理:
为便于检查淬火裂纹,采用酸洗。
2.2复杂系数校核
根据已画出的三维冷锻件图的实测体积:
V=305877mm;
求得锻件质量为2.4kg;
锻件的形状复杂系数:
SGd/Gb24000.34
33.873.87.85
查得为二级复杂程度S2。
由相关手册重新查得:
锻件表面加工余量1.7~2.2mm,取2.0mm;
锻件内孔直径单边机械加工余量2.0mm;
模锻件的长、宽、高的公差及极限偏差2.00.42.00.61.80.9为:
错差公差:
0.8mm;
残留飞边公差0.8mm。
通过比较发现:
校核前后只是锻件各个尺寸的相关公差发生了变化,其它相关参数并未发生改变,对形状复杂系数等无影响。
故不需再进行进一步校正,最后锻件图各尺寸按校正后确定。
2.3冷锻件图二、三维建模
二维图
三维建模
2.4热锻件图设计
热锻件图以冷锻件图为依据,但又有所区别,考虑到金属冷缩现象,热锻件图上的所有尺寸应计入收缩率,即按下式计算热锻件图尺寸:
I.H上礙比■■半圧El:
工就坤■确划.J
ttUi
1AIECIM4,
ARTAiMXUJt/Nt
LtUttM"樹*
■1
1,
界憎
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沁78
L=l(1+S)
45钢的3取0.8%~1.5%,8=1%
三维图
热锻件图的二维图
3、设备吨位选择
3.1、锻件的主要技术参数:
锻件在平面上的投影面积:
A=17024mm2
锻件的周边长度:
S=721mm
锻件的体积:
V=305877mm3
锻件质量:
m=2.4kg
3.2、确定锻锤吨位:
按双作用模锻锤吨位经验公式:
G=(3.5~6.3)KXF
取K=1.0,系数为6.0,
G=1107.98kg
选用1.5t锤。
4、飞边槽的形式和尺寸确定
毛边槽是开式模锻终锻型槽必不可少的一部分,它的作用有以下几点:
1.造成足够大的水平方向阻力,使金属充满型槽,保证锻件尺寸准确。
2.缓冲锤击。
3.容纳多余金属。
我们选用图4-63毛边槽形式I,桥部设在上模块上,温升少可以减轻桥部磨损避免压塌。
形式及具体尺寸如下:
h/mm
h1/mm
b/mm
b1/mm
R1/mm
F/mm2
V/mm3
1.6
4
8
25
1
130
36338
5、绘制计算毛坯图
5.1绘出计算毛坯直径图和计算毛坯截面图
如下图所示,在冷锻件图上选取五十多个具有代表性的截面,并计算各截面的面积,绘出计算
毛坯直径图和计算毛坯截面图。
由于测出的计算毛坯图有些地方过渡太急,有尖角,所以需要对计算毛坯图进行修正,根据体积不变原理,把过渡处的尖角根据面积相等改成大圆角过渡,有利于金属的流动和锻件的成形。
截面图及修正前后的图形如下:
简化前后计算毛坯直径的比较
倚化肪后汁算毛坯直径图
-简化看—丽化后
简化前后毛坯截面图的比较
-ICiG
30
简化前后毛坏计算截面m对比
EC
100
1EO
2DO
2ECi
3C0
350
L~r|r/imm
20
IO
i&
-SO
.40
me
me
干Eii页军
h
8305.3mm
1
35052.1
1
5.2坯料规格的确定:
R2
3%361036.6mm
V连
V连
F坯0.75~0.9Fmax
2
0.751630.61222.8mm
d1.13F坯39.5mm
L坯V坯F坯L钳287.340327.3mm
坯料尺寸:
d=40mmL=330mm
6、制坯工步的选择:
由计算毛坯图知此件为两头两杆,故划分分界线将此件分为两个简单件,分别计算相应繁重系数如
下:
左半部分:
dmaxd均
42.5332.21
L计d均205.5332.21
d拐-dminL杆32.21
1.326.38
22.861000.0935
又G均>1kg,
查表得制坯工步为:
拔长---闭式滚挤。
右半部分:
45.6336.03
dmaxd均
L计d均136.6736.03
Kd拐-dminL杆
1.27
3.79
36.03-28.99550.128
又G均>1kg,
查表得制坯工步为:
闭式滚挤。
经比较,左半部分繁重系数较大,故按左半部分确定制坯工步方案。
确定最终模锻工艺方案:
下料---拔长---混合式滚挤---预锻---终锻。
7、制坯型槽设计
7.1、拔长型槽的设计
拔长型槽的作用是使坯料局部截面积减小,长度增加,并兼有消除氧化皮的作用,主要由坎部、仓部和钳口组成。
由于坯料不许全部拔长,不需要拔的很长,拔长型槽的选择及尺寸如下:
1、结构形式:
开式、直排式
2、尺寸设计:
坎高aK2.V杆L杆09.753.624.7mm
i坎长ck3d坯
1.3
4052mm
i型槽宽度Bk4
d坯
(10〜20)
1.54010
1
70mm
R0.25c0.25
1
52
13mm
R12.5c2.5
52130mm
e2a225
50mm
|拔长型槽长度L
:
L拔
5~1011510125mm
拔长型槽尺寸
型槽
尺寸
a/
mm
C/
mm
B/mm
R/mm
R1/mm
e/
mm
L/mm
计算值
24.7
52
70
13
130
50
125
实际值
20
60
70
15
150
50
125
拔长型槽二维图
7.2、滚挤型槽的设计
滚挤型槽主要用来减少局部截面积,增大另一部分截面积,实现局部聚料作用。
并且兼有少量拔长和去除氧化皮作用。
根据工艺计算选择采用混合式滚挤型槽,各尺寸如下:
1、型槽高度hKa计,计算结果列于表中,按各截面的直径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。
2、型槽宽为:
杆部一:
B杆
1.27
F杆hmin
1.27
711.6322.8639.54mm
头部一:
B头
dmax
10
42.53
1052.53mm
杆部二:
B杆
1.27
F杆hmin
753.6022.941.63mm
头部二:
B头1.1dmax1.145.6350.19mm
型槽宽度开式部分为70mm,闭式部分55mm。
3、型槽长度等于计算毛坯图的长度。
4、适度调整、修改个别尺寸,简化滚挤型槽。
滚挤型槽尺寸
型槽尺寸
B头1
B杆1
B头2
B杆2
计算尺寸
52.53
39.54
50.19
41.63
实际值
70
55
55
55
毛刺尺寸
a/mm
c/mm
b/mm
R3/mm
R4/mm
6
25
30
6
6
钳口尺寸
n/mm
m/mm
R/mm
14
21
10
滚挤型槽外形图如下
8预锻型槽设计
8.1、预锻模膛的作用
预锻模膛使制后的坯料进一步变形,使其形状更接近锻件图。
预锻模膛有下列作用:
改善金属在模膛中的流动性,避免在锻件上产生折叠;
使坯料易于充满终锻模膛,避免在锻件上产生充不满的缺陷;减少终锻模膛的磨损,提高整套锻模的寿命。
8.2、预锻模膛的设计
对于该连杆的预锻模膛,为防止杆部在终锻过程中折叠,应使预锻模膛杆部截面积稍小于
或等于终锻模膛相应处,辐板和筋处转角及分模面圆角均增加,在热锻件图上注明。
8.3、预锻模膛图
9、终锻型槽设计
终锻型槽是各种型槽中最重要的型槽,用来完成锻件最终成形。
终锻型槽按热锻件图加工制造和检验。
根据热锻件图设计终锻型槽如下:
—
Ln~
\^\J、厂
A.X.>LX.X.X.X,X.>1.Xv汇、\
10、锻模结构设计
10.1、型槽壁厚确定
由于R<0.5ha<20°查图可得:
壁厚S=40mm
10.2、模块尺寸确定
模块高度和质量查表
170最大质量350kg
模块的宽度450mm
模块的长度470mm
10.3、燕尾尺寸
锻锤吨位
b/mm
h/mm
B1/mm
dxs/mm
1.5t
200
50
50
30x60
10.4、固定装置的设计
定位键的尺寸
49.9
80土_50
楔铁尺寸
锻锤吨位
h/mm
K/mm
上楔长/mm
下楔长/mm
1.5t
50
42
550
475
定位键尺寸
锻锤吨位
f/mm
h/mm
L/mm
L1/mm
b1/mm
1.5t
80
50
98
48
52
10.5锻模二维图
型槽排布原则:
在锻模设计中,对于一些较为复杂的锻件,往往需要设置预锻型槽,以利于锻件的终锻成形及减少终锻型槽的磨损,提高模具的使用寿命。
但设置预锻型槽,不可避免地会造成偏心打击,其结果是打出的锻件发生较大错移。
一般认为,预锻成形力是终锻成形力的1/3,因此在排布型槽时,总是使预锻
型槽中心到锻模中心的距离等于终锻型槽中心到锻模中心的距离的1/3。
无预锻时,尽可能让终锻模膛中心与打击中心重合。
制坯模膛布置应尽可能按工步顺序排列,以减少毛坯来回往返次数。
拔长模膛一般布置在锻模右侧,以利于工人操作。
厶
A
¥
11、连接节臂模锻工艺流程
1、下料
3、滚挤
4、预锻
2d
5、终锻
课程设计心得体会
经过几周的奋战我们小组的课程设计终于完成了。
通过这次的课程设计我们发现有时我们一个人的想
法和看法难免有些片面,但经过小组成员的探讨和分析,解决了所遇到的问题。
课程设计不仅是对前面所
学知识的一种总结而且也是对自己能力的一种提升。
通过这次毕业设计使我明白了自己的知识原来还比较
欠缺,每个人要学的东西还很多。
脚踏实地,认真严谨,实事求是的学习态度,不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神是我这次在设计中的最大收益。
我想这是一次意志的磨练,是对我实际能力的一次提升,也会对我未来的学习和工作有很
大的帮助。
这次课程设计的意义很深,它不仅给我们更多的机会去学习专业知识,而且给了我们一个舞台去锻炼我们的语言表达能力,更培养了我们团队合作的意识。
课设期间,我们小组成员共同努力学习、探讨分析、积极思考,整个讨论过程我们相处的也很愉快。
12、参考文献
[1]姚泽坤•锻造工艺学与模具设计•西安:
西北工业大学出版社,2007
[2]中国机械工程学会锻压学会编.锻压手册.第一卷,第二版.北京:
机械工业岀版社,2002
[3]王以华.锻模设计技术及实例•北京:
机械工业出版社,2009
组内成员分工:
刘立楠:
零件图二维、三维建模
姚阳:
冷热锻件图二三维建模、项目报告
张子东:
工艺设计、模膛设计
押媛媛:
模块设计、动画仿真、PPT
组内成绩评定:
张子东83
押媛媛93
姚阳89
刘立楠78